Перспективы использования сапропелей в сельском хозяйстве

Prospect of using sapropel in agriculture

 

Митюков А.С., Гузева А.В.

Alexey S. Mytyukov, Alina V. Guzeva 

 

Институт озероведения РАН (Санкт-Петербург, Россия)

 

УДК 556.56.01

 

Сапропели – донные отложения пресноводных водоемов с большим содержанием водорослевых остатков. Проведены испытания влияния сапропеля Псковской области на сельскохозяйственные растения и животных. Получены многообещающие результаты.

Ключевые слова: сапропель; гуминовые кислоты; ультразвуковая кавитация.

 

Сапропели – донные отложения пресноводных водоемов. Это сложный органоминеральный комплекс, где все составляющие находятся во взаимодействии друг с другом. Органическое вещество сапропеля является совокупностью растительных и животных остатков, а также продуктов их распада. При этом именно водоросли в систематическом отношении являются основными сапропелеобразователями. В сапропелях идентифицированы остатки диатомовых, сине-зеленых, зеленых, золотистых, вольвоксовых, десмидиевых и протококковых, эвгленовых и пирофитовых водорослей (Платонов и др., 2016).

В состав сапропеля входят полимерные соединения, образовавшиеся в процессе биотической и абиотической деструкции, продукты синтеза органических веществ, а также жизнедеятельности микроорганизмов. Для органического вещества сапропели характерно низкое содержание углерода (4,7–6,0%) и достаточно высокое содержание кислорода (23–39%) (Лиштван, Лопотко, 1976; Плаксин и др., 2008). По сравнению с торфами органическая масса сапропелей отличается более высоким содержанием легкогидролизуемых веществ, которые включают гемицеллюлозу и азотсодержащие соединения. Сапропели исключительно богаты азотом, и ни одно ископаемое (торф, сланцы, нефть) не имеет такого высокого содержания азота, как сапропель.

По процентному соотношению содержанию органических и минеральных веществ отложения сапропелей разделяются на 4 типа:

  • Органические (зольность до 30%);
  • Органо–минеральные (зольность 30–50%);
  • Минерально – органические (зольность 50–70%);
  • Минерализованные (зольность 70–85%).

Классификация сапропелей, согласно (Казаков, Пронина, 1941), должна учитывать как состав органической части, так и особенности минеральных компонентов сапропеля. В центральной части России часто встречаются водорослевые сапропели: цианофицейно-протококковые (12,2%), смешанно-водорослевые (8,9%), хризомонадово-диатомовые (8,3%) и протококково-цианофицейные. В центральных областях европейской части России распространены диатомово-кремнеземистые (6,8%),глинистые (6,3%), известковистые (4,9%), водарослево-торфянистые (4,4%) и торфянистые (3,9%) сапропели.

Большое содержание диатомовых водорослей в сапропелях, которые имеют кремнеземистые оболочки, часто способствует повышению его минерализации. Наименьшая минерализация (4–10%) отмечается у цианофицейных сапропелей. Хризомонадовые сапропели тяготеют к верхней границе минерализации водорослевых сапропелей (20–30%). Среди минерально-органических сапропелей обычно доминируют диатомовые водоросли, часто с хризомонадами и губками, реже протококковые водоросли и еще реже цианофицеи. Среди органоминеральных и минерализованных сапропелей господствуют диатомеи с губками, реже с хризомонадами.

Важно отметить, что в целях научно-обоснованного выбора исходного сырья для получения на его основе биологически активных препаратов широкого спектра действия, целесообразно особое внимание уделить исследованию химического состава самого вещества сапропеля, нативных водорослей, условиям их биогеохимической трансформации, основным процессам, определяющим формирование органической массы сапропеля (Платонов и др., 2016). Результаты исследований биологической активности сапропелей и ее связи с видовым составом водорослей-сапропелеобразователей представлены в некоторых научных работах (Штин, 2005; Платонов и др., 2014а; Платонов и др., 2014б).

Биологически активная компонента сапропеля включает в себя целый комплекс разнообразных веществ: азотистые и гормоноподобные соединения, ферменты, витамины, пигменты, органические кислоты и спирты, другие биологически активные вещества. После отмирания водоросли, обогащенные белком, клетчаткой жирами, фосфором, кальцием и калием, становятся компонентами сапропеля. В работе О.Д. Охочинской (2000) показано, что водоросли являются поставщиками самых различных аминокислот, сахаров, водорастворимых карбоновых кислот, окси- и кетокислот, широкого спектра витаминов, алкалоидов, каротина, стероидных соединений.

