Синезеленые водоросли как удобрение

Синезеленые водоросли, микориза для повышения плодородности почвы

С ростом цен на искусственные азотные удобрения в рисосеющих странах Азии повысился интерес к использованию синезеленых водорослей . При благоприятных условиях они усваивают из атмосферы воздуха до 20 … 40 кг азота на 1 гектар плантаций. В 160 опытах, проведенных в индийском штате Мадхья-Прадеш, урожайность риса от внесения синезеленых водорослей повышалась почти на 5 % с гектара. На орошаемых полях сахарного тростника и кукурузы эти водоросли способны накапливать из воздуха до 88 кг азота с гектара. В отечественной литературе имеются данные о том, что микроскопические водоросли можно использовать как «живое удобрение». Живая масса водорослей (синезеленых) наносится на семена растений (150 . 200 г/га в переводе на сухое вещество). Заметная прибавка урожая является результатом нескольких процессов: накопления азота в почве (водоросли способны к азотфиксации), выделения биологически активных веществ, ускоряющих рост корней и стимуляции жизнедеятельности многих других полезных микроорганизмов почвы. Водоросли, добавленные к бактериальным удобрениям (азотбактерину, нитрагину), повышают их эффективность, препятствуют эрозии почв и способствуют биологическому закреплению вносимых удобрений.

Всесоюзный НИИ сельскохозяйственной микробиологии разработал комплексный план исследований по проблеме «Биологический азот». Он охватывает все многообразие вопросов изучения и использования этого явления в сельском хозяйстве. В выполнении плана участвуют более 40 научных учреждений различных министерств и ведомств. Его реализация позволит резко увеличить производство биологического азота, сократить дефицит дорогостоящих минеральных туков и загрязнение окружающей среды.

Много вреда окружающей среде приносит систематическое и в больших количествах внесение фосфорных туков (а они еще и дефицитны). Фосфор, в отличие от азота, не имеет газовых форм, и в конечном счете значительная его часть, содержащаяся в минеральных удобрениях, вымывается в Мировой океан. Возврат происходит в геологически временных масштабах, когда дно моря становится сушей. Большинство фосфорных руд — донные отложения органического происхождения. Фосфор, подавляющая часть которого находится в форме ортофосфата, очень легко соединяется с широко присутствующими в почве катионами кальция, железа и алюминия, превращаясь в труднодоступные растениям соединения. Именно поэтому почти 80% фосфора из удобрений растениям не достается. Этим обусловлено внесение высоких доз фосфорных удобрений. Ученые давно задумывались над возможностью «биологизации» фосфорной проблемы. И тут на помощь пришел изотопный метод. Оказалось, что в снабжении растений почвенным фосфором важную роль играет внутриклеточная микориза (симбиоз корней высших растений с грибами). Она широко распространена в корнях ведущих сельскохозяйственных культур, за исключением крестоцветных.

Для сокращения внесения фосфорных туков французские ученые на Дижонской опытной станции посевы пшеницы обработали эндомикоризными грибами (фосфорные удобрения не вносили) и у половины растений появилась микориза. У микоризных растений урожай зерна оказался на 14% выше. В Новой Зеландии ученые изготовили на основе микоризных грибов из рода Glomus почвенные инокулянты, обработали ими перед посевом семена белого клевера и райграса. Грибы, как показали наблюдения, хорошо прижились на корневой системе растений и стали лучше снабжать их фосфором. В результате урожай сена на опытных участках на второй и третий год после посева увеличился соответственно на 4 . 8 и 4 . 6 ц/га. Широкое изучение эндогоновых грибов сельскохозяйственных культур в связи с их ролью в фосфорном питании растений начато в 1978 году во Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной микробиологии. Исследования показали, что отечественные расы грибов способствуют поступлению фосфора из почвы в корни сельскохозяйственных культур и повышают коэффициент использования фосфорных удобрений.

Появились аналогичные данные по снабжению растений калием и некоторыми микроэлементами. Микоризованные корни реже повреждаются почвенными инфекциями, в клетках грибов происходит синтез физиологически активных веществ типа фитогормонов. Открываются большие возможности — с помощью микроорганизмов сократить вредные последствия применения минеральных удобрений.

Микроорганизмы помогают превратить нарушенные безжизненные земли в плодородные нивы. Как известно, образование почвы идет медленно, за 100 лет накапливается лишь 1 см плодородного слоя. Ученые Всесоюзного НИИ охраны окружающей среды поставили перед угольной промышленностью цель — резко форсировать процесс с помощью биологически активных микроорганизмов. Были подобраны бактерии, способные интенсивно воздействовать на мертвые отвалы. Созданы специальные бактериальные препараты.

