Экологическая оценка разложения пухо-перовых остатков в серых лесных почвах

Клеева, Наталья Андреевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологическая оценка разложения пухо-перовых остатков в серых лесных почвах
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экологическая оценка разложения пухо-перовых остатков в серых лесных почвах"

На правах рукописи

Клеева Наталья Андреевна

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАЗЛОЖЕНИЯ ПУХО-ПЕРОВЫХ ОСТАТКОВ В СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ

Специальность 03.02.08 - экология (биология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 1 ОКТ ?010

Москва 2010

004611237

Диссертационная работа выполнена на кафедре общей биологии и экологии естественно-географического факультета Курского государственного университета

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Проценко Елена Петровна

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Белопухов Сергей Леонидович

доктор биологических наук, профессор Смирнова Лидия Григорьевна

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии, г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится « 03 » ноября 2010 года в 14.30 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.03 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А.Тимирязева, корпус №9, аудитория имени Н.Н.Худякова

Адрес: 127550 г. Москва, ул. Тимирязевская, 49, Ученый совет РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А.Тимирязева

Автореферат разослан « 30 » сентября 2010 г. и размещен на сайте университета www.timacad.ru

Отзывы на автореферат (в 2-х экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 127550 г. Москва, ул. Тимирязевская, 49, факс 8(495)9762492

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологический наук

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

О.В.Селицкая

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из острых современных проблем является утилизация органических отходов, которые при их накоплении служат источником экологической опасности. При их переработке преимущественно используются технологии, включающие физические методы воздействия на сырье, высокотемпературные режимы с использованием большого количества тепловой и электрической энергии. Такие технологии, в определенной степени перерабатывая одни органические отходы, образуют новые, порой более опасные для окружающей природной среды. Поэтому вопросы экологической безопасности являются приоритетными. С ростом объема продукции птицеводства заметно выросла и побочная продукция переработки птицы, к которой, по данным Всероссийского научно-исследовательского и технологического института птицеводства (ВНИТИП) наряду с птичьим пометом, сточными водами, непищевыми продуктами убойных цехов, павшей птицей, относят пух и перо. По информации Российской ассоциации перо-пуховых компаний, в стране производится 7 тыс. т пуха и пера в год. Особенности их химического состава и структурно-механических свойств требуют конкретизации подхода к способам обработки и переработки этого нетрадиционного вида отхода (Волик, 1990).

В настоящее время разработаны технологии преобразования органического сырья, например на основе ферментации (Рабинович, 2000), позволяющие получать экологически безопасные продукты - удобрения и кормовые добавки.

Однако мелкие пухоперерабатывающие предприятия в целях экономии прибегают к утилизации пуха и пера (отходов производства) сжиганием, что является грубым нарушением экологического законодательства. В этой связи необходим поиск рационального пути преобразования данного вида отходов, исключающий экологические правонарушения.

Знание биологических процессов, основанных на законах микробиологии, позволит установить закономерности изменения биологической активности и физико-химического состояния конкретных почв под действием разлагающихся в почве нетрадиционных отходов или удобрений, полученных на их основе.

Цели и задачи исследований. Целью данной работы явилось рассмотрение физико-химических и микробиологических особенностей разложения пухо-перовых остатков в почве с течением времени.

Поставленная цель определила следующие задачи: 1. Изучить разные способы закладки отходов для разложения - послойное

распределение и применение гомогенизации.

2. Выявить зависимости физико-химических свойств почвы от длительности разложения в ней отходов и наличия дополнительных, способствующих разложению компонентов.

3. Изучить сукцессии микробного сообщества при разложении пухо-иеровых остатков (далее - ППО) в почве.

4. Изучить влияние готового компоста на продуктивность картофеля.

Научная новизна работы: изучены изменения физико-химических сво йств почвы при разложении в ней ППО; определена зависимость этих изменений от наличия дополнительных компонентов; впервые установлена структура ми]фобного ценоза, участвующего в разложении ППО; расширены представления о микробиологической сукцессии при разложении отходов пуха и пера в серой лесной почве.

Практическая значимость работы. Впервые представляется способ использования пухо-перовых остатков в качестве компонента органического удобрения, что подтверждено получением патента [1]. Пухо-перовые отходы могут стать основой для получения ценного органического азотосодержащего удобрения, применяемого для повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур. Результаты исследований позволят подойти к разработке промышленных методов дальнейшего использования пухо-перовых остатков в качестве органического удобрения, что снизит риск загрязнения окружающей среды отходами малых пухоперерабатывающих предприятий.

Материалы диссертации могут использоваться в учебном процессе в вузах биологических и сельскохозяйственных профилей при чтении общих и специальных курсов.

¡благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору Е. П. Проценко за постоянное внимание к работе, ценные советы и рекомендации на всех этапах проведенного исследования. Особую благодарность автор выражает докторам биологических наук И. А. Архипченко и Н.В. Верховцевой за ценные научные консультации. Автор также благодарен всем сотрудникам кафедры общей биологии и экологии КГУ, оказавшим помощь в работе.

Апробация работы. Результаты исследования были представлены на научных конференциях «Медико-экологические информационные технологии -2008» (Курск, 2008 г.) и «Ломоносов - 2008» (Москва, 2008 г.); международной научной конференции «Проблемы и перспективы развития аграрного производства» (Смоленск, 2007г.); международных научно-практических конференциях «Теоретические и прикладные проблемы социально-правовых, медико-биологических, технико-экономических сфер жизни общества» (Курск, 2007 г.)

и «Актуальные проблемы экологии и охраны труда» (Курск,, 2009 г.), «Экологические проблемы природопользования на современном этапе...» (Харьков, 2009 г.), а также международном научно-техническом конгрессе «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» ЕЬР1Т -2009 (Тольятти, 2009 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 112 страницах печатного текста, включает 15 таблиц и 19 рисунков, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Библиографический список включает 182 наименования, в том числе 15 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Экологические аспекты переработки органических отходов

Глава содержит обзор научной информации о разнообразных способах утилизации отходов животноводства и птицеводства [Амсинко, 1991; Архип-ченко, 2000, 2006; Круглов, 1994; Неклюдов, 2000, 2006; Никитин, 1985; Патент 2105495 РФ \ 1998; Третьяков, 1985; СЬеГей, 1996; Ней, 1999 и др.], о методе компостирования как способе переработки белкопых отходов животноводства и птицеводства [Витковская, 2008; Никольский, 1994; Патент 5535 Белоруссия, 2003; Патент2028998 РФ1, 1995; \¥и, 2000 и др.], о микробиологических аспектах компостирования [Аврова, 2005; Нечаева, 2001; Румянцева, 2005; Солнцева, 1995; Терехова, 2007; Якушев, 2008; Вгопск, 1991 и др.].

Анализ литературных источников и патентных материалов показал, что известные способы утилизации органических отходов животноводства и птицеводства сводятся к тому, что компостирование применяется только при преобразовании навоза и помета. Известно несколько попыток изучения компостирования белоксодержащих отходов, где они являются компонентом комплексных, различающихся по химическому составу и структуре, компостов. При этом кератинсодержащее сырье используется в малых количествах, или вовсе исключается [Леонов, Неклюдов, Иванкин, 2006 и др.].

Ведущая роль в процессе переработки органических отходов принадлежит микроорганизмам [Патент 2062261 РФ 1996; Патент 2083667 РФ 1997; Патент 2129604 РФ Патент 2134722 РФ ', 1999 и др.]. В зависимости от вида и качества отходов в них присутствуют доминирующие группы бактерий и грибов. В результате широкого спектра субстратной специфичности ферментов микроорганизмы имеют преимущества перед макроорганизмами [Сидоренко,

Черданцев, 2001]. Однако для разложения кератинсодержащего сырья использование консорциума микроорганизмов не описано.

Объекты и методы исследований

Объектом исследований является особый вид органических отходов -пухо-перовые остатки, получаемые на пухоперерабатывающих предприятиях. ППО представляют собой крошку серого цвета с размером частиц от нескольких микрометров до нескольких миллиметров (могут содержать целые перья). Струюурные образования, формирующие перо, состоят из ороговевшего веществ:!, основным компонентом которого является кератин. Кератины относятся к группе белков склеропротеидов. В состав кератина входят: углерод (50 - 55%), водород (7 - 8%), кислород (25 - 30%), азот (15 - 18%), сера (0,5 - 0,2%). Кератин отличается высокой устойчивостью к воздействию различных реагентов: в воде, растворах нейтральных солей и в разбавленных растворах кислот и щелочей кератин нерастворим. Кератиновые образования, в том числе и перья, способны поглощать большое количество воды (свойства кератина при этом меняются). Он не подвергается гидролизу под действием ферментов, кроме фермента кератиназы.

Рис. 1. Распределение равного по массе количества почвы и пухо-перовых

отходов (5 г)

Необходимо отметить, что данный вид отходов имеет очень малую объемную массу и высокую степень летучести (рис. 1), что затрудняет его утилизацию и создание компостов.

Разработка способов закладки полевых и лабораторных экспериментов

В ходе исследований проводились полевые и лабораторные эксперименты. Все полевые эксперименты были заложены на территории агробиостанции КГУ (Курский район). Почвы опытных участков - серые лесные. В начале эксперимента (в июне 2006 г.) было заложено несколько объектов с классическим послойным расположением ингредиентов, которое себя не оправдало, поскольку степень разложения отходов была крайне низкой, а физические свойства полученного компоста крайне неблагоприятными. Исследовалось также влияние действия дополнительных компонентов (бактериального препарата «Экстра-сол», навоза, извести, селитры) и условий (аэробных и анаэробных) на скорость разложения и качество конечного продукта.

С целью дальнейшего совершенствования методики компостирования и уточнения степени влияния внесения дополнительных минеральных и органических компонентов на разложение ППО в мае 2007 г. было заложено 8 вариантов компостов; параллельно в динамике отбирались образцы пахотного слоя серой лесной почвы, свойства которой также изучались и принимались в качестве контрольного варианта (вариант 0).

1 вариант: на каждые 10 единиц массы почвы добавляли 1 единицу массы пуха(1)

2. (1) + 5 % СаО ** (негашеная известь).

3. (1) + 8 единиц массы навоза

4. (1)+ 10 % селитры.

5. (1) + 5 % СаО +8 единиц массы навоза.

6. (1) + 5 % СаО + 10 % селитры.

7. (1) + 8 единиц массы навоза + 10 % селитры.

8. (1) + 8 единиц массы навоза + 10 % селитры + 5% СаО.

** СаО и селитра, % от массы пухо-перовой крошки.

Отличительной особенностью данной опытной серии по сравнению с предыдущими является не послойное расположение компонентов, а равномерное их перемешивание с почвой, причем в определенном соотношении, что позволило равномерно распределить пухо-перовую крошку между почвенными агрегатами. Кроме того, почвенные частицы поглощали высвобождающиеся в процессе компостирования соединения азота, предотвращая его воздушные потери. При соотношении меньшем, чем приведенное в схеме опыта, то есть при увеличении количества отходов, образовывались комковатые скопления ППО. В течение 2-х лет компост, полученный при разложении ППО, использовался в полевом опыте для выращивания картофеля.

