Особенности биотехнологического земледелия Минск
|
Скачать 3.68 Mb.
|
2.1.2. Роль новых почвенных биотехнологий в повышении плодородия почвы Сейчас появились новые возможности регулирования почвенного плодородия за счет микробиологических удобрений. Микробные удобрения сочетают положительные свойства минеральных (известный химический состав, отсутствие семян сорняков и т. д.) и органических (продолжительное положительное действие на плодородие) удобрений. Технология эффективных микроорганизмов (ЭМ-технология) была разработана в Японии в 80-х гг. ХХ в., получила признание и внедряется во многих странах мира: Малайзии, Индонезии, на Филиппинах, в Индии, Китае, Бразилии, Пакистане и др. ЭМ-технология пользуется популярностью в Америке, Франции, Германии, Испании. Благодаря использованию этой технологии в сельском хозяйстве достигается экономически эффективное обеспечение населения продуктами питания высокого качества при бережном использовании природных ресурсов. Понять ЭМ-технологию легче, если признать наличие в природе двух противоположных групп микроорганизмов: регенеративных и дегенеративных. Почвы, насыщенные регенеративными микроорганизмами, – плодородные. На таких почвах растения интенсивно растут без агрохимикатов и пестицидов. При преобладании в почве дегенеративных, или патогенных, микроорганизмов растения растут медленно, заглушаются сорняками, болеют. Экспериментами установлена интересная особенность микроорганизмов – следовать за «лидером» и приспосабливаться к господствующим микроорганизмам, то есть доминирующая группа микроорганизмов определяет, будет ли микрофлора почвы регенеративной или дегенеративной. Между ними идет борьба за преобладание, и если, например, анабиотические виды победят, то все остальные микроорганизмы будут имитировать их метаболические эффекты. Собранная полезная мощь продуктивных микроорганизмов в группе ЭМ и осуществляет направление всех других микроорганизмов в регенеративную сторону, повышая продуктивную силу земли. Применение эффективных микроорганизмов повышает водопроницаемость, оптимальную плотность, аэрируемость, эрозионную устойчивость и в целом способствует восстановлению плодородия почвы, оздоровлению сельскохозяйственных культур, получению экологически чистых продуктов. Эффективные микроорганизмы (ЭМ) включают как аэробные, так и анаэробные разновидности. До недавнего времени среди микробиологов существовало мнение о невозможности создания культуры с несовместимыми микроорганизмами. Однако японскому микробиологу Хига Теруо удалось создать ассоциацию регенеративных микроорганизмов, которые хоть и отличаются по условиям жизнедеятельности, но сосуществуют в одной среде в режиме активного взаимного обмена источниками питания. В эту группу входят синтезирующие и молочнокислые бактерии, грибы, дрожжи, ферменты. Хига Теруо выявил и отобрал те микроорганизмы, которые оказывают благоприятное влияние на почву и растения и у которых при их внесении в окружающую среду положительные качества заметно увеличиваются за счет эффекта синергизма. Вредители и болезнетворные микроорганизмы ингибируются. Общее число микроорганизмов в препарате может быть более 80. Однако центром активности ЭМ являются фотосинтетические бактерии: они, с одной стороны, поддерживают действие других микроорганизмов, а с другой – используют соединения, произведенные этими микроорганизмами. С 1998 г. в России применяются отечественные препараты (ЭМ), созданные на базе микроорганизмов байкальской экосистемы. Производственные испытания основного микробиологического препарата Байкал ЭМ-1 показали его высокую эффективность и позволили пересмотреть некоторые положения почвенной биотехнологии. Когда эффективные микроорганизмы развиваются, как сообщество в почвах, то численность полезной микрофлоры увеличивается. Определенные микроорганизмы (патогенные) угнетаются, и таким образом подавляются болезни почвы. Эффективные микроорганизмы используют выделения растений (углеводы, органические