Studium biologické aktivity vodných extraktů z modřínové kůry a kompostů na její bázi – téma vědeckého článku o průmyslové biotechnologii, přečtěte si volný text vědeckovýzkumné práce v elektronické knihovně CyberLeninka

Abstrakt vědeckého článku o průmyslové biotechnologii, autor vědeckého článku — Uljanova O. A., Tarabanko V. E.

Kompostováním modřínové kůry s NP hnojivy a následnou extrakcí horkou vodou byly získány ve vodě rozpustné produkty s biologickou aktivitou, které lze využít jako biostimulanty pro růst rostlin.

Podobná témata vědeckých prací z oblasti průmyslové biotechnologie, autor vědecké práce — Uljanova O. A., Tarabanko V. E.

Studium dynamiky obsahu terpenových sloučenin v kompostech na bázi borové kůry a jejich růstostimulační aktivita

Transformace modřínové kůry a kompozice na jejím základě
Biotesty pro posouzení vlivu vrtných výplachů na rostliny
Kompostování pilin: screening plodin a jejich fyziologická aktivita
Vliv kompostování kalů z čistíren odpadních vod na jejich agroekologické vlastnosti
i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

VÝZKUM BIOLOGICKÉ AKTIVITY VODNÍCH EXTRAKTŮ Z MODŘÍNOVÉ KŮRY A JEHO KOMPOSTŮ

Pomocí techniky kompostování modřínové kůry s NP hnojivem a následné extrakce horkou vodou jsou vyvíjeny biologicky aktivní ve vodě rozpustné produkty, které lze použít jako biostimulanty pro růst rostlin.

Text vědecké práce na téma „Studium biologické aktivity vodných extraktů z modřínové kůry a kompostů na její bázi“

UDC 631.559.2:679.24 O.A. Uljanová, V.E. Tarabanko

STUDIE BIOLOGICKÉ AKTIVITY VODNÝCH EXTRAKTŮ Z KŮRY MODŘÍNU

A KOMPOSTY NA JEHO BÁZI

Kompostováním modřínové kůry s NP hnojivy a následnou extrakcí horkou vodou byly získány ve vodě rozpustné produkty s biologickou aktivitou, které lze využít jako biostimulanty pro růst rostlin.

Klíčová slova: modřínová kůra, minerální hnojiva, kompost, biologická aktivita, rhizogeneze, extrakce, chromatografická hmotnostní spektrometrie.

O.A. Uljanová, V.Ye. Tarabanko

VÝZKUM BIOLOGICKÉ AKTIVITY VODNÍCH EXTRAKTŮ Z MODŘÍNOVÉ KŮRY

A JEHO KOMPOSTY

Biologicky aktivní ve vodě rozpustné produkty, které lze použít jako biostimulanty pro růst rostlin, jsou vyvíjeny technikou kompostování modřínové kůry s NP-hnojivem a následnou extrakcí horkou vodou.

Klíčová slova: modřínová kůra, minerální hnojiva, kompost, biologická aktivita, risogeneze, extrakce, chromatografie-hmotnostní spektrometrie.

Úvod. Důležitým, dostupným a levným zdrojem organické hmoty je netoxický průmyslový odpad, který může zahrnovat kůru různých druhů stromů. Jak zdůraznil akademik D.N. Prjanišnikov [1], otázka nejracionálnějšího systému využití odpadu má značný agronomický a hygienický význam. Zároveň upozornil na vhodnost takové techniky, jako je kompostování odpadu, které umožňuje získávat cenná hnojiva. Účinnost kompostů připravených na bázi kůry různých druhů stromů je doložena řadou prací [2-6]. V literatuře, která je nám k dispozici, však neexistují žádné údaje o povaze (mechanizmu) vlivu kůrových kompostů na růst rostlin.

Cílem práce bylo studovat biologickou aktivitu modřínové kůry a kompostů na její bázi. Pro dosažení cíle je nutné vyřešit následující úkoly: studovat růstostimulační aktivitu a chemické složení původní a kompostované kůry; stanovit vztah mezi těmito ukazateli.