Минеральная часть сапропеля содержит соединения железа, магния, калия, алюминия, серы, фосфора и другие макро- и микроэлементы.  

Все эти компоненты делают сапропель уникальным натуральным сырьем для получения на его основе разнообразных удобрений, пищевых и кормовых добавок, которые могут быть использованы в сельском хозяйстве, а также медицинских препаратов, используемых при лечении различных заболеваний.

В растениеводстве (Храмцов и др., 2008) изучали влияние натурального сапропеля, полигумата (вытяжка из сапропеля), полигумата, обогащенного микроэлементами, как раздельно, так и в сочетании с минеральными удобрениями на плодородие почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур. При возделывании зерновых культур на черноземных почвах южной лесостепной зоны предпосевная обработка семян полигуматом, обогащенным микроэлементами, обеспечивала получение дополнительно 0,18–0,22 т/га зерна яровой пшеницы и 0,25–0,29 т/га зерна овса. При сочетании этого приёма с внесением минеральных удобрений (N60Р60) дополнительно получено 0,51–0,53 и 0,65–0,69 т/га зерна соответственно (Храмцов и др., 2008). 

По данным Л.Р. Мукиной (2008) исследования показывают, что вносимые удобрения на основе сапропелей поддерживают положительный баланс азота и фосфора. После проведения тест-опытов содержание подвижного фосфора увеличилось по сравнению с контролем – вариант без удобрений. Особенно значительное накопление элемента наблюдалось при внесении свежего и активированного сапропеля, вермикомпоста и гранулированных торфоцеолитовых удобрений. Максимальная прибавка урожайности зеленой массы ячменя на пойменной почве получена при насыщении добавок минеральными удобрениями на варианте с применением вермикомпоста и свежего сапропеля, добытого с глубины 2–2,5 м (Мукина, 2008). 

При применении сапропеля в животноводстве в качестве кормовых добавок, у животных повышается естественная сопротивляемость организма к заболеваниям, увеличивается продуктивность и прирост живой массы. При скармливании сапропеля скоту проявляются лечебные свойства, животные выздоравливают, тем самым снижая затраты на медикаменты. Наличие в сапропеле половых гормонов улучшают воспроизводительные качества животных и ускоряют их половое созревание. 

Биологически активные вещества сапропеля оказывают местное и общее действие на организм за счет содержащихся в нем витаминов А, Д, Е, С и группы В, набора незаменимых аминокислот, минералов, антиоксидантов, гуминовых кислот и других веществ. Комплексное воздействие компонентов сапропеля нормализует минеральный, витаминный обмен веществ, стимулирует систему кроветворения, иммунные и гормональные реакции. Выявлено влияние сапропеля на клеточные и гуморальные факторы иммунитета, развитие центральных органов иммунной системы, гематологические показатели, естественную резистентность птиц и выработку у них антител (Лыско, 2008). 

В лаборатории биохимии и физиологии Сибирского НИИ птицеводства определяли питательную ценность сапропеля. Количество протеина находилось в пределах 6,5–9,7%; кальция – 3,5–8,3%; фосфора – 0,2–0,3%. Аминокислотный состав сапропеля определялся в биохимической лаборатории ВНИТИП. В его состав входят (г на 1 кг сухого вещества): аспарагиновая кислота – 10,79; глутаминовая кислота – 8,76; лизин – 3,86; метионин – 1,48; цистин – 1,12; треонин – 4,91; серин – 4,55; пролин – 3,51; глицин – 7,70; аланин – 4,58; валин –5,49; изолейцин – 3,25; лейцин – 5,12; тирозин – 2,69; фенилаланин – 4,04; гистидин – 2,13; аргинин – 2,96. В его состав входят также витамины: А, В1, В2, В6, В12, С, Е, D.

Был проведен опыт по замене травяной муки в рационе кур-несушек мясных пород сапропелем. Дача сапропеля осуществлялась по 8 г на голову. За период опыта сохранность поголовья составила 98,9%, выход инкубационных яиц –73,4. Показатели качества яиц во все возрастные периоды (еженедельный учет) были выше.

