Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологические аспекты применения цеолитовых туфов и отходов производства в овощеводстве защищенного грунта

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Экологические аспекты применения цеолитовых туфов и отходов производства в овощеводстве защищенного грунта"



На правах рукописи

БЕЛЯЕВА МАРИНА ВАСИЛЬЕВНА

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕОЛИТОВЫХ ТУФОВ И ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА В ОВОЩЕВОДСТВЕ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА

Специальность 03.00.16. - экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва-2001

Работа выполнена на кафедре земледелия Орловского государственного аграрного университета (ОрелГАУ) и в Орловском Филиале Современного Гуманитарного Института (ОФ СГИ)

Научный руководитель

- кандидат сельскохозяйственных наук, профессор Л П Степанова

Официальные оппоненты

- доктор биологических наук, профессор Н Н Игнатьев,

- кандидат сельскохозяйственных наук, ст научный сотрудник М Т Голопятов

Ведущая организация

Всероссийский НИИ плодовых и ягодных культур, отдел агрохимии и почвоведения

^ Защита состоится «<£0» ¿¿А4}/~С<Л 2001 г в /В часов на заседании диссертационного совета Д 220 43 03 в Московской сельскохозяйственной академии им Тимирязева по адресу '^550, г Москва, Тимирязевская ул, 49, Ученый Совет

МСХА

С диссер»» сельскохозяйстве

•»

мться в библиотеке Московской . К А Тимирязева

ЛР» 2001 г

Авторефе}

Ученый секретарь диссертационного профессор

В А Калинин

Общая характеристика работы

Актуальность. Проблема производства экологически безопасной продукции сельского хозяйства в настоящее время в нашей стране, как и во многих других странах мира является одной из'актуальных, поскольку она непосредственно связана с качеством питания и среды обитания человека. . ...

Острота данной проблемы и необходимость ее решения диктуются в частности, с одной стороны — с загрязнением биосферы токсикантами промышленного происхождения, которое часто носит региональный характер, а с другой стороны - с загрязнением среды органическими отходами сельскохозяйственного производства, которое имеет локальное значение.

В современных экологических условиях остро стоит проблема изыскания ресурсов местного сырья для производства эффективных и, экологически безопасных удобрений. Среди местных отходов органи-" ческого происхождения заслуживают внимания отходы животноводства, крупяной промышленности, коммунального хозяйства,. которые могут использоваться в качестве сырья для выработки товарной продукции методом биоконверсии.

Одним из этапов в производстве экологически безопасной продукции является предотвращение перехода токсикантов из почвы в. растения и, следовательно, в продукцию растениеводства. Определенную перспективу в этом аспекте имеет применение препаратов,* которые обладают уникальными сорбционными способностями, ионообменными и биологически активными свойствами. К ним относят различные цеолиты, которые способствуют эвакуации тяжелых металлов и радионуклидов, повышают иммунологическую сопротивляемость и биологическую защиту.

Решение вопроса охраны окружающей природной среды и ра-. ционального использования природных ресурсов возможно только в контексте экологически сбалансированного природопользования, используя экосистемный подход, который учитывает все возможные виды взаимодействия между средами и экоценозами.

Примерами такого подхода к сельскохозяйственной технологии и сельскохозяйственным объектам являются разработки ученых, которые предполагают - методологию оптимизации эколого-технологической системы при решении ряда задач оптимизации включения в систему технических средств. В этом случае . эколого- . технологическая система представляется состоящей из самой технологии сельскохозяйственного производства, а также окружающей ее природной среды, включающей в себя экономические, технические, технологические, биологупюоин» н экологические условия их совместного функционирования. СельсА^ййМЬ'ИайЛйя техюлогия представляется в виде следующи; "Йй^ШОййААги веского объекта и системы его жизнеобесп ^ёШ^г/^Ре^ШЬРуййййШйМ отходов, системы

и.л, ¡1. А. Тицдояза

ашиты биологического объекта от воздействия биотических элемен-гов природной среды

Цель и задачи исследований Целью исследований явилось системное изучение приемов применения цеолитсодержаших минералов и органических веществ, полученных на основе вермикомпостиро-t ания отходов при выращивании рассады огурца

В связи с этим решались следующие задачи.

1 Исследовать почвоулучшающую эффективность и экологическую безопасность применения добавок цеолитов в питательных фунтах для выращивания рассады огурца

2 Изучить действие и последействие цеолитов в питательных субстратах на рост, развитие и урожайность огурца

3 Установить стимулирующее действие гумата натрия и водорастворимых органических веществ, полученных на основе вермикомпостов на посевные качества семян огурца, рост, развитие и урожайность

4 Обосновать способы использования цеолитов в качестве вспомогательного вещества при применении биологически активных веществ и средств защиты при выращивании растений в защищенном гэунте.

5 Изучить действие компостов и вермикомпостов на основе навоза, лузги гречихи и осадка сточных вод на биометрические показа-т;ли рассады огурца

6 Установить влияние нетрадиционных удобрительных форм на качество продукции и экономическую эффективность выращивания огурца в условиях защищенного грунта

Научная новизна Настоящая работа является эколого-э <ономической системой производства овощной продукции в условия < защищенного грунта, включающей в себя системы утилизации от-хэдов, рационального использования природных ресурсов, биологиче-с coro объекта и системы его жизнеобеспечения

По результатам исследований дана агроэкологическая оценка пэиемов и способов применения цеолитов при выращивании рассады оурца

Выявлено влияние биологически активных веществ, гумата натрия, водорастворимых органических веществ на основе веримкомпо-с-ов и препарата Никфан на условия роста огурца, его урожайность и качество

Впервые дано экологическое обоснование компостирования и Bt рмикомпостирования смесей из местного органического сырья навоза, отходов крупяной промышленности (лузга гречихи) и осадков сточных вод гОрла и использования нетрадиционных видов органиче-ci их удобрений при выращивании рассады огурца

Практическая значимость Одним из этапов производства эюлогически безопасной продукции является предотвращение перехода токсикантов из почвы в растения и следовательно в продукцию овощеводства Установленные положения и выявленные закономер-

ности подтверждают эффективность применения для этих целей местные природные материалы - цеолитсодержашие породы, которые обладают уникальными сорбционными способностями, ионообменными и почвоулучшающими свойствами и органические вещества на основе вермикомпостов, характеризующимися высокими биологически активными свойствами. ■,--*'..

Установлена целесообразность утилизации органических отходов крупяной промышленности и, осадков хозяйственно-бытовых сточных вод г.Орла в качестве сырья для производства вермикомпостов с целью экологически сбалансированного природопользования.

Разработаны приемы : и способы применения удобрительных форм природных ресурсов и нетрадиционных органических удобрений при выращивании рассады и овощной продукции в условиях защищенного грунта. . • -Разработки положенные в основу диссертационной работы прошли производственную проверку и внедрены в теплице агробио-станции ОГУ, ОАО АПО "Сабурово" Орловской области, ОАО "Юбилейное". , . •. •

Апробация работы. Результаты исследований докладывались • на межвузовских научно-практических конференциях г. Орла, г. Рязани в 1998 - 2001 г.г. По материалам диссертации опубликовано 5 научных статей.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследований, изложения полученных результатов, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, включает 28 таблиц, 26 рисунков, список использованной литературы включает 365 наименований, в том числе 20 на иностранных языках.

Условия и методика проведения исследований..

Исследования по изучению технологии выращивания рассады огурца на питательных субстратах с применением цеолитовых туфов и биологически активных веществ, извлекаемых из биогумуса были проведены в условиях защищенного грунта на агробиостанции Орловского Государственного Университета, тепличном комбинате «Юбилейный» (г.Орел), модельных опытах и лаборатории почвоведения ОГАУ.

В качестве опытной культуры выращивали овощную культуру огурец - сорта ТСХА — 77. В защищенном грунте огурец — самая урожайная и> рентабельная культура, скороспелая, малосветотребова-тельная, выращиваемая во всех световых зонах. . . ■■■,'.■ -

В'задачу наших исследований входила разработка технологии выращивания рассады огурца на питательных субстратах с добавками цеолита. В связи с этим нами был заложен опыт № 1 по изучению эффективности использования добавок цеолитовых туфов в различных органо-минеральных субстратах для выращивания рассады огурца.

Опыты проводили в полиэтиленовых горшочках емкостью 300 мл Масса субстрата в горшочке составляла 136 г, влажность 70 - 75 % ст сухой массы

Варианты опыта № 1

1 Контроль (темно-серая лесная почва ( пахотный горизонт))

2 Почва + цеолит (31)

3 Торф ч- цеолит (31) ("торфолит")

4 Биогумус -»• цеолит ( 3• I ) ("биолит"),

5 Цеолит, насыщенный гуматом натрия ( 1 3) ("гуалит")

Исследуемые компоненты питательных смесей в опытах брали в

кассовом соотношении

В опытах использовали туфы Хотынецкого месторождения Орловской области характеризующиеся следующим минеральным составам клиноптилолит - 37,5 % кварц - 22 %, монтмориллонит - 13,7 %, кэистобалит - 12 %, гидрослюда - 11 %, кальцит - 3 %, минеральные Пзуппы полевых шпатов - 0,5 % Удельный вес цеолитовых туфов 2,49 г см3, плотность - 0,99 г/см3, пористость -61,1 %, емкость поглощения

- 170 - 230 мг/экв 100г (Данные приведены по паспорту ' Результаты анализа веществ и материалов" ОРО ' Орелгеология") В опытах использовали цеолит фракцией 1 - 5 мм

Агрохимические показатели темно-серой лесной почвы (пахотный горизонт) содержание физической глины - 40 - 42 % гумус - 5,4

- 5,5 %, доступный фосфор - 12,5 - 15,0 мг/100г, обменный калий -1:\0 - 12,6 мг / 100 г, рНсол - 5,2 - 5,5, рНвод - 5,8 - 6 0 сумма поглощенных оснований - 35 мг-экв / 100 г

Агрохимические показатели биогумуса, мг/100 г почвы Мм„„ -6,37, Р205 - 22,0, К20 - 7,03, рН - 7,24, гумус - 14,0%, Сумма поглощенных оснований — 43,25 мг-экв/100 г, содержание органического у1лерода - 8,8%, тяже пых металлов (мг/кг) РЬ - 3,7, Си - 19,2, Сс1 -0,12, N1- 15,0, Со - 2.2, Ъл- 75,5

Торф низинный, нормально-зольный азот - 2,2 %, СаО - 2,0%, Р,05 - ОД %, К20 —0,08%, рНсол - 5,8

Аналитические работы выполнены по общепринятым методикам (Аринушкина Е В ,1970, Кауричев И С ,1986,Доспехов Б А и др , 1977, Третьяков НН ,1990) Анализ физико-химических свойств субстратов и качества получаемой продукции выполнялся согласно ГОСТам ГОСТ 26488 - 85 Почвы Определение нитратов по методу ЦИНАО ГОСТ 27753 3 - 88. Грунты тепличные Метод определения рН водной суспензии ГОСТ 27753 5 - 88 Грунты тепличные Методы определения водорастворимого фосфора ГОСТ 27753 6 - 88 Грунты тетичные Метод определения водорастворимого калия ГОСГ27753 7 - 88 Грунты тепличные Методы определния нитратного азота ГОСТ 26204 - 84 Почвы Определение подвижных форм фосфора и калия по методу Чирико-ва в модификации ЦИНАО ГОСТ 26107 - 84 Почвы Метод определения общего азота ГОСТ 26423 - 85 Почвы Метод определения удельной электрической проводимости, рН и плотного осадка водной вытяжки

Опыт проводили в четырехкратной повторности. Содержание хлорофилла в листьях рассады огурца определяли фотоэлектроколо-риметрическим методом по методике Н.Н.Третьякова (1990)."

