Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ зертханаларында жүргізіліп жатқан цианобактериялар негізіндегі органикалық тыңайтқыштарды әзірлеу

Соңғы жылдары агроөнеркәсіптік салада тұрақты ауыл шаруашылығын дамытуға ерекше мән берілуде. Бұл бағыттың басты мақсаты – топырақ құнарлылығын сақтау, экожүйенің тепе-теңдігін қамтамасыз ету және ауыл шаруашылығы өнімдерінің қауіпсіздігін арттыру. Дәстүрлі әдістерге қарағанда, синтетикалық тыңайтқыштар мен пестицидтерді көптеп қолдану, топырақты терең өңдеу және шамадан тыс суару қоршаған ортаның ластануына, парниктік газдардың көбеюіне, топырақ құрылымының бұзылуына және микробиологиялық теңгерімнің бұзылуына әкеледі. Қазіргі таңда ауыл шаруашылығында негізгі қоректік заттардың – азот, фосфор, калий және темірдің жетіспеушілігі байқалады. Бұл 200 миллион тоннаға жуық химиялық тыңайтқыштардың қолданылуына себеп болып отыр. Нәтижесінде топырақ қатаюда, қышқылдануда, құнарлылығы төмендеуде, микробиота теңгерімі бұзылуда, бұл өз кезегінде топырақ ауруларын күшейтеді. Сонымен қатар, синтетикалық тыңайтқыштарды өндіру үшін қазба отын ресурстарына айтарлықтай инвестициялар қажет, бұл экономикалық тұрғыдан қиындық туғызады және экологиялық зиян әкеледі.

Бұл мәселелер биологиялық ыдырайтын және топыраққа аз зиян келтіретін тыңайтқыштарды қолданудың маңыздылығын көрсетеді. Тұрақты ауыл шаруашылығы топырақтағы қоректік заттардың айналымын жақсартатын әдістерге басымдық беруі керек, бұл синтетикалық тыңайтқыштарға деген тәуелділікті азайтады. Қазіргі таңда танымал органикалық тыңайтқыштарға мүйізді немесе құс қоқысы, компост және шөп қалдықтары негізделген. Дегенмен, олардың басты кемшіліктері – өндірісінің күрделілігі мен ұзақтығы, азот, фосфор және калийдің төмен мөлшері және қоректік заттардың тұрақсыздығы.

Осы контексте биотехнологиялық әдістер, атап айтқанда микроорганизмдерді топырақ инокулациясы ретінде қолдану, топырақ сапасын жақсарту үшін перспективалық құрал ретінде қарастырылады. Топырақ микробиотасы қоректік заттардың тепе-теңдігін сақтау, көміртекті сіңіру және топырақ денсаулығын қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Мұнда микроводоросльдар мен цианобактериялар ерекше мәнге ие – олар негізгі өнімді өндіргіштер ретінде экожүйедегі азық-түлік тізбегінің негізін құрайды және құрғақ, жартылай құрғақ және батпақты экожүйелерде бейімделе алады.

Цианобактериялар – арзан, жаңартылатын және тұрақты биоресурс, оларды топыраққа қоспалар немесе өсімдіктер стимуляторлары ретінде қолдануға болады. Бұл микроорганизмдердің биологиялық белсенді қосылыстар синтездеу қабілеті ерекше: полисахаридтер, ақуыздар, көпқаныққан май қышқылдары, липидтер және басқа да метаболиттер атмосфералық CO2 пайдалану арқылы өндіріледі. Дегенмен, цианобактериялардың ауыл шаруашылығы дақылдарының өнімділігін арттырудағы әлеуеті әлі толық зерттелмеген. Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің (ҚазҰУ) биотехнологиялық зертханасында жүргізіліп жатқан зерттеулер осы проблеманы шешуге бағытталған.

Жоба органикалық тыңайтқыштарды және өсімдіктер стимуляторларын алу үшін цианобактерия штамдарын қолданудың ғылыми-әдістемелік негіздерін әзірлеуге арналған. Оның жаңалығы – топырақтағы цианобактериялық мәдениеттерді қолдану арқылы дақылдардың өнімділігін және топырақ құнарлылығын арттыруға мүмкіндік беретін технологияны құру. Жобаның негізгі мақсаты – топырақ құнарлылығын арттыру, өсімдіктердің өсуін ынталандыру және химиялық тыңайтқыштарды азайту.

