Застосування мікробіоагентів для біоконверсії органічних відходів у добрива

Як прискорити компостування: світовий досвід застосування біоагентів

мінеральних добрив">Застосування мінеральних добрив нерідко веде до зниження природної родючості ґрунту. Ефективною альтернативою стає переробка органічних відходів методом компостування. Прискорити розкладання рослинної сировини та покращити властивості готового добрива допомагають мікробіологічні агенти грибної та бактеріальної природи.

У світовій практиці накопичено успішний досвід біоконверсії різних органічних субстратів:

• В Індії коров’ячий гній змішують із сухим листям. У процесі розкладання підтримують вологість суміші на рівні 50–60 % для збереження аеробного середовища.
• В Японії при утилізації рисової соломи додають ріпакову макуху та пташиний послід, отримуючи компост із підвищеними якісними показниками.
• У Малайзії відходи виробництва олійної пальми (порожні фруктові грона та стічні води) обробляють грибом Trichoderma virens. Це скорочує строк переробки до 21–45 днів замість стандартних 4–6 місяців.
• У Росії для переробки органіки використовують дощових червів Eisenia fetida спільно зі штамом Trichoderma asperellum МГ-97 (ВКПМ F-765) або препаратом Триходермін-М. Цей метод очищує добриво від фітопатогенних грибів та надає йому ростостимулювальних властивостей.

• Оптимальна вологість сировини — 50–60 %
• Період компостування з T. virens — 21–45 днів
• Доза Триходермін-М — 10⁵–10⁶ КУО/кг
• Норма внесення добрива — 2 т/га

У Казахстані для переробки суміші пташиного посліду, мінеральних добрив, рисової соломи та лушпиння рису (останнє — у кількості 2 % від загальної маси) використовують водну суспензію бактерій Cellucomonas effuse ВКПМ В-4465 та Bacillus cutaseus ВКПМ В-4441.

Отримане за цією технологією органічне добриво вносять у нормі 2 т/га.

У Бангладеш для переробки картопляних відходів та жому цукрової тростини застосовують бактеріальний консорціум із п'яти штамів: Cellulomonas sp., Klebsiella sp., Proteus sp., Enterobacter sp. та Salmonella sp. Таке поєднання мікроорганізмів суттєво змінює хімічний склад субстрату:

• знижує вміст вуглецю до 26,75 %;
• підвищує концентрацію азоту до 2,34 %;
• збільшує вміст фосфору до 1,15 %;
• збільшує вміст калію до 1,37 %;
• розширює видове різноманіття бактерій, грибів та актиноміцетів у готовому продукті.

Підбір штамів Trichoderma для розкладання целюлозовмісної сировини

Мікроорганізми, що застосовуються для переробки рослинних решток, повинні мати високу целюлозолітичну активність і бути конкурентоспроможними. Для оцінки цих якостей у лабораторних умовах провели експеримент із підбору ефективних композицій штамів роду Trichoderma.

У випробуваннях оцінювали такі біоагенти:

• штами Trichoderma sp. L-3 та Trichoderma sp. L-6 (основа мікробіологічного інокулянту Ресойлер, Р);
• штам Trichoderma asperellum D-11 (основа біопрепарату Фунгілекс, Р).

Як дослідний субстрат використовували суміш листового опаду та трави. Рослинну масу поміщали у скляні ємності об’ємом 3 л і обробляли культуральною рідиною досліджуваних грибів у вигляді монокультур та сумішей. У контрольному варіанті рештки обробляли водопровідною водою.

Протягом досліду субстрат регулярно зволожували та перемішували 1–2 рази на тиждень. Динаміку розкладання контролювали за спадом маси рослинних решток. Для цього через 40 та 90 діб після початку досліду зразки вилучали, висушували та зважували, вираховуючи втрату ваги в грамах і відсотках.

Порівняння монокультур і консорціумів штамів Trichoderma

При компостуванні рослинних відходів швидкість деструкції целюлози прямо залежить від активності мікроорганізмів-деструкторів. У дослідах оцінювали ефективність штамів грибів роду Trichoderma на листовому опаді. Найбільшу активність показав штамм Trichoderma asperellum D-11, який забезпечив спад маси опаду на 72,35 %. Штами Trichoderma sp. L-3 та Trichoderma sp. L-6 також показали високу ефективність, розклавши субстрат на 61,83 % та 54,89 % відповідно.

