Ерохин В.Е.

Vladislav E. Erokhin

Федеральный исследовательский центр
«Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН» (Севастополь, Россия)

УДК 582.26: 631.147

Обзор исследований по использованию удобрений, стимуляторов роста и средств защиты растений. Отмечена высокая эффективность препаратов из водорослей и трав для органического земледелия. В Баренцевом, Белом морях и на Дальнем Востоке начались работы по производству препаратов и их использованию в сельском хозяйстве. В Азово-Черноморском бассейне этот ресурс практически не используется. Указаны пути и возможные перспективы использования морских ресурсов.

Ключевые слова: водоросли; травы; азово-черноморский бассейн; органическое земледелие.

В последние годы серьезное внимание уделяют выращиванию высококачественных сельскохозяйственных продуктов по технологии органического или экологического земледелия. Особенностью этого метода является полное исключение из технологической схемы выращивания культур минеральных удобрений, пестицидов, инсектицидов и прочей «сельскохозяйственной химии». Этот способ широко распространяется в США и странах Европы, основан на использовании только натуральных удобрений и добавок, а также не допускает использования трансгенных растений и ядохимикатов. Продукция органического или натурального земледелия стоит значительно дороже, однако пользуется повышенным спросом.

Наиболее важными органическими удобрениями морского генеза являются морские водоросли, мука и экстракты из водорослей. Эти натуральные удобрения способствуют росту растений (особенно плодоносящих растений) и улучшают почву. Морские водоросли, выброшенные прибоем на берег, использовались в качестве удобрения на всех побережьях с сельскохозяйственными угодьями. Известно, что крестьяне Причерноморья также собирали на берегу морские водоросли и удобряли ими землю для повышения урожаев различных культур. В удобрениях из водорослей достаточно азота и других элементов питания, но небольшое количество фосфора. Исходя из этого, наиболее оптимальным вариантом является комплексное удобрение, включающее, например, как водоросли, так и рыбное сырье. Такое удобрение обеспечит растениям полноценный рост и высокий качественный урожай. По нашему мнению, удобрения морского генеза превосходят все известные органические удобрения по богатству макро- и микроэлементного состава, а также в связи с отсутствием в них вредителей сельскохозяйственных культур и семян сорняков.

Вдоль берегов Крыма и Северного Кавказа были сосредоточены запасы до 2 млн т цистозиры. На Черном и Азовском морях в штормовых выбросах преобладают морские травы, преимущественно зостера. Наиболее широко эти травы распространены в северо-западной части моря, а также в бухтах, заливах и лиманах крымского побережья и в Керченском проливе. Запасы зостеры и штормовых выбросов в Тендровском, Джарылгачском, Егорлыцком и Каркинитском заливах оценивались почти в 633 тыс. т и 100 тыс. т соответственно. Общая продукция двух видов зостеры превышала 3 млн т (Калугина-Гутник, 1975; Куликова, 1981; Мильчакова, 2008). Сейчас эти запасы существенно ниже. В последние годы такая оценка не проводилась.

В настоящее время значительные штормовые выбросы морских трав и макрофитов скапливаются на берегах Крыма и на побережье Черного и Азовского морей, однако сведений об их использовании для сельского хозяйства не имеется.

Между тем, имеются хорошие технические решения для сбора и переработки штормовых выбросов. Так, например, в Азовском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства было сделано изобретение «Способ производства удобрения из морских водорослей» (Шевченко, 2006).

Автор предлагает следующую технологию. Штормовые выбросы бурых морских водорослей Cystoseira промывают в морской воде от песка и гальки, затем в пресной воде, после чего измельчают, смачивают 1–2% раствором соляной кислоты при соотношении сырье: раствор кислоты 10:1–2, перемешивают, после чего помещают в емкость-хранилище, где выдерживают в течение 8–10 суток, затем извлекают и добавляют опилки лиственных пород деревьев с песком (при соотношении сырье:опилки с песком 1:1–2, соотношение опилки:песок – 1:1–1,5), до впитывания и получения массы влажностью 10–15%. Полученное удобрение расфасовывают в полиэтиленовые мешки для дальнейшей транспортировки.

Мировой опыт использования водорослей и морских трав в качестве удобрений для сельскохозяйственных культур показывает значительный экономический эффект. Из водорослей производят 510 тыс. т/год удобрений («Maerl») на сумму 10 млн. US $/год и1000 т жидких удобрений на 5 млн. US $/год (Jensen,1993).

В Азово-Черноморском регионе расположена ООО «Группа Компаний АгроПлюс» (Краснодарский край), которая является российским производителем уникальных натуральных органоминеральных питательных комплексов для выращивания растений в открытом и защищенном грунте. Линии «ПРК Белый Жемчуг» и «ПРК Черный Жемчуг», для изготовления которых используются продукты морского генеза, например, экстракт вегетативной массы океанической биофлоры на органо-минеральной основе и морские кораллы, имеют высокую эффективность, пользуются большим спросом в России и за рубежом. Сотрудничество с международными компаниями: Atlantica Agricola (Испания) и Penergetic (Швейцария) – обеспечивает высокий профессиональный уровень технологий питания растений (https://agroplus-group.ru).

В современном растениеводстве одним из важных вопросов является разработка путей повышения эффективности удобрений. С этой целью создан ряд препаратов с использованием аминокислот, применяемых в качестве удобрений, прежде всего для внекорневой подкормки и в качестве антистрессовых препаратов. В частности, «Группа Компаний «АгроПлюс» реализует производимые компанией Atlantica Agricola (Испания) препараты Аминокат 10% и Аминокат 30% – жидкие органоминеральные удобрения, производимые на основе экстракта морских водорослей с добавлением макро- и микроэлементов. Способствуют быстрому восстановлению растений после воздействия стрессовых факторов, таких как жара, засуха, механические повреждения, интоксикация растений, переувлажненность, остановка роста, засыхание нижних листьев. Аминокат 10% получен при гидролизе растительного протеина. Препарат очень быстро восстанавливает иммунитет, активизирует физиологические процессы, стимулирует развитие растений, а также дополнительно улучшает свойства почвы. К этой группе удобрений на основе экстракта морских водорослей со специальными добавками предлагается линейка удобрений Райкат (Старт, Развитие, Финал, Co-Mo). Применяется для получения экологически чистой продукции, обеспечивает полную потребность растений в элементах питания. Содержит макро- и микроэлементы, аминокислоты, экстракты морских водорослей, витамины. Элементы хорошо сбалансированы, обеспечивают высокий уровень развития растений, от начала и до созревания плодов. Показана высокая эффективность при внесении в систему минерального питания растений на черноземах, выщелоченных, дерново-подзолистых, серых лесных нейтральных и щелочных почвах, а также на почвах после известкования (https://agroplus-group.ru).

Одним из важных вопросов растениеводства является разработка путей повышения эффективности удобрений. Препараты компании «Биотехнология» «БИО-АЛЬГО», «БИО-ФЛОРА» и «БИО-МИКС» включают компоненты как водорослей, так и планктона северных широт. В совхозе Ульяновский Камчатского края их действие протестировали на 15 цветочных культурах и получили заметные результаты уже в течение месяца. «БИО-МИКС» увеличивал толщину листьев и их количество у всех культур. Опыты в Камчатском институте сельского хозяйства на зерновых культурах доказали, что внесение препарата в почву увеличивает урожайность на 30% (Абарников, 2015).

В Институте садоводства в Скерневицах (Польша) исследовали удобрения Goemar Goteo, Goemar BM 86, Kelpak SL или Wuxal Ascofol. Все они являются природными экстрактами из морских водорослей, без добавления синтетических активных ингредиентов. Свежие водоросли полностью замораживаются, а затем последовательно поступают на обработку (гомогенизацию и окисление фосфорной кислотой). Полученные природные гидроколлоиды хорошо усваиваются через зеленые части растения (опрыскивание по листу) и корни, а также дополнительно улучшают свойства почвы. Один из первых биостимуляторов из водорослей, который изучался в Польше, – препарат Bio-algeen S90. Многолетний опыт проводился в производственных условиях с использованием препаратов из водорослей Bio-algeen S90, Goemar Goteo и Goemar BM 86, которые показали высокую эффективность (Dudaš et al., 2016).