. Коэффициент продуктивности корневой системы представляет собой отношение массы надземной части растения к массе корней (Доспехов Б.А. и др. 1977). "

Математическая обработка данных проведена статистическим методом по следующим критериям: коэффициент вариации (V %), средняя ошибка опыта ( Бх ), среднее квадратическое отклонение (т), предельная ошибка опыта (105) (Доспехов Б.А: 1985).:;

С целью усовершенствования технологии культуры; огурца в защищенном грунте нами были изучены биологически активные вещества в виде гумата натрия и водорастворимых органических веществ, извлекаемых из вермикомпоста и их влияние на прорастание и развитие растений огурца и их продуктивность. Опыт № 2 проводили в следующих вариантах: , •

' 1 .Контроль (предпосевное замачивание семян в воде) • -

2.Предпосевная обработка в растворе Никфан 1 Ю"4,^ ' ;

3.Предпосевная обработка раствором гумата натрия 1 1(У4 %

4.Предпосевная обработка водорастворимыми . органическими веществами 1 10"4%. ". , - , ,

Семена замачивали в растворе стимуляторов в заданной концентрации в течений 30 мин, подсушивали, затем высаживали в субстрат. ■ ;

Повторность опыта четырехкратная. Размещение делянок рен-домизированное. Учетная площадь делянки 2 м2

В опыте № 3 изучали эффективность применения цеолитовой муки в качестве вспомогательного вещества при обработке семян огурца биологически активными веществами. С этой целью в растворы испытуемых стимуляторов заданной концентрации (опыт № 2) добавляли цеолитовую муку фракции < 0,25 мм., для создания 2 % раствора. Условия обработки семян были такими же как и в опыте №2.'

Варианты опыта № 3:

1.Контроль (предпосевное замачивание семян в воде)

2.Предпосевная обработка в растворе Никфан 1 10"4 %

3.Предпосевная'обработка раствором' гумата натрия 1 10"4 % 1исолит 2 % , : ' ' , - •

4.Предпосевная обработка водорастворимыми органическими веществами 1 10"4%+цеолит2% ' ', ' , Г

В опыте № 4 изучена эффективность вляния исследуемых стимулирующих составов в комплексе с микроэлементом меди на рост и развитие огурца. К исследуемым растворам биологически активных веществ в опыте № 2 был добавлен микроэлемент меди в виде СиБО* 5НгО) в концентрации 0,01% раствора. -

Эффективность предпосевного дражирования суспензией цеолита изучали обработкой семян огурца 1 часть воды и 3 части цеолита

по массе Семена выдерживали в течение 30 мин, затем подсушивали и определяли энергию прорастания и лабораторную всхожесть

Биологически активные вещества, исследуемые в опытах (гумат натрия) получали извлечением гумусовых веществ из вермикомпоста лелочной вытяжкой 0,1 н ЫаОН в соотношении вермикомпост . ше-ючной раствор 1'5 Водорастворимые органические вещества (ВОВ) «влекали из биогумуса (вермикомпоста) в водной вытяжке в соотно-цении биогумус, раствор (15)

Эффективность гумата натрия и ВОВ сравнивали с известным в ;ельскохозяйственном производстве биопрепаратом «Никфан» - Сим-оионт- 1 (Гельцер Ф Ю , Игнатьев Н Н. 1980)

В производственных условиях было изучено влияние цеолита на »ффективность химической зашиты растений огурца от тлей

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влнянне использования цеолитовых добавок на состав н свойства субстратов при выращивании рассады огурца в условиях защищенного грунта. Важный аспект возделывания овощных культур в еплицах - выращивание высококачественной рассады При подготовке рассады на органических смесях используют различные материалы ' орф, навоз, полевую землю, опилки и т д, что создает неравномерный фон Кроме того, в смесь вносят микро- и макроэлементы, а также при рН ниже 6,0 проводят известкование (Романов Г А , 2000)

Способ выращивания рассады огурца на минеральных субстратах, таких как гравий, керамзит, вермикулит, минеральная вата и друг их заменителях почвы сложен, так как требует периодической подачи питательного раствора с корректированием рН и концентрации элементов питания (Мытько Л В и др ,1984, Кульман А , 1992, Арбусова К С ,1990, Вендило Г Г, Месхорадзе Н О ,1993)

В задачу наших исследовании!! входила разработка технологии ныращивания рассады огурца на питательных субстратах с добавками цеолита

Результаты агрохимических исследований показали (табл 1), что I различных субстратах с добавками цеолита происходят значительные изменения воднофизических свойств питательных грунтов Природный 1'еолит имел рН водной вытяжки 8,0 и плотность фракции размером 1 -5 мм 0,55 г'см\ поэтому добавление его к почве, торфу и биогумусу улучшало свойства субстратов Так, при добавлении цеолита к почве величина рН возросла на 0,7 единиц, плотность снижалась с 1,2 г/см3 до Г,82 г/см5, капиллярная влагоемкость возросла на 8,9 % Следует отметить, что наблюдалось увеличение цинка и нитратов в почво - цеолитовых субстратах за счет поступления этих металлов из цеолита, но их количества не превышали предельно-допустимых концентраций для гочвогрунтов

. , ■ " _ Таблица 1

Состав и свойства почвенных субстратов

№п /п Варианты опыта рНвод„ Плотность, г/см' Капиллярная вла- , гоемкость % от сухой массы; Си . гп 1М03

мг/кг

1 Контроль(темно-серая лесная почва) 6,6 1,2 • 30,04 0,405 9,58 27,6

2 Почва+цеолит (3:1) 7,3 0,82 38,90 <0,1 14,79 92,0

3 Торф+цеолит (3:1) 8,0 0,54 70,00 0,544 4,58 207,2

4 . Биогумус+цеолит (3:1) 7,6 0,48 51,05 0,270 15,83 295,0

5 Гумат натрия +цеолит (3:1) 7,15 - 0,53 49,58 <0,1 12,08 109,0

6 Тепличный грунт 7,25 0,8 0,816 22,47 32,75

7 Цеолит (1-5мм) 8.0 0,55 60,84 27,2 74,1 -

8 пдк 3,0 23,0 130,0

Отмечены изменения в составе и свойствах торфо - цеолитовых субстратов, прежде всего возрастает величина рН водной вытяжки до 8,0, плотность достигала 0,54 г/см3, а капиллярная влагоемкость - 70 % от сухой массы, количество нитратного азота составило 207,2 мг/кг и превышало предельно-допустимые концентрации нитратов почти в 1,5 раза.

Один из важных показателей качества тепличного субстрата — это оптимальное значение плотности в пределах 0,4 - 0,6 г/см3. Исходя из этого следует отметить, что добавление цеолита фракции 1-5 мм к торфу и биогумусу создает оптимальные для растений условия, плотность составляет 0,48 — 0,54 г/см3. Насыщение цеолита гуматом натрия хотя и снижает величину капиллярной влагоемкости с 60,84% исходной фракции цеолита до 49,68 % в гуалите, но величина'плотности практически не меняется. Содержание нитратов превышает предельно

- допустимые концентрации в субстрате из смеси биогумуса и цеолита

- 295,0 мг/кг, содержание меди и цинка не превышает экологически допустимых количеств в тепличных грунтах. Цеолит, как в чистом. виде, внесенный в субстрат, так и насыщенный гуматом натрия, способствовал снижению количества меди в субстратах в сравнении с исходной почвой и тепличным грунтом.

Таким образом, добавление цеолита к почве и торфу повышает биогенность субстрата и увеличивает содержание нитратного азота, создает благоприятный, водно-воздушный режим для выращивания рассады огурца. Для выращивания рассады рекомендуется использовать цеолиты, насыщенные гуматом натрия, обеспечивающие оптимизацию водно-физических свойств и обладающих высокой биологической активностью. - • - , -1. ''-.■•-•,■■

Применение биогумуса н цеолита в почвенных субстратах для выращивания рассады огурца. Нами была изучена эффективность выращивания рассады на цеолитах с добавками торфа, биогумуса гу-чата натрия в сравнении с гумусовым горизонтом темно - серой тесной почвы

В условиях эксперимента самая высокая энергия прорастания усыновлена — 92% в варианте горшечного фунта на основе цеолита, насыщенного гуматом натрия Величина энергии прорастания семян огурца на смеси цеолита и биогумуса была на 5% ниже и по абсолютному значению была близка к энергии прорастания семян на смеси почвы с цеолитом (85%) Самая низкая величина энергии прорастания отмечена в контрольном варианте - 76%

Установленная в условиях опыта вечичина всхожести семян огурца самая высокая была на гумусовом горизонте темно-серой лесной почвы - 97% и цеочите, насыщенном гуматом натрия - 98% На остальных питательных субстратах всхожесть была одинаковой 94-95%

Биометрические наблюдения в условиях опыта показали влияние испытуемых субстратов на рост и развитие рассады Растения огурца, ьыращенные на темно - серой тесной почве, отчичались меньшей вы-( отой и облиственностью

Таблица 2

Влияние различных видов питатечьныч фунтов _ на развитие рассады огурца __

.V« 1/П Варианты опыта Высота см Масса растения сырая г Коэффициент продуктивности корневой системы Количество тисть-ев шт Площадь [ИСТОВОЙ поверхности дм:

надземная часть подземная часть

1 Контроль (темно-серая лесная почва) 21,3 30 2 14 9 2 02 2.1 4,9

2 Цеолит+ почва 1 3 28 5 42 6 !7 8 2 39 3 5 12 0

3 Цеолит 1- торф 1 3 36 5 37 4 13 3 2 81 6 0 18 3

4 Цеолит + биогумус! 3 30,9 40 1 11 5 3 47 45 11,1

5 Цеолит+ гумат натрия 0 10/о 25 6 37 9 11 9 3 18 4 2 14 7

|НСР„< 0 94 0 20 0 20 0 03 0 30 0 28

Как видно из данных таблицы 2 высота растений огурца на гемно-серой лесной почве достигла 21,3 см , площадь чнстьев 4,9 дм", масса растения 30,2г. Растения, выращенные на цеолитах, отличались Сольшей высотой и облиственностью Наибольшей высоты растения сгурца были отмечены на цеолитах с добавками торфа - 36,5 см, в этом варианте растения отличались и большим количеством листьев Расте-I ия, выращенные на почве с добавкой цеолита, немного уступали в

росте и развитии растениям, выращенным на торфо-цеолитовой смеси, при этом площадь листьев и масса растения были меньше почти в 1,5 раза растений огурца в горшочках на торфо-цеолитовых грунтах. >

Растения расады огурца, полученные на цеолите, пропитанном гуматом натрия, отличались высоким показателем коэффициента продуктивности корневой системы — 3,18, но незначительной фитомассой формируемой рассады.

Показатели содержания сухого вещества в надземной массе растений были наилучшими в варианте цеолит + гумат натрия и составили ,35,10 % или 123 % по отношению к контролю, в корнях - варианте цеолит + биогумус 11,20 % , что составляет 130 % по сравнению с контролем (табл.3) 1

, ' ^ ■■ • ■ Таблица3

Содержание сухого вещества в надземной и подземной

частях растений огурца

№ п/п Варианты опыта - ■ . . надземная часть г . подземная = ■ часть г

1 Контроль (темно-серая лесная почва) , « . 28,50 8,57

2 Цеолии- почва (1:3) 30,10 7,60

3 Цеолит + торф (1:3) 32,40 9,40

4 Цеолит + биогумус (1:3) ..,;" зз,4о , 11,20

5 Цеолит+гумат натрия 0,1% 35,10 • 10,10

НСР05 2,02 ; 0,51

Как показали исследования, цеолит проявляет удобрительные, почвоулучшающие свойства грунтов на основе гумусового горизонта темно -серой лесной почвы, что обеспечивает более благоприятные условия для роста и развития растений огурца. Почвоудобрительная смесь из цеолита и торфа не уступает по эффективности почвоцеоли-товой смеси грунта. Эффективность удобрительной смеси цеолита и биогумуса ("биолит") при выращивании рассады огурца была самой высокой, обеспечивая самый высокий коэффициент продуктивности корневой системы. При этом действие питательной смеси на основе цеолита обогащенного органическими веществами гумата натрия, извлеченных из биогумуса - "гуалит" - по эффективности не уступало всем испытуемым удобрительным смесям фунтов.

Таким образом, при выращивании рассады огурца целесообразно использовать удобрительные и почвоулучшающие свойства цеолита при подготовке почвофунтов. Самые высокие удобрительные' свойства субстратов установлены при сочетании цеолита'с биогумусом -"биолита" и цеолитом с сорбировнными органическими веществами гумата натрия — "гуалитом". ' '

Содержание хлорофилла в чистьях растений огурца, выращенной на различных почвенных субстратах Существует тесная связь между накоплением хлорофилла и развитием растений, то есть иными словами, если нарушается нормальный ход развития растений, ¡адерживается накопление хлорофилла Поэтому количество хлорофил-та в листьях мы взяли как показатель развития растений

Из рисунка 1 видно, что наибольшими показателями содержания ■спорофилла в листьях растений огурца отличались растения в варианте с питательным грунтом из смеси цеолита и биогумуса (288), цеолит ь почва (188), цеолит + торф (223) Низкое содержание хлорофилла этмечено в варианте цеолит + гумат натрия и составило 112%, что на 27 % ниже контрольного варианта

Таким образом, наилучшие условия роста и развития растений огурца обеспечивает удобрительная смесь— «биолит» (цеолит + биогумус) и цеолит в смеси с торфом, способствуя интенсивной фотосинте-гической активности растений и накоплению органических веществ

Варианты опыта 1 Контроль(темно-серая лесная почва) 2 Почва+цеолит 3 Торф+цеолит 4 Биогумус+цеоли т S Цеолит+гумат натрия

I

Рис 1 Влияние различных видов почвенных субстратов на показатели содержания хлорофилла

Влняние различных типов питательных грунтов на урожайность огурца. Создание благоприятных условий роста и развития растений огурца обуславливает формирование высокой продуктивности растений

- Таблица 4

Средняя урожайность огурца за период 1997-1999г.г.(кг/м2)

Ха п/п Варианты опыта 1997 г. 1998 г. 1999 г. Средняя:

• Контроль (темно-серая лесная почва) 22,06 22,91 23,11 22,69'

2 Цеолит+ почва (1:3); 25,82 26,99 24,35 25,72

3 Цеолит + торф (1:3) 26,98 27,05 28,86 27,63

4 Цеолит + биогумус (1:3) 27,95 28,52 28,85 28,44

5 Цеолит+ гумат натрия 0,1% 29,93 - 30,01 30,18 30,04

НСР„, • 3,05 3,36 2,07 0,10

Анализ урожайных данных показывает, что растения рассады огурца, выращенные на смеси цеолита с биогумусом, торфом и гума-том натрия отличались высокой продуктивностью корневой системы, что обеспечило высокую приживаемость растений, высаженных в тепличный грунт и наибольшую урожайность.

Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что добавление цеолитов в грунты для выращивания рассады огурца в смеси с почвой, торфом, биогумусом приводит к формированию компактной рассады огурца с высокими производственными качествами.

Влияние добавок цеолита в почвенные субстраты на качество продукции огурца. Широкое внедрение нетрадиционных удобрительных форм при возделывании овощных культур требует разработки рациональной системы питания. Известно, что необоснованное применение удобрительных форм на основе отходов производства и природных минералов может привести к нежелательным физиологическим и экологическим последствиям. ,

1 2 3 4 5

: Варианты опыта:1.Темно-серая лесная лочва.2.Почва+цеолит.З.Торф+цеолит.4.Биогу мус+цеопит.5.Цеолит+гумат натрия

Рис. 2.Влияние применения биогумуса и цеолита в почвогрунтах на содержание нитратов в плодах огурца (мг/кг)

Добавление цеолита в почвогрунт приводит к снижению содержа-f ня нитратов в плодах огурца во все сроки наблюдений Если в кон-7рольном варианте на удобренном почвогрунте на фоне полного минерального питания, содержание нитратов в огурцах в 1-ый и 2-ой сроки чборки превышало предельно допустимые концентрации, то использование сорбционных свойств цеолита способствовало снижению поглощения нитратов в продукции на 50-53 %( sut 2)

Интерес представляют данные по эффективности созданных на сснове цеолита питательных удобрительных форм для выращивания сгурца это торфолит ( смесь цеочита и торфа 1Ч 3), биолит (смесь цео-1 ита и биогумуса I 3), гуалит - цеолит, насыщенный гуматом натрия При выращивании растений огурца на торфолите и биолите наблюдается значительное снижение нитратов в продукции при увеличении срока использования питательной смеси, при этом в первые сроки на-(людения содержание нитратов в плодах огурца, выращенных на смеси цеолита с биогумусом было выше, чем в растениях, выращенных на смеси торфа с цеолитом

Особый интерес представляют результаты полученные при ис-гользовании цеопита после насыщения его гуматом натрия, извлекаемого из биогумуса В этом варианте продукция огурца содержала самое тзкое количество нитратов, и на этой питательной смеси получена г олноценная продукция высокого качества

Проведенные исследования показали, что добавки цеолита к питательным грунтам для выращивания растений огурца не оказывают значительного влияния на накопление тяжелых металлов в продукции Ни в одном варианте не установлено превышение предельно допустимых количеств концентраций тяжелых металлов в овощной продукции В условиях эксперимента отмечено некоторое увеличение содер-хания меди в питательных смесях цеолита с почвой и цеолита с биогумусом Во всех питательных грунтах с использованием цеолита установлено снижение концентрации цинка, свинца в плодах по срав-t ению с контрольной почвой В отличие от данных Минеева В.Г и др (1998) нами не установлено увеличение кадмия в продукции при применении цеолита

Таблица 5

Содержание тяжелых металлов в плодах огурца (мг/кг)_

у« Un Варианты опыта Содержание тяжелых металлов (мг/кг)

Си Zn Pb C.d As Hg

1 Контроль (темно-серая 1есная почва) 0,074 0 600 0,15 0,004 0,02 0,0015

Цеолит!- почва 1 3 0 074 0 300 0 012 0 004 0 02 0 0015

_ Цеолит + торф I 3 0 110 0 467 0012 0 004 0 02 0 0015

4 Цеолит +■ биогумус 1 3 0 083 0.433 0 012 0 004 0 02 00015

с Цеолит+ гумат натрия 0 1% 0,046 0,417 0,072 0,004 0 02 0 0015

пдк 50 100 05 0 03 0 02 0,02

Эффективность предпосевной обработки семян огурца на рост, развитие и урожайность огурца в защищенном грунте. В опытах изучалось предпосевное применение препарата Никфан, гума-та натрия и водного раствора органических веществ на основе биогумуса на прорастание семян огурца

Наибольшее влияние на развитие проростков оказывает гумат натрия, величина прироста проростков и корня семян огурца достигала 88 % и 33,3 % в сравнении с контролем соответственно. Действие водорастворимых органических веществ было также эффективным и по величине прироста проростков приближалась к действию препарата Никфан, но уступало по эффективности гумату натрия на 7,4%, при этом водный раствор органических веществ биогумуса и Никфан оказывали самое низкое влияние на величину корня

Изучаемые препараты по своему действию оказывали положительное влияние на всхожесть семян огурца и способствовали повышению как энергии прорастания, так и повышению лабораторной всхожести

По стимулирующему действию на энергию прорастания и величину проростков испытуемые препараты можно расположить в следующий ряд гумат натрия > Никфан водорастворимые органические вещества

Влияние добавок микроэлемента меди на эффе1СТивность стимулирующих веществ. В опытах изучена эффективность использования стимулирующих составов в комплексе с микроэлементом меди на рост и развитие огурца

Добавление микроэлемента меди к гумату натрия и водорастворимым органическим веществам несколько снижало стимулирующее действие препаратов на развитие проростков

Полученные результаты в исследовании условий прорастания семян огурца показали различия в действии препаратов.

