Органическое сельское хозяйство: зарубежный опыт и белорусские перспективы

Международная научно-практическая конференция “Органическое сельское хозяйство и перспективы его развития в Беларуси”, прошедшая недавно  в Минске, вызвала большой интерес у ученых и практиков агропромышленного сектора экономики. Вопросы развития биоорганического земледелия по производству здоровых экологически чистых продуктов питания, практические рекомендации, трудности ведения хозяйства, прибыльность этого направления беспокоят специалистов сельхозпредприятий и фермерских хозяйств.

В объемных исследованиях по данной тематике, которые не один год проводятся в Институте микробиологии Национальной Академии наук Беларуси, активно участвует доктор биологических наук З.А. Алещенкова. По нашей просьбе Зинаида Михайловна представила основные  направления и перспективы применения в органическом земледелии микробных удобрений.  

 

 

В ближайшие годы в связи с быстрым ростом народонаселения и чрезвычайными климатическими ситуациями в мире проблема нехватки продовольствия может проявиться чрезвычайно остро. Чтобы избежать катастрофы в условиях дефицита питания людей, нужно добиться беспрецедентного увеличения урожайности растений. Это должно быть сделано невзирая на значительное истощение многих первичных сельскохозяйственных угодий и потребует вовлечения в сельскохозяйственную деятельность больших площадей.

Производство высококачественной богатой белком пищи весьма  существенно зависит от снабжения растений азотом. Резкий рост урожайности зерновых в 1960-1970 гг. минувшего столетия был обусловлен 10-кратным увеличением применения азотных удобрений. Эта «зеленая революция» была связана с созданием сортов зерновых, которые могли использовать высокие дозы  азотных удобрений. Следствием активного внесения в почву азотных удобрений в развитых странах стало выделение в атмосферу большого количества окислов азота (тепличные газы), истощение не воспроизводимых ресурсов, дисбаланс глобального азотного цикла и накопление нитратов в грунтовых водах. В итоге стало понятно, что увеличение внесения минеральных удобрений не может обеспечить устойчивое развитие сельскохозяйственного производства без ущерба окружающей среде и здоровью людей.

 

В последние годы в Беларуси,  Российской федерации, Украине и др. странах СНГ количество вносимых минеральных удобрений существенно снизилось (в России, например, с 14 млн. до 1,5 млн. тонн). Это привело к возникновению отрицательного баланса питательных веществ в почве и, как следствие, к снижению урожайности.

Общая потребность Республики Беларусь в минеральных удобрениях составляет около 1931,4 тыс. тонн д.в., в том числе 766,6 азотных, 316,5 – фосфорных и 848,3 -калийных удобрений.

Разработка микробиологических способов повышения эффективности растениеводства является важнейшей экономической и социальной задачей для Беларуси, обладающей ограниченными энергетическими и сырьевыми ресурсами. Микроорганизмы, используемые для производства биоудобрений, способствуют снабжению растений элементами минерального питания (азотом, фосфором, калием) и физиологически активными веществами (фитогормонами, витаминами и др.). Микробные удобрения обеспечивают повышение биологической активности почвы, оздоровление почвы от фитопатогенов. активизацию микробно-растительного взаимодействия, получение оптимальных урожаев экологически чистой сельскохозяйственной продукции, восстановление микробных ценозов почв, нарушенных вследствие антропогенного воздействия. Основополагающим условием успешного применения микробных удобрений является их сочетание с минеральными и органическими удобрениями.

 

В настоящее время основными производителями микробных удобрений являются США – 20 млн. га/порций для обработки 60-65% посевных площадей; Австрия – 6-8 млн. га/порций; Бразилия – 4-6; Индия– 2-4; Аргентина - 2-3; Канада -2-2,5; Австралия – 2,0; Уругвай – 1-2 млн. га/порций. В США шесть крупных фирм обеспечивают свою потребность и экспортируют избытки в Англию и страны Латинской Америки. В Китае практически каждая провинция имеет биофабрики по производству бактериальных препаратов, которые широко используются сельскохозяйственными производителями. Развертывается производство и применение биопрепаратов в ряде стран Юго-Восточной Азии, Латинской Америке, ЮАР и др. В аграрно-развитых странах до одной трети посевов зерновых и зернобобовых бактеризуют препаратами азотфиксирующих микроорганизмов и за счет этого на 25-40% сокращают потребление минеральных азотных удобрений [6,10,11]. Наиболее востребованы во всем мире инокулянты для бобовых культур и особенно для семян сои. Лидеры в производстве инокулянтов для сои сегодня - Бразилия, Канада, США и Аргентина. Инокулянты, представленные на рынке, различаются набором штаммов клубеньковых бактерий, наличием числа жизнеспособных микроорганизмов в единице объема и препаративной формой.

В процессе развития науки, в соответствии с новыми производственными требованиями, некоторые крупные производители освоили выпуск стабильных жидких инокулянтов со сроками хранения от шести месяцев до двух лет. Жидкие инокулянты с большим сроком хранения производят компании Becker Underwood (США), Inteх (США),Turfal (Бразилия), Philom Bios (Канада).

 

Контроль за циркуляцией азотных соединений в экосистемах является  одним из основных направлений развития устойчивого земледелия. Использование экологически чистых источников «биологического азота» в большинстве случаев экологически оправдано. Например, использование растений, обеспечивающих накопление «биологического азота», снижает потребность в азотных удобрениях и улучшает качество почвы. Биологически фиксированный азот связывается с органическим  веществом почвы, что делает его менее доступным для физико-химической трансформации, обуславливающей его вымывание и потерю в форме газов.

Системы биологической фиксации азота весьма разнообразны, однако, в агросистемах большая часть азота (80%) фиксируется при симбиозе бобовых с клубеньковыми бактериями – Rhizobium, Bradyrhizobium, Sinorhizobium, Mesorhizobium. Бобовые растения обеспечивают 25-35% мирового производства белка. Они занимают площадь около 250 млн. га и фиксируют около 350 кг/га азота за сезон.

 

Восстановление молекулярного азота в аммоний катализируется нитрогеназным ферментным комплексом, который синтезируют ризобии. На восстановление каждой молекулы N2  расходуется 10 электронов, из которых 8 идут на образование NH4+, а 2- на выделение Н2 . На поддержание симбиотической азотфиксации растение должно расходовать 10-20% продуктов фотосинтеза. По расчетам, для клеток Rhizobium акт восстановления одной молекулы N2 требует затраты 25-35 молекул АТФ.

 

Еще одна особенность функционирования нитрогеназы заключается в том, что процесс этот требует анаэробных условий. В то же время, получение большого количества АТФ, необходимого для окислительного фосфорилирования в бактероидах, невозможно без кислорода. Этот парадокс решается за счет особых адаптивных свойств клубенька, главным из которых является  контроль над диффузией кислорода, а также наличие леггемоглобина у бобовых растений. Нитрогеназный комплекс, образующий аммиак из воздуха, действует по физико-химическим законам очень экономно. Если в среде обитания достаточно ионов аммония или нитратов, он прекращает работу. Это обстоятельство обосновывает причину отказа от высоких доз минеральных удобрений под бобовые культуры.

 

Открытие, изучение и применение азотфиксирующих микроорганизмов послужило основой создания микробных удобрений. Первым таким препаратом был Нитрагин, созданный в Германии. В 1895 году Ф. Ноббе и Л. Гилтнером запатентован препарат микробной культуры Nitragin (от латинского слова “agere” – делать активным). Он представлял собой чистую культуру клубеньковых бактерий, выращенных на искусственной желатиновой среде. Предложенный препарат вызвал интерес практических работников и исследователей не только в Германии, но и в других странах.