Некоторые растения (люпин, облепиха, лох, шефердия и др.), корни которых находятся в симбиозе с азотфиксаторами, можно рекомендовать для выращивания на приусадебных участках. Люпин, например, благодаря высокой декоративности, украсит сад, обогатив при этом почву азотом. Хорошо размножается семенами. Весной их следует поместить в горячую воду, добавив кристаллик марганцевокислого калия (дезинфекция продолжается 15 минут), затем оставить на 8 часов в воде комнатной температуры, добавив сок алоэ (на 100 г воды 5 г сока). Семена можно посеять в ящик, подросшие растения пересадить в грунт на постоянное место. На одном месте люпин хорошо растет четыре года.

Источник

Наземные цианобактерии предложили превратить в биоудобрения

Группа ученых из Катарского университета проверила три штамма наземных цианобактерий в качестве биоудобрений для гидропонной культуры перца

Обычно цианобактерии упоминаются в негативном ключе и в контексте токсичного цветения водоемов. Однако, присутствуют сине-зеленые водоросли, они же цианобактерии, не только в воде.

«На самом деле цианобактерии составляют самую большую группу фотосинтезирующих прокариот с широким распространением и огромным разнообразием во всем мире, в основном в наземных и водных экосистемах. Их присутствие в различных экосистемах, особенно наземных, делает их важной частью почвенной микрофлоры с потенциалом увеличения продуктивности почвы прямо или косвенно. – Пишут в своей статье авторы работы. — Растущее применение цианобактерий в различных секторах, таких как корма для животных, биотопливо, биоудобрения, биостимуляторы и т. д., является результатом их способности синтезировать продукты с высокой добавленной стоимостью, такие как витамины, фармацевтические препараты, ферменты и пр..

Виды наземных цианобактерий преимущественно встречаются в почве, живя симбиотически и повышая продуктивность почвы за счет фиксации атмосферного азота, разложения органических побочных продуктов и остатков, детоксикации тяжелых металлов, подавления патогенных микроорганизмов и поддержания влажности, а также в определенной степени профилактики эрозии.

Кроме того, наземные цианобактерии способствуют увеличению количества микроэлементов в почве, имеющих жизненно важное значение для развития растений, и поглощения ионов, повышают содержание азота, что важно для засушливых почв. Они в равной степени увеличивают производство соединений / веществ, способствующих росту растений (например, фитогормонов).

Беспочвенное выращивание фруктов, овощей и других культур в засушливых регионах, таких как Катар, на сегодня быстро развивается на фоне дефицита воды и ограниченных пахотных земель. Водоросли являются предпочтительными заменителями химических удобрений и могут использоваться в качестве недорогих биопродуктов.

Несколько исследований выявили благотворное влияние цианобактерий как источника биоудобрений на различные зерновые культуры — рис, пшеницу и кукурузу. Однако еще многое предстоит изучить в отношении воздействия цианобактерий на другие важные сельскохозяйственные культуры, такие как лекарственные растения, бобовые и овощи.

Соответственно, мало что было сделано для исследования влияния цианобактерий как стимулятора роста на стручковый перец (Capsicum annuum L.).

Стручковый перец широко культивируется, поскольку его преимущества для здоровья человека не ограничиваются каротиноидами, флавоноидами, аскорбиновой кислотой, фенольными соединениями, но дополнены острыми капсаициноидами.

Таким образом, целью настоящего исследования было изучить влияние экстрактов и биомасс трех видов цианобактерий, выделенных из почв Катара, а именно Roholtiella sp. (QUCCCM97), Nostoc ellipsosporum (QUCCCM99) и Desmonostoc danxiaense (QUCCCM112) в качестве потенциальных стимуляторов роста для упомянутой культуры.

Эксперименты по беспочвенному культивированию проводили путем раздельного внесения биомассы и водного экстракта трех цианобактерий. Сеянцы пересаживали в раствор Хогланда в регулируемых условиях.

В общей сложности, 2, 4, и 6 мл экстракта трех микроводорослей на литр, а также 1 и 2 мг биомассы трех микроводорослей на литр (в качестве биоудобрения) добавляли к раствору Хогланда.

Была проведена оценка всевозможных параметров развития проростков.

Однако, среди различных доз и концентраций исследованных QUCCCM97, 99 и 112, результаты показали, что длина побега (см), длина корня (см), сырой вес (г), количество листьев на растении и скорость роста – все эти параметры значительно улучшаются при максимальной дозе / концентрации по сравнению с контрольными растениями.

