CC BY
0ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК 57.044-574.24 статья поступила 05.02.2025
Е.А. Пушкарева, студент, АТИ, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень;
Е.В. Коваль, кандидат биологических наук, доцент кафедры общей биологии, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень;
А.А. Лящев, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой общей биологии, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень
ВЛИЯНИЕ ВЫТЯЖЕК ЗООГУМУСА HERMETIAILLUCENS НА ПОКАЗАТЕЛИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕМЯН И ПРОРОСТКОВ РЕДИСА
В ходе работы оценивали ростостимулирующие свойства водных вытяжек зоогу-муса для проростков редиса. Исследовали вытяжки зоогумуса в концентрации 1, 3 и 5%. Оценку состояния проростков производили по показателям всхожести, индекса прорастания, длины корней и стебля, которые измеряли стандартными методами. Установлено, что вытяжки данных концентраций проявляли ростостимулирующее действие в отношении длины органов проростков (корня и листа). Наиболее эффективной оказалась дозировка вытяжки 3%, при этом наблюдали стимуляцию роста корней и листьев на 22,9 и 48,5%, соответственно. Несмотря на незначительное снижение всхожести индекс прорастания у растений, выращенных на зоогумусе, был выше в среднем на 7-18%. В результате эксперимента обозначен наиболее чувствительный показатель к действию зоогумуса (всхожесть), который снижается с ростом его концентрации. Несмотря на это любая добавка зоогумуса стимулирует ростовые процессы в растениях.
Ключевые слова: Hermetia illucens, зоогумус, редис, Raphanus sativus, рост и развитие растений, ростостимулирующие свойства.
E.A. Pushkareva, E.V. Koval, A.A. Lyashchev,
Northern Trans-Ural State Agricultural
THE INFLUENCE OF HERMETIA ILLUCENS ZOOHUMUS EXTRACTS ON THE VITAL ACTIVITY INDICES OF RADISH SEEDS AND SPROUTS
In the course of the work, the growth-stimulating properties of water extracts of zoohumus for radish sprouts were assessed. The zoohumus extracts were studied in concentrations of 1, 3 and 5%. The condition of the sprouts was assessed based on the indicators of germination, germination index, root and stem length, which were measured by standard methods. It was found that the extracts of these concentrations exhibited a growth-stimulating effect on the length of the sprout organs (root and leaf). The most effective dosage of the extract was 3%, with stimulation of root and leaf growth by 22.9 and 48.5%, respectively, observed. Despite a slight decrease in germination, the germination index in plants grown on zoohumus was higher by an average of 7-18%. As a result of the experiment, the most sensitive indicator to the action of zoohumus (germination) was identified, which decreases with an increase in its concentration. Despite this, any addition of zoohumus stimulates growth processes in plants.
Key words: Hermetia illucens, zoohumus, radish, Raphanus sativus, plant growth and development, growth-promoting properties.
В мире набирает обороты применение тропической мухи черная львинка (Hermetia illucens) для получения различных биотехнологических продуктов: удобрений, кормовых добавок, пигментов, жира и др. При этом всеядность и уникальные пищеварительные ферменты делают возможным их применение для переработки органики, в том числе сельскохозяйственных отходов: гнилых овощей и фруктов, экскрементов животных и человека, мусора и т.д. [3]. Отходы измельчаются мощным грызущим ротовым аппаратом личинок, напоминающим клюв со щетками. Пища, проходя по пищеварительному тракту личинок, ферментативно расщепляется, обогащается продуктами жизнедеятельности микробной микрофлоры, пептидами, проявляющими антимикробные свойства в отношении многих микроорганизмов, например, сальмонеллы, гормонами личинок, которые способны снижать популяцию домашней мухи (Musca domestica L.) в птичьих хозяйствах и фекалиях свиней примерно на 94-100% [7, 10]. Суммарный рынок черной львинки, по прогнозам ученых, может достичь 1 трлн долларов к 2030 г. [1].
При переработке органических продуктов личинками в итоге образуется сухая рассыпчатая масса, обогащенная питательными макро- и микроэлементами, ферментами, вторичными метаболитами микроорганизмов кишечника. Она может быть использована как высокоэффективное удобрение. Достаточно высоким получается и выход продукта, например, из 1 т органических отходов реально произвести до 200 кг зоогумуса [4], обладающего высокой влагоемкостью и влагостойкостью, что способствует улучшению почв [6]. За счет своей сыпучей структуры зоогумус может использоваться как разрыхлитель.
