Борьба с сорняками с помощью ядохимикатов, очевидно, имеет оборотную сторону.

Борьба с сорняками с помощью ядохимикатов (их называют гербицидами), очевидно, имеет оборотную сторону. Эти опасные химические соединения губят не только сорняки, но и микроорганизмы, обитающие в почве. Причём речь идёт о микроорганизмах, которые, по сути, почву и создают, то есть о почвообразующих бактериях. Нетрудно догадаться, что при широком (и тем более неправильном) применении гербицидов почвы деградируют, что влечёт за собой снижение их плодородия и уменьшение урожая, за который, собственно, и велась борьба.

Микрофотография готового биопрепарата после двух часов культивирования микроорганизмов с капсулами.

Экспериментальная площадка для испытания биопрепарата, расположенная на территории Елшанского карьера, вблизи посёлка Строитель Саратовского района Саратовской области.

Носители микроорганизмов-деструкторов — микрокапсулы из полимочевины. Диаметр 40—60 нм. Масштаб 1:15 000.

Выход специалисты ищут, обратившись опять же к бактериям, а именно к бактериям-деструкторам, разрушающим ядохимикаты. Созданием подобных биопрепаратов занялась объединённая команда сотрудников Саратовского государственного технического университета (СГТУ) им. Ю. А. Гагарина, Саратовского государственного университета (СГУ) им. Н. Г. Чернышевского и ООО «НИИТОНХиБТ». Исследователи подобрали подходящий штамм для разложения одного из популярных гербицидов, используемого для защиты картофеля, овощных и технических культур от сорняков. О разработке рассказывает кандидат биологических наук Оксана Ксенофонтова (СГУ).

Действующее вещество популярного гербицида — прометрин, в числе его важных преимуществ — избирательность действия. Уничтожая сорняки, он не вредит культурным растениям. Однако как он влияет на почвенные бактерии? Насколько он токсичен, как долго сохраняет эффективность? Чтобы ответить на эти вопросы, микробиологи изучили воздействие разных доз гербицида на численность обитающих в почве микроорганизмов — органотрофных бактерий (питающихся готовым органическим веществом), актиномицетов (похожих на тонкие нити) и плесневых грибов. Именно эти группы организмов участвуют в почвообразовании и обеспечивают самоочищение почвы. Ядохимикат брали в заведомо больших дозах, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК) в 10, 100 и 1000 раз.

На втором этапе мы занимались, собственно, выделением культур-деструкторов химического вещества, устойчивых к концентрациям гербицида 2000 ПДК. Из них отобрали 10 штаммов бактерий, способных использовать ядохимикат в качестве источника углерода. Чтобы выделить наиболее подходящих, изучили скорость роста этих культур в среде с прометрином, как единственным источником углерода и энергии. Быстрее всего росли два штамма: Pseudomonas solonacearum и Pseudomonas putida. Эффективнее оказался Pseudomonas putida. Он в течение девяти суток снижал концентрацию прометрина более чем на 70%. Его и выбрали в качестве основы будущего биопрепарата.

Создание собственно биопрепарата на основе отобранного штамма было следующим этапом работы. Для этого сначала мы оптимизировали процесс культивирования штамма для получения рабочей взвеси, содержащей клетки Pseudomonas putida в определённой концентрации. Для внесения в почву эту взвесь «помещали» в микрокапсулы, изготовленные из сорбирующего материала.

Лабораторными испытаниями биопрепарата исследования не закончились. Мы провели полевой эксперимент на четырёх участках площадью по 20 м². На 1 кг почвы каждого участка внесли 100 ПДК гербицида. Первый участок контрольный, — ядохимикат должен был в нём разлагаться естественным путём. На втором участке использовали агротехнические приёмы очистки почвы — рыхление и полив. На третьем участке штамм-деструктор вносили в почву в виде суспензии, на четвёртом — в виде микрокапсул. За снижением концентрации гербицида следили в течение 30 суток. На третьем участке результаты оказались очень неплохими: концентрация прометрина снизилась на 70%, но на четвёртом, там, где использовали микрокапсулы, снижение было на 80%. То есть микрокапсулированный препарат оказался эффективнее, хотя концентрация суспензии деструктора в почве в десять раз превышала концентрацию в капсулах. При этом продукты, полученные в результате трансформации гербицида, были нетоксичны (проверено на дафниях и водорослях хлорелла).

Что же касается процессов, пущенных на самотёк, то результаты там весьма скромные: концентрация ядохимиката снизилась очень незначительно. Немногим лучше оказались с этой точки зрения и агротехнические приёмы. Тем не менее наша команда пришла к выводу, что наиболее эффективной очистка почвы будет при использовании микрокапсулированного препарата в сочетании с технологическими агроприёмами.

Фото предоставлены автором.

Статьи по теме

• БАКТЕРИИ - ПОЖИРАТЕЛИ РАКЕТНОГО ТОПЛИВА

№1, 2016