Наибольший прирост величины проростка получен в варианте Никфан + Си (0,01%) и составил 104% к контролю, а величина прироста корня в данном варианте достигала 26 % к контролю.

Гуматы и водорастворимые органические вешества, участвуя в комплексообразовании с ионами меди, ограничивают поступление металла в растения и защищают его от металлов-загрязнителей в природной среде

Действие гумата натрия и водорастворимых органических веществ в сочетании с микроэлементом было слабее, чем действие растворов этих препаратов без микроэлемента Прирост величины проростков при обработке

семян гуматом натрия в сочетании с микроэлементом достигал в вариантах 70 %, а величина прироста корней практически оставалась на том же уровне и превышала их длину в контрольном варианте на 33 %

Полученные результаты получают убедительное подтверждение литературных данных Так, для биопрепарата "Никфан" - показано

увеличение стимулирующего действия при добавлении микроэлемента меди (Игнатьев Н.Н., Дозорцева Н.В. 1980).

Эффективность предпосевного дражирования семян огурца эмульсией цеолита. Совместное применение биологически активных Ееществ и цеолита не снижает развития проростков из семян, обработанных прпаратами. Во всех вариантах опыта отмечается увеличение длины ростков и корней, увеличивается энергия прорастания и лабораторная всхожесть. При этом эмульсия гумата натрия с цеолитом оказа-I а большее влияние на развитие корней, длина корешка увеличилась га 40% в сравнении с контролем. ~ . -

: '.. , . Таблица 6

Влияние добавок микроэлемента меди на величину проростка ■ - __и корешка_

К» п/ п Варианты опыта Величина , проростка, см Величина по отношению .к контролю Вели-чина ~ корешка • СМ - Величина по ОТНО- " шению к контролю

1 Контроль 2,7 •100'"- 1,5 , 100

2. Никфан 1 10" + Си (0.01%) " ' \'5,'5 ' 204 1,9 126

3 , Гумат натрия 1 10"+Си (0,01%) 4,8 - 170 2,0 133

4 Водный р-р орг в-ва 1 10 +Си (0,01 %) 3,5 " 161 ' 167 .

НСР0, 0,23 - - 0,38 -

Прирост,корня в варианте с эмульсией Никфана и цеолита достигал 26 %, а на семенах, обработанных эмульсией водного раствора органических веществ и цеолита - 13 %. Отмечалось увеличение длины ростка при использовании водорастворимых органических веществ и цеолита на 0,9 см или 40%.

• ' Таким образом, применение на семенах огурца в качестве мик-роэлементсодержащих материалов "и прилипателя — цеолитсодержа-щих трепелов Хотынецкого месторождения как отдельно, так и совместно с • биологически активными веществами, способствует повышению всхожести семян и стимулирует рост и развитие пророст-' ков огурца. '

Влияние обработки'семян'различными стимулирующими составами на рост и развитие рассады огурца. Как показали результаты исследований, замачивание семян различными стимулирующими составами оказывает положительное влияние на облиственностъ и толщину стебля рассады огурца.Установлено, что обработка семян огурца водорастворимыми органическими веществами, извлекаемыми из биогумуса," способствовали увеличению. количества листьев и утолщению стебля на 1,1 мм. Действие предпосевной обработки семян гуматом натрия на рост растений незначительно уступало по характеру

действия водорастворимым органическим веществом и биопрепарату Никфан Предпосевное замачивание семян огурца в эмульсии цеолита в условиях опыта, оказывало положительное действие, увеличивало количество листьев и толщину стебля в растениях рассады огурца

Установленная закономерность действия предпосевной обработки семян огурца биопрепаратами и эмульсией цеолита на рост и развитие растений огурца у взрослых растений изменялась Высота растений увечичивалась на 33,1 см при обработке семян Никфаном, 26,8см - при обработке водорастворимым органическим веществом, 18,4 см - эмульсией цеолита и 11,4 см - гуматом натрия в сравнении с контролем Предпосевное замачивание семян в биопрепаратах и эмульсии цеолита способствует увеличению завязей на растении огурца

Показатели содержания сухого вещества в зависимости от стимулирующего действия препаратов в растениях огурца изменялись по вариантам опыта (табл 7)

Таблица 7

Содержание сырой и сухой массы в надземной и подземной частях растений огурца (кг/м2)

Л"> п/п Варианты опьпа Сырая масса Сухая масса

надземной части корня Надземной части корня

1 Контроль 2 42 0.70 0 43 0 17

"> Никфан 1 10" 3 82 1 20 0 47 0 30

3 Г умат натрия 1 10" 3 54 I 15 0 50 0 28

4 Вод р-р орган в-ва 1 Ю"4 2 90 0,80 0 40 0 30

5 Суспензия цеочита 1°о 3 46 1.10 0 40 0 24

6 Гумат натрия 1 10 +Си (0 01 %) 3 65 1 20 0 40 0 25

7 чат натрия 1 10+цеолит 2% 3 40 1,10 0 46 0 24

8 Вод р-р орган в-ва 1 10 +Си(0 01%) 3,10 1,00 0 25 0 15

9 Вод р-р орган в-ва1 10 + цео-1ит2% 3,52 1,10 0 54 0 36

НСР^ 0 43 0 05 001 001

Сухое вещество в корне в варианте с использованием водного раствора органического вещества с добавлением меди были меньше, чем в контроле Остальные варианты превосходили контроль практически в 1,5-2 раза

Накопление сухой биомассы в надземной частях растений огурца в вариантах с использованием водорастворимых органических веществ и водорастворимых органических веществ с добавление цеолита существенно не отличались, хотя и превышали контроль на 0,48 - 1,00 кг/м:

,(., .... Биомасса надземной части растений. превосходила биомассу контрольного варианта и колебалась от 2,90 в варианте с водным раствором органического вещества до 3,82 кг/м2 в варианте с использованием препарата Никфан. • - » , ., Наилучший результат по массе корня был получен в варианте с использованием гумата натрия в сочетании с микроэлемнтом меди и Никфана .и составил соответственно 1,20 кг/м2. При этом исследованиями установлено положительное влияние всех испытуемых препаратов на формирование корневой системы..

Установлено положительное влияние стимулирующего действия гумата натрия, водного раствора органического вещества и эмульсии цеолита в сравнении со стимулятором Никфан, что подтверждается данными состояния растений огурца и его урожайностью. -

.. Гумат натрия по своему действию практически не уступал препарату Никфан. Наибольшее влияние исследуемые препараты оказали на массу плода. По характеру влияния на массу плода испытуемые препараты можно расположить в следующем порядке: гумат натрия > водорастворимые органические вещества >. эмульсия цеолита > Ник-оан(рис.З).При сочен ~и этих препаратов с микроэлементом меди и змульсией цеолита ха^ лгер их действия менялся в следующем направлении: водный раствор органичесого вещества + Си > гумат натрия + Си > гумат натрия + цеолит > водный раствор органического вещества +цеолит.

Варианты опыта: 1 контроль 2 микфан Згу^аг иатрия.4.вод.р-р орг. В-еа.5.цеолиг,б.гумат натрия+Си,7.Гумат натрия-*-цеолит.8.вод.р-р — - " " орпов-ва+Си.9.вод р-роргв-ва+цеолит

! . ; • Рис 3. Влияние различных стимулирующих состав на массу плодов с | • одного растения . - . . :

Наибольшая урожайность огурца с 1 м2 получена при замачивании семян в растворе гумата натрия 1 10 - 7,51 кг. Близкая к этой урожайности отмечена урожайность огурца при предпосевной обработке семян огурца раствором водорастворимых органических веществ в сочетании с микроэлементом меди.

Использование цеолита как микроэлементсояержащих веществ при обработке семенного материала было эффективным и повышало урожай огурцов на 46% в сравнении с контролем

Применение эмульсии цеолита с биопрепаратами гумата натрия и водорастворимых органических веществ снижало эффективность действия биопрепаратов, но обеспечивало увеличение урожая на 4152%

Экологическая оценка применения цеолита в химической защите растений огурца при возделывании в защищенном грунте. Целью исследования явилось изучение влияния использования эмульсии цеолита как вспомогательного вещества при применении химических средств защиты растений огурца от вредителей - тли в условиях защищенного фунта (рис 4)

180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

12 3 4

30 ый день 40-оидень 50-ыи день 60-ыидень

- Контроль

- Химическая |

обработка I

препаратом |

Талстар "

-Химическая І

обработка I

препаратом | Талстар + цеолит|

і

I I

Рис 4 Влияние цеолита как вспомогательного вещества на '

эффективность химической защиты растений огурца '

Как видно из данных рисунка 4, опрыскивание растений препаратом Талстар обеспечивает снижение численности тлей Если в контрольном варианте численность тлей с увеличением срока наблюдений возрастало то в вариантах с применением инсектицида численность вредителей сокращалась на 19% в сравнении с контролем на 30-ый день после обработки, а на 40-ой день - на 55 % К концу наблюдения численность тлей на обработанных растениях огурца снижалась на 68%

Использование цеолита как вспомогательного вещества при применении инсектицида повышало эффективность химической защиты растений огурца от вредителя Наибольшее снижение численности тлей установлено на 40-ой день после обработки растений огурца, количество вредителя снижалось на растениях на 81 % в сравнении с

контролем и на 57,2 % в сравнении с обработкой инсектицидом без прилипателя. При этом использование эмульсии цеолита как вспомогательного вещества обеспечивает увеличение продолжительности эффективного действия инсектицида. : . =

