Биодеградация соломы

КОМПОСТИРОВАНИЕ И БИОДЕГРАДАЦИЯ СОЛОМЫ [c.228]

Грибной препарат должен сохранять целлюлолитическую активность при высушивании и длительном хранении. Он должен добавляться к соломе в больших количествах для обеспечения максимально возможной скорости биодеградации, чтобы в почве к моменту сева присутствовало как можно меньше фитотоксинов. Более того, внесенные грибы должны успешно выдержать конкуренцию с эндогенной микрофлорой почвы. Полный ответ на все эти вопросы может быть получен только в результате полевых испытаний. [c.264]

Хотя было известно, что биодеградация растительных отходов может препятствовать развитию растений [497 498], Харпер и Линч 499] высказали предположение о том, что существует определенная взаимосвязь между прорастанием зерен и деятельностью микроорганизмов. Эти исследователи провели детальный анализ условий, используемых для изучения взаимодействия непатогенных микроорганизмов с семенами и ростками ячменя. Ячменные зерна проращивались в присутствии микроорганизмов или их метаболитов в условиях, которые были наи-лучшими для роста ячменя. Частично их исследование заключалось в использовании в качестве добавки раствора продуктов биодеградации соломы, содержащих 15 ммоль уксусной, 4 ммоль пропионовой и 1 ммоль масляной кислоты [493]. Прорастание, рост корней и побегов ячменя ингибировались этим раствором. [c.260]

Проблема снижения урожайности зерновых из-за образования микроорганизмами фитотоксичной уксусной кислоты в анаэробных условиях при биодеградации соломы хорошо известна в настоящее время. Множество современных исследований посвящено тому, чтобы с помощью микроорганизмов ускорить или переориентировать этот процесс. Представляется возможным промышленное получение многих целлюлолитических грибов и внесение их в пашню для ускорения биодеградации соломы в почве путем разбрызгивания в момент запахивания соломы. В этом случае токсичный уровень уксусной кислоты будет раньше достигнут и, следовательно, раньше потреблен почвенными микро- [c.262]

Многие современные экологические проблемы возникают из-за локального накопления органических отходов, количество которых слишком велико для естественного потенциала биодеградации. Если возможно, эти отходы утилизируют, например, ботва сахарной свеклы и рубленая солома используются как корм для скота. Некоторое количество таких отходов идет на приготовление компоста для выращивания грибов и относительно небольшая часть — для высококачественного компоста для садов и огородов. Из небольшой, но все возрастающей части твердых растительных отходов получают топливо. Кроме того, эти отходы, считающиеся низкоактивными, чаще всего стараются удалить наиболее дешевым способом, который часто является компромиссом между соображениями финансового и экологического порядка. В Великобритании их вывозят на свалку, сжигают и закапывают в земле. В большинстве современных работ по экологии рассматриваются такие проблемы, как сжигание избыточной соломы в поле, дурной запах при разбрасывании анаэробного ила и ограничения на количество навоза, которое мо- [c.228]

Харпер и Линч [505] впоследствии использовали опыты с соломой в сетках для того, чтобы проследить за ее биодеградацией в полевых условиях. Исследуя биодеградацию овсяной соломы в течение года, они обнаружили, что все образцы наиболее быстро теряли массу осенью, а зимой скорость биодеградации резко снижалась. Весной скорость уменьшения массы вновь значительно возрастала, а летом опять снижалась. Закопанные или находившиеся в борозде образцы теряли до 80 % общей массы, в то время как уменьшение массы образцов на поверхности земли составляло только 60 % Это уменьшение массы связано в первую очередь с биодеградацией целлюлозы и гемицеллюлозы. Способность закопанной соломы образовывать уксусную кислоту устойчиво снижалась во время процесса биодеградации соответственно уменьшению сухой массы и содержания целлюлозы и гемицеллюлозы. Обнаружено, что после того как около 50 % этих соединений разрушается в закопанной соломе примерно за 50 сут, дальнейшее накопление фитотоксинов прекращается. Однако некоторые образцы сохраняли свою способность продуцировать фитотоксины, хотя и в гораздо меньшей степени, вплоть до весны. [c.262]

При посеве злаков часто имеет место низкая всхожесть из-за токсинов, образующихся в результате анаэробной микробной деструкции несожженной соломы предыдущего урожая [492]. Линч [493], изучая процессы аэробной и анаэробной биодеградации соломы в почве, обнаружил, что продукты аэробного процесса стимулируют рост корней ячменя, в то время как при анаэробной ферментации выделяются продукты, ингибирующие рост. В аэробных условиях солома разрушается быстрее, с меньшим накоплением растворимых органических соединений, а прп анаэробных условиях накапливается много растворимых органических соединений, большая часть которых приходится на органические кислоты, главным образом уксусную. Он также показал, что продукты анаэробной ферментации соломы ингибируют рост корней ячменя, в то время как при аэробной биодеградации образуются продукты, стимулирующие корневой рост. В дальнейших исследованиях [494] было установлено, что начальная концентрация уксусной кислоты в свежесжатой [c.259]

В работах [497, 500] установлено, что урожаи снижаются, еслр солома, оставшаяся от предыдущего урожая, не удаляется с по ля. В условиях умеренного климата, когда сев зерновых прово дят осенью в присутствии соломы, это уменьшение урожайности в первую очередь относят за счет образования микроорганиз мами в анаэробных условиях фитотоксинов [495 496]. Иммоби лизация почвенного азота в микробной популяции, осущест вляющей биодеградацию соломы, является причиной снижения урожайности [501]. В полевых условиях исследовали потерю массы соломой, помещенной в сетки [502 503], но результаты этих исследований не были сопоставлены с изменениями в способности соломы служить субстратом для образования микро- [c.261]

