Защита диссертации Мукановой Куралай Айтжановны на соискание степени доктора философии (PhD) по специальности «6D060800 - Экология »
В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Мукановой Куралай Айтжановны на тему «Разработка научно-практических основ рисоводства методом «зеленых технологий» » по специальности «6D060800 – Экология ».
Диссертация выполнена на кафедре «» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - казахский
Рецензенты:
Дуйсембеков Бахытжан Алишерович - кандидат наук
Хусаинов Абильжан Токанович - доктор наук
Временные члены Диссертационного совета:
Канаев Ашимхан Токтасынович - доктор наук, профессор
Бахов Жумабек Кубеевич - доктор наук, профессор
Костылев Павел Иванович - доктор наук
Szoszkiewicz Krzysztof
Научные консультанты:
Акбаева Ляйля Хамидуллаевна – кандидат биологических наук, и.о. профессора кафедры «Управление и инжиниринг в сфере охраны окружающей среды» ЕНУ имени Л.Н. Гумилева (Республика Казахстан, г. Астана).
Зеленский Григорий Леонидович – доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры «Генетика, селекция и семеноводства» Кубанского государсвенного аграрного университета имени И.Т.Трубилина (Российская Федерация, г. Кубань).
Защита состоится: 12 марта 2024 года 10:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D052 – Окружающая среда» по специальности «6D060800 – Экология » Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в онлайн формате.
Ссылка: https://clck.ru/38bUkA
Адрес: г. Астана, ул. Қажымұқан, 13, Учебный корпус №3, ауд. №333.
Аннотация (рус.): Общая характеристика работы. В диссертационной работе сделаны расчеты выбросов метана и затрат водных ресурсов с рисовых полей Кызылординской области и остаточное содержание токсичных веществ в зернах риса. Обсуждаются результаты исследования влияния различных питательных сред и виды субстратов на разные сорта риса, выращенные методом гидропоники. Рассматривается возможность выращивания риса в вертикальных теплицах. Актуальность темы исследования. В Концепции развития агропромышленного комплекса Республики Казахстан на 2021 – 2030 годы указывается основные проблемы в сельском хозяйстве как нерациональное использование земель сельскохозяйственного назначения, отсутствие эффективной системы контроля за процессами землепользования и соблюдения севооборотов; ухудшение качества земель, отсутствие единой службы и платформы по качественному (почвенный, геоботанический, агрохимический) учету земель. Рис является одной из самых ценных злаковых культур в мире, который выращивается в больших объемах, имеет целый ряд требований к технологии выращивания, которые оказывают большое влияние на экосистемы, и даже вносит свой вклад в изменение климата. В последние годы рисоводство развивается в направлении повышения урожайности сортов, увеличения объемов производства за счет применения интенсивных технологий выращивания с внедрением больших объемов химических материалов, включая минеральные удобрения и химические средства защиты растений от вредителей, болезней и сорняков. Все это приводит к накоплению вредных химических соединений в почве, грунтовых водах и атмосфере, что, в свою очередь, влияет на продуктивность рыболовства, наносит ущерб растениеводству, животноводству, садоводству, овощеводству, чистоте окружающей среды и здравоохранению, а также создает экономические и социальные проблемы. Основными экологическими проблемами, связанными с выращиванием риса являются следующие: - большие затраты водных ресурсов при неэкологичной технологии выращивания риса (большой процент испарения); - деградация почв за счет уплотнения, заболачивания и засоления; - изменение грунтовых вод в экосистеме рисоводства; - загрязнение экосистем тяжелыми металлами и пестицидами, в том числе из стойких органических загрязнителей - вклад в потепление климата за счет выброса парникового газа метана и закиси азота - заболеваемость населения, которая связана с некачественной питьевой водой, загрязнением региона пестицидами; Тем не менее, с ростом населения объем выращиваемого риса из года в год возрастает, соответственно будут увеличиваться объемы площадей для рисоводства, потребуются дополнительные расходы воды для орошения. Это повлечет за собой нарастание риска угроз экосистемам. В этой связи в ближайшие десятилетия будет необходимо изменить технологические подходы к выращиванию риса, поиска новых сортов, возможности сбережения водных ресурсов и других средств. Цель исследования. Разработка научно-методологических основ зеленой технологии по выращиванию риса для предотвращения неблагоприятных экологических последствий рисоводства и для рационального использования природных ресурсов. Задачи исследования: 1. Произвести расчет выбросов парникового газа метана на рисовых полях Кызылординской области; 2. Рассчитать затраты водных ресурсов для орошения рисовых полей Кызылординской области; 3. Определить остаточные количество токсичных веществ (хлорорганических пестицидов и тяжелых металлов) в зернах риса сортов «Айкерим» и «Фаворит». 4. Изучение влияния и эффективности питательных растворов на основе универсального комплекса «Flora Series», раствора с комплексом микроэлементов «Унифлор», комплексного водорастворимого удобрения «Акварин» на вегетацию сортов риса «Айкерим», «Фаворит», «Янтарь». 5. Определить биометрические характеристики сортов риса «Янтарь», «Фаворит», «Айкерим», выращенных методом гидропоники. 6. Подбор и изучение влияния органических и минеральных субстратов на всхожесть и развитие сортов риса «Янтарь», «Фаворит», «Айкерим», выращенных на стеллажной гидропонной установке. 7. Разработать концептуальные основы биотехнологического комплекса для выращивания риса на гидропонике в городских условиях. Объект исследования. Сорта риса «Айкерим», «Фаворит» и «Янтарь», имеющие ряд отличий друг от друга по требованиям выращивания, активно выращиваемые в Кызылординской области. Научная новизна исследования. Определяя факторы несущие вред окружающей среде рисоводства впервые были проведены комплексные исследования по выбросу метана на рисовых полях для рисосеющих территорий Кызылординской области. Впервые расчитаны неэффективные объемы затрат водных ресурсов в рисоводстве за счет испарения с водной поверхности. Впервые были разработаны технологические условия для выращивания риса до полной вегетации методом гидропоники, на которые был получен патент на полезную модель №7140. от 27.05.2022г. Способ выращивания риса на гидропонных установках, Акбаева Л.Х., Муканова К.А, Абжалелов А.Б., Сафуани Ж.Е.,Мамытова Н.С.; Тулегенов Е.А. Были составлены биометрические параметры растения риса сортов «Айкерим» и «Фаворит» выращенных до полной вегетации на гидропонике. А также предложен вариант промышленного использования гидропоники для выращивания риса в вертикальных теплицах. Был предложен вариант «зеленой технологии» промышленного применения гидропоники для выращивания риса в мегатеплицах. Предложена оптимальная рецептура питательной среды и виды субстратов для выращивании риса на гидропонике. Научная и практическая значимость работы. Научная значимость работы заключается в том, что полученные значения выбросов метана с рисовых полей определяют вклад рисоводства в парниковый эффект планеты. Изучены особенности вегетации риса в искусственных условиях, и показана степень аккумуляции разными сортами риса различных пестицидов и тяжелых металлов. Работа позволяет определить прогнозируемые показатели выбросов метана с полей и расход воды для выращивания риса. Практическая значимость работы в том, что выращивание риса на гидропонной установке как метод «зеленых технологий» решает целый ряд экологических проблем, связанных с выращиванием риса и качества самого риса. Исследования направлены на достижение высокой урожайности, экологической безопасности производства и пищевой безопасности, положительного социално-экономического эффекта. Результаты исследования Рис является ценным злаком, выращиваемым в больших масштабах, и он оказывает большое влияние на экосистемы, вызывая следующие экологические проблемы: большие потери водных ресурсов, деградация почвы, влияние на уровень грунтовых вод, загрязнение экосистем тяжелыми металлами и пестицидами, а также вклад парниковых газов в потепление климата за счет выброса метана и оксида азота. Проблемы выращивания риса усугубляются быстрым изменением климата. В связи с этим в ближайшие десятилетия необходимо будет изменить технологические подходы к выращиванию риса. 1. По рисовым полям Кызылординской области (Жалагаш, Жанакорган, Шиели, Сырдарья, Кармакшинский, Казалинский и г. Кызылорда) на 2020 год произведен расчет выбросов парникового газа метана. Объем выбросов парникового газа метана за вегетативный сезон с площади 89 492 га в Кызылординской области за год составляет около 21,22т или 0,237 тонн/га. Это 1,25% от общей квоты по национальному плану выбросов парниковых газов Республики Казахстан на 2021 год. 2. Рисовое хозяйство на территории Кызылординской области является нерациональным по использованию водных ресурсов. Затраты водных ресурсов для орошения рисовых полей по Кызылординской области на 2020 год - 2 271 217 468 м3 или 25 379 м3/га., при этом неэффективные потери водных ресурсов составляют 1 236 152 996 м3 тонн или 54,4 % от всей воды для орошения. 