Фрагмент для ознакомления
2
1. Литературный обзор
Человеку давно известно, что земляные черви полезны для плодородия земли. Древние египтяне обожествляли дождевых червей как священных животных. Древние земледельцы знали, что в почве с дождевыми червями урожай всегда вкуснее.
Первые систематические научные исследования дождевых червей, проведенные рядом британских, французских и немецких ученых, относятся к первой половине XIX века. Однако основной вклад в развитие этой темы внес Чарльз Дарвин, который заинтересовался дождевыми червями еще в юности и посвятил их изучению более 40 лет своей жизни. В своей основополагающей работе "Наблюдения над образованием почвы земляными червями и их образом жизни", опубликованной в 1881 году, за год до своей смерти, он писал: "... Почва была и будет правильно обработана дождевыми червями...". В ней говорится Земляные черви замечательным образом подготавливают почву для роста растений... Все существующие слои растений уже не раз проходили через кишечный тракт дождевого червя и будут проходить еще много раз... Садовник как будто подготавливает измельченную почву для самых замечательных растений. Сомнительно, что какое-либо другое животное занимает столь важное место в истории земной коры".
В России первые исследования почвообразующей деятельности дождевых червей были проведены в конце 19 века, переняв работу Ч. Дарвина. Исследования Дарвина перенял Г.Н. Высоцкий. Полученные им результаты и работы таких ученых, как Н.А. Димо и М.С. Гиляров, расширили и углубили сведения о дождевых червях и их роли в почвообразовании. Однако затем тема дождевых червей была надолго забыта, и более полувека ни биологи, ни почвоведы не обращали на нее внимания.
2. Эксперимент с дождевыми червями по утилизации пищевых отходов
2.1 Скорость утилизации отходов с помощью вермикультуры
Чтобы превратить отходы в полноценное удобрение, их необходимо разложить на простейшие соединения. При обычном компостировании органические вещества никогда не разлагаются полностью. Даже зрелый компост разлагается при закладке в землю, обеспечивая значительную питательную среду для дождевых червей и почвенных микроорганизмов.
Копролит также содержит непереваренную пищу, но в основном является удобрением, обогащенным минералами, аминокислотами и витаминами, что позволяет садовым и огородным культурам быстро усваивать его.
Еще одним преимуществом биогумуса является его длительное хранение. Слизь из кишечника дождевого червя обеспечивает связывание и сохранение питательных веществ. Компост же, напротив, теряет свои свойства сразу после хранения.
2.2 Биологические свойства полученных вермикомпостов
Биоудобрения, полученные путем вермикомпостирования, все чаще используются в растениеводстве, особенно в Европе и Азии, а также в Америке. В большинстве случаев вермикультивирование осуществляется с использованием различных видов удобрений, а пищевые отходы используются редко. Однако этот источник производства биоудобрений не только экологически выгоден и безопасен для растениеводства, но и может одновременно решить важные экономические проблемы.
Наиболее ценным компонентом органических удобрений, в том числе вермикомпостов, является гуминовая кислота (ГК), которая оказывает стимулирующее действие на рост, развитие и продуктивность растений и обладает биозащитными свойствами. Различают механизмы и способы воздействия гуминовой кислоты на живые организмы, включая активацию синтеза белка в клетках, влияние на скорость электронодонорно-акцепторных реакций, взаимодействие с клеточными мембранами и влияние на биохимические процессы, проникновение ГК в клетки и взаимодействие с внутриклеточными компонентами. Международная литература изобилует сериями исследований по оценке влияния гуминовых препаратов, полученных из различного сырья (торф, вермикомпост и т.д.), на рост и продуктивность растений. Вопрос о пестицидных свойствах биопрепаратов, полученных при вермикомпостировании различных субстратов, также широко обсуждался. Однако в научной литературе имеется очень мало материалов о свойствах вермикомпостов из пищевых отходов, особенно о качественном (фракционном) составе гуминовых веществ, приводится только общее содержание органического углерода. Отсутствие информации по этому вопросу определяет актуальность данного исследования.
