ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Установить влияние инновационных агрохимических средств, стимуляторов и мелиорантов на комплекс показателей почвенного плодородия, продуктивность агроэкосистем и качество продукции культур, выявить наиболее эффективные варианты на основе их агрохимической, биохимической, экологической оценки.
The aim of the work is to establish the effect of innovative agrochemical preparations, stimulants and ameliorants on a set of indicators of soil fertility, agricultural ecosystem productivity and crop production quality, to identify the most effective options based on a complex agrochemical, biochemical, and environmental assessment. Research include study the efficiency of agrochemicals obtained by directed processing of plant waste and sewage sludge with safety assessment of the products; development of the scientific basis for the use of foliar treatments with microelements to protect plants from abiotic and biotic stress factors; adjusting fertilizer systems for landscapes with different technogenic and anthropogenic loads, including oil-contaminated soils. The results of the study will allow developing methods for optimizing soil fertility adapted to the conditions of agricultural ecosystems with anthropogenic load and urban landscapes based on reproducing soil fertility and realizing the potential productivity of annual and perennial cultivated and ornamental plants.
1.Комплексное обоснование эффективности применения соевой мелассы как органического удобрения и стимулятора роста, продуктов переработки ОСВ (биочар, фосфорные удобрения) в качестве источника питательных элементов и сорбента поллютантов для почв разного генезиса и землепользования. 2.Разработка системы методов биотестирования для контроля безопасности продуктов ОСВ и скрининга специфических поллютантов. 3.Разработка научных основ применения фолиарных обработок макро- и микроэлементами для защиты растений от стрессовых факторов. Новые данные о влиянии гуминовых веществ на продолжительность вегетации декоративных культур, качество лекарственных растений, на токсичность и поступление наночастиц в растения. 4.Новые данные о наиболее эффективных формах и дозах применения агрохимических средств при биоремедиации нефтяного загрязнения (НЗ)почв. Практические рекомендации по видам, дозам, кратности применения агрохимических средств при проведении биоремедиации НЗ почв для предприятий нефтегазодобывающей промышленности, планирующих работы по рекультивации. 5.Базы данных по оптимальному содержанию элементов минерального питания. Новые данные об экологических функциях почв, декоративных растений и газонов при благоустройстве городской среды. Получение алгоритмов, нормирующих устойчивость городского ландшафта к техногенным и антропогенным нагрузкам и оценка их связи с уровнем почвенного плодородия и возможности управления при корректировке системы удобрения.
Опыт проведения работ по изучению влияния различных отходов растительного производства (отходы биореакторов) и коммунального хозяйства (продукты переработки ОСВ, удобрения на основе водоочистки). Экологическое обоснование управления обращением с продуктами переработки ОСВ на основе комплекса методов контроля их токсикологических характеристик с помощью химических методов и фитотестирования. Опыт в проведении исследований и испытаний биостимуляторов, включая гуминовые вещества и растительные гормоны на сельхозкультурах и газонных травах, в том числе, с различными средствами защиты растений. Исследования мобилизации элементов в ризосфере и протекторных свойств по отношению к экотоксикантам различных классов. В последние 10 лет разработаны методические подходы к оценке нефтезагрязненных (НЗ) земель Среднего Приобья, изучено влияние остаточного нефтяного загрязнения в почвах на сроки прохождения фенофаз и продуктивность, оценен фитотоксический эффект, интенсивность эмиссии углекислого газа как индикатора эффективности ремедиационных мероприятий. Научные основы организации и управления декоративными ландшафтами в городских условиях на основе комплекса эколого-агрохимических и почвенных исследований, проведенных в последние десятилетия включая развитие вертикального озеленения, создание конструктозёмов с высокими санитарными и гигиеническими качествами, оптимизацию систем удобрения.
