26

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Головне управління освіти і науки Дніпропетровської облдержадміністрації Дніпропетровське відділення МАН України Відділення: хімія Секція: сучасні біотехнології ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЕКОЛОГІЧНО БЕЗПЕЧНИХ РЕГУЛЯТОРІВ РОСТУ РОСЛИН – БІОГУМАТУ ТА ВЕРМИКОМПОСТУ

Роботу виконала:

Баден Марія Валеріївна,

учениця 11 класу Нікопольської спеціалізованої школи І-ІІІ ступенів №5

Керівник:

Попова Наталія Миколаївна,

викладач хімії та біології

Нікопольської спеціалізованої школи І-ІІІ ступенів №5, учитель вищої категорії, методист

Науковий керівник:

Гармаш Світлана Миколаївна,

доцент Українського державного хіміко-технологічного університету, кандидат сільськогосподарських наук

Нікополь – 2013

ЗМІСТ

ВСТУП………………………………………………………........................... 3

1 ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ…………………………………………………….. 5

1.1 Біопереробка рослинних відходів………………………………… 5

1.2 Коротка характеристика дощового і червоного

каліфорнійського черв’яків…………………………………………… 6

1.3 Отримання екологічно безпечних добрив

методом вермикультивування………………………………………. 8

2 ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА………………………………………………. 12

2.1 Обґрунтування можливості використання екстрактів з

біогумусу в якості регуляторів росту рослин ……………………. 12

3 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА……………………………………. 15

3.1 Дослідження впливу біогумату на властивості насіння

зернових культур…………………………………………………… 15

3.2 Дослідження впливу біогумату на ріст зернових культур….….. 16

3.3 Вплив біогумату на біомасу паростків ячменю………………. 17

3.4 Вплив біогумату на вміст хлорофілу у листі ячменю………...… 17

3.5 Дослідження ефективності впливу розчинів екстрактів з

біогумусу на проростання насіння овочевих культур……………… 19

3.6 Дослідження впливу біогумату та вермикомпосту

на окремі властивості насіння і паростків бобових культур…..…….. 21

ВИСНОВКИ……………………………………………………………….…… 24

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ………………..……..…….…… 25

ДОДАТКИ

ВСТУП

Актуальність теми. В даний час загострилися екологічні проблеми в Україні, пов'язані з використанням екологічно небезпечних стимуляторів росту рослин та засобів захисту рослин.

Катастрофічно погіршується родючість ґрунтів, а органічні добрива залишаються основними факторами їх родючості.

В останні двадцять років у всьому світі зріс інтерес до екологічних проблем землеробства. Виникло альтернативне землеробство. Основне його завдання - створення сприятливих умов для розведення та розмноження в ґрунті мікроорганізмів і дощових черв'яків, які сприяють природному відновленню родючості ґрунтів. При цьому забезпечується отримання екологічно чистої сільськогосподарської продукції і виключається забруднення навколишнього середовища шкідливими речовинами. Особливу увагу привертає вермикультивування, суть якого полягає у використанні компостних червоних дощових черв'яків для отримання з різних органічних відходів екологічно чистого добрива - біогумусу, що містить повний набір макро- і мікроелементів для сільськогосподарських рослин.

Існуючі на даний час технології переробки відходів АПК не в змозі вирішити проблему комплексної утилізації всіх видів вторинної сировини. Найбільш гостро ця проблема постає при первинній переробці продуктів рослинництва. Утилізувати ці відходи традиційними технологічними заходами неможливо. Перспективними є впровадження біотехнологічних методів їх утилізації для отримання екологічно чистих добрив, що задовольняють біолого-генетичні вимоги рослин і не порушують природні ланцюги відтворення родючості ґрунтів.

Рослинна сировина, що пройшла біотехнологічну переробку, може в значній мірі стабілізувати кругообіг речовин в землеробстві.

Серед новітніх підходів до утилізації органічних і рослинних відходів можна виділити використання безвідходної екологічно безпечної технології їх біопереробки за допомогою вермикультури з метою отримання екологічно безпечного добрива біогумусу та його екстрактів.

Застосування природних регуляторів росту рослин з однієї сторони сприяє поліпшенню екологічного стану довкілля, а з другої дозволить одночасно збільшувати урожайність сільськогосподарських культур і відновлювати та підтримувати на високому рівні родючість ґрунту.

Мета роботи полягає в дослідженні оптимальних доз екологічно безпечного регуляторів росту рослин – біогумату та вермикомпосту з метою підвищення продуктивності аграрного виробництва і покращення екологічного стану агроценозів.

Новизна. Встановлено оптимальні дози біогумату при вирощуванні овочевих зернових та бобових культур, які підвищують продуктивність і не мають негативного впливу на навколишнє середовище.

Апробація результатів досліджень. Викладені в науково-дослідницькій роботі результати були використані приватним спеціалізованим підприємством та в садово-городньому товаристві «Дружба» (м. Нікополь) і мали економічний ефект.

Практичне значення наукової роботи. Застосування пропонованої біотехнології допоможе поліпшити екологічний стан довкілля та підвищити врожайність сільськогосподарських культур. Результати науково-дослідної роботи в подальшому можуть будуть використані підприємствами агропромислового комплексу, садово-городніми товариствами, на присадибних ділянках тощо. Результати мають соціальне значення, оскільки сприяють покращенню екологічного стану навколишнього середовища.

1 Огляд літератури

1.1 Біопереробка рослинних відходів

М.М. Городній та ін. [2] відзначає, що з початку 70-х років в багатьох країнах (США, Японія, Італія, Іспанія, Франція, Австрія, Німеччина, Угорщина, Польща, Китай і ін.) широко проводилися науково-практичні дослідження з біологічної переробки різних рослинних відходів. В цій же праці зазначено, що в останні роки світова наука і практика в області переробки різних органічних відходів приділяє велику увагу використанню дощового черв'яка.

В умовах ризикованого землеробства степових районів Північної Америки в даний час впроваджується концепція «гнучкого» землеробства (flexible crоpping), яка передбачає можливість відступу від жорстко фіксованого чергування культур в сівозміні відповідно до погодних умов, що складаються, з використанням високих рівнів біогумусних фонів при вирощуванні польових культур [6].

У «Віснику Дніпропетровського державного аграрного університету» [8] відзначено, що у багатьох країнах далекого і деяких країнах ближнього зарубіжжя проблема біологічної технології збереження і підвищення родючості ґрунтів вирішується за допомогою гібриду червоного каліфорнійського черв'яка, здатного переробляти гній усіх видів тварин, птахів, осади промислових стічних вод, харчові і промислові відходи.

Досвід багатьох країн світу свідчить про ефективність вермикультивування в рішенні проблем утилізації органічних відходів. У Німеччині, Угорщині, Данії, Польщі, Росії, Білорусії й ін. вермикультуру використовують для переробки гною, а також відходів мікробіологічної промисловості.

В Україні питаннями дослідження властивостей вермикомпосту і його впровадження займалися М.М. Городній, І.О. Мельник, М.Ф. Повхан, І.А. Мірошник та ін. [2]. Робота А.В. Бикіна [5] присвячена рішенню проблем переробки органічних відходів у нові види добрив, а питанням впровадження вермикомпосту на території Західного Полісся України – присвячені роботи спеціалістів асоціації "Біоконверсія" (м. Івано-Франківськ), яка виконує теоретичні розробки і практичне впровадження біотехнологічної трансформації органічних відходів[19].

Як свідчать дані І.О. Мельника, М.М. Городнього та ін. [6] на Ротамстедській дослідній станції (Великобританія) рідкий гній піддають сепарації. Фракцію, що містить 15-20% твердих речовин, укладають шаром 15-20 см на стелажі. З гною за допомогою вермикультури одержують добриво, а черв'яків використовують для годівлі тварин.

У Франції жирові відходи, які забороняється скидати в море, змішують з осадом стічних вод [1]. Отриманий субстрат придатний для вермикультивування, однак, через підвищений вміст важких металів використання його як добрива можливе тільки для декоративних рослин і лісонасаджень.

1.2 Коротка характеристика дощового і червоного каліфорнійського черв’яків

Vermes – в перекладі з латини означає черв’як. Отже, слово вермикультура може бути перекладене, як утримання і розведення дощових черв’яків. Під назвою «дощові черв’яки» об’єднані сімейства великих олігохет, яких налічується до 8 тис. видів. На території колишнього СРСР олігохети представлені виключно сімейством люмбрицид (Lumbricidae).

З великої кількості видів черв’яків для вермікультивування придатні тільки декілька видів: гнойовий черв’як Esenia foetida, великий червоний черв’як (або звичайний дощовий черв’як) Lumbricus terrestris, малий червоний черв’як Lumbricus rubellus і декілька інших видів.

Усі дощові черв’яки – гермафродити, тобто у кожного дорослого черв’яка

є одночасно і чоловіча, і жіноча статева система.

Черв’як не вимогливий до їжі, здатний перетравлювати будь-яку органіку: гній усіх видів тварин, солому, сіно, рибні та м’ясні відходи. Він здатний переробляти всі харчові відходи з кухні, всі види бур’янів у саду і на городі, все старе листя [4].

Дощові черв’яки перетворюють масу рослинних залишків - мертвого листя та інших подібних речовин - на мікроскопічні частинки. Гній, наприклад, вони подрібнюють удвоє швидше, ніж це відбувається тільки при бактеріальній дії. Інтенсивності травного процесу сприяє те, що в шлунку черв’яків завжди є частинки піску. Вони діють, як справжні жорна, ідеально подрібнюючи, а також перемішуючи заковтані матеріали. У цьому процесі бере участь і шлунковий сік, що має розчинні й нейтралізуючі властивості. Заковтані рослинні залишки та ґрунт зазнають глибоких змін, вони розкладають до більш простих сполук, збагачуються елементами кальцію, фосфору, магнію, ферментами та іншими мікроелементами, створюють гумінові кислоти.

Земля та рослинні залишки, які пройшли через кишечник черв’яків викидається у вигляді екскрементів (копролітів). За добу кожен черв’як переварює кількість їжі, рівне масі тіла. Приблизно 40% цієї кількості використовується в процесі життєдіяльності, 60% виділяється у вигляді копролітів [5].

Для вермикультивування частіше використовується гнійний черв’як Esenia foetida. Довжина його 6-10 см, забарвлення темно-червоне або червоно-коричневого кольору, але не суцільне, кільчасте. Найбільш розповсюджений цей вид недалеко від житла людини, в скупченнях гною, гнилої соломи, в парниках. Він не вимогливий до їжі, практично всеїдний. Проте італійські вчені вважають, що для розведення просто неба цей вид малопридатний, оскільки вимогливий до певних умов середовища. На його основі можна організувати господарства в приміщеннях або в теплицях, що обігріваються [6].

Для підтримки нормальної життєдіяльності черв’яків необхідно підтримувати наступні умови [4]:

• температура 20-25 °С;

• вологість 70-80 % ;

• кислотність на рівні рН=7-8.

У 1859 році в США відмічене перше промислове розведення черв’яків червоного гібрида. Каліфорнійський гібрид червоного черв’яка темно-червоного кольору, доросла особина досягає в довжину 8-9 см, в діаметрі 3-5 мм, живе до 16 років («дикі» - 4 роки) , маса дорослої особини 0,8-1 г температура тіла 19-20 °С.

Каліфорнійський черв’як плодить кожні 7 діб викладаючи кокон, в якому від 2 до 20 личинок, які з’являються через 3 місяці. Вони можуть відтворювати собі подібних більш ніж 1000 разів на рік. Цим черв’якам характерно швидко збільшувати масу біогумусу, а також біомасу свого тіла. Так ,за один цикл розвитку, тобто за 3 місяці, вони збільшують свою біомасу до 30 кг з 1м². З кожної тони переробної органіки вони дають до 600 кг біогумусу, останні ж 400 кг перетворюють у біомасу свого тіла. Також їх можуть використовувати, як корм для курей та іншої птиці, риби і звірів. У тілі черв’яка міститься 67-72 % білка, до 19 % жирів, до 20 % вуглеводів, 2-3% мінеральних добрив.

Основна особливість цього черв’яка, яка має велике значення для його розведення, складається в тому, що він загубив інстинкт кидати своє місце проживання.