Изследване доказва, че при конкретна обработка животинските остатъци с кератин са оптимално решение в устойчивото земеделие за торене на сяролюбиви култури.
-
от Михал Можейко и Юстина Бохач (Катедра по микробиология на околната среда, Факултет по агро биоинженерство, Университет за природни науки в Люблин, Полша, публикувано на 6 януари 2023г.)
Климатични промени от години налагат мерки за опазване на околната среда, включително ограничаване на използването на химични торове и продукти за растителна защита. Препаратите на базата на органични отпадъци, подложени на микробиологично биоразграждане и биотрансформация, са алтернативна, екологична и незастрашаваща за потребителите форма на торове. Отпадъците с висок потенциал за повторна употреба включват лигноцелулозни отпадъци с потенциал за образуване на хумус, както и кератинови отпадъци с високо съдържание на азот и органична сяра. Особено отпадъците от пера, след подходяща обработка се превръщат в ценен продукт. Авторите на изследването съобщават, че преработените кератинови отпадъци се използват като биопродукт с висок потенциал за тор и фураж.
Почвените гъби от родовете Chrysosporium , Arthroderma , Trichophyton и видовете Aphanoascus keratinophilus, изолирани от компост, освобождават разтворими протеини, пептиди и аминокиселини, както и минерални форми на сяра и азот по време на биоразграждането на отпадъчния естествен кератин. Торове на микробна основа, произведени чрез микробиологична обработка, се използват все повече в селското стопанство. Лигноцелулозни отпадъци осигуряват компост с висока наторителна стойност, който е безопасен от санитарно и фитосанитарно отношение. Тези отпадъци се използват като екологичен биосорбент за прилагане на сорбция на йони на тежки метали и се обработват в процеси за възстановяване на енергия и производство на етанол.
Хидролизатите, получени чрез ензимно микробно биоразграждане на кератин от пера, могат да бъдат полезни в селското стопанство като азотни торове или подобрители на почвата. Такива торове, произведени на базата на микроорганизми и/или техни метаболити, съдържащи растителни екстракти и хуминови вещества, се описват от много автори като биопрепарати, биостимуланти или микробиологични ваксини, други автори ги определят като биоторове. Протеиновите хидролизати стимулират растежа на царевицата по-ефективно от торенето с минерален азот. Третирането на пшенични семена с 5,0% кератинов хидролизат, получен химически и физически от овча вълна, повишава растежа на пшеницата средно с 15%. Кератиновите хидролизати, освен за внасяне в почвата, могат да се използват и за листно торене, тъй като стимулират растежа и развитието на растенията.
Специална роля в този процес играят нискомолекулните протеинови фракции на хидролизата, както и високото съдържание на свободни аминокиселини. В допълнение, действието на протеиновите хидролизати е свързано с доставянето на хранителни вещества, лесно достъпни за микроорганизмите, интензифициране на тяхната циркулация в почвата и по този начин стимулиране на нейната биологична активност. Обогатяването на почвата с минерални и органични съединения засяга изобилието и разнообразието от микроорганизми, обитаващи тази среда, както и тяхната биохимична активност, включително ензимни и дихателни процеси. Следователно, тази практика може да упражнява както стимулиращи, така и ограничаващи ефекти върху биологичната активност.
Според Михал Можейко и Юстина Бохач, кератиновият хидролизат, получен при оптимизирани условия на култивиране на Trichophyton ajelloi , може да се счита за минерално-органичен биотор, тъй като има високо съдържание на разтворими протеини, пептиди и аминокиселини, както и амониеви и сулфатни йони. В резултат на това може да се разглежда като потенциален минерално-органичен тор, особено при отглеждането на растения с високи изисквания към сяра.
Маслодайната рапица играе важна роля в този тип производство, тъй като има най-голямата обработваема площ в света след соята. Маслодайната рапица е растение с висока чувствителност към дефицит на сяра в почвата, което оказва пряко влияние върху добивите. Представителите на семействата Brassicaceae и Liliaceae имат най-високи изисквания към този елемент. Сярата играе важна роля в добива на културата, тъй като нейният дефицит намалява усвояването на азот от растенията, т.е. най-важният макроелемент, който определя и насърчава растежа на растенията. Сярата също е важна в метаболитните процеси, тъй като е част от протеини и ензими, които играят ключова роля в синтеза на съединения, включително Brassicaceae, като протеини, лигнини или мастни киселини. Освен това, в метаболизма на азотни съединения и захари, това влияе върху количеството и качеството на мазнините в маслодайната рапица, както и върху вкуса и аромата на някои растения. В допълнение,особено високата нужда от сяра се дължи на наличието на серни съединения в биомасата на тези растения – глутатион, сулфолипиди, глюкозинолати, фитоалексини и алиини. Адекватното снабдяване на маслодайна рапица и други чувствителни към сяра култури с този елемент трябва да бъде в основата на плана за торене, тъй като неговата наличност определя добива и устойчивостта на растенията към биотичен и абиотичен стрес.
Кератиновият хидролизат, получен чрез микробиологично биоразграждане, поради високото съдържание на разтворими протеини, пептиди и минерални форми на сяра и азот, е подходящ за използване като биотор.. В литературата има малко данни за използването на кератинови хидролизати, особено от гъбичен произход, за торене на почвата и растенията. Цел на изследването е да се оцени ефектът на неизучени преди това хидролизати, получени след биоразграждане на отпадъци от пилешка пера от почвения щам на кератинолитичната гъба Trichophyton ajelloi върху покълването, ранния растеж и развитието на растенията и да изследват тяхната фитотоксичност и влияние върху биологичната активност на почвата въз основа на микробиологични, биохимични и ензимни индекси.
Щам на Trichophyton ajelloi (Vanbreus.) се използва за получаване на хидролизати от пера и е приложен към три вида почви – Песъчлива, глинеста и чернозем.
Въз основа на кълняемостта на семената на тестовите растения маслодайна рапица, беше установено, че както неразреденият, така и разреденият кератинов хидролизат стимулира покълването на семената. Също така се наблюдава инхибиторен ефект върху растежа на корените и удължаването на издънките при въвеждането на неразреден кератинов хидролизат в песъчлива почва. От друга страна, въвеждането на неразреден кератинов хидролизат в Чернозем инхибира растежа на корените и издънките на маслодайна рапица, но растежа е два пъти по-слаб.
Биоразграждането на отпадъци от пилешка пера от Trichophyton ajelloi не само намалява тяхното отлагане в околната среда и неконтролираното разлагане, но също така е безопасна алтернатива в практиката на торене на растения с високи изисквания към сяра, поради липсата на признаци на фитотоксичност.
Да, действието на хидролизата зависи от физичните и химични свойства на почвата, но значително я обогатява, като прави хранителните елементи достъпни за растенията и засилва жизнените функции на микроорганизмите в нея.
Моника Господинова
