Азот — один из основных элементов, необходимых для обеспечения жизнедеятельности растений. Он входит в состав всех простых и сложных белков, которые являются главной составной частью цитоплазмы растительных клеток, и в состав нуклеиновых кислот. Растениям он необходим постоянно, так как отвечает за все процессы питания. [3]
В основном, азот для подкормки растений вносят в виде минеральных и органических удобрений. Производство азотных минеральных удобрений является энергоемким. Кроме этого, при внесении минеральных удобрений есть риск передозировки.
Актуальность . Присутствующий на Земле азот находится, в основном, в газообразном виде и не используется напрямую большинством живых организмов. Обилие азота в атмосфере может стать полезным для живых организмов, когда он преобразуется в пригодную для использования форму азотфиксирующими бактериями.
Альтернативные решения. Благодаря своей способности улучшать здоровье растений посредством фиксации азота, выработки гормона роста, растворения фосфатов, борьбы с болезнями растений и восстановления здоровья почвы, Azotobacter является одним из лучших вариантов использования в качестве биоудобрения для экологически чистого и устойчивого растениеводства.
Цель работы. Создать биологически активные удобрения на основе Azotobacter .
Задачи исследования.
- Изучить имеющийся опыт применения азотофиксирующих бактерий.
- Разработать методику создания биологически активных удобрений на основе Azotobacter .
- Оценить эффективность применения биоудобрений при выращивании сельскохозяйственных культур.
Объект исследования: биологически активные удобрения с Azotobacter .
Предмет исследования: эффективность биоудобрений, разработанных на основе местных штаммов.
Гипотеза. Мы предполагаем, что технология применения удобрения на основе азотобактера, взятого в природных условиях, резистентного к воздействию внешних факторов, позволит получить максимальный эффект в сравнении с другими технологиями.
Получение Azotobacter осуществлялось методом почвенных комочков. [2].
Наиболее распространенный и изученный AzotobacterChlorococcum образует колонии с бурым, почти чёрным пигментом. ( Рисунок 1 )
Рис. 1. Получение Azotobacter
На 6-й день AzotobacterChlorococcum достиг пика своего роста. На 4-й день в образце «лиственница» обросли 28 комочков из 32, на 6-й день все комочки. В образце «ель» на 4-й день оброс 1 комочек, на 6-й день — 3 ( рис. 2 )
Культивирование бактерий осуществлялось в Биолаборатории «ANRO expert» при температуре +25°C.
Рис. 2. Культивирование Azotobacter
Учебно-исследовательский комплекс «ANRO EXPERT» лаборатория был получен в рамках Всероссийского проекта «Успех каждого ребёнка». Установка оснащена вмонтированной системой обеспечения микроклимата. Встроенные датчики фиксируют состояние системы и позволяют корректировать установленные параметры в автоматическом режиме. Комплекс имеет встроенную систему вентиляции и увлажнения. Благодаря отсутствию перепадов влажности и температуры внутри комплекса создаются условия, идеально подходящие для культивирования Azotobacter .
Azotobacter был высеян на чистую среду Эшби методом истощающего штриха. [1] ( Рисунок 3 )
Высев Azotobacter на среду с помощью микробиологической петли
Культивирование бактерий осуществлялось в Биолаборатории «ANRO expert» при температуре +25°C в течение 4 дней. На 2-й день колонии начали активно развиваться.
Рис. 3. Высев Azotobacter методом истощающего штриха.
Полученная культура была смыта дистиллированной водой и перенесена в стерильные бутылки.
Полученную суспензию будем использовать в качестве удобрений.
Для того, чтобы увеличить срок и удобство хранения биоактивного удобрения, нужно высушить азотобактерии, превратив их в порошок.
Сушка производилась в вакуумной сушилке при 3 °С в течение 8 часов.
Получился порошок сероватого цвета, который теперь можно удобно хранить.
В качестве тест-объекта взяли 2 культуры: овёс яровой и подсолнечник однолетний. Эксперимент продолжался на протяжении 7 дней.