Хотя идея сбраживания в поле представляется многообещающей, большинство целлюлолитических штаммов способно утилизировать только легко доступную целлюлозу, содержащуюся в листьях и узлах соломы. Харпер и Линч [512] сообщают, что целлюлоза, содержащаяся в междоузлиях, с трудом усваивается целлюлолитическими грибами. Еще более устойчивой по отношению к целлюлолитической активности является, конечно, лигниновая фракция, которая останется неразложив-шейся к моменту использования образующегося продукта. Тем не менее уже существуют исследования, относящиеся к биодеградации лигнина соломы [513 514], даже эта трудная проблема может быть успешно решена в последующие годы. [c.264]

Результаты опыта показывают, что для всех шести типов смешанных грибных культур (1—6) и трех типов почвы (А—С) имеет место определенное, хотя и различное, увеличение степени биодеградации соломы по сравнению с необработанной соломой. Хотя это предварительные результаты, интересно отметить, что смешанные грибные культуры, которые не содержали азотфиксирующих микроорганизмов (A3, ВЗ, СЗ), давали наименьшее увеличение биодеградации соломы для каждого типа почвы. Это согласуется с выводами Линча и Харпера [511] и Кимбера [501]. Иммобилизация азота почвы на соломе приводит, вероятно, к тому, что определенные почвенные микроорганизмы не получают адекватного количества азота, что снижает их способность к утилизации продуктов биодеградации соломы. Это ведет к увеличению концентрации фитотоксина. Однако, как и следовало ожидать, через восемь месяцев с помощью газожидкостной хроматографии не удалось обнаружить сколько-нибудь существенного уровня уксусной кислоты ни в водных экстрактах почвы, ни в водных экстрактах соломы [505]. [c.263]

Биохимические изменения, происходящие в ходе процесса компостирования, рассмотрены в работе Чанг Йунга [459], который изучал компостирование пшеничной соломы с добавлением нитрита аммония (рис. 8.1). Содержание СВ в соломе уменьшилось на 50 % за 60 дней, причем основное снижение пришлось на первые 34 дня. Убыль СВ произошла почти целиком за счет гемицеллюлозы и целлюлозы. Наибольшая скорость уменьшения СВ наблюдалась в первые 5 дней, в среднем по 2,7 % в день, в то время как в следующие 30 дней убыль составляла в среднем 1,3 % в день. Содержание гемицеллюлозы в СВ снизилось за 34 дня с 37 до 18 %. Биодеградация целлюлозы замедлилась к середине цикла, по-видимому, из-за уменьшения популяции грибов после того, как температура поднялась выше 55 °С. За 34 дня содержание целлюлозы в СВ снизилось с 46 до 12%. Спирторастворимая фракция, содержащая простые органические соединения, уменьшилась весьма незначи- [c.234]

Ткани живых и мертвых растений составляют основной компонент почвы и являются главным источником органического вещества для биодеградации. Основные компоненты растений, которые попадают в почву, — это целлюлоза (40%), гемицеллюлоза (30%) и лигнин (25%), остальное приходится на белки, жиры, нуклеиновые кислоты и т. д. Эти вещества в конце концов разрущаются под действием биологических и химических процессов с образованием множества простых и сложных химических соединений, часть из которых неблагоприятно влияет на рост растений. Первоначально исследования были в основном связаны с изучением возможного влияния растительных отходов и продуктов их распада на плодородие почвы. Пикеринг одним из первых обнаружил, что продукты распада токсичны для растений. Впоследствии многие исследователи подтвердили н расширили эти данные. В своем превосходном обзоре Патрик с сотр. 485] обобщили эти ранние исследования по определению и испытанию фитотоксинов, их специфическому действию на растения и специфичности отдельных фитотоксинов по отношению к определенным видам растений. Они установили, что пшеничная солома, оставленная на поверхности земли, иногда вызывает снижение урожая при следующем посеве пшеницы. Было показано, что этот негативный эффект частично связан с фитотоксичными веществами, образующимися при гниении растительных остатков [486, 487]. Более того, водные кислотные экстракты соломы злаков обладали умеренной ростоподавляющей активностью по отношению к корням и побегам пшеницы, кукурузы и сорго [488]. В Австралии Кимбер [489] обнаружил краткосрочное влияние гниющей пшеничной соломы на прорастание зерен пшеницы и овса. Он отметил, что в асептических условиях, исключающих влияние патогенной микрофлоры, степень ингибирования зависит от времени гниения. В ходе эксперимента измерялся рост корней и побегов в течение различных промежутков времени. Начальный рост корней при проращивании [c.258]

Чтобы показать ингибирование роста корней и побегов водным экстрактом пшеничной соломы, Танг и Вейсс [490] попытались выделить те соединения, которые были очень токсичны при проращивании зерен. С помощью колоночной и газожидкостной хроматографии они выделили из токсичной фракции соли уксусной, пропионовой и масляной кислот и обнаружили, что количество этих кислот, особенно уксусной, постепенно возрастает за те 12 сут гниения соломы, в течение которых определялась токсичность экстракта соломы. Они проращивали пшеничные зерна в пробирках на агаризованной среде с добавлением очищенного экстракта соломы. Зернам дали прорасти, и через семь дней измерили длину наиболее длинного первичного корня. Результаты исследования показали, что низкомолекулярные жирные кислоты были важными фитотоксичными компонентами экстракта соломы, подвергнутой биодеградации. Максимум ингибиторной активности достигался на 12-й день гниения. Эти кислоты образовывались из целлюлозы, содержащейся в соломе [491]. [c.259]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология