Автори:
Халін Станіслав, д-р екон. наук, доцент,
Литовченко Оксана,
УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого
Сучасні літні умови в українському Степу та Лісостепу дедалі частіше характеризуються високими температурними навантаженнями та дефіцитом атмосферних опадів. Тривале утримання температури повітря на рівні понад +30 °C у поєднанні з недостатнім зволоженням створює істотні ризики для продуктивності агроценозів і актуалізує питання ефективного збереження ґрунтової вологи та забезпечення якісною водою для технологічних потреб. Традиційні системи інтенсивного обробітку ґрунту за таких умов можуть посилювати втрати вологи через випаровування, тоді як некоректне або надмірне застосування хімічних меліорантів здатне негативно впливати на ґрунтову мікробіоту та порушувати функціональну стійкість ґрунтової екосистеми.
Паралельно загострюється інша проблема − екологічний стан місцевих водойм і ставків-накопичувачів. У літній період вони дедалі частіше потерпають від масового «цвітіння» води, замулення та зниження концентрації розчиненого кисню, що сприяє формуванню анаеробних умов, появі неприємного запаху та створює ризики для водних екосистем, зокрема виникнення заморних явищ.
Практичний досвід науковців УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого, набутий у співпраці з ТОВ «МОСТ-Україна», свідчить про перспективність комплексного розв’язання зазначених проблем із використанням природоорієнтованих біотехнологічних механізмів. Одним із таких рішень є застосування органічного каталізатора TREVITAN® біоремедіатор, спрямованого на відновлення функціонального стану ґрунтового та водного середовищ.
Замість того щоб намагатися «загасити» проблему жорсткою хімією, біоремедіація запускає власні самовідновлювальні сили екосистеми. TREVITAN® біоремедіатор працює як біохімічний каталізатор. У його основі — вуглецеві асиметрично-асинхронні органічні структури, колоїдний композит, карбоксилатний комплекс сукцинату калію та високомолекулярні органічні кислоти.
Потрапляючи у ґрунт або воду, препарат використовує сонячну енергію як первинний імпульс та пробуджує аборигенну (місцеву) мікрофлору. Сукцинат калію дає клітинам корисних бактерій потужний заряд енергії для дихання, а вуглецеві каталізатори знижують енергію активації ферментативних реакцій у сотні разів. У результаті мікроорганізми починають активно розкладати накопичену органіку, залишкові токсини й пожнивні рештки, перетворюючи їх на доступні елементи живлення та гумус (рис. 1).
Рисунок 1 – Природний механізм біоремедіації нового покоління
Ефективність препарату найоб’єктивніше оцінюється в умовах реального агровиробництва. Саме тому науковці УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого провели польові випробування на дослідних ділянках, спрямовані на оцінювання впливу органічного каталізатора TREVITAN® біоремедіатор на динаміку вмісту ґрунтової вологи. У досліді порівнювали контрольні ділянки без обробки з варіантами, на яких застосовували препарат, після двох попередників, що різняться біологічними та агротехнологічними характеристиками, − гороху (рис. 2) та ярої пшениці.
Рисунок 2 – Польова діагностика вологості: органолептичний тест на пластичність ґрунту
У середині серпня в умовах посухи почалося інтенсивне зниження вмісту вологи у верхньому шарі ґрунту. Уже 14 серпня її вміст на контрольній ділянці становив 8,2 %, тоді як на ділянці із застосуванням TREVITAN® біоремедіатор − 9,1 %. Найбільш виразні відмінності зафіксовано 17 серпня: вміст ґрунтової вологи на контрольній ділянці знизився до 5,7 %, тоді як на обробленій ділянці становив 8,2 %, що на 43,9 % більше порівняно з контролем. Навіть наприкінці серпня, 21 числа, оброблений ґрунт зберігав вищий вміст вологи − 6,0 %
проти 4,9 % у контролі. У середньому за період спостережень застосування препарату забезпечило збільшення абсолютного вмісту ґрунтової вологи на 1,5 процентного пункта, що відповідає відносному приросту на 23,9 % порівняно з контролем (рис. 3).
Поле після попередника яра пшеницяЯра пшениця як попередник формує значний шар стерні та характеризується інтенсивним використанням ґрунтової вологи, що може позначатися на водному режимі ґрунту в наступний період. Наприкінці серпня (26.08) вміст вологи на дослідній ділянці становив 13,4 %, тоді як на контрольній − 11,5 %. Найбільш суттєві відмінності зафіксовано 3 вересня, коли в умовах посухи вміст вологи на контрольній ділянці знизився до 4,3 %. Водночас на ділянці із застосуванням TREVITAN® біоремедіатор цей показник становив 7,6 %, що на 76,7 % вище порівняно з контролем.
