Азот – один из основных элементов, необходимых для всех форм жизни. Он входит в состав всех белков, нуклеиновых кислот, ферментов и других важных компонентов растительной клетки и тканей.
Т. И. Шманаева и М. В. Литвиненко в работе «Качество овощей и химизация» (8), отмечают, что поглощение азота овощными растениями происходит в течение всей вегетации, но с неодинаковой скоростью. В первый период жизни (40-50 дней после посева) овощи используют 10-22% всего потребляемого азота, а в период интенсивного роста вегетативной массы – 60-72%, резко снижая его использование после образования продуктивных органов. В соответствии с этим следует распределять дозы в процессе вегетации, чтобы при созревании кочанов, корнеплодов, плодов создавался минимум его содержания в почве. Азотное питание оказывает большое влияние на рост и развитие растений: усиливается формирование листового аппарата, более активно идет процесс фотосинтеза, лучше формируется репродуктивная сфера и в конечном итоге – урожай. Однако, погоня за высокими урожаями при минимальных затратах, приводит к нарушению технологий выращивания овощей, к возрастанию нитратов в почвах и грунтовых водах, к накоплению избыточных доз в овощной продукции (4,5). Проблема нитратов появилась во второй половине XX века. Но еще в 1820 году выдающийся биолог Ж.-Б. Ламарка написал: «Человек, ослепленный эгоизмом, становится недостаточно предусмотрительным даже в том, что касается его собственных интересов…»
В почву азот поступает с различными видами удобрений, остатками растений, аммониевыми и азотнокислыми солями, содержащимися в дождевой воде, где происходят процессы минерализации и иммобилизации.
Процессы образования органического азота и иммобилизация минерального азота – тесно взаимосвязаны. Минерализация представляет биологическое превращение органических азотсодержащих соединений в минеральные формы, а иммобилизация, наоборот, превращение минерального азота в органические азотсодержащие соединения. Оба эти процесса осуществляются благодаря жизнедеятельности микроорганизмов.
В процессе круговорота азота в природе при расщеплении белков и других азотистых веществ живой массы выделяется аммиак. Нитрифицирующие бактерии окисляют его до нитратов, а те в свою очередь превращают в нитриты. Под действием денитрифицирующих бактерий последние превращаются в азот, который снова попадает в атмосферу.
Таким образом, применение рациональных и научно обоснованных систем внесения удобрений базируется на прогрессивных технологиях, является одним из перспективных путей комплексного решения проблем оптимизации минерального питания растений и увеличения их продуктивности, сохранения и воспроизводства почвенного плодородия, защиты окружающей среды от негативных последствий воздействия средств химизации.
К числу таких технологий можно отнести технологию эффективных микроорганизмов (ЭМ-технология), которая зародилась в Японии (9,10) в 1988 г. (проф. Теруо Хига).
Цель ЭМ-технологии заключается в создании оптимальных условий для повышения плодородия почвы и урожайности возделываемых культур.
Через 10 лет в 1998 г. в России, под руководством П.А. Шаблина (6,7) был создан препарат “Байкал ЭМ1” на основе анабиотических микроорганизмов Байкальской экосистемы. Созданный препарат “Байкал ЭМ-1” по многим направлениям оказался не менее эффективным, чем японский, а в некоторых и превзошел своего предшественника. По данным ученых (1), “Байкал ЭМ1” не обладает мутагенным, тератогенным, канцерогенным, аллергогенным и пирогенным действием, и эти особенности препарата очень важны с точки зрения его влияния на здоровье человека и окружающую среду. В состав препарата входит около 60 штаммов микроорганизмов, а основу составляют фотосинтезирующие и молочнокислые бактерии, дрожжи и продукты их жизнедеятельности.
Минеральное питание растений обеспечивается деятельностью почвенных микроорганизмов, которые превращают органику в водорастворимые минеральные соединения, попадающие в виде раствора в растения. Проблема взаимоотношения высших растений с микроорганизмами является одной из актуальных, а это связано с тем, что оптимальное функционирование растений может осуществляться лишь при тесном взаимодействии с различными не патогенными по действию микроорганизмами на здоровье человека и окружающую среду.