кислоты, ферменты и т. д.) для своего роста и развития, выделяя в процессе жизнедеятельности аминокислоты, витамины, гормоны, нуклеиновые кислоты, которые потребляются, в свою очередь, растениями, образуя симбиоз. Эффективность земледелия во многом определяется уровнем обеспеченности почв элементами минерального питания. В минимуме чаще всего находятся доступные растениям азотсодержащие соединения. Решение этого вопроса за счет наращивания производства и применения промышленных азотных минеральных удобрений, даже при современном уровне развития производительных сил, позволит лишь на 30–33 % удовлетворить потребность в них. Кроме того, энергозатраты на производство, транспортировку, хранение растут более высокими темпами, чем отдача от них. К этому необходимо добавить, что этот элемент очень подвижный и чаще всего безвозвратно вымывается в грунтовые воды. Клубеньковыми бактериями при сегодняшней структуре посевных площадей усваивается 2,3 млн т атмосферного азота. Свободноживущими азотфиксаторами на каждом гектаре связывается в среднем 15–20 кг молекулярного азота в год. Всего, если ориентироваться на минимальную цифру 15 кг, – около 3,4 млн т. Общий вклад биологического азота доходит до 5,7 млн т. Если уделить внимание микробиологическому синтезу азота, то можно увеличить его накопление в почве в 1,5–2 раза. Основными механизмами стимуляции роста растений микроорганизмами являются: фиксация атмосферного азота, образование легкоусвояемых форм фосфора, железа, угнетение роста фитопатогенных грибов, продуцирование различных ростовых веществ (гетероауксины) простейшими. В связи с этим особое значение приобретает разработка новых методов, основанных на биотехнологических процессах. Биотехнология с использованием микроорганизмов, несомненно, предоставляет человечеству большие возможности в оздоровлении биосферы и получении более качественных продуктов питания, в снижении энергоемкости сельскохозяйственного производства. В настоящее время создан банк различных экологически безопасных видов микроорганизмов. Препараты, созданные на их основе, характеризуются комплексным действием. Они оказывают стимулирующее влияние на рост растений, подавляют развитие ряда болезней, улучшают минеральное питание растений, способствуют улучшению плодородия почв. Основными производителями биопрепаратов являются (млн порций/га): США – 5–10; Австрия – 6–8; Бразилия – 4–6; Индия – 2–4; Аргентина – 2–3; Канада – 2,0–2,5. В бывшем СССР микробные препараты на основе азотфиксирующих микроорганизмов широко применялись в сельском хозяйстве в 80-е–90-е гг. Их производство и использование достигало 4–5 млн порций/га ежегодно. В настоящее время применяют препараты комплексного действия: Ризоторфин, Ризоэнтерин, Ризогрин, Флавобактерин, Агрофил, Биоплат-К. Для оптимизации почвенной среды используют Фитофлора-С, Бамил, ЭМ-1, ЭМ-2, Бактогумин и пр. Для защиты растений от вредителей применяют Энтобактерин, Бактокулицид, Лепидоцид, Битоксибациллин, Бактероденцид и т. п. Биотехнология – наука, которая объединяет в себе достижения биохимии, микробиологии, биофизики, генетики, физиологии, генетической инженерии. Она разрабатывает технологические приемы получения продукции с наименьшими затратами, с заданными свойствами для потребностей сельского хозяйства, пищевой промышленности, медицины, охраны окружающей среды, народного хозяйства в целом. Биотехнология стала одним из приоритетных направлений научно-технического прогресса, позволяющим использовать возможности природных живых систем (микроорганизмов) и искусственно созданных для повышения жизненного уровня людей, решения социально-экономических и экологических проблем. По заключению экспертов ООН, в XXI ст. биотехнология будет определять развитие человечества во всех сферах его деятельности (сельское хозяйство, экология, энергетика, медицина). Нынешний уровень прибыли ведущих биотехнологических компаний мира сравним с прибылью компаний, производящих персональные компьютеры. На