Кръгово земеделие в смесени системи за отглеждане на земеделска продукция и животновъдство с акцент върху намаляване на парниковите газове

Финансиран от Фонд „Научни изследвания“ по дог. № КП-06 ДО 02/5

Конкурс: 2021 Joint Call of the four ERA-NETs SUSAN, FACCE ERA-GAS, ICT-AGRI-FOOD and SUSCROP

Ръководител: проф. д-р Стефан Шилев

Website: https://connectfarms.my.canva.site

Резюме

Проект ConnectFarms изследва кръговия подход в земеделието, използвайки нови сеитбообращения, рециклирана биомаса (вермикомпост и биовъглен) с цел получаване на оптимални добиви от културите, стимулиране на почвения микробиом и намаляване на емисиите на въглероден диоксид от почвата. Първоначално се реализира компостиране последвано от вермикомпостиране на селскостопанска биомаса, с което се осигури превръщането на органичните отпадъци в ценен краен продукт подходящ за използване в земеделието. Полученият вермикомпост се приложи при вегетационни и полски изследвания. При полските проучвания се приложиха два фактора. Първият фактор се състоеше в проучване на нови сеитбообращения с прилагане на едновременно отглеждане на две култури на една площ (интеркропинг) в сравнение със самостоятелно отглеждане на основната култура. При втория подход се оцени ефектът от прилагане на различни добавки (вермикомпост, минерален тор, органо-минерално торене и биовъглен при нетретирана контрола) върху развитието на културите при двата типа сеитбообращения. Подходът в новия тип сеитбообращение беше свързан с използване на фиево-овесена смес като зелено торене, последвано от фуражен ечемик, царевица и соя, като втора култура.

Установени са промените в системата почва-ризосфера-растение при конкретните условия и добавки. Те са свързани със засилена активност на микробиома при наличие на органични добавки, увеличена биомаса и специфичен отговор по отношение на микробиалното профилиране. Описаните изследвания доведоха до прилагане на принципите на кръговата икономика в земеделието с внасяне на различни органичните добавки получени от селскостопански отпадъци. Установиха се по-добри показатели при новия тип сеитбообращение изразено в повишен добив от основната култура при съвместно отглеждане, намалени емисии на CO₂ от почвата, по-висок запас от хранителни вещества в почвата, достоверно по-високи нива на хлорофил а и b, общ хлорофил и каротеноиди в растенията в смесения посев. Доказа се, че наличието на растителност (фиево-овесена смеска, ФОС) спомага за намаляване на емисиите на СО₂. Метагеномното секвениране установи най-голям брой видове в почвения ризосферен микробиом на смесената култура в сравнение със самостоятелния посев. 

В заключение, тригодишното сеитбообращение от нов тип показва обещаващи резултати свързани с изследваните показатели в системата почва-ризосфера-растение, а също така и във връзка с внесените добавки. 

Публикации по проекта:

1. Shilev, S., Mitkov, A., Popova, V., Neykova, I., Minev, N., Szulc, W., Yordanov, Y., Yanev, M. Fertilization Type Differentially Affects Barley Grain Yield and Nutrient Content, Soil and Microbial Properties, Microorganisms 2024, 12, 1447, Q1 (CiteScore), IF: 4.2, SJR2024: 1.009, https://doi.org/10.3390/microorganisms12071447

2. Shilev, S., Neykova, I. Sewage sludge vermicompost alters the soil microbial community physiological profiles and significantly increases enzymatic activities in the tomato plant rhizosphere. Environmental Engineering and Management Journal 2024, 23(12), 2543, Q3, IF: 0.9, SJR2024: 0.236,  https://doi.org/10.30638/eemj.2024.204

3. Petkova, M.; Shilev, S.; Popova, V.; Neykova, I.; Minev, N. Intercropping of Oats with Vetch Conducts to Improve Soil Bacteriome Diversity and Structure. Microorganisms 2025, 13, 977, Q1 (CiteScore), IF: 4.2, SJR2024: 1.009, https://doi.org/10.3390/microorganisms13050977

4. Shilev, S.; Yanev, M.; Petrova, S.; Minev, N.; Popova, V.; Neykova, I.; Mitkov, A.; Szulc, W.; Yordanov, Y. Green Manuring Reduces Agronomic Indicators of Fodder Winter Barley Regardless of Fertilization Type, Agriculture 2025, 15, 2145, Q1, IF: 3.6, SJR2024: 0.704, https://doi.org/10.3390/agriculture15202145

5. Petkova, M.; Chavdarov, P.; Shilev, S. Linking Soil Microbial Functional Profiles to Fungal Disease Resistance inWinter Barley Under Different Fertilisation Regimes, Plants 2025, 14, 3199, Q1, in top 10% of journals in "Ecology, Evolution, Behavior and Systematics", IF: 4.1, SJR2024: 0.888, https://doi.org/10.3390/plants14203199

6. Shilev, S.; Petkova, M.; Popova, V.; Neykova, I.; Rangelov, I. Barley rhizosphere bacteriome dynamics under organic and mineral inputs: the importance of intercropping predecessor, Metabarcoding and metagenomics 2025, Q1, IF: 3.1, SJR2024: 0.862. https://doi.org/10.3897/mbmg.9.167231

7. Popova, V.; Neykova, I.; Shilev, S. Changes in metabolic characteristics of soil microbial communities during intercropping of oats and vetch, Bulgarian Journal Agricultural Sciences 2026, 32(1), Q3, IF: 0.5, SJR2024: 0.183 (приета за печат).

8. Popova, V.; Petkova, M.; Shilev, S. Metagenomic approach unravelling bacterial diversity in combined composting and vermicomposting technology of agricultural wastes. Ecologia balkanica 2023, 15(3): 135-150, Q4, SJR2024: 0.192, https://eb.bio.uni-plovdiv.bg/wp-content/uploads/2023/12/135-150_eb23130.pdf

9. Shilev, S., Neykova, I., Petrova, S. Valorization of Agricultural Residues to Valuable Products: A Circular Bioeconomy Approach. In: Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, Thomas Bayer & Manfred Kirchner (Eds.), 2025, Springer, Berlin, Heidelberg, Q2, SJR2024: 0.564 https://doi.org/10.1007/10_2025_276

10. ElShawi, R., Tomasiello, S., Loit, E., Gökçe, A., Povilaitis, V., Shilev, S., Szulc, W. Automated Machine Learning for Ex-ante Life Cycle Assessment of Barley Production. Ceur workshops proceedings: 9th International Workshop on Data Analytics solutions for Real-LIfe APplications (DARLI-AP), 2025, Vol. 3946, Q4 (Scopus), SJR2024: 0.166,  https://ceur-ws.org/Vol-3946/DARLI-AP-3.pdf

11. Калоян Грозев, Ваня Попова, Мариана Петкова, Стефан Шилев. 2023. Сравнително изследване на почвената микробиална активност при органично и минерално торене на житни култури. Наука, технологии, иновации и бизнес, Сборник с доклади от Национален младежки форум „Наука, технологии, иновации и бизнес” 27-28 април, 2023, Пловдив, ISSN: 2367-8569, 289-293. https://hst.bg/Mladejki%20forum%202023%20-%20prolet_sbornik.pdf