VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

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:

1. Пользуясь методикой по обнаружению нитратов, определение их количественного содержания в овощной культуре (моркови сорта «Нантская»);

2. Сравнение содержания нитратов, общего и белкового азота в исследуемых пробах моркови.

3. 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.

Исследуемыйматериал	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:

1. Взвесить усредненные измельченные гомогенные пробы исследуемой моркови, приготовленные по стандарту определения белка на соответствующий продукт.

2. Добавить 20 мл концентрированной серной кислоты, вливая ее постепенно.

3. Внести катализатор из расчета 0,6г на 1 мл серной кислоты и несколько бусинок. Осторожно перемешать.

4. Поставить в нагревательный прибор под углом 40º. Нагревать осторожно, помешивая.

5. 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).

6. 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:

1. 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: 0,06 х 6,25 = 0,375%+0,04, где

6,25 коэффициент пересчета азота на белок

1. 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.

Список литературы

1. Антонович Е. А., Седокур Л. К. Качество продуктов питания в условиях химизации сельского хозяйства.- Киев: Урожай, 1990 г.

2. Доценко В. Д. Овощи и плоды в питании.- Лениздат, 1988 г.

3.Переднев В. П., Стельмансон Е. А. Огород без химии.- Минск: Ураджай, 1996 г.

4. Прокошева М. А. Применение удобрений на приусадебном участке.- М.: Россельхозиздат, 1986 г.

5. Пругар Я, Пругарова А. Избыточный азот в овощах. -М.: ВО «Агропромиздат», 1990 г.

6. Шаблин П.А. Развитие новых биотехнологий и перспективы применения эффективных микроорганизмов в России. Материалы 1 Международной конференции «Эффективные микроорганизмы: реальность и перспективы», 1-3 ноября, Воронеж, 2000.

7. Шаблин П.А. Применение ЭМ – технологии в сельском хозяйстве. Сборник трудов: Микробиологические препараты «Байкал ЭМ1», «Тамир». Москва, 2006, 23 – 36.

8. Шманаева Т. Н., Литвиненко М. В. Качество овощей и химизация.- М.: Знание, 1990 г.

9. Higa T. and G.N. Wididana. The Concept and Theories of EM. In J.F. Parr, S.B. Hornick and C.E. Whitman Proceedings of The First International Conference on Kyusei Nature Farming US Department of Agriculture, Washington D.C., USA, 1991, 118-124.

10. Higa T. EM: A new dimension for nature farming. In J.F. Parr, S.B. Hornick and M.E. Simpson (ed) Proceeding of the second International Conference on Kyusei Nature Farming US Department of Agriculture, Washington D.C., USA, 1994, 20-22.

Код для цитирования: Скопировать