10 research outputs found
Stabilization By Silicon Compounds Of The Allelopathic Soil Regime Under Perennial Fruit Plantations
No full textНаціональний ботанічний сад імені М.М. Гришка НАН України: провідний науково-освітній центр з інтродукції, збереження та раціонального використання фітогенетичних ресурсів для сталого розвитку та післявоєнного відновлення України
No full textThe paper highlights the role of the M. M. Gryshko National Botanical Garden of the National Academy of Sciences of Ukraine (NBG) as a leading scientific and educational center for plant introduction, conservation, and rational use of phytogenetic resources, a role of primary importance for Ukraine’s sustainable development and post-war recovery. The historical formation of the institution and its contribution to the advancement of botanical science are outlined, particularly in the fields of plant introduction and acclimatization, dendrology, breeding, genetics, biotechnology, phytoenergetics, allelopathy, bioindication, and biodiversity conservation.The main directions of the NBG’s scientific research are presented. Particular attention is paid to the activities of scientific schools established within the NBG that have made significant contributions to the development of introduction, breeding, allelopathy, and biodiversity conservation. Scientific objects of the NBG holding the status of National Heritage of Ukraine are characterized, including: collections of tropical and subtropical plants, collections of floral and ornamental plants, monocultural gardens, and the collection fund of energy and aromatic plants. Their significance as genetic resources for breeding, scientific research, and environmental education is emphasized.The results of fundamental and applied research, international projects, and programs of the National Academy of Sciences of Ukraine are provided. It is demonstrated that the NBG is one of the largest centers for the conservation of rare species of Ukrainian flora, where the scientific foundations for ex situ biodiversity conservation, modeling of introduction populations, and optimization of protection measures have been developed. Criteria for increasing plant adaptability to climate change and stress factors have been established, and new models for resistance research and approaches to increasing plant productivity have been developed.The strategic importance of the NBG as a center of science, education, and innovation is emphasized, ensuring the integration of fundamental research, applied development, and public outreach, thereby creating the conditions for ecological security, agricultural development, bioenergetics, and the strengthening of environmental consciousness within society.У статті висвітлено роль Національного ботанічного саду імені М.М. Гришка Національної академії наук України (НБС) як провідного науково-освітнього центру з інтродукції рослин, збереження та раціонального використання фітогенетичних ресурсів, що має першочергове значення для сталого розвитку та післявоєнного відновлення України. Окреслено історичне становлення установи та її внесок у розвиток ботанічної науки, зокрема в галузях інтродукції та акліматизації рослин, дендрології, селекції, генетики, біотехнології, фітоенергетики, алелопатії, біоіндикації та збереження біорізноманіття.Представлено основні напрямки наукових досліджень НБС. Особливу увагу приділено діяльності наукових шкіл, створених у НБС, які зробили значний внесок у розвиток інтродукції, селекції, алелопатії та збереження біорізноманіття. Охарактеризовано наукові об’єкти НБС, що мають статус Національного надбання України, зокрема: колекції тропічних та субтропічних рослин, колекції квіткових та декоративних рослин, монокультурні сади та колекційний фонд енергетичних та ароматичних рослин. Підкреслено їх значення як генетичних ресурсів для селекції, наукових досліджень та екологічної освіти.Наведено результати фундаментальних та прикладних досліджень, міжнародних проєктів та програм Національної академії наук України. Показано, що НБС є одним з провідних центрів зі збереження рідкісних видів флори України, де розроблено наукові основи збереження біорізноманіття ex situ, моделювання інтродукційних популяцій та оптимізації захисних заходів. Встановлено критерії підвищення адаптивності рослин до зміни клімату та стресових факторів, розроблено нові моделі дослідження стійкості та підходи до підвищення продуктивності рослин.Підкреслено стратегічне значення НБС як центру науки, освіти та інновацій, що забезпечує інтеграцію фундаментальних досліджень, прикладних розробок та інформаційно-просвітницької роботи, створюючи тим самим умови для екологічної безпеки, розвитку сільського господарства, біоенергетики та зміцнення екологічної свідомості в суспільстві
Plant introduction, conservation and enrichment of biodiversity in M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine
No full textThe paper deals with the main achievements of scientists of M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine (NBG) in scientific, conservation, cultural and educational activities. The results of researches on biodiversity, conservation, plants protection, introduction, acclimatization and selection, allelopathy, medical botany, landscape design, bioindication and hemosystematycs are given. It is noted that over 14 thousands species, forms and varieties of plants, are collected in NBG, and the most unique collections attributed to the objects of national heritage. Breeders have obtained more than 300 certificates or author ship on plant varieties. NBG carries out extensive international cooperation, several new exposition of plant collection appeared in Botanical Garden. In recent years the achievements of NBG scientists were awarded by two State Awards in the field of science and technology of Ukraine
Сучасна біотехнологія в оптимізації утилізації рослинних відходів
No full textThe study aimed to develop a modern, cheap, and environmentally safe technology for the disposal of plant waste, with the participation of the most active microorganisms-destructors.The microorganisms’ ability to help transform plant waste into viable, fertile soil was extensively studied. We selected strains of micromycetes Penicillium roseopurpureum, Trichoderma hamatum, T. koningii, Alternaria alternata, and bacteria of the genus Cytophaga, which are characterized by high growth rate and the absence of phytotoxicity. To accelerate microorganism development, we used silicon-containing mineral analcime, which contained immobilized spores of micromycetes and bacterial cells’ suspensions. Modified analcime was added to the waste in a ratio of 10 : 1. The plant remains prepared in this method were analyzed under conditions of both model and vegetation experiments.An evidence for the expediency of using the silicon-containing mineral analcime as a starting substrate for immobilization of spores and suspension of bacterial cells in the culture fluid was provided. The microorganisms involved in the experiment showed a positive result in transforming plant waste during the 30-day observation period. The highest destructive activity against apple and grape waste is characteristic for the T. hamatum strain, for beet waste – P. roseopurpureum. The species-specificity of these destructive microorganisms on plant growth processes was proved. The maximum growth of corn sprouts in apple waste was detected by inoculation with T. koningii spores, grape waste – T. hamatum, and beet waste – a mixture of micromycetes with a Cytophaga sp. suspension. The optimal duration of plant waste transformation using analcime, inoculated with microorganisms, is 20–30 days. In the indoor farming conditions, the standard for utilizing the modified vegetable waste placement was 10 % of the total volume of a substrate during the preparation of soil mixes.The environmental safety of plant waste after their destruction was confirmed. The presence of a silicon-containing mineral in the mixture leads to increased growth and plant development, optimization of the agrophysical, agrochemical, and biological parameters of the soil, reducing soil fatigue, and increasing fertility.Метою дослідження було розробити сучасну, дешеву та екологічно безпечну технологію утилізації рослинних відходів за допомогою найактивніших мікроорганізмів-деструкторів.Було ретельно вивчено здатність мікроорганізмів перетворювати рослинні відходи на родючий ґрунт. Було відібрано штами мікроміцетів Penicillium roseopurpureum, Trichoderma hamatum, T. koningii, Alternaria alternata та бактерії роду Cytophaga, які характеризуються високою швидкістю росту та відсутністю фітотоксичності. Для прискорення швидкості розвитку мікроорганізмів було використано кремнійвмісний мінерал анальцим, який містив іммобілізовані спори мікроміцетів і суспензію бактеріальних клітин. Модифікований анальцим додавали до відходів у співвідношенні 10 : 1. Підготовлені за цим методом рослинні рештки аналізували в умовах як модельних, так і вегетаційних експериментів.