Укр
Технології
Зелені мікроводорості Сhlorella vulgaris – агенти самоочищення навколишнього середовища та ґрунтоутворюючих процесів
30.08.2024
654
Мікроводорості успішно використовуються для підвищення родючості ґрунтів, для поповнення запасів органічної речовини, що сприяє підвищенню врожайності сільськогосподарських культур. З цією метою застосовують зелені (Chlorella. vulgaris, Scenedesmus obliquus, Scenedesmus acutus, Scenedesmus quadricauda, Scenedesmus spinosa) та синьо-зелені мікроводорості (родини Nostocaceae).
Особливо це стосується вирощування рису, адже в чеках живе велика кількість зелених водоростей, серед яких багато азотфіксаторів.
Ефективною також є альгалізація ґрунту – внесення живих культур мікроводоростей у ґрунт, особливо в умовах зрошуваного землеробства. Її проводять до сівби або під час сівби разом із насінням (наприклад, з бавовником), або водорості вносять після висіву, що особливо ефективно на рисових полях.
Мікроводорості надають різноманітний вплив на ґрунтову родючість (рис. 1).
Представники роду Chlorella vulgaris здатні за сезон пов’язати до 60 кг/га азоту, а також є цінним джерелом органічної речовини, що покращує родючість ґрунту. При цьому мікроводорості є відновлюваним ресурсом, на відміну від азотних добрив промислового виробництва. Найприятливіші умови для розвитку зелених мікроводоростей створюються в затоплюваних ґрунтах рисових полів. Азотонакопичення в ґрунтах рисових полів становить 15–90 кг/га на рік.
Також водорості є індикаторами стану ґрунтів, їх використовують як тест-об’єкти при визначенні потреби ґрунту у добривах, вони також є індикаторами під час випробування різних пестицидів.
Завдяки своїй чутливості до будь-яких змін довкілля, мікроводорості є невід’ємними учасниками ґрунтового моніторингу.
Біомаса водоростей сприймається як органічне добриво, причому вигідно відрізняється від традиційних видів, оскільки не містить ні патогенної мікрофлори, ні залишків бур’янів, ні шкідників
Встановлено, що водорості здатні покращувати фізико-хімічний режим ґрунтів. Розвиваючись на поверхні ґрунтів у масових кількостях, мікроводорості можуть поглинати велику кількість мінеральних солей, що оберігає їх від вимивання з ґрунту, оскільки після відмирання клітин ці речовини стають доступними для коренів вищих рослин. Таким же чином, здійснюється і біологічне закріплення добрив, що змиваються з полів. Помічено, що на знижених ділянках та на місцях стоку поблизу полів нерідко розвиваються дернини мікроводоростей, що «перехоплюють» стік і фіксують певну частину мінеральних солей.
Як позитивний фактор хімічного впливу мікроводоростей на ґрунт необхідно згадати аерацію ґрунтів за рахунок кисню, що виділяється під час фотосинтезу. Особливо важливо це для заболочених, важких, погано аерованих ґрунтів. Кисень водоростей сприяє покращенню дихання коренів вищих рослин та життєдіяльності аеробних мікроорганізмів.
Поверхневі плівки мікроводорстей можуть мати велике протиерозійне значення. Слизові речовини клітинних оболонок склеюють ґрунтові частинки. У ряді випадків скріплююче значення мають одноклітинні зелені мікроводорості, що виділяють рясний слиз.
Розвиток мікроводоростей впливає на структурованість мілкозему, надаючи йому водостійкості та перешкоджаючи виносу з поверхневого шару.
Ґрунтові мікроводорості як продуценти істотно впливають на родючість ґрунтів. Більшість вуглецю, що входить до їх складу, утримується ґрунтом у вигляді гумінових кислот і фульвокислот. Швидкість мінералізації органічних сполук мікроводоростей — того ж порядку, що й в органічних азотовмісних речовин інших ґрунтових мікроорганізмів. Позаклітинний азот їхніх виділень (40–60 % фіксованого азоту) доступний бактеріям, грибам та мохам. Доведено, що мікроводорості здатні забезпечити 4,3–15 % потреби вищих рослин у азоті.
Крім того, плівки мікроводоростей зменшують водопроникність ґрунту та уповільнюють випаровування води, що впливає на сольовий режим ґрунту. Зменшується вимивання легкорозчинних солей, їхній уміст через макророзростання мікроводоростей вищий, ніж на інших ділянках. У той самий час уповільнюється надходження солей із глибших горизонтів ґрунту. Ця властивість мікроводоростей стала причиною припущення щодо можливості позбутися засолення ґрунту шляхом інтродукції мікроводоростей.