Влияние различных типов органических субстратов на роет и развитие рассады огурца. Создание экологически чистых технологий выращивания посадочного материала овощных культур в настоящее время проблематично. Для получения посадочного материала в каче-сгве питательного субстрата используют различные органические добавки — торф, навоз. В проведенных нами исследованиях была изучена возможность использования технологии вермикультивирования в переработке в биогумус отходов крупяной промышленности и комму-' нального хозяйства. •

Как видно из данных таблицы 8 органические субстраты отличаются по содержанию углерода, азота, фосфора и калия в зависимости от условий их трансформации и качества исходного органического вещества. Наибольшее количество углерода отмечается в органическом субстрате из гречишной лузги и навоза в соотношении 50:50 по массе, и разлагающемся без участия гибрида красного калифорнийского червя содержание органического углерода достигало 22%, что в два раза превышает количество органического углерода в субстрате из лузги гречихи и осадка сточных вод (70:30 %), также установлены увеличение показателей в содержании таких важных элементов питания, как азот, фосфор и калий. В опытах показана возможность использования лузги гречихи и осадка сточных вод в качестве субстрата вермикультуры. Установлено, что в биогумусе происходит незначительное снижение в содержании углерода органических веществ на 1.6-2,0%, а в содержании азота, фосфора и калия на 0,1-0,4% в зависимости от вида исследуемого субстрата. При этом различия в показателях оценки органических субстратов при переработке червями и без них для органических отходов из лузги и осадка сточных вод самые минимальные. -

Опыты с органическими субстратами были проведены для выращивания рассады огурца в лабораторных условиях Результаты этих исследований показали, что на биогумусе масса растений огурца была выше, чем на прокомпостированном органическом субстрате без участия червей... При этом растения рассады огурца, выращенные на субстрате из лузги и навоза отличались наибольшей биомассой —.18,79 и 20,10 г, в то время как растения, полученные, на субстрате из лузги и осадка сточных вод, имели сырую биомассу почти в 2-2,5 раза меньше - 6,65 - 8,97 г. " ,

Интенсивность среднесуточного накопления сырой биомассы была на биогумусе из лузги и навоза самой высокой — 0,83 и 0,37 на биогумусе на основе лузги гречихи и осадка сточных вод. Интерес представляют данные по применению накопления сухого, вещества растениями рассады огурца.

Таблица 8

Химический состав органических субстратов в завис»мости _от условий компостирования_

№> п/п Варианты Опыта рН Р | К | N | С | влажность

%

1 Органический субстрат (лузга+навоз) без червя 50 50 6,4 1.19 2.26 1,76 22,0 25,9

2 Биогумус (чузпн- навоз) 50 50 64 0,84 1,93 1,33 20,4 36.2

3 Органический субстрат (тузга-гОСВ) 70 30 66 0,96 0,62 0,76 12.1 7.3

4 Биогумус (тузга-КХВ) 70 30 67 0 87 0,52 0,86 10.1 5.2

НСР 0 20 0 12 0 11 0,18 2 25 0 72

Как видно из данных таблицы 9, растения, выращенные на биогумусе из лузги и осадка сточных вод, имели самую большую величину сухого вещества в условиях опыта - 2,2бг, а на биогумусе из лузги и навоза - 2,04 г Биомасса сухого вещества в растениях рассады огурца, выращенных на невермикомпостированных субстратах^ была меньше 0,72 и 1,78г.

Таблица 9

Влияние органических субстратов на накопление _биомассы растений огурца _

№ п/п Варианты Опыта Масса растения, г Интенсивность накопления г/еут

Сырая сухая сырой биомассы сухой биомассы

1 Органический субстрат (луз-га+навоз) без червя 50 50 18,79 0,72 0,78 0.03

2 Биогумус (луэга+ навоз) 50 50 20,10 2,04 0,83 0,08

3 Органический с>бстрат (луз-га+ОСВ) 70 30 6,65 1.78 0.27 0,07

4 Биогумус (пуз га-ОС В) 70 30 6,97 2,26 0,37 0 09

НСР0< 0 02 0 03 0 15 0.03

Интенсивность накопления сухого вещества была самой высокой на биогумусе — 0,08 — 0,09 г/сутки и на органическом субстрате из лузги гречихи и отходов коммунального хозяйства

Различия в эффективности органических субстратов обусловлены как количественными показателями в содержании углерода, азота, фосфора и калия, так и качественными изменениями в составе органи-

веских веществ исходных компонентов субстрата и образуемых в процессе их трансформации. , '

__Таким образом, результаты исследований подтверждают возможность использования органических отходов в качестве сырья для граизводства биогумуса и биологически активных, извлекаемых из органических соединений биогумуса и включения их в субстраты для выращивания рассады огурца.

Эколого-экономическая эффективность применения цеолита и биологически активных веществ в технологии выращивания рассады огурца. Вопрос экономической оценки изучаемых и предлагаемых агроприемов приобретает первостепенное значение в условиях рыночной экономики. В такой обстановке развитие отрасли защищенного фунта может осуществляться только за счет внутренних резервов. ■ • •

В качестве эколого - экономического критерия оптимизации при-, ьят функционал прибыли, учитывающий в стоимостной • системе изменения и эффекты антропогенного влияния сельскохозяйственной технологии на природную среду и негативное воздействие природной среды на технологию через трофические конкурентные отношения.

Инновационная стратегия наших исследований заключается в том, чтобы предложить потребителю то, что для него представляет ценность за что потребитель готов оплатить все расходы на производство экологически безопасной продукции „, !

Мы считаем, что одним из важнейших принципов "рационального выращивания высококачественной рассады является альтернативный подход экологического характера с использованием удобрительных свойств местных природных материалов и органических соединений, полученных из отходов.производства. _

Результаты исследований показали (рис.5), что добавление цеолита в органо-минёральные субстраты является экономически выгодным, так как обеспечивается получение высококачественной рассады и повышение урожайности огурца. Уровень рентабельности в условиях защищенного фунта составляет 18,45 %, а внедрение предлагаемых приемов способствует увеличению уровня рентабельности производства продукции огурца до 26,98 - 38,38 %, что на 8,53 - 19,93 % выше сложившегося в хозяйстве уровня рентабельности производства овощей в условиях защищенного фунта. .

Исследованиями доказано эффективность решения проблемы утилизации отходов крупяной промышленности и коммунального хозяйства и их использования в сочетании с местными природными материалами в технологии выращивания рассады овощных культур в условиях : защищенного, фунта для экологически ориентированного производства овощной продукции питания:.

250 200 150 100 50 О

38 3 5

45 1

40

35

30 — _ _ _ I

•>цштЗатраты на ,

производство руб/м | .

201' ' 1 Чистый доход руС |

14 1

(|—^— Уровень рентабельности % * |

5 !

0

12 3 4

Варианты опыта 1 Контроль(почва) 2 Торф+цеолит 3 Почва+биогумус л Цеопит+гумат натрия

i

Рис 5 Экономическая эффективность применения гуматов цеолита и I биогумуса при выращивании рассады огурца в защищенном грунте |

ВЫВОДЫ

На основании проведенных исследований (1996-2000г г ) по изучению экологического значения цеолитовых туфов и биологически активных веществ в овощеводстве закрытого грунта можно сделать следующие выводы

1. Применение цеолитовых туфов фракции 1-5 мм как компонента питательного субстрата для выращивания рассады огурца является эффективным приемом оптимизации водно-физических и агрохимических свойств субстратов и увечичения их биогеиности Показано, что добавление цеолита к торфу и биогумусу снижает плотность субстрата до 0,48-0,54 г/м3 , увеличивает содержание нитратного азота, снижает кислотность на 0,7 единиц рН

2 Насыщение цеолита гуматом натрия снижает фитотоксичность субстрата и обеспечивает образование нитратного азота Цеолит, внесенный в субстрат в чистом виде и обогащенный гуматом натрия снижению подвижности меди в субстратах и усилению трансформации азота

3 Внесение цеолита в состав субстратов обуславливает увеличение энергии прорастания семян огурца на 4-16% и ускорение роста и

развития растений огурца. Самая высокая энергия прорастания была отмечена на цеолите, насыщенном гуматом натрия - 92%. Наилучшие условия роста и развития рассады огурца обеспечивает удобрительная смесь биолит (биогумус + цеолит 3:3) и торф в смеси с цеолитом, способствуя увеличению фотосинтетической активности растений и накоплению органических веществ.

4. Применение в составе субстратов для выращивания рассады огурца смесей цеолита с биогумусом, торфом и гуматом натрия способствует увеличению продуктивности корневой системы растений, их приживаемости в условиях тепличного грунта и формированию высокой урожайности 23,36-30,04 кг/м2

5.1 Использование удобрительных форм для выращивания рассады огурца - торфолит ( торф +• цеолит 3:1), биолит ( биогумус + цеолит 3:1) и гуалит (цеолит, насыщенный гуматом натрия) способст-

' вует снижению нитратов в плодах огурца при увеличении срока использования питательной смеси и препятствует поступлению . тяжелых металлов в продукцию.

6. Установлено стимулирующее действие органических веществ, извлекаемых из биогумуса, на энергию прорастания семян огурца и величину проростков, по стимулирующему действию испытуемые препараты располагаются в следующий ряд гумат натрия > Никфан > водорастворимые органические вещества. Добавление микроэлемента меди к биопрепаратам увеличивает стимулирующее действие препарата Никфан, но снижает биологическую активность гумата натрия и водорастворимых органических веществ биогумуса.

7. Применение цеолитовых туфов (< 0,25 мм) на семенах огурца, в качестве микроэлементсодержащих материалов и прилипателя в суспензии с биологически активными веществами .способствует повышению всхожести семян .на 8-12%, стимулирует рост и развитие растений и повышает урожайность огурца на 41-52% в условиях закрытого фунта. .

8. . Использование цеолита как вспомогательного вещества при при-

менении инсектицида Талстар на растениях огурца обеспечивает лучшую прилипаемость к листовой поверхности растений и увеличивает продолжительность контакта препарата с растением и вредителем, сокращая количество тлей на 81%.

