Аннотация. Цель настоящего исследования – повышение эффективности микробного компостирования органических отходов птицеводства и обеспечение сохранения биогенных веществ в компосте путем использования функционального комплекса микробных культур-деструкторов, интегрированного с минеральным носителем. Методы. Биомассу функциональных микроорганизмов получали методом погруженного культивирования и инокулировали в компостируемый субстрат в заданной хронологической последовательности. Использованы три комплекса микроорганизмов (нитрификаторы; термофильные деструкторы целлюлозы и лигнина подстилочного материала; мезофильные микроорганизмы – почвообразователи). Функциональную группу нитрификаторов инокулировали на минеральном носителе – глауконите в целях хемосорбции аммиака и его преобразования в нитраты. Научная новизна. Экологически обоснованные, аналогичные природным процессам деструкции органического вещества и гумификации приемы каскадной деструкции целлюлозо- и лигнинсодержащих отходов специально сконструированными комплексами микроорганизмов, а также интеграция микроорганизмов с минеральным носителем – глауконитом являются принципиально новыми подходами в практике биоконверсии и получения органоминеральных удобрений. Практическая значимость. Использование описанных приемов на практике позволит сократить эмиссию нежелательных газов в атмосферу, снизить потери азота и получить экологически безопасный компост, который можно использовать в качестве органоминерального удобрения. Результаты. В пометно-подстилочных материалах установлено преобладание бактерий родов Bacillus и Enterobacter среди прочих аборигенных микроорганизмов – инициаторов процесса компостирования. Обнаружено повышение эффективности компостирования за счет инокуляции комплексов функциональных микроорганизмов на 21,5 %. Потери азота в эксперименте сократились на 30–33 %. Специальные приемы позволили связать остаточные количества аммиака и создать благоприятные условия для деятельности почвообразователей – актиномицетов на конечных этапах деструкции. Полученные результаты достигнуты за счет оптимального соответствия экологической и функциональной роли групп микроорганизмов каждой из стадий разложения субстрата.
биоконверсия отходов, экологическая безопасность, микробная ферментация, сельскохозяйственная биотехнология
1. Ямалиев Т. Ш., Бочарова А. А. Экологические проблемы птицеводства // Мир Инноваций. 2021. № 4. С. 40–43.
2. Uktam T., Shafoat N., Akhmed R. Animal waste processing technology and poultry farming in organomineral fertilizers // International Journal of Psychosocial Rehabilitation. 2020. Vol. 24, No. 6. P. 7263-7274. DOI:https://doi.org/10.37200/IJPR/V24I6/PR260731.
3. Iljina G. V., Iljin D. Yu., Zimnyakov V. M., Sashenkova S. A. Influence of organomineral fertilizer based on fermented poultry waste on the physico-chemical parameters of agricultural soils // Scientific Papers. Series A. Agronomy. 2022. Vol. 65, No. 2. Pp. 91–96.
4. Harindintwali J. D., Zhou J., Muhoza B., Wang F., Herzberger A., Yu X. Integrated eco-strategies towards sustainable carbon and nitrogen cycling in agriculture // Journal of Environmental Management. 2021. Vol. 293. Article number 112856. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112856.
5. Crippen T. L., Sheffield C. L, Singh B., Byrd J. A., Beier R. C., Anderson R. C. Poultry litter and the environment: Microbial profile of litter during successive flock rotations and after spreading on pastureland // Science of The Total Environment. 2021. Vol. 780. Article number 146413. DOI:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146413.
6. Li F., Ghanizadeh H., Cui G., Liu J., Miao S., Liu Ch., Song W., Chen X., Cheng M., Wang P., Zhang Y., Wang A. Microbiome – based agents can optimize composting of agricultural wastes by modifying microbial communities // Bioresource Technology. 2023. Vol. 374. Article number 128765. DOI:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.128765.
7. Воробьева А. А. Ильина Г. В., Ильин Д. Ю. Разработка технологии каскадной микробной конверсии отходов птицеводства // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской (национальной) научно-практической конференции молодых ученых. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2021. Т. I. С. 192–194.
8. Воробьева А. А. Производство органоминерального удобрения путем биоконверсии отходов птицеводства // Инновационная техника и технология. 2021. Т. 8, № 2. С. 39–42.
9. Смирнов Р. В., Бездудная А. Г, Трейман М. Г. Инновационная деятельность по переработке производственных отходов на примере птицефабрики // Технико-технологические проблемы сервиса. 2020. № 1 (51). С. 54–60.
10. Фахреев Н. Н. Разработка и обоснование параметров газификационной установки для утилизации отходов птицеводства: дис. … канд. техн. наук: 4.3.1. Казань, 2023. 179 с.
11. Hoang H. G, Thuy B. T. P., Lin C., Vo D. N., Tran H. T., Bahari M. B., Le V. G., Vu C. T. The nitrogen cycle and mitigation strategies for nitrogen loss during organic waste composting: a review // Chemosphere. 2022. Vol. 300. Article number 134514. DOI:https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134514.
12. Guo H., Zhao S., Xia D., Zhao W., Li Q., Liu X., Lv J. The biochemical mechanism of enhancing the conversion of chicken manure to biogenic methane using coal slime as additive // Bioresource Technology. 2022. Vol. 344 (Part B). Article number 126226. DOI:https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134514.
13. Ravindran B., Karmegam N., Awasthi M. K., Chang S. W., Selvi P. K., Balachandar R., Chinnappan S., Azelee N. I. W., Munuswamy-Ramanujam G. Valorization of food waste and poultry manure through co-composting amending saw dust, biochar and mineral salts for value-added compost production // Bioresource Technology. 2022. Vol. 346. Article number 126442. DOI:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.126442.
14. Sigurnjak I., Brienza C., Snauwaert E., De Dobbelaere A., De Mey J., Vaneeckhaute C., Michels E., Schoumans O., Adani F., Meers E. Production and performance of bio-based mineral fertilizers from agricultural waste using ammonia (stripping-)scrubbing technology // Waste Management. 2019. Vol. 89. Pp. 265–274. DOI:https://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.03.043.
15. Esmaeilian Y., Amiri M. B., Tavassoli A., Caballero-Calvo A., Rodrigo-Comino J. Replacing chemical fertilizers with organic and biological ones in transition to organic farming systems in saffron (Crocus sativus) cultivation // Chemosphere. 2022. Vol. 307 (Part 1). Article number 135537. DOI:https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.135537.
16. Srivastava R. K., Shetti N. P., Reddy K. R., Aminabhavi T. M. Sustainable energy from waste organic matters via efficient microbial processes // Science of the Total Environment. 2020. Vol. 722. Article number 137927. DOI:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137927.
17. Pereira A. S. A. de P., Castro J. de S., Ribeiro V. J., Calijuri M. L. Organomineral fertilizers pastilles from microalgae grown in wastewater: Ammonia volatilization and plant growth // Science of The Total Environment. 2021. Vol. 779. Article number 146205. DOI:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146205.
18. Bibi F., Ilyas N., Arshad M., Khalid A., Saeed M., Ansar S., Batley J. Formulation and efficacy testing of bio-organic fertilizer produced through solid-state fermentation of agro-waste by Burkholderia cenocepacia // Chemosphere. 2022. Vol. 291 (Part 3). Article number 132762. DOI:https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.132762.
19. He Y., Zhang Y., Huang X., Xu J., Zhang H., Dai X., Li X. Deciphering the internal driving mechanism of microbial community for carbon conversion and nitrogen fixation during food waste composting with multifunctional microbial inoculation // Bioresource Technology. 2022. Vol. 360. Article number 127623. DOI:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127623.
20. Белов А. А., Чепцов В. С., Лысак Л. В. Методы идентификации почвенных микроорганизмов. Москва : ООО «МАКС Пресс», 2020. 196 с.
21. Маннапова Р. Т. Микробиология. Москва: ООО «Проспект», 2019. 440 с. DOI:https://doi.org/10.31085/9785392287734-2019-440.