Objekty a metody výzkumu. Pro výzkum byla použita kůra sibiřského modřínu (Larix sibirica Ь). Obsahuje následující makro- a mikroprvky v sestupném pořadí (množství prvku, %): C (40,0) > Ca (1,78) > N (0,29) > Mg (0,19) > K (0,08) > P (0,05) > Fe (0,04) > Mn (0,035) > B (0,01) > Zn (0,005) > Cd (0,004) > V (0,0032) > Pb (0,0031) > Sr (0,0015) > As (0,0001) > Cd (méně než 0,0001). Mezi toxické látky v kůře modřínu patří As, Cd, Pb, Sr, ale jejich množství je výrazně nižší než MAC, což potvrzuje environmentální bezpečnost jeho použití. Kůra se vyznačuje vysokým obsahem organické hmoty a nízkým obsahem minerálních nutričních prvků. Poměr uhlíku k dusíku je vysoký a dosahuje 138. Nevýhodou původní modřínové kůry je kyselá reakce prostředí (pH 4,1). Pro odstranění těchto nevýhod je nutné provádět kompostování s přísadami, které ji obohacují o chybějící minerální nutriční prvky, snižují poměr CM a neutralizují kyselé pH původní kůry.

Kůra byla kompostována po dobu jednoho roku za aerobních podmínek při 60% vlhkosti a teplotě 18-210 °C za přítomnosti minerálních solí: močoviny (0,8 %) a superfosfátu (0,3 %), vztaženo na účinnou látku vztaženou na suchou hmotnost kůry.

Pro studium biologické aktivity původní a kompostované kůry byly na jejich bázi připraveny vodné extrakty (EE): vzorek kůry nebo kompostu rozdrcený na velikost částic 0,5-1 mm byl zalit horkou vodou v poměru 1:20 a louhován po dobu jedné hodiny, přičemž výsledná směs byla periodicky míchána. Po ochlazení byla směs přefiltrována přes papírový filtr (bílá páska). Výsledný vodný extrakt byl použit k ošetření řízků odrůdy fazole Moskovskaja Novaja a semen jarní měkké pšenice (Triticum aestivum L.) odrůdy Novosibirskaja-15. V experimentech byly použity role filtračního papíru, do kterých bylo umístěno 100 kusů semen a uchováváno po dobu 7 dnů při teplotě 21-250 °C [7]. Poté byl stanoven počet a délka vytvořených kořenů, délka klíčků, celková fytomasa u pšenice a rhizogeneze u řízků fazole. Jako kontrola sloužil experiment s převařenou vodou z vodovodu.

Pro studium chemického složení původní a kompostované kůry byly vzorky rozdrcené na částice o velikosti 0,5–1,0 mm extrahovány hexanem v poměru 1:20. Složení složek hexanových extraktů původní a kompostované kůry.

Získané vzorky čištěné modřínové kůry byly analyzovány hmotnostní spektrometrií na plynovém chromatografu Agilent Technologies 7890 A (USA) s kvadrupólovým hmotnostním spektrometrem Agilent Technologies 5975 C jako detektorem. Byla použita 30metrová křemenná kolona HP-5 (kopolymer 5% difenyl-95% dimethylsoloxanu) s vnitřním průměrem 0,25 mm. Nosným plynem bylo hélium, 1 ml/min. Do chromatografu byl zaveden 1 μl pracovního roztoku. Teplota odpařovače byla 2800 °C. Teplota kolony: 400 °C (3 min), 40-2700 °C (60 °C/min) s následnou držbou na 2700 °C (25 min). Teplota rozhraní mezi plynovým chromatografem a hmotnostně selektivním detektorem byla 2800 °C. Teplota iontového zdroje byla 1730 °C. Energie ionizujících elektronů je 70 eV. Obsah složek byl vypočítán z ploch píků plynové chromatografie bez použití korekčních faktorů. Kvalitativní analýza je založena na porovnání plných hmotnostních spekter s daty z datové knihovny hmotnostní spektrometrie Wiley 275 (275000 XNUMX hmotnostních spekter) a také z atlasů hmotnostních spekter.