9. Показана возможность утилизации отходов крупяной промышленности (лузга гречихи) и коммунального хозяйства (осадок сточных, вод) вермикомпостирозанием с участием червей и использования продуктов переработки в качестве субстратов для вы, ращивания, рассады огурца. Растения рассады огурца, выращенные на субстрате из лузги и навоза (. 50:50), отличались наибольшей биомассой 18,79-20,Юг, биомасса растений, полученных на субстрате из лузги и осадка сточных вод (70:30).была в 22,5 раза меньше.

10 Добавление цеолита в органо-минеральные субстраты является экономически и экологически выгодным, так как обеспечивается получение высококачественной рассады , повышение урожайности огурца и увеличение уровня рентабельности

Рекомендации производству

1 Использовать добавки цеолита в органо-минеральные субстраты для выращивания рассады огурца в соотношении 1 3 по массе

2 Внедрять применение биологически активных веществ гумата натрия и водорастворимых органических веществ, на основе биогумуса для предпосевной обработки семян в концентрации 1 10"4 %

3. Использовать добавление цеолита, как вспомогательного вешества к препаратам при обработке семян биологически активными веществами (гумат натрия и водорастворимые органические вешества и растений пестицидами (20 г/м2)

4. Основным направлением экологизации сельскохозяйственного производства считать использование его органических отходов в качестве сырья для выработки товарной продукции с помощью гибрида калифорнийского червя и применение копролитов (био-1умуса) в качестве органических субстратов для выращивания здоровой рассады огурца и производства из них биологически активных веществ - гуматов и водорастворимых органических соединений

Список работ опубликованных по теме диссертации

1 Стимулирующее действие гумата натрім и цеолита при черенковании смородины//Гуминовые удобрения и их роль в повышении урожайности и охрана почв Всероссийская конференция Рязань Февраль 2001 г (в соавторстве)

2 Агроэкологическая эффективность применения биогумуса и цеолита в почвогрунтах для выращивания рассады огурца // Достижения аграрной науки в решении экологических проблем центральной России Тезисы докладов Российской научно практической конференции Орел ОГУ 1999 (В соавторстве)

3 Экологическая оценка применения цеолитов в химической защите растений огурца при возделывании в защищенном фунте Степанова Л П , Беляева М В №53-100-01 от 21 02 2001г.

4 Применение биогумуса и цеолита в почвенных субстратах для вырашивания рассады огурца Степанова Л П, Беляева М.В №53-10301 от26 02 2001 г

5 Экологические проблемы современной России// Новые технологии - высшему образованию XXI века. Материалы 2-ой межвузовской конференции 16 04 2000 г Орел Беляева М В

Издательство ОрелГАУ, 2001, Орел, Бульвар Победы, 19. Заказ 19/1 Тираж! 00 экз

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Беляева, Марина Васильевна

Введение

Д".Обзор литературы.

1.1 .Гуминовые вещества естественного происхождения.

1.2.Нетрадиционные источники гуминовых веществ и их эффективность.

1.3.Эффективность действия гумата натрия в зависимости от способов и концентраций применения на различных культурах.

1.3.1 .Эффективность предпосевной обработки семян гуматом натрия.

1.3.2.Эффективность внекорневых обработок растений гуматом натрия.

1.3.3. Комплексное применение гумата натрия в сочетании с различными препаратами.

1.3.4. Использование гумата натрия в сочетании с прилипателями.

ДЛКЭкспериментальная часть.

2.1. Условия и методика проведения исследований. ли.Влияние использования цеолитовых добавок в питательные смеси на состав и свойства субстратов при выращивании рассады огурца в условиях защищенного грунта.

3.1 .Влияние цеолитовых добавок в питательные смеси на состав и свойства субстратов.

3.2. Применение биогумуса и цеолита в субстрате при выращивании рассады.

3.3. Содержание хлорофилла в листьях рассады огурца, выращенной на различных почвенных субстратах.

3.4.Влияние различных питательных субстратов на урожайность огурца.

3.5.Влияние добавок цеолита в почвенные.субстраты на качество продукции огурца.

Эффективность предпосевной обработки семян огурца нарост, развитие и урожайность огурца в защищенном грунте.

4. [.Влияние различных биологически активных веществ, приготовленных на основе биогумуса на прорастание семян огурца.

4.2.Влияние добавок микроэлемента меди на эффективность действия биологически активных веществ, приготовленных на основе биогумуса.

4.3.Эффективность предпосевного дражирования семян огурца суспензией цеолита.

4.4.Влияние обработок семян различными стимулирующими составами на рост и развитие растений огурца.

V. Экологическая оценка применения цеолита в химической защите растений огурца в условиях защищенного грунта.10А

VI. Влияние различных типов органических субстратов на рост и развитие рассады огурца.1Щ

УП.Экономическая эффективность применения гумата натрия, цеолита и биогумуса при выращивании огурца в условиях 4 защищенного грунта.1Щ

Выводы.

Рекомендации производству.12а,

Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологические аспекты применения цеолитовых туфов и отходов производства в овощеводстве защищенного грунта"

Актуальность телты. Проблема производства экологически безопасной продукции сельского хозяйства в настоящее время в нащей стране, как и во многих других странах мира является одной из актуальных, поскольку она непосредственно связана с качеством питания и среды обитания человека.

Острота данной проблемы и необходимость ее решения диктуются в частности, с одной стороны - с загрязнением биосферы токсикантами промышленного происхождения, которое часто носит региональный характер, а с другой стороны - с загрязнением среды органическими отходами сельскохозяйственного производства, которое имеет локальное значение.

Все существующие агротехнические приемы направлены на снижение загрязнения окружающей среды. К таким агротехническим мероприятиям относят известкование, внесение органических удобрений, повышение гумусированности почв и емкости кативнного обмена, которые способствуют формированию малорастворимых соединений тяжелых металлов. В результате чего снижается их подвижность и естественная, миграция по профилю почвы и, как следствие этого значительное снижение их содержания в продукции растениеводства. . *

В современных экологических условиях остро стоит проблема изыскания ресурсов местного сырья для производства эффективных и экологически безопасных удобрений. Среди местных отходов органического происхождения заслуживают внимания отходы животноводства, крупяной промышленности, коммунального хозяйства, которые могут использоваться в качестве сырья для выработки товарной продукции методом биоконверсии.

Одним из этапов в производстве экологически безопасной продукции является предотвращение перехода токсикантов из почвы в растения и, следовательно, в продукцию растениеводства. Определенную перспективу в этом аспекте имеет применение препаратов, которые обладают уникальными сорбционными способностями, ионообменными и биологически активными свойствами. К ним относят различные цеолиты, которые способствуют эвакуации тяжелых . металлов и радионуклидов, повышают иммунологическую сопротивляемость и биологическую защиту.

Решение вопроса охраны окружающей природной среды и рационального использования природных ресурсов возможно только в контексте экологически сбалансированного природопользования, используя экосистемный подход, который учитывает все возможные виды взаимодействия между средами и экоценозами.

Примерами такого подхода к сельскохозяйственной технологии и сельскохозяйственным объектам являются разработки ученых, которые предполагают методологию оптимизации эколого-технологической системы при решении ряда задач оптимизации включения в систему технических средств. В этом случае эколого-технологическая система представляется состоящей из самой технологии сельскохозяйственного производства, а также окружающей ее природной среды, включающей в себя экономические, технические, технологические, биологические и экологические условия их совместного - функционирования. Сельскохозяйственная технология представляется в виде следующих составных частей: биологического объекта и системы его жизнеобеспечения, системы утилизации отходов, системы защиты биологического объекта от воздействия биотических элементов природной среды.

Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось системное изучение приемов применения цеолитсодержащих минералов и органических веществ, полученных на основе вермикомпостирования отходов при выращивании рассады огурца.

В связи с этим решались следующие задачи:

1. Исследовать почвоулучшающую эффективность и экологическую безопасность применения добавок цеолитов в питательных грунтах для выращивания рассады огурца.

2. Изучить действие и последействие цеолитов в питательных субстратах на рост, развитие и урожайность огурца.

3. Установить стимулирующее действие гумата натрия и водорастворимых органических веществ, полученных на основе вермикомпостов на посевные качества семян огурца, рост, развитие и урожайность.

4.Обосновать способы использования цеолитов в' качестве вспомогательного вещества при применении биологически активных веществ и средств защиты при выращивании растений в-защищенном грунте.

5. Изучить действие компостов и вермикомпостов на основе навоза, лузги гречихи и осадка сточных вод на биометрические показатели рассады огурца. А

6. Установить влияние нетрадиционных удобрительных форм на качество продукции и экономическую эффективность выращивания огурца в условиях защищенного грунта.

Научная новизна. Настоящая работа является эколого-экономической системой производства овощной продукции в условиях защищенного грунта, включающей в себя системы утилизации отходов, рациональйо1;;Ао использования природных ресурсов, биологического объекта и системы его жизнеобеспечения.

По результатам исследований дана агроэкологическая оценка приемов и способов применения цеолитов при выращивании рассады огурца.

Выявлено влияние биологически активных веществ, гумата натрия, водорастворимых органических веществ на основе вермикомпостов и препарата Никфан на условия роста огурца, его урожайность и качество.

Впервые дано экологическое обоснование компостирования и вермикомпостирования смесей из местного органического сырья : навоза, отходов крупяной промышленности (лузга гречихи) и осадков сточных вод г.Орла и использования нетрадиционных видов'органических удобрений при выращивании рассады огурца.

Практическая значимость. Одним из этапов производства экологически безопасной продукции является предотвращение перехода токсикантов из почвы в растения и следовательно В: продукцию овощеводства. Установленные положения и выявленные закономерности подтверждают эффективность применения для этих целей местные природные материалы-цеолитсодержащие породы, которые обладают уникальными сорбционными способностями, ионообменными и почвоулучщающими свойствами и органические вещества на основе вермикомпостов, характеризующимися высокими биологически активными свойствами. >»к

Установлена целесообразность утилизации органических отходов крупяной промышленности и осадков хозяйственно-бытовых сточных вод г.Орла в качестве сырья для производства вермикомпостов с целью экологически сбалансированного природопользования.

Разработаны приемы и способы применения удобрительных форм природных ресурсов и нетрадиционных органических удобрений при выращиванииЛ рассады и овощной продукции в условиях защищенного грунта. ",

Разработки положенные в основу диссертационной работы прошли производственную проверку и внедрены в теплице агробиостанции ОГУ, ОАО АПО "Сабурово" Орловской области, ОАО "Юбилейное",

Апробация работы Результаты исследований докладывались на конференциях в 1998 - 2001 г.г. По материалам диссертации опубликовано 4 8 научных статьи, которые были доложены на межвузовских научно-практических конференциях г. Орла, г. Рязани.