На основе морских макрофитов была создана линия специализированных удобрений Fertileader – жидких удобрений для внекорневой подкормки, имеющих биостимулирующее действие. Эти препараты могут обеспечивать культивируемые растения базовым питанием на основе полностью усваиваемых питательных веществ и, в целом, улучшать их питание, активизировать поглощение и транспортировку минеральных веществ, интенсифицировать процесс фотосинтеза, а также участвовать в защите растений при температурных и водных стрессах (Stępowska, 2014).

Проведены испытания биостимулятора «Bio-algeen S-90» и удобрения «Megagreen» при выращивании салата-латука сорта «Four Seasons». Эти препараты получают из морских водорослей Ascophyllum nodosum (Shulze & Hermsen GmbH, Германия). Они содержат макро- и микроэлементы, природные химические соединения, включая витамины, аминокислоты и альгиновую кислоту. Авторы отметили увеличение урожая, повышение содержания сухого вещества, хлорофилла, каротиноидов и витамина С. С другой стороны, наблюдали снижение содержания нитратов (Dudaš et al., 2016).

Перспективным направлением использования водорослей в растениеводстве является, по-видимому, получение вытяжек для предпосевной обработки семян с целью повышения энергии их прорастания и всхожести. Многие морские водоросли содержат регуляторы роста растений, такие как ауксины, гиббереллины, абсцизовая кислота и четвертичные соединения аммония (Metting et al., 1990).

Как уже было указано ранее, значительную долю в штормовых выбросах составляют морские травы семейства Zosteraceae. Они представляют огромную ценность для самых различных сфер использования. В качестве удобрения морские травы вносят в почву в самом разнообразном виде: сырыми (целыми и измельченными), в виде перегноя (компоста), водорослевого настоя и золы. Разработано много технологий их комплексной переработки с акцентом на получение пектина зостерина и остатков после экстракции, которые идут на удобрение (Мукатова и др., 2007; Лускарев и др., 2012).

Содержание зостерина в сырье составляет 20–25% от его сухой массы. Основной структурной составляющей зостерина является полигалактуроновая кислота (до 75%). В составе зостерина обнаружены также различные метилгептозы и небольшое количество метоксильных групп (0,18%). Растворы зостерата аммония обладают более высокой вязкостью, нежели зостерата натрия или калия. Зостерин обладает также комплексообразующей и студнеобразующей способностью, что позволяет применять его в качестве адсорбента при создании удобрений, а также для улучшения структуры, оздоровления и восстановления плодородия почвы (Кизеветтер и др., 1967).

Гиббереллиноподобные вещества были исследованы нами у представителей Chlorophyta, Phaeophyta, Chrysophyta и Cyanophyta и ряда фитопланктонных микроводорослей, обитающих в Азово-Черноморском бассейне (Ерохин, 1999). Нами показано, что черноморские макрофиты содержат следующие гиббереллины:

Gracilaria verrucosa – А₂, А₄, А₉; Ceramium rubrum – А₃, А₂; Ulva rigida – А₂, А₄, А₉; смесь Cystoseira barbata+Gracilaria verrucosa – A₂,A₃, A₄, A_7, A₉.

Указанные макрофиты, после проведения дополнительных исследований и разработки технологий, могут быть использованы для получения стимуляторов роста семян сельскохозяйственных культур.

Еще одним ценным и перспективным направлением использования флоры Азово-Черноморского бассейна является получение чрезвычайно интересного класса биоорганических соединений – лектинов. Лектины – это белки, обладающие свойством избирательно связываться с полисахаридами, гликопротеинами и гликолипидами, не вызывая при этом их химического превращения. Нами был проведен скрининг на наличие лектинов в некоторых массовых для Черного моря макрофитах и микроводорослях (Ерохин, Чурилов, 1990). Получение лектинов из водорослей создаст предпосылки для развития биотехнологий экологически чистых средств защиты растений. Такие работы в настоящее время ведутся с использованием наземных растений (Кириченко, Сергиенко, 2006; Павловская, Гагарина, 2017). Так, на основе лектинов получено средство для обработки семян перед посевом с фунгитоксической активностью против Fusarium oxysporum (Павловская и др., 2009). Препарат повышает иммунные свойства растений, оказывает положительное влияние на рост и развитие проростков, снижает заболеваемость растений корневыми гнилями, повышает урожайность гороха.

Наиболее перспективными, но до сих пор плохо изученными, источниками биологически активных веществ для культурных растений являются различные таксоны макро- и микроводорослей, а также цианобактерий. По сравнению с искусственными химическими стимуляторами препараты, созданные на основе водорослей, как и многие микробиологические препараты, широко используемые в современном органическом земледелии, обладают комплексностью действия, низкой себестоимостью производства, обусловленной быстрым получением биомассы определенного штамма в условиях любого фермерского хозяйства.

Современное состояние фиторесурсов Азово-Черноморского бассейна не позволяет организовывать промысел массовых видов макрофитов и трав. Надо признать, что в настоящее время существует только два возможных пути использования морских водорослей и трав Азово-Черноморского бассейна: сбор штормовых выбросов и создание поликультурных марихозяйств, в которых макрофиты будут выращиваться не только для получения сырья, но и для деэвтрофикации окружающей среды. Возможно искусственное выращивание для этих целей макро- и микроводорослей, а также водных растений, например, водного гиацинта.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Работа выполнена по государственному заданию в рамках темы РАН АААА-А18-118021490093-4 «Функциональные, метаболические и токсикологические аспекты существования гидробионтов и их популяций в биотопах с различным физико-химическим режимом».

Список литературы

1. Абарников О. Морские биотехнологии для защиты растений // Защита растений. 12.05.2015. Агропромышленный портал АГРОXXI. 2015. https://www.agroxxi.ru/gazeta-zaschita-rastenii/zrast/morskie-biotehnologii-dlja-zaschity-rastenii.html (дата обращения – 03.02.2020)
2. Ерохин В.Е. Предварительные данные по исследованию гиббереллинов водорослей // Экология моря. 1999. Вып.49. С. 39–43.
3. Ерохин В.Е., Чурилов Ю.С. Перспективы использования черноморских водорослей для получения лектинов // Биологически активные вещества морских организмов. – М.: Наука, 1990. Вып. 1. С. 115–130.
4. Калугина-Гутник А.А. Фитобентос Черного моря. – Киев: Наукова думка, 1975. – 248 с.
5. Кизеветтер И.В., Грюнер B.C., Евтушенко В.А. Переработка морских водорослей и других промысловых водных растени». – М.: Пищевая промышленность, 1967. – 381 с.
6. Кириченко О.В., Сергиенко В.Г. Фунгитоксичная активность растительных лектинов // Физиология и биохимия культурных растений. 2006. Т.38. №6. С. 526–534.
7. Куликова Н.М. Фитоценозы зостеры в Черном и Азовском морях // Промысловые водоросли и их использование. – М.: ВНИРО, 1981. – С. 74–80.
8. Лускарев А.В., Гнеденков С.В., Сергиенко В.И. Способ получения пектина из морских трав // Патент RU 2440009. МПК A23L1/0524. 2012. Бюл. № 2.
9. Мильчакова Н.А. Морские травы южных морей Евразии: состав, распространение и структурно-функциональные особенности (обзор) // Труды ЮГНИРО, 2008. Т.46. С. 93–101.
10. Мукатова М.Д., Бикмухаметова А.М., Киричко Н.А., Привезенцев А.В., Утеушев Р.Р. Способ комплексной переработки морской травы каспийской семейства Zosteraceae // Патент RU № 2302746 C2, МПК A23L 1/0532(2006.01). 2007. Бюл. № 20
11. Павловская Н.Е., Гагарина И.Н. Функциональная роль лектинов растений как предпосылка для их применения в биотехнологии //Химия растительного сырья. 2017. №1. С. 21–35.
12. Павловская Н.Е., Гагарина И.Н., Роговин В.В., Борзенкова Г.А., Муштакова В.М., Фомина В.А. Средство для предпосевной обработки семян гороха // Патент RU №2372763. 2009. Бюл. №32.
13. Шевченко В.Н. Способ производства удобрения из морских водорослей // Патент RU 2272799, C1, МПК C05F 11/00. 2006. Бюл. №9.
14. Dudaš S., Šola I., Sladonja B., Erhatić R., Ban D., Poljuha D. The effect of biostimulant and fertilizer on «low input» lettuce production // Acta Bot. Croat. 2016. 75 (2). P.253–259.
15. Jensen A. Present and future needs for algae and algal products.// Hydrobiologia. 1993. 260/261. P. 15–23.
16. Metting B., Rayburn W.R., Raynand P.A. Algae and agriculture // C.A. Lembi, J.R. Waaland (Eds.) Algae and Human Affairs. – Cambridge: Cambridge University Press, 1990. P.357–370.
17. Stępowska A. Więcej niż nawóz // Haslo ogrodnicze'. 2014. №4. https://batkivsad.com.ua/ru/bolshe-chem-udobrenie-142 (дата обращения – 03.02.2020).
18. https://agroplus-group.ru/ (дата обращения – 03.02.2020).