В ходе работы были также заложены лабораторные эксперименты, суть которых описана ниже.

В процессе проведения полевых экспериментов в динамике изучались физико-химические свойства образцов почв и компостов. При проведении полевых и лабораторных исследований использовались общепринятые методики и ГОСТы. Определялись следующие показатели: гумус - по Тюрину (ГОСТ 26213-91); азот щелочногидролизуемый - по Корнфилду; рН - в 1,0 Н КС1 вытяжке (ГОСТ 26483-85); гидролитическая кислотность - по Каппену (ГОСТ 26212-91); сумма поглощенных оснований - по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821-88); фосфор подвижный - по Чирикову (ГОСТ 26204-91); калий подвижный - по Чирикову (ГОСТ 26204-91); нитратный азот почвы - колориметрическим методом с дисульфофеноловой кислотой (по Грандваль - Ляжу); аммонийный азот почвы в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26489); нитрификационная способность почв - методом Кравкова в модификации Болотиной и Абрамовой.

С целью определения основных групп микроорганизмов в процессе разложения пухо-перовых остатков в почве проводилось микробиологическое исследование с применением газо-хроматографического-масс-спектрометрического метода. Пробы анализировались с помощью хромато-масс-спектрометра НР-5973 SMART фирмы Agilent Technologies (США) на базе кафедры агрохимии факультета Почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова. Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась на ПЭВМ с применением стандартных программ.

Изменение основных физико-химических свойств почвы при разложении пухо-перовых остатков Измен ения физико-химических свойств почвы при разных способах

компостирования ППО 13 ходе исследований было установлено, что ППО, постепенно разлагаясь, способны обогатить почву биогенными элементами. Однако при послойном размещении компонентов компоста происходит уплотнение слоя ППО, что препятствует их разложению, а также ведет к избыточной концентрации азота и фосфора, что является нежелательным. В процессе поиска наиболее оптимального способа компостирования нами был разработан и запатентован способ закладки пухо-перовых отходов в компостные ямы с применением механической гомогенизации с целью оптимизации процесса разложения [1]. Как следует из данных, представленных в таблице 1, через 6 месяцев разложения пухо-перовых отходов во всех вариантах компостов происходило накопление минеральных форм азота (по сравнению с этим показателем в серой лесной почве (вариант 1)). Необходимо особо отметить вариант с применением в качестве

дополнительных компонентов извести и навоза (вариант 5), где уже после 6 месяцев процессы разложения идут интенсивно с одновременным улучшением свойств почвы. Кроме того, в компосте данного варианта после шестимесячного компостирования в связи с добавлением щелочного реагента (негашеной извести) в сочетании с навозом происходило снижение гидролитической кислотности (по сравнению с другими вариантами компостирования).

Таблица 1

Физико-химические свойства после 6-ти месячного компостирования

№ ва ри ан та рн Нг.мг-эквЛООг Гумус, % N-N01 мг/100г N-N114 мг/100г №и. г. мг/100г Подвижные, мг/1 кг почвы Сумма обменных оснований (Са, М8) мгЛООг

Рг05 к2о

0 6,8 1,14 2,98 1,06 0,28 7,79 48,9 35,6 22,9

1 5,6 3,60 3,16 8,18 0,24 8,90 62,1 30,8 20,5

2 5,4 4,51 3,99 14,44 0,72 14,06 70,4 29,7 20,5

3 5,9 3,51 5,12 42,91 0,94 22,96 92,5 125,0 23,3

4 4,8 7,28 3,90 23,32 2,11 16,50 59,3 30,8 20,5

5 6,2 1,95 4,06 11,51 0,53 15,64 64,4 41,0 21,7

6 6,0 3,06 3,50 7,65 0,39 12,05 57,1 28,7 21,3

7 5,4 4,77 4,27 15,51 0,87 16,07 68,9 41,5 20,9

8 5,6 4,40 4,11 26,49 0,80 17,08 71,3 40,0 21,7

После двенадцатимесячного компостирования наблюдалась некоторая иммобилизация азота, что выразилось в резком уменьшении количества минерального азота во всех вариантах компостов до 2-3 мг/100 г почвы. Зафиксированные данные свидетельствуют о процессе иммобилизации азота к 12 месяцам разложения, а к 24 месяцам в компостах происходило постепенное разложение органических остатков, о чем свидетельствует повышение количества соединений азота по сравнению с этим показателем при двенадцатимесячной выдержке компостов. В таблице 2 представлены в динамике (от 6 до 24 месяцев) свойства двух вариантов компостов: с добавлением ППО, навоза и извести (вариант 5) и, для сравнения, - содержащий только ППО (вариант 1). Как видно из данных таблицы, в обоих вариантах после двенадцатимесячного компостирования произошло уменьшение содержания нитратного азота в 7-8 раз и повышение его содержания после 24-хмесячного компостирования в 5 варианте до 15,8 мг/100 г почвы и в 1 варианте только до 5 ,8 мг/100г почвы. Сумма обменных оснований также в 5 варианте повысилась с 22,9 до 25,3 мг/100 г, в то время как в первом варианте осталась на том же уровне, что при шестимесячном компостировании. Очевидно, такая разница обусловлена, как отмечалось выше, добавлением известкового реагента и навоза, хотя по агрохимическим характеристикам компост, состоящий только из почвы и ППО (вариант 1) также вполне может использоваться в практике сельского хозяйства. Надо отметить,

что содержание подвижных форм фосфора и калия в компостах также повышается, постигая 60-70 мг/1 кг почвы для фосфора и 50-60 мг/1 кг почвы для калия, в то время как в естественной серой лесной почве данных питательных элементов в 1,5 раза меньше.

Таблица 2

Динамика физико-химических свойств компостов во времени

Периоды рН Нг, мг-экв/100г Гумус, % N-N03 мг/100г N-N94 мг/100г №ц.г. мг/100г Сумма (Са, М8) мг/ЮОг

компост с добавлением ППО, навоза и извести (вариант 5)

6 мес. 6,2 1,95 4,06 11,5 0,5 15,6 22,9

12 мес. 6,4 2,00 4,21 1,9 0,4 13,0 25,1

24 мес. 6,0 2,43 4,34 15,8 0,6 18,5 25,3

компост с добавлением ППО (вариант 1)

6 мес. 5,6 3,60 3,16 8,2 0,2 8,90 21,7

12 мес. 5,9 2,73 3,29 1,4 0,5 9,37 22,6

24 мес. 5,9 2,59 3,32 5,8 0,2 9,50 21,8

Во всех вариантах компостов на основе ППО изменяется состав лабильных фракций органического вещества серой лесной почвы: отмечается возрастание содержания лабильных гуминовых кислот в 2-3 раза (рис. 2).

При этом изменяется; состав гумуса от гуматно-фульватного в почве до фульвэтно-1уматного в компосте с добавлением навоза и извести при изменении коэффициента гумификации по Д.С. Орлову и Э.А. Гришиной (1981) от 34 до 50%.

ва1рианты

Я почва ® почва+ППО И почва+ППО+навоз+СаО

Рис.2. Содержание лабильных гуминовых кислот в серой лесной почве и

компостах

Динамика изменения количества аммонийного и нитратного азота

при разложении пухо-перовых остатков в почве Для ускорения процесса разложения ППО нами был заложен лабораторный опыт, в котором методом термостатирования создавались оптимальные температурные условия (28 С0) и условия увлажнения (0,7 от НВ). Закладывались следующие варианты опыта: 11 - биогумус (БГ); 12 - серая лесная почва (почва); 13 - почва+ППО при соотношении 20:1; 14 - почва+ППО+БГ при соотношении 20:1:2; 15 - почва+ППО+СаО при соотношении 20:1:0,05; 16 - поч-ва+ППО+СаО+БГ при соотношении 20:1:0,05:2.

В течение первой недели (рис. 3) нитратный азот в значительных количествах накапливался только в образцах биогумуса (131,5 мг/кг), в остальных - в 2-3 раза меньше. Через 3 недели, судя по содержанию нитратного азота в вариантах 11, 14 и 16, где содержался биогумус, становится очевидным, что источником большого числа нитрификаторов является именно биогумус.

Спустя 10 недель содержание нитратного азота несколько снижается, показывая довольно значительное его накопление в варианте 11 - с биогумусом. Необходимо отметить резкое снижение нитрификации в 15 варианте с добавлением к ППО негашеной извести.

Динамика изменений количества аммонийного и нитратного азота при разложении пухо-перовых остатков в почве показала, что добавление БГ в качестве источника нитрификаторов ускоряет естественные процессы биологического разложения, а внесение извести может способствовать уменьшению кислотности при дальнейшем использовании в практике сельскохозяйственного производства, в частности на кислых почвах.

Рис. 3. Динамика изменений содержания нитратного азота в вариантах: И-БГ; 12-почва; 13-почва+ППО; 14-почва+ППО+БГ; 15-почва+ППО+СаО; 16-почва+ППО+СаО+БГ

•Т 10 недель

3 недели 1 неделя

Варианты

Аммонификация, напротив, протекает менее активно в компостах, содержащих биогумус, в то время как во всех вариантах, в которых присутствуют ППО, разложение в результате аммонификации протекает весьма активно (рис. 4). Через 3 недели процессы разложения ППО усиливаются, о чем свидетельствует увеличение в вариантах, содержащих пух, аммонийного азота в 3-4 раза.

Рис 4. Динамика изменений содержания аммонийного азота в вариантах: 11-БГ; 12-почва; 13-почиа+ППО; 14-почва+ППО+БГ; 15-почва+ППО+СаО;

16-почва+ППО+СаО+БГ

Через 10 недель количество аммонийного азота в варианте с добавлением извести (15 вариант) резко сокращается, что свидетельствует о торможении активного процесса разложения органических соединений под действием щелочи. Таким образом, при добавлении щелочного реагента без дополнительного источника нитрификации (биогумуса) происходит торможение как аммонификации, гак и нитрификации.

Таким образом, никаких дополнительных компонентов для постепенного разложения ППО в лабораторных условиях не потребовалось, за исключением, биогумуса, который является источником ннтрификаторов и ускоряет естественные процессы биологического раиожения пухо-перовых отходов. Возможно также внесение известкового реагента, который в сочетании с биогумусом не тормозит в такой степени процессы разложения ППО и может служить для уменьшения кислотности при дальнейшем использовании образующегося продукта в сельскохозяйственных целях.

.7 10 недель

3 недели 1 неделя

варианты

Микробные сукцессии при разложении пухо-перовых остатков в почве

Влияние внесения дополнительных компонентов на микробные

сообщества при разложении пухо-перовых остатков При лабораторном компостировании по схемам, описанным выше (глава 3) микробное сообщество при разложении ППО было изучено методом газовой хроматографиигмасс-спектрометрии по химическим маркерам.

