XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке. Летняя площадка 2022

Использование грибов рода Trihoderma и переработка памперсов при контейнерном выращивании растений

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Аглуллина А.Р. 1

---

1МАОУ" СОШ № 12"

Устьянцева Н.Ю. 1

---

1МАОУ "СОШ№12"

Работа в формате PDF

1.8 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Тема проекта и её актуальность:

В настоящее время отрабатывается и совершенствуется технология получения посадочного материала с закрытой корневой системой. Особое значение отводится использованию грунтов, фунгицидов, удобрений, что позволяет повысить качество посадочного материала.

Особая роль в питомниководстве отводиться регуляторам роста, которые способны сократить время получения стандартных саженцев. В отечественной и зарубежной литературе данных по применению регуляторов роста на саженцах плодовых деревьев в контейнерной культуре не достаточно.

Использование посадочного материала с закрытой корневой системой позволяет увеличить процент приживаемости растений после пересадки в открытый грунт, продлить сроки работ по высадке растений, обеспечивает хорошее дальнейшее развитие саженцев и ускорить вступление в плодоношение.

Важнейшими элементами для развития отрасли являются наличие современного оборудования и техники, а также развитие и внедрение инновационных технологий. К числу последних относятся:

применение регуляторов роста, биофунгицидов;

использование гидрогелей

По оценке Гринпис, ежегодно россияне выбрасывают более 70 миллионов тонн бытового мусора. Это в 10 раз больше пирамиды Хеопса. То есть россияне «творят» 10 таких пирамид каждый год. Основное пристанище для отходов – это мусорные свалки. Экологи определяют площадь свалок в 4 миллиона гектаров. Это площадь с размером Данию. При этом мусора становится все больше и больше. Ежегодно под свалки добавляется около 400 га. территории страны. Если данный рост сохранится, то к 2050 году свалки займут около1% площади России.

В российском законодательстве закреплен приоритет предотвращения образования отходов над их переработкой. Переработка как один из способов обращения с отходами, пункт 2 статьи 3 Федерального закона № 89, который называется «Об отходах производства и потребления». [1]

Проблема России в том, что нет утилизации использованных памперсов и людям приходится выбрасывать памперсы нанося вред природе. А производство и потребление одноразовых подгузников ежегодно неуклонно растет. Среди товаров индивидуального потребления подгузники являются 3 по величине бытовым отходом и составляют 4 % твердых отходов.

Цель проекта: Использование грибов рода Trihoderma и переработка использованных памперсов при выращивании горшечных культур.

Задачи:

Изучить информацию по данному проекту;

Изучить методику проведения вегетационных опытов;

Экспериментально опробовать методику переработки;

Предложить технологию выращивания грибов в сельском хозяйстве на субстрате из использованных памперсов.

Этапы работы над проектом:

Объект: влияние грибов,

Предмет: памперсы, растения

Гипотеза: Вещества, выделяемые грибами, и гидрогель будут положительно влиять на рост растений.Памперсы будут разрушаться быстрее под влиянием гриба рода Trihoderma.

РАЗДЕЛ 1. (ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ)

В нашей стране использованные памперсы выбрасываются в контейнеры для бытовых отходов, а дальше эти памперсы попадают на свалку. Ученые подсчитали, что среднестатистическая семья за первые 2,5 года жизни ребенка отправляет в мусор от 2,5 до 6 тысяч использованных подгузников (в день до 15 шт.). Одноразовые подгузники предназначены облегчить уход за новорожденными детьми, и людьми, страдающими от недержания мочи и кала.

Памперсы относятся к 5 классу опасности, что означает, что они безопасны и не представляют угрозу ни для людей, ни для окружающей среды. По САНПИН 2.1.7.2790-10 они относят к классу А, а использованные к классу Б. Последние могут представлять угрозу распространения инфекционных заболеваний, бактерий и т. д. [5].

Подгузники состоят из полуфабрикатов волокнистой целлюлозы, гидрогеля, или полимера полиакрилата натрия, который обладает способностью удерживать влагу. При контакте с жидкостью он переходит в гелеобразную форму. По сути это такой же гидрогель, как и тот, что продается в садовых магазинах для растений. Гидрогель позволяет длительное время сохранять требуемый для растений уровень влажности субстрата и постепенную отдачу влаги. [8]

Почему плохо выбрасывать памперсы на свалку?