Статья поступила в редакцию 11.02.2020
Статья поступила после доработки 04.03.2020
Статья принята к публикации 15.03.2020

Об авторах

Ерохин Владислав Евстафьевич – Erokhin Vladislav E.

кандидат биологических наук, доцент
ведущий научный сотрудник, ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН», Севастополь, Россия (Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas RAS, Sevastopol, Russia), Отдел экологической физиологии водорослей.

veerokhin@gmail.com

Корреспондентский адрес: Россия, 299011, Севастополь, пр. Нахимова, 2, ФИЦ ИнБЮМ; тел. (8692)-54-41-10.

ССЫЛКА НА СТАТЬЮ:

Ерохин В.Е. О возможности использования морских растений Азово-Черноморского бассейна для органического земледелия  // Вопросы современной альгологии. 2020. № 1 (22). С. 1–7. URL: http://algology.ru/1584

DOI - https://doi.org/10.33624/2311-0147-2020-1(22)-1-7

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

.

On the possibility of using marine plants of the Azov-Black Sea basin for organic farming

Vladislav E. Erokhin

Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas RAS (Sevastopol, Russia)

Review of research on the use of fertilizers, growth promoters and plant protection products. High efficiency of preparations from algae and herbs for organic farming was noted. At the Barents, White Seas and on the Far East work began on the production of preparations and their use in agriculture. In the Azov-Black Sea basin this resource is practically not used. The ways and possible prospects for the use of sea resources are indicated.

Key words: algae; herbs; the Azov-Black Sea basin; organic farming.