Необходимо отметить, что в течение шести недель компостирования серая лесная почва характеризовалась достаточно высоким микробным разнообразием (46 видов, принадлежащих к 33 родам) и суммарной численностью до 4 х Ю7 кл/r (табл. 3). При компостировании ППО наиболее разнообразным в видовом отношении (46 видов, относящихся к 34 родам) и многочисленным (108 тсл/г) был состав почва+ППО+извесгь+БГ в соотношении 20:1:0,05:2 (табл. 3). Прокомпостированная почва с добавлением ПП О значимо не отличалась от серой лесной почвы по этим микробным характеристикам. Для этого варианта в сравнении с почвой отмечено заметное увеличение только численности нитри-фикатора второй фазы Nitrobacter (в два раза) и анаэробного азотфиксатора Clostridium pasteurianum (на 40%), что можно рассматривать как последствие наличия дополнительно источника азота (ППО).

Доминирующий микробиологический процесс при компостировании -анаэробиоз, т.к. более 70% видов в микробоценозе представлены облигатно и факультативно-анаэробными видами. Тем не менее, нельзя говорить о преимуществе создания искусственно анаэробных условий для ускорения разложения, так как разложение идет и при активном участии аэробных видов, таких как Xantobacter. Ведущими видами микроорганизмов в трансформации труднораз-лагаемого белка ППО являлись, по-видимому, облигатные (Eubacterium, Clostridium, Bacteroides) и факультативные (Bacillus) анаэробы, которые ферментировали в трофической цепи с микромицетами с протеазной, в частности, с кера-тиназной активностью.

В компосте варианта почва+ППО+СаО+БГ наблюдалось увеличение на порядок общей численности в сравнении с почвой и компостом почва+ППО. В целом, содержание анаэробных видов в сообществе составляло 45 и 43% для почвы и компоста почва+ППО и выше 70% - для компоста с добавлением СаО и БГ, что свидетельствует об анаэробной направленности микробиологических процессов при компостировании этого субстрата. Наибольший вклад в анаэробный метаболизм вносят представители рода Eubacterium - их численность возросла в компосте с добавками в 25 раз, p. Acetobacterium - в 13 раз, р. Ви-tyrivibrio - в 10 раз и Clostridium - в 4 раза. В 20 раз возросло количество Bacteroides в компосте с добавками в сравнении с почвой, однако общая числен-

ность ;гтого вида в сообществе составляла не более 105 кл/г. Из факультативно анаэробных видов в этом виде компоста в 6 раз увеличилось количество Bacillus sub:ilis.

Таблица 3

Микроорганизмы,кл/г х106 Почва Почва+ ППО Почва+ ППО+СаО+БГ

Acetobacter sp. 1,90 . 1,70 3,77

Agrobacterium radiobacter 1,66 1,58 3,87

Ochrobactrum sp. 0,45 0,54 0,70

Pseudomonas 0,74 1,33 2,15

Riemireila sp. 0,16 0,16 1,21

Sphingobacterium spiritovorum 0,23 0,30 0,54 -

Sphingomonas adgesiva 0,16 0,25 0,40

Sphinqomonas capsulata 0,19 0,40 0,41

Xanthomonas sp. 0,21 0,31 1,22

FeRed 0,52 0,68 0,64

Bacteroides fragüis 0,02 0,00 0,42

Bacteroides hypermegas 0,01 0,02 0,06

Bacteroides ruminicola 0,13 0,15 0,52

Wolinelta sp. 0,20 0,21 1,00

Desulfovibrio sp. 0,39 0,36 2,29

Citrobacter sp. 0,50 1,16 0,90

Cytophaga sp. 0,18 0,19 0,34

Arthrobacter sp. 2,35 2,62 2,37

Caulobacters p. 0,56 0,72 2,23

Bacillus subtilis 0,69 0,80 1,81

Bacillus sp. 0,42 0,43 1,30

Clostridium difficile 0,00 0,00 0,06

C.pasteurianum 0,72 1,11 2,48

C.perfringens 0,02 0,03 0,21

C. prapionicum 0,30 0,07 1,24

Acetobacterium sp. 0,00 0,06 13,25

Butyrivibrio 1-2-13 0,31 0,30 0,95

Butyrivibrio 1-4-11 0,26 0,23 17,31

Butyrivibrio 7S-14-3 2,38 2,65 18,81

Bifidobacterium sp. 0,00 0,00 7,76

Corynebacterium sp. 0,5 6 0,38 0,00

Eubacterium sp. 0,00 0,00 0,05

Eubacterium lenlum 0,33 0,43 10,71

Propionibacterium freudenreichii 0,44 0,40 0,73

P.jensenii 7,36 6,44 11,74

Propionibacterium sp. 1,48 1,78 2,66

Mycobacterium sp. 4,23 4,19 5,41

Rhodococcus 2,27 2,40 3,53

Ruminococcus sp. 1,57 1,64 4,65

Pseudonocardia sp. 0,39 0,43 0,87

Streptomyces-Nocardiopsis 1,48 1,80 2,13

Socardia camea 0,18 0,36 0,57

Actinomadura roseola 0,33 0,34 0,66

Сумма 36,3 38,9 133,9

В метаболическом отношении представители рода Eubacterium - строгие анаэробы. Из глюкозы или пептона (органических субстратов, которых достаточно для развития микроорганизмов в БГ) образуют смесь кислот, в том числе большое количество масляной, уксусной или муравьиной кислоты с видимым выделением Н2 [Определитель бактерий Берджи, 1997].

Относительно Acetobacterium известно, что это строгие анаэробы, окисляющие Н2 и восстанавливающие СО2 (т.е. хемолитоавтотрофы) с образованием уксусной кислоты. Кроме того, они способны к хемоорганотрофии - сбраживают фруктозу, а некоторые виды глюкозу и спирты - этанол, глицерол - также с образованием уксусной кислоты [Определитель бактерий Берджи, 1997; Современная микробиология, 2005].

Представители р. Butyrivibrio - также строгие анаэробы с метаболизмом бродильного типа. В отсутствии углеводов растут плохо, но могут сбраживать, кроме глюкозы с образованием масляной кислоты, также полисахариды, в частности, целлюлозу, крахмал. Некоторые виды образуют при сбраживании Н2 [Гусев, 2003; Определитель бактерий Берджи, 1997].

Род Clostridium представлен облигатными анаэробами, которые сбраживают углеводы, пептон или аминокислоты и обрадуют смесь органических кислот, спиртов, а также Н2 и СО2 [Шлегель, 1987].

Виды p.Bacteroides - анаэробы или микроаэрофилы. Представители этого рода метаболизируют углеводы, пептон или промежуточные продукты метаболизма [Шлегель, 1987].

Bacillus subtilis - факультативно анаэробный вид, способный к аммонификации белков [Гусев, 2003]. Представители бацилл описаны ранее в кишечном тракте червей Eiseniafoetida [Toyota, 2000].

Анализируя метаболические возможности этого консорциума доминирующих анаэробных видов микробного сообщества можно предположить, что микробиологический процесс трансформации трудноразлагаемых белков ППО начинали виды рода Eubacterium, Clostridium, Bacteroides и Bacillus, т.к. только эти представители анаэробов и факультативного анаэроба, которые существенно увеличивали свою численность, способны к сбраживанию белковых компонентов субстрата. В результате их жизнедеятельности образуются органические субстраты (органические кислоты и спирты) и газы (Нг и СО2), которые являются основой жизнедеятельности для Acetobacterium и ряда аэробных видов, в частности, Xantobacter. Этот аэробный вид, численность которого в компосте с добавками увеличилась в 4 раза (табл. 3), способен расти как в минеральной среде в атмосфере Н2, О2 и СО2, так и использовать в качестве единственного источника углерода спирты и органические кислоты.

Однако надо учитывать, что к разложению структурных, весьма устойчивых к иротеолизу (к разложению под действием протеолитических ферментов) белков, в частности, кератина в большей степени способны микромицеты [Современная микробиология, 2005]. Определение численности этой группы микроорганизмов (Fungi) молекулярным методом ГХ-МС по химическому маркеру линолевой кислоте - С 18:2 показало, что в компостах содержание микромице-тов увеличивается в 2,5-3 раза, по сравнению с почвой.

Из анаэробных видов в микробном комплексе компоста с добавками существенно (на порядок) увеличивалось содержание Bifidobacterium sp., который способен к активному сбраживанию углеводов с образованием в основном уксусной и молочной кислот и СО2. В 5 раз увеличивается численность факультативно анаэробного вида Wolinella sp., нуждающего в своем метаболизме в Н2 и форми.чте. Оба этих вида описаны как представители кишечного тракта червей Eisenia foetida [Верховцева, 2002] и попадают в компост в составе БГ. По-видимому, газовые компоненты метаболитов этих видов (Н2 и СО2) также вовлекаются в функционирование доминанта анаэробного концорциума - Aceto-bacterium.

К метаболитам анаэробных бактерий, которые могут снизить качество компоста, как потенциального органического удобрения, относятся масляная кислота, образуемая в процессе жизнедеятельности Eubacterium, Clostridium и Bacteroides , а также сероводород - продукт жизнедеятельности сульфатредук-тора Desulfovibrio. Количество последнего увеличилось в микробном сообществе компоста с добавками в 5 раз (табл. 3). Однако, как показало биотестирование, этот компост не был токсичным, следовательно, образование таких метаболитов не нарушало трофического баланса получаемого органического субстрата.

Актиномицеты в количестве 108- 107 кл/г представлены во всех исследованных образцах. Однако их содержание в бактериальном сообществе почвы и в компосте почва+ППО составляло не более 14%, а в компосте с добавками БГ и СаО - только 6 %. Это свидетельствует о том, что выявленный комплекс актиноиицетсв активно не участвует в процессе компостирования. Кроме того, доминирование анаэробных условий не способствовало развитию аэробной ак-тиномицетной составляющей микробного сообщества компоста.

Наряду с изучением бактериального и микромицетного населения в ком-постах проводили определение химических маркеров простейших {Protozoa). Для простейших в качестве такого маркера был выбран альдегид С18 (октаде-кановый альдегид). При этом использовался коэффициент, позволяющий сравнивать их биомассу по вариантам опьгга (цифры выражены в относительных единицах). Показано (рис. 5), что вклад химических компонентов, характери-

зующих простейших, в 30 раз выше в компосте с добавлением СаО и БГ по сравнению с исходной почвой.

ОТН.СДЛН

10 15 20 25

« ПП+СаО+БГ

Рис.5. Сравнение содержания простейших в серой лесной почве (П), почве+ППО (ПП) и ПП+известь(СаО) и биогумус (БГ) В компосте только с почвой и ППО таких химических маркеров в два раза меньше, чем в исходной почве (по-видимому, за счет разбавления) и в 50 раз - по сравнению с компостом, где добавляли БГ и известь. Следовательно, применение этих компонентов создает благоприятные условия при компостировании ППО в составе серой лесной почвы и для развития простейших эука-риотических организмов.

Динамика изменения численности и видового состава микроорганизмов в процессе разложения ППО во времени Рассмотрение данных по изменению общей численности микроорганизмов при внесении в почву ППО показало, что даже 1/20 часть этого органического компонента в смеси для компостирования создает более чем двукратное увеличение микробной численности в компостируемом субстрате (почва+ППО) уже через 7 суток компострования (рис. 6) по сравнению с серой лесной почвой.