С QUCCCM97 длина побегов, длина корней, свежий вес, количество листьев и скорость роста увеличились на 17,5%, 40,3%, 26,0%, 21,6% и 22,8%, соответственно, по сравнению с контролем.

С QUCCCM99 те же параметры увеличились на 12,3%, 25,3%, 15,1%, 9,3%, 51,8% соответственно.

В присутствии QUCCCM112 они увеличились на 8,7%, 30,1%, 15,6%, 5,4%, 48,6% соответственно.

Таким образом, экстракты и биомасса исследованных здесь штаммов цианобактерий, обладают потенциалом увеличения роста рассады и могут быть использованы в современном сельском хозяйстве для повышения продуктивности при беспочвенной системе производства».

Источник

Альтернативная энергия Альтернативная энергетика, возобновляемые источники энергии, энергетические ресурсы планеты.

Золото Днепра

Сине-зеленые водоросли могут стать настоящим золотым клондайком. Зловонные и уродливые водоросли несложно преобразовать в удобрения и биотопливо. Это доказали в Кременчуге, который известен кразами. Ученые из Кременчугского университета создали чудо-установку и уже получили патент на свое изобретение. Осталось только дождаться инвесторов, которые пожелают вложить деньги в экологический проект.

«Де дівчата ноги мили – ой, там хлопці воду пили…»

Шуточная народная песня лучше всего иллюстрирует современную трагедию Днепра: из него пьет воду больше половины Украины и туда же сливает сточные воды. Могучий природный механизм самоочищения Днепра уже не работает — река задыхается. Сине-зеленые водоросли поглощают кислород, душат рыбу, портят отдых пляжникам, накидывают хлопот водоканалу и вообще — превращают Днепр в болото.

Эти проблемы давно волновали доктора физико-математических наук, профессора Александра Елизарова, который родился и вырос в с. Табурище (ныне — один из районов Светловодска) и хорошо помнит чистый, нетронутый каскадом водохранилищ Днепр:

— Сегодня Гоголь уже не сказал бы: «чуден Днепр при тихой погоде». В особенности это касается июля-августа, когда река больше похожа на сточную канаву, чем на реку, воспетую поэтами. Проблема сине-зеленых водорослей актуальна для Днепродзержинского, Каховского и Кременчугского водохранилищ. Зато в Киевском, которое расположено севернее, сине-зеленые не такие активные.

На кафедре физики КГУ имени Остроградского поставили вопрос: можно ли предложить проект очистки больших вод? Ученые предположили — если собрать пятисантиметровый слой со всей поверхности Днепра, где собственно и аккумулируются в тихую погоду сине-зеленые, то объемы будут не больше потребления и очистки воды крупным мегаполисом, скажем, Москвой. А из этого следует, что идея не столь утопична, как кажется на первый взгляд. Биогаз из сине-зеленых водорослей — это обычный естественный процесс гниения и разложения.

— Во время цветения сине-зеленые спонтанно частично превращаются в метан, — рассказывает профессор Елизаров. — Если собрать водоросли в июле-августе и поместить их в закрытый резервуар, под воздействием солнечных лучей к осени будет происходить выделение газа. Процесс можно ускорить, установив ветряки для перемешивания водорослей и подогрева. И даже когда наступит зима, а водоросли не успеют отдать весь газ, то весной переработка завершится. Как раз удобно в это время собрать остатки и использовать их в качестве удобрения.

В лаборатории «Кременчуггаза» проверили качество биогаза, полученного в установке профессора Елизарова. Оказывается, из зловонных водорослей можно получить очень качественный энергетический продукт, калорийный и без вредных примесей — ну просто идеальное экологическое биотопливо.

— Содержание метана — 85%, это прекрасный показатель, — рассказывает о результатах Александр Елизаров. — Когда к нам приехали специалисты горгаза и поставили руку у факела, то сразу же сказали: «Хороший газ». Лабораторные анализы это подтвердили. Газ можно эффективно использовать в быту. Мы отослали пробы газа в Сумы для параллельной экспертизы и тоже получили хорошие результаты.

Остатки сине-зеленых водорослей — прекрасное удобрение. Сначала в Кременчугском университете это подтвердили опытами — взяли семена перца и высеяли в два резервуара. Легко догадаться, что в первом лотке, где семена ничем не подпитывали, перец пророс плохо, а на второй мини-грядке побеги были и выше, и сильнее.

Но кременчугские экспериментаторы знали — радоваться рано. А вдруг в удобрениях из сине-зеленых водорослей содержатся вредные вещества из Днепра? Тогда удобрения можно было бы использовать разве что в парковом хозяйстве, но отнюдь не для выращивания овощей и фруктов.