Ще однією формою хімічної дії мікроводоростей на ґрунт є зміни його рН. Відомо, що водорості, асимілюючи в процесі життєдіяльності вуглекислий газ, підлужують середовище, що спостерігається в природних водоймах, в умовах культури, а також у ґрунтах. Так як у ґрунті мікроводорості розподілені нерівномірно, істотне підлужування ґрунту за рахунок мікроводоростей відбувається в місцях їхнього скупчення, де умови особливо сприятливі для їхнього розвитку.
Одним із важливих факторів підвищення ґрунтової родючості є біологічна фіксація атмосферного азоту. Провідна роль у цьому процесі належить зеленим мікроводоростям, які, на відміну гетеротрофних азотфиксаторов, не вимагають засвоєння молекулярного азоту готової органічної речовини, а самі привносять їх у ґрунт. Внесок мікроводоростей в економіку азоту ґрунтів становить 1044,2 тис. т на рік.
Хлорела — чудове зелене добриво. Застосовуючи його для поливу рослин, можна зменшити витрати мінеральних та органічних добрив. Водорості виробляють величезну масу органічної речовини, збагачують воду та повітря киснем, є основою живлення для багатьох водяних і ґрунтових тварин. Хлорелу людина вживає в їжу, використовує як корм для худоби, органічне добриво та сировину для вироблення різних хімічних речовин та лікарських препаратів. Для тваринництва та птахівництва хлорела є альтернативним джерелом білка, вітамінів та амінокислот. Вона містить 40–55 % білка і перевищує за цим показником навіть люцерну. В перерахунку на 1 га, водорості дають 20–30 т чистого білка, а люцерна – 2–3,5 т. Водорості беруть участь в утворенні осадових порід та ґрунтоутворенні. Водорості у складі ґрунту виділяють у навколишнє середовище кисень. З їхніх відмерлих решток утворюється органічна речовина ґрунту, що підвищує його родючість. Тому масове розмноження водоростей – «цвітіння» ґрунту, яке спостерігають найчастіше навесні або восени, вважають прикметою доброго врожаю (рис. 2).
Агрономічно корисні водорості є такими не лише тому, що вони активно фіксують азот повітря, а й завдяки здатності продукувати біологічно активні речовини, зокрема фітогормони та амінокислоти. Вони забезпечують оптимізацію гормонального стану та амінокислотного складу рослин, що позитивно впливає на продуційний процес сільськогосподарських культур.
Азотфіксуючі водорості — це одноклітинні колоніальні мікроорганізми, які за своєю природою є фотоавтотрофами, тобто здатними до фотосинтезу. Серед водоростей тільки деякі види здатні до азотфіксації, завдяки тому, що вони мають спеціалізовані клітини – гетероцисти і гормогонії. Гетероцисти виконують функцію азотфіксації, тоді як у інших клітинах відбувається фотосинтез. Накопичений зв’язаний азот зосереджується в гранулах ціанофіцина, або експортується у вигляді глутамінової кислоти.
Хлорела — органічний високоефективний природний біостимулятор росту рослин, що прискорює коренеутворення, ріст, розвиток і цвітіння. Водорость підвищує захисні властивості рослин, антистресову стійкість при несприятливих зовнішніх впливах, включаючи посуху, акліматизацію, пересаджування.
Мікроводорості містять велику кількість цитокінінів, бетаїн, альгополіфеноли, вітаміни, гормони, природні антиоксиданти та мінеральні елементи (Mg, Ca, B, Mo та ін.), що сприяють росту та розвитку рослин (стимулюють поділ клітин, диференціацію калусної тканини та ін.) та підвищують показники родючості ґрунту. У разі застосування їх на ранніх стадіях відзначають стимулюючий ефект, подібний до дії ауксинів – важливого гормону, що сприяє зростанню та збільшенню обсягу кореневої системи, покращує поглинання поживних речовин із ґрунту. При цьому коренева система підвищує ефективність поглинання води та поживних речовин, що покращує зростання вегетативної маси, підвищує стійкість до стресів рослин.
Високий вміст у них макро- та мікроелементів уможливлює їхнє використання як добрива. Особливо багато в них міститься калію, азоту, фосфору, йоду, германію, молібдену та бору. Вітаміни та амінокислоти позитивно впливають на ріст та розвиток рослин. Їх можна вносити в ґрунт або використовувати для передпосівної обробки насіння та листового підживлення рослин.