п « а

Е в

~почва почва+лпо

время эксперимента, сутки

Рис.6. Изменение общей численности микроорганизмов п

В процессе компостирования численность микроорганизмов в варианте с ППО увеличивается, достигая максимальных значений через 60 суток, а затем снижается до уровня величин, которые были отмечены в компостируемой почве. В самой почве, вероятно, увеличение численности микроорганизмов происходит за счет оптимизации условий обитания (постоянные влажность, температура, кислотность), обусловленных лабораторным проведением эксперимента.

Наиболее существенное увеличение происходило в содержании микромицетов (табл. 4). Так, если их численность в начале компостирования (через 7 суток) в варианте с ППО выше, чем в почве в 6 раз, то через 30 и 60 суток это превышение составляет 10 и 18 раз, соответственно. Однако через 90 суток биомасса грибов снижается почти до начального уровня и становится такой же, как в варианте с почвой. Такое увеличение численности микромицетов, вероятнее всего, связано с их ролью в разложении устойчивых к протеолизу белков (кератина пера). Одновременно с увеличением численности микромицетов наблюдается резкое увеличение численности на сроке 60 суток такого вида бактерий как БрЫп^отопаь adgesiva. Этот вид относится к грамм-отрицательным аэробам и является деструктором углеводородов (расщепляет даже пластик).

Таблица 4

Изменение содержания микромицетов в почве (П) и в компостах

псчва+ППО (П+ППО) в процессе компостирования, сут.

Варианта.,----" ________________ 7 сут. 30 сут. 60 сут. 90 сут.

П П+ППО П П+ППО П П+ППО П П+ППО

Рип£1 (ПО ЛИНОЛ'2- вой кислоте -С18:2), мкг/г 2,3 12,8 1,4 14,9 3,8 71,9 12,6 15,8

Таким образом, внесение в серую лесную почву ППО (20:1) увеличило содержание не только органического вещества, но и микроорганизмов, среди которых доминировали анаэробные виды с протеолитической активностью. Процесс трансформации органического вещества, привнесенного с ППО, начинался, по-видимому, с метаболизации полимерных углеводов за счет жизнедеятельности бактерий (в том числе мицелярных актиномицетов и актинобакте-рий). Затем происходило увеличение численности грибов, очевидно обладающих необходимой для этого процесса протеолитической активностью, а также имела место грибная деградация белковых составляющих ППО. По-видимому, именно микромицетные пепсиноподобные ферменты (протеазы аспарагинового типа), которые относительно редко встречаются у бактерий, но широко распространены у грибов, позволяли осуществлять деградацию кератина за счет отщепления аминокислотных остатков от С- и М-концов белка.

Возможности применения обогащенного почвенного субстрата в практике

сельского хозяйства

Использование метода биотестирования для проверки токсичности

полученного продукта На базе научно-исследовательской лаборатории «Мониторинга объектов окружающей среды» кафедры общей биологии и экологии КГУ было проведено исследование по определению степени токсичности компостов на основе пухо-перовых остатков методом биотестирования [Биологический контроль окружающей среды..., 2007; Бурдина, 2007; Селивановская, 2004]. В работе использовались 2 стандартные методики: с применением инфузорий (ФР. 1.39.2006.02506); с применением семян высших растений (МР 2.1.7.229707).

Динамика фотоэффекта развивающегося при воздействии на семена кресс-салата водного экстракта компоста на основе ППО изображена на рис.7, компоста на основе ППО с добавлением навоза и извести - рис.8. Для обоих вариантов компостов пятинедельной длительности компостирования имеет место проявление эффекта торможения, причем по мере разбавления оно незначительно увеличивается. В вариантах, компостировавшихся 10 недель, напротив, наблюдается стимуляция роста растений, показатели которой возрастают по мере разбавления исходного экстракта.

150

100

й & 0

.* е -50

в -100

-150

-200

87.9409 85.08752 83.0747

R-1000 R=100 ^"'W»

— 5нед.

— Юма.

,Ш"-67.8637

"«ГШтт~

Рис.7. Динамика фитоэффекта в зависимости от разведения водного экстракта

компоста (почва+ППО)

67.63271

£ о

К=1000 К=100

5а1-21,6926

—5нед. -МОнед.

ДГ-74,2185

I -128,96

-150

Рис.:?. Динамика фитоэффекта в зависимости от разведения водного экстракта компоста (почва+ ППО +навоз+СаО)

Увеличение сроков компостирования с 5-ти до 10-ти недель приводит к созреванию компостов, о чем и свидетельствует уменьшение фитотоксическо-го действия, вплоть до полного его исчезновения. В целом же, результаты, полученные в обоих экспериментах, не противоречат друг другу, что говорит о достоверности полученных данных.

Влияние продукта компостирования на урожайность сельскохозяйственных культур (на примере картофеля)

С целью выявления зависимости качественных и количественных характеристик повышения продуктивности сельскохозяйственных культур от состава вноси мого удобрения, полученного на основе ППО, был заложен полевой эксперимент. Была использована культура картофеля сорта «Невский» как одна из важнейших продовольственных и кормовых культур.

Влияние удобрений на основе ППО на количественный выход картофеля незначительно по сравнению с контролем (рис. 9). Однако внесение сухих ППО (не подвергавшихся компостированию) увеличивает урожайность на 28,6% по сравнению с контролем. Также наблюдалось увеличение продуктивности на 12,7%) в варианте с добавлением удобрения, содержащего селитру (вероятно, за счет дополнительного источника азота).

Рис. 9. Средняя урожайность клубней картофеля (2007-2008 гг.) в опытной серии, т/га

При повторном полевом эксперименте в 2009 году, где исследовалось влияние сухих ППО на урожайность картофеля (вносилось 2 г ППО в лунку при посадке), достоверных различий с контролем не отмечено как в количественном отношении, так и по содержанию крахмала в клубнях. Вероятнее всего, это обусловлено тем, что в условиях засушливого сезона, когда имеет место конкуренция за влагу, ППО ввиду своей гигроскопичности лидируют перед растениями.

Предложения производству:

1. Отходы предприятий легкой промышленности в виде пухо-перовой крошки при небольших объемах можно использовать для приготовления компостов, которые могут найти применение в сельском хозяйстве или парковом строительстве.

2. При переработке отходов из пуха и пера методом компостирования рекомендуем использовать предложенный нами способ формирования компоста (а/с № 2365570), позволяющий равномерно распределить пуховую крошку в поровом пространстве почвы, с целью получения компоста с высокими агрофизическими и агрохимическими свойствами.

3. При изготовлении компостов из пуха и пера рекомендуем использовать предложенные нами основные ингредиенты создания компоста: почву в подсушенном состоянии, негашеную известь., навоз или биогумус.

Выводы

1. При закладке ППО в почву для получения наибольшей эффективности разложения данного сырья необходимо применять метод механической

гомогенизации. Наилучшим соотношением по объему почва : ППО является 10: 1.

2. Для интенсификации процессов разложения ППО необходимо внесение дополнительных компонентов: навоза (как дополнительного источника микрофлоры) и извести (реагента, частично разрушающего ППО и подщелачивающего почвенную среду).

3. Установлено, что в течение двухлетнего разложения ППО в серой лесной почве с добавлением навоза и извести произошло достоверное увеличение содержания гумуса, щелочногидролизуемого и минерального азота, фосфора и калия, в то время как при разложении ППО без добавок происходило увеличение кислотности почвы.

4. Установлено, что при разложении ППО изменяется состав лабильных фракций органического вещества серой лесной почвы: в опытных вариантах отмечалось возрастание содержания лабильных гуминовых кислот в 2-3 раза больше, чем в исходной серой лесной почве, а также изменение типа гумуса из гуматно-фульватного в почве на фульватно-гуматный в варианте с добавлением навоза и извести.

— 5. Изучение динамики нитратного и аммонийного азота при разложении ППО в оптимальных условиях с добавлением СаО и биогумуса показало наибольшую уравновешенность процессов аммонификации и нитрификации.

6. Процесс трансформации органического вещества, привнесенного с ППО, начинался с метаболизации полимерных углеводов за счет жизнедеятельности бактерий, а также мицелярных актиномицетов.

7. Бактериальный комплекс микробного сообщества при разложении ППО с применением газо-хроматографического-масс-спектрометрического метода характеризовался увеличением численности анаэробных представителей с протеолитической активностью: это группа клостридий, среди которых Clostridium propionicum был представлен в самом большом количестве. Анаэробные клостридии участвовали в ферментации кератина вместе с микромицетами.

8. При разложении ППО наиболее существенное увеличение происходило в численности микромицетов: произошло увеличение численности грибов, обладающих протеолитической активностью: их численность через 60 суток компостирования достигала своего максимального значения и в 18 раз превысила первоначальную. Микромицетные пепсиноподобные ферменты грибов позволили осуществить деградацию кератина за счет отщепления аминокислотных остатков от С- и N-концов белка.

9. Наибольшее увеличение численности актиномицетов (в 2 раза) происходило за счет родококков и нокардий через 30 суток компостирования. Однако актиномицетная составляющая сообщества микроорганизмов вносит меньший вклад в изменение его структуры, а, следовательно, и в направленность микробиологических процессов, чем грибная.

' Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Проценко Е.П., Клеена H.A., Фурман Ю.В., Букреева И.А. Способ утилизации пухо-перовой крошки методом компостирования. Патент на изобретение № 2365570. Заявка №2008111222. Приоритет 24.03.2008. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 августа 2009 г.

2. Клеева H.A., Проценко A.A., Балабина И.П., Проценко Е.П. О возможности утилизации трудноразлагаемых отходов методом компостирования П Проблемы региональной экологии. 2010. №3. С.169-173.*

3. Проценко Е.П., Клеева H.A., Верховцева Н.В., Осипов Г.А. Микробиологическая характеристика компостов, полученных на основе серой лесной почвы с добавлением пухо-перьевой крошки // Проблемы агрохимии и экологии. 2009. №3. С.11-15.*

4. Клеева H.A., Проценко Е.П., Балабина И.П. Проблемы утилизации нетрадиционных трудноразлагаемых органических отходов // Естествознание и гуманизм: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. H.H. Ильинских. Томск, 2007. Т. 4. № 4. С. 68-73.

5. Клеева H.A. Особенности утилизации твердых отходов методом компостирования // Проблемы почвоведения, земледелия и экологии Центрального Черноземья. Курск, 2007. С. 81-82.

6. Клеева H.A., Проценко Е.П. Методические аспекты микробиологического анализа компоста из пухо-перьевой крошки // Теоретические и прикладные проблемы социально-правовых, медико-биологических, технико-экономических сфер жизни общества: материалы междунар. науч.-практической конф. (Курск, 26-27 марта 2007 г.). Курск, 2007. С. 143145.

7. Проценко Е.П., Клеева H.A., Букреева И.И. Основные подходы к созданию компоста на основе птичьего помета и трудноразлагаемых органических отходов // Теоретические и прикладные проблемы социально-правовых, медико-биологических, технико-экономических сфер жизни общества: материалы междунар. науч.-практической конф. (Курск, 26-

27 марта 2007 г.). Курск, 2007. С. 175-176.

8. Проценко Е.П., Клеева H.A., Букреева И.И. Возможность использования нетрадиционных отходов легкой промышленности для приготовления компостов // Проблемы и перспективы развития аграрного производства: сб. материалов междунар. науч. конф. (14-16 дек. 2007, Смоленск). -Смоленск, 2007, С. 324-325.

9. Проценко Е.П., Клеева H.A. Утилизация пищевых органических отходов с помощью биокомпостов // Медико-экологические информационные технологии - 2008: материалы докл. науч. конф. (Курск, 21-24 мая 2008 г.). Курск, 2008. С. 180-182.

Ю.Проценко Е.П., Клеева H.A. Средства автоматизации, химизации и мониторинг показателей плодородия почв // Медико-экологические информационные технологии - 2008: материалы докл. науч. конф. (Курск, 2008 г.). Курск, 2008. С. 205-206.

11. Клеева H.A. Компостирование нетрадиционных органических отходов как способ повышения плодородия почв // Ломоносов-2008: Материалы докл. науч. конф. (Москва, 8-12 апр. 2008 г.). М., 2008. С. 64-65.

* - в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, рекомендованных ВАК

Клеева Наталья Андреевна

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАЗЛОЖЕНИЯ ПУХО-ПЕРОВЫХ ОСТАТКОВ В СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ

Автореферат

Подписано в печать 29.09.2010 г.

Объем 1,4 п л. Печать офсетная. Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № 2280

Изд-во Курского государственного университета 305000, г. Курск, ул. Радищева, д. 33

Отпечатано в лаборатории информационно-методического обеспечения КГУ

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Клеева, Наталья Андреевна

Введение.

ГЛАВА I. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ.

1.1. Основные направления утилизации отходов животноводства и птицеводства на современном этапе.

1.2. Переработка белковых отходов животноводства и птицеводства методом компостирования.

1.3. Микробиологические аспекты компостирования.

ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Объекты исследований.

2.1.1. Морфологическое описание и свойства серых лесных почв.

2.1.2. Свойства пухо-перовых остатков (ППО) как объекта исследования.

2.2. Основные методы исследований.

2.2.1. Разработка способов закладки полевых и лабораторных экспериментов.

2.2.2. Физико-химические и микробиологические методы исследования.

ГЛАВА III. ИЗМЕНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПРИ РАЗЛОЖЕНИИ ПУХО-ПЕРОВЫХ

ОСТАТКОВ.

3.1. Изменение физико-химических свойств почвы при разных способах компостирования ППО.

3.1.1. Изменение физико-химических свойств почвы при послойном компостировании пухо-перовых остатков.

3.1.2. Оптимизация физико-химических свойств компостов в условиях механической гомогенизации.->

3.2. Динамика изменения количества аммонийного и нитратного азота при разложении пухо-перовых остатков в почве.

ГЛАВА IV. МИКРОБНЫЕ СУКЦЕССИИ ПРИ РАЗЛОЖЕНИИ ПУХО-ПЕРОВЫХ ОСТАТКОВ В ПОЧВЕ.

4.1. Влияние дополнительных компонентов на микробные сообщества при разложении пухо-перовых остатков.

4.2. Изменение численности и видового состава микроорганизмов в процессе разложения НПО в лабораторных условиях.

ГЛАВА V. ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОБОГАЩЕННОГО ПОЧВЕННОГО СУБСТРАТА В ПРАКТИКЕ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА.

5.1. Использование метода фитотестирования для проверки токсичности полученного продукта.

5.2. Влияние продукта компостирования на урожайность сельскохозяйственных культур (на примере картофеля).

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологическая оценка разложения пухо-перовых остатков в серых лесных почвах"

Одной из острых современных проблем является утилизация органических отходов, которые при накоплении служат источником реальной экологической опасности для населения. При их переработке преимущественно используют технологии, включающие физические методы воздействия на сырье, высокотемпературные режимы с использованием большого количества тепловой и электрической энергии. Такие технологии, в определенной степени перерабатывая одни органические отходы, образуют новые, порой более опасные для окружающей природной среды. Поэтому вопросы экологической безопасности имеют на сегоднящний день приоритетное значение.

Многие авторы предлагают современные способы утилизации органических отходов и ИХ' дальнейшего полезного использования: вермикомпости-рование с получением биогумуса (Игонин A.M., 2006; Юшкова Ю:И., Дани-ленко А.Н., Павловская Н.Е. и др., 2008; Якушев A.B., Вызов Б.А., 2008 и др.), гидролиз, компостирование органических отходов (Неклюдов А.Д., На-вашишС.М., 1985; Неклюдов • А. Д:, Иванкин А'.Н:, Бердутина A.B., 2000, 2006), получение почвосмесей и почвенного раствора (Патент 2028998 РФ1 , 1995), компостирование с получением удобрения (Возна Л.И.,2007; Научные основы., 2006; Патент 2062261 РФ1, 1996; Патент 2197453 РФ1, 2003).

О.Д. Сидоренко, Е.В. Черданцев, (2001), И.А. Архипченко (2006), И.А. Глотова, JI.B. Антипова (2006), Н.Б. Градова, А.Е. Кузнецов (2006), A.B. Якушев, Б.А. Вызов (2008) отмечают, что наиболее перспективными являются биологические технологии (биоконверсия отходов и продуктов их переработки), которые обладают несравненным преимуществом - они экологичны (Пчеленок O.A., Дмитровская Т.А., 2007). Отходы из опасного источника загрязнения превращаются в ценное сырье для получения удобрений, кормов и горючих материалов.

Сегодня, с ростом объема продукции птицеводства, заметно увеличилось и количество побочной продукции переработки птицы, к которой, по данным Всероссийского научно-исследовательского и технологического института птицеводства (ВНИТИП), наряду с птичьим пометом, сточными водами, непищевыми продуктами убойных цехов, павшей птицей, относят пух и перо. По информации Российской ассоциации перо-пуховых компаний, в нашей стране производится 7 тыс. т пуха и пера в год (Лысенко В.П., 1998). Особенности их химического состава и структурно-механических свойств требуют конкретизации подхода к способам обработки и переработки этого нетрадиционного вида отходов (Волик В., 1990). Следует учесть, что в последние годы возрос интерес к продуктам переработки птицы как источнику биологически активного сырья (Проценко Е.П., 2007).

В настоящее время разработаны технологии преобразования органического сырья, например, на основе ферментации, позволяющие получать экологически чистые продукты - удобрения и кормовые добавки (Рабинович Г.Ю., 2005; Румянцева Г.Н., 2005; Белопухов С.Л., 2010).

Однако мелкие пухоперерабатывающие предприятия в целях экономии прибегают к утилизации пуха и пера (отходов производства) сжиганием, что является грубым нарушением экологического законодательства. В связи с этим необходим поиск рационального пути преобразования данного вида отходов, исключающий экологические правонарушения.

Патентный поиск, проведенный нами, показал, что информации о переработке пухо-перовых отходов крайне мало. Широко обсуждаются вопросы участия микроорганизмов в процессе разложения различных органических остатков (Антипова Л.В., Глотова H.A., Жаринов А.И.,1997; Архипчен-ко И.А., Мишустин E.H., 1999; Сидоренко О.Д., Черданцев Е.В., 2001; Вит-ковская С.Е. 2006, 2008; Elder D.J.E., Kelly D.J, 1994), но роль микробных сообществ в разложении пуха и пера изучена недостаточно.

В то время как более глубокое знание биологических процессов, основанных на законах микробиологии, позволило установить закономерности изменения биологической активности и физико-химического состояния конкретных почв под действием нетрадиционных отходов или удобрений, полученных на их основе.

Объект исследования - остатки пуха и пера (далее ППО - пухо-перовые остатки), получаемые на пухоперерабатывающих предприятиях. Хранение и переработка этого вида отходов затрудняется в связи с их маленькой объемной массой, рассыпчатостью и высокой степенью летучести. Структурные образования, формирующие перо, состоят из ороговевшего вещества, основным компонентом которого является кератин.

Кератины относятся к группе белков склеропротеидов. В состав кератина входят: углерод (50-55%), водород (7-8%), кислород (25-30%), азот (15-18%), сера (0,5-0,2%). Кератин отличается высокой устойчивостью к воздействию различных реагентов: в воде, растворах нейтральных солей и в разбавленных растворах кислот и щелочей кератин нерастворим. Он не подвергается гидролизу под действием ферментов, кроме фермента кератиназы. Кератиновые образования, в том числе и перья, способны поглощать большое количество воды (свойства кератина при этом меняются).

Химическая характеристика кератинов пера позволяет положительно оценить потенциальные возможности этих белковых ресурсов - в них содержится до 85 % белка при практически полном наборе аминокислот. Аминокислотный состав кератина характеризуется не только полным набором, но и большим содержанием незаменимых аминокислот, он является полноценным белком. Поэтому кератинсодержащее сырье представляет собой существенный источник для получения ценных азотсодержащих удобрений.

Утилизация данного вида отходов осуществляется методом гидролиза (водный, кислотный, щелочной) с дальнейшим получением перьевой муки, применяемой в качестве протеиновой добавки.

При явной практической значимости такого ценного белкового продукта по-прежнему остаются недостаточно изученными как процессы его разложения, так и изменения свойств почвы при попадании в нее пухо-перовых остатков.

Цель настоящего исследования заключается в рассмотрении физико-химических и микробиологических особенностей поведения пухо-перовых остатков в почве с течением времени.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить разные способы закладки отходов для разложения - послойное распределение и применение гомогенизации.

2. Выявить зависимости физико-химических свойств почвы от длительности разложения отходов и наличия дополнительных, способствующих разложению, компонентов.

3. Изучить сукцессии микробного сообщества при разложении ППО в почве.

4. Изучить влияние готового компоста на продуктивность картофеля. Научная новизна.

1. Изучены изменения физико-химических свойств почвы при разложении в ней ППО.

2. Определена зависимость этих изменений от дополнительных компонентов.

3. Впервые установлена структура микробиоценоза, участвующего в разложении ППО.

4. Расширены представления о микробиологической сукцессии при разложении пуха и пера в почве.

Практическое значение. 1. Впервые представляется способ использования ППО в качестве компонента органического удобрения (патент №2365570 Способ утилизации пухо-перовой крошки методом компостирования).

2. Пухо-перовые отходы могут стать основой получения ценного органического азотосодержащего удобрения для повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур.

3. Результаты исследований позволят подойти к разработке промышленных методов дальнейшего использования пухо-перовых остатков в качестве органического удобрения.

4. Материалы диссертации могут использоваться в учебном процессе в вузах биологических и сельскохозяйственных профилей при чтении общих и специальных курсов.

Защищаемые положения:

1. Разложение ППО происходит с постепенным обогащением почвы питательными элементами и гумусовыми веществами.

2. Для начальной стадии разложения* ППО характерны изменения в содержании нитратного и аммонийного азота.

3. Процесс разложения ППО в динамике происходит с участием характерных для почв микроорганизмов, в основном анаэробных бактерий и микромицетов.