В данном исследовании использовался вермикомпост, полученный калифорнийским червем Eisenia Andrei Bouche в результате переработки пищевых отходов (в течение восьми месяцев) по методике "домашнего контейнера". Для приготовления вермикомпоста использовались пищевые отходы растительного происхождения углеродного типа, такие как кожура бананов, моркови и свеклы, остатки фруктов, кабачки, тыква, чай и кофе (в отличие от азотного типа различных удобрений). Контейнеры с червями и кормом содержались при оптимальной температуре 20-25°C, влажности 85-90% и аэробных условиях (регулярно разрыхлялись и насыщались кислородом с помощью пищи) После 8 месяцев компостирования полученный вермикомпост был освобожден от червей, высушен и пропущен через сито с отверстиями диаметром 3 мм.
Для характеристики свойств вермикомпоста определялись следующие показатели:
pH водных экстрактов - потенциометрия;
Содержание органического углерода - по И.В. Тюрину, модифицировано В.А. Никитиным;
Содержание общего азота - по Анстетту, легкогидролизуемого азота - по Шконда-Королевой;
Содержание общего фосфора - по Гинзбургу, Щегловой и Вульфиусу [12]; подвижного фосфора - по фотометрии Кирсанова;
Содержание поглощенных оснований (Ca2+, Mg2+) - по методу Каппена-Хилковица;
Качественный состав гумуса по И.В. Тюрину, модифицированный В.В. Пономаревой, модифицированный В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой.
Анализ вермикомпоста, полученного из пищевых отходов, показывает высокое содержание органического углерода (23%) (содержание гумуса 46%) и гуминовой кислоты, наиболее ценного компонента биоудобрений (8%). По содержанию органических веществ исследованные вермикомпосты сопоставимы с вермикомпостами на основе навоза крупного рогатого скота (таблица). Вермикомпосты, как правило, богаты фитонутриентами. Общее содержание азота и фосфора в изученных биоудобрениях превышало 2% и 0,6% соответственно, что значительно выше, чем в вермикомпостах из сельскохозяйственной почвы или переработанного конского навоза, чая и кофе (Таблица).
О высокой эффективности удобрения вермикомпоста из пищевых отходов свидетельствует и его узкое соотношение C:N - 10,91. Из практики пестицидоведения известно, что чем ниже C:N и выше содержание азота в удобрении, тем сильнее его действие и отсутствие азотного голодания у растений даже на ранних стадиях развития.
Таблица 1 - Свойства вермикомпостов, полученных на основе различных органических отходов
Фрагмент для ознакомления
3
1. Аскарходжаев Н.А. и др. О пищевом предпочтении дождевых компостных червей из различных областей Узбекистана, Материалы по изучению русских почв. Вып. 8 (35): Сб. науч.докл. Изд-во:С.-Петерб.ун-та 2014,с.80-82.
2. Аскарходжаев Н.А. и др. Культивирование дождевых червей как эффективное средство повышении плодородия почв, Материалы Х международ. науч. конференции Аграрная наука-сельскому хозяйству. Сб.2 Барнаул - 2015, с.14-15.
3 Городний Н.М., Мельник И.А., Повхан М.Ф. Биоконверсия органических отходов в биодинамическом хозяйстве. - Киев: Урожай, 1990.
4. Мельник И.А. Технология разведения дождевых червей и производства биогумуса//Земледелие. - 1991. - № 8.
5. Прикладная экобиотехнология: учеб.пособие / Кузнецов А.Е., Градова Н.Б., Лушников С.В. [и др.]. - М.: БИНОМ, 2010.
6. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления. - М.: Колос,2003.
7. Способ определения субстратного преферендума у дождевых червей (Патент RU 2115314): Авторы патента Протопопов Н. Ф.
8. Состояние окружающей среды и использование природных ресурсов в Узбекистане. Факты и цифры 2000-2004 гг. Статистический сборник. Статистическая серия № 3. Государственный Комитет по статистике. Ташкент, 2006г. 100 с.
9. Твердые бытовые отходы; Научно-практический журнал; август 2008.
10. Фролова Н.А., Никифорова В.А. Экологические индикаторы, контролируемые Узгидрометом, для мониторинга состояния окружающей среды в Узбекистане. Сборник статей «Экологические индикаторы для Узбекистана». Ташкент: Патент - Пресс, 2006 г. С. 61-65.