Автор диссертационной работы выражает огромную благодарность и признательность научному руководителю работы кандидату с/х наук, профессору Л.П.Степановой, ректору Орловского Государственного Аграрного Университета, доктору с/х наук, профессору Н.В.Парахину, зав. кафедрой земледелия, доктору с/х наук, профессору В.Т.Лобкову, директору Орловского Филиала Современного Гуманитарного института, кандидату физ.-мат. наук, профессору В.А.Устиновой, ректору Орловского Государственного Университета Ф.И.Авдееву, доктору биологических наук, профессору Н.Н.Игнатьеву, кандидату с.-х. наук, ст. научному сотруднику М.Т.Голопятову, доктору с/х наук, заслуженному деятелю науки РФ А.Ф.Колесниковой, зав.агробиостанцией . ОГУ А.Н.Гаврюшину, директору ОАО "Юбилейное" В.Н.Батову, агроному ОАО "Юбилейное"

Ю.А.Семечеву, директору ОАО АПО "Сабуровское" И.И.Журавлеву за помощь в организации и проведении эксперимента и написании диссертационной работы. 5

1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Ы.Гуминовые вещества естественного происхождения. Их строение и свойства

Гуминовые вещества относятся к числу важнейших компонентов почв и влияют практически на все почвенные свойства: поглощающую способность, содержание элементов питания, структурные характеристики и, в конечном итоге, на плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур (Жуков А.И., 1990;ЕрмаковЕ.И., 1997;Масько A.A. идр.,1992)

По современным представлениям (Ганжара Н.Ф.,1997; Ганжара Н.Ф. и др., 1995; Демкина Т.С., Золотарева Б.Н.,1997; Русина Т.В., Каспаров СВ., Жарикова A.B., 1985) гуминовые вещества присутствуют не только в почвах, но и в других компонентах биосферы: водных потоках, различных осадках, углях,сапропеле, торфе. В природе гуминовые вещества образуются всюду, где только растительные й животные остатки подвергаются разложению (Драгунов С.С.,1962). Количество гумусовых кислот в земной коре оценивается на уровне 12 10'а тонн (Варшалл Г.М., Велюханова Т.К., Кощеева И.Я.,1993). Количество углерода, связашАое в гуминовом веществе почв, торфов и бурых углей примерно в 4 раза превосходит количество углерода, связанного в органическом веществе всех растений и животных на земном щ; ре (Драгунов С.С,1962). •

По мнению некоторых авторов (Гришина Л.А.,1986; Орлов Д.С.,1988; Ганжара Н.Ф., 1997) для образования гуминовых кислот необходимы следующие условия:

1) нейтральная или близкая к нейтральной реакция среды;

2) умеренная биологическая активность и длительный ее период;

3) насыщение среды кальцием, магнием и азотом;

4) благоприятный биохимический состав источников гумуса (оптимальное отношение углерода к азоту, содержание легкоразлагаемых веществ).

Современные представления о формировании гуминовых веществ нашли oipcwKoiiiio и paooiTix М.М.Кононовой (1963), Л.А.Александровой (1980), Е.З.Теп пера и др. (1975), Д.Г.Звягинцева, Т.Г.Марчинг (1986), Д.С.Орлова (1974).

Гумусовые вещества "являются не химически индивидуальными соединениями, а группой веществ, обладающих лишь общими чертами строения, но варьирующих по своей природе и свойствам" (Кононова М.М., 1963: Чичалова O.A., Тарасова Т.И.,1992). Это варьирование проявляется , в элементарном составе гумусовых веществ различного происхождения, наборе структурных единиц, составляющих молекулу, молекулярных массах и juiycnx свойствах соединений.

Гуминовые соединения независимо от их происхождения и местообитания являются высокомолекулярными органическими кислотами. Молекулярные массы колеблются в широких пределах. Химическими методами найдены величины от 1300 до 13000, методами осмометрии, криоскопии, эбуллиоскопии, диализа - от 700 до 26 ООО. Методы улырацентрифугирования дают величины порядка 30 ООО - 80 ООО (Орлов Д.С. и др., 1985; Кононова М.М., 1963; Александрова Л. Н., 1980; Драгунов С.С, 1962; Карпухин А.И.,1993; Чичалова O.A., 1992; Александрова И.В, 19QV Кефели В.И„ 1093).

В среднестатистическом представлении гуминовые кислоты содержат (масс.%) углерода - 46 - 62, азота - 3 - 6, водорода - 3 - 5 и кислорода - 32 -38%, что подтверждается данными Д.С.Орлова (1974), И.С.Кауричева (1989), В.Л.Ковды (1988), В.Д.Мухи и др.(1994). По данным Д.С.Орлова (1985,1993) Т.А.Кухаренко (1993), И.Д. Комиссарова, Л.Ф.Логинова (1993), кроме углерода, азота, водорода и кислорода в составе гуминовых кислот практически всегда присутствует сера (аминокислоты, адсорбционные комплексы), фосфор (остатки нуклеопротеидов, 'инзофитолфосфатов. ос(|)олипилов, хемосорбированныъх фосфатов) и катионы различных металлов.

Молекула гуминовой кислоты состоит из ядра и периферической части (Орлов Д. С.1985; Ковда В.А., 1988; Мастерски В., Логинов В., 1959). Ядро молекулы составляют бензолкарбоновые кислоты, ароматические и гетероциклические кольца типа бензола, фурана, пиридина, индола и др., которые соединены непосредственно через углерод или мостиками в рыхлую сетку. Периферию молекулы составляют цепи боковых радикалов, как правило неароматического строения. Ядро молекулы обладает гидрофобными свойствами, а периферические цепочки - гидрофильными (Ковда В.А., 1988; Орлов Д.С., 1985; Милановский Е.Ю. и др.,1993; Кононова М.М., 1963).

По мнению Д.С.Орлова (1985), В.А.Ковды (1988), И.С.Кауричева (1989), В.Д.Мухи (1994), Л.Н.Александровой (1980), С.М.Апраксиной и др.(1994), Б.М.Когута (1987), И.С.Степанова (1977) важной частью молекулы гуминовой кислоты являются функциональные группы: карбоксильные, фенолгидроксильные, метоксильные, карбонильные, аминогруппы и другие. Апюры отмечают, что функциональные группы определяют кислотные свойства молекулы, емкость поглоидения, химические свойства и взаимодействие гумусовых соединений между собой и с минеральными компонен гами почвы.

Вероятная схема строения структурных ячеек гуминовых кислот, которые отражают современные представления о компонентах гуминовых кислот, представлена Д.С.Орловым (1988) (формула 1).

По сравнению с фульвокислотами гуминовые кислоты характеризуются более высоким содержанием углерода, водорода и серы (Bums R.G.Dell a<iiioia (j ,1986), более развитой ароматической частью (Чуков СИ ,1998), Г V c c V А

СОНз

JSy 0ул»41

H H H 0-C-C=CH I

R !

COOH I

CH3)2CHC'H2CHNH2

СбН10О5)2

OH

-(COOH)n

-(OH)n

-(WH2)n-(CH2)n

Схема строения структурных ячеек гуминовых кислот (по Д.С.Орлову, 1988г.) n о большим содержанием устойчивых ядерных структур (Швецова Л.К., СидоринС.И., 1988).

С проблемой строения гуминовых кислот тесно связан вопрос о химической и биологической активности.

Opi-анические вещества почв являются регуляторами условий минерального питания растений. Возникновение прочных соединений с гумусовыми веществами во многом определяет условия миграции или накопления элементов и гумуса в почвенном профиле, что подтверждается исследованиями М.Д.Степановой (1978), И.И.Лищтван, А.М.Абрамец (1993), А.С.Дебелый (1990), А.Поповым (1988), Л. А.Христевой (1954), Г.Ф.Рубинчик и др.(1992), Д.А.Фокиным, М.К.Синха (1969), В.В.Степановым (1969), А.Ф. Драгуновой, С.С. Драгуновым (1970), Н.И.Гамаюновым и др.(!996), Е.В.Кречетовой (1994),Д.А.Мусекаевым идр. (1999).

По данным А.Ф.Логинова (1992), К.В.Дьяконовой и др.(1992), гуминовые кис.югь! регулируют окислительно-восстановительное состояние среды, в которой развиваются растения. Нанесение гуминовых препаратов на поверхность грунтов повышает влагообеспеченность грунта, уменьшает интенсивность испарения, снижает засоление почвенных слоев (Лиштван И.П., Лиштван А.М.,1993), защищает почвы от эрозии (Кульман Л., 1982), предотвращают потерю почвой структурности (Кудрина Е.С.,1951; Александров И.В. и др., 1993; Орлова Н.Е. идр., 1992).

Использование гуминовых кислот в комплексе с NPK удобрениями позволяет повысить коэффициент их использования и снизить дозу внесения (Поленов A.B., 1962; Демьяненко В.Д.,1962; Христева Л.А.,1962; Бацулла A.A., Кравец Т.Ф.,1992; Черникова В.А. и др., 1993; Пироговская Г. В. и др., 1993).

На сегодняшний день многими исследователями (Варшал Г.М. и др., 1998; Ладонин Д.В., Марголина С.Е., 1997; Орлов Д.С. и др.,1988; Карпухин А.И.,1998) установлено, что гуминовые вещества выступают как эффективный геохимический барьер, обуславливаюидий накопление тяжелых металлов в почве, водах и морских осадках. По данным А.И.Карпухина (1998) соединения тяжелых металлов в составе комплексных соединений может достигать свыше 70 мг на 1 г углерода в зависимости от металла-комплексообразователя, степени загрязнения и генезиса почвы.

С.Н.Ивлева и др, (1992), Л.Ф.Тарарина (1992), М.А.Анисимова и др. (1998), МА.Кузьмич (1988), А.И.Горовая (1993), Ю.Ю.Навоша и др. (1992) 01мочаюг снижение токсичного действия пестицидов благодаря внесению I уминовых кислот.

Способность гуминовых веществ оказывать благоприятное влияние на рост и развитие растений была обнаружена К.В.Нефедовым еще в конце про,НЛО! о века (Чуков СИ. и др., 1995). В России наиболее широко вопрос фипюлогнческой активности гуминовых кислот был исследован Л.А.Христевой (1954, 1962, 1973), которая показала, что гуминовые кислоты влияют на общий ход обмена веществ в растениях и в особенности на процесс дыхания и роста растений.

Многими исследователями (Горбунова Т.В.,1993; Христева Л.А.,1951; Наумова 1'.В. и др., 1993; Чуков СИ., 1995; Вакуленко В.В., 1997; Ларина В.и др., 1970; Мерешко Л., Труба Т.,1970; Кононова М.М.,1963; РиссоПо А ,1992) установлено.что под действием гуминовых веществ у растений актнви гмруегся корнеобразование, за счет изменения селективности протоплазматических мембран усиливается поступление воды и элементов питания.

Было доказано (Горовая А.И., 1993), что гуминовые вещества положите.нл 10 влияют на все фазы митотического цикла клеток и вызывают увеличение митотического индекса в 1,5 раза . В ряде работ (Христева Л.А., 1951, 1954; Кара Ю. и др., 1970; Пироговская Г. В. и др., 1993; Ларина В., 1970-. Лебедева Л. и др., 1970) показано влияние гуминовых кислот на усиление поглощения кислорода, активизацию ферментативных систем ка1а;1азы, пероксидазы, амилазы, инвертазы, альдолазы и др.) и углеводного обмена, усиление образования хлорофилла, увеличение содержания белков и Сахаров в урожае. Особенно важную роль играют гуминовые кислоты в ослаблении воздействий неблагоприятных внешних факторов на растения(Христева Л.А. 1973, 1962). Так, например, гуминовые кислоты снимают отрицательное воздействие высоких доз минеральных удобрений (Айзикович Л., 1970), ослабляют вредное воздействие на растения почвоутомляющих веществ и радионуклидов, повышают устойчивость растений к токсическим веществам (Горовая А.И., 1993; Христева Л.А.,1973; Карпухин А. И., 1993, Наумова Г.В. и др., 1993). Таким образом, важность сисчемы гуминовых кислот в нормализации и стимуляции роста и развития растительных организмов безусловна. Что касается природы физиологической активности гуматов, влияния на нее структуры и параметров их молекулы встречаются противоречивые мнения. Одна группа исследователей считает, что гуминовые кислоты как высоко дисперсный золь, соприкасаясь с клетками корня, оказывают влияние на их физикохимическое состояние, увеличивают проницаемость протоплазмы и таким образом, способствуют поступлению питательных веществ в растение (Пивоваров Л. Р., 1962; Риссо1о А.Сотрапе11а Т.,1990; Оленева О С. и др., 1995).

По мнению других (Кудрина Е.С.,1951; Уезк! а.8., Ра1и У.А.,1992) положи гельное действие гуминовой кислоты обусловлено содержащимися в них гормонами. Л.А.Христева(195 1) доказала, что эффект непосредственного воздействия растворимых гуминовых кислот обуславливается не присутствием в них фитогормонов, а самой гуминовой кислотой, потому что при соответствующей обработке исходного сырья при получении гуминовых препаратов, фитогормоны не могут сохранить свои активные свойства.

Л.А.Христева (1951) считает, что для всех гуминовых кислот независимо от их происхождения, есть одно одинаковое свойство - наличие полифенолов. Гуминовые кислоты, поступая в растения, окисляются полифенолоксидазой, т.е. выполняют функции оксигенез и принимают участие в окислительно-восстановительных процессах клетки по следующей схеме :

ОН о, =

ОН о +Н2О

Оксигеназы при участии фермента пероксидазы, отщепляют атомарный кислород, который каталитически переносится на субстрат, а перекисная форма полифенола переходит в хинон. О

На субстрат

Хиноны, как известно, обладают очень высоким окислительным погенциалом, в силу чего они отнимают активированный водород из органических веществ. При этом происходит превращение в исходную форму, т.е. в полифенол, а вещество, отдавшее водород окисляется. О О ХН20 = он х

Таким образом, согласно этому взгляду молекула гуминовой кислоты принимает активное участие в окислительно-восстановительном процессе клетки, являясь с одной стороны, источником активированного кислорода, а с другой-акцептором водорода.

Л.А.Христева (1951) указывает, что гуминовые кислоты должны поступать в почвенную среду в малых концентрациях на протяжении всего вегетационного периода. В концентрациях тысячных долей процента они стимулируют жизнедеятельность растений, а в концентрации более сотых -угнетают.

Сравнивая физиологическое действие различных типов гуминовых кислот А.И.Карпухин (1983), А.А.Околепова (1992) отмечают, что фульвокислоты действуют сильнее на подземные части растений, а гуминовые кислоты - на надземные. В тоже время другие исследователи доказывают более сильное влияние гуматов на рост корней в сравнении с надземными частями растений (Христева Л. А.,1951; Горовая А.И., 1993; Bums R.G., Dell'agnola G.,1986) и они предложили следующие группы растений по отзывчивости на гуминовые вещества:

1) растения, богатые углеводами (картофель, сахарная свекла, томат, морковь) - может быть получена прибавка урожая до 50%,

2) зерновые, такие как, кукуруза, овес, рис, пшеница - реагируют хорошо,

3) растения с повышенным содержанием белков (бобы, горох) - реагируют меньше,

4) растения, накапливающие масла - реагируют слабо или отрицательно. Причина различного отношения сельскохозяйственных культур к гуминовым кислотам в начальный период развития растений, заключается в различном характере превращения запасных органических веществ (Христева Л. А., 1951).

Заключение Диссертация по теме "Экология", Беляева, Марина Васильевна

выводы

На основании проведенных исследований (1996-2000г.г.) по изучению экологического значения цеолитовых туфов и биологически активных веществ в овощеводстве защищенного грунта можно сделать следующие выводы:

1. Применение цеолитовых туфов фракции 1-5 мм как компонента питательного субстрата для выращивания рассады огурца является эффективным . приемом оптимизации водно-физических и агрохимических свойств субстратов и увеличения их биогенности. Показано, что добавление цеолита к торфу и биогумусу снижает плотность субстрата до 0,48-0,54 г/мА , увеличивает содержание нитратного азота, снижает кислотность на 0,7 единиц рН войной вытяжки.

2. Насыщение цеолита гуматом натрия снижает фитотоксичность субстрата и обеспечивает образование нитратного азота. Цеолит, внесенный в субстрат в чистом виде и обогащенный гуматом натрия способствует снижению подвижности меди в субстратах и усилению трансформации азота.

3. Внесение цеолита в состав субстратов обуславливает увеличение энергии прорастания семян огурца на 4-16% и ускорение роста и развития растений огурца. Самая высокая энергия прорастания, была отмечена на цеолите, насыщенном гуматом натрия - 92%. Наилучщие условия роста и развития рассады огурца обеспечивает удобрительная смесь биолит (биогумус + цеолит 3:1) и торф в смеси с цеолитом, способствуя увеличению фотосинтетической активности растений и накоплению органических веществ.

4. Применение в составе субстратов для выращивания "рассады огурца смесей цеолита с биогумусом, торфом и гуматом натрия способствует увеличению продуктивности корневой системы растений, их приживаемости в условиях тепличного грунта и формированию вьюокой урожайности 23,36-30,04 кг/мЛ

5. Использование удобрительных форм для выращивания рассады огурца -торфолит ( торф + цеолит 3:1), биолит ( биогумус + цеолит 3:1) и гуалит (цеолит, насыщенный гуматом натрия) способствует снижению нитратов в плодах огурца при увеличении срока использования питательной смеси и препятствует поступлению тяжелых металлов в продукцию.

6. Установлено стимулирующее действие органических веществ, извлекаемых из биогумуса, на энергию прорастания семян огурца и величину проростков. По стимулирующему действию испытуемые препараты располагаются в следующий ряд гумат натрия > Никфан > водорастворимые органические вещества. Добавление микроэлемента меди к биопрепаратам увеличивает стимулирующее действие препарата Никфан, но снижает биологическую активность гумата натрия и водорастворимых органических веществ биогумуса.

7. Применение цеолитовых туфов (< 0,25 мм) на семенах огурца в качестве микроэлементсодержащих материалов и прилипателя в суспензии с биологически активными веществами способствует повышению всхожести семян на 8-12%, стимулирует рост и развитие растений и повышает урожайность огурца на 41 -52% в условиях закрытого грунта.

8. Использование цеолита как вспомогательного вещества при применении инсектицида Талстар на растениях огурца обеспечивает лучщую прилипаемость к листовой поверхности растений и увеличивает продолжительность контакта препарата с растением и вредителем, сокращая численность тлей на 81%.

9. Показана возможность утилизации отходов крупяной промышленности (лузга гречихи) и коммунального хозяйства (осадок сточных вод) вермикомпостированием с участием червей и использования продуктов переработки в качестве субстратов для выращивания рассады огурца, [ластения рассады огурца, выращенные на субстрате из лузги и навоза (50:50), отличались наибольщей биомассой 18,79-20,10г, биомасса растений, полученных на субстрате из лузги и осадка сточных вод (70:30) была в 2-2,5 раза меньще.

0. Добавление цеолита в органо-минеральные субстраты является экономически и экологически выгодным, так как обеспечивается получение высококачественной рассады , повышение урожайности огурца и увеличение уровня рентабельности с 18,45 до 38,38%.

Рекомендации производству

1. Использовать добавки цеолита в органо-минеральные субстраты для выращивания рассады огурца в соотнощении 1:3 по массе.

2. Внедрять применение биологически активных веществ гумата натрия и водорастворимых органических веществ, на основе биогумуса для предпосевной обработки семян в концентрации 1 Ю''Л %.

3. Использовать добавление цеолита, как вспомогательного вещества к препаратам при обработке семян биологически активными веществами (гумат натрия и водорастворимые органические вещества) и растений пестицидами (20 г/мЛ)

4. Основным направлением экологизации сельскохозяйственного производства считать использование его органических отходов в качестве сырья для выработки товарной продукции с помощью гибрида калифорнийского червя и применение копролитов (биогумуса) в качестве органических субстратов для выращивания здоровой рассады огурца и производства из них биологически активных веществ - гуматов и водорастворимых органических соединений.