vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2019-64-3-338-349vestib-452Research ArticleСтатьиВыживаемость патогенных и условно-патогенных бактерий животноводческих стоков при различных способах их внесения на лугопастбищные травыSurvival of fecal indicator bacteria in the grass philosphere when irrigated with livestock waste waterЧезловаО. Е.ChezlovaO. Е.

Чезлова Ольга Евгеньевна – научный сотрудник 

ул. Московская, 204/1-1, 224020, г. Брест

Olga E. Chezlova 

204/1-1, Moskovskaya Str., 224020, Brest, Republic of Belarus

olgachezlova@tut.byВолчекА. А.VolchakA. A.

Волчек Александр Александрович – доктор географических наук, профессор, ведущий научный сотрудник

ул. Московская, 204/1-1, 224020, г. Брест

Alexandr A. Volchak – D. Sc. (Geogr.), Professor, Leading researcher

204/1-1, Moskovskaya Str., 224020, Brest, Republic of Belarus

Volchak@tut.byПолесский аграрно-экологический институт НАН БеларусиPolesie Agrarian Ecological Institute of the National Academy of Sciences of Belarus201916082019643338349Copyright © Чезлова О.Е., Волчек А.А., 20192019Чезлова О.Е., Волчек А.А.Chezlova O.Е., Volchak A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/452

Утилизация животноводческих стоков, имеющих высокий инфекционный потенциал, на полях орошения ведет к длительному бактериальному загрязнению природных компонентов, в том числе растительной продукции. В мелкоделяночном полевом эксперименте оценена выживаемость санитарно-показательных бактерий в пастбищных травах при нормах полива их стоками свинокомплекса 270, 180 и 90 м3/га. Выявлено, что бактериальное обсеменение растений находится в прямой зависимости от нормы полива сточными водами (СВ). Так, через 21 день после полива наибольшее количество бактерий группы кишечной палочки и энтерококков при норме полива СВ 270 м3/га составило 6,5∙102 и 1,6∙103 КОЕ/г; при норме 180 м3/га – 102и 5,5∙102; при норме 90 м3/га – 55 и 3,5∙102 КОЕ/г соответственно. Через 10 дней при норме полива СВ 270 м3/га E. coli сохранялась в растениях, а при нормах полива 180 и 90 м3/га отсутствовала. Через 21 день данный микроорганизм отсутствовал в растениях во всех вариантах опыта. Для показателей E. coli, общего микробного числа (ОМЧ), энтерококков адекватна модель экспоненциального отмирания бактерий в растениях в зависимости от времени после полива СВ. По скорости отмирания микроорганизмы распределились следующим образом (в сторону убывания): E. coli (k = 48 день–1), ОМЧ (k = 0,089 – 0,17 день–1), энтерококки (k = 0,086–0,10 день–1). Наименьшим время 10-кратного сокращения числа бактерий было у E. coli – 4,76 дня; для энтерококков оно варьировалось от 22,91 до 26,69 дня; для ОМЧ – от 13,37 до 25,77 дня. Полученные уравнения множественной регрессии позволили выявить наиболее значимые факторы, влияющие на численность бактерий, а также прогнозировать ее в рамках созданных моделей.

In a field experiment, the dying off of sanitary-indicative bacteria in grasses when irrigating them with wastewater of a pig breeding complex was assessed. Watering was carried out with norms of 270, 180 and 90 m3/ha. Bacterial contamination of herbs was directly dependent on the rate of irrigation with wastewater. E. coli 10 days after watering with a wastewater norm of 270 m3/ha was preserved in plants, while at a rate of 180 and 90 m3/ha it was absent. After 21 days, this microorganism was absent in plants with all types of irrigation wastewater. For indicators of E. coli, the total microbial count (TBC), enterococci is adequate model of the exponential dying of bacteria in plants, depending on the time after watering wastewater. Microorganisms were distributed according to the rate of dying down as follows (in decreasing direction): E. coli (k = 0.48 day–1), TBC (k = 0.089–0.17 day–1), enterococci (k = 0.086–0.10 day–1). The time of a 10-fold reduction in the number of bacteria was smaller for E. coli – 4.76 days, for enterococci it varied from 22.91 to 26.69, for TBC – from 13.37 to 25.77 days. The obtained equations of multiple regression allowed to identify the most significant factors influencing the number of bacteria, as well as to predict it within the framework of the models created.