Výsledky výzkumu a jejich diskuse. Biologická aktivita vodných extraktů z původní kůry, stejně jako kompostovaných bez přísad a s minerálními hnojivy, se jasně projevuje v rhizogenezi řízků fazolí (obr., tab. 1).

Největší počet kořenů, 7krát vyšší než kontrolní hodnota, se vytvořil u varianty s původní kůrou. Zdá se, že u této varianty dochází ke zvýšenému dělení buněk, což vede ke zvýšení počtu kořenů na řízcích fazolí. Počet kořenů vytvořených působením vodných extraktů získaných z kompostované modřínové kůry je menší než u originálu, ale v závislosti na experimentální variantě převyšuje kontrolu 4,0–4,3krát.

Řízky fazolí zakořeněné ve vodě a vodných extraktech (AE) z modřínové kůry a kompostů na její bázi: 1 – převařená voda z vodovodu;

2 – VE původní kůry bez kompostování; 3 – VE kůry kompostované bez přísad;

4 – kůra VE kompostovaná s minerálními hnojivy

Rhizogeneze řízků fazolí ve vodných extraktech získaných z původní a kompostované modřínové kůry

Možnost Počet kořenů, ks Průměrná délka kořenů, mm Celková hmotnost kořenů, g

Voda (kontrola) 7 6 0,55

Původní kůra bez kompostování 50 8 0,89

Kůra, kompostovaná bez přísad 28 28 0,93

Kůra kompostovaná s NP hnojivy 30 40 1,22

Je třeba poznamenat, že jejich průměrná délka výrazně převyšuje jak kontrolu, tak variantu s původní modřínovou kůrou. Ze všech variant v tomto ukazateli vyniká varianta s kůrou kompostovanou spolu s minerálními hnojivy, kde je pozorována maximální délka kořenového systému.

fazole (40 mm), a v důsledku toho největší celkovou hmotnost kořenů (1,22 g). Pravděpodobně v této variantě, spolu s vlivem chemického složení kůry, mají aplikovaná minerální hnojiva současně vliv prostřednictvím doplňkové minerální výživy na růst kořenů. Celkově získané výsledky naznačují významnou biologickou aktivitu vodných extraktů na rhizogenezi fazolí a přítomnost sloučenin ve studovaných vodných extraktech, které ovlivňují jak dělení buněk, tak i jejich prodlužování.

Výsledky studie biologické aktivity vodných extraktů z původní a kompostované modřínové kůry na klíčení semen pšenice odrůdy Novosibirskaja-15 jsou uvedeny v tabulce 2.

Vliv vodných extraktů z panenské a kompostované modřínové kůry na klíčení

semena pšenice odrůdy Novosibirsk-15

Varianta Délka kořenů, mm Délka klíčků, mm Celková hmotnost kořenů a klíčků, g

Voda (kontrola) 89±2 89±3 2,26

Vodný extrakt z původní kůry bez kompostování 63± 1 100±3 2,35

Vodný extrakt z kůry kompostovaný bez přísad 89±2 104±6 2,71

Vodní extrakt z kůry kompostované s NP hnojivy 77±1 108±5 2,46

Použití vodných extraktů z kůry a kompostů na bázi kůry během klíčení semen pšenice mělo odlišný vliv na průměrnou délku kořenů a klíčků. Nebyly zjištěny žádné rozdíly v průměrné délce kořenů mezi kontrolní a experimentální variantou. Stimulační účinek vodných extraktů na prodlužování klíčků pšenice byl však patrný. Vodní extrakt z původní kůry stimuloval prodloužení klíčků o 12 % ve srovnání s kontrolou. BE z kompostované kůry bez přísad stimuloval prodloužení délky klíčků o 17 %. BE z kompostované kůry s NP hnojivy o 21 %.