Учитывая актуальность данной темы, целью нашего исследования было выявить влияние принципиально нового микробиологического удобрения «Байкал-ЭМ1» на процентное содержание азота в пробах моркови. А также нами были проведены испытания по определению нитратов в данных пробах, белкового азота и трансгенной ДНК. Исследовались параллельно две пробы моркови сорта «Нантская»: проба №1 – необработанная микробиологическим удобрением «Байкал-ЭМ1»; проба №2 – обработанная микробиологическим удобрением «Байкал-ЭМ1». «Байкал ЭМ-1» применялся перед посадкой семян в почву, в виде их замачивания в водном растворе препарата и последующем опрыскивании всходов на протяжении вегетационного периода, ежемесячно один раз. Семена замачивались в водном растворе препарата, в концентрации 1:100 (на 10 литров воды 100 мл. препарата), а опрыскивание – 1:2000 (0,5 мл. препарата на один литр воды). Время замачивания семян составляло 2 часа. Первое опрыскивание проводилось через 3 дня после появления всходов, которые полностью смачивались. Внекорневое опрыскивание всходов проводилось в вечерние или утренние часы, чтобы предотвратить ожог листьев от солнечных лучей, наиболее активных в дневное время.
Для достижения поставленной цели, нами решались следующие задачи:
- Пользуясь методикой по обнаружению нитратов, определение их количественного содержания в овощной культуре (моркови сорта «Нантская»);
- Сравнение содержания нитратов, общего и белкового азота в исследуемых пробах моркови.
- Определение трансгенной ДНК методом ПЦР на анализаторе АНК-32.
Определение нитратного азота в моркови.
Морковь – основной поставщик каротина для человека. Это ценный диетический продукт, необходимый для питания детей и взрослых, особенно в зимнее время и весной, когда в нем имеется острая необходимость. Качество моркови определяется не только высоким содержанием каротиноидов, но и наличием сахаров, клетчатки, минеральных веществ, эфирных масел (2).
По сравнению с другими овощными культурами, морковь менее отзывчива на применение минеральных удобрений, поэтому увеличение дозы азотных удобрений не дает существенной прибавки урожая: затраты на проведенные мероприятия не окупаются, при этом еще и снижается качество продукции в результате уменьшения количества сахаров, каротина. Высокие дозы азотных удобрений затягивают вегетацию, созревание корнеплодов и способствуют повышению уровня нитратов (1).
Альтернативой минеральных удобрений является препарат «Байкал-ЭМ1», содержащий эффективные микроорганизмы. Следует отметить следующее: препарат «Байкал ЭМ-1» оказывает существенное влияние на энергию прорастания (93-96%) и всхожесть (97-98%) семян. Всходы обработанных семян появились на 3-5 дней раньше, чем не обработанных препаратом и имели более интенсивную окраску. Максимальная прибавка урожая в обработанных препаратом вариантах составила, в среднем, 20,1%.
Исследования по количественному определению нитратов в отобранных для анализа образцах проводился ионометрическим методом. (МУ 5048-89 «Определение нитратов и нитритов в продуктах растениеводства»). Сущность метода состоит в извлечении нитратов из анализируемого материала алюмокалиевых квасцов с последующим измерением их концентрации в полученной вытяжке с помощью ионоселективного электрода. Допустимый уровень содержания нитратов в поздних сортах моркови 250 мг/кг.
Результаты определения количественного содержания нитратов представлены в таблице 1.
Таблица 1
|
Исследуемый материал |
Нитратный азот мг/кг сока |
Содержание нитратного азота |
|
Образец №1 (морковь, необрабатываемая «Байкал-ЭМ1») |
28,4+7,1 |
низкое |
|
Образец №2 (морковь, обрабатываемая «Байкал-ЭМ1») |
20,6+5,1 |
низкое |
Согласно полученным данным можно сделать следующий вывод, что препарат «Байкал-ЭМ1» не только не повышает содержание нитратов в овощной культуре, но даже способствует снижению их уровня в корнеплодах моркови.
Определение общего и белкового азота в моркови
(Исследования проводились согласно Руководству по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов под. ред. Профессора, члена корресп. МАИ И.М. Скурихина)
Метод заключается в определении азота по Кьельдалю с последующим пересчетом на белок. Сущность метода состоит в разложении органического вещества пробы кипящей концентрированной серной кислоты с образованием солей аммония, переведении аммония в аммиак, отгонке его в раствор кислоты, количественном учете аммиака титрометрическим методом и расчете содержания азота в исследуемом материале. Исследовались параллельно две пробы моркови: проба №1 – необработанная препаратом «Байкал-ЭМ1»; проба №2 – обработанная препаратом «Байкал-ЭМ1».
