Регистрация / Вход
Прислать материал

Технологии предотвращения загрязнения почв пестицидами за счет применения супрессивных компостов

Докладчик: Галицкая Полина Юрьевна

Должность: доцент кафедры ландшафтной экологии, доцент, доцент

Цель проекта:
- снижение экологической нагрузки на окружающую среду за счет внедрения биофунгицидов взамен традиционно используемых пестицидов и за счет предотвращения размещения отходов в окружающей среде; - разработка технологии получения компостов с супрессивными свойствами, обладающими способностью регулировать патогенность и токсичность почв; - обеспечение агропромышленных предприятий новым видом продукции – экологически безопасным компостом, обладающим одновременно удобрительными свойствами по отношению к растениям и ингибирующими свойствами по отношению к фитопатогенам; - обеспечение населения благоприятными условиями окружающей среды.

Основные планируемые результаты проекта:
Ожидаемые результаты:
- результаты патентного поиска по предметам: супрессивные компосты, биопрепараты, почвоулучшители с дополнительными свойствами, биопестициды;
- научно-технические основы для получения компостов с супрессивными свойствами;
- технологическая схема получения биопрепаратов-добавок для получения компостов с заданными свойствами (супрессивных компостов);
- математическая модель, описывающая зависимость супрессивных свойств компостов от свойств исходных субстратов и наличия микроорганизмов определенных групп;
- рекомендации по использованию супрессивных компостов;
- расчет предотвращенного экологического ущерба от замены традиционно используемых фунгицидов на компосты с супрессивными свойствами и от предотвращения размещения отходов в окружающей среде;
- технические условия на супрессивные компосты;
- технологический регламент на применение супрессивных компостов;
- перечень органических отходов, образующихся в условиях центральной России, которые являются потенциально пригодными для получения компостов с супрессивными свойствами.


Компост является продуктом процесса аэробного разложения, во время которого важную роль играют микроорганизмы. Преимущественно микроорганизмы разлагают органические вещества до устойчивых гумусоподобных субстанций, которые можно использовать для улучшения качества и плодородности почвы (Rynk et al. 1992; Borken et al. 2002). Полезные почвоулучшители можно получить из компостов и илов, полученных из различных источников, среди которых городские, сельскохозяйственные отходы, отходы пищевых производств и осадки сточных вод. Несмотря на экологическое и экономическое давление, требующие более эффективной переработки нутриентов, подобные почвоулучшители могут повысить качество почвы, только если они не содержат веществ, вредных для растений, скота или людей. В настоящее время в явной форме ограничено только содержание в компостах тяжёлых металлов (The Gazette of India, 2000; Council of the European Communities, 1986), но из-за возросшего количества и серьёзности случаев попадания в больших количествах патогенов в продовольствие в результате применения определённых методов производства (Ingram 2009), в настоящее время рассматривается введение более строгих норм мониторинга микробиологического качества компостов (ЕС, 2000; KVIC, 2002). Если процесс компостирования или термической анаэробной обработки происходит правильно, повышение температуры ведёт к эффективной стерилизации продукта (Singh, 2011). Однако, и в данном случае необходим мониторинг каждой партии конечного продукта, особенно, если используемое сырьё обладает повышенной степенью риска.
Об использовании компоста для контроля заболеваний растений во всём мире говорят уже несколько десятилетий, и предлагаются микроорганизмы, которые станут движущей силой этого процесса. В течение десятилетий в качестве альтернативы пестицидам для контроля над заболеваниями растений, передающимися через почву при сохранении здоровья и плодородности растений, широко изучаются супрессивные компосты (Hadar and Mandelbaum, 1992). Была продемонстрирована супрессивность компостов по отношению к широкому спектру основных заболеваний растений, передающихся через почву (Lumsden et al., 1983; Hoitink and Fahy, 1986; Termorshuizen et al., 2006), данные сведения отражены в обзоре Noble and Coventry (2005).
Для объяснения механизма подавления заболеваний были предложены различные версии, включая физическо-химические, а также биологические. Физико-химические механизмы включают конкуренцию за питательные вещества, воздействие гуминовых и фульвокислот, присутствие углерода и азота и степень зрелости компостов (Kuter et al., 1988; Hadar and Gorecki, 1991; Hoitink and Grebus, 1997; van Dijk and Nelson, 2000). К биологическим механизмам формирования супрессивных свойств компостов можно отнести паразитизм, антибиоз и системную индуцированную резистентность (Hammond-Kosack and Jones, 2000), вызванную консорциумом микроорганизмов компоста (Raviv, 2007). Биологические версии формирования супрессивных свойств компостов гласят, что микроорганизмы и образуемые ими биоактивные вещества подавляют развитие патогенов. Так, было показано, что нагрев или стерилизация компоста вызывают потерю супрессивности заболеваний, но воздействие восстанавливается при смешении стерилизованных компостов с нестерилизованными (Zhang et al., 1998). В работе Shang с соавт.(1999) продемонстировано, что супрессией по отношению в фитопатогену Pythium torulosum обладает антибиотик цвиттермицин А, выделяемый бактерией Bacillus cereus. Boehm и Hoitink (1992) основной причиной снижения уровня заболеваемости корневой гнилью назвали подавление двух грибов - Pythium и Phytophthora. Benhamou и Chet (1997) показали, что Trichoderma harzianum является паразитом патогена растений Pythium ultimum. В более поздних работах было продемонстрировано, что уровень супрессии заболевания компостами связан с микробным сообществом и его метаболической активностью в целом, а не является результатом активности какого-либо одного штамма (McKellar and Nelson, 2002, Hagn et al., 2008).
Значительные усилия и множество современных техник применяются для оценки микробных сообществ компостов и почв, а также для характеристики патогенов растений (Cahyani et al., 2003; Schloss et al., 2003; Ryckeboer et al., 2003, Franke-Whittle et al., 2005; Hultman et al., 2010). Тем не менее, для выявления патогенов растений как в России, так и в Финляндии государственные организации до настоящего времени используют методы, основанные на культивировании (ISO 6579:2002; NMKL 125:2005). Недостатком этих методов является невозможность выявления так называемых некультивируемых форм, которые, однако, играют большую роль в возбуждении заболеваний (Banihashemi et al., 2012).

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:

Полученные результаты (технология производства и внесения компостов, биопрепарат) могут быть использованы Индустриальным партнером для снижения объемов использования фунгицидов и экологизации ведения хозяйства. Также результаты могут быть применены на землях других предприятий агропромышленного комплекса (согласно анализу литературных данных, фунгициды являются наиболее используемым как в мире, так и в РФ видом пестицидов, поэтому их замена на экологически безопасные аналоги будет востребованной). Кроме того, результаты могут быть использованы органами законодательной и исполнительной власти, в функции которых входит ликвидация накопленного и предотвращение современного экологического ущерба.
Компосты, которые будут производиться по разработанной в рамках проекта технологии, будут обладать рядом конкурентных преимуществ: одновременно они будут обладать свойствами почвоулучшителей и экологически безопасных пестицидов, трудозатраты на внесение таких компостов будут снижены по сравнению с трудозатратами на внесение удобрений и фунгицидов отдельно. В связи с этим, авторы проекта прогнозируют широкое применение этих компостов.
Ожидаемый народно-хозяйственный эффект будет заключаться в изменении структуры производства удобрений и пестицидов. Качество продукции, производимой Индустриальным партнером, а затем и другими предприятиями агропромышленного комплекса региона, станет более экологически чистым. В связи с растущим спросом населения на продукцию такого рода и появившимся предложением, изменится структура потребления.
Создаваемая интеллектуальная собственность будет обладать рядом уникальных качеств по сравнению с аналогами, поэтому будет являться перспективной в части патентоспособности

Текущие результаты проекта:
Государственный контракт находится на стадии подписания, результаты еще не получены