Микробиологическая оценка процесса ускоренной твердофазной ферментации органического сырья

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Отходы животноводства и птицеводства при рациональном подходе становятся сырьем для производства органических удобрений. Во Всероссийском научно-исследовательском институте мелиорированных земель - филиале ФИЦ «Почвенный институт им. В.В. Докучаева», предложена схема ускоренной твердофазной ферментации навоза крупного рогатого скота с торфом: 48 ч при 37 °С, затем 48 ч при 60 °С, далее 24 ч при 37 °С, завершающаяся естественным остыванием ферментируемой массы. Отличительная черта ускоренной ферментации - искусственное поддержание заданных температур. Цель работы - провести микробиологическую оценку процесса ускоренной твердофазной ферментации. Эксперимент проводили в лабораторном ферментере объемом 1,75 дм3. В процессе ферментации изучали численность микроорганизмов, использующих органические и минеральные формы азота (методом предельных разведений), а также видовую принадлежность микробоценоза (методом масс-спектрометрии). Результаты исследований показали, что температурный режим основных этапов процесса ферментации обеспечивал максимальную численность мезофильных и термофильных азоттрансформирующих микроорганизмов. Их активное развитие способствовало интенсивной трансформации ферментируемой смеси, о чем свидетельствовали мезофильный и термофильный коэффициенты минерализации. По линейным коэффициентам минерализации в конце процесса судили о завершении процессов трансформации и стабилизации продукта ферментации. Продукт ферментации характеризовался высокой численностью азоттрансформирующих микроорганизмов - в среднем 3,5±0,3•108 КОЕ/г абсолютно сухого вещества. Определение родовой принадлежности микробоценоза ферментируемой массы и конечного продукта подтвердило, что температурный режим проведения процесса обеспечивал уничтожение санитарно-показательных микроорганизмов, изначально присутствующих в исходной смеси (Е. coli, Citrobacter, Proteus), и начиная с пастеризационного периода способствовал активному развитию непатогенных и неболезнетворных бактерий рода Bacillus (B. megaterium, B. subtilis, B. licheniformic, B. pumilus и B. altitudinis). Микробиологическая оценка полученного продукта ферментации позволяет рекомендовать его к использованию в качестве экологически безопасного органического удобрения.

Об авторах

Н. В. Фомичева

Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Email: nvfomi@mail.ru

Г. Ю. Рабинович

Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Email: 2016vniimz-noo@list.ru