Состав зоогумуса черной львинки отличается повышенным содержанием органики, общего азота и фосфора, а также калия [8]. Эти элементы формируют в нем гуматы, которые хорошо усваиваются растениями. Микробиологические показатели также соответствуют нормативам для органических удобрений, а именно - патогенные микроорганизмы отсутствуют [9]. Многогранность свойств зоогумуса может предопределять его использование в ростостимулирующих, ростоингибирующих и антибактериальных целях в сельском хозяйстве.
Редис - это ранний, скороспелый овощ. В нем много углеводов, минеральных солей и витаминов [2]. Особенности редиса зависят не только от генетических факторов, но и от условий выращивания [5]. При высокой пищевой ценности мелкие семена делают его удобным тест-организмом, поэтому в нашем исследовании редис был выбран для фи-тотестирования.
Целью данной работы было изучить ответные реакции проростков редиса на действие водных вытяжек зоогумуса H. illucens различной концентрации. Влияние экстрактов оценивали по изменению лабораторной всхожести семян и длины проростков.
Материалы и методы исследований. Известно, что чувствительность проростков, полученных из мелких семян, выше в отношении токсических веществ, так как они обладают небольшим количеством поддерживающих питательных веществ и хорошо подходят для фитотестирования. Поэтому объектом исследования выступали семена редиса (Raphanus sativus). Личинок H. illucens культивировали в следующих условиях, предложенных Sheppard et al. [10]: температура - 26±0,5°C, относительная влажность -65-75%, освещение - 16 ч./ сут., диета основывалась на смеси равных объемов воды и куриного корма для несушек [3].
Путем смешивания сухого зоогумуса с дистиллированной водой в соотношении 1:9 получали эталонный раствор (100%-ный концентрат). Вследствие разведения концентрата с дистиллированной водой получали водные экстракты (вытяжки) нужной для эксперимента концентрации - 1, 3 и 5%, после чего проращивали семена редиса на этих вытяжках в чашках Петри (по 30 шт.). Контрольный вариант - проращивание на дистиллированной воде. Проводили трехкратное повторение каждого варианта опыта.
Влияние экстрактов зоогумуса на семена и проростки оценивали по лабораторной всхожести первых по ГОСТ 12038-84 «Семена сельскохозяйственных культур», рост
корней и листьев - прямым измерением линейкой. После этого рассчитывали индекс прорастания по формуле j 1 11 :
Индекс прорастания (GI) - это произведение отношения проросших семян в исследуемом варианте (Gt) к количеству проросших семян в контрольном варианте (Gc) и отношения средней длины корня (мм) проростков опытного варианта (Rt) на среднюю длину корня (мм) проростков контрольного варианта (Rc).
Данные в статье представлены в формате среднего значения, стандартного отклонения и корреляции, рассчитанные в программе Microsoft Excel.
Результаты исследований. Оценка влияния фитотоксичности экстрактов зоогу-муса показала, что проростки редиса чувствительно реагировали на его присутствие изменением всхожести семян и линейного роста. Установлено, что лабораторная всхожесть семян редиса достоверно снижалась на 10% от контроля при действии зоогумуса в концентрации 1 и 5% (рис. 1). При действии 3%-ного зоогумуса отклонений всхожести от контроля не выявлено.
ГС
g
p.
140 120 100 80 60 40 20 0
118,38
107,62
96
90* 89*
1 3 !
Вариант, концентрация вытяжки, %
^■Всхожесть, % -Индекс прорастания
Примечание: *различия достоверны при р <0,05
Рис. 1. Влияние водных вытяжек зоогумуса Ивттвйа Шиевт на физиологические процессы в
семенах редиса
Рост - важный параметр, отражающий состояние растений. Зоогумус значительно активировал рост проростков редиса во всех опытных вариантах (рис. 2). В варианте с использованием 1%-ного экстракта отмечали ростостимулирующий эффект зоогумуса по отношению к корню в пределах 19,5% и стеблю - на 43,9%, по сравнению с контролем. Наибольшая длина наземной части была зафиксирована в варианте с использованием 5%-ного зоогумуса, рост составил 64% выше контрольного значения. Вероятно, это было связано с пониженным количеством проростков вследствие сниженной всхожести, что ингибировало конкуренцию за питательные вещества. Наибольшая длина корней была в варианте с использованием 3%-ного зоогумуса - на 22,9% выше контроля.
Первостепенную роль для роста играет питание растений. Полноценное обеспечение азотом способствует делению клеток, активирует синтез ферментов и улучшает фотосинтетические реакции. В составе зоогумуса повышенное содержание азота и фосфора, что, вероятно, и приводит к повышению длины проростков в сравнении с контролем в фазу начального роста редиса.
2 с о
а.
t о
*
143,9 * * 1643
■
119,5 * 122,9 * 120,9 *
150 100 50 0
-X.