Этапы проведения испытания:
- Взвесить усредненные измельченные гомогенные пробы исследуемой моркови, приготовленные по стандарту определения белка на соответствующий продукт.
- Добавить 20 мл концентрированной серной кислоты, вливая ее постепенно.
- Внести катализатор из расчета 0,6г на 1 мл серной кислоты и несколько бусинок. Осторожно перемешать.
- Поставить в нагревательный прибор под углом 40º. Нагревать осторожно, помешивая.
- После минерализации содержимое колбы охладить и перенести в другую колбу. Добавить 150 мл дистиллированной воды, соединить с аппаратом для отгонки аммиака. В колбу внести 50 мл раствора борной кислоты, добавить 4 капли индикатора. (Продолжить перегонку до тех пор, пока жидкость не станет вскипать толчками).
- Прекратить нагревание. Титровать дистиллят раствором соляной кислоты до перехода зеленого цвета в фиолетовый.
Расчет массовой доли азота в испытуемых пробах в процентах от ее массы при отгонке аммиака в соляную кислоту производят по формуле:
,
где, V0 – объем 0,1 моль/дм³ раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование 0,05 моль/дм³ соляной кислоты в контрольном опыте, см³;
V1 – объем 0,1 моль/дм³ раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование соляной кислоты в испытуемом растворе, см³;
К – поправка к титру 0,1 моль/дм³ раствора гидроокиси натрия;
0,0014 – количество азота, эквивалентное 1 см³ 0,05 моль/дм³ раствора соляной кислоты;
М – масса навески, г.
Полученные расчеты при проведении испытаний исследуемых проб моркови:
I.ПРОБА №1
(морковь, необработанная микробиологическим препаратом «Байкал-ЭМ1»)
Навеска 5,03 г (на титрование пошло 2,1 см.куб. 0,1н HCL)
Расчет массовой доли азота:
Расчет белкового азота: 0,08 х 6,25 = 0,375%+0,04, где 6,25 коэффициент пересчета азота на белок
II. ПРОБА №2
(морковь. обработанная микробиологическим препаратом «Байкал-ЭМ1»)
Навеска 5,14 г (на титрование пошло 3,0 см.куб. 0,1н HCL)
Расчет массовой доли азота:
Расчет белкового азота: 0,08 х 6,25 = 0,50%+0,04, где
6,25 коэффициент пересчета азота на белок
Обобщенные, сравнительные данные приведены в таблице 2.
Таблица 2
Определение нитратов, общего и белкового азота, трансгенной ДНК в корнеплодах моркови сорта «Нантская»
|
Показатель |
ОБРАЗЕЦ №1 плоды моркови (растение не обрабатывалось препаратом Байкал-ЭМ1) |
ОБРАЗЕЦ №2 плоды моркови (растение обрабатывалось препаратом Байкал-ЭМ1) |
|
Нитраты |
28,4+7,1 |
20,6+5,1 |
|
Азот |
0,06 |
0,08 |
|
Белковый азот |
0,375+0,04 |
0,50+0,04 |
|
Трансгенная ДНК |
не обнаружена |
не обнаружена |
Из таблицы видно, что обе пробы не содержат трансгенной ДНК, но при этом отличаются по содержанию нитратов, общего азота и белкового азота. Проба моркови, которая подвергалась воздействию микробиологического удобрения «Байкал-ЭМ1» имеет значительно лучшие показатели относительно необработанной пробы.
Отмечено положительное влияние ЭМ - препарата, выраженное в следующем: наибольший процент всхожести семян и энергии прорастания, более дружные всходы, тёмно-зелёная окраска листьев, утолщённые стебли, более развитые корнеплоды с ярко выраженной окраской.
Полученные данные свидетельствуют о том, что ЭМ - препарат способствует оптимизации физиологических процессов (фотосинтеза, дыхания, транспирации и ферментных систем) в растениях, т.е. активизирует процессы роста и развития, и одновременно создаёт предпосылки, укрепляющие иммунитет растений к патогенным организмам и стрессовым факторам среды обитания.
Главное достоинство препарата «Байкал ЭМ-1» - это его безвредность для здоровья человека и животных, и окружающей среды.
Библиографическая ссылка
Хрусталева Г.А., Аллахвердиев С.Р. ЭФФЕКТИВНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ И АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 8. – С. 28-31;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=33983 (дата обращения: 03.12.2024).