Выброшенные на свалку памперсы начинают разлагаться. Разложение может длиться до 100 лет. Иногда свалки горят и при горении памперсы выделяют токсические, канцерогенные и мутагенные соединения. Ученые всего мира занимаются вопросами переработки выброшенных подгузников.

В разных странах подгузники перерабатывают на черепицу, получают энергию от сжигания и т.д. В Мексике применяют интересный способ переработки памперсов – выращивают грибы вешенку [6].

И поэтому мой проект предлагает использовать для переработки использованных памперсов выращивание грибы рода Trihoderma.

1.1. Грибы рода Trihoderma

Обычно, грибы рода Trichoderma выделяют из почвы, хотя они часто спорулируют на древесине, на шляпках культурных грибов, на лесных грибах, где их можно определить с легкостью по массе конидий, окрашенных в зеленый цвет, реже в белый и желтый цвета. Они обнаружены в разных местообитаниях. Например, грибы можно обнаружить на влажных стенах зданий, как эндофиты, в стволах деревьев влажного тропического леса [2].

Грибы рода Trihoderma – широкая группа микроорганизмов, играющая важную роль в природе. Грибы обладают целлюлозолитической и хитинолитической активностью, поэтому их часто используют для получения ферментов разрушающих целлюлозу, лигнин, хитин и пектин. Способность разрушать хлорорганические вещества, пестициды, полиэтилен, пластмассы позволяют открыть возможности для использования в процессах биологической очистки загрязненных почв и в переработке отходов [3].

1.2. Использование биофунгицида Trichoderma

Антагонистическая активность грибов рода Trihoderma по отношению ко многим патогенам позволяет их применять в качестве биофунгицидов, особенно, против корневых гнилей. Кроме того, они способствуют интенсивному поглощению растением микро и макроэлементов, стимулирует развитие на корнях азотофиксирующих бактерий, что положительно влияет на культурные растения.

Грибы рода Trihoderma усиливают развитие корневой системы, что часто приводит к повышению урожайности и увеличению биомассы растений. Наблюдается ускорение роста, как у полевых культур, так и у тепличных растений. Таким образом, применение видов Trichoderma может привести к увеличению урожайности культуры, что особенно важно в неблагоприятных погодных условиях. Главным образом, увеличение урожая наблюдается в стрессовых условиях. Когда современные культуры выращивают в неблагоприятных условиях, мало шансов на получение высокого урожая.

Важно разделять прямые воздействия на рост растений, и контроль патогенов и других вредных микроорганизмов, замедляющих рост растений. Однако, при взаимодействии с грибом видов Trichoderma происходило ускорение роста корней и проростков как в стерильной, так и в нестерильной почве, а также в присутствии фунгицидов в почве. В большинстве случаев, однако, улучшение развития корней и связанный с этим ускоренный рост растений происходили как в результате биоконтроля над патогенами и воздействия полезной микрофлоры, так и в результате прямого воздействия грибов на рост растения.

Известно, что вредная корневая микрофлора способна снижать скорость роста растений даже в отсутствие заболеваний. Некоторые вредные корневые микроорганизмы выделяют цианид (яд) для сохранения своей экологической ниши и для успешной конкуренции. Виды Trichoderma устойчивы к цианиду и секретируют два фермента, разрушающих цианид в ризосфере.

Таким образом, эти грибы способны прямо увеличивать скорость роста растений путем контроля вредных непатогенных корневых микроорганизмов, разрушать токсичные метаболиты и подавлять рост патогенов. Ускорение роста корней и всего растения под воздействием грибов Trichoderma, устойчивость к стрессу достигается разными путями.

Препарат вносят в ростовую среду под томаты, огурцы, декоративные растения и прямо в горшки. Препарат в виде пудры разбавляется водой и распыляется на поверхность посадочного материала. Плотность нанесения препарата 115 – 220 г. продукта на м3. среды/почвы. Гранулярный препарат запахивается в почву или перемешивается с почвой до содержания 600 г препарата на м3. [4].

Выращивание тепличных культур в закрытом грунте происходит на фоне высокого количества вредных микроорганизмов: возбудителей грибковых, бактериальных, фитоплазменных вирусных заболеваний. Чем жестче фон патогенных микроорганизмов, тем больше вероятность роста заболеваний. Чем больше стрессов, тем сильнее снижается иммунитет, тем сильнее они колонизируются вредными микроорганизмами.

Источником инфекций может быть субстрат (торф). В торфе нередко содержатся патогенные грибы из родов Fusarrium, Pyhium, Thielaviopsis . Бактерии из родов Erwinia, Xanhomonas и др.

Данные микроорганизмы вызывают у растений депрессию, гибель, потерю товарного вида. Если обрабатывать дезинфекторами, то они обладают токсичностью не только к вредным микроорганизмам, но и к растениям. Они могут вызвать гибель или сильную депрессию растений.

Биофунгицид Тrichoderma применяется для защиты горшечных растений от грибковых и бактериальных заболеваний серой и белой гнили, корневой гнили, черной ножки, парши, фузариоза, аскохитоза, фитофтороза и т.д.

В процессе размножения гриб продуцирует:

антибиотики (которые уничтожают различных возбудителей заболеваний растений);

уничтожает грибы патогены.

Данный фунгицид безопасен для окружающей среды. Грибы рода Тrichoderma могут обеспечивать долговременную защиту даже при однократном применении в начале сезона, сохраняются на корнях, остаются жизнеспособными во время всей вегетации культур.

Совместное использование памперсов и грибов рода Тrichoderma при выращивании горшечных культур позволит:

Повысить иммунитет растений;

Переработать использованные памперсы при выращивании декоративных травянистых и кустарниковых многолетников;

Снизить неблагоприятные факторы, влияющие на растения (гидрогель)

Получить более дешевую по себестоимости и конкурентно способную продукцию

На целлюлозе вырастить грибы рода Тrichoderma

1.3. Методика проведения вегетационных опытов

Техника закладки вегетационного опыта включает:

1) подготовку почвы;

2) подготовку навесок (взвешивание использованных препаратов);

3) тарирование (подписывание) сосудов;

4) набивку вегетационных сосудов;

5) уход и наблюдение за растениями;

6) уборку растений и учет;

7) оформление опыта и составление отчета [10].

РАЗДЕЛ 2. (ПРАКТИЧЕСКИЙ)

В ходе анализа найденной информации я решила провести эксперимент, применяя технологию выращивание грибов вешенок на памперсах, выращивание гриба рода Trihoderma на целлюлозе и утилизацию памперсов под воздействием почвенных бактерий, заменив грибы вешенки на грибы рода Trihoderma. Так как подгузники состоят из целлюлозы и в своем составе содержат источник углерода и азота, что позволяет легко размножиться грибам рода Trihoderma. Данные грибы переработают частично целлюлозу и благодаря антигонистической активности их можно использовать для выращивания культурных растений в сельском хозяйстве. Кроме того, в памперсах находится поликрилат натрия, который удерживает влагу.

Так как использованные подгузники неприятно пахнут и могут привлекать насекомых (мух) их желательно засыпать грунтом. В памперсе есть гидрогель, который способствует оптимальному влагообеспечению. Так как в литературе есть информация, что грибы рода Trihoderma стимулируют клубеньковые бактерии, я решила посадить фасоль.

1.2. Ход эксперимента

Для вегетационного опыта я использовала:

гриб рода Trihodermaveride штамм 471, (не менее 1 миллиарда спор грибов), приобретенный в магазине «Цветы»,

памперсы и цветочный грунт,

пророщенные ростки фасоли (для ускорения получения результатов).

1.Я измельчила памперсы 2. Взвесила памперсы по 5 г.

3.Почвенный субстрат РН 5,5 – 7,5 (составом песок, торф), массой 20 г. перемешала с измельченные памперсами по 5г., добавила разные навески из расчета 0; 5; 10 и 15 г. триходермы.

Так как я использовала новые памперсы, я их не стерилизовала. При утилизации использованных памперсов стерилизация обязательна. Данную смесь уложила в емкости и посадила проросшие растения фасоли

4. Посадка проростков фасоли 11.04.2022 г.

Емкости находились при 59% влажности воздуха и температуре 22 – 24°С, так как при данной температуре происходит быстрое формирование биомассы. В теории, продолжительность культивирования составляет от 4 до 7 суток, а так как мы добавили триходермин непосредственно в грунт, перемешав его с измельченными памперсами, мы можем наблюдать только за растениями фасоли [9].