гР
50 100 150
1 3 5
Вариант, концентрация вытяжки, % ■ Листья ■ Корни
Рис. 2. Влияние водных вытяжек зоогумуса Hermetia illucens на линейный рост семидневных проростков редиса
Для оценки жизнедеятельности семян используют индекс прорастания, характеризующий интенсивность прорастания семени, ведь чем быстрее зерно прорастает, тем быстрее возможно получение урожая. Во всех вариантах было отмечено повышение индекса, но наибольшая его величина была характерна для действия 3%-ного зоогумуса (до 18,4%) (рис. 1).
Резюмируя полученные данные, можно сделать следующие выводы:
1. Исследуемые вытяжки зоогумуса H. illucens одинаково активно стимулируют ростовые процессы в проростках редиса. Длина органов проростков под действием зоогу-муса возрастала от 19,5 до 64% выше контроля. Однако длина корней и листьев отличается чувствительностью к зоогумусу в разных дозировках: сильнее стимулирует рост корней зоогумус в концентрации 3%, а рост листьев - в концентрации 5%.
2. Наиболее остро на присутствие зоогумуса реагирует всхожесть семян. Лабораторная всхожесть достоверно снижается под действием 1 и 5% экстрактов.
3. Говоря о наименее фитотоксичной концентрации зоогумуса H. illucens, можно выделить дозировку вытяжки в 3%, при которой не было достоверных отклонений всхожести от контроля, наблюдали максимальный рост корней и наивысший индекс прорастания.
Работа выполнена в рамках гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации «Разработка технологий переработки побочных продуктов животноводства с созданием кормовых добавок, био- и органоминеральных удобрений (FESW-2023-0020)».
Библиографический список
1. Артахов, А. Б. Энтомоиндустрия черной львинки / А. Б. Артахов - Текст : непосредственный // Вестник Российского экономического университета имени Г. В. Плеханова. - 2021. - № 4. - С. 61-70.
2. Бобренко, Е. Г. Влияние сорта и удобрений на микроэлементный состав редиса / Е. Г. Бобренко. - Текст : электронный // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. - № 4 (11). - URL: https://cyberleninka.ru/artide/n/vHyanie-sorta-i-udobreniy-na-mikroelementnyy-sostav-redisa (дата обращения: 01.12.2024).
3. Влияние различных биологических отходов на развитие личинок и результативность процесса переработки их черной львинкой (Hermetia illucens) / А. А. Лящев, Н.
А. Валов, Е. В. Коваль [и др.]. - Текст : непосредственный // АПК : инновационные технологии. - 2022. - № 4. - С. 21-30.
4. Коваль, Е. В. Энтомологическая переработка помета как начальное звено развития прочих отраслей агропромышленного комплекса России / Е. В. Коваль. - Текст : непосредственный // Актуальные вопросы развития идей В. В. Докучаева в XXI веке. Развитие аграрной науки на современном этапе. Материалы международной научно-практической конференции и Всероссийской школы молодых ученых и специалистов, посвященных 130-летию организации «Особой экспедиции Лесного департамента по испытанию и учету различных способов и приемов лесного и водного хозяйства в степях южной России». В 2-х частях, Каменная Степь, 14-16 июня 2022 года. - 2022. - С. 312316.
5. Косенко, М. А. Новый раннеспелый сорт редиса / М. А. Косенко. - Текст : электронный // МНИЖ. - 2020. - №2-1 (92). - URL: https://cyberleninka.ru/article/n7novyy-rannespelyy-sort-redisa (дата обращения: 01.12.2024).
6. Пендюрин, Е. А. Зоокомпост личинок мухи Черная львинка как влагоудержива-ющий агент в почвах / Е. А. Пендюрин, Ж. А. Сапронова, Ю. Е. Токач. - Текст : непосредственный // Природообустройство. - 2023. - № 3. - С. 59-65. - DOI 10.26897/19976011-2023-3-59-65.
7. Переработка куриного помета личинками черной львинки (Hermetia illucens L.) в условиях Северного Зауралья / А. А. Лящев, И. А. Прок, Е. В. Коваль [и др.]. - Текст : непосредственный // Международный научно-исследовательский журнал. - 2022. - №11.
- С. 5.
8. Серебрянский, Д. Н. Чем отличается биогумус личинок мух (зоогумус) от биогумуса червей (копролит) / Д. Н. Серебрянский. - Текст : электронный // АгроБиоТехноло-гии. - 2015. -URL: http://www.nasadki.net/index/chem_otlichaetsja_biogumus_lichinok_mukh_zoogumus_o t_ biogumusa_chervej_koprolit/0-586 (дата обращения: 21.11.2022).