Культуры выращивались с добавлением суспензии Azotobacter Chlorococcum в почву. В качестве контроля были культуры без Azotobacter Chlorococcum.
Оценка всхожести семян показала, что культуры, где добавлялся Azotobacter , росли быстрее и дружнее. Общее количество посаженных семян 45. На Azotobacter взошли 40 семян, без Azotobacter только 18 на 6-й день. ( рис. 4 ).
Рис. 4. Энергия прорастания семян
Морфобиометрические показатели: длина высаженных культур с Azotobacter в 2,5–4 раза больше, чем культур без Azotobacter ( рисунок 5, 6)
Рис. 5. Морфобиометрические показатели
Рис. 6. Результаты биотестирования
Условия азотного питания сильно влияют на рост и развитие растений. Обилие азота в атмосфере может стать полезным для живых организмов, когда он преобразуется в пригодную для использования форму в процессе биологической фиксации. Такие удобрения возможно эффективно применять в сельском хозяйстве.
В России уделяется недостаточное внимание удобрениям на основе Azotobacter , большое значение им придают в Индии, где проводят различные исследования с азотофиксирующими бактериями.
В исследовании применялся штамм бактерий Azotobacter Chlorococcum .
Были получены биологически активные удобрения на основе Azotobacter . Эффективность их применения доказана с помощью биотестирования. Морфобиометрические показатели высаженных культур с Azotobacter в 2,5–4 раза выше, чем культур без Azotobacter . Культуры, где добавлялся Azotobacter , росли быстрее и дружнее.
Биологически активные удобрения необходимо хранить в строго определённых условиях 3–4 месяца, не допуская резких перепадов температур и влажности, из-за чего они могут снизить свою эффективность или погибнуть.
Азотобактер способствует выработке гормона роста, растворению фосфатов, борьбе с болезнями растений и восстановлению здоровья почвы. Поэтому биологически активные удобрения являются лучшими для экологически чистого и устойчивого растениеводства.
Биоудобрения высокоэффективны, легкоусвояемы растениями, так как являются естественным компонентом природных экосистем.
Перспективы работы. Разработать технологию создания биологически активных капсульных удобрений на основе Azotobacter.
В детском объединении «Агротехнологии» наработан опыт по изготовлению и применению сапропелевых капсульных удобрений пролонгированного действия. Технология разработана инициативной группой обучающихся (руководитель команды Архипова Анастасия, педагог-наставник Вихирева С. В., научный консультант Чернышев А. В., 2019). Получена опытная партия, проведены испытания в лаборатории экологического факультета УлГУ.
В качестве материала капсулы был выбран донный ил, или сапропель, поскольку такая оболочка абсолютна безвредна для растений, и сама может служить удобрением. Благодаря постепенному растворению удобрений внутри капсулы исключается возможность их передозировки и опасность сжигания корней растений. При этом действующее вещество равномерно растворяется при поливе и впитывается корнями растения.
Поскольку капсулы являются природным сорбентом, удерживающим полезные вещества внутри себя, удобрения не вымываются сразу и способны питать растения в течение длительного времени.
Но до настоящего времени в качестве пропитки мы использовали минеральные удобрения. В перспективе мы планируем насыщать капсулы азотобактером и вносить в почву в виде капсульных удобрений пролонгированного действия. Следовательно, наша идея имеет принципиальные отличия от существующих решений.
Литература:
- Бузолева Л. С., Братенши А. А., Дроздовская О. А. Учебно-методический комплекс дисциплины «Большой практикум»; Дальневосточный федеральный университет, 2012. — 94 с.
- Зенова Г. М., Степанов А. Л., Лихачева А. А. и др. Практикум по биологии почв. — М., 2002. 120 с.
- Корчагин, А. А. Система удобрений: учеб. пособие / А. А. Корчагин, М. А. Мазиров, Н. А. Комарова; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых. — Владимир: Изд-во ВлГУ, 2018. — 116 с.
- Учебно-методический комплекс // дисциплина «Система оптимизации минерального питания». — КАУ, Астана, 2016.
