Розділ 2
Розробка і дослідження біологічної конверсії органічної Сировини в агроценозах
із вирощуванням їстівних грибів
2.1 Суть біологічної конверсії органічної сировини в агроценозах
Загальновідомо, що основним джерелом накопичення біомаси рослин є процес
фотосинтезу, в результаті чого утворюються вуглецеві компоненти рослинної
тканини (целюлоза, геміцелюлоза, лігнін та інші). Для формування білкових
речовин та жирів рослини потребують, як правило, амонійного або нітратного
азоту, а також фосфору, калію та інших мінеральних речовин, які рослини за
допомогою кореневої системи у вигляді водних розчинів поглинають із ґрунту.
Ґрунт є основним середовищем для життєдіяльності мікроорганізмів. Це обумовлено
тим, що на поверхню ґрунту надходить вся біомаса у вигляді відмерлих рослин та
їх частин, які містять значну кількість вуглецевих сполук – основного
енергетичного джерела для дихання мікроорганізмів. Для побудови власного
організму мікроорганізми також потребують азоту, фосфору, калію та інших
мінеральних речовин. В зв’язку з цим, ґрунтова мікрофлора є конкурентом рослин
у споживанні мінеральних речовин. На протязі еволюції сформувалася ситуація,
коли мінеральні речовини ґрунту стають доступними для рослин після циклу
перетворень, який включає їх поглинання мікроорганізмами, відмирання
мікроорганізмів, формування стійких органо-мінеральних сполук ґрунту (гумусу)
та їх послідуючої мінералізації. Поступово поглинаючи мінеральні речовини
ґрунту та за рахунок фотосинтезу, рослини формують свою біомасу, яка після
відмирання знову стає основним енергетичним джерелом для діяльності ґрунтової
мікрофлори. Так завершується малий біологічний кругообіг органічної речовини.
В агроценозах утворюється значна кількість органічної сировини (незернова
частина урожаю, гній та послід), яка безпосередньо не використовується для
виробництва продуктів харчування та як сировина в харчовій і переробній
промисловості. В той же час, вона має визначальне значення для підтримання
родючості ґрунту.
В розкладі біомаси, яка поступає на поверхню ґрунту, є певна послідовність.
Спочатку її переробляють бактерії, а потім актиноміцети та безшапкові гриби
[71], міцелій яких є матричною основою для синтезу гумінових кислот [196].
Процес біологічної трансформації органічної сировини від її початкового стану
до ґрунтового гумусу проходить у декілька стадій. Основні з них:
– гідроліз – розклад полісахаридів на дисахариди, а в подальшому
–моносахариди;
– синтез бактеріями колоїдних речовин на основі лігніну, який у цьому процесі
участі не приймає, з утворенням лігніно-гумусного комплексу;
– синтез актиноміцетами та ґрунтовими мікроскопічними грибами залишків
органічної сировини;
– полімеризація продуктів мікробіологічного синтезу з утворенням специфічних
гумусових речовин, зв’язаних із мінеральними речовинами ґрунту;
– зміцнення зв’язків гумусових речовин із мінеральною частиною ґрунту й
утворення ґрунтового гумусу [119, 154]. Новоутворений гумус ґрунту
мінералізується і в подальшому використовується рослинами в процесі
життєдіяльності. Таким чином завершується кругообіг органічної сировини в
агроценозах.
Уміст азоту в гумусі ґрунтів складає біля 5% [165]. З урожаєм основної та
побічної продукції виноситься від 50 до 60 % азоту з гумусу, тобто азоту
ґрунтового походження, який утворюється під час мінералізації гумусу. З однієї
тони підстилкового гною вологістю 75% при коефіцієнті гуміфікації від 0,12 до
0,24 відносних одиниць утворюється від 30 до 60 кг гумусу, а з тонни соломи з
добавкою від 8 до 12 кг азоту – від 102 до 204 кг гумусу [143]. Оскільки існує
пряма залежність між умістом гумусу в ґрунті та урожайністю, при зміні вмісту
гумусу в межах від 0 до 4 % необхідно зберігати досягнутий уміст і запас, а в
деяких випадках здійснювати розширене відтворення існуючих запасів гумусу [122,
166].
Основною складовою для утворення первинного гумусу – лігніно-гумусного
комплексу є лігнін, вміст якого в соломі змінюється від 10 до 20 % [168]. Цей
фактор та значна його кількість є визначальними для використання соломи в
якості джерела відтворення родючості ґрунтів у системі органо-мінерального
землеробства.
2.2 Проблеми інтенсифікації біологічної конверсії органічної сировини в
агроценозах
Надмірне застосування мінеральних добрив, пестицидів, гербіцидів, стимуляторів
росту для одержання високих урожаїв сільськогосподарських культур призводить до
втрати родючості ґрунту. Так, при збільшенні світового виробництва продуктів
харчування у два рази, внесення азотних мінеральних добрив збільшилося в сім
разів, а фосфорних – у три з половиною, при цьому, наприклад, в сільському
господарстві Данії надлишок азоту в ґрунтах складає 145 кг/га, причому тільки
третина внесеного азоту використовується рослинами, а запаси фосфору можуть
підтримувати зернові культури без зменшення урожайності на протязі 20 років без
їх внесення [223]. Довгостроковий експеримент, проведений у Швейцарії, в якому
порівнювався вплив на ґрунт органічних та мінеральних добрив, показав, що через
21 рік різниця між властивостями ґрунтів була суттєвою. На полях, де
використовувалися тільки мінеральні добрива, ґрунт мав гладку поверхню,
сформовану дрібними частинками, велику кількість тріщин та втратив
водопроникливість. При використанні органічних добрив на полях малися бур’яни,
у значній кількості земляні черв’яки, а також існувала кореляція між мікробною
біомасою та урожаєм пшениці [224]. Потенційна небезпечність залишків пестицидів
у поверхневих водах Швеції збільшилася за останні півсторіччя з 3 до 23 %
[214]. Виробн
- Київ+380960830922