Було продемонстровано доцільність використання кремнійвмісного мінералу анальциму як вихідного субстрату для іммобілізації спор і суспензії бактеріальних клітин у культуральній рідині. Мікроорганізми застосовані в експерименті, показали позитивний результат під час трансформації рослинних відходів протягом 30-денного періоду спостереження. Найвища деструктивна активність щодо відходів яблуні та винограду характерна для штаму T. hamatum, а щодо бурякових відходів – для P. roseopurpureum. Було встановлено видову специфіку цих мікроорганізмів-деструкторів у процесах росту рослин. Максимальний приріст кукурудзяних паростків у яблучних відходах було виявлено у разі інокуляції спорами T. koningii, у виноградних відходах – T. hamatum, а у бурякових відходах – сумішшю мікроміцетів із суспензією Cytophaga sp. Оптимальна тривалість трансформації рослинних відходів за допомогою анальциму, інокульованого мікроорганізмами, становила 20–30 днів. В умовах закритого ґрунту стандарт утилізації модифікованих рослинних відходів становив 10 % від загального обсягу субстрату під час приготування ґрунтових сумішей.У результаті виконаних досліджень підтверджено екологічну безпеку рослинних відходів після їхньої деструкції. Наявність у суміші кремнійвмісного мінералу сприяє посиленню росту та розвитку рослин, оптимізації агрофізичних, агрохімічних та біологічних параметрів ґрунту, зменшенню ґрунтовтоми, а також підвищенню родючості
Retrospective study of alpine and subalpine wetlands of the Maramures Mountains (Eastern Carpathians)
No full textMaramures Mountains is a very special ecological region located in Eastern Carpathians. Besides its geologic and geomorphologic peculiarities, the region is unique because it was not strongly affected by both World Wars. Due to rugged topography there are also lots of alpine and subalpine wetlands. Most of them are small – from several square meters up to several hundreds. In early 1930s Czech botanist and soil scientist Miloš Deyl spent in Maramures Mountains over three years and performed detailed research of vegetation, soil chemistry and morphology, different aspects of paleogeography and geomorphology. During last three years we found all the 16 plots, described by the author in the order Hygrophytalia. Some of these experimental plots are subalpine and alpine wetlands. They are the easiest to find because of strict dependence on the orographic conditions – wetlands cannot shift as zonal habitats or at least not as fast. Fundamental and precise research of M. Deyl gave us a unique opportunity to study zonal and intrazonal ecosystems formed above the tree line in a long-term (over 80 years) experiment. Such an opportunity is very rear and should be used with maximum efficiency for the evaluation of the impacts of global warming on sensitive alpine and subalpine ecosystems
Recycling of date palm foliar waste into a biofertilizer using siliceous minerals and Trichoderma lignorum
No full textPurpose: Palm pruning produces a huge amounts of wastes containing high amount of crude fiber, which slows down its decomposition in soil. This study aims to optimize the process of date palm leaves recycling into an effective biofertiliser using inoculation with Trichoderma lignorum, siliceous minerals and organic fertilizers.
Method: Pot experiments simulating date palm leaves degradation included the following treatments: (1) fresh date palm leaves; (2) date palm leaves inoculated with T. lignorum, manure, analcite; (3) date palm leaves inoculated with T.lignorum, manure, diatomite; (4) date palm leaves inoculated with T.lignorum, peat, analcite; (5) date palm leaves inoculated with T.lignorum, peat, diatomite. Assessment of phytotoxicity of the substrate was carried out by Neubauer–Schneider bioassay using winter wheat as a test–plant. The biochemical and agronomical analysis of the substrate has been conducted. The effect of the natural siliceous minerals on T. lignorum growth was evaluated in–vitro.
Results: Both analcite and diatomit stimulated growth of T. lignorum in vitro. All tested soil amendments stimulated growth and photosynthesis in test–plants of Triticum aestivum, decreased the content of free phenolic compounds, reduced redox potential, pH, concentrations of nitrate and ammonia nitrogen, mineral carbon, but increased concentration of organic carbon and conductivity of the substrate. The mixture of inoculated palm leaves, manure and diatomite demonstrated the highest positive effect on the soil biochemical and agronomic characteristics.
Conclusion: Biofertilizers based on date palm leaves inoculated with T. lignorum and mixed with siliceous–organic fertilizers are promising for improving soil fertility and productivity of agricultural crops.