Водорості добре засвоюються через листкову пластинку та коріння, покращуючи також і властивості ґрунту. Ферменти, вітаміни, полісахариди, амінокислоти, фітогормони та елементи живлення, що входять до складу культури, сприятливо впливають на ростові процеси в рослині.
У культурі мікроводоростей містяться специфічні речовини – еліцитори, що здатні зв’язуватися зі специфічними рецепторами та запускати захисні механізми в рослині.
Мікроводорості мають фітопротекторну функцію, збільшуючи стійкість рослин до грибних захворювань, підвищують біологічну ефективність хімічних засобів захисту рослин. Наявність у яких амінокислот і фітогормонів (ауксини, цитокініни, гібереліни, бетаїни) робить їх ефективними помічниками рослин у подоланні стресових ситуацій різного характеру, особливо в умовах зміни клімату.
Насичений green-effect у рослин сприяє фотосинтезу. Підвищуючи вміст хлорофілу в листі, біомаса водоростей сприяють покращеному проходженню процесу фотосинтезу.
На дигестаті в біотехнологічній компанії НВК «Жива Хлорела» (ФГ «У Самвела», Україна) виростили мікроводорості хлорели у вигляді суспензії та отримали новий вид біодобрива – Суспензія Хлорели плюс дигестат (ТУ У 03.0-37613791-001:2017), яка відповідає вимогам Organic Standard (сертифікат № 21-1088-04) і є придатною для використання в органічному сільському господарстві згідно зі Стандартом Міжнародних Акредитованих Органів Сертифікації з органічного виробництва і переробки, що еквівалентний регламентам Європейського Союзу № 834/2007 та 889/2008.
Випробовування препарату пройшли в лабораторних та польових умовах на зернових, овочевих зелених культурах (щавель, кріп, петрушка, коріандр, шпинат, редиска) та горіхоплідних культурах (мигдаль, фундук). З метою встановлення ефекту від використання мікроводоростей хлорела, яка була вирощена на дигестаті, нами було проведено дослід, який передбачав проведення декількох варіантів обробки піску з метою встановлення найкращого накопичення в ньому органічної речовини з наступним визначенням азоту, фосфору, калію, органічної речовини, рН та сірки (рис. 3):
- 1 варіант – без обробки (контроль).
- 2 варіант – обробка водою.
- 3 варіант – обробка Хлорела Старт.
- 4 варіант – обробка Хлорела Плюс (дигестат).
Визначення азоту, фосфору, калію, органічної речовини, рН та сірки у відповідних зразках проведено на базі лабораторії випробувального центру Одеської філії Державної установи «Інститут охорони ґрунтів України». Дослідницький центр, Україна (Протокол досліджень внесення мікроводоростей Хлорели № 395 від 07.09.2022 р.).
Показник рН контрольного варіанту був 7,1, проти дослідного, де вносили суспензію Хлорели, становив рН 7,7 протягом вегетаційного періоду (рис. 4).
Дані результатів дослідження, отримані в ході роботи, переконливо довели унікальність властивостей мікроводорості хлорели, як природного біостимулятора росту і розвитку рослин.
Отже, ще однією формою хімічної дії мікроводоростей на ґрунт є зміни його рН. Відомо, що водорості, асимілюючи в процесі життєдіяльності вуглекислий газ, підлужують середовище, що спостерігається в природних водоймах, в умовах культури, а також у ґрунтах. Так як у ґрунті мікроводорості розподілені нерівномірно, істотне підлужування ґрунту за рахунок мікроводоростей відбувається в місцях їхнього скупчення, де умови особливо сприятливі для їхнього розвитку.
С. Петренко, кандидат сільськогосподарських наук, доцент кафедри садівництва, виноградарства, біології та хімії, Одеський державний аграрний університет, старший науковий співробітник відділу інтродукції та селекції малопоширених плодових, декоративних та ароматичних рослин,
Н. Валентюк, канд. технічних наук, Інститут кліматично орієнтованого сільського господарства НААН
Наступна стаття
Читайте також
Інтерв'ю
Вихід на зовнішні ринки все частіше стає закономірним етапом розвитку успішного бізнесу. Втім, перед керівником, що прийняв рішення про зовнішню експансію, традиційно постає багато запитань. І хоча
Щороку дистриб’юторам українського аграрного ринку стає дедалі важче працювати. Вони вимушені переглядати своє ставлення до процесу дистриб’юції, трансформуватися із просто продавців матеріально-технічних цінностей (МТЦ) у постачальників... Подробнее
Статті
1
0