Публикации (научные статьи и обзоры) в научных журналах, индексируемых в международных базах научного цитирования (не менее 10 публикаций); публикации в научных журналах, входящих в ядро РИНЦ (не менее 10 публикаций); прочие публикации (10 - 15 публикаций). Подача заявок на получение патента. Доклады на ведущих международных научных (научно-практических) конференциях в Российской Федерации и за рубежом.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Научно-теоретическое обоснование агрохимического действия в реализации потенциальной продуктивности инновационных средств, получаемых путем направленной переработки растительных отходов и осадков сточных вод. |
Результаты этапа: Настоящие исследования связаны с определением влияния инновационных агрохимических средств, стимуляторов и мелиорантов на комплекс показателей почвенного плодородия, продуктивность агроэкосистем и качество продукции сельскохозяйственных культур. В ходе исследований представлялось важным выявить наиболее эффективные варианты их использования в агроценозе на основе агрохимической, биохимической, экологической оценки. Целями этапа 2021 г. были: (1) оценка внесения в почву соевой мелассы и продуктов её компастирования с опилками бука (Fagus sylvatica L.) и сосны (Pinus sp.) как органического удобрения для ряда сельскохозяйственных культур (Hordeum vulgare L., Pisum sativum); (2) исследование воздействия биочара на агрохимические свойства почвы, рост и развитие растений мягкой пшеницы Triticum aestivum L.; (3) выбор оптимальных условий праймирования с использованием гуминовых веществ и наночастиц серебра. В ходе исследования обоснованы возможности применения соевой мелассы водной промывки как органического удобрения. Получены положительные результаты её использования как при внесении в почву, так и в случае фолиарной обработки. В сухой соевой мелассе определено высокое содержание макро- и микроэлементов, соотношение С/N равно 11,27. Эксперименты выполнены в фитотроне Почвенного института имени В.В. Докучаева, в регулируемых условиях (t – 22°С, интенсивность освещения – 10000 люкс), объем сосудов – 1 л, почва – поздол иллювиально-железистый супесчаный. Испытуемые культуры: горох (Pisum sativum), сорт «Амброзия» и ячмень (Hórdeum sp.), сорт «Михайловский». Таким образом, отходы сои (соевый шрот) могут использоваться в качестве органической добавки и источника биологически активных веществ. Установлено также, что меласса может быть использована в качестве катализатора процессов минерализации при компостировании опилок бука (Fagus sylvatica L.) и опилок сосны (Pinus sp.), её внесение повышает численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов. Максимально эффективным вариантом по скорости разложения целлюлозы оказался вариант с внесением мелассы и питательного раствора. Применение прокомпостированных опилок в дерново-подзолистую почву достоверно увеличивает в ней содержание органического углерода и фосфора вследствие улучшения физических свойств почвы и роста активности микроорганизмов, при этом урожай ячменя повышается в 2-3 раза. На основе исследования влияния биочара на агрохимические свойства почвы, рост и развитие растений мягкой пшеницы (Triticum aestivum L. сорта Радмира) был сделан вывод о целесообразности его внесения (5%) на дерново-подзолистой почве в сочетании с минеральными удобрениями. В использованном биочаре (ООО «Диан-Агро») установлено высокое валовое содержание таких макроэлементов, как калий, фосфор, сера и магний, а также микроэлементов − марганца, меди и цинка. Среди исследованных элементов особенно высокое содержание было характерно для калия. Благоприятное действие биочара на рост и развитие растений пшеницы наблюдали на протяжении всего времени эксперимента. В вариантах с биочаром, как без внесения NPK, так и с совместным внесением с минеральными удобрениями, констатировали увеличение высоты и биомассы растений. Биомасса растений ко времени окончания вегетационного опыта в опытном варианте (NPK + Биочар) в 6 раз превышала биомассу в контрольном варианте. Использование биоугля повысило агрохимические показатели почв: содержание фосфора (на 18 %), калия (на 62 %), аммония (на 