Research Highlights
• Siliceous minerals stimulate Trichoderma lignorum growth and sporulation
• Manure with diatomite had the best effect on date palm leaves mineralisation by lignorum
• Tested biofertilizers optimize soil biochemical regime
• Tested biofertilizers improve the balance between ammonium and nitrate nitrogen
• Tested biofertilizers stabilize organic carbon and nitroge
Інтродукція, збереження та збагачення біорізноманіття рослин у Національному ботанічному саду ім. М.М. Гришка НАН України
No full textThe paper deals with the main achievements of scientists of M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine (NBG) in scientific, conservation, cultural and educational activities. The results of researches on biodiversity, conservation, plants protection, introduction, acclimatization and selection, allelopathy, medical botany, landscape design, bioindication and hemosystematycs are given. It is noted that over 14 thousands species, forms and varieties of plants, are collected in NBG, and the most unique collections attributed to the objects of national heritage. Breeders have obtained more than 300 certificates or author ship on plant varieties. NBG carries out extensive international cooperation, several new exposition of plant collection appeared in Botanical Garden. In recent years the achievements of NBG scientists were awarded by two State Awards in the field of science and technology of Ukraine
Фенологічні зміни вториних метаболітів та мінерального живлення Solidago canadensis та їх вплив на ґрунтову екосистему ризосфери
No full textA comprehensive study of the impact of Solidago canadensis on the soil ecosystem using the example of monodominant communities of this species located on the exposition plot ‘Steppes of Ukraine’ of the M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine (Kyiv) is presented. The research was conducted during the growing seasons of 2023–2024. The content of macro- and microelements, secondary metabolites in leaves and soil, allelopathic activity, organic and mineral carbon content, and laccase activity were assessed, and the functional structure of soil microbial communities was determined.It has been established that S. canadensis actively regulates the absorption of nutrients, which serves as an adaptive mechanism to environmental changes. The capacity of S. canadensis to reduce soil contamination with toxic metals such as Mn, Zn, Co, Cr, Fe, Pb, and Ti has been shown. For Mn and Zn, S. canadensis acts as a phytoextractor, and for Co, Cr, Fe, Pb, and Ti, it acts as a phytostabilizer.Significant phenological fluctuations in allelopathic activity, the content of biologically active secondary metabolites, and the functional structure of the rhizosphere microbiota in S. canadensis have been shown. The successful spread of S. canadensis outside its natural range may be associated with the ability of this plant to produce and release into the environment a number of secondary metabolites of phenols, terpenoids, saponins, etc., which are responsible for its high resistance to abiotic and biotic stress factors, allelopathic activity, inhibit the development of harmful bacteria and stimulate the development of actinomycetes, which participate in the restoration of soil fertility and are antagonists of phytopathogens.Представлено комплексне дослідження впливу життєдіяльності рослин Solidago canadensis на ґрунтову екосистему на прикладі монодомінантних угруповань цього виду на ділянці “Степи України” Національного ботанічного саду ім. М.М. Гришка НАН України (м. Київ). Дослідження проводили впродовж вегетаційних сезонів 2023–2024 рр. Визначили вміст макро- і мікроелементів, вторинних метаболітів у листках та ґрунті, алелопатичну активність, вміст органічного та мінерального вуглецю, активність лакази, а також з’ясували функціональну структуру мікробних угруповань ґрунту.Встановлено, що S. canadensis активно регулює поглинання поживних елементів, що слугує адаптивним механізмом до змін довкілля. Показано здатність S. canadensis знижувати забруднення ґрунту токсичними такими металами як Mn, Zn, Со, Сr, Fe, Pb, Ti. При цьому для Mn та Zn S. canadensis виступає у ролі фіто екстрактора, а для Со, Сr, Fe, Pb, Ti – фітостабілізатора.Показано значні фенологічні коливання алелопатичної активності, вмісту біологічно активних вторинних метаболітів та функціональної структури мікробіоти ризосфери у S. canadensis. Успішне розповсюдження S. canadensis за межами його природного ареалу може бути пов`язане зі здатністю цієї рослини продукувати та виділяти у навколишнє середовище низку вторинних метаболітів фенольних, терпеноїдів сапонінів та ін., які відповідають за його високу стійкість до абіотичних і біотичних стресових чинників, алелопатичну активність, пригнічують розвиток шкідливих бактерій та стимулюють розвиток актиміцетів, які приймають участь у відновленні родючості ґрунту та є антагоністами фітопатогенів
