Биотехнология конверсии органических отходов вермикультурой и применение биогумуса

Введение . Вермикультура – это экологически и экономически целесообразный метод биотехнологии по утилизации органических отходов путем переработки их дождевыми червями. Дождевые черви способны перерабатывать в качественное и эффективное биоудобрение практически все органические отходы, в том числе и те, которые создают опасность загрязнения окружающей среды. Биотехнологическая трансформация органических отходов вермикультурой является безотходной технологией, позволяющей получать экологически чистое удобрение – биогумус – с высоким содержанием углерода, калия, фосфора, кальция, обогащенное макро- и микроэлементами, ферментами, активной микрофлорой, с пролонгированным действием при внесении в почву.

Биогумус повышает гумусированность почвы и ее детоксикационные свойства, ускоряет прорастание семян зерновых, овощных и цветочных культур, повышает урожайность и устойчивость растений к вредителям и болезням, особенно в стрессовых ситуациях. При переработке органических отходов в кишечнике дождевых червей уничтожаются гифы и споры патогенных грибов, бактерий, поэтому в биогумусе отсутствуют болезнетворные микроорганизмы, что позволяет получать экологически чистую и безопасную продукцию [1].

Цель исследований . Оценка перспективности использования продукта биотехнологической переработки отходов – биогумуса в качестве биоудобрения для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур.

Объекты и методы исследований . В качестве объектов исследований были взяты красный калифорнийский дождевой червь Eisenia foetida, биогумус на основе птичьего помета, корнеплоды моркови, картофель и овес. Приводятся результаты исследований по получению биогумуса из органических отходов с целью оценки их влияния на урожайность и качество зерновых и овощных культур

Технология биоконверсии органических отходов в биогумус (или вермикомпост) основана на пищевой активности дождевых червей и представляет собой разновидность твердофазной ферментации, где ферментируемая масса является гетерофазной системой типа: твердая фаза – жидкость – газ. Объектами биотехнологической переработки могут служить отходы органического происхождения, в том числе и создающие опасность загрязнения окружающей среды: навоз КРС, конский, свиной, овечий, птичий помет птицефабрик, листовой опад зеленой зоны города, сено, солома, отходы целлюлозно-бумажной (шлам-лигнин), гидролизной, деревообрабатывающей, микробиологической промышленности, отходы сельскохозяйственных перерабатывающих производств (мясокомбинаты, сахарные и молокозаводы) и коммунальных хозяйств, пищевые отходы, фекалии. В качестве наполнителя-структурообразователя к конвертируемой части добавляется почва, песок, синтетические гранулы, выполняющие механическую функцию при перетирании в кишечнике червей и необходимую для улучшения пищеварения.

Результаты исследований и их обсуждение . Наиболее благоприятное соотношение конвертируемой части и наполнителя – 50: 50 %, или 65:35 % по весу, при этом достигается максимальное накопление в биогумусе органического вещества (табл. 1).

Содержание гумуса в вермикомпостах при различном соотношении компонентов

Таблица 1

Необходимо учитывать последующее использование биогумуса. Если это связано с выращиванием технических культур или в ландшафтном дизайне, то в качестве конвертируемой массы можно