санитарно-показательные бактериирастенияживотноводческие сточные водыsanitari-indicative microfloralivestock wasterwater irrigationplantsReferencesГончарук, Е. И. Санитарно-бактериологическая оценка почвенной очистки сточных вод свиноводческого комплекса / Е. И. Гончарук, Г. А. Багдасарян, А. К. Баубинас // Гигиена и санитария. – 1980. – № 10. – С. 86–88.Goncharuk E. I., Bagdasaryan G. A., Baubinas A. K. Sanitary and bacteriological assessment of soil wastewater treatment of a pig-breeding complex. Gigiena i sanitariya [Hygiene and sanitation], 1980, no. 10, pp. 86–88 (in Russian).Microbial pathogen survival study in a high plains feedyard playa / C. W. Purdy [et al.] // Texas J. Sci. – 2001. – Vol. 53, N 3. – P. 247–266.Purdy C. W., Straus D. C., Harp J. A., Mock T. J. S. R. Microbial pathogen survival study in a high plains feedyard playa. Texas Journal of Science, 2001, vol. 53, no. 3, pp. 247–266.Duffy, G. Verocytoxigenic Escherichia coli in animal faeces, manures and slurries / G. Duffy // J. Appl. Microbiol. – 2003. – Vol. 94, N s1. – P. 94–103. https://doi.org/10.1046/j.1365-2672.94.s1.11.xDuffy G. Verocytoxigenic Escherichia coli in animal faeces, manures and slurries. Journal of Applied Microbiology, 2003, vol. 94, no. s1, pp. 94–103. https://doi.org/10.1046/j.1365-2672.94.s1.11.xEstimating the stability of Escherichia coli O157: H7 survival in manure-amended soils with different management histories / A. V. Semenov [et al.] // Environ. Microbiol. – 2008. – Vol. 10, N 6. – P. 1450–1459. https://doi.org/10.1111/j.14622920.2007.01558.xSemenov A. V., Franz E., van Overbeek L., Aad J., Termorshuizen A. J., van Bruggen A. H. C. Estimating the stability of Escherichia coli O157: H7 survival in manure-amended soils with different management histories. Environmental Microbiology, 2008, vol. 10, iss. 6, pp. 1450–1459. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2007.01558.xA glimpse of Escherichia coli O157:H7 survival in soils from eastern China / H. Wang [et al.] // Sci. Total Environ. – 2014. – Vol. 476–477. – P. 49–56. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.01.004Wang H., Ibekwe A. M., Ma J., Wu L., Lou J., Wu Z., Liu R., Xu J., Yates S. R.. A glimpse of Escherichia coli O157:H7 survival in soils from eastern China. Science of the Total Environment, 2014, vol. 476–477, pp. 49–56. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.01.004An outbreak of Salmonella saint-paul infection associated with bean sprouts / M. J. O’Mahony [et al.] // Epidemiol. Infection. – 1990. – Vol. 104, N 2. – P. 229–235. https://doi.org/10.1017/s0950268800059392O’Mahony M., Cowden J., Smyth B., Lynch D., Hall M., Rowe B. [et al.]. An outbreak of Salmonella saint-paul infection associated with bean sprouts. Epidemiology and Infection, 1990, vol. 104, no. 2, pp. 229–235. https://doi.org/10.1017/ s0950268800059392Berg, G. The rhizosphere as a reservoir for opportunistic human pathogenic bacteria / G. Berg, L. Eberl, A. Hartmann // Environ. Microbiol. – 2005. – Vol. 7, N 11. – P. 1673–1685. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2005.00891.xBerg G., Eberl L., Hartmann A. The rhizosphere as a reservoir for opportunistic human pathogenic bacteria. Environmental Microbiology, 2005, vol. 7, no. 11, pp. 1673–1685. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2005.00891.xХуснетдинова, К. А. Структура сообществ эпифитных бактерий культурных и сорных растений : автореф. дис. … канд. биол. наук : 03.02.03 / К. А. Хуснетдинова ; Моск. гос. ун-т. – М., 2017. – 27 с.Khusnetdinova K. A. The structure of communities of epiphytic bacteria of cultivated and weed plants. Abstract of Ph.D. diss. Moscow, 2017. 27 p. (in Russian).Yaron, S. Biofilm formation by enteric pathogens and its role in plant colonization and persistence / S. Yaron, U. Römling // Microb. Biotechnol. – 2014. – Vol. 7, no. 6. – P. 496–516. https://doi.org/10.1111/1751-7915.12186Yaron S., Römling U. Biofilm formation by enteric pathogens and its role in plant colonization and persistence. Microbial Biotechnology, 2014, vol. 7, no. 6, pp. 496–516. https://doi.org/10.1111/1751-7915.12186Solomon, E. B. Microbial attachment and limitations of decontamination methodologies / E. B. Solomon, M. Sharma // Produce contamination problem: causes and solutions / ed. : E. B. Slomon, G. M. Sapers K. R. Matthews. – Amsterdam ; Boston, 2009. – P. 21–45.Solomon E. B., Sharma M. Microbial attachment and limitations of decontamination methodologies. Produce contamination problem: causes and solutions. Amsterdam, Boston, 2009, pp. 21–45.Суржко, О. А. Обоснование методологии экологически безопасной подготовки и утилизации жидких отходов предприятий агропромышленного комплекса : дис. … д-ра техн. наук : 25.00.26 / О. А. Суржко. – Новочеркасск, 2003. – 390 с.Surzhko O. A Justification of the methodology for the environmentally safe preparation and disposal of liquid waste from enterprises of the agro-industrial complex. Ph. D. Thesis. Novocherkassk, 2003. 390 p. (in Russian).Захарова, О. А. Орошение серых лесных почв сточными водами свинокомплексов : автореф. дис. … канд. с.-х. наук : 06.01.02 / О. А. Захарова ; Ряз. гос. сельхоз. акад. – Рязань, 1998. – 21 с.Zakharova O. A. Irrigation of gray forest soils with wastewater of pig farms. Abstract of Ph. D. diss. Ryazan, 1998. 21 p. (in Russian).Максимовский, Н. С. Очистка сточных вод / Н. С. Максимовский. – М. : Изд-во М-ва коммун. хоз-ва РСФСР, 1961. – 352 с.Maksimovskii N. S. Wastewater treatment. Moscow, Publishing House of the Ministry of Public Utilities of the RSFSR, 1961. 352 p. (in Russian).Тимченко, И. И. Использование сточных вод животноводческих комплексов на орошение / И. И. Тимченко, В. А. Калачиков // Охрана воды от загрязнения ядохимикатами и удобрениями : тез. докл. всесоюз. науч.-техн. совещания «Охрана воды от загрязнения ядохимикатами и удобрениями», 28–30 сент. 1976 г. – Краснодар ; Москва, 1976. – С. 103–105.Timchenko I. I., Kalachikov V. A. Wastewater use of livestock farms for irrigation. Okhrana vody ot zagryazneniya yadokhimikatami i udobreniyami: tezisy dokladov vsesoyuznogo nauchno-tekhnicheskogo soveshchaniya (28–30 sentyabrya 1976 goda, Krasnodar) [Protection of water from pollution by pesticides and fertilizers: theses of reports of the All-Union scientific and technical conference (September 28–30, 1976, Krasnodar)]. Krasnodar, Moscow, 1976, pp. 103–105 (in Russian).Литвин, В. Ю. Патогенные бактерии общие для человека и растений: проблема и факты / В. Ю. Литвин, Е. Н. Емельяненко, В. И. Пушкарева // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. – 1996. – № 2. – С. 101–104.Litvin V. Yu., Emel’yanenko E. N., Pushkareva V. I. Pathogenic bacteria common to humans and plants: the problem and the facts. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology, 1996, no. 2, pp. 101–104 (in Russian).Гордейко, В. А. Пути циркуляции и эцидемиологическое значение иерсиний в агроценозе : автореф. дис. … канд. мед. наук : 14.00.30 / В. А. Гордейко ; НИИ эпидемиологии и микробиологии. – М., 1990. – 22 с.Gordeiko V. A. Circulation paths and the ecidemiological significance of Yersinia in the agrocenosis. Abstract of Ph.D. diss. Moscow, 1990. 22 p. (in Russian).Matthews, K. R. Leafy vegetables / K. R. Matthews // Produce contamination problem: causes and solutions / ed. : E. B. Slomon, G. M. Sapers K. R. Matthews. – Amsterdam ; Boston, 2009. – P. 165–187.Matthews K. Leafy vegetables. Produce contamination problem: causes and solutions. Amsterdam, Boston, 2009, pp. 165–187.Biofilms in fresh fruit and vegetables / B. A. Annous [et al.] // Biofilms in the Food and Beverage Industries / ed. : P. M. Fratamico, B. A. Annous, N. W. Guenther. – Boca Raton, 2009. – P. 517–535.Annous B. A., Smith J. L., Fratamico P. M., Solomon E. B. Biofilms in fresh fruit and vegetables. Biofilms in the Food and Beverage Industries. Boca Raton, 2009, pp. 517–535.Бирюкова, О. В. Эндофитная ризобактерия Klebsiella planticola, взаимодействие с растением и ценозом микромицетов в фитоплане и ризосфере : автореф. дис. … канд. биол. наук : 03.00.07 / О. В. Бирюкова ; Моск. с.-х. акад. – М., 2001. – 22 с.Biryukova O. V. Endophytic rhizobacteria Klebsiella planticola, interaction with plant and micromycete cenosis in phytoplan and rhizosphere.Abstract of Ph. D. diss. Moscow, 2001. 22 p. (in Russian).Гордейко, В. А. Цепь циркуляции иерсиний в агроценозе и эпидемиологическое ее проявление // Потенциально патогенные бактерии в природе : сб. науч. тр. / редкол. : В. Ю. Литвин (отв. ред.) [и др.]. – М., 1991. – С. 75–85.Gordeiko V. A. The chain of circulation of Yersinia in the agrocenosis and its epidemiological manifestation. Potentsial’no patogennye bakterii v prirode: sbornik nauchnykh trudov [Potentially pathogenic bacteria in nature: a collection of scientific papers]. Moscow, 1991, pp. 75–85 (in Russian).Люлин, С. Ю. Микробные сообщества городских почв и влияние поллютантов на популяцию Escherichia coli в системе почва – растение : автореф. дис. … канд. биол.. наук : 03.00.07 / С. Ю. Люлин ; Рос. гос. аграр. ун-т – МСХА им. К. А. Тимирязева. – М., 2001. – 24 с.Lyulin S. Yu. Microbial communities of urban soils and the influence of pollutants on the population of Escherichia coli in the system soil –plant. Abstract of Ph. D. diss. Moscow, 2001. 24 p. (in Russian).Маркова, Ю. А. Растения как экологическая ниша патогенных для человека бактерий / Ю. А. Маркова, А. Л. Турская // Политем. сетевой электрон. науч. журн. Кубан. гос. аграр. ун-та, 2012. – № 84. – С. 87–101.Markova Yu. A., Turskaya A. L. Plants as an ecological niche of human pathogenic bacteria. Politematicheskii setevoi elektronnyi nauchnyi zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Polythematic network electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University], 2012, no. 84, pp. 87–101 (in Russian).Asplund, K. The growth of salmonellae in tomatoes / K. Asplund, E. Nurmi // Int. J. Food Microbiol. – 1991. – Vol. 13, N 