References

1. Abarnikov O. Morskiye biotekhnologii dlya zashchity rasteniy [Marine biotechnology for plant protection]. Zashchita rasteniy. 12.05.2015. Agropromyshlennyy portal AGROXXI. 2015. [Agroindustrial portal AGROXXI]. https://www.agroxxi.ru/gazeta-zaschita-rastenii/zrast/morskie-biotehnologii-dlja-zaschity-rastenii.html (date –03.02.2020).
2. Dudaš S., Šola I., Sladonja B., Erhatić R., Ban D., Poljuha D. The effect of biostimulant and fertilizer on “low input” lettuce production. Acta Bot. Croat. 2016. 75 (2). P. 253–259.
3. Erokhin V.E. Predvaritel'nye dannye po issledovaniyu gibberellinov vodoroslei [Preliminary data on the study of algae gibberellins]. In: Ekologiya morya. 1999. V.49. P. 39–43
4. Erokhin V.E., Churilov Yu.S. Perspektivy ispol'zovaniya chernomorskikh vodoroslei dlya polucheniya lektinov [Prospects for the use of Black Sea algae for the production of lectins]. In: Biologicheski aktivnye veshchestva morskikh organizmov [Biologically active substances of marine organisms]. Nauka, Moscow, 1990. Is.1. P. 115–130.
5. Jensen A. Present and future needs for algae and algal products. Hydrobiologia. 1993. 260/261. P. 15–23.
6. Kalugina-Gutnik A.A. Fitobentos Chernogo morya [Phytobenthos of the Black Sea]. Naukova dumka, Kiev, 1975. 248 p.
7. Kizivetter I.V., Gryuner B.C., Evtushenko V.A. Pererabotka morskikh vodoroslei i drugikh promyslovykh vodnykh rastenii [Processing of seaweed and other commercial aquatic plants]. Pischevaya promyshlennost', Moscow, 1967. 381 p.
8. Kirichenko O.V., Sergiyenko V.G. Fungitoksichnaya aktivnost' rastitel'nykh lektinov [Fungitoxic activity of plant lectins]. Physiology and biochemistry of cultivated plants. 2006. V. 38, №6. P. 526–534.
9. Kulikova N.M. Fitotsenozy zostery v Chernom i Azovskom moryakh [Phytocenoses zoster in the Black and Azov Seas]. In: Promyslovye vodorosli i ikh ispol'zovanie [Commercial algae and their use]. VNIRO, Moscow, 1981.– P. 74–80.
10. Luskarev A.V., Gnedenkov S.V., Sergienko V.I. Sposob polucheniya pektina iz morskikh trav [A method for producing pectin from sea herbs]. Patent RF 2440009. 2012. Bull. № 2.
11. Metting B., Rayburn W.R., Raynand P.A. Algae and agriculture. In: C.A. Lembi & J.R. Waaland (Eds). Algae and Human Affairs. Cambridge University Press, Cambridge, 1990. P. 357–370.
12. Milchakova N.A. Sea grasses of the southern seas of Eurasia: composition, distribution and structural and functional features (review). Proceedings of YUGNIRO. 2008. V. 46. P. 93–101.
13. Mukatova M.D., Bikmukhametova A.M., Kirichko N.A., Privezentsev A.V., Uteushev R.R. Sposob kompleksnoi pererabotki morskoi travy kaspiiskoi semeistva Zosteraceae [The method of complex processing of sea grass of the Caspian family Zosteraceae]. Patent RF № 2302746 C2, MPK A23L 1/0532(2006.01). 2007. Bul. 20.
14. Pavlovskaya N.E., Gagarina I.N. Funktsional'naya rol' lektinov rasteniy kak predposylka dlya ikh primeneniya v biotekhnologii [The functional role of plant lectins as a prerequisite for their use in biotechnology]. Khimiya rastitel'nogo syr'ya [Chemistry of plant raw materials]. 2017. №1. P. 21–35.
15. Pavlovskaya N.Ye., Gagarina I.N., Rogovin V.V., Borzenkova G.A., Mushtakova V.M., Fomina V.A. Sredstvo dlya predposevnoy obrabotki semyan gorokha [Means for presowing treatment of pea seeds]. Patent RF №2372763. 2009. Bull. 32.
16. Shevchenko V.N. Sposob proizvodstva udobreniya iz morskikh vodoroslei [Method for the production of fertilizer from algae]. Patent RF 2272799. 2006. Bull. 9.
17. Stępowska A. Więcej niż nawóz. Haslo ogrodnicze'. 2014. №4. https://batkivsad.com.ua/ru/bolshe-chem-udobrenie-142 (date –03.02.2020).
18. https://agroplus-group.ru (date –03.02.2020).

Authors

Erokhin V.E.

ORCID - https://orcid.org/0000-0001-8001-9702

Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas RAS, Sevastopol, Russia

veerokhin@gmail.com

ARTICLE LINK:

Erokhin V.E. On the possibility of using marine plants of the Azov-Black Sea basin for organic farming. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2020. № 1 (22). P. 1–7. URL: http://algology.ru/1584

DOI - https://doi.org/10.33624/2311-0147-2020-1(22)-1-7

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor,please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@algology.ru

When reprinting a link to the site is required

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147