Сравнительно массовое производство и применение Нитрагина в развитых странах началось с 1900г. Наряду с почвенным нитрагином в продаже были препараты клубеньковых бактерий на различных твердых средах: агаре, древесном угле, песке и др., а также и жидкие препараты. Однако все эти препараты  постепенно уступали место почвенному и торфяному нитрагину. Наибольшее применение нитрагин получил в США. В 1919 г. в штате Нью-Джерси, а в 1931 г. в штате Нью-Йорк был принят закон о бактериальных культурах для бобовых растений. Законом регулировалось производство нитрагина, определялось его качество и оформление. В 1959 году в США было выпущено около 11 млн. гектарных порций нитрагина, а в настоящее время производство доведено до 20 млн. га/порций.

 

Большое распространение нитрагин получил в Германии, Франции (имеет название N-germ), Швеции, Англии, Чехии (нитразон), Австралии, Канаде и др. В России почвенный Нитрагин впервые изготовлен в 1911г. бактериолого-агрономической станцией в Москве.

Многолетняя практика использования Нитрагина как в СССР, так и за рубежом свидетельствует об эффективности этого приема. Для районов стародавнего выращивания бобовых прибавка от применения нитрагина составляет в среднем 10-15%. Для культур бобовых, впервые высеянных в данном районе, в почвах которого отсутствовали спонтанные клубеньковые бактерии, эффект, оказываемый нитрагином, значительно выше – до 100%.

Широкое применение получил торфяной нитрагин, выпускаемый под названием Ризоторфин. Наличие в торфе большого количества питательных веществ, высокая адсорбционная способность торфа и ряд других физических свойств обусловливают его ценность не только как наполнителя, но и как среды для размножения клубеньковых бактерий.

Технология его промышленного производства разработана сотрудниками ВНИИ СХМ, ВНИИбакпрепарат, ИЯЭ АН БССР и Несвижского биохимического завода (Государственная премия БССР в области науки и техники, 1986г.). Препарат представлял собой торфяную основу, смешанную с клубеньковыми бактериями (5-8∙109 клеток на 1 г торфа). Задачей производства бактериального удобрения является максимальное накопление жизнеспособных клеток, сохранение их жизнеспособности на всех стадиях технологического процесса, приготовление на их основе готовых форм препарата с сохранением активности в течение гарантийного срока хранения.

 

Впервые торфяной препарат клубеньковых бактерий был приготовлен в 30-х годах, но технология была создана в 1973-77 гг. Для приготовления ризоторфина торф сушили при температуре не выше 100оС и размалывали в порошок. Наиболее эффективным способом стерилизации является облучение его гамма-лучами. Перед стерилизацией размолотый, нейтрализованный мелом и увлажненный до 20-25 % торф расфасовывали в полиэтиленовые пакеты. Затем его облучали и заражали клубеньковыми бактериями. Каждый грамм ризоторфина содержал не менее 1-2 млрд. жизнеспособных клеток с высокой конкурентоспособностью и интенсивной азотфиксацией. Ризоторфин применяли для предпосевной обработки семян из расчета 200 г препарата на одну гектарную норму высева семян. Несвижский биохимический завод выпускал 2,5-3,5 млн. га/порций Ризоторфина и обеспечивал препаратом многие регионы СССР. С 1993 г. на Несвижском биохимическом заводе прекращено производство азотфиксирующего препарата Ризоторфин. В настоящее время торфяные препараты широко применяются в США, Австралии, Новой Зеландии, Канаде, Индии и ряде стран Европы. Они особенно широко используются в виде дустов. Наиболее стабильны и устойчивы к неблагоприятным условиям торфяные инокулянты производства Бразилии, Канады, США.

 

Микробные удобрения по компонентному составу могут быть на основе монокультур азотфиксирующих, фосфатмобилизующих и калийусваивающих микроорганизмов и их консорциумов. К настоящему времени разработаны разнообразные формы микробных удобрений: твердые, жидкие, гелеобразные и гранулированные, обеспечивающие растения азотом, фосфором и калием, снижающие применение минеральных удобрений, улучшающие физико-химические свойства почвы, увеличивающие урожай и его качество.