3. Определение хлорорганических пестицидов и тяжелых металлов в зернах риса «Айкерим» и «Фаворит» был произведен аналитическим методом в Лаборатории Пищевой и Экологической безопасности Казахстанско-Японском инновационном центре КазНАИУ. В зернах риса сортов «Айкерим» и «Фаворит» обнаружены хлорорганические пестициды ГХЦГ α- изомеры от – 0,0002 мг/кг, ГХЦГ β – изомеры – от 0,0002 мг/кг, ГХЦГ γ - изомеры 0,0001мг/кг – 0,0002 мг/кг, 4,4ДДТ - 0,0002 - 0,0003мг/кг, 4,4ДДЭ - от 0,0001мг/кг , альдрин – от 0,0001 мг/кг. Содержание тяжелых металлов в зернах риса «Айкерим» и «Фаворит» следующее: Cd 0,014мг/кг – 0,036мг/кг и Pb – 0,013 мг/кг–0,015 мг/кг; 4. В работе было использовано несколько «формул» питательных растворов, отличающихся между собой набором удобрений, а также их количеством. Наиболее удачным являлся опыт с раствором, составленным на основе минеральных удобрений и комплексного водорастворимого удобрения «Акварин» с подобранной дозировкой веществ: 0,07 г/л Калимагнезия (K2SO4•MgSO4), 0,18 г/л Сульфат магния (MgSO4), 0,27 г/л Нитрат кальция (Ca (NO3)2), 0,01 г/л Хелат железа, 0,5 г/л Нитрат аммония (NH4NO3), 0,8 г/л Акварин. При этом достигается следующая концентрация питательных веществ, достаточная для нормального роста и развития растений риса: N-60 мг/л, P-19, 65 мг/л, K-70,35 мг/л, Mg-26,25 мг/л, S-15 мг/л, B-0,075 мг/л , Ca-7,5 мг/л, Cu-0,075 мг/л, Fe-0,9 мг/л, Mn-0,3 мг/л, Mo-0,03 мг/л, Zn-0,12 мг/л. 5. Определяля следующие количественные признаки: высоту растения, продуктивную кустистость, массу зерна с растения и главной метелки, пустозерность, а также продолжительность периода от посадки до выметывания были составлены биометрические параметры сортов риса «Айкерим» и «Фаворит». При этом рост растения, продуктивная кустистость, длина главной метелки полученные в условиях гидропоники находятся в пределах нормы почвенных культур. Имеет место увеличение на 5% пустозерности риса сорта «Айкерим», чем у растений на почве, а также масса 1000 штук зерна была ниже на 8-9% по сравнению с нормой. 6. По результатам исследований установлено, что виды субстратов влияют на рост растений по-разному. Самым благоприятным для роста растении оказался минеральный субстарт агорвата. Субстрат из кокосовых волокон так же оказался удачным для роста сортов риса «Фаворит» и «Айкерим», но был менее благоприятным для сорта «Янтарь». 7. Концептуальными основами биотехнологического комплекса для выращивания риса на гидропонике в городских условиях являются: возможность и преимущества выращивания риса на гидропонике в городских условиях, применение инновационных автоматизированных технологий, сохранение водных и земельных ресурсов, независимость производства сельхозпродукции от климатических факторов и времени года; рециклинг отходов производства; процесс выращивания растений стабильный и управляемый. Благодаря этому достигается высокая урожайность, экологическая безопасность производства и пищевая безопасность, положительный социално-экономический эффект. Личный вклад автора в работе. Все экспериментальные работы выполнил сам соискатель. К выполнению эскиза биотехнологического комплекса была привлечена профессор кафедры «Архитектура» ЕНУ им.Л. Н. Гумилева Садыкова С. Ш. Апробация работы. Материалы диссертации доложены на международных научно-практических конференциях: - «Actual Questions and Innovations in Science II» (Баликашир, Турция 2019); - «Интеграция науки, образования и производства индустриального государства» (г. Астана, 2020г). Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 6 опубликованных работах, из них 1 статья опубликована в научном журнале, входящем в базу данных Scopus, 3 статьи-в республиканских научных журналах из списка комитета по контролю в сфере образования и науки Республики Казахстан, 2 статьи - в сборнике международных научных конференций. Структура публикации. В диссертационной работе приводятся определения, обозначения и сокращения, введение, обзор литературы, объект и методы исследования, обсуждение результатов, заключение, 202 списка литературы и 6 приложения. Исследовательская работа, состоящая из 104 страниц, иллюстрирована 26 таблицами и 14 формулами и иллюстрирована 27 рисунками.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://youtu.be/IAOeZkPoZeg?si=n1vorw9Q2jtvQFR6