18 %), органического углерода (на 32 %) и значения pH (на 0,4 единицы за 21 сутки). Таким образом, биочар фирмы ООО «Диан-Агро», Новосибирск является ценной добавкой к минеральным удобрениям и повышает биомассу, качество продукции, агрохимические свойства почвы и содержание питательных элементов в растениях пшеницы. Эффективность традиционных удобрений позволяют повысить стимуляторы роста растений, биологически активные вещества (БАВ), среди которых растет интерес к гуминовым веществам (ГВ) и нанопрепаратам. Исседования ГВ и наночастиц серебра (AgНЧ) в качестве праймирующих (инициация повышения скорости и равномерности прорастания семян) агентов позволили определить эффективные условия их использования для семян пшеницы. В широком диапазоне (0.1–2.0 г/л) исследуемых концентраций ГП (гумат калия фирмы Humintech, Германия) определены наилучшие условия праймирования семян редиса Raphanus raphanistrum subsp. sativus – концентрация 0.25–1.0 г/л, которые использованы для дальнейших экспериментов. Двухфакторный дисперсионный анализ, в котором в качестве первого фактора выступал вид праймирования, а второго – его продолжительность показал, что нанопраймирование более эффективно, чем ГП. Максимальный эффект был обнаружен для AgНЧ, стабилизированных карбоксиметилцеллюлозой и олеатом натрия, характеризующихся наибольшими размерами и наименьшими абсолютными значениями электрокинетического потенциала. Увеличение индекса жизнеспособности семян (ИЖ) подтверждает предположение, что применение наноматериалов для праймирования семян наиболее эффективно улучшает не только их прорастание, но и повышает стрессоустойчивость проростков. На основании экспериментов получены предварительные результаты по условиям праймирования семян пшеницы AgНЧ: температура 16°C, продолжительность 15 ч; концентрация 50 мг/л. Поставленные в исследовательской работе задачи выполнены полностью. В ходе исполнения обязательств получены соответствующие мировому уровню достоверные материалы. | ||
2 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Оценка безопасности продуктов переработки осадков сточных вод с использованием методов биотестирования. |
Результаты этапа: Представленная работа связана с определением влияния инновационных агрохимических средств – продуктов осадков сточных вод на комплекс санитарноэкологических показателей в системе почва-растение-удобрение и качество продукции сельскохозяйственных культур. Перед использованием осадки сточных вод (ОСВ) подвергают обязательному обезвреживанию и тщательному анализу с целью подтверждения их безопасности. Однако постоянно расширяющийся список веществ, входящих в состав ОСВ и ряд других факторов, в частности, свойства самих осадков, а также отсутствие аттестованных методик анализа, серьёзно усложняют проведение оценки их безопасности. В ходе исследований была проведена оценка эффективных и безопасных способов использования ОСВ и методов контроля состояния загрязнённых объектов с использованием как химико-аналитических методов, так и подходов биотестирования. Целями этапа 2022 г. были: 1) обоснование возможности использования ОСВ в качестве удобрения; 2) оценка санитарно-эпидемиологических и химических показателей ОСВ и его продуктов; 3) оценка необходимости биологических методов контроля для безопасного применения в сельском хозяйстве агрохимикатов на основе ОСВ. Методы исследования: вегетационные опыты, химико-аналитические методы изучения почв и растений, методы биотестирования, статистические методы. Результаты: выполнен анализ основных нормативных документов, разработанных и утвержденных различными ведомственными структурами, регламентирующих процедуру использования продуктов на основе ОСВ. В ходе исследования обоснованы возможности применения продуктов ОСВ в качестве удобрения. Проведена комплексная оценка ОСВ трех очистных сооружений, работающих по разным технологическим схемам. Определены основные агрохимические показатели осадков, содержание тяжёлых металлов и санитарно-эпидемиологические показатели. Рассмотрена необходимость биологического подхода (использование живых организмов) для экологического контроля продуктов ОСВ как способа оценки общей токсичности