«Влияние гидрогеля при выращивании tr1ticum aestivum l. и secale cereale l. с использованием культуральных жидкостей микроскопических водорослей и цианобактерий па безжизненных субстратах»

Для поддержания необходимого влагообеспечения растений предлагается использовать влагоудерживающий сополимер (гидрогель) (Филиппова, 2000).

Гидрофильные акриловые полимеры находят широкое применение в различных областях народного хозяйства как суперабсорбенты. Перспективной сферой их использования является производство влагоудерживающих препаратов для нужд сельского хозяйства, декоративного и приусадебного растениеводства (Наумов и др., 2011).

Гидрогель представляет собой набухшие в растворителе длинные полимерные цепи, сшитые друг с другом поперечными ковалентными связями (сшивками) в единую пространственную сетку. Полимерные гидрогели обладают уникальной способностью поглощать и удерживать при набухании до двух литров дистиллированной воды на 10 г гидрогеля или около 0,11 л питательного раствора на 1 г препарата. Это в свою очередь вызывает большой интерес, в связи с проблемами влагосохранения в почвах в экстремально жарких странах и засушливых регионах (Филиппова, 2000).

В то же время, помимо воды, растениям необходима «подкормка», в виде удобрений. Удобрения бывают минеральные и органические. Одним из видов органических удобрений являются биомасса микроводорослей.

Экспериментальным путем было доказано, что биомасса (культуральная жидкость) почвенных водорослей способна улучшать физико - химический режим почв (Голлербах, Штина, 1969). Водорослевая биомасса обогащает почву азотом, фосфором, калием, йодом и значительным количеством микроэлементов, пополняет также её бактериальную микрофлору. При этом в почве микроводоросли разлагаются быстрее, чем навозные удобрения, и не засоряют её семенами сорняков, личинками вредных насекомых, спорами фитопатогенных грибов, оказывая значительную помощь в повышении плодородия почв, их рекультивации, пополнении запасов органических веществ и повышении урожайности сельскохозяйственных культур (Стифеев, 2012; Лукьянов, 2014).

В связи с этим, актуальным и перспективным направлением решения проблем сельского хозяйства в засушливых регионах, является возможность совместного использования полимерного гидрогеля и культуральной жидкости микроводорослей.

Целью данной работы является изучение влияния гидрогеля на основе сополимера диаллилдиметилламоний хлорида и акриламида, разработанный на кафедре химии БГПУ им. М. Акмуллы, при выращивании Triticum aestivum L. и Secale cereale L., с использованием культуральных жидкостей микроскопических водорослей и цианобактерий, на безжизненных субстратах.

В связи с поставленной целью были определены следующие задачи:

1. Изучить токсичность и влияние гидрогеля на морфометрические показатели клеток микроводорослей и цианобактерий: Chlorella vulgaris, Eustigmatos mangus, Scotiellopsis rubescens и Nostoc sp.;

2. Оценить совместное воздействие гидрогеля и культуральных жидкостей на Triticum aestivum L. и Secale cereale L. с посевом на различные субстраты;

3. Определить длину проростков, всхожесть семян и оценить жизнеспособность зерновых культур;

4. Провести статистическую обработку результатов эксперимента;

5. Разработать методические рекомендации по проведению экологических исследований в школе с применением гидрогелей.

Научная новизна исследования: Впервые было исследовано

воздействие гидрогеля, разработанный на кафедре химии БГПУ им. М. Акмуллы, при выращивании Triticum aestivum L. и Secale cereale L. на разных видах субстрата с использованием культуральных жидкостей.

Апробация материалов. Материалы выпускной квалификационной работы опубликованы в печати:

1. Габидуллина Г. Г. Влияние разных видов гидрогелей на почвенную водоросль Scotiellopsis rubescens (Chlorophyta) [Текст] / Г. Г. Габидуллина, М. А. Ярыева, Л. М. Сафиуллина // Современные аспекты изучения экологии растений: материалы VI Международной молодежной дистанционной конкурс-конференции. - Уфа: Мир печати, 2018. - С. 19-22.

2. Габидуллина Г.Г. Влияние полимерных гидрогелей разных производителей на почвенные микроводоросли [Текст] / Г. Г. Габидуллина // Международное научно-практическое периодическое сетевое издание «Форум молодых ученых». Выпуск № 12(28) (декабрь, 2018).

3. Габидуллина Г.Г. Влияние гидрогеля на морфометрические показатели клеток Eustigmatos mangus [Текст] / Г. Г. Габидуллина // Международное научно-практическое периодическое сетевое издание «Форум молодых ученых». Выпуск № 12(28) (декабрь, 2018).

4. Габидуллина Г. Г. Влияние разных видов гидрогелей на почвенную водоросль Eustigmatos mangus (B. Petersen) Hibberd (Eustigmatophyta) [Текст] / Г. Г. Габидуллина, Э. А. Туктарова, Л. М. Сафиуллина // Современные аспекты изучения экологии растений: материалы V Международной молодежной дистанционной конкурс- конференции. - Уфа: Мир печати, 2017. - С. 20-24.

5. Габидуллина Г.Г. Влияние полимерных гидрогелей разных производителей на Chlorella vulgaris [Текст] / Э. А. Туктарова, Габидуллина Г.Г., Л. М. Сафиуллина // Современные аспекты изучения экологии растений: материалы V Международной молодежной дистанционной конкурс- конференции. - Уфа: Мир печати, 2017. - С. 59-63.

6. Габидуллина Г.Г. Альгофлора отвалов горнодобывающего предприятия ООО «Башкирская медь» [Текст] / М.В. Ярыева, Г.Г. Габидуллина, Л.М. Сафиуллина // Современные аспекты изучения экологии растений: материалы VI Международной молодежной дистанционной

конкурс-конференции. - Уфа: Мир печати, 2018. - С. 112-116.