ближайшие годы прогнозируется ежегодный прирост мирового объема биотехнологической продукции на уровне 7–8 %. Беларусь располагает ограниченными сырьевыми и энергетическими ресурсами, поэтому относительно низкая энергоемкость и материалоемкость биотехнологических производств обусловливают перспективность развития биотехнологии. Весомым аргументом в пользу ее развития является экологический фактор и необходимость преодоления последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС. Создание биопрепаратов для сельского хозяйства является наиболее перспективным направлением микробных биотехнологий (средства защиты растений; препараты, повышающие урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность сельскохозяйственных животных, консерванты для заготовки кормов и т. д.). В Институте микробиологии НАН Беларуси уже создан ряд биологических препаратов. Консерванты Силлактим, Лаксил с успехом применяются при силосовании бобово-злаковых смесей и кукурузы. Препараты Бактрил, Энтеробифидин проявляют высокую эффективность при лечении желудочно-кишечных заболеваний сельскохозяйственных животных, птицы. Используя высокоактивные штаммы актиномицетов, которые являются антагонистами фитопатогенной микрофлоры, разработаны принципы создания препаратов фитозащитного и ростстимулирующего действия на отходах сельского хозяйства и промышленности. Отобраны микроорганизмы из штаммов местных симбиотических азотфиксаторов бобовых растений, обладающие фосфатмобилизующей активностью (Фитостимофос), получены высокоэффективные штаммы ассоциативных ризобактерий зерновых культур (Ризобактерин), Сапронит (под люпин), Сапронит-2 (под горох), Сапронит-3 (под клевер), которые разрешены к применению в Беларуси. В республике разработаны технологии получения и других биопрепаратов для растениеводства: Бактоген, Фрутин, Миколин, Лигнорин и пр. Начато производство отечественных конкурентоспособных ферментативных препаратов для животноводства, пищевой и легкой промышленности, что позволит повысить эффективность сельскохозяйственного производства, улучшить качество выпускаемой продукции. Многочисленные полевые и производственные опыты показали высокую эффективность применения штаммов ризосферных микроорганизмов и интегрированных растительно-микробных систем. Увеличение урожайности варьировало от 12 до 70 %, защитный эффект был на уровне или выше показателей аналогичных химических препаратов. В последнее время и в развитых странах мира значительно вырос интерес к производству экологически чистой продукции. В странах ЕС, в Японии, США на государственном уровне ставится вопрос о переводе агропромышленного сектора на биоорганические или биогеоценотические (природные) системы земледелия, так как спрос на экологически чистую продукцию постоянно растет. В Европе в 2001 г. до 10 % сельскохозяйственных площадей использовалось под органическое земледелие. Мировой объем продаж продуктов, полученных без применения химикатов, достиг 25 млрд дол. США в год (в 2002 г.), и 100 млрд дол. – в 2009 г. В Великобритании объем продаж продуктов органического земледелия в 1998 г. оценивался в 300 млн дол., а в последние годы он вырос в 4 раза. 2.1.3. Микробиологические методы определения потребности почвы в удобрениях Для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур с хорошим качеством необходимо правильно выбрать дозы минеральных удобрений. Использование высоких доз азотных удобрений повышает, например, кислотность почв, увеличивает подвижность алюминия, кадмия, меди, свинца и приводит к накоплению в почве токсичных для растений и микроорганизмов элементов, в частности фтора. Для определения содержания в почве доступных форм питания обычно используют агрохимические методы анализа. Но они достаточно трудоемки, поэтому садовод-любитель может использовать более простые микробиологические методы диагностики почв в удобрениях. Потребность почв в азотных удобрениях определяют следующим образом: фотобумагу, отработанную фотопленку или