Obecně platí, že ošetření pšeničných semen pomocí VE z kompostované kůry pomáhá zvýšit celkovou hmotnost kořenů a klíčků o 9–20 %.

Biologická aktivita VE během klíčení semen pšenice se tedy projevuje stimulací délky klíčků a zvýšením celkové hmotnosti kořenů a klíčků.

Analýza chemického složení různých extraktů ukazuje, že obsahují kyseliny olejové, behenové a diterpenoidy (tabulka 3). Ty v extraktech převládají a podle autorů [8-11] vykazují biologickou aktivitu. Mezi diterpenovými sloučeninami identifikovanými v původním extraktu z modřínové kůry převládají kaureny (25,87 %), které tvoří více než polovinu celkové hmotnosti extraktu; detekován byl také diterpenový alkohol manool (8,08 %) a kyselina dehydroabietová (9,24 %). Literatura obsahuje informace o růstově regulační aktivitě kyseliny dehydroabietové a kaurenu [11-12]. Kyselina dehydroabietová však byla detekována pouze v původní kůře a nebyla zaznamenána v kompostované kůře.

Chemické složení hexanových extraktů z původní a kompostované modřínové kůry

Původně kompostováno s NP-hnojivy

Název sloučeniny 1 2 Název sloučeniny 1 2

Manool 8,08 87 Manool 6,45 87

Kyselina olejová 1,77 87 Kyselina olejová 5,23 99

Kyselina behenová 3,23 97 Kyselina behenová 1,92 97

Kaurenol-acetát 14,46 60 Kaurenol-acetát 4,00 60

Kyselina kaurenová 11,41 70 Kyselina kaurenová 1,77 70

Kyselina dehydroabietová 9,54 93 — — —

Celkem diterpenoidů 43,49 — Celkem diterpenoidů 12,22 —

Poznámka: 1 – relativní obsah, %; 2 – pravděpodobnost identifikace. Pomlčka znamená, že sloučenina nebyla detekována.

V důsledku toho mohlo ovlivnit pouze buněčné dělení, což ovlivnilo počet vytvořených kořenů u varianty s původní kůrou. Prodlužování buněk (prodlužování kořenů) je zřejmě ovlivněno kaureny. Kromě toho jsou podle autorů [8; 10; 12-13] kaureny prekurzory giberelinů. Podle ruských a amerických vědců [12-13] jsou rané fáze biosyntézy giberelinů, včetně tvorby a další transformace kyseliny mevalonové, společné pro terpeny a lze je považovat za pevně stanovené. Společným tetracyklickým prekurzorem všech giberelinů je kauren. Další metabolismus probíhá prostřednictvím fází postupných oxidačních reakcí: kauren ^ kaurenol ^ kaurenal ^ kyselina kaurenová ^ gibereliny. Výsledky našich studií jsou v souladu s tímto schématem, protože jeho fragmenty byly registrovány metodou hmotnostní spektrometrie s chromatografií. Kyselina kaurenová nalezená v extraktu může být podle schématu přeměněna na kyselinu giberelinovou. Předpokládáme, že to potvrzují biotesty provedené na fazolích a pšenici. Právě prodloužení kořenů fazolí (viz tabulka 1) a prodloužení klíčků pšenice (viz tabulka 2) svědčí o giberelinové aktivitě získaných extraktů.

V důsledku studií byl zjištěn vztah mezi koncentrací kaurenů v extraktech a ukazateli rhizogeneze různých rostlin (tabulka 4).