2. – P. 177–182. https://doi.org/10.1016/0168-1605(91)90059-xAsplund K., Nurmi E. The growth of salmonellae in tomatoes. International Journal of Food Microbiology, 1991, vol. 13, no. 2, pp. 177–182. https://doi.org/10.1016/0168-1605(91)90059-xТарасов, С. И. Актуальные направления исследований По экологически безопасному использованию бесподстилочного навоза. Сообщение 1. Актуальные вопросы нормативного регулирования обращения с бесподстилочным навозом / С. И. Тарасов, Г. Е. Мерзлая, А. С. Максимова // Плодородие. – 2018. – № 5. – С. 39–41.Tarasov S. I., Merzlaya G. E., Maksimova A. S. Current research directions on the environmentally sound use of manure-free manure. Report 1. Current issues of regulatory management of manure disposal. Plodorodiye [Fertility], 2018, no. 5, pp. 39–41 (in Russian).Инструкция по применению № 026–0309 Микробиологическая диагностика заболеваний, вызываемых энтеробактериями : утв. Гл. гос. санитар. врачом Респ. Беларусь 08.05.2009 г. – Минск, 2009.– 103 с.Application Instructions No. 026–0309 Microbiological diagnosis of diseases caused by enterobacteria. Approved by the Chief Sanitary State Sanitary Doctor of the Republic of Belarus 08.05.2009. Minsk, 2009. 103 p. (in Russian).Статистические методы в природопользовании : учеб. пособие / В. Е. Валуев [и др.]. – Брест : Брест. политехн. ин-т, 1999. – 251 с.Valuev V. E., Volchek A. A., Poita P. S., Shvedovskii P. V. Statistical methods in environmental management: studies. manual. Brest, Publishing house of the Brest Polytechnic Institute, 1999. 251 p. (in Russian).Crane, S. R. Modeling enteric bacterial die‐off: A review / S. R. Crane, J. A. Moore // Water Air Soil Poll. – 1986. – Vol. 27, N 3–4. – P. 411–439. https://doi.org/10.1007/BF00649422Crane S. R., Moore J. A. Modeling enteric bacterial die‐off: a review. Water Air and Soil Pollution, 1986, vol. 27, no. 3–4, pp. 411–439. https://doi.org/10.1007/BF00649422Gene expression during survival of Escherichia coli O157:H7 in soil and water / A. D. Duffitt [et al.] // Int. J. Microbiol. – 2011. – Vol. 2011. – Art. ID 340506. https://doi.org/10.1155/2011/340506Duffitt A. D., Reber R. T., Whipple A., Chauret C. Gene expression during survival of Escherichia coli O157:H7 in soil and water. International Journal of Microbiology, 2011, vol. 2011, art. ID 340506. https://doi.org/10.1155/2011/340506Wang, L. Survival of fecal bacteria in dairy cow manure / L. Wang, K. R. Mankin, G. L. Marchin // Trans. ASAE. – 2004. – Vol. 47, N 4. – P. 1239–1246. https://doi.org/10.13031/2013.16574Wang L., Mankin K. R., Marchin G. L. Survival of fecal bacteria in dairy cow manure. Transactions of the ASAE, 2004, vol. 47, no. 4, pp. 1239–1246. https://doi.org/10.13031/2013.16574Mazzola, P. Determination of decimal reduction time (D value) of chemical agents used in hospitals for disinfection purposes / P. Mazzola, T. C. V. Penna, A. M. da S. Martins // BMC infectious diseases. – 2003. – Vol. 3, N 1. – P. 3–24. https://doi.org/10.1186/1471-2334-3-24Mazzola P., Penna T. C. V., da S. Martins A. M. Determination of decimal reduction time (D value) of chemical agents used in hospitals for disinfection purposes. BMC Infectious Diseases, 2003, vol. 3, no. 1, pp. 3–24. https://doi.org/10.1186/1471-2334-3-24

The authors declare that there are no conflicts of interest present.