CC BY
40
природная среда
УДК 616:615.1-636. ББК 26.222
В.А. Румянцев, А.С. Митюков, о.В. Шондина, Г.С. Ярошевич, А.Н. Крюков
РАЗРАБОТКА ПРИРОДОПОЛОБНОй ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА НА ОСНОВЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО САПРОПЕЛЯ
Разработка природоподобных технологий для растениеводства, позволяющих установить безопасный для человека баланс между биосферой и техносферой, имеет приоритетное фундаментальное и прикладное значение. В 2016 г. в ИНОЗ РАН с помощью ультразвуковой обработки сапропеля, издавна используемого в сельском хозяйстве, были впервые получены ультрадисперсные гумато-сапропелевые суспензии с частицами размерами 86-89 нм. Было установлено, что полученные суспензии эффективно дезактивируют распространенные в окружающей среде экотоксиканты ряда тяжелых металлов и при включении в рацион питания сельскохозяйственных животных приводят к значительному среднесуточному приросту живой массы. Было правомерно предположить, что ультрадисперсные гумато-сапропелевые суспензии, содержащие наночасти-цы с высокоразвитой поверхностью и наличием химически активных функциональных групп, должны обладать высокими сорбционными свойствами не только по отношению к неорганическим веществам, но и к субстанциям биологической природы типа вирусов и патогенных микроорганизмов. Это послужило основанием для настоящего исследования по изучению влияния ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии на урожайность пшеницы. В течение вегетативного сезона 2016 г. было зафиксировано, что использование в качестве удобрения ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии стабилизированной водой в отношении концентраций 1 к 100 обеспечило существенный прирост зеленой массы яровой и озимой пшеницы.
Ключевые слова:
безопасность, наноструктура, сапропель, суспензия, природоподобие.
Румянцев В.А., Митюков А.С., Шондина О.В., Ярошевич Г.С., Крюков Л.Н. Разработка природоподобной технологии для растениеводства на основе наноструктурированного сапропеля // Общество. Среда. Развитие. - 2017, № 1. - С. 93-96. © Румянцев Владислав Александрович - академик РАН, доктор географических наук, научный руководитель, Институт озероведения Российской академии наук, Санкт-Петербург; e-mail: [email protected] © Митюков Алексей Савельевич - доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, Институт озероведения
Российской академии наук, Санкт-Петербург; e-mail: [email protected] © Шондина Ольга Владимировна - старший инженер, Институт озероведения Российской академии наук, Санкт-Петербург; e-mail: [email protected]
© Ярошевич Георгий Степанович - доктор сельскохозяйственных наук, директор, Псковский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Псков; e-mail: [email protected] © Крюков Леонид Николаевич - доктор химических наук, главный научный сотрудник, Институт озероведения Российской академии наук, Санкт-Петербург; e-mail: [email protected]
Данная статья является логическим продолжением публикаций Института озероведения Российской академии наук (ИНОЗ РАН, Санкт-Петербург) [6; 7]. Впервые были представлены экспериментальные данные по получению и свойствам ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии (УДГСС) с частицами размерами 86-89 нм. Практически одновременно с ИНОЗ РАН в 2016 г. в Татарском научно-
исследовательском институте агрохимии и почвоведения (Казань) методом ультразвукового воздействия на сапропель был получен наноструктурный сапропель с размером частиц 45-180 нм [5]. При изучении острой оральной токсичности этого продукта в отношении белых мышей было показано, что сублетальная доза нанострук-турного сапропеля составляет 3,0 г/кг массы тела, а безопасная доза - 0,3 г/кг массы
r^-o
о
3
ю О
тела. Иными словами, ультрадисперсные гумато-сапропелевые суспензии в перспективе могут быть использованы для замещения дорогостоящих импортных пищевых добавок и ветеринарных препаратов. При этом предполагаемые ресурсы озерного сапропеля в России достигают более 91 млрд т (60% влажности), что является исключительно важным параметром при разработке новых природоподобных технологий. Особенно после установленных в 2016 г. фактов воздействия наноразмер-ного бентонита на мутационные процессы бактерий штаммов Salmonella typhimurium и действия наноалмазов по адсорбции особо опасных вирусов [2; 3].