Е. А. Прутенская

Тверской государственный технический университет

Email: prutenskaya@mail.ru

Ю. Д. Смирнова

Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Email: ulayad@yandex.ru

Список литературы

  1. Shuhang W.U., Zhenfang J., Qingying Y.U. Progress in technologies of the composting animal manure // Acta Agriculturae Shanghai. 2003. Vol. 19. Issue 1. P. 50-52.
  2. Фомичева Н.В., Рабинович Г.Ю., Молчанов В.П., Сульман Э.М. Современные технологии биопереработки возобновляемых сырьевых ресурсов // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Биология и экология. 2018. N 2. С. 263-273.
  3. Иванов А.И., Лапа В.В., Ковалев Н.Г., Иванов И.А., Рабинович Г.Ю., Иванов Д.А.. Производство, изучение и применение удобрений на основе птичьего помета / под общ. ред. А.И. Иванова. СПб.: ФГБНУ АФИ, 2018. 317 с.
  4. Petric I., Selimbasic V. Composting of poultry manure and wheat straw in a closed reactor: optimum mixture ratio and evolution of parameters // Biodegradation. 2008. Vol. 19. Issue 1. P. 53-63. https://doi.org/10.1007/s10532-007-9114-x
  5. Пат. № 2112764, Российская Федерация. Способ приготовления компоста многоцелевого назначения / Н.Г. Ковалев, Б.М. Малинин, И.П. Туманов; патентообладатель Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель; заявл. 22.01.1997; опубл. 10.06.1998.
  6. Vuorinen A.H., Saharinen M.H. Effects of process conditions on composting efficiency and nitrogen immobilization during composting of manure in a drum composting system // Acta Horticulturae. 1998. Vol. 469. P. 89-96. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.1998.469.8
  7. Uvarov R., Briukhanov A., Shalavina E. Study results of mass and nutrient loss in technologies of different composting rate: case of bedding poultry manure. In: Engineering for Rural Development: 15th international scientific conference. 25-27 Maj 2016, Jelgava. Jelgava, Latvia University of Agriculture. P. 851-857.
  8. Шалавина Е.В., Брюханов А.Ю., Васильев Э.В., Уваров Р.А., Валге А.М. Биоферментация органических отходов свиноводческого комплекса в установке барабанного типа // Аграрная наука. 2020. N 6. C. 51-56. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-339-6-51-56
  9. Лопес де Гереню В.О., Курганова И.Н. Физико-химические и микробиологические аспекты процесса аэробного компостирования // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 1995. N 4. С. 51-54.
  10. Ковалев Н.Г., Рабинович Г.Ю. Микробиологические особенности аэробной ферментации // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 1999. N 3. С. 23-25.
  11. Рабинович Г.Ю., Ковалев Н.Г., Фомичева Н.В. Новый вид биологически активных средств: получение, состав, перспективы использования // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2007. N 3. С. 71-73.
  12. Sasakova N., Venglovsky J., Papajova I., Juris P., Ondrasovicova O., Ondrasovic M., et al. Vplyv teploty na prezivanie vybranych skupin mikroorganizmov pocas kompostovania hydinoveho trusu // Slovensky Veterinarsky Casopis. 2010. Vol. 35. Issue 1. P. 43-47.
  13. Lung A.J., Lin C.M., Kim J.M., Marshall M.R., Nordstedt R., Thompson N.P., et al. Destruction of Escherichia coli O157:H7 and Salmonella Enteritidis in cow manurecomposting // Journal of Food Protection. 2001. Vol. 64. Issue 9. P. 13091314. https://doi.org/10.4315/0362-028x-64.9.1309
  14. Saludes R.B., Iwabuchi K., Kayanuma A., Shiga T. Composting of dairy cattle manure using a thermophilic-mesophilic sequence // Biosystems Engineering. 2007. Vol. 98. Issue 2. P. 198-205. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2007.07.003
  15. Van Vliet P.C.J., Reijs J.W., Bloem J., Dijkstra J., de Goede R.G.M., Effects of cow diet on the microbial community and organic matter and nitrogen content of feces // Journal of Dairy Science. 2007. Vol. 90. Issue 11. P. 5146-5158. https://doi.org/10.3168/jds.2007-0065
  16. Архипченко И.А., Бакина Л.Г., Брюханов А.Ю., Орлова О.В., Тарасов С.И. Трансформации микробного сообщества и органического субстрата при аэробной ферментации помета // Экология и промышленность России. 2020. Т. 24. N 8. С. 22-27. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2020-8-22-27
  17. Varma V.S., Das S., Sastri C.V., Kalamdhd A.S. Microbial degradation of lignocellulosic fractions during drum composting of mixed organic waste // Sustainable Enviroment Research. 2017. Vol. 27. Issue 6. P. 265-272. https://doi.org/10.1016/j.serj.2017.05.004
  18. Sasaki H., Nonaka J., Otawa K., Kitazu-me O., Asano R., Sasaki T., et al. Analysis of the structure of the bacterial community in the livestock manure-based composting process // Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 2009. Vol. 22. Issue 1. P. 113-118. https://doi.org/10.5713/ajas.2009.70658
  19. Tang J.-C., Kanamori T., Inoue Y., Yasuta T., Yoshida S., Katayama A. Changes in the microbial community structure during thermophilic composting of manure as detected by the quinone profile method // Process Biochemistry. 2004. Vol. 39. Issue 12. P. 1999-2006. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2003.09.029
  20. Gutierrez-Manero F.J., Ramos-Solano B., Probanza A., Mehouachi J., Tadeo F.R., Talon M. The plant-growth-promoting rhizobacteria Bacillus pumilus and Bacillus licheniformis produce high mounts of physiologically active gibberellins // Physiologia Plantarum. 2ОО1. Vol. 111. Issue 2. P. 206-211. https://doi.org/10.1034/j.1399-3054.2001.1110211.x
  21. Михайлова Н.А., Гринько О.М. Бактерии рода Bacillus - продуценты биологически активных веществ антимикробного действия // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2010. N 3. С. 85-89.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».