рентгенопленку нарезать полосками 3×15 см, поместить полоски в 3–4 местах участка под лопату на глубину 20 см. Через 5 дней полоски извлечь и окунуть несколько раз в воду. Если пленка стала прозрачной, то это означает, что почвенные микроорганизмы активны и нет необходимости вносить азотные удобрения (на поверхности пленки находится слой желатина, то есть белок, который разлагается микроорганизмами). Если пленка осталась черной, то необходимо внести полную дозу азотных минеральных удобрений, что составит примерно 1 столовую ложку на 1 м2. При частичном обесцвечивании доза азотных удобрений будет соответствовать степени разложения желатина на пленке: 50 % – половинная доза, 70 % – одна треть и т. д. При определении потребности почв в фосфорных удобрениях рядом с фотобумагой, фотопленкой, рентгенопленкой необходимо поставить пластинку с фильтровальной бумагой или хлопчатобумажной тканью такого же размера, для чего нарезанные полоски прикрепить по уголкам клеем к стеклу, фанере. Через 30 дней ткань извлечь, очистить от почвы и оценить степень разложения. Если рядом стоявшая пленка через 5 дней обесцветилась, а ткань или фильтровальная бумага разложилась на 75–100 %, то данная почва не нуждается в азотных и фосфорных удобрениях. Если ткань или фильтровальная бумага не разложилась, то необходимо внести полную дозу фосфорных удобрений, при разложении 30–50 % почва нуждается в половинной дозе фосфорных удобрений. 2.1.4. Определение фитопатогенов в почве В почве имеются полезные и вредные микроорганизмы, то есть фитопатогены, вызывающие болезни растений. С помощью микробиологических тестов можно определить их наличие в почве. Фильтровальную бумагу или ткань помещают в верхний слой почвы на 3 месяца. По колониям микроорганизмов, разрушающих клетчатку, определяют степень загрязнения почвы фитопатогенами. Фитопатогенные грибы образуют колонии черной, серой, фиолетово-малиновой окраски и распространяются по поверхности бумаги или ткани. Черные колонии образует гриб стахиботрис, который поражает все луковые, чеснок, кукурузу, соломину злаковых. Этот грибок образует микотоксин, который даже в одной миллионной доле миллиграмма на 1 кг массы вызывает отравление у крупного рогатого скота, лошадей, человека. Заболевание проявляется в отечности нижней части головы, появлении трещин на губах и тягучего слюнотечения. Следует знать, что токсин этого гриба не разрушается при высокой температуре, химической и механической обработке. Развитие на ткани или фильтровальной бумаге фиолетово-малиновых колоний говорит о заражении грибком фузариум. Действие токсинов этого гриба сходно с действием алкоголя, поэтому он получил название «пьяного хлеба». Серые, круглые колонии принадлежат грибку альтернария, который поражает плоды в виде коричневых пятен. Общее число микроскопических грибов в почве составляет от 160 до 300 видов, из них 50 % токсикогенные. Появление на поверхности ткани или бумаги желтой, зеленой, розовой окраски колоний свидетельствует о хорошем развитии микобактерий и о здоровом состоянии почвы. Основными методами снижения содержания микотоксичных грибков в почве являются агротехнические мероприятия: ранняя обработка почвы, соблюдение севооборота, внесение правильно выбранных доз азотных удобрений, исключение посевов в холодную, влажную погоду. Предупреждению развития токсикогенных грибов в почве служат такие факторы, как достаточное количество гумуса в почве, недопущение переуплотнения, известкование [70]. 