Юшкова Е.И., кандидат химических наук, доцент, профессор Медицинского института Орловского государственного университета Павловская Н.Е., доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой Орловского государственного аграрного университета
СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА
КОМПОСТОВ И ВЕРМИКОМПОСТОВ
Резюме
Объектами исследования служили образцы вермикомпостов (биогумуса), полученные в периоды январь-апрель (зимний) и апрель-октябрь (летний). Исследование почвенной микрофлоры показало повышение аммонифицирующей активности в образцах биогумуса по сравнению с компостом в 2,6 и 1,8 раз соответственно, и снижение нитрифицирующей активности от 19,2 мг в компосте до 17,8 и 17,6 -в образцах биогумуса. Все образцы обладают высокой целлюлозоразрушающей активностью.
Установлено, что по мере созревания биогумус обогащается грибами-антагонистами (Trichoderma) и тем самым приобретает свойства оздоравливающего действия.
COMPARATIVE STUDY OF MICROBIOLOGICAL COMPOSITION OF COMPUSTURES AND VERMICOMPUSTURES
The samples obtained in the period of January - April (winter) and April - October (summer) were the objects of the study. The ground microflora investigation of samples showed 2,6 and 1,8 increasing of ammonifying activity in biohumus samples in comparison with compost correspondingly and that of nitrifying activity from 19,2 in compost to 17,8 and 17,6 - in biohumus samples. All samples have a high cellulose destructive activity.
It has been stated that as biohumus matures it is enriched with fungi antagonists (Trichoderma) thus acquiring the properties of sanitizing action.
Трансформация органического вещества и направление его биохимического изменения в сторону гумусообразования значительно ускоряются при участии почвенных животных. Известно, что процесс компостирования органических отходов методом вермикультуры протекает с участием не только червей, но и различных групп микроорганизмов. Микробный биоценоз компостируемой органической массы включает бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы, дрожжи, простейшие. Их состав и численность зависят от природы компостируемого субстрата и условий среды [6, 7]. Под влиянием червей активизируются микробиологические процессы. Происходит обогащение субстрата сапрофитной микрофлорой, полезной и необходимой для растений и почв [4].
Анализ микробиологических свойств готового вермикомпоста показал, что это продукт с достаточно стабильным микробным сообществом. При естественной влажности (около 74%) он характеризуется определенной пропорцией микробной биомассы: 63-71% - грибной мицелий; 21-28% - споры грибов и дрожжеподобные организмы; 5,6-6,7% - бактерии; 2,3-3,2% -мицелий актиномицетов [5]. В отличие от исходного субстрата в вермикомпосте снижается доля грибного мицелия, но возрастает доля функционально-активного мицелия актиномице-тов; в группе бактерий доминируют представители актиномицетной линии; среди грибов преобладают активные целлюлозоразрушающие виды, которые не токсичны и не патогенны для растений, а напротив, обладают антагонистическим эффектом по отношению к фитопатоген-ным микроорганизмам. По данным Еськова А.И. и др. [2], при внесении вермикомпоста возрастает численность аммонификаторов, целлюлозоразрушающих микроорганизмов и нитри-
фикаторов: аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов в 4,7, нитрифицирующих бактерий - в 2,1 раза по сравнению с исходным субстратом.
Потенциал вермикультуры в качестве способа уменьшения популяций патогенных микроорганизмов доказан многими исследователями. В литературе отмечены факты значительного сокращения численности сальмонелл и других патогенов в процессе переработки органических отходов дождевыми червями [3, 7]. Эксперименты по изучению микрофлоры вер-микомпостов с использованием червя Lampito mauriti, показали, увеличение населения гетеротрофных бактерий в процессе вермикомпостирования. B то же время, численность энтеро-бактерий, таких как сальмонелла, Shigella, Escerichia, значительно уменьшилась и опустилась до нуля после 70 дней вермикомпостирования. В дальнейшем не было отмечено появления этих патогенов [8].
Целью нашего эксперимента стало сравнительное исследование микробиологического состава и ферментативной активности компостов и вермикомпостов полученных в результате жизнедеятельность элитной промышленной линии дождевых червей Владимирский гибрид «Старатель».
Объектами исследования были образцы биогумуса, полученные в период январь-апрель (зимний) и апрель-октябрь (летний). Контролем служил конский компост (80%), выдержанный в течение 6 месяцев, с добавлением клетчатки (15%) и извести (5%). Влажность составляла 70-80% от общей влагоемкости; рН=6,8-7,2; температура поддерживалась около 18-23°С.
Для получения чистых культур микроорганизмов и изучения их морфологических и физиологических свойств проводили их выращивание на агаровой среде Чапека. Аммонифицирующую и нитрифицирующую активность определяли по методике Ежова Г.И., целлюлозо-разрушающую активность определяли модифицированным методом Кристенсена [1].
Исследование почвенной микрофлоры образцов биогумуса показало (табл.1), что аммонифицирующая активность в образцах биогумуса значительно повышается по сравнению с компостом в 2,6 и 1,8 раз соответственно, а нитрифицирующая активность снижается от 19,2 мг в компосте до 17,8 и 17,6 - в образцах биогумуса, что согласуется с литературными данными [2].
Таблица 1
Аммонифицирующая и нитрифицирующая активность биогумуса
Образец Аммонифицирующая активность N-NH4+ мг/100г образца (при компостировании с люпиновой мукой) Нитрифицирующая активность М-ЫОз- мг/100г образца (при компостировании с сульфатом аммония)
Компост 5,6 19,2
Биогумус, зимний 14,5 17,8
Биогумус, летний 10,0 17,6
Установлено, что при компостировании с бумажным фильтром все образцы обладают высокой целлюлозоразрушающей активностью, и за один месяц компостирования степень разрушения бумажного фильтра составила 95 - 98%. Можно отметить, что это положительно сказывается на закреплении азота в органической биомассе целлюлозорарушающих микроорганизмов.
Исследование по выделению и идентификации грибковых сообществ в компосте и вер-микомпосте показали, что в компосте доминируют грибы родов Mucor, Fusarium, Penicilium и Trichoderma. Общее количество почвенных грибов составляло до 60 тыс./г образца, количество колоний рода Fusarium составляло 9-11 тыс./г образца, что составляет 15-18% от общего количества почвенных грибов. По мере компостирования биогумуса доминирующее положение стали занимать грибы рода Trichoderma, вытесняя другие виды, в том числе и представителей патогенного рода Fusarium. В последнем образце насчитывалось 3-5 тыс./г
образца представителей сапрофитной микрофлоры - грибов рода Penicilium, остальное приходилось на колонии рода Trichoderma.
Таким образом, биогумус по мере созревания обогащается грибами - антагонистами (Trichoderma) и тем самым приобретает свойства оздоравливающего действия.
Исследования микробных сообществ: их состава и активности, поможет понять, как формируются и с чем связаны уникальные свойства вермикомпостов. Знание микробиологических свойств и их связи с полезными и вредными свойствами вермикомпоста необходимы для контроля производства и получения высококачественных продуктов. Методы, основанные на определении видового состава сообщества компоста, эффективны для выявления фи-топатогенной микрофлоры и санитарных микроорганизмов. Кроме того, изменение функциональной структуры микробиологических сообществ может быть приемлемым для определения степени зрелости компостов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ежов Г.И. Руководство к практическим занятиям по сельскохозяйственной микробиологии М.: Высшая школа, 2001.
2. Еськов А.И., Касатиков В.А., Русакова И.В. Агроэкологические аспекты производства и применения вермикомпостов // Материалы 2-й Международной науч.-практ. конф. «Дождевые черви и плодородие почв», Владимир, 17-19 марта 2004 г. - Владимир, 2004., С. 131-133.
3. Жариков Г.А., Шаланда А.В. Проблема оценки риска при вермикомпостировании органических отходов. // Сборник научных трудов Международной научно-практической конференции «Вермикомпостирование и вермикультивирование как основа экологического земледелия в XXI веке: проблемы, перспективы, достижения. - Минск, 2007., С. 153-156.
4. Кузьмина Н.В. Комплексная оценка вермикомпоста в агроценозе с овощными культурами: Дис. к. б. н. - Москва, 2005.
5. Якушев А.В., Бызов Б.А. Микробиологическая характеристика вермикомпоста методами микробных пейзажей и по общей микробиологической активности. // Сборник научных трудов Международной научно-практической конференции «Вермикомпостирование и вер-микультивирование как основа экологического земледелия в XXI веке: проблемы, перспективы, достижения. Минск, 2007., С. 50-52.
6. Anastasi A., Varese G.C., Marchisio V.F. Isolation and identification of fungal communities in compost and vermicjmpost // Mycologia, 2005., № 97 (1)., P. 33-44.
7. Arumugam G.K., Ganesan S., Kandasamy R., Balasubramani R., Burusa P.R Municipal solid waste management through anaecic earthworm, Lampito Mauritti and their role in microbial modification // Mycologia, 2004., № 96 (6)., P. 48-53.
8. Dell'Abate M.T., Benedetti A., Sequi P. Thermal methods of organic matter maturation monitoring during a composting process // Journal of Termal Analysis and Calorimetry, 2000., № 61 (2)., P. 389-396.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.