В работе в качестве исходного природного сырья были использованы воздушно-сухие образцы погребенного сапропеля месторождения «Середка» Псковской области. Ультрадисперсная гумато-сап-ропелевая суспензия с частицами размера 86-89 нм была наработана с помощью установки ПСБ-ГАЛС 18035-05 (частота 35 кГц, ультразвуковое давление 2 Вт/см2) по ранее представленному ИНОЗ РАН регламенту [7]. Контроль динамики изменений объектов исследования производился в волновом диапазоне от 190 до 1000 нм на сканирующем спектрофотометре SHIMADZU UV mini-1240 с проточной ячейкой. Микрофотографирование проб осуществлялось с помощью микроскопа EULER Prof и фотокамеры LEVENHUK C510 с цифровой обработкой результатов. Измерения водородного показателя водных сред осуществлялось на рН-метре HANNA-INSTRUMENT. Гранулометрический анализ образцов базировался на возможностях лазерного анализатора частиц ZetasizerNano ZS (Malvern Instruments)
Исследования по изучению влияния ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии с частицами размера 86-89 нм на урожайность пшеницы были проведены в вегетационный сезон 2016 г. на полях Псковского НИИ сельского хозяйства в соответствии с установленными в Российской Федерации нормами [4] и с учетом гранулометрической системы опытных почв [1].
В вегетационный период зерновые культуры проходят несколько фаз роста и развития, такие как всходы, кущение, стеблевание, выход в трубку, колошение и созревание. Фазы вегетации растений зерновых культур занимают довольно значительный интервал времени, в течение которого развивающиеся растения проходят ряд стадий. Для разработки эффективных приемов управления процессом развития
растений необходимо использовать знания о физиологии растений и их минеральном питании и другие.
Известно, что гуматы регулируют биохимические процессы при развитии клетки растений, активизируют поглощение ультрафиолетового излучения и ускоряют процесс фотосинтеза в листьях. В связи с этим целью данных исследований было выявить лучшие сроки внесения ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии (УДГСС) нашего производства, оптимальную дозу внесения препарата под зерновые культуры.
Эксперимент проводился с апреля по сентябрь 2016 года. Опытное поле было поделено на 16 делянок площадью 30 м2 (0,003 га), что позволило весь эксперимент провести в четырех повторностях.
Таблица 1
Результаты внесения уДГСС на количество колосьев пшеницы «Московская 39»
Количество удГСС на делянку, л Количество колосьев на делянку, шт %
контроль 10080 100
0,540 19680 195
0,270 15120 150
0,135 15360 152
Испытаны три нормы внесения ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии на делянку: 540, 270 и 135 мл на одну делянку. В пересчете на 1 га посевов норма внесения ультрадисперсной гума-то-сапропелевой суспензии составит 180, 90 и 45 литров. Для выявления влияния ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии путем внекорневой подкормки были определены 3 фазы развития растений - фаза кущения, трубкования и колошения посевов.
Для формирования высокой урожайности озимой пшеницы важное значение имеет период кущения, как процесс формирования боковых побегов. Внесение гуматов в фазе кущения гуминовые вещества стимулируют закладку большего количества побегов. Результаты внесения ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии на количество колосьев пшеницы «Московская 39» представлены в табл. 1.
Использование 540 мл УДГСС в качестве внекорневой подкормки в период кущения практически удваивает количество колосьев (195%) к контролю. Эффективность использования 270 и 135 мл УДГСС высокая и составляет 150 и 152%, но не обнаружена разница внутри этих вариантов.
Таблица 2
Зависимость средней высоты растений от дозы вносимой УДГСС
Количество УДГСС на делянку, л Средняя высота растений, см %
контроль 62,0±2,1 100
0,540 78,0±2,5 126
0,270 74,7±0,5 120
0,135 73,6±3,3 119
□ Контр. □ 5мл ■ 50мл
Рис. 1 Влияние УДГСС и плотности посева
Очередная внекорневая подкормка проведена в период выхода растений в трубку. В последующем проведено измерение высоты растений и установлено, что с увеличением дозы внекорневой подкормки УДГСС, высота растений увеличивается. Так, при внесении 540 мл УДГСС, высота растений составила 78,0 см, что на 26% выше, чем в контроле. На 20% растения выше при внесении 270 мл подкормки и на 19% - при 135 мл (табл.2).
Плотность посева зерновых культур -один из важнейших показателей, оказывающий влияние на урожайность. Изрежен-ные участки зарастают сорняками, снижают урожайность, но загущенные посевы также не дают полной отдачи.
Нами сделана попытка изучить влияние ультрадисперсной гумато-сапропеле-вой суспензии при разной плотности посева пшеницы. Эксперимент проведен при плотности высева 3, 4, и 5 млн зерен на га и внесении 5 и 50 мл ультрадисперсной гу-мато-сапропелевой суспензии.
Наиболее показательные результаты положительного влияния ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии наблюдаются на делянках с наименьшей плотностью посева. Явно видна прямая зависимость от количества ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии. Более того, при внесении 50 мл ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии
на делянку с наименьшей плотностью посева получен наилучший показатель по количеству растений. На количество растений на более плотно засеянной делянке (4 млн семян) внесение ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии уже не оказывает такого заметного влияния, как при высеве 3 млн семян, однако зависимость сохраняется. На делянке с наибольшей плотностью посева (5 млн семян) зависимость влияния ультрадисперсной гу-мато-сапропелевой суспензии отсутствует, нет и достоверной разницы с контролем (рис. 1).
Таблица 3
Влияние УДГСС на урожай пшеницы «Московская 39»
Варианты Урожайность, кг/га %
180 л на га 2721,4 ±152,8 119
90 л на га 2747,3 ±156,7 120
45 л на га 2486,6 ±229,9 109
контроль 2281,2 ±180,0 100
Результаты исследований, представленные выше, показали, что использование ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии значительно усиливает физиологические процессы, протекающие в растениях в период их роста и развития.
Препарат активизирует биохимические и физиологические процессы, повышает обмен веществ и общий энергетический уровень процессов, проходящих в растениях. Активизация физиологических процессов приводит к усиленному поступлению в растения элементов питания, что сопровождается повышением урожая и улучшением его качества, по сравнению с контролем (табл. 3). При использовании 45 литров препарата на 1 га урожайность повышается на 9%.
Наилучший результат получен при норме внесения препарата 90 литров на 1 га и составляет 20%. Хороший результат получен и при внесении 180 литров на га - 19%, но он уступает предыдущему. При внесении ультрадисперсной гумато-сапропеле-вой суспензии 90 л/га, зафиксирована наиболее статистически значимая разница с контролем. Соответственно, по предварительным данным, эту дозу внесения 90 л/га можно рекомендовать как наиболее эффективную. Можно предположить, что не имеет смысла повышать норму внесения, так как увеличение количества экстракта не даст значимой прибавки урожая.
В связи с определенными ограничениями в объеме публикации, в настоящей статье опущены стандартные характеристики
ю о
а
си а О
почв опытных полей, с тем, чтобы сосредоточить большее внимание на ключевых результатах по разработке природоподоб-ной технологии для растениеводства.
В целом, разработка природоподобной технологии для растениеводства на основе ресурсов сапропеля в России, позволяющая установить безопасный для человека баланс между биосферой и техносферой, является исключительно наукоемкой фундаментально-прикладной работой, выполненной на стыке нескольких наук, пре-
жде всего почвоведения, растениеводства и озероведения. Представленные выше данные экспериментальных изысканий за один вегетационный сезон 2016 г. являются предварительными и будут уточнены в последующие годы с учетом изменений синоптической обстановки.
Благодарности. Авторы статьи выражают искреннюю признательность за неоценимую помощь в работе Е.А. Самоделкину (ЦНИИ КМ «Прометей»), Н.В. Надежди-ной и С.Е. Фофанову (ИНОЗ РАН).
Список литературы:
[1] Артемьева З.С. Органическое вещество и гранулометрическая система почвы. - М.: ГЕОС, 2010. -240 с.
[2] Барон А.В., Осипов Н.В., Ященко С.В., Кокотюха Ю.А., Барон И.И., Пузырь А.П., Ольховский И.А., Бондарь В.С. Адсорбция наноалмазами вирусных частиц из плазмы крови больных вирусными гепатитами // Доклады академии наук. Т. 469. - 2016, № 2. - С. 235-237.
[3] Дегтярева И.А., Ежкова А.М., Яппаров А.Х., Яппаров И.А., Ежков В.О., Бабынин Э.В., Давлетшина А.Я., Мотина Т.Ю., Яппаров Д.А. Получение наноразмерноо бентонита и изучение его влияния на мутагенез у бактерий Salmonella typhimurium // Российские нанотехнологии. Т. 11. - 2016, № 9-10. -С. 116-122.
[4] Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Агрохимиздат, 1985. - 351 с.
[5] Ежков В.О., Яппаров А.Х., Ежкова А.М., Яппаров И.А., Ежкова Г.О., Файзрахманов Р.Н., Мотина Т.Ю. Изучение действия разных доз наноструктурного сапропеля на морфофункциональное состояние органов желудочно-кишечного тракта белых мышей // Российские нанотехнологии. Т. 11. - 2016, № 7-8. - С. 92-99.
[6] Митюков А.С., Румянцев В.А., Крюков Л.Н., Ярошевич Г.С. Сапропель и перспективы его использования в аграрном секторе экономики // Общество. Среда. Развитие. - 2016, № 2. - С. 110-114.
[7] Румянцев В.А., Митюков А.С., Загребин А.О., Тонкопий В.Д., Крюков Л.Н. Инновационная технология переработки сапропеля, уникальная эффективность и безопасность новой продукции // Общество. Среда. Развитие. - 2016, № 3. - С. 120-124.
г^-о
О
3
ю О
УДК 639.111.16 ББК 47
Н.В. Ловелиус
лицензионная добыча лося в россии и глобальные факторы природной среды
Рассматривается возможность использования данных о лицензионной добыче лося в России как основы для определения изменений его численности под влиянием глобальных факторов природной среды. Делается вывод, что такой подход оправдан.
Ключевые слова:
галактические космические лучи, геомагнитная активность, глобальные факторы среды, лицензионная добыча, лось, солнечная активность, циркуляция атмосферы.
Ловелиус Н.В. Лицензионная добыча лося в России и глобальные факторы природной среды // Общество. Среда. Развитие. -2017, № 1. - С. 97-100.
© Ловелиус Николай Владимирович - доктор биологических наук, профессор, Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург; e-mail: [email protected]
Изучение возобновляемых биологических природных ресурсов России является одной из важнейших проблем в сфере их рационального использования и охраны. Но её решение чаще всего ограничено отсутствием достоверных данных по их запасам. К этой проблеме автор самостоятельно и с соавторами многократно обращался на примерах оленей, тюленей, рыб [4-8; 9-12; 15—17 и др.]. К числу достоверных косвенных сведений могут быть отнесены данные по лицензионной добыче животных. А.А. Данилкин опубликовал исключительно содержательную книгу [1]. Она насыщена количественными характеристиками о лицензионной добыче животных. Автор всесторонне раскрыл воздействие охоты на численность охотничьих видов в России, показал современные тенденции и закономерности динамики важнейших охотничьих видов, роль охотников и охотничьего хозяйства. Данилкин обстоятельно проанализировал факторы, определяющие изменения численности животных в нашей стране и ряде сопредельных государств. При этом он ставит под сомнение роль солнечной активности и метеорологическую обусловленность изменения поголовья животных. Им показаны системные ошибки в организации охотничьего хозяйства и сделан вывод о необходимости реформы биологического ре-сурсоведения.
Мы исходили из представлений о том, что лицензионная добыча животных определяется их численностью, что даёт основание для использования
данных по лицензионной добыче как наиболее достоверном показателе их численности. Из 19 промысловых животных приведён самый продолжительный ряд данных по лицензионной добыче лося в 1946/47 - 2013/14 гг. Это послужило основанием для их обработки и анализа.
В задачу нашего исследования входило: определить даты максимального и минимального количества лося, выявить влияние глобальных факторов среды на межгодовые колебания его численности.
Для определения межгодовых колебаний численности добываемого лося нами использован метод нормирования абсолютных значений количества животных от 10-летней календарной средней. В табл. 1 и на рис. 1 приведены результаты такого нормирования. С графика (рис. 1) сняты даты максимального и минимального количества лося для выборок средних месячных данных факторов среды (табл. 2).
Анализ повторяемости максимальных значений: 1952, 1965, 1979, 1991, 2010 гг. даёт
Таблица 1
Объём лицензионной добычи лося в отклонениях от 10-летней нормы, %
Годы 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
1 76,8 65,9 60,1 82,5 202,1 97,5 85,6
2 140,9 99,1 63,8 88,4 142,3 96,2 96,8
3 112,9 104,9 70,1 90,6 140,0 89,2 104,0
4 105,9 99,6 78,2 91,3 158,5 106,4 113,0
5 96,6 154,3 86,2 91,8 110,2 103,3
6 137,4 90,6 98,2 98,4 84,7 65,6
7 126,3 73,3 87,9 124,1 96,7 49,7 91,1
8 51,0 71,0 98,3 137,5 109,6 36,6 102,0
9 63,2 72,2 94,2 142,2 115,9 36,4 122,4
10 59,5 112,9 105,0 139,7 134,9 39,5 126,2
CD Ci
О