При введении сапропеля в количестве 10 и 15% от объема рациона цыплятам–бройлерам и при свободном доступе к кормам, улучшается их жизнеспособность на 2,0–2,6%. Живая масса бройлеров во все возрастные периоды была выше в группах, получавших сапропель. Среднесуточный прирост живой массы в опытных группах был выше на 1,9–2,2 г по сравнению с контрольной (Мальцев и др., 2008).

На данный момент сапропелевый фонд в Российской Федерации изучен совершенно недостаточно (около 2,0%) и на основе этого можно констатировать только прогнозные запасы, которые установлены из количества озер, среднестатистических данных по толщине отложений и отношению площади, занимаемой сапропелем, к величине зеркала озера. На 01.01.1990 г. общие предполагаемые ресурсы озерного сапропеля РФ определены в 91,0 млрд. т (60%–ной влажности). Так как сапропель является уникальным и значимым сырьем для многих сфер народного хозяйства, в настоящее время необходимо изучение и оценка возможности разработки его месторождений.  

В данной работе в качестве сырья использовалась сапропель из месторождений Псковской области. Из сообщения Комитета по управлению муниципальным имуществом, в озерах сосредоточены значительные запасы озерного ила-сапропеля – порядка 100 млн. кубометров. Имеющиеся запасы сапропеля позволяют не только обеспечить потребность сельского хозяйства области в органоминеральных удобрениях, но и поставлять его в другие регионы.

В области имеется около 145 изученных месторождений сапропеля, в т.ч. 65 озерного типа и 80 под слоем торфяных залежей. Детально разведанных и подготовленных к промышленной эксплуатации – 38. Наиболее крупные запасы этого сырья сосредоточены в Невельском, Бежаницком, Себежском и Новоржевском районах. Особо отличаются 3 месторождения с балансовыми запасами 1817 тыс.т. Эти месторождения сапропеля («Озеро Лунево», «Каменка», «Озеро Лесицко»), содержат лечебные грязи, пригодные для медицинских целей.

Цели и задачи работы. Нами был разработан инновационный препарат (ультра-дисперсная гумато-сапропелевая суспензия) на основе сапропеля Псковской области. Целью работ являлось исследование свойств сапропелевой суспензии и возможности ее использования в различных сферах сельского хозяйства (животноводство и растениеводство).

 

Материалы и методы исследования

Препарат использовался в качестве кормовой добавки на телках черно-пестрой породы в период выращивания от 6 до 18-месячного возраста, а также применялся и как удобрение при выращивании пшеницы. Суспензия изготавливалась на базе ИНОЗ РАН по авторской методике с использованием щелочного вытеснения и ультразвуковой кавитации, что позволяет значительно повысить биологическую активность гуминовых веществ сапропеля. 

 

Результаты исследования и дальнейшие перспективы использования сапропели в сельском хозяйстве

Для того, чтобы использовать в качестве кормовой добавки сапропели, нами проведена оценка их химического состава, питательной ценности и безопасности для животных.

В соответствии с имеющимися классификациями сапропелей исследуемые сапропели можно отнести (месторождение Середка)

а) по содержанию золы – к смешанным;
б) по соотношению органической и минеральной части – к органо-минеральным;
в) по составу зольной части – к кремнеземистым;

Исследованиями установлено, что используемый сапропель имеет в своем составе практически все жизненно необходимые микро- и макроэлементы. Кроме того выявлено, что в сапропелях имеются, хотя и в небольших количествах,  сырой протеин, переваримый протеин, легкогидролизуемые углеводы, витамин А.

Проведены исследования и на содержание токсичных элементов, таких как кадмий, мышьяк, ртуть, свинец. Установлено, что эти элементы в образце используемого сапропеля присутствуют, но в небольших количествах, ниже ПДК (предельно допустимых концентраций).

Установлено, что от введения в рацион натурального сапропеля (200 г/сутки) животные дополнительно получали в день 111,5 г сухого вещества, 7,7 г сырого протеина, 0,44 г кальция, 8,3 мг меди, 73,1 мг цинка, 3,8 мг кобальта и 23,7 мг марганца. Эффективность введения в рацион сапропеля составила 36 г, и среднесуточный прирост опытной группы с сапропелем составил 764 г. Превышение в среднесуточном привесе телок, получавших сапропель, от контроля составило 4,9%. 

При использовании в качестве кормовой добавки ультра-дисперсной гумато-сапропелевой суспензии (20 мл) среднесуточный прирост живой массы составил 928 г. что на 180 г (24%)  больше, чем в контрольной группе.