4. Наиболее приемлемым способом утилизации ППО является их гомогенизация с добавлением органических удобрений и щелочных реагентов.

Рабочая гипотеза: при разложении в почве пухо-перовые остатки изменяют физико-химические и микробиологические характеристики среды, что положительно сказывается на плодородии почвы.

Апробация работы. Результаты исследования были представлены на научных конференциях «Медико-экологические информационные технологии - 2008» (Курск, 2008 г.) и «Ломоносов - 2008» (Москва, 2008 г.); международных научно-практических конференциях «Теоретические и прикладные проблемы социально-правовых, медико-биологических, техникоэкономических сфер жизни общества» (Курск, 2007 г.), «Актуальные проблемы экологии и охраны труда», (Курск, 2009 г.) и «Экологические проблемы природопользования на современном этапе.» (Харьков, 2009 г.), международной научной конференции «Проблемы и перспективы развития аграрного производства» (Смоленск, 2007), а также международном научно-техническом конгрессе «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» ЕЬР1Т - 2009 (Тольятти, 2009 г.).

Структура работы: Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и приложения; содержит 18 таблиц, 19 рисунков, изложена на 112 страницах. Список литературы включает 182 наименования, из них 15 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Клеева, Наталья Андреевна

ВЫВОДЫ

1. При закладке ППО в почву для получения наибольшей эффективности разложения данного сырья необходимо применять метод механической гомогенизации. Наилучшим соотношением по объему Почва : ППО является 10 : 1.

3. Установлено, что в течение двухлетнего разложения ППО в серой лесной почве с добавлением навоза и извести происходит достоверное увеличение содержания гумуса, щелочногидролизуемого и минерального азота, фосфора и калия, в то время как при разложении ППО без добавок происходит увеличение кислотности почвы.

4. Установлено, что при разложении ППО изменяется состав лабильных фракций органического вещества серой лесной почвы: в опытных вариантах отмечалось возрастание содержания лабильных гуминовых кислот в 2-3 раза больше, чем в исходной серой лесной почве, а также происходило изменение типа гумуса из гуматно-фульватного в почве на фульватно-гуматный в варианте с добавлением навоза и извести.

5. Изучение динамики увеличения количества нитратного и аммонийного азота при разложении ППО в оптимальных условиях с добавлением СаО и биогумуса показало наибольшую уравновешенность процессов аммонификации и нитрификации.

8. При разложении ППО наиболее существенное увеличение происходило в численности микромицетов: произошло увеличение численности грибов,, обладающих протеолитической активностью: их численность через 60 суток компостирования достигала своего максимального значения и в 18 раз превысила первоначальную. Микромицетные пепсиноподобные ферменты грибов позволили осуществить деградацию кератина за счет отщепления аминокислотных остатков от С- и N-концов белка.

9. Наибольшее увеличение численности актиномицетов (в 2 раза) происходило за счет родококков и нокардий через 30 суток компостирования. Однако актиномицетная составляющая сообщества микроорганизмов вносит меньший вклад в изменение его структуры, а следовательно, и в направленность микробиологических процессов, чем грибная.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Отходы предприятий легкой промышленности в виде пухо-перовой крошки в небольших объемах можно использовать для приготовления ком-постов, которые могут найти применение в сельском хозяйстве или парковом строительстве.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Клеева, Наталья Андреевна, Москва

1. Аврова Н.П., Воробьева И.И., Рысев М.Н. Микробиологическая оценка эффективности использования в севооборотах растительных остатков и минеральных удобрений // Доклады РАСХН. 2005. №3. С. 19-21.

2. Агрохимическая характеристика основных типов почв СССР. М.: Наука, 1974.314 с.

3. Агрохимические методы исследования почв / под ред. A.B. Соколова. М.: Наука, 1975. 656 с.

4. Агроэкология / В.А. Черников, P.M. Алексахин, A.B. Голубев и др.; под ред. В.А. Черникова, А.И. Чекереса. М.: Колос, 2000. 536 с.

5. Амсинко В., Волик В., Исмайлова Д. Корм из пера // Птицеводство. 1991. №8. С.14—15.

6. Ананьева Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. М.: Наука, 2003. 223 с.

7. Антипова Л., Полянских С., Сиволоцкая Е. Гидролизаты на основе малоценного пера птицы // Птицеводство. 2007. № 10. С. 31-32.

8. Антипова Л.В., Глотова H.A., Жаринов А.И. Прикладная биотехнология. Воронеж: ВГТА, 2000. 325 с.

9. Архипченко И.А., Берестецкий O.A. Современное состояние и перспективы микробиологической утилизации бесподстилочного навоза // Известия АН СССР. Сер. биол. 1987. № 1. С. 70-81.

10. Архипченко И.А., Мишустин E.H. Отходы животноводства новое органическое сырье//Биотехнология. 1989. Т. 5. № 5. С. 634-638.

11. Архипченко И.А., Орлова О.В. Оптимизация процесса компостирования и влияние биокомпостов на урожай // Агрохимический вестник. 2000. № 5. С. 22-24.

12. Атлас Курской области. М.: Федеральная служба геодезии и картографии России, 2000. 49 с.

13. Безуглова О.С. Новый справочник по удобрениям и стимуляторам роста. Ростов н/Д: Феникс, 2003. 384 с.

14. Безуглова О.С. Гумусное состояние почв юга России. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2001. 228 с.

15. Белопухов С.Л., Шатилова Т.И., Витол И.С. и др. Характеристика ферментного препарата фитазы микробного происхождения // Бутлеровские сообщения. 2010. Т. 20. № 6. С. 70-73.

16. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / под ред. О.П. Мелеховой. М.: Академия, 2007. 288 с.

17. Битюцкий И.П., Соловьева А.И., Лукина Е.И. и др. Влияние дождевых червей на модификацию популяции микроорганизмов и активность ферментов в почве // Почвоведение. 2005. № 1. С. 82-91.

18. Благодатский С.А., Благодатская Е.В. Динамика микробной биомассы и соотношение эукариотических и прокариотических микроорганизмов в серой лесной почве//Почвоведение. 1996. № 12. С. 1485-1490.

19. Булгаков Н.Г. Контроль природной среды как совокупность методов биоиндикации, экологической диагностики и нормирования // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов: Обзорная информация. 2003. № 4. С. 33-70.

20. Бурдина В.М Эффект разных способов нейтрализации на определение экотоксичности отходов ТЭС // Экологические системы и приборы. 2007. № 10. С.37-41.

21. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Экология почв: Учеб. пособие для студ. вузов. Ч. 3: Загрязнение почв. Ростов н/Д: УПЛ РГУ, 2004. 54 с.

22. Вальков В.Ф., Колесников С.И., Казеев К.Ш. Почвы юга России. Классификация и диагностика. Ростов н/Д: ЭКСМА, 2002. 168 с.

23. Васильев В.А., Филиппов Н.В. Справочник по органическим удобрениям. 2-е изд., перераб. и доп. М: Росагропромиздат, 1988. 134 с.

24. Вейант Р., Мосс У., Холлис Д., Джордан Дж., Кук Э., Дейншвар М. Определитель нетривиальных патогенных грамотрицательных бактерий. М.: Мир, 1999. С. 612-783.

25. Верховцева Н.В., Осипов Г.А. Метод газовой хроматографии-масс-спектрометрии в изучении микробных сообществ почв агроценоза // Проблемы агрохимии и экологии. 2008. № 1. С. 51-54.

26. Витковская С. Е. Агроэкологическая оценка субстратов на основе компоста из твердых бытовых отходов //Агрохимия. 2008. № 8. С. 60-67.

27. Витковская С. Е. Агроэкологические основы использования биотер-мически переработанных твердых бытовых отходов для повышения плодородия кислых почв: автореф. дисс. . д-ра биол. наук // СПб.: Изд-во СПбГУ, 2006. 46 с.

28. Витковская С.Е. Изменение содержания подвижных форм химических элементов в процессе трансформации органического вещества компоста из твердых бытовых отходов // Агрохимия. 2005. № 4. С. 27-31.

29. Возна Л.И. Компосты. Как повысить плодородие почвы. М.: Изд-во: КЛАДЕЗЬ-БУКС, 2007. 64 с.

30. Возняковская Ю.М., Попова Ж.П., Курдюков Ю.Ф. Микробиологические аспекты плодородия почвы в условиях Юго-Востока // Почвоведение. 1990. №.7. С. 167-174.

31. Возняковская Ю.М. Микробиологические основы экологической системы земледелия // Агрохимия. 1995. № 5. С.115-125.

32. Волик В. На основе биотехнологии // Птицеводство. 1990. № 9. С. 35-36.

33. Глазовская М.А., Геннадиев А.Н. География почв с основами почвоведения. М.: МГУ, 1995. 362 с.

34. Глотова И.А., Антипова Л.В, Использование вторичного коллагенсо-держащего сырья мясной промышленности. СПб: Изд-во «ГИОРД», 2006. 384 с.

35. Горленко М.В., Кожевин А.П. Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ // М.: МАКС Пресс, 2005. 88 с.

36. Горовая А.И., Орлов Д.С., Щербенко О.В. Гуминовые вещества. Киев: Наук. Думка, 1995. 304 с.

37. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. 5-е изд. М.: Академия, 2004. 462 с.

38. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как неизменного компонента биосферы. М.: Наука, 2000. 184 с.

39. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах (экологическое значение почв). М.: Наука, 1990. 261 с.

40. Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. М.: Владос, 2001. 384 с.

41. Евдокимов И.В., Саха С., Благодатский С.А., Кудеяров В.И. Иммобилизация азота почв микроорганизмами в зависимости от доз его внесения // Почвоведение. 2005. № 5. С. 581-589.

42. Егорова Е.В. Уреазная активность типичного чернозема при применении удобрений и химических средств защиты растений // Вестник Московского университета. Сер. Почвоведение. 1995. №3. С. 64-69.

43. Жмур Н.С. Государственный и производственный контроль токсичности методами биотестирования в России. М.: Междунар. дом сотрудничества, 1997. 114 с.

44. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. М.: Наука, 2003. 347 с.

45. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987. 255 с.

46. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв: учеб. 3-е изд., испр. и доп. М.: Изд-во МГУ, 2005. 445 с.

47. Игонин A.M. Дождевые черви. Как повысить плодородие почвы в десятки раз, используя дождевого червя старателя. М.: Изд-во «Нар. образ.», 2006. 192 с.

48. Кабанова Р.В., Кудинова М.Р., Соколовский Л.Б. География Курской области. Курск: Изд-во КГПУ, 1997. 112 с.

49. Кадыров Д.С., Гарзанов А.Г. Экструзионная переработка биологических отходов в корма // Птицеводство. 2008. № 7. С. 7—10.

50. Карпухин М.М., Ладонин Д.В. Влияние компонентов почвы на поглощение тяжелых металлов в условиях техногенного загрязнения // Почвоведение. 2008. № 11. С. 1388-1398.