2.1.5. Классификация почв с учетом микробного пейзажа Основными параметрами при современной классификации почв являются: физические, химические свойства, плотность, структура, теплоемкость, содержание органического вещества, эрозионная устойчивость и т. д. Такие параметры важны для оценки потенциального плодородия почвы, но они далеко не полные, так как не учитывают жизнедеятельность населяющих ее микроорганизмов. Несколько условная классификация почв с учетом микробного пейзажа изложена в работах А. М. Елисеева и И. В. Коровякова. Авторы предлагают следующую классификацию с учетом почвенной биоты. Болезнетворные почвы содержат более 5 % от общей микрофлоры микроорганизмов типа Fusarium. На таких почвах образуются продукты неполного окисления (аммиак, диоксид углерода, метан и др.), токсичные для растений. Многие культурные растения на таких почвах заболевают корневыми гнилями. Наиболее часто образуют токсины грибы из рода аспергиллюс, фузариум, мукор, ризопус. В настоящее время большинство пахотных почв по микрофлоре относятся к болезнетворным. Здоровые почвы содержат микрофлору, продуцирующую большое количество антибиотиков (Trichoderma, Aspergilius, Streptomyces). Содержание грибов класса Fusarium меньше 5 %. Такие почвы имеют хорошую проницаемость для воздуха и воды. Растения на таких почвах редко повреждаются вредителями и болезнями. Они имеют приятный аромат после обработки. Содержание метана, диоксида углерода, аммиака в таких почвах незначительное. Синтезирующие почвы содержат значительное количество микроорганизмов (цианобактерии, зеленые, синезеленые водоросли). При достаточной влажности названные почвы способны поддерживать хорошее плодородие даже при небольших количествах гумуса. Такие микроорганизмы находятся в верхних слоях почвы, синтезируют органические вещества, как и растения. За год они могут синтезировать до 1,5 т/га органических веществ. Это несколько упрощенная классификация почв, основанная на функциях преобладающих типов микроорганизмов. В природе они не всегда четко определяются, потому что при достаточном внесении органических удобрений или внесении в почву эффективных микроорганизмов, правильной агротехнике возделывания сельскохозяйственных культур болезнетворные почвы могут перейти в здоровые или синтетические, внося смешанные культуры эффективных микроорганизмов. Для сельскохозяйственного использования наиболее желательна почва, которая обладала бы свойствами здоровой и синтетической почвы. Такие почвы дают самые высокие урожаи с наименьшими затратами. Увеличение урожайности при применении эффективных микроорганизмов вначале не всегда стабильно, и объясняется это тем, что на некоторых болезнетворных почвах требуется более длительный период адаптации эффективных микроорганизмов к условиям, чтобы они стали преобладающей генеративной частью местной микрофлоры. |
Похожие:
 |
Реферат и аннотация. Общие требования. Взамен гост 9-77; Введ. 01.... Гост 0-99 (исо 5127-1-83). Информационно-библиотечная деятельность, библиография. Термины и определения. Взамен гост 0-84, гост 26-80;... |
|
Книга печатается по материалам, представленным доктором сельскохозяйственных... Овсинский И. Е. Новая система земледелия / Перепечатка публикации 1899 г. (Киев, тип. С. В. Кульженко). – Новосибирск: агро-сибирь,... |
|
Н. И. Курдюмов Защита вместо борьбы Несмотря на поразительные успехи в биохимии и колоссальные достижения в технике, эта цифра никак не меняется уже лет сто. И пока... |
|
Минск литература Реализация тиража запрещается без письменного разрешения издателя. Любые попытки |
 |
Контрольные вопросы к экзамену Библия в детском чтении. Ветхий завет, его интерпретация для дошкольников и школьников. Особенности изучения. Новый завет, специфика... |
|
Что же, давайте постигать их вместе! Мир вместо защиты практика природного... Дорогой читатель! Перед Вами обещанная книга о том, как жить на земле почти без химикатов и удобрений. Просто мы еще не осознали... |
|
Наш речевой опыт не оставляет возможности сомневаться в том, что... Вот эти особенности речевой структуры и дают основание называть ее выразительной |
|
С. Я. Гончарова-Грабовская драматургические триптихи н. Рудковского Опубликована в Научные труды кафедры русской литературы бгу. Вып – Минск: ривш. 2013. С. 63 – 87 |
|
Новые поступления в библиотеку 1 ... |
|
Управление реальностью-2 Тираж 5 000 экз. Заказ 0000. Отпечатано с оригинал-макета заказчика в типографии издательства «Белорусский Дом печати». г. Минск |