всех компонентов системы. В качестве тестовых организмов использовались Daphnia magna Straus, Paramecium caudatum Ehrenberg, Tetrahymena pyriformis, люминесцентные бактерии Escherichia coli. Кроме того, было проведено элюатное фитотестирование на культурах Avena sativa L. (ингибирование тест-показателя – 17%) и Raphanus sativus L. (ингибирование тестпоказателя – 13%). Вышеперечисленные тесты выявили невысокую токсичность продукта ОСВ. Его безопасность подтверждена низким содержанием потенциально токсичных водорастворимых элементов – (мкг/л): Al – 980; Ba – 19; B – 140; Cd – 0,5; Cu – 61; As – 57; Ni – 200; Hg – <0,5; Pb – 1,4; Se – <0,5; Sr – 302; Cr – 18; Zn – 310; Co - 30; Br – 745; Mo – 56; Sb – 9,2; (мг /л): Fe – 3,9. В связи со спецификой продуктов ОСВ обращение к фитотестированию является методически обоснованным подходом, полученные результаты с использованием почвы или субстрата, обеспеченного основными питательными элементами в качестве контроля, позволяют повысить чувствительность метода. При его использовании установлено ингибирование тест-показателя, которое соответствует: 26% для роста длины главного корня тест-культуры Avena sativa L., 20% – для роста корня Raphanus sativus L. Рассмотрена возможность использования нового методического приёма биотестирования с тест-культурой Enchytraeus albidus, который позволяет определить характер химического гетерогенного загрязнения, при помощи антидотов для адаптации культуры к специфическому поллютанту. Пул методов по определению угнетающего эффекта, вызванного комплексом компонентов, содержащимся в ОСВ, лежит в области экотоксикологии. Он явился основанием для анализа, в ходе которого обоснованы и рекомендованы перспективные методы для изучения воздействия ОСВ на объекты окружающей среды (ООС). Область применения: области, связанные с получением (1) сельскохозяйственной экологически безопасной продукции, (2) инновационных агрохимических средств, стимуляторов и мелиорантов. Поставленные в ходе выполнения работы задачи выполнены полностью. В ходе исполнения обязательств получены соответствующие мировому уровню материалы и сделано следующее заключение: Показано, что в соответствии с существующими требованиями (пунктом 4.3 ГОСТ Р 17.4.З.07-2001) показатели ОСВ ряда городских очистных сооружений (Курьяновская очистная станция, станция Южное Бутово, станция Сергиев Посад) превышают допустимые для группы II значения, но при этом по химическому составу соответствуют 4-му классу опасности, т. е. их можно отнести к малоопасным отходам. Они могут использоваться для восстановления продуктивности нарушенных земель с целью лесохозяйственного и рекреационного направления их рекультивации или подлежат размещению на специально обустроенных полигонах. В результате выполненных экотоксикологических экспериментов для обоснования использования продукта ОСВ в сельскохозяйственной практике было показано, что максимально эффективными тест-системами в комплексе испытуемых тестов явились инфузории Paramecium caudatum и Tetrahymena pyriformis, с помощью которых можно выявить токсичность в диапазоне от 13 до 67%, в зависимости от вытяжки исследуемого материала. Другим информативным методом явилось фитотестирование с использованием Avena sativa L. и Raphanus sativus L., который позволяет установить токсический эффект продукта ОСВ. Выбор протокола исполнения метода (элюатный или контактный), а также выбор контроля в каждом конкретном случае требует научного и практического обоснования с учетом характеристики объекта его применения. Повысить информативность оценки химического состава гетерогенного отхода ОСВ позволяют результаты проведённых экспериментов для оценки токсичности с использованием энхитреид. Постоянная актуализация и систематизация существующих методов позволяет более профессионально и полно выполнить поставленные задачи по экотоксикологическому контролю. | ||
3 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Изучение роли новых удобрений пролонгированного действия, микроэлементов, мелиорантов и гуминовых биопрепаратов в агроценозах и городских ландшафтах в управлении продуктивностью, качеством и защите растений от стрессовых факторов. |