5. Через 7 дней ухода и наблюдений за растениями я провела замеры (фото 1 – 4, стр. 12):

Контроль (фото 1) 5 грамм (фото 2)

10 грамм (фото 3) 15 грамм (фото 4)

2.2. Сравнительный анализ влияния грибов рода Trihoderma на развитие растений:

Таблица №1. Влияние грибов рода Trihoderma на растения фасоли 18.04 2022

Таблица № 2. Влияние грибов рода Trihoderma на растения фасоли 02.05.2022

Таблица № 3. Влияние грибов рода Trihoderma на растения фасоли 16.05.2022

Контрольные замеры 02.05.2022 Контрольные замеры 16.05.2022

Урожай варианта 5г.

Вариант с 5 г. гриба рода Trihoderma завершил вегетацию, я собрала урожай и взвесила бобы и семена. В результате проверки почвенного субрата видно, что памперсы полностью не разложились. Остальные варианты еще находятся в процессе вегетации.

2.3. На основании вышесказанного можно сделать следующие выводы:

1. Вариант с 5 г. гриба позволил получить урожай раньше по срокам, чем в контроле, но в вариантах с применением 10,15 г. гриба рода Trihoderma урожайность будет выше.

2 . Гриб рода Trihoderma являются ценным обьектом биотехнологий благодаря широкой гамме возможных применений, особенно для растениеводства в качестве биопрепаратов

3. Данная технология позволяет переработать памперсы, но требует больше времени для разложения, чем в проведенном опыте

4. Получившеюся смесь (гидрогель, гриб рода Trihoderma и остатки измельченных памперсов) можно использовать для выращивания разнообразных растений, горшечных культур и т. д.

Фото 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучила материал по данному проекту.

Провела эксперимент с утилизацией памперсов с использованием гриба рода Trihoderma.

Выводы по работе: данный проект выращиванию растений в вегетационных опытах с использованием памперсов и гриба рода Trihoderma. Грибы переработают частично целлюлозу и благодаря антигонистической активности их можно использовать для выращивания культурных растений в сельском хозяйстве. Кроме того, в памперсах находится поликрилат натрия, который удерживает влагу и растения легче переносят недостаток влаги.

О данном проекте я планирую рассказать в нашей школе на классных часах по биологии и экологии.

Это мой первый шаг в изучении переработки отходов и выращивании растений при помощи вегетационного опыта, который я планирую продолжить: нужно увеличить количество повторений и количество растений в повторности для более полного определения влияния грибов на растения, добавить фенологические наблюдения и определить время которое требуется для разложения памперсов. Можно еще посмотреть: как реагируют азотофиксирующие бактерии на увеличение дозы гриба.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Конституция Российской Федерации.- М.:Эксмо,2013.-63 с.

Бондарь П.Н., Садыкова В.С. Использование отходов деревоперерабатывающей промышленности для создания биопрепаратов на основе грибов рода Trihoderma., ФГБОУ ВО «Сибирский государственный технологический университет», № 5 – 6 2015г.-286-290 с.

Д. Д. Зиганшин, А. С. Сироткин. - Особенности глубинного и поверхностного культивирования грибов Trichoderma для получения биопрепаратов на основе клеток гриба, Вестник технологического университета. 2017. Т.20, №10. 155-158 с.

АлимоваФ.К. Промышленное применение грибов рода Trichoderma АлимоваФ.К/ Казань Казанский государственный университет 2006

Электронные ресурсы:

СанПиН 3.3686-21 Раздел ХХХII Профилактика инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи: https://biotorg.com/upload/medialibrary/45d/SanPiN-3.3686_21-Razdel-XLIV-Profilaktika-infektsiy_-svyazannykh-s-okazaniem-meditsinskoy-pomoshchi.pdf

Грибы из памперса: в Мексике выращивают вешенки в подгузниках:https://oagb.ru/news/griby_iz_pampersa:_v_meksike_vyrashivajut_veshenki_v_podguznikah/13942/

Все об утилизации подгузников: https://vtorothody.ru/utilizatsiya/podguznikov.htm

Использование гидрогелей в растениеводстве В.Ю. Ревенко, канд. техн. наук, вед. науч. сотр. О.М. Агафонов, мл. науч. сотрудник Армавирская опытная станция Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур имени В.С. Пустовойта (Россия, г. Армавир): https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-gidrogeley-v-rastenievodstve/viewer

Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: https://www.studmed.ru/dospehov-ba-metodika-polevogo-opyta_9733259bddc.html

Основы научных исследований в агрономии. Особенности закладки опытов: http://www.kgau.ru/distance/agro_02/belousov_oni-110201/01_05.html