Вплив анальциму на фітодоступність та фітотоксичність кадмію
No full textThe interactive effects of Cd and natural siliceous mineral analcite on Cd phytotoxicity and rate of accumulation in plant tissues have been analyzed. The test-plants of corn and hemp were grown in pots under controlled conditions of light, temperature, and soil moisture for 21 days in experiments modeling the following treatments: (1) without any amendments (control); (2) with the application of 0.1 % and 0.5 % (by weight) of CdSO4; (3) Cd salts (CdSO4) + analcite 0.1 g, 0.25 g, and 0.5 g per container. Test-plants performance was assessed by their growth characteristics (shoot height and root length), the content of photosynthetic pigments, macro- and micronutrients in leaves. The effect of Cd on maize and hemp plants inhibited their growth, chlorophyll biosynthesis in the leaves, led to a change in the balance of macro- and microelements, which leads to the accumulation of Cd in the tissues of shoots of both studied crops. Application of analcite partially compensated for the negative effects of Cd salts on the crop’s growth, chlorophyll content, and balance of nutrients and reduced Cd accumulation significantly in shoots.Проаналізовано вплив Cd та природного кремнієвого мінералу анальциму на фітотоксичність Cd і швидкість накопичення в рослинних тканинах. Дослідні рослини кукурудзи та коноплі вирощували за контрольованих умов освітленості, температури та вологості ґрунту упродовж 21 доби у таких варіантах: (1) без будь-яких добавок (контроль); (2) з внесенням 0,1 % і 0,5 % (за масою) CdSO4; (3) з внесенням солі Cd (CdSO4) + анальциму 0,1 г, 0,25 г і 0,5 г. Продуктивність дослідних рослин оцінювали за ростовими характеристиками (висоти пагона та довжини кореня), вмістом у листках фотосинтетичних пігментів, макро- та мікроелементів. Вплив Cd на рослини кукурудзи та коноплі пригнічував їх ріст, біосинтез хлорофілу в листках, призводив до зміни балансу макро- та мікроелементів, що мало наслідком накопичення Cd у тканинах пагонів обох досліджуваних культур. Встановлено, що застосування анальциму частково компенсує негативний вплив солей Cd на ріст сільськогосподарських рослин, вміст хлорофілу і баланс поживних речовин, а також значно зменшує накопичення Cd у пагонах
Application of granular microbial preparation and silicon dioxide analcime for bioremediation of ecocide areas
No full textAs a result of the Kakhovka dam explosion, a huge area of soil was contaminated with toxic organic waste of various origins. The sustainability of soil ecosystems affected by floods requires effective approaches to eliminate the consequences as quickly as possible. Therefore, the goal of this work was to study the efficiency of the application of granular microbial preparation (GMP) and silicon dioxide preparation Analcime for the degradation of toxic organic waste to restore the soil after floods as well as man-made and natural disasters using model ecosystems. It is based on the combination of microbial fermentation of organic waste via GMP, improvement in soil quality via silicon dioxide preparation Analcime (Na[AlSi2O6 ]·H2O), followed by the application of phytoremediation methods for affected soil bioremediation. Such parameters as time detention (Td) and degradation coefficient (Dc) served to estimate the efficiency of organic waste degradation. The detoxification efficiency was determined via growth inhibition coefficients of indicator plants. The coefficient of waste degradation (Dc) via GMP was four–eight-fold higher compared to untreated variants and ranged from 35.1 to 41.8. The presence of methane in the variants of the experiment with GMP indicated the complete degradation of solid waste to final non-toxic products. The addition of GMP and Analcime enhanced the viability and antioxidant protection systems of seedlings of test plants (Cucumis sativus «Konkurent» and Amaranthus caudatus L.). The proposed approach is promising to be applied in the polluted sites of Europe or Asia for soil treatment as well as alternative energy obtainingPostprint (published version