Результаты использования разработанного препарата показали как экономическую эффективность, так и значительный положительный эффект, оказываемый на состояние здоровья животных за счет повышения их резистентности, которые они получили от целебных компонентов, нормализующих обмен веществ, воспроизводительные функции и защитные функции организма. Сапропель издавна использовался как лечебное и профилактическое средство наряду с торфом, бентонитовыми глинами и мергелями. 

В опытах с растениями также получены высокие результаты. Исследования показали, что использование ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии значительно усиливает физиологические процессы, протекающие в растениях в период их роста и развития. Препарат активизирует биохимические и физиологические процессы, повышает обмен веществ и общий энергетический уровень процессов, проходящих в растениях. Активизация физиологических процессов приводит к усиленному поступлению в растения элементов питания, что сопровождается повышением урожая (до 20%) и улучшением его качества, по сравнению с контролем. 

Таким образом, учитывая огромные возобновляемые ресурсы сапропеля в Российской Федерации (>90 млрд т) и необходимость замещения дорогостоящих импортных пищевых добавок и ветеринарных препаратов на отечественные безопасные и натуральные средства, представленные данные экспериментальных исследований заслуживают пристального внимания и последующего масштабирования.

Дальнейшие эксперименты будут направлены на выявления возможности использования препарата и в других сферах народного хозяйства.

 

Список литературы

1. Платонов М.А., Ларина М.А., Горохова М.Н., Белозерова Л.И., Иерусалимский К.В. Сапропели – кладовая биологически активных соединений // Вестник новых медицинских технологий. 2016. №3. С. 255–260.

2. Плаксин Г.В., Лихолобов В.А., Кривонос О.И. Сапропель, как источник химических продуктов // Сапропель и продукты его переработки: Материалы Междунар. научно-практич. конф. (Омск, 4–5 декабря 2008 г.) – Омск, 2008. – С. 5–7.  

3. Лиштван И.И., Лопотко М.З. Использование сапропелей в народном хозяйстве //Проблемы использования сапропелей в народном хозяйстве /Изд. «Наука и техника». Минск. – 1976. –С.5–13. 

4. Казаков Е.И., Пронина М.В. Химический состав различных форм планктона и бентоса // Тр. лаборатории генезиса сапропеля. 1941. №2. С. 49–57.

5. Платонов В.А., Хадарцев А.А., Фридзон К.Я., Чуносов С.Н. Химический состав и биологическая активность сапропеля оз. Глубокое (Татарстан) // Вестник новых медицинских технологий. 2014. №3. С. 199–204. – http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/2014/14B3.pdf

6. Платонов В.В., Хадарцев А.А., Фридзон К.Я. Химический состав и биологическая активность сапропеля Оренбургской области (П. Соль-Илецк), генетическая связь с составом сапропелеобразователей // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2014. №1. С. 6 – http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/ Bulletin/E2014-1/4873.pdf

7. Штин С.М. Озерные сапропели и их комплексное освоение. – М.: Московский государственный горный университет, 2005. – 373 с.

8. Охочинская О.Д. Химический состав и биологическая активность сапропеля Астраханской области: Автореф. дис. канд. хим. наук. – СПб., 2000. – 19 с.

9. Храмцов И.Ф., Воронкова Н.А., Мансапова А.И., Хамова О.Ф. Эффективность применения сапропеля в земледелии Омской области // Сапропель и продукты его переработки: Материалы Междунар. научно-практич. конф. (Омск, 4–5 декабря 2008 г.) – Омск, 2008. – С. 15–17. 

10. Мукина Л.Р. Эффективность применения сапропелей и органо-минеральных удобрений на основе сапропеля на пойменных орошаемых почвах Красноярского края // Сапропель и продукты его переработки: Материалы Междунар. научно-практич. конф. (Омск, 4–5 декабря 2008 г.) – Омск, 2008. – С. 17–20.  

11. Лыско С.Б., Мальцева Н.А., Мальцев А.Б. Влияние сапропеля и продуктов его переработки на иммунную систему сельскохозяйственной птицы // Сапропель и продукты его переработки: Материалы Междунар. научно-практич. конф. (Омск, 4–5 декабря 2008 г.) – Омск, 2008. – С. 27–29. 