Результаты этапа: В настоящее время актуальным является поиск новых подходов и материалов в области сельского хозяйства для повышения его эффективности и устойчивости. Одним из развивающихся направлений в этой области является изучение возможности улучшения ростовых показателей семян, и, как следствие, повышение урожайности. Праймирование представляет собой перспективный агротехнический прием, позволяющий стимулировать рост растений на ранних этапах развития, в том числе в условиях абиотических стрессов. Поэтому в последнее время ведется поиск новых праймирующих агентов, среди которых большой интерес вызывают природные стимуляторы роста и инженерные наночастицы. Целью выполнения этапа НИР в 2023 г. было изучение роли новых удобрений пролонгированного действия, микроэлементов, мелиорантов и гуминовых биопрепаратов в агроценозах и городских ландшафтах в управлении продуктивностью, качеством и защите растений от стрессовых факторов. Выполнение этапа является продолжением работ по НИР «Разработка и оценка комплекса инновационных агрохимических средств, мелиорантов и регуляторов роста в условиях агро- , техногенеза и городской среды», в рамках которого ранее были исследованы другие инновационные агрохимические средства, такие как соевая меласса, биочар (отчет за 2021 г. «Научно-теоретическое обоснование агрохимического действия в реализации потенциальной продуктивности инновационных средств, получаемых путем направленной переработки растительных отходов и осадков сточных вод») и осадки сточных вод (отчет за 2022 г. «Оценка безопасности продуктов переработки осадков сточных вод с использованием методов биотестирования»). В рамках поставленной цели основным направлением проведения исследований стала оценка эффективности обработки семян стимуляторами роста на примере гуминовых веществ и растительных гормонов брассиностероидов, а также наночастицами на примере наночастиц серебра, стабилизированных различными поверхностно-активными веществами. Объекты исследования настоящего этапа: природные и синтетические соединения для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур – гуминовые вещества, растительные гормоны брассиностероиды, наночастицы серебра. Цель: изучение роли новых удобрений пролонгированного действия, микроэлементов, мелиорантов и гуминовых биопрепаратов в агроценозах и городских ландшафтах в управлении продуктивностью, качеством и защите растений от стрессовых факторов; основным направлением проведения исследований стала оценка эффективности обработки семян стимуляторами роста (на примере гуминовых веществ и брассиностероидов) и наночастицами (на примере наночастиц серебра). Методы: метод проростков, лабораторно-вегетационный метод, микроделяночные эксперименты, метод обмывки семян, метод проращивания в рулонах из фильтровальной бумаги, методы химического анализа почвы, растений и растительной продукции, методика трехуровневого трехфакторного плана Бокса-Бенкена, дисперсионный анализ. Результаты: оптимизированы условия праймирования (концентрация, продолжительность, температура) семян пшеницы и редиса гуминовыми веществами и наночастицами серебра; установлена обратная связь между оптимальной продолжительностью праймирования и ζ-потенциалом наночастиц; показана способность эпибрассинолидов стимулировать поступление воды при набухании семян ноготков ладьевидной и серповидной формы; установлено, что праймирование семян пшеницы гуминовыми веществами снижает водный дефицит в листьях растений при недостаточном увлажнении; показано, что праймирование наночастицами серебра снижает поверхностную зараженность семян, слабо влияя на внутренние инфекции, и способствует перезимовке озимой пшеницы; показана неэффективность гуминовых веществ и наночастиц серебра как праймирующих агентов семян редиса в полевых условиях в случае использования праймирования как единственного приема смягчения стресса; высказано предположение, что положительного эффекта от праймирования семян можно ожидать, если эффект в лабораторных условиях превышает 200%; продемонстрирована меньшая отзывчивость семян редиса на праймирование, по сравнению с семенами пшеницы, как в оптимальных, так и стрессовых