Використання чистих культур (моновнесення) на трав’яному субстраті активізує розкладання органіки на 86,7–89,5 %. Однак об’єднання штамів у суміші дає більш виражений результат за рахунок синергетичного ефекту. Максимальну деструкцію трав’яного субстрату (92,5 %) забезпечує трикомпонентна композиція, що поєднує штами Trichoderma sp. L-3, Trichoderma sp. L-6 та Trichoderma asperellum D-11.

Підбір оптимальної норми витрати біопрепарату

Для визначення ефективного дозування трикомпонентного консорціуму провели випробування на змішаному целюлозовмісному субстраті (тирса, трава та листя у співвідношенні 1:1:1). Ця суміш моделює типові органічні відходи. Обробіток проводили робочим розчином препарату з нормою витрати від 0,5 до 2,0 л/т.

1. Підготувати вентильований бурт або ємність і пошарово укласти рослинні рештки.
2. Рівномірно обробити масу розчином біопрепарату в заданому дозуванні.
3. Раз на тиждень перемішувати субстрат для аерації та підтримання рівномірного процесу компостування.

Уже на 40-ву добу у всіх варіантах із застосуванням мікробіологічних агентів втрата маси субстрату перевищила показники контролю. Найбільш інтенсивний розпад органіки зафіксовано при нормах витрати від 1,0 до 2,0 л/т — убуток маси склав 43,5–50,2 %. До 90-ї доби ця тенденція збереглася, і розкладання субстрату в ефективних варіантах досягло 66,9–71,3 %.

• Максимальне розкладання трави консорціумом — 92,5 %
• Співвідношення тирси, трави та листя в субстраті — 1:1:1
• Рекомендована норма витрати біопрепарату — 1,0 л/т
• Убуток маси змішаного субстрату на 90-ту добу — до 71,3 %

3. Dayanand, Sh. Bioconversion of flowers waste: Composting using dry leaves as bulking agent / Sh. Dayanand, D. Yadav Kunwar // Department of Civil Engineering, S.V. National Institute of Technology, Surat, Gujarat, India. – 2017. – Vol. 22, № 3. – Р. 237–244.

Спосіб отримання компосту: пат. 21700, Казахстан, МПК: С05F 11/08 / Х. Джамантиков, Є. Х. Джамантиков, І. Е. Смирнова, А. Б. Абжалелов, М. Х. Джамантикова. – Опубл. 25.06.2009.

6. Sarker, T. C. Physico-chemical profile and microbial diversity during bioconversion of sugarcane press mud using bacterial suspension / T. C. Sarker [et al.] // Not. Sci. Biol. – 2013. – Vol. 5, № 3. – P. 346–353.

7. Bioconversion of empty fruit bunches (EFB) and palm oil mill effluent (POME) into compost using Trichoderma virens / R. Dayana Amira [et al.] // African J. of Biotechnology. –

2011. – Vol. 10, № 81. – P. 18775–18780.

Спосіб переробки органічних відходів: пат. 2 467 989 C2, МПК: С05А 11/08 / А. В. Кураков, В. С. Садикова. – Опубл. 27.11.2012.

M. V. Fedarovich 1, D. V. Voitka 1, I. I. Poloz 2 RUE «Institute of Plant Protection», Priluki, Minsk region SSI «Institute of housing and communal services of the National Academy of Sciences of Belarus», Minsk

DEVELOPMENT OF A COMPOSITION OF

MICROBIAL AGENTS FOR THE BIOCONVERSION

OF MUNICIPAL SOLID WASTE AND CELLULOSE-

CONTAINING MATERIALS IN THE PRODUCTION OF

Summary. The selection of a combination of Trichoderma genus fungi strains in terms of cellulolytic activity using organic substrates was carried out. The mixture of Trichoderma sp. L-3 + Trichoderma sp. L-6 + Trichoderma asperellum D-11 strains had the greatest cellulolytic activity – the decomposition of the substrate reached 92,5 %. The most effective dosage of this fungal mixture was a consumption rate of 1.0–2.0 l / t – on the 40th day, weight loss was 43,5–50,2 % of the substrate weight, on the 90s – 66,9–71,3 %.

Key words: bioconversion, composting, cellulose-containing substrates, Trichoderma, strains, cellulolytic activity.