Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема рационального использования природных есурсов тесно связана с задачей утилизации промышленных отходов. Отрасли про-[ышленности по химической переработке древесины (целлюлозно-бумажная, гидро-изная и др.) отличаются невысоким коэффициентом использования сырья и отно-ятся к наиболее агрессивным нарушителям экологического равновесия.
Общий годовой объем отходов от лесоперерабатывающих и лесохимиче-ких предприятий на Дальнем Востоке измеряется миллионами кубометров. Ос-ювная масса которых (кора, опилки, окорка, лигнин и пр.,) практически не ис-юльзуется, занимает большие территории, создает угрозу самовозгорания и загряз-[яя окружающую среду.
Лигнин, наряду с клетчаткой, составляет основную часть растительного мате->иала. Хотя лигнин является химически стойким соединением, в естественных услови-х он достаточно хорошо подвергается микробиологической деградации, трансфор-шруется в гумусовые вещества и играет важную роль в балансе углерода на Земле.
Однако лигнин, преобразующийся в процессе химической переработки древе-ины на гидролизных, целлюлозных заводах и ЛПК, скапливается в отвалах, вызывая агрязнение окружающей среды (поверхностных и подземных вод, почв, воздушного іассейна).
При трансформации органических остатков, в том числе и лигнннсодержащих убстратов, которая осуществляется не только в почвах, но и в любых скоплениях ірганического вещества растительного происхождения, происходит сукцессия мик-юбных сообществ. К основным факторам, определяющим интенсивность деструкции ітносятся: химический состав и анатомическое строение растительных остатков, сте-іень их увлажнения, температура и кислород.
Исследования закономерностей сукцессии микроорганизмов в процессе разло-кения древесных остатков и особенностей их преобразования раскрывают широкие іерспективьі для управления процессами биотрансформации, с целью получения ор-анических удобрений и предотвращения загрязнения окружающей среды.
Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы было выявление )собенностей сукцессии микробного комплекса и доминирующих видов микроорга-шзмов, ответственных за разложение древесных остатков в естественных лесных їиоценозах и лигнннсодержащих субстратов промышленного происхождения.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи: - изучить изменения количественного и качественного состава микробного ком-ілекса от начальной стадии разложения древесных остатков до их полной деграда-Л1и или преобразования в гумусовые вещества;
- показать влияние температуры и источника азотного питания на сукцессі микробного комплекса и скорость преобразования компонентов древесины;
- определить характер изменения химического состава древесных субстратов п
микробиологической ферментации;
выделить микробные культуры, обладающие высокой активностью при разлоя нии основных компонентов древесины и создать на их основе "компостігую закі ску";
установить влияние "компостной закваски" на ускорение процесса фермент ции древесных остатков.
Научная новизна работы.
Разработаны научные основы микробиологического компостирования расі тельных остатков различного происхождения (кора, гидролизный лигнин).
Впервые при рассмотрении особенностей формирования лесных почв испох зованы данные по микробной трансформации растительного опада и установле роль микроорганизмов деструкторов целлюлозо- и лигнинсодержащих субстратов,
Выявлены общие закономерности сукцессионного перераспределения микро ных ассоциаций при конверсии древесных остатков лесных экосистем и лш ни содержащих субстратов антропогенного происхождения.
Создана искусственная ассоциация целлюлозо- и лигнинразрушающих ми роорганизмов с высокой ферментативной активностью ("компостная закваска обладающая полиферментным комплексом и высоким уровнем устойчивости экстремальным условиям компостируемых субстратов.
Практическая значимость работы.
Показаны пути утилизации отходов деревообрабатывающей и лесохимическі промышленности для получения дополнительного источника органических удобрені и улучшения экологического состояния природной среды.
Организовано полупромышленное производство лигнокомпоста для улучшен: качества почвенных грунтов тепличного комплекса совхоза Федоровскі (Хабаровский край).
Разработаны рекомендации по получению лигнокомпоста из промышле ных отходов Хорского гидролизного завода (Хабаровский край).
Проведена апробация корокомпостов с целью повышения плодородия лугов глеевых почв мелиорированной системы Троицкого совхоза и лигнокомпостов - і луговой текстурно-дифференцированной почве ОПХ ДальНИИСХ.
Создана коллекция микроорганизмов-деструкторов лигнинсодержащих су стратов, которые могут быть рекомендованы в дальнейшей работе по биоделигииф кации древесины, в производстве древесного и лигнинового компостов.
Разработаны микробиологические и биохимические приемы диагностиі лесной подстилки, которые могут быть использованы как исходные данные для п
іедующего учета антропогенной нагрузки на лесные экосистемы и при планирова-т лесовосстановительных работ.
Апробация работы. Результаты исследований представлены на съездах ВОП 'ашкент, 1985; Новосибирск, 1989), на VII съезде Всесоюзного микробиологиче-;ого общества (Алма-Ата, 1985), на Всесоюзной научной конференции Ликроорганизмы в сельском хозяйстве" (Москва, 1986), на республиканской кон-гренции "Микробиологические процессы в почвах и урожайность сельскохозяйст-:нных культур" (Вильнюс, 1986), на Всесоюзном совещании "Микробиологическая :струкция органических остатков в биогеоценозе" (Москва, 1987), на Советско-ггайском симпозиуме "Геология и экология бассейна р. Амур" (Благовещенск, 1989), і 14-ом Международном конгрессе по почвенным наукам (Kyoto, 1990), на научной >нференции "Экологическое состояние и ресурсный потенциал естественного и ітропогенно-измененного почвенного покрова" (Владивосток, 1998).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ центральной и международной печати.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти іав, обсуждения результатов и выводов. Список литературы содержит 190 источни-)в. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста и содержит 25 таблиц и ' рисунков.