Зерттеулер бірнеше бағытта жүргізіледі. Біріншіден, цианобактериялардың таза аксеникалық мәдениеттерін алу және идентификациялау. Екіншіден, штамдардың биомасса өнімділігін талдау. Үшіншіден, биологиялық белсенді қосылыстардың, соның ішінде фитогормондар, полисахаридтер және витаминдер синтезін зерттеу. Төртіншіден, азот фиксациялық қабілеттерін анықтау. Бесіншіден, лабораториялық және дала жағдайында оптималды өсіру шарттарын анықтау. Алтыншыдан, органикалық тыңайтқыштарды өндіру технологиясын әзірлеу. Жетіншіден, өсімдіктердің өсуіне әсерін бағалау. Сегізіншіден, топырақ микрофлорасына әсерін талдау. Соңында, экономикалық және экологиялық тиімділігін бағалап, нәтижелерді енгізу және тарату жоспарланған.

Цианобактериялық биоудобренияларды қолдану топырақ физико-химиялық қасиеттерін жақсартуға, деградацияланған жерлердегі қоректік заттардың мөлшерін арттыруға және өсімдіктерге қажетті азотты табиғи жолмен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Цианобактериялар азот фиксациялау қабілетімен қатар фитогормондар, полисахаридтер, аминқышқылдар және фенольді қосылыстар сияқты биологиялық белсенді метаболиттерді шығарады, бұл өсімдіктердің өсуін ынталандырады. Полисахаридтер топырақ құрылымын жақсартып, қоректік заттарды тасымалдауға қатысады және өсімдіктерді биотикалық және абиотикалық стресс факторлардан қорғайды. Цианобактериялық полисахаридтер топырақ агрегаттарын қалыптастыруда маңызды рөл атқарады, ауыр металдарды және тұздарды байлап, өсімдіктердің шөлді және ластанған топырақта өсуін жақсартады.

Цианобактериялар әртүрлі фитогормондарды синтездей алады. Ауксиндер тамыр жүйесін қалыптастыруға, цитокининдер қашу және бүршіктерді дамытуға, гиббереллиндер гүлдену мен жеміс беруді реттеуге ықпал етеді. Азот фиксациялайтын штамдар жаңартылатын ресурс болып табылады және олардың қолданылуы химиялық тыңайтқыштарды азайтуға және топыраққа зиянсыз жолмен қоректік заттарды жеткізуге мүмкіндік береді.

Халықаралық тәжірибе көрсеткендей, АҚШ, Жапония, Қытай, Индия сияқты елдерде микроорганизмдер негізінде органикалық тыңайтқыштарды өндіру технологиялары жетілдірілген. Қазақстанда бұл бағыттағы өндіріс әлі дамымаған, бірақ жергілікті топырақтан алынған штамдарды қолдану тиімді болуы мүмкін.

Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ ғалымдары жүргізіп жатқан зерттеулер цианобактериялық биоудобренияларды дамыту арқылы ауыл шаруашылығында өнімділікті арттыру, топырақ микробиомын қалпына келтіру және экологиялық тұрақтылықты қамтамасыз ету мәселелерін шешуге бағытталған. Зерттеу нәтижелері ғылыми және практикалық маңызға ие, олар Қазақстанның агроөнеркәсіптік кешенін дамытуға үлес қосып, халықаралық деңгейде де танылуы мүмкін.

Осы жобаның аясында алынған ғылыми нәтижелер халықаралық деңгейде жарияланып, тәжірибелік қолдану мүмкіндігі қарастырылған. ҚазҰУ ғалымдары өздерінің ғылыми әлеуетін, тәжірибесін және инновациялық көзқарасын қолдана отырып, органикалық тыңайтқыштарды шығару технологияларын жетілдіруді мақсат етіп отыр. Бұл зерттеулер ауыл шаруашылығында тұрақты даму принциптерін іске асыруға, қоршаған ортаны қорғауға және биотехнология саласында жаңа шешімдерді енгізуге мүмкіндік береді.

Жалпы алғанда, әл-Фараби атындағы ҚазҰУ ғалымдарының жүргізіп жатқан зерттеулері цианобактерияларға негізделген органикалық тыңайтқыштарды әзірлеудің ғылыми-әдістемелік негіздерін қалыптастырып, Қазақстанда экологиялық таза және тиімді ауыл шаруашылығының дамуына үлес қосады.