Интенсификация мирового сельского хозяйства приводит к серьезным проблемам утилизации отходов: ежегодно производится 14 миллиардов тонн соломы сельскохозяйственных культур и 125 миллионов тонн навоза. Традиционное компостирование часто оказывается неэффективным из-за низкой эффективности разложения лигноцеллюлозы, сохранения патогенных микроорганизмов и генов устойчивости к антибиотикам (ARG). Использование антибиотиков, таких как окситетрациклин, в животноводстве увеличивает передачу генов устойчивости к антибиотикам и патогенов в системах почва-растение, что угрожает безопасности сельского хозяйства и окружающей среды.
Исследовательская группа Куньминского института ботаники Китайской академии наук использовала технологию микробного преобразования для создания замкнутой системы, которая соединяет солому сельскохозяйственных культур, навоз и отработанные грибные субстраты, способствуя экологичному и эффективному использованию органических веществ для поддержки роста культур. В качестве основной среды преобразования для создания круговой системы «животноводство-растение-грибы» был выбран редкий съедобный гриб Stropharia rugosoannulata.
Был проведен сравнительный анализ влияния на рост овса и микроэкологию ризосферы традиционного компоста (солома + коровий навоз) и компоста с добавлением отработанного грибного субстрата (солома + коровий навоз + отработанный грибной субстрат).
Полученные результаты подтверждают, компостирование на основе отработанного грибного субстрата имеет множество преимуществ для сельскохозяйственных экосистем. Изменяя структуру микробного сообщества, за счет обогащения функциональными микробами и сапрофитными грибами, этот метод эффективно подавляет патогены, одновременно улучшая рост растений за счет оптимизации развития корней и утилизации питательных веществ.
Метод значительно снижает содержание органических загрязнителей, включая остатки окситетрациклина в коровьем навозе, а также численность патогенов и генов устойчивости к антибиотикам как в овсе, так и в почве, превосходя традиционные методы компостирования.
Используя методы мультиомики (метагеномика и секвенирование эндофитных микроорганизмов) наряду с функциональным анализом генов, данное исследование является первым, которое проясняет глубокое влияние биоудобрений на микробные сообщества, связанные с сельскохозяйственными культурами.
Результаты исследования позволят разработать эффективную стратегию устойчивого использования органических отходов и новый подход к снижению микробиологических рисков в сельском хозяйстве.
Эффективное природопользование и сохранение экосистемы в целом, являются важными задачами. Всероссийский центр карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР») как научный центр Россельхознадзора в рамках выполнения исследовательских работ активно вовлечен в процессы поиска решений, которые через выстроенную систему карантинной фитосанитарной безопасности позволяют находить ответы на широкий спектр вопросов.