условиях. Область применения: технологии предпосевной обработки семян. В рамках реализации этапа 2023 г. были проведены эксперименты, нацеленные на оптимизацию условий и оценку эффективности праймирования семян пшеницы и редиса гуминовыми веществами и наночастицами серебра в лабораторных и полевых условиях. Поставленные на 2023 г. задачи выполнены полностью, полученные результаты соответствуют мировому уровню. Установлено, что: – диапазон оптимальных концентраций гуминовых веществ для праймирования составляет 0.5–1.0 г/л; оптимальная продолжительность не превышает 6 ч и ниже продолжительности стадии набухания семян, что связано, по-видимому, со стимулирующей активностью ГВ; наибольшая продолжительность праймирования необходима для достижения максимальных показателей энергии прорастания; оптимальная температура близка к оптимальной температуре прорастания культуры; – диапазон оптимальных концентраций наночастиц серебра составляет 10.2–90.0 мг/л; оптимальная продолжительность близка к продолжительности стадии набухания семян, а оптимальная температура; – к оптимальной температуре прорастания культуры; установлена обратная связь между оптимальной продолжительностью праймирования и ζ-потенциалом наночастиц; – эпибрассинолиды стимулируют поступление воды при набухании семян ноготков ладьевидной и серповидной формы; – праймирование семян пшеницы и редиса гуминовыми веществами и наночастицами серебра частично снимает водный стресс растений на стадии прорастания в лабораторных условиях; – праймирование семян пшеницы гуминовыми веществами в условиях избыточного увлажнения увеличивает содержание фотосинтетических пигментов в листьях растений лабораторных условиях, а при недостаточном увлажнении – уменьшает водный дефицит в листьях растений; – праймирование семян пшеницы наночастицами серебра позволяет проводить эффективную поверхностную дезинфекцию семян, но слабо влияет на внутренние инфекции в лабораторных условиях; – праймирование семян пшеницы наночастицами серебра способствует лучшей перезимовке растений в полевых условиях; – показана неэффективность гуминовых веществ и наночастиц серебра как праймирующих агентов семян редиса в полевых условиях в случае использования праймирования как единственного приема смягчения стресса; высказано предположение, что при оценке потенциальных праймирующих агентов положительного эффекта от обработки семян можно ожидать, если эффект от этого приема в лабораторных условиях превышает 200%; – показана меньшая отзывчивость семян редиса, по сравнению с семенами пшеницы, на праймирование гуминовыми веществами и наночастицами серебра как в оптимальных, так и в стрессовых условиях. Рекомендации по конкретному использованию результатов НИР: – при выборе условий праймирования в качестве оптимизируемого показателя следует использовать показатель «энергия всхожести»; – перспективными праймирующими агентами являются, вещества, эффект от которых в лабораторных условиях превышает 200%. | ||
4 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Оценка эффективности применения агрохимических средств, стимуляторов и мелиорантов в биоремедиации нефтезагрязненных почв. |
Результаты этапа: | ||
5 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Определение оптимальных диапазонов агрохимических характеристик почв и декоративных растений, нормирующих устойчивость городского ландшафта к техногенным и антропогенным нагрузкам. |
Результаты этапа: | ||
6 | 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. | Управление качеством растительной продукции: инновационные агрохимические средства, перспективные методы комплексной диагностики, связь с условиями минерального питания растений. |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".
№ | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
---|---|---|---|---|---|
1. | отчет_НИР | Otchet_NIR_2022.pdf | 1,1 МБ | 19 декабря 2022 [VoroninaLP] | |
2. | PRILOZhENIE_B.pdf | PRILOZhENIE_B.pdf | 597,5 КБ | 19 декабря 2022 [VoroninaLP] | |
3. | PRILOZhENIE_V.pdf | PRILOZhENIE_V.pdf | 641,8 КБ | 19 декабря 2022 [VoroninaLP] | |
5. | этап 3: полный текст | Otchet_NIR_2023_121041300098-7.pdf | 1,1 МБ | 15 января 2024 [VoroninaLP] |