Vliv obsahu kaurenu v extraktech na indexy rhizogeneze jednoděložných a dvouděložných rostlin, % kontroly

Indikátor Vodný extrakt

Převařená voda (kontrola) Původní kůra Kůra kompostovaná s NP hnojivy

Fazole Počet kořenů 100 714 429

Průměrná délka kořene 100 133 566

Celková hmotnost kořenů 100 136 187

Pšenice Průměrná délka kořene 100 71 87

Průměrná délka klíčku 100 112 121

Celková hmotnost kořenů 100 104 109

Maximální obsah kaurenů je zaznamenán v extraktu z původní kůry, který se v procesu kompostování s minerálními hnojivy v průběhu roku snižuje 4,5krát. Výsledky studií ukazují, že při obsahu kaurenů (5,77 %) v extraktu je většina ukazatelů rhizogeneze různých rostlin optimální.

1. Vodní extrakty z kompostované modřínové kůry mají biologickou aktivitu a přispívají ke zvýšení počtu kořenů 4–4,3krát, ke zvýšení průměrné délky bobů 1,3–5,7krát v závislosti na experimentální variantě a ke zvýšení celkové hmotnosti kořenového systému. Kompost získaný z modřínové kůry a minerálních hnojiv přispívá k dosažení maximálních hodnot průměrné délky a hmotnosti kořenového systému.

2. Bylo zjištěno, že ošetření pšeničných semen vodnými extrakty z kompostované kůry podporuje prodloužení klíčku o 17–21 % a zvýšení celkové hmotnosti kořenů a klíčků o 9–20 % v závislosti na experimentální variantě.

1. Pryanishnikov, D.N. Selected works / D.N. Pryanishnikov. – M.: Kolos, 1965. – T.1. — S. 610-611.

2. Gladkova, L.I. Využití dřevního odpadu v zemědělství / L.I. Gladkova // Review. inf.

– M.: VNIITEISCH, 1979. – 54 s.

3. Varfolomeev, L.A. Příprava průmyslových kompostů na bázi odpadu ze zpracování pevného dřeva / L.A. Varfolomeev // Recenze. inf. – M.: VNIITEIAgroprom, 1992. – 52 s.

4. Ammosova, Ya.M. Vliv kůry a korominerálních kompostů na stav humusu a vlastnosti huminových kyselin v aluviální sodně glejové půdě / Ya.M. Ammosova, A.I. Benediktova, D.S. Orlov // Agrochemie. – 1995. – č. 11. — S. 42-50.

5. Kulikova, N.N. Ekologické hodnocení organominerálních kompostů z odpadu Selenginského celulózového a kartonážního závodu: autorský abstrakt. disertační práce. kandidát biologických věd / N.N. Kulikova. – Irkutsk, 2003. – 20 s.

6. Merzlaya, G.E. Využití organického odpadu v zemědělství / G.E. Merzlaya // Zhurn. Rus. chem. ostrovy im. D.I. Mendělejev. – 2005. – č. 3. – S. 48-54.

7. Semena zemědělských plodin: Metody pro stanovení klíčivosti. GOST 12038-84. – M.: Vydavatelství norem, 1985. – 57 s.

8. Galston, A. Život zelené rostliny / A. Galston, P. Davis, R. Satter; překlad z angličtiny. – M.: Mir, 1983.

9. Terpenoidy jehličnatých rostlin / V.A. Pentegová, Zh.V. Dubovenko, V.A. Raldugin [et al.]. – Novosibirsk: Nauka, 1987. – 96 s.

10. Těžba dřeva a druhotné využívání lesů: učebnice / A.V. Gryazkin, A.M. Evdokimov, M.A. Egorenkov [et al.]. – M.: Ekologie, 1993. – 304 s.

11. Studie růstově stimulační aktivity rostlin a chemického složení borové kůry po různých dobách skladování / V. E. Tarabanko, OA Uljanovová, G. S. Kalachova [et al.] // Časopis Sibiřské federální univerzity. Chemie.

– 2008. – č. 4. — s. 363–368.

12. Regulátory růstu rostlin / K.Z. Hamburk, O.N. Kulaeva, G.S. Muromtsev [et al.]. – M.: Kolos, 1979. – 84 s.

13. David, T. Biosyntéza giberellinů / T. David, Dennis, Charles, A. West // Journal of Biological Chemistry.

– 1967. – Sv. 242. – S. 3293-3300.

