Введение 3
1. Обзор литературы 5
1.1. Проблема образования сельскохозяйственных отходов в
РФ 5
1.2. Почвенные грибные заболевания 6
1.3. Биопрепараты, используемые в сельском хозяйстве 9
1.4. Компост и процесс компостирования 12
1.5. Супрессивные свойства компостов 18
1.5.1. Супрессивность 18
1.5.2. Придание компостам супрессивных свойств 18
1.6. Степень изученности проблемы 19
2. Методы и материалы исследования 22
2.1 Объекты исследования 22
2.2. Определение характеристик компоста 22
2.2.1. Определение pH водной вытяжки 22
2.2.2. Определение электрической проводимости 23
2.2.3. Определение содержания органического вещества 23
2.2.4. Определение содержания общего азота 24
2.2.5. Определение влажности компоста 25
2.2.6. Определение растворимого органического углерода 26
2.2.7. Определение респираторной активности компоста 27
2.2.8. Определение фитотоксичности 27
2.2.9. Оценка супрессивных свойств компоста 28
2.3. Инокуляция компоста биопрепаратом 28
2.4. Определение выживаемости штаммов, внесенных в компост
в качестве биопрепарата 29
2.4.1. Экстракция ДНК 30
2.4.2. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) в реальном времени... 31
3. Результаты 34
3.1. Характеристики исследуемого компоста 34
3.2. Оценка супрессивности компоста 36
3.3. Выживаемость штаммов, внесенных в компост в качестве
биопрепарата 38
Выводы 42
Список использованных источников 43
Согласно данным Минсельхоза РФ Россия ежегодно теряет 81,4 млн. т гумуса, за последние 20 лет запасы гумуса сократились на 25-30%. На всей территории России около 70 млн. га подвержены эрозии и дефляции, 73 млн. га имеют повышенную кислотность, более 40 млн. га в разной степени засолены, 26 млн. га заболочены и переувлажнены, 5 млн. га загрязнены радионуклидами, более 1 млн. га подвержены опустыниванию (Рыбаков, 2015). В дестабилизацию агроэкосистем России свой вклад вносит нерациональное землепользование, нарушение классических принципов интегрированной защиты растений и игнорирование элементарных требований, обеспечивающих экологическую безопасность и здоровье почвы (Соколов, 2009). Исходя из этого, предотвращение потерь плодородия почв является важнейшей стратегической задачей. Компосты, изготовляемые из различных органических субстратов, являются сбалансированным органическим удобрением, которое может быть использовано повсеместно и не вызывает долгосрочных негативных эффектов на почву (Возна, 2013).
Большинство сортов сельскохозяйственных культур в среднем реализуют только 20-25% генетического потенциала продуктивности (Попкова, 2005;Стешенко, 2005).
Одной из причин такой низкой реализации являются заболевания растений. Именно из-за заболеваний растений теряется до 40% урожая. Это определяет важность защиты растений как одного из факторов интенсивного растениеводства. Из всех известных ныне инфекционных болезней растений 83% вызываются микроскопическими грибами, 9% - вирусами и 7% - бактериями (Сенчакова, 2009;Громовых с соавт., 2002). Традиционно для борьбы с заболеваниями растений используются химически синтезированные ядохимикаты - фунгициды, бактерициды и проч. Однако использование химических средств защиты растений не является экологически безопасным. Альтернативой являются биологические средства защиты.
В литературе описаны т.н. супрессивные компосты - органические удобрения, которые способы подавлять заболевания растений. Применение нетрадиционных удобрений - супрессивных компостов - позволит фермерским хозяйствам отказаться от применения фунгицидов и минеральных удобрений, что будет экономически эффективно. При этом вырастет качество земель и выращиваемых на них сельхозкультур. Однако технологий получения компостов со стабильно супрессивными свойствами до настоящего времени не предложено (Российские ученые.., 2015).
Целью работы является оценка технологии внесения биопрепарата в нетрадиционные удобрения из отходов сельского хозяйства для придания им свойств супрессивности. Для достижения поставленной цели в процессе работы решались следующие задачи:
1. Определить исходные характеристики компоста перед инокуляцией
его биопрепаратом (pH, электрическая проводимость, содержание
органического вещества, общего азота, растворимого органического углерода, респираторная активность, фитотоксичность);
2. Оценить изменение супрессивных свойств компоста,
инокулированного биопрепаратом на 0, 30, 60, 90 и 120 сутки;
3. Оценить выживаемость штаммов Pseudomonas fluorescence WCS365, Pseudomonasputida PCL1760, Trichoderma asperellum T203 и Streptomyces spp. в компосте, инокулированного в разные временные периоды.
1) Используемый компост соответствовал нормативам качества, принятым в РФ по следующим параметрам: рН (8,4±0,2), Содержание органического вещества (79,8±3,1%), Содержание общего азота (1,6±0,1%). Уровень респираторной активности (106,71 ±5,2 мгСО2-С/ г*24 ч ), фитотоксичность (67±3) и содержание растворимого органического углерода (0,42±0,2 мгСорг/г) не позволяют отнести используемый компост к зрелому и стабильному.
2) С точки зрения изменения супрессивности компоста, инокуляция биопрепаратом эффективна и целесообразна для незрелого и нестабильного компоста возраста 5 месяцев. Так инокуляция компоста на 0 сутки позволила достичь 76,1% здоровых растений томата, на 30 сутки - 89,9%. Однократная и двойная инокуляция позволяет ускорить проявление супрессивных свойств на 30-40 суток.
3) На 140 сутки процесса численность Р. fluorescence WCS36 составляла 2,47*103 копий генов/г в неинокулированном компосте, 2,83*103 копий генов/г, 3,75*103 копий генов/г, 2,59*103 копий генов/г, 1,12*104 копий генов/г, 1,18*104 копий генов/г в компосте, инокулированном на 0, 30, 60, 90 и 120 сутки соответственно. Численность P. putida PCL1760 на 140 сутки составляла 4,03*106 копий генов/г в неинокулированном компосте, 5,13*105 копий генов/г , 1,26*107 копий генов/г, 1,62*107 копий генов/г, 8,53*106 копий генов/г , 2,77*107 копий генов/г в компосте, инокулированном на 0, 30, 60, 90 и 120 сутки соответственно. Численность T. asperellum T203 на 140 сутки составляла 2,47*103 копий генной/г в неинокулированном компосте, 2,83*103, 3,75*103, 2,59*103, 1,12*104 и 1,18*104 копий генов/г в компосте, инокулированном на 0, 30, 60, 90 и 120 сутки соответственно. Численность популяции Streptomyces spp. на 140 сутки была 2,49*104 копий генов/г в неинокулированном компосте, 4,56*104, 5,31*104, 1,68*104, 2,33*104 и 3,26*104 копий генов/г в компосте, инокулированном на 0, 30, 60, 90 и 120 сутки соответственно.