12. Мальцев А.Б., Мальцева Н.А., Ядрищенская О.А., Богданова Л.А., Лыско С.Б. Сапропель и продукты его переработки в кормлении сельскохозяйственной птицы // Сапропель и продукты его переработки: Материалы Междунар. научно-практич. конф. (Омск, 4–5 декабря 2008 г.) – Омск, 2008. – С. 25–27. 

Статья поступила в редакцию 30.11.2017, после доработки - 14.12.2017

 

Prospect of using sapropel in agriculture

Alexey S. Mytyukov, Alina V. Guzeva

Institute of limnology of RAS, St. Petersburg, Russia

Sapropels are bottom sediments of freshwater reservoirs with a high content of algal residues. We conducted tests on agricultural plants and animals with sapropel of the Pskov region. Promising results were obtained.

Key wordssapropel; humic acids; ultrasonic cavitation.

 

 

Об авторах

Митюков Алексей Савельевич – Mytyukov Alexey S.

доктор сельскохозяйственных наук
ведущий научный сотрудник, Институт озероведения РАН, г. Санкт-Петербург, Россия (Institute of limnology of RAS, St. Petersburg, Russia)

mitals@yandex.ru 

Гузева Алина Валерьевна – Guzeva Alina V.

старший инженер, Институт озероведения РАН, г. Санкт-Петербург, Россия (Institute of limnology of RAS, St. Petersburg, Russia)

olina2108@mail.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 196105, г. Санкт-Петербург, ул. Севастьянова, д.9; телефон: 8(812)387-02-60.

 

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

 

 

К другим статьям Международной конференции 
«Экологическая физиология водных фототрофов: 
распространение, запасы, химический состав и использование».
VI Сабининские чтения - 2017 

 

 

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

 

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ








ГЛАВНАЯ

НОВОСТИ

О ЖУРНАЛЕ

АВТОРАМ

15 номеров журнала

ENGLISH SUMMARY

ОБЗОРЫ И СТАТЬИ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ


АКВАРИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
И  ИХ  СОДЕРЖАНИЕ


КОНФЕРЕНЦИИ

АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЙ СЕМИНАР

СТУДЕНЧЕСКИЕ РАБОТЫ

АВТОРЕФЕРАТЫ

РЕЦЕНЗИИ


ПРИЛОЖЕНИЕ к журналу:


ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОПРЕДЕЛИТЕЛИ И МОНОГРАФИИ

ОТЕЧЕСТВЕННАЯ АЛЬГОЛОГИЯ
СЕГОДНЯ


ИСТОРИЯ АЛЬГОЛОГИИ

КЛАССИКА
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ АЛЬГОЛОГИИ


ПУБЛИКАЦИИ ПРОШЛЫХ ЛЕТ

ВЕДУЩИЕ АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЕ
ЦЕНТРЫ


СЕКЦИЯ  АЛЬГОЛОГИИ  МОИП

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ РАЗДЕЛ

СЛОВАРИ И ТЕРМИНЫ



НАШИ ПАРТНЕРЫ


ПРЕМИИ

КОНТАКТЫ

Новые публикации



Карта сайта






Рассылки Subscribe.Ru
Журнал "Вопросы современной альгологии"
Подписаться письмом


Облако тегов:
микроводоросли    макроводоросли    пресноводные    морские    симбиотические_водоросли    почвенные    Desmidiales(отд.Сharophyta)    Chlorophyta    Rhodophyta    Conjugatophyceae(Zygnematophyceae)    Phaeophyceae    Диатомеи     Dinophyta    Prymnesiophyta_(Haptophyta)    Cyanophyta    Charophyceae    бентос    планктон    перифитон    кокколитофориды    Экология    Систематика    Флора_и_География    Культивирование    Химический_состав    Минеральное_питание    Ультраструктура    Загрязнение    Биоиндикация    Размножение    Морфогенез    Морфология_и_Морфометрия    Физиология    Морские_травы    Использование    ОПРЕДЕЛИТЕЛИ    Фотосинтез    Фитоценология    Черное_море    Белое_море    Баренцево_море    Карское_море    Дальний_Восток    Азовское_море    Каспийское_море    Чукотское_море    КОНФЕРЕНЦИИ    ПЕРСОНАЛИИ    ИСТОРИЯ    РЕЦЕНЗИЯ    Биотехнология    Динамические_модели    Экстремальные_экосистемы    Ископаемые_водоросли    Сезонные_изменения    Биоразнообразие    Аральское_море    первичная_продукция    Байкал    

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147