Коллеги-ученые профессора Елизарова из Воронежского университета взялись исследовать новейшие удобрения. Лабораторные анализы показали, что они не содержат тяжелых металлов, то есть вполне подходят для огородничества. По результатам анализа, удобрения из сине-зеленых водорослей имеют 63-процентную долю органики, содержат микроэлементы: кальций и кремний, у них повышенное содержание фосфора и калия.

Сейчас новейшие удобрения проходят очередное испытание — профессор Елизаров отобрал биогаз для анализа, разобрал свою установку и увез удобрения на собственную дачу, где в этом году планирует собрать особый урожай. Кстати, корреспондентов «Панорамы» пригласили принять участие в новом опыте — профессор будет проверять, как влияют удобрения на вкусовые качества винограда. Можете быть уверены, наши дорогие читатели, редакция со всей серьезностью отнесется к научному эксперименту и ради науки готова съесть сколько угодно.

Украина стремится попасть в Евросоюз, а там об экологии заботятся. В Германии работает 4 тыс. биогазовых установок, в Австрии — 1000, в нашей стране — пока лишь 4. Традиционно установки перерабатывают отходы животноводческих и птичьих ферм.

Сине-зеленые водоросли в течение нескольких десятилетий влекут гибель мальков рыбы. Уже через несколько лет после сооружения гидроэлектростанций и появления водохранилищ ученые заметили резкое уменьшение молодняка. Потери рыбы значительные, особенно среди ценных видов. По подсчетам ученых, в конце 60-х гг. только потери судака составляли 600-700 центнеров, причем низовья Кременчугского водохранилища — один из наиболее загрязненных водорослями регионов. В 70-х гг ученые предлагали фильтровать воду Днепра по каскаду водохранилищ, но этот способ был признан неэффективным. А вот в Китае, например, жители провинции Аньхой спасали свою реку тем, что вышли с сачками собирать сине-зеленые водоросли, и таким образом хотя бы немного очистили водоем.

В Канаде и США назвали причину потенциальной катастрофы каскада Великих озер. Врагом №1 оказались современные моющие средства, которые содержат фосфаты и, попадая со стоками к водоемам, запускают механизм размножения сине-зеленых водорослей. В этом убедились, когда в ходе эксперимента отгородили пластиковой перегородкой часть озера со сточной трубой. Через некоторое время поверхность густо заросла сине-зелеными водорослями, а другая часть озера была почти чистая. К решению проблемы привлекли ученых из других стран. В результате поисков шведы изобрели моющие средства, не содержащие фосфатов. Конечно, применили и другие способы очистки водоемов. В результате за 7-8 лет американцы и канадцы вылечили свои озера.

В Украине о сине-зеленых проблемах Днепра говорят уже более 30 лет. Ученые предлагают различные способы, но в государстве хронически не хватает средств, а среди отечественных инвесторов недостает меценатов, потому что сейчас не модно спасать родные берега, а модно отдыхать на Лазурном побережье.

Как установка профессора Елизарова может перерабатывать сине-зеленые водоросли в биогаз?

1. Притопленная платформа (наподобие баржи) плывет по Днепру и откачивает верхний слой воды вместе с сине-зелеными водорослями. Буксир тянет платформу до станции переработки.

2. Жидкость попадает в камеру обогащения, где отфильтровывают воду и раствор сине-зеленых становится еще более насыщенным.

3. Концентрированный раствор сине-зеленых водорослей помещают в специальный бункер, где под воздействием солнечного тепла происходит процесс брожения, в результате которого образуется биогаз.

4. Когда газ собран, остатки водорослей используют как удобрение.

Впервые газ из сине-зеленых водорослей в Кременчуге добыли в 2008 г., когда профессор Елизаров вместе с сыном Михаилом, тоже физиком, решил проверить свою гипотезу и убедился — газ горит. В следующем году провели исследования, показали некоторые просчеты. А уже в 2010 г. ученые получили значимые результаты, оформили патент на свое изобретение и опубликовали разработку в профессиональных изданиях.

Кстати, установка может прежде всего заинтересовать европейские страны, которые на данный момент ищут альтернативные виды энергии. Среди самых популярных источников биотоплива — рапс, но его, в отличие от сине-зеленых водорослей, надо выращивать. Наше же потенциальное топливо из водорослей растет само по себе. Приходи, собирай, переделывай на газ и богатей! Правда, миллионером не станешь, потому что газа получается не так уж много. По данным кременчугских ученых, только 15% массы водорослей — это биогаз, зато много удобрения.

Источник