Станом на 7 вересня різниця між варіантами зберігалася: вміст ґрунтової вологи становив відповідно 7,4 та 6,1 %. У середньому за період спостережень застосування TREVITAN® біоремедіатор забезпечило відносне збільшення вмісту ґрунтової вологи на 30,9 % порівняно з необробленим контролем (рис. 4).
Чому ґрунт утримує воду: роль мікробних «біогідрогелів»Такий ефект можна пояснити природними біофізичними та мікробіологічними процесами, що відбуваються у ґрунті. За активізації розкладання пожнивних решток ґрунтова мікробіота синтезує та виділяє високомолекулярні сполуки, зокрема екзополісахариди. Ці природні полімери формують навколо ґрунтових частинок гідрофільну матрицю, здатну зв’язувати та утримувати воду, сприяючи підвищенню вологоємності й стабільності ґрунтових агрегатів.
Колоїдний композит допомагає пилуватим часткам ґрунту склеюватися у водостійкі грудочки розміром від 0,25 до 10 мм. Вода ефективніше утримується у ґрунтовому профілі, зменшуються непродуктивні втрати вологи, а умови для розвитку кореневої системи та ґрунтової мікробіоти стають більш стабільними.
Паралельно з польовими дослідженнями фахівці УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого та ТОВ «МОСТ-Україна» розпочали біоремедіацію дослідних ставків (рис. 5). На момент початку випробувань досліджувані водойми перебували у стані, типовому для більшості аграрних ставків України. Багаторічне накопичення нерозкладеної органіки сформувало щільний шар донного мулу, що супроводжувалося анаеробним загниванням, спалахами цвітіння синьо-зелених водоростей у літню спеку та критичним зниженням вмісту розчиненого кисню.
Препарат вносили з розрахунку 1 літр на 1000 м³ води за допомогою поверхневого розпилення (рис. 6).
Рисунок 5 – Спільна команда фахівців УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого і ТОВ «МОСТ-Україна» проводить біоремедіацію водойм
Рисунок 6 – Обробка акваторії ставка TREVITAN® біоремедіатором для пригнічення цвітіння води, розкладання донного мулу та стабілізації кисневого балансу
Уже через три доби після внесення препарату науковці зафіксували перші фізико-хімічні зрушення, які свідчили про вихід біосистеми зі стану анаеробного застою. Вода у верхньому горизонті почала стрімко світлішати, а з донних відкладень розпочалося інтенсивне вивільнення газових бульбашок. З аналітичної точки зору отримані результати свідчать про активізацію ферментативних процесів та інтенсифікацію мікробіологічної трансформації органічної речовини. Це може бути пов’язано зі зниженням ефективного енергетичного бар’єра ферментативних реакцій під впливом органічного каталізатора та зміщенням процесів розкладання мулових відкладень від переважно анаеробних до більш інтенсивних аеробних біотрансформацій.
Повторне обстеження на двадцятий день довело, що первинний біохімічний імпульс переріс у стійку тенденцію. Сезонне цвітіння ціанобактерій майже повністю згасло, вода зберегла високу прозорість, а загрозу кисневого голодування було знято завдяки стабілізації кисневого режиму (рис. 7). Оскільки дія органічного каталізатора триває приблизно місяць, процес відновлення відбувається м’яко, без стресових стрибків для гідробіонтів.
Рисунок 7 – Візуальна динаміка відновлення стану дослідних ставків
Науковці зауважують: якщо ставок накопичував мул десятиліттями, біоремедіація не є заміною механічному очищенню. Її завдання інше − впливати на біологічні процеси, які відбуваються в органічних донних відкладеннях, сприяючи їх природному розкладанню та трансформації.
Тому механічне та біологічне очищення правильніше розглядати не як два конкурентні підходи, а як різні інструменти, які можуть доповнювати один одного залежно від стану конкретної водойми.
Для УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого це випробування − передусім можливість на практиці спостерігати за процесом відновлення водойми та оцінювати динаміку змін. Ми вже маємо перші результати через 72 години та через 20 днів, але на цьому спостереження не завершуємо. Попереду − наступні етапи оцінювання, адже відновлення водойми − це не разова процедура, а процес, який потребує часу, системності та розуміння природних механізмів самої екосистеми.
Підсумовуючи результати проведених досліджень, можна зазначити, що застосування органічного каталізатора TREVITAN® біоремедіатор демонструє потенціал для комплексного вирішення окремих проблем агровиробництва. З одного боку, це додаткові 1,5–2,2 % абсолютної вологи в ґрунті під час передпосівної кампанії, що забезпечує рівномірні сходи озимини навіть у посуху. З іншого − це чисті ставки без мулу й цвітіння, якісна вода для зрошення чи напування та екологічна безпека всього агроландшафту.