7. Габидуллина Г.Г. Влияние культуральной жидкости микроводорослей на рост и развитие семян корнеплодов [Текст] / Г.Г. Габидуллина [и др.] // Международный научно-исследовательский журнал / INTERNATIONAL RESEARCH JOURNAL. - Екатеринбург, 2017. - С. 127130.

Практическая значимость работы. Результаты проведенных исследований в дальнейшем могут использоваться в сельскохозяйственных работах в регионах с засушливым климатом и нарушенным почвенным покровом.

Благодарность. Выражаем искреннюю благодарность заведующему кафедрой химии, к.х.н., профессору Борисову Ивану Михайловичу и аспирантке Лукша Римме Сергеевне за предоставление гидрогеля разработанного на кафедре химии БГПУ им. М. Акмуллы. А также к.б.н., доценту кафедры генетики Абрамову Сергею Николаевичу за предоставление ФЭК (КФК-3- «3ОМЗ).

Гидрогель - это средство для накопления и удержания влаги в почве. Гидрогель является аккумулятором влаги. Его ещё называют кондиционер для растений или кондиционер для земли. Гидрогель представляет собой гранулы полимера, которые при замачивании водой разбухают и доходят до гелеобразного состояния. При этом гидрогель способен впитывать влагу при поливе, от дождя и даже утреннюю росу. При внесении гидрогеля в корневую зону растений гидрогель постоянно питает растение водой в нужных количествах. Растение не получает стресса от изменения влажности почвы и обгоняет контрольные образцы в развитие на 15-30% (Артюшин, 1987).

Гидрогель можно применять на открытом грунте, в теплицах, кашпо и для комнатных растений. В комнатных горшках применение гидрогеля снижает частоту полива растений до одного месяца. В кашпо и дизайнерских композициях частота полива уменьшается в несколько раз в зависимости от климата и расположения. 1 грамм гидрогеля впитывает до 300 мл воды, полностью безопасен для растений и человека. Не теряет своих свойств в почве до 5 лет. Гидрогель работает и после замерзания и полного высушивания, не теряя своих свойств.

Результат испытаний убеждает, что гидрогель:

1. длительно повышает запас воды в почвах и субстратах;

2. сокращает частоту полива минимум на 50%;

3. обеспечивает равномерный подвод воды к растению;

4. уменьшает вынос питательных веществ в грунтовые воды;

5. снижает затраты на полив и удобрение почвы;

6. благодаря своей структуре, кристаллы гидрогеля улучшают характеристики самых разных почв: глинистые почвы становятся более рыхлыми, а сыпучие - комковатыми. Растения, выращиваемые с использованием гидрогеля, даже в самую сильную жару достаточно поливать раз в неделю и реже.

На сегодняшний день сфера применения гидрогеля выглядит так:

1. гидрогель - добавка в почву для удержания влаги;

2. гидрогель - среда для содержания растений;

гидрогель - средство для транспортировки растений (Бедриковская, 1972).

2. Результаты исследования позволили получить достоверные данные о совместном влияние гидрогеля и культуральной жидкости на всхожесть Triticum aestivum L. и Secale cereale L. Увеличение всхожести семян пшеницы с помощью гидрогеля и биомассы микроводорослей на различных типах грунта позволило установить самую высокую всхожесть при посеве пшеницы в песок с использованием в качестве культуральной жидкости E. magnus - 76% всхожести. Самая низкая всхожесть семян пщеницы была обнаружена во всех контрольных пробах: в глине - 20%, в керамзите и песке 34% и 26% соответсвенно. При исследовании семян ржи сорта «Саратовская 1» было установлено, совместное использование гидрогеля с культуральными жидкостями Nostoc sp., Chlorella vulgaris и E. magnus увеличивают всхожесть до 80%, по сравнению с контролем, где максимальное значение процента всхожести составил 20%.

3. Применение культуральной жидкости Eustigmatos magnus и гидрогеля показала высокие значения средней длины проростков в экспериментальной группе семян пшеницы мягкой сорта «Экада 70» - 19,46 см и корешков - 11,83 см. При выращивании семян ржи сорта «Саратовская 1» с использованием гидрогеля с культуральной жидкостью Eustigmatos magnus наблюдалось максимальное значение показателя средней длины проростков - 20,73 см. а корешков при поливе Nostoc sp.на субстрате из глины (7,31 см). Следовательно, можно сказать, что применение в комплексе полимерного гидрогеля с культуральными жидкостями микроводорослей и цианобактерий: Chlorella vulgaris, Eustigmatos magnus, Scotiellopsis rubescens и Nostoc sp. оказывают положительное влияние на процент всхожести, рост и развитие семян зерновых культур.

4. В ходе визуальной оценки жизнеспособности было выявлено, что в среднем лучшей степенью жизнеспособности обладали пшеница и рожь при выращивании на песке, глине и керамзите с использованем всех водорослей, в том числе и контрольная проба на глине (III). Однако, эти показатели не превышали среднего значения по шкале жизнеспособности. Худшей жизнеспособностью обладали контрольные пробы на керамзите и песке, они имели самые низкие показатели по шкале жизнеспособности (II).

5. На основе проведенного эксперимента по влиянию полимерного гидрогеля на зерновые культуры, с использованием культуральных жидкостей, и перспективы применения на безжизненных субстратах, была разработана методическая рекомендация по проведению экологических исследований в школе с применением гидрогелей.

Таким образом, результаты исследований говорят в пользу возможности совместного использования препаратов на основе культуральной жидкости почвенных микроводорослей и гидрогеля в сельском хозяйстве для стимуляции роста пшеницы и подобных культур.