Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0089

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0089
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет"
Название доклада
Технологии предотвращения загрязнения почв пестицидами за счет применения супрессивных компостов
Докладчик
Галицкая Полина Юрьевна
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель:
Разработка технологии получения компостов с супрессивными свойствами
Задачи:
1. Оценка влияния свойств исходных отходов и режимов компостирования на формирование супрессивных свойств компостов;
2. Выявление зависимости супрессивных свойств компостов от присутствия в них микроорганизмов отдельных видов/родов/систематических групп;
3. Анализ возможности использования биопрепаратов для получения компостов с супрессивными свойствами;
4. Выявление оптимальных схем внесения компоста с супрессивными свойствами в почву;
5. Сравнительный анализ эффективности применения супрессивных компостов и традиционно используемых фунгицидов в условиях лабораторного и полевого экспериментов;
6. Разработка и внедрение технологии получения и применения компостов с супрессивными свойствами (на примере Индустриального партнера).
Актуальность и новизна исследования
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. Кроме того, компост может быть использован для контроля заболеваний растений - уже несколько десятилетий предлагаются микроорганизмы, которые станут движущей силой этого процесса. Компосты, способные подавлять заболевания растений, называются супрессивными. Супрессивность компостов по отношению к широкому спектру основных заболеваний растений, передающихся через почву. Однако показано, что супрессивность компостов, приготовленных по одинаковой технологии, может значительно колебаться. Для целей сельского хозяйства при этом необходима технология, реализация которой позволит получать компосты со стабильно супрессивными свойствами.
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. К биологическим механизмам формирования супрессивных свойств компостов можно отнести паразитизм, антибиоз и системную индуцированную резистентность. Выявление механизмов формирования супрессивных свойств компостов играет важную роль для создания технологии их стабильного получения.
Описание исследования

Составлен перечень органических отходов, которые потенциально могут быть использованы для приготовления компостов, и отобраны их образцы. Описаны характеристики отходов: объемы образования, pH, влажность, электропроводность, содержание общего азота, органического и растворимого органического углерода, наличие патогенных организмов, содержание тяжелых металлов, токсичность, соотношение численности бактерий и микроскопических грибов, микробная биомасса, респираторная активность. Поскольку, согласно данным литературы, компосты с супрессивными свойствами предпочтительно готовить на основе навозов, смеси составлены на основе куриного помёта / свиного навоза. Два компоста приготовлены только с использованием помета/навоза и по 5-6 компостов приготовлены с использованием других видов отходов. Всего приготовлено около 25 видов компостов. Полученные компосты проверены на способность проявлять супрессивную активность в отношении фитопатогенных организмов. В качестве модельного фитопатогенного организма использован штамм микромицета рода Fusarium. Оценка супрессивных свойств компостов проведена в чашечных экспериментах и экспериментах с вегетационными сосудами. В качестве модельного растения в последнем случае использован томат. Найдены зависимости формирования супрессивных свойств компостов от свойств исходных отходов и режимов компостирования.

Для дальнейших экспериментов использованы 3 компоста с наибольшей супрессивной активностью и 3 компоста, не обладающие супрессивной активностью. В них оценена структура микробного сообщества методом 454-пиросеквенирования. При сравнении таксонов микроорганизмов, присутствующих в супрессивных компостах и отсутствующих в несупрессивных, выявлены виды, отвечающие за выработку компонентов, вызывающих подавление микромицетов.

Осуществлены работы по выделению микроорганизмов, способствующих формированию свойств супрессивности компостов. Получены биопрепараты, способность которых подавлять фитопатогены. Для увеличения свойств супрессивности, повторно проведен процесс компостирования исходных отходов с интродукцией в зрелый компост выделенных штаммов микроорганизмов (биопрепаратов). В результате выявлена зависимость уровня супрессивности компостов от интродукции биопрепаратов в процессе компостирования. 

Индустриальным партнером проекта получены пилотные партии трех видов компостов, отобранных на основании максимальной супрессивности в результате реализации предыдущих задач. Проведены лабораторный эксперимент с вегетационным сосудами и полевой эксперименты. В лабораторном эксперименте 3 компоста с наилучшими супрессивными свойствами внесены в почву, отобранную на территории  индустриального партнера и зараженную модельным фитопатогеном, по трем схемам: однократное, двукратное и трехкратное внесение. Для оценки эффективности компостов заложены варианты эксперимента, в которых в зараженную почву внесены традиционные фунгициды, применяемые Индустриальным партнером.  

В условиях полевого эксперимента, который проведен на территории Индустриального партнера, проведены эксперименты для сравнительного анализа эффективности применения супрессивных компостов и традиционно используемых фунгицидов и отработки схемы применения компостов.

Далее на основании обобщения, статистической обработки и математического моделирования полученных результатов, создана технология получения компостов с супрессивными свойствами, описаны требования к свойствам таких компостов и описана технологическая схема их применения.

Выбор методов исследования основан на анализе отечественных и зарубежных публикаций, посвященных оценке рационального использования почвенных ресурсов, свойств компостов, ингибирования фитопатогенных микроорганизмов, оценке свойств почв и, в частности, микробного сообщества почв. 

Результаты исследования

- 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.

 

Практическая значимость исследования
Полученные результаты (технология производства и внесения компостов, биопрепарат) используются Индустриальным партнером для снижения объемов использования фунгицидов и экологизации ведения хозяйства. Также результаты примененяются 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 востребована). Кроме того, результаты используются 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.
Постер

Галицкая.ppt