9. Manure pretreatments with black soldier fly Hermetia illucens L. (Diptera : Strati-omyidae): A study to reduce pathogen content / M. K. Awasthi, T. Liu, S. K. Awasthi [et al.]. -Text : unmediated // Science of the Total Environment. - 2020. - Vol. 737.
10. Rearing methods for the Black Soldier Fly (Diptera : Stratiomyidae) / D. C. Sheppard, J. K. Tomberlin, J.A. Joyce [et al.]. - Text : unmediated // Med Entomol. - 2002. - Vol. 39. -Is. 4. - P. 695-698. - DOI 10.1603/0022-2585-39.4.695.
11. Tiquia, S. Elimination of phytotoxicity during cocomposting of spent pigmanure sawdust litter and pig sludge / S. Tiquia, N. Tam. - Text : unmediated // Bioresour Technol. -1998. - Vol. 65. - P. 43-49.
References
1. Artakhov, A. B. Entomoindustry of the black soldier fly / A. B. Artakhov - Text: direct // Bulletin of the Plekhanov Russian University of Economics. - 2021. - No. 4. - P. 61-70.
2. Bobrenko, E. G. Influence of variety and fertilizers on the microelement composition of radish / E. G. Bobrenko. - Text: electronic // Electronic scientific and methodological journal of Omsk State Agrarian University. - 2017. - No. 4 (11). - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-sorta-i-udobreniy-na-mikroelementnyy-sostav-redisa (date of access: 01.12.2024). 3. The influence of various biological waste on the development of larvae and the efficiency of their processing by the black soldier fly (Hermetia illucens) / A. A. Lyashchev, N. A. Valov, E. V. Koval [et al.]. - Text: direct // AIC: innovative technologies. -2022. - No. 4. - P. 21-30. 4. Koval, E. V. Entomological processing of droppings as an initial link in the development of other sectors of the agro-industrial complex of Russia / E. V. Koval.
- Text: direct // Actual issues of the development of V. V. Dokuchaev's ideas in the 21st century. Development of agricultural science at the present stage. Proceedings of the international scientific and practical conference and the All-Russian school of young scientists and specialists
dedicated to the 130th anniversary of the organization of the "Special expedition of the Forestry Department for testing and recording various methods and techniques of forestry and water management in the steppes of southern Russia". In 2 parts, Kamennaya Steppe, June 14-16, 2022. - 2022. - P. 312-316.
5. Kosenko, M. A. New early-ripening variety of radish / M. A. Kosenko. - Text: electronic // MNIZH. - 2020. - No. 2-1 (92). - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/novyy-rannespelyy-sort-redisa (date of access: 01.12.2024). 6. Pendyurin, E. A. Zoocompost of Black soldier fly larvae as a moisture-retaining agent in soils / E. A. Pendyurin, Zh. A. Sapronova, Yu. E. Tokach. - Text: direct // Nature management. - 2023. - No. 3. - P. 59-65. - DOI 10.26897/1997-6011-2023-3-59-65.
7. Processing of chicken manure by black soldier fly larvae (Hermetia illucens L.) in the conditions of the Northern Trans-Urals / A. A. Lyashchev, I. A. Prok, E. V. Koval [et al.]. -Text: direct // International Research Journal. - 2022. - No. 11. - P. 5.
8. Serebryansky, D. N. What is the difference between fly larval biohumus (zoogumus) and worm biohumus (coprolite) / D. N. Serebryansky. - Text : electronic // AgroBi-oTekhnologii. - 2015. - URL: http://www.nasadki.net/index/chem_otlichaetsja_biogumus_lichinok_mukh_zoogumus_ot_ bi-ogumusa_chervej_koprolit/0-586 (date of access: 21.11.2022).
9. Manure pretreatments with black soldier fly Hermetia illucens L. (Diptera : Strati-omyidae): A study to reduce pathogen content / M. K. Awasthi, T. Liu, S. K. Awasthi [et al.]. -Text : unmediated // Science of the Total Environment. - 2020. - Vol. 737.
10. Rearing methods for the Black Soldier Fly (Diptera : Stratiomyidae) / D. C. Sheppard, J. K. Tomberlin, J A. Joyce [et al.]. - Text: unmediated // Med Entomol. - 2002. - Vol. 39. - Is. 4. - P. 695-698. - DOI 10.1603/0022-2585-39.4.695.
11. Tiquia, S. Elimination of phytotoxicity during cocomposting of spent pigmanure sawdust litter and pig sludge / S. Tiquia, N. Tam. - Text: unmediated // Bioresour Technol. - 1998. - Vol. 65. - P. 43-49.
Контактная информация:
Пушкарева Екатерина Алексеевна. E-mail: [email protected]. Коваль Екатерина Викторовна. E-mail: [email protected]. Лящев Александр Анатольевич. E-mail: [email protected].