 

Разработка микробных удобрений включает следующие стадии:

1. Выделение, селекция и отбор штаммов ризобактерий, отличающихся высокой активностью при микробно-растительном взаимодействии: увеличенной азотфиксирующей, фосфатмобилизующей и ростстимулирующей активностью, повышенной нодулирующей способностью и антимикробным действием по отношению фитопатогенным микроорганизмам.

2. Оптимизация условий и сред культивирования с целью увеличения количества ризобактерий в биопрепаратах и их биологической активности; разработка физиолого-биохимических и генетических основ повышения микробно-растительного взаимодействия.

3. Разработка способов повышения качества микробных препаратов с включением в их состав PGPR бактерий, фосфатмобилизующих микромицетов, носителей для микроорганизмов, регуляторов роста растений, муниципальных и сельскохозяйственных отходов и др.

4. Создание различных препаративных форм микробных удобрений.

5. Изучение выживаемости штаммов ризобактерий в составе микробных удобрений при хранении.

6. Оценка эффективности микробных удобрений в лабораторных и полевых условиях.

При выборе микроорганизмов, составляющих основу микробных удобрений, высокие требования предъявляются к их биологической активности и технологичности. Изучается влияние источников азота, углерода, витаминов, лектинов в среде культивирования на рост ризобактерий.

 

В Институте микробиологии НАН Беларуси был разработан жидкий препарат клубеньковых бактерий Сапронит (ТУ РБ 03535144.005-98). В качестве носителя для микроорганизмов в состав среды введен сапропель (сапропелевый нитрагин). Сапронит повышает продуктивность гороха, люпина и клевера на 10-15%, обеспечивает дополнительный сбор протеина для гороха 50-220, люпина 240-300 кг /га.

Выделение и изучение из ризосферы небобовых растений ассоциативных азотфиксирующих микроорганизмов способствовало разработке научных основ создания микробных препаратов, повышающих обеспеченность сельскохозяйственных культур азотом. Было установлено, что ассоциативные азотфиксирующие микроорганизмы положительно влияют на растения, как путем улучшения азотного питания, так и стимулирования развития растений вырабатываемыми биологически активными веществами (фитогармонами, витаминами и др.), а также метаболитами с антимикробным действием.

В России выпускаются такие микробные удобрения на основе ризосферных бактерий, как препараты группы ЭкстрасолТМ, Флавобактерин, Агрофил, Ризоагрин, Азоризин, Мизорин.  В Украине были разработаны микробные препараты Ризоэнтерин, Диазобактерин (на основе штаммов Azospirillum brasilense) и Диазофит (на основе штаммов Agrobacterium radiobacter) и способы эх эффективного применения в технологии возделывания озимой ржи, гречихи, озимой и яровой пшеницы и др.

В Институте микробиологии НАН Беларуси разработан микробный препарат Ризобактерин (ТУ РБ 03535144.004-1997) на основе ассоциативного диазотрофа Klebsiella planticola 5, увеличивающий обеспеченность озимой ржи, яровой пшеницы, ярового ячменя и овса азотом, обладающий антимикробным действием и ростимуляцией.

 

Проблема фосфора остается одной из самых острых в земледелии Беларуси. Объясняется это двумя причинами – дефицитностью геологических запасов этого элемента, а также быстрым и прочным связыванием его в почве при внесении с удобрениями. Именно поэтому усвояемость сельскохозяйственными растениями фосфора удобрений не превышает 25% (а может быть гораздо меньше), подавляющее его количество фиксируется почвой, превращаясь в труднодоступные для растений фосфаты.

Валовые запасы фосфора в почвах довольно значительны. Культурные почвы могут содержать 10, 20 и даже 30 т этого элемента на гектар пахотного слоя. Однако он находится там в водонерастворимой, малодоступной для растений, форме. Это – разнообразные минеральные соединения, в основе которых лежат ортофосфаты кальция, железа, алюминия. Первые преобладают в нейтральных почвах, а другие в кислых. Большая группа почвенных фосфатов, малодоступных растениям – органические соединения. В черноземных почвах они могут составлять до половины всех запасов фосфора. Среди них обладающие значительной стойкостью фитаты – соли фитиновой кислоты, одна молекула которых может содержать до шести молекул ортофосфорной кислоты. Эти соединения попадают в почву с растительными остатками.