Molice smrkové (smrekun) jsou jednou z nejčastějších mšic, které se živí jehličnatými stromy. Malá velikost hmyzu je obvykle činí nepozorovatelnými; lze je rozpoznat podle škod, které způsobují. Tento hmyz má mimořádně zajímavý životní cyklus. Samičky mšic tvoří hálky na špičkách smrkových větví, do kterých kladou vajíčka. Ty se zase po vylíhnutí stěhují do modřínu. Tam se vajíčka vylíhnou, přezimují a znovu nakladou vajíčka. Vytvářejí generace, aby se poslední, pátá, tvořená pouze samičkami, vrátila do smrků a začala koloběh znovu.

Ochrana před výstupky, která je základem bezpečnosti smrku a modřínu

Smrky a modříny jsou poměrně nenáročné na péči. Jistě si však většina lidí na takovýchto jehličnatých stromech všimla hnědých skvrn a vyvýšených výrůstků na koncích větví.

Nahnědlé jehlice nebo jejich špičky spolu s hálky, které hyzdí vzhled stromů, jsou hlavními příznaky požírání mšic. Výrůstky mohou mít podobu malých zelených šišek, které jsou odpadním produktem larev. Tento jev není pro rostliny přirozený – je to nebezpečný důsledek krmení škůdci.

Jakmile si všimnete, že se na daném stromě začal prohánět parchant, měli byste co nejdříve zasáhnout. V opačném případě může dojít k výraznému poškození rostlin. Tento druh mšice je velmi obtížně regulovatelný a jejich masivní vzhled nepomáhá chránit zahradu. Je nutné používat specializované chemikálie, které jsou pro samotnou rostlinu neškodné. Pronikají dovnitř smrku nebo modřínu, cirkulují s jeho mízou, která je potravou pro larvy. Tato opatření se nejlépe uplatňují brzy na jaře, před otevřením pupenů larev, aby se zabránilo rozmnožování mladých samic.

Péče o smrk a modřín

Kromě boje s mšicemi jsou smrk a modřín nenáročný na péči. Prořezávání větví se doporučuje před začátkem vegetačního období, tzn. před začátkem jara. To nelze provést na podzim, od té doby rostlina podléhá nepříznivému zvětrávání mrazem.

V březnu-dubnu, kdy vigetují smrky a modříny, potřebují především minerály. Pak můžete přemýšlet o doplňkovém hnojivu pro jehličnany. Samotná zálivka zase do značné míry závisí na převládající teplotě a vlhkosti. Při dlouhodobém suchu je nutná pravidelná zálivka. Rostliny se doporučuje vydatně zalévat, přičemž se uvolní cca 10-15 litrů vody na 1 m2.

Jehličnaté stromy pěstované ve střední a severní Evropě jsou známé tím, že nevyžadují specializovanou péči. Dodržováním výše uvedených tipů však můžete zajistit, aby vaše rostliny měly dlouhý a bezstarostný život!

Sdílejte na sociálních sítích:

Nejnovější publikace

Jak pěstovat maliny

S množstvím šťavnatých malin v létě a na podzim jsou sezónní pochoutkou, kterou si nesmíte nechat ujít. Proč ale utrácet majlant za košíky v supermarketu, když si doma nebo na zahradě můžete snadno vypěstovat lahodné maliny?

Jak pěstovat ovocné stromy

Pěstování ovocných stromů je zábavné a obohacující. A na výběr je obrovský výběr, včetně hybridních zakrslých ovocných stromů, kterým se daří v nádobách, až po tradiční ovocné stromy v plné velikosti, které uživí celou rodinu na roky.

Jak pěstovat narcisy

První známkou jara je pro mnohé často výskyt narcisů. Obvykle přilétají kolem konce února a často jsou považovány za předzvěsti jara. Cibule jsou poměrně odolné, což jim pomáhá přežít chladné zimní měsíce.