51. Каштанов А.Н. Проблемы эффективного использования органических удобрений и биоресурсов в современном земледелии // Использование органических удобрений и биоресурсов в современном земледелии: Сб. докл. всеросс. конф. Владимир, 2002. С. 3-8.

52. Кащи П. Микробиофабрика для получения биогумуса и дождевых червей. СПб.: Б.и., 1994. 34 с.

53. Кислотность и буферная способность почвы. Агрохимия / под ред. П.М.Смирнова, Э.А. Муравина. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1984. 304 с.

54. Клеева H.A. Особенности утилизации твердых отходов методом компостирования // Проблемы почвоведения, земледелия и экологии Центрального Черноземья. Курск: Изд. центр «ЮМЭКС», 2007. С. 81-82.

55. Клеева H.A. Компостирование нетрадиционных органических отходов как способ повышения плодородия почв // Материалы докл. науч. конф. «Ломоносов-2008». М., 2008. С. 64-65.

56. Клеева H.A., Проценко Е.П., Балабина И.П. Проблемы утилизации нетрадиционных трудноразлагаемых органических отходов // Естествознание и гуманизм: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. H.H. Ильинских. Томск, 2007. Т. 4. № 4. С. 68-73.

57. Клеева H.A., Проценко A.A., Балабина И.П., Проценко Е.П. О возможности утилизации трудноразлагаемых отходов методом компостирования // Проблемы региональной экологии. 2010. № 3. С. 169-173.

58. Кожевин П.А. Микробные популяции в природе. М.: Изд-во МГУ, 1989. 173 с.

59. Козлова Ю.Е., Костина Н.В., Горленко М.В., Умаров М.М. Структурно-функциональные особенности комплекса микроорганизмов самовосстанавливающейся дерново-подзолистой почвы // Вестник Московского университета. Сер. 17. Почвоведение. 2008. № 4. С. 40-45.

60. Круглов Ю.В., Архипченко И.А., Ахметова Г.А. Биологическая активность почвы и урожайность растений под влиянием продуктов аэробной переработки животноводческих стоков // Сельскохозяйственная биология. 1994. № 1. С. 89-94.

61. Кузнецов А.Е., Градова Н.Б. Научные основы экобиотехнологии: учеб. пособие для студ. М.: Изд-во «Мир», 2006. 504 с.

62. Курачев В. М., Батурина В. Б. Темпы разложения растительных остатков в почвах техногенных ландшафтов // Сибирский экологический журнал. 2005. Т. 12. № 5. С. 789-793.

63. Леонов А. Ю., Неклюдов А. Д., Иванкин А. Н. Кинетические характеристики двухстадийного процесса компостирования органических отходов // Экологические системы и приборы. 2006. № 3. С. 43-46.

64. Леонов А.Ю., Неклюдов А.Д., Иванкин А.Н. Макрокинетика процесса компостирования органических отходов мясокомбинатов и деревоперераба-тывающих предприятий // Экологические системы и приборы. 2006. № 1. С. 37-41.

65. Лысенко В.П. Переработка отходов птицеводства: монография. Сергиев Посад: ВНИТИП, 1998. 152 с.

66. Максимюк H.H., Марьяновская Ю.В. О преимуществах ферментативного способа получения белковых гидролизатов // Фундаментальные исследования. 2009. № 1. С. 6-9.

67. Макурина C.B. Биокатализ в процессах получения пищевых добавок из растительного сырья / C.B. Макурина, М.Н. Евсеичева, М.И. Осадько //

68. Живые системы и биологическая безопасность населения: материалы 5-ой междунар. науч. конф. студ. и молодых ученых. М.: МГУПБ, 2006. С. 7—8.

69. Мартиросян К.А., Геворкян М.П. О методике определения каталазной активности почв // Почвоведение. 2005. № 1. С. 98-103.

70. Мдинарадзе Т.Д. Переработка побочного сырья животноводческого происхождения. М.: Агропромиздат, 1987. 239 с.

71. Методы почвенной биохимии и микробиологии. М.: МГУ, 1980. 223 с.

72. Микроорганизмы и охрана почв / Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: МГУ, 1989. 206 с.

73. Минеев В.Г. Экологические функции агрохимии в современном земледелии // Агрохимия. 2000. № 5. С. 5-13.

74. Мирчинк Т.Г. Почвенная микология. М., 1988. 220 с.

75. Мотузова Г.В., Безуглова О.С. Экологический мониторинг почв. М.: Изд-во «Академ, проект», 2007. 237 с.

76. Научные основы и практические рекомендации по использованию биоудобрений из отходов животноводства для биологического земледелия / под ред. И.А. Архипченко. СПб.: ГНУ ВНИИ СМ, 2006. 44 с.

77. Неклюдов А.Д., Иванкин А.Н. Экологическая биоэнергетика на основе анаэробного разложения органических отходов // Экологические системы и приборы. 2006. № 7. С. 33-44.

78. Неклюдов А.Д., Иванкин А.Н., Бердутина A.B. Свойства и применение белковых гидролизатов (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2000. Т. 36. № 5. С. 525-534.

79. Неклюдов А.Д., Навашин С.М. Получение белковых гидролизатов с заданными свойствами // Прикладная биохимия и микробиология. 1985. Т. 21. № 1.С. 3-17.

80. Нетрусов А.И., Котова И.Б. Общая микробиология. М.: Изд. центр «Академия», 2007. 288 с.

81. Никитин Б.И. Справочник технолога птицеперерабатывающей промышленности. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 320 с.

82. Никитин Б.И., Никитина Н.Б. Производство перо-пуховых изделий. М.: Агропроиздат, 1985. 240 с.

83. Никольский К.С., Захарова Е.Б. и др. Приготовление компостной смеси и исследование процессов, происходящих в ней // Химия в сельском хозяйстве. 1994. № 2. С. 25.

84. Никольский К.С., Соколов В.В. Биомасса из отходов производства // Химия в сельском хозяйстве. 1993. № 3-4. С. 20-21.

85. Никулин Ф.Е. Большие заботы маленького хозяйства. 2-е изд. М.: Аг-ропромиздат, 1986.

86. Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности: метод, рекомендации. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2008. 15 с.

87. Одум Ю.П. Экология. М.: Мир, 1986. 376 с.

88. Определитель бактерий Берджи. 10-е изд.: в 2-х т. М.: Мир,. 1997. 800 с.

89. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во МГУ, 1990. 325 с.

90. Осипов Г.А., Демина A.M. Хромато-масс-спектрометрическое обнаружение микроорганизмов в анаэробных инфекционных процессах // Вестник РАМН, 1996. Т. 13. № 2. С. 52-59.

91. Осипов Г.А., Парфенов А.И., Богомолов П.О. Сравнительное хрома-то-масс-спектрометрическое исследование состава химических маркеровмикроорганизмов в крови и биоптатах слизистой оболочки кишечника // Российский гастроэнтерол. журнал. 2001. № 1. С. 54-69.

92. Патент 2086642 РФ, C12N 1/00, 1/20, C12Q 1/04. Способ определения родового (видового) состава ассоциации микроорганизмов / Осипов Г.А. № 057595/13; заявл. 24.12.93. Опубл. 10.08.97. Бюллетень № 22.

93. Патент 2028998 РФ1, МКП8 C05F3/00, C05F9/04. Способ компостирования органических отходов и устройство для его осуществления / Пузанков А.Г., Мхитарян Г.А., Куприянов О.И. Опубликовано 20.02.1995. По заявке 5065083/15 от 04.08.1992.

94. Патент 2049739 РФ1, МКП8 C02F3/34, Е02В15/04, В09С1/10, C09K3/32, В09С101:00. Способ очистки почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами / Антропова О.Н., Jley C.JI. Опубликовано 10.12.95. По заявке 5003092/13 от 19.09.91.

95. Патент 2062261 РФ1, МКП8 C05F11/00. Способ компостирования соломы / Возняковская Ю.М., Попова Ж.П., Аврова П.П. Опубликовано 20.06.1996. По заявке 5026696/15 от 26.11.1991.

96. Патент 2069691 РФ1, МКП8 C12N1/20, C12N1/20, C12R1:40. Штамм бактерий PSEUDOMONAS PUTIDA дестуктор неионогенных поверхностно-активных веществ / Турковская О.В., Панченко JI.B. Опубликовано 27.11.1996. По заявке 93039116/13 от 30.07.1993.

97. Патент 2021300 РФ, С08Н1/06. Способ получения белкового гидроли-зата / Гайдук В.В. Опубликовано 15.10.1994. По заявке 4867587/05, 19.09.1990.

98. Патент 2055823 РФ, C05F11/08, С12Р39/00. Способ биологической переработки птичьего помета / Чекасина Е.В., Лежнев М.А., Слынько В.И.,

99. Черемухина А.И., Кандыба E.B. Опубликовано 10.03.1996. По заявке 93030782/13 от 17.06.1993.

100. Патент 2057103 РФ, C05F3/00, C05F11/08. Биокомпост / Сидоренко О.Д. Опубликовано 27.03.1996. По заявке 93050107/15 от 02.11.1993.

101. Патент 2086642 РФ1, МКП8 C12N1/00, 1/20, C12Q1/04. Способ определения родового (видового) состава ассоциации микроорганизмов / Осипов Г.А. Опубликовано 10.08.97. По заявке 057595/13 от 24.12.93.

102. Патент 210246 РФ, C05F9/00, C02F11/16. Способ переработки твердых бытовых отходов в компост / Лихачев Ю.М., Архипченко И.А., Федашко М. Я. Опубликовано 27.01.1998. По заявке 97101391/25, 24.01.1997.

103. Патент 2105495 РФ1, МКП8 А23К1/10. Способ получения белковой кормовой добавки из отходов шерстяной промышленности / Яровой А.И., Шевцова Н.И. Опубликовано 27.02.98. По заявке 94030552/13 от 16.08.94.

104. Патент 2146152 РФ1, МКП8 A61L11/00. Способ переработки мусора и отходов / Забурдаева Т.А., Забурдаев В.Г., Забурдаев A.B. Опубликовано 10.03.2000. По заявке 98110933/13 от 09.06.1998.

105. Патент 2154386 РФ1, МКП8 А23С21/02. Способ переработки молочной сыворотки / Винаров A.IO.(RU), Беляков lO.H.(RU), Сидоренко T.E.(RU), Каравацкий Александр Иванович (BY). Опубликовано 20.08.2000. По заявке 99126250/13 от 14.12.1999.

106. Патент 2189369 РФ1, МКП8 C05F3/00, C05F17/00. Способ получения соломисто-пометного компоста пролонгирующего действия / Чимитдоржие-ва Г.Д., Корсунова Ц.Д.-Ц., Егорова P.A. Опубликовано 20.09.2002. По заявке 2001100782/13 от 09.01.2001.

107. Патент 2197453 РФ1, МКП8 C05F11/08. Способ получения компоста/ Морщакова Г.Н., Капотина JI.H., Стрельникова Т.Л. Опубликовано 27.01.2003. По заявке 2001111635/13 от 03.05.2001.