Проблема достаточного снабжения сельскохозяйственных культур фосфором может решаться разными путями. Один из них – использование жизнедеятельности почвенных микроорганизмов для повышения усвояемости растениями фосфора почв и удобрений. В круговороте фосфора почвенная микрофлора играет важную роль. Ее влияние осуществляется по меньшей мере тремя путями: растворение минеральных и органических фосфатов (ортофосфаты, фитаты и некоторые другие); ферментативное разложение органических фосфорных соединений; потребление доступного фосфора и закрепление его в микробной биомассе, где он содержится в значительно большем количестве (1,5-2,5%), чем у высших растений (0,05-0,5%).

Еще в начале прошлого века было установлено, что некоторые почвенные микроорганизмы способны, при наличии доступного органического вещества растворять фосфаты кальция. Обширные микробиологические исследования выявили повсеместное распространение почвенных микроорганизмов (бактерий, грибов, актиномицетов), способных растворять трехкальциевый фосфат. В разных типах почв микроорганизмы, способные растворять фосфаты Са, могут составлять 5-95% от общей численности микрофлоры, причем корреляция между их количеством в почве и ее механическим составом, кислотностью, содержанием гумуса, азота и фосфора не обнаружено.

Фосфаты кальция различаются по устойчивости и, соответственно, степени доступности для микроорганизмов, которые способны растворять их благодаря образованию органических кислот. Подкисление – главный, но не единственный механизм биологической мобилизации фосфора кальциевых фосфатов. Гораздо устойчивее к растворению фосфаты железа и алюминия, которые, в отличие от фосфатов кальция, стойки при умеренно кислой реакции среды. Именно поэтому они накапливаются в кислых почвах. Для их растворения наибольшее значение имеет механизм, основанный на связывании катионов микробными метаболитами. Растворение минеральных фосфатов в почве не имеет специфических возбудителей и может вызываться деятельностью самых разнообразных представителей почвенной микрофлоры.

 

Микробиологическая мобилизация фосфора фитатов – двухфазный процесс. Первая фаза (неспецифическая) – растворение фитатов кальция, железа, алюминия весьма сходна с растворением аналогичных минеральных фосфатов и может осуществляться разнообразными микроорганизмами. Вторая фаза (специфическая) – ферментативное разрушение водорастворимых фитатов с высвобождением ортофосфата.

В почве присутствуют фосфатмобилизующие бактерии, способные извлекать фосфор из его водонерастворимых соединений и транспортировать в растение.

Ростстимулирующий препарат Фитостимофос (ТУ BY 100289066/022-2002) на основе штамма Agrobacterium radiobacter 225B СМФ, повышающий урожайность озимой ржи, ярового ячменя, овса, кукурузы, сахарной и кормовой свеклы и осуществляющий микробиологическую трансформацию труднорастворимых фосфатов почвы и удобрений в доступную для растений форму был разработан в Институте микробиологии НАН Беларуси в рамках ГНТП «Промышленная биотехнология».

Новый этап изучения микробиологической фосфатмобилизации наступил с установлением важной роли эндомикоризных грибов в снабжении растений почвенным фосфором. Важно отметить, что эндомикориза развивается в корнях подавляющего большинства сельскохозяйственных культур, включая бобовые и злаковые. Микориза, которая образуется при колонизации грибами корней растений, является наиболее древней формой симбиоза растений с микроорганизмами (возникла 400-450 млн. лет назад, бобово-ризобиальный симбиоз – 60-70 млн. лет назад). Микоризы образуются у 90 % видов наземных растений. При этом грибы являются посредниками между растениями и почвой, обеспечивая хозяев питательными веществами. Выявлено, что колонизация корней сельскохозяйственных культур микоризными грибами способствует улучшению усвояемости фосфорных и азотных удобрений. Возрастание в растениях фосфора, как усвоенного, так и мобилизированного эндогоновыми грибами, активизирует процесс азотфиксации (азотфиксация – процесс энергоемкий и непосредственно зависит от АТФ), и, как следствие, повышает урожай.

Роль эндомикоризных грибов в снабжении растений фосфором оказалась настолько значительной, что ее по праву сравнивают с хорошо известной ролью клубеньковых бактерий – азотфиксаторов в снабжении бобовых растений азотом.

I-ый Международный симпозиум по эндомикоризе, состоявшийся в 1974 году, констатировал необходимость развития исследований в данном направлении. Причиной этому послужила работа Barbara Mosse (1957), в которой впервые была показана роль микоризы в улучшении фосфорного питания яблони. Открытие этой уникальной способности эндомикоризы и ее повсеместное распространение в корнях сельскохозяйственных растений явилось толчком для быстрого расширения работ по изучению распространения арбускулярных микоризных грибов в разных почвенно-климатических зонах, выделению микоризообразующих грибов, установлению эффективности их применения для улучшения фосфорного питания растений. Многочисленные эксперименты показали, что арбускулярные микоризные грибы повышают всхожесть, улучшают приживаемость рассады и увеличивают урожай зерновых, овощных и плодовых культур при условии подбора пары гриб-растение, формирующей эффективный симбиоз.

В России в результате проведенных исследований по арбускулярной микоризе разработаны препараты Микофил, Мицефит, Микор-плюс, БисолбиМикс, содержащие в своем составе эндомикоризные грибы как отдельно, так и в сочетании с клубеньковыми и другими полезными бактериями. При их использовании прибавки урожая колеблются от 15 до 50% в зависимости от культуры. На мировом рынке широко предcтавлены препараты группы MycoGrowTM  для ускорения роста и развития растений (овощных, цветочных культур, газонных трав, древесных пород и кустарников). Работы по изучению арбускулярных микоризных грибов, начатые в Великобритании, приобрели к настоящему времени большой размах в разных странах.

В Беларуси к изучению роли арбускулярных микоризных грибов в повышении продуктивности растений приступили на несколько десятилетий позднее, чем в Западной Европе. В лаборатории взаимоотношений микроорганизмов почвы и высших растений Института микробиологии НАН Беларуси в рамках ГППИ «Новые биотехнологии» выполняется задание по разработке технологии получения препарата на основе ризобактерий и эндомикоризных грибов для повышения продуктивности и экологической оптимизации растениеводства. Результаты, полученные в лабораторных и полевых условиях, подтвердили эффективность предпосевной обработки семян арбускулярными грибами совместно с ризобактериями. Теперь дело стоит за разработкой опытно-промышленной технологии и производством нового препарата.

 

 

К концу ХХ века одним из рациональных направлений развития устойчивых систем в агропромышленном секторе экономики многих стран оказалось внедрение в практику землепользования биотехнологий, замены агрохимикатов биологическими препаратами. В настоящее время внимание исследователей во всем мире привлекает разработка новых видов удобрений, получаемых в процессе микробиологической ферментации отходов животноводства и муниципальных отходов.

Общепризнанно, что существующие сегодня отходы животноводческих ферм и птицефабрик нецелесообразно в исходном состоянии использовать для удобрения полей по следующим причинам:

- в одной тонне навоза содержится до 12 млн. семян сорняков;

- высокие дозы внесения навоза – 300-400 кг/сотку;

- большие трудозатраты как при внесении навоза в почву, так и при его транспортировке;

- при хранении навоза в течение 2-3-х месяцев потери азота составляют более 50%;

- свежий навоз является токсичным и в удобренной им почве прорастает только 40% семян.

Аэробная ферментативная переработка помета или навоза с помощью микробных ассоциаций позволяет получить удобрения, насыщенные активными микроорганизмами, среди которых много стимуляторов роста растений, а также бактерий-антагонистов. Кроме оздоровления и повышения плодородия почвы эти удобрения лишены семян сорняков, имеют низкую дозу внесения (10-20 кг/сотку) и удобны для применения.

 

Ученые ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии РАСХН (г. Пушкин), используя технологии микробной ферментации отходов, разработали несколько видов микробных удобрений. Наиболее эффективными являются Бамил (на основе микрофлоры, выращенной на стоках свиноферм), Омуг (на основе микрофлоры, выращенной на подстилочном помете) и Экуд - гранулированнная микробная масса, полученная при анаэробной ферментации бесподстилочного помета.

Высокую оценку микробные удобрения из отходов животноводства получили не только в России, но и в Швеции, Нидерландах и Чехии, где их использовали для восстановления бедных, нарушенных почв. В 1997 году эти работы в Чехии были удостоены золотой медали .

Механизм полифункционального действия биоудобрений связан с деятельностью микроорганизмов как внесенных с биоудобрением, так и почвенных. При внесении биоудобрений в относительно небольших дозах на почвенно-растительный комплекс действуют не только элементы питания, но и происходит активизация почвенной микрофлоры. При этом увеличивается интенсивность минерализационных процессов и синтеза гумуса, нарастает иммобилизация углерода и азота в микробной биомассе, что обеспечивает рост плодородия и последействие биоудобрений. Биомасса почвенных микроорганизмов при внесении биоудобрений увеличивается в 1,5-3 раза. Изменяется качественный состав микроорганизмов в сторону увеличения доли агрономически полезных видов (продуцентов витаминов и фитогормонов, антагонистов). Биоудобрения положительно влияют на биологическую активность почв: интенсивность почвенного дыхания повышается в 2-4 раза, активность несимбиотической азотфиксации достоверно возрастает в 2-3 раза, увеличивается и нитрификационная способность почв.

Внесение биоудобрений благоприятно действует на почвенное плодородие, органические питальные вещества находятся в них в легкодоступной для растений форме благодаря узкому соотношению С:N. Внесение биоудобрений обеспечивает прибавку урожая различных сельскохозяйственных культур до 100% и улучшает его качество.

 

Современный уровень биотехнологической науки позволяет успешно перерабатывать органические отходы в эффективные биоудобрения путем введения микробных сообществ, обладающих высокой активностью и полезными свойствами. На примере смеси помета и древесных опилок было исследовано влияние микробного инокулюма на ферментационные процессы, которые обеспечивают получение биоудобрения. Известно, что каждый из этих компонентов  использовать для применения в качестве удобрения нежелательно. Опилки медленно разлагаются в почве и поэтому их предварительно компостируют, добавляя минеральные и органические  источники азота. Одним из таких источников азота может служить помет. В качестве микробного инокулюма используется ассоциации мезофильных целлюлозолитических бактерий Cytophaga sp., Sporocytophaga sp. и нецеллюлозолитических - Pseudomonas sp., Comamonas sp., Agrobacterium sp. Для этого в компостируемую массу помета и древесных опилок вносят выращенную жидкую культуру ассоциации микроорганизмов.

В процессе компостирования в зависимости от стадии разложения  органического вещества, происходит смена микробных сообществ, определяющая дальнейший ход ферментации. При оптимальных условиях процесс ферментации проходит через три фазы:

- мезофильную или фазу со средней температурой, которая длится от суток до нескольких дней;

- термофильную, фазу с высокой температурой, которая длится обычно несколько дней;

- фаза дозревания – длится  несколько месяцев.

Каждой из этих фаз свойственны свои сообщества микроорганизмов. В процессе начального разложения участвуют мезофильные микроорганизмы, которые разлагают быстро растворимые компоненты. Энергия, которая выделяется во время этого процесса, вызывает разогревание компоста. Когда температура достигает 400 по Цельсию, мезофильные микроорганизмы приостанавливают свою деятельность и уступают место термотолерантным и термофильным микроорганизмам.

Во время термофильной фазы ускоряется разложение белков, жиров, целлюлозы и гемицеллюлозы. После завершения разложения труднодоступных компонентов температура компоста падает, и мезофильные микроорганизмы возобновляют свою деятельность в фазе дозревания.

 (Продолжение следует)