ЭКОЛОГО-БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ БИОПРЕПАРАТА АГРОАКТИВ НА СИСТЕМУ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ЗЕМЛЯНИКИ

Замана С.П.¹, Кондратьева Т.Д.²

¹Доктор биологических наук, профессор, Государственный университет по землеустройству, ² кандидат биологических наук, ООО «Живые бактерии»

ЭКОЛОГО-БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ  БИОПРЕПАРАТА АГРОАКТИВ НА СИСТЕМУ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ  ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ЗЕМЛЯНИКИ

Аннотация

Приведены результаты определения жизненно-важных и токсичных химических элементов в дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Московской области и листьях земляники при применении нового  биопрепарата Агроактив - совместной разработки ученых Бельгии и России. Показано, что при применении Агроактив кусты земляники имели  более мощную корневую систему и значительно больше листьев.

Ключевые слова: биопрепарат, жизненно-важные элементы, токсичные элементы.

 

Zamana S.P.¹, Kondratjeva T.D.²

¹PhD in Biology, professor, State University of Land Use Planning; ²PhD in Biology, Live Bacteria Ltd

ECOLOGICAL AND BIOGEOCHEMICAL EVALUATION OF THE “AGROACTIVE” BIOLOGICAL PRODUCT INFLUENCE ON SOIL-PLANT SYSTEM AT WILD STRAWBERRY CULTIVATION

Abstract

The research paper presents the results of content evaluation of the vital and toxic chemical elements in sod podzolic soil with moderate gleyic properties of Moscow Region and in wild strawberry leaves after applying a new Agroactive biological product  - joint development of scientists from Belgium and Russia. The study revealed that the application of the Agroactive product has lead to the creation of more powerful root system and much more leaves in wild strawberry bushes.

Keywords: biological product, vital elements, toxic elements.

Применение микробиологических препаратов при выращивании различных сельскохозяйственных культур открывает большие возможности для увеличения биологической продуктивности растений [1-3] и улучшения их качественного состава [4]. Зарубежные ученые [5-6] отмечают, что применение непатогенных почвенных бактерий, особенно из рода Bacillus [7], живущих на корнях растений, является очень перспективным направлением. К биопрепаратам, характеризующимся потенциально высокой ростостимулирующей активностью, относится Агроактив – совместная разработка ученых Бельгии и России.

Целью настоящего исследования являлось изучение влияния биопрепарата Агроактив на аккумулирование жизненно-важных и токсичных химических элементов вегетативными органами растений (листьями) на примере земляники.

Материалы и методы

Характеристика биопрепарата Агроактив

В состав Агроактива входят бактерии, гуминовые вещества и их производные, аминокислоты, витамины, минеральные соли и другие  вещества. Препарат содержит 15 видов уникальных почвенных микроорганизмов,  живущих в плодородной почве - черноземе типичном, в том числе спорообразующие  бактерии Bac. Subtilis.  Агроактив представляет собой порошок, вносимый в почву в виде питательного раствора. Перед использованием биопрепарат предварительно растворяют в теплой (температура +20^{0 _} +30⁰С) не хлорированной воде, а затем дают постоять в теплом и темном помещении в течение суток.  В период роста растений бактерии препарата образуют с аборигенной микрофлорой ассоциации и вступают в симбиоз с корешками растений.

Место проведения опыта. Для оценки влияния Агроактив на систему почва-растение микрополевой опыт с земляникой сорта Гигантелла  был заложен на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Московской области.

Агрохимическая характеристика почвы опытного участка. Химический анализ почвы, проведенный перед закладкой опыта, показал, что дерново-подзолистая среднесуглинистая почва имела следующие агрохимические показатели: рН_KC1=5,8, гумус – 2,2%, нитратный азот – 0,8 мг/кг, аммонийный азот – 35,5 мг/кг, подвижный фосфор – 215 мг/кг Р₂О₅, обменный калий - 47 мг/кг К₂О, обменный кальций – 9,5 мг-экв/100 г, обменный магний – 1,7 мг-экв/100 г.

Выращиваемые в опыте растения. Для опыта использовали землянику сорта Гигантелла, которая характеризуется мощным кустом с крупными листьями. Цветоносы хорошо держат ягоды и имеют толщину 1 см; ягоды очень большие, весом около 100 г.

Методика проведения опыта. Схемой нашего опыта предусматривалось два варианта: 1) контроль, 2) Агроактив. Делянки имели размер 5 м², на них располагалось 40 растений земляники в 4 ряда. Биопрепарат вносили при посадке земляники, а затем 3 раза в течение вегетации (из расчета 1 г препарата на 1 растение, предварительно растворяя в 100 мл воды и настаивая 20 часов). В конце лета в одних и тех же точках опробования отбирали почву (с глубины 0-10 см) и листья земляники для химического анализа.

Методы анализа. Химические элементы в почве определяли следующими методами: подвижный фосфор и обменный калий – по ГОСТ 26205-91, обменный кальций и обменный магний – по ГОСТ 26487-85, подвижные формы микроэлементов - меди, цинка, железа, марганца и кобальта – в ацетатно-аммонийном буфере с рН 4,8 [8], кислоторастворимые формы тяжелых металлов – в 1М HCI вытяжке [9],  валовое содержание мышьяка – фотометрическим методом [10].

Химический элементный состав листьев земляники определяли с помощью атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на приборе Optima 2000 DV (Perkin Elmer, США) и с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на приборе Elan 9000 (Perkin Elmer, США). Статистическую обработку полученных данных осуществляли стандартными методами.

Результаты и обсуждение

Химический элементный состав почвы. Результаты определения химических элементов в почве представлены в таблице 1.

При внесении Агроактив увеличилось содержание подвижного фосфора (с 183 мг/кг до 211 мг/кг Р₂О₅), обменного калия (с 62,1 мг/кг до 75,6 мг/кг К₂О), обменного кальция (с 1426 мг/кг до 1566 мг/кг) и обменного магния (с 224 мг/кг до 269 мг/кг).   В данной почве наблюдалось очень высокое содержание Р₂О₅, среднее содержание К₂О и обменного кальция. По отношению к контролю фосфор составлял 115%, калий - 122%, кальций – 110%, магний – 120%. Уровни содержания в почве жизненно-важных макроэлементов по убывающей располагаются в ряд: Ca ˃ Mg ˃ P₂O₅ ˃ K₂O.

Содержание подвижных форм важнейших эссенциальных микроэлементов (определяемых в ацетатно-аммонийном буфере) при внесении биопрепарата также увеличивалось: цинка – с 11,4 мг/кг до 22,9 мг/кг, марганца – с 27,6 мг/кг до 33,0 мг/кг, железа – с 4,72 мг/кг до 5,92 мг/кг; содержание меди и кобальта в обоих вариантах было одинаковым (0,01 мг/кг). В данной почве очень высокое содержание доступных растениям форм цинка и марганца и, наоборот, очень низкое содержание доступных форм меди и кобальта. По отношению к контролю содержание цинка в опытном варианте составляло 201%, марганца – 120%, железа – 125%.

Таблица 1 – Содержание химических элементов в почве опыта, мг/кг

Содержание кислоторастворимых форм токсичных элементов при внесении биопрепарата Агроактив уменьшалось: свинца – с 12,6 мг/кг до 9,3 мг/кг, кадмия – с 0,36 мг/кг до 0,24 мг/кг, ртути – с 0,40 мг/кг до 0,02 мг/кг. Количество свинца составляло 74%, кадмия – 67%, мышьяка – 77%, ртути – 5% по отношению к контролю. Уровни содержания токсичных химических элементов в почве опыта можно расположить по убывающей в следующем порядке: As ˃ Pb ˃ Hg ˃ Cd.

Химический элементный состав листьев земляники. В течение вегетации проводили визуальные наблюдения за развитием посаженных растений земляники. По внешнему виду растения из делянок, где применяли биопрепарат, значительно отличались от растений из контрольного варианта. Кусты земляники  из опытного варианта имели более мощную корневую систему и значительно больше  листьев (рис.). В варианте с применением Агроактив в кусте в среднем насчитывалось до 25 листьев, длина корней составляла около 30 см; в контрольном варианте – до 12 листьев и корни имели длину до 20 см.

Рис. – Земляника из опытного (слева) и контрольного (справа) вариантов

При внесении Агроактив в листьях земляники из макроэлементов существенно увеличилось содержание натрия  - с 5,75 мг/кг до 6,63 мг/кг (Р ˂ 0,05), в то же время существенно уменьшилось содержание калия - с 16155 до 10333 мг/кг (Р ˂ 0,001) и кальция - с 10677 мг/кг до 9188 мг/кг (Р ˂ 0,05) (табл. 2). Содержание магния составляло 106%, фосфора – 105%, кальция – 86%, калия – 64%  по отношению к контролю.

Таблица 2 – Содержание макроэлементов в листьях земляники, мг/кг

Уровни содержания жизненно-важных макроэлементов в листьях земляники располагаются в ряд: K ˃ Ca ˃ Mg ˃ P.

При внесении биопрепарата в листьях существенно уменьшилось содержание таких важнейших эссенциальных микроэлементов, как железо - с 89,04 мг/кг до 63,02 мг/кг (Р ˂ 0,05) и марганец - с 65,07 мг/кг до 41,98 мг/кг (Р ˂ 0,001) (табл. 3); в  то же время существенно увеличилось содержание селена - с 0,03 мг/кг до 0,06 мг/кг (Р ˂ 0,01). Из условно эссенциальных микроэлементов в листьях из варианта с применением Агроактив существенно  уменьшилось содержание  кремния - с 101 мг/кг до 72,49 мг/кг (Р ˂ 0,05).

Содержание железа в листьях земляники составляло 71%, цинка – 94%, марганца – 65%, меди – 107%, хрома – 106%, кобальта – 75%, селена – 200% по отношению к контролю.

 Уровни содержания важнейших эссенциальных микроэлементов в листьях земляники по убывающей располагаются в ряд: Fe ˃ Mn ˃ Zn ˃ Cu , а уровни содержания селена, хрома, йода и кобальта можно расположить следующим образом: Cr ˃ Co ˃ Se ˃ J.

Таблица 3 – Содержание эссенциальных микроэлементов в листьях земляники, мг/кг

В варианте с Агроактив в листьях земляники содержание  определяемых токсичных элементов было значительно ниже предельно допустимых для них концентраций. Существенно уменьшилось содержание ртути и кадмия (Р ˂ 0,01), а также свинца (Р ˂ 0,05) (табл. 4). По отношению к контролю содержание кадмия составляло 50%, ртути – 57%, свинца – 58% .

Уровни содержания особо токсичных химических  элементов в листьях земляники располагаются  следующим образом:  Pb  ˃ As  ˃ Cd  ˃ Hg.

Таблица 4 – Уровни содержания токсичных элементов в листьях земляники, мг/кг

Таким образом, в вегетативных органах растений (в листьях земляники) при внесении биопрепарата Агроактив содержание одних жизненно-важных макро- и микроэлементов увеличивалось, а других – уменьшалось; содержание практически всех определяемых токсичных элементов уменьшалось.

Литература

1. Завалин А.А. Применение биопрепаратов при возделывании полевых культур //Достижение науки и техники АПК. – 2011. - №8. – С. 9-11.
2. Жиглецова С.К., Дунайцев А.И., Бесаева С.Г. Возможности применения микроорганизмов для решения задач экологической и продовольственной безопасности // Агрохимия. – 2010. - №6. – С. 83-96.
3. Иванов А.Л. Инновационные приоритеты в развитии систем земледелия в России. Сообщение 1 // Плодородие. - -  №4. – С.  2-6.
4. Замана С.П., Кондратьева Т.Д. Влияние препарата Агроактив на систему почва–растение в экологически неблагоприятных условиях //Международный научно-исследовательский журнал. Часть 1. 11 (18) 2013. С. 48-51.
5. Handelsman,   Biocontrol of soilborne plantpatogens / J.  Handelsman, E. V. Stabb // Plant Cell. - 1996. Vol. 8. – P. 1855-1869.
6. Whipps, J. M. Microbial interactions and biocontrol in the rhizosphere. // J. Exp. Bot. – 2001. Vol. 52. – P. 487-511.
7. Asaka, O. Biocontrol of Rhizoctonia solani damping-off of tomato with  Bacillus subtilis  RB14  / O.  Asaka, M.  Shoda  // Appl. Environ. Microbiol. – 1996. Vol. 62. – P. 4081-4085.
8. Методические указания по определению микроэлементов в почвах, кормах и растениях методом атомно-абсорбционной спектрометрии. - М.: ЦИНАО, 1985. – 96 с.
9. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. - М.: ЦИНАО, 1992. – 61 с.
10. Методические указания по определению мышьяка в почвах фотометрическим методом. - М.: ЦИНАО, 1993. – 25 с.

References

1. Zavalin A.A. Primenenie biopreparatov pri vozdelyvanii polevyh kul'tur //Dostizhenie nauki i tehniki APK. – 2011. - №8. – S. 9-11.
2. Zhiglecova S.K., Dunajcev A.I., Besaeva S.G. Vozmozhnosti primenenija mikroorganizmov dlja reshenija zadach jekologicheskoj i prodovol'stvennoj bezopasnosti // Agrohimija. – 2010. - №6. – S. 83-96.
3. Ivanov A.L. Innovacionnye prioritety v razvitii sistem zemledelija v Rossii. Soobshhenie 1 // Plodorodie. - 2011. -  №4. – S.  2-6.
4. Zamana S.P., Kondrat'eva T.D. Vlijanie preparata Agroaktiv na sistemu pochva–rastenie v jekologicheski neblagoprijatnyh uslovijah //Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. Chast' 1. 11 (18) 2013. S. 48-51.
5. Handelsman, J.  Biocontrol of soilborne plantpatogens / J.  Handelsman, E. V. Stabb // Plant Cell. - 1996. Vol. 8. – P. 1855-1869.
6. Whipps, J. M. Microbial interactions and biocontrol in the rhizosphere. // J. Exp. Bot. – 2001. Vol. 52. – P. 487-511.
7. Asaka, O. Biocontrol of Rhizoctonia solani damping-off of tomato with  Bacillus subtilis  RB14  / O.  Asaka, M.  Shoda  // Appl. Environ. Microbiol. – 1996. Vol. 62. – P. 4081-4085.
8. Metodicheskie ukazanija po opredeleniju mikrojelementov v pochvah, kormah i rastenijah metodom atomno-absorbcionnoj spektrometrii. - M.: CINAO, 1985. – 96 s.
9. Metodicheskie ukazanija po opredeleniju tjazhelyh metallov v pochvah sel'hozugodij i produkcii rastenievodstva. - M.: CINAO, 1992. – 61 s.
10. Metodicheskie ukazanija po opredeleniju mysh'jaka v pochvah fotometricheskim metodom. - M.: CINAO, 1993. – 25 s.