108. Патент 2291164 РФ, С08Н1/06, С07К1/12, С07С227/28, B01J19/28. Способ утилизации отходов, содержащих животные белки, и устройство для его осуществления / Жирноклеев И.А, Короткова М.Э., опубликовано 10.01.2007 по заявке 2005117719/04, 08.06.2005.

109. Патент 5535 Белоруссия, МПК7 C05F15/00, 11/00. Органические удобрения в виде компоста / Манько А.К., Тикавый В.А., Васько A.C., Тере-щук B.C. Опубликовано 3.09.2003. По заявке 970397 от 21.07.1997.

110. Переработка побочного сырья мясной промышленности и охрана окружающей среды: Справ. / под ред. А.Б. Лисицына. М.: ВНИИМП, 2000. 405 с.

111. Петрунин В.А., Баранов Ю.И., Кузнецов Б.А. и др. Математическое моделирование процесса щелочного гидролиза люизита // Рос. хим. журнал 1995. Т. 39. №4. С. 15-17.

112. Попов A.B., Васяева З.С., Багрова М.И. Применение удобрений из бытовых отходов. Л.: Лениздат, 1977. 61 с.

113. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. М.: МГУ, 2001. 687 с.

114. Практикум по микробиологии: учеб. пособие / Под. ред. Н.С.Егорова М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. 308 с.

115. Проценко Е.П., Клеева Н.А., Верховцева Н.В., Осипов Г.А. Микробиологическая характеристика компостов, полученных на основе серой лесной почвы с добавлением пухо-перьевой крошки // Проблемы агрохимии и экологии. 2009. № 3. С. 11-15.

116. Проценко Е.П., Клеева Н.А. Утилизация пищевых органических отходов с помощью биокомпостов // Медико-экологические информационные технологии 2008: материалы докл. науч. конф. Курск, 2008. С. 180-182.

117. Пчеленок О.А., Дмитровская Т.А., Вермикультивирование как ресурсосберегающая технология в сельскохозяйственном производстве // Современные наукоемкие технологии. 2007. № 4. С 15-31.

118. Рабинович Г.Ю., Сульман Э.М. Санитарно-микробиологический контроль объектов окружающей среды и пищевых продуктов с основами общей микробиологии: учеб. пособие. 1-е изд. Тверь: ТГТУ, 2005. 220 с.

119. Румянцева Г.Н. Влияние ферментных препаратов протеолитического действия на белоксодержащее сырье // Хранение и переработка сельхозсы-рья. 2005. № 7. С. 31-32.

120. Савельева О.В., Котова И.Б., Нетрусов А.И. // Проблемы экологии и физиологии микроорганизмов: Сб. тр. науч. конф. МГУ: Диалог, 2000. — 593 с.

121. Свистова И.Д., Гнетова JI.H. // Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов. Воронеж, 2000. С. 119-122.

122. Селивановская С.Ю., Латыпова В.З. Создание тестсистемы для оценки токсичности многокомпонентных образований, размещаемых в природной среде // Экология. 2004. № 1. С. 21-24.

123. Семенов В.М., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В., Семенова H.A.,, Ходжаева А.К. Биокинетическая индикация минерализуемого пула органического вещества почвы // Почвоведение. 2007. № 11. С. 1352-1361.

124. Сидоренко О.Д., Черданцев Е.В. Биологические технологии утилизации отходов животноводства. M.: МСХА, 2001. 74 с.

125. Современная микробиология. Прокариоты. / Под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля: в 2-х т. М.: Мир, 2005. 1147 с.

126. Солнцева И. Микроорганизмы, обладающие способностью утилизировать труднодоступные компоненты органического вещества и биоудобрения из отходов животноводства. СПб. 1995. С.62-63.

127. Стекольников К.Е., Кольцова О.М. // Черноземы-2000. Воронеж: ВГАУ, 2000. С. 140-146.

128. Сыщикова О.В. Видовое разнообразие стрептомицетов в почвах, загрязнённых тяжёлыми металлами // Микроорганизмы и биосфера: материалы междунар. науч. конф. М., 2007. С. 119-120.

129. Теппер Е.З. и др. Практикум по микробиологии: учеб. пособие для вузов по агроном, спец. / Е.З. Теппер, В.К. Мельников, Г.И. Переверзев. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1993. 175 с.

130. Терехова В.А. Биотестирование как метод определения класса опасности отходов // Экология и промышленность России. 2003. № 12. С. 27-29.

131. Терехова В.А. Микромицеты в экологической оценке водных и наземных экосистем. М.: Наука, 2007. 215 с.

132. Технологии поверхностного компостирования соломы и других растительных остатков при использовании их в качестве органических удобрений. Курск, 2003. 15 с.

133. Технология переработки продуктов птицеводства / под ред. Н.П. Третьякова. М.: Колос, 1974. 240 с.

134. Третьяков Н.П., Бессарабов Б.Ф. Переработка продуктов птицеводства. М.: Агропроиздат, 1985. 287 с.

135. Трипольская JI.H., Романовская Д.К., Шлепетене А. Гумусное состояние пахотной дерново-подзолистой почвы в условиях применения различных видов зеленых удобрений // Почвоведение. 2008. № 8. С. 997-1005.

136. Туев H.A. Микробиологические процессы гумусообразования / ВАСХНИЛ, ВНИИ с.-х. микробиологии. М.: ВО Агропромиздат, 1989. 239 с.

137. Усачева Г.М., Самосова С.М., Мартынов A.A., Фильченков В.И., Петрова Л.М. Оценка эффективности некоторых приемов воздействия на разложение нефти в почве // Усп. газовой хромотографии. Казань, 1982. Вып. 6. С. 105-114.

138. Учет и культивирование анаэробных бактерий: Метод, рекомендации. Пущино, 1988. 57 с.

139. Файвишевский М.Л. Переработка непищевых отходов мясоперерабатывающих предприятий. СПб.: Гиорд, 2000. 249 с.

140. Функциональные продукты: сб. докл. междунар. конф. М.: ВНИ-ИМП, 2001.295 с.

141. Черемных Е.Г., Розанцев Э.Г. Биотестирование, или биологическая оценка безопасности в настоящем и будущем // Экология и промышленность России. 2003. № 10. С. 44-46.

142. Черников В.А., Алексахин P.M., Голубев A.B. и др. Агроэкология. М.: Колос, 2000. 536 с.

143. Чуян H.A., Масютенко Н.П., Еремина Р.Ф. Влияние внесения навоза и растительных остатков на плодородие чернозема и продуктивность зерно-пропашного севооборота в условиях лесостепи ЦЧЗ // Агрохимия. 2008. № 9. С. 29-36.

144. Шлегель Т. Общая микробиология. М.: Мир, 1987. 566 с.

145. Щербаков А.П., Свистова И.Д., Малыхина Н.В. Структура комплекса микромицетов чернозема показатель эффективности агротехнических приемов // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2002. № 1.С. 17-19.

146. Щербаков А.П., Васенев И.И. Агроэкологическое состояние черноземов. Курск, 1996. 326 с.

147. Эрнст Л., Злочевский Ф., Ерастов Г. Переработка отходов животноводства и птицеводства // Животноводство России. 2004. № 5. С. 23-24.

148. Эрнст JL, Злочевский Ф., Ерастов Г. Переработка отходов животноводства и птицеводства // Животноводство России. 2004. № 6. С.33-34.

149. Юшкова Ю.И., Даниленко А.Н., Павловская Н.Е., Ботуз Н.И. Исследование методом ВЭЖХ физико-химических свойств фульвокислот компо-стов и вермикомпостов различного происхождения // Агрохимия. 2008. № 3. С. 67-71.

150. Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия. М.: Мир, 2004. 584 с.

151. Якушев A.B., Вызов Б.А. Микробиологическая характеристика вер-микомпостирования методом мультисубстратного тестирования // Почвоведение. 2008. № И. С. 1381-1387.

152. Beloborodova N.V., Osipov G.A. 2000. Small molecules originating from microbes (SMOM) and their role in microbes-host relationship. Microb. Ecol.Heal.Dis., SCUP, 12: 12-21.

153. Bernal M.P., Paredes C., Sancher-Monedero M.A., Cegarra J. Maturity and stability parameters of composts prepared with a wide range of organics wastes. // Bioresour. Technol. 1998. № 63. P.91-99.

154. Brondz I., Olsen I. (1991) Multivariate analyses of cellular fatty acids in Bacteroides, Prevotella, Porhyromonas, Wolinella and Campylobacter spp. J.Clin.Microb., V 29 (1): 183-89.

155. Chefets В., Hadar Y., Chen Y. Dissolved organic carbon fractions formed during composting of municipal solid waste: properties and significance // Acta Hydrochim. Hydrobiol. 1998. № 26. P. 172-179.

156. Chefetz В., Hatcher P., Hadar Y., Chen Y. Chemical and biological characterization of organic matter during composting of municipal solid waste. // J. Environ Qual. 1996. V. 25. № 4. P. 776-785.

157. Elder D.J.E.,D.J.Kelly. The bacterial degradation of benzoic and benzenoid compounds under anaerobic conditions: Unifying trends and new perspectives. Microbiology Reviews, 1994, vol.13, p.441-^168

158. Gaffney S., Marley N. A., Clark S. B. Humic and fulvic acids: isolation, structure and environmental role // Am. Chem. Soc. Symp. series. 1996. P. 651.

159. Gorlenko, V.M., Zhmur, S.I., Duda, Y.I., Suzina, N.E., Osipov, G.A., Dmitriev, V.V. Fine structure of fossilized bacteria in Volyn kerite. // Orig Life Evol Biosph 2000 Dec. 30(6). - C. 567-577.

160. Hsu J. H. Lo S. L. Chemical and spectroscopic analysis of organic matter transformations during composting of pig manure // Environ. Pollut. 1999. № 104. P. 189-196.

161. O'Neill C.,Lopes A.,Esteves S., Haw Kes F.R.,Hawkes D.L.,Willox S. Azo- dye degradation in an anaerobic-aerobic treatment system opeating on simulated textile effluent. Appl Microbial Biotechnol, 2000, vol. 53, p. 249-254.

162. Osipov, G.A., Turova, E.S. (1997) Studying species composition of microbial communities with the use of gas chromatography-mass spectrometry. Microbial community of kaolin. FEMS Microbiol. Rev. V.20. P.437 446.

163. Tan N.C.G., Prenafeta-Boldu F.X., Opsteeg J.L., Lettinga G.,Field J.A. Biodégradation of azo-dyes in cocultures of anaerobic granular sluge with aerobic aromatic amine degrading enrichment cultures.Appl Microbial Biotechnol, 1999, vol. 51, p. 865-871.

164. Toyota, K., Kimura, M. 2000 Microbial community indigenous to the earthworm Eiseniafoetida //Biol.Fertil.Soil. 2000. V. 31. P. 187-190.

165. Wu L., Ma I.Q., Martines G.A. Method comparison for evaluating biosol-ids compost // J. Environ. Qual. 2000. № 29. P. 424-429.

Информация о работе

Клеева, Наталья Андреевна
кандидата биологических наук
Москва, 2010
ВАК 03.02.08

Диссертация

Экологическая оценка разложения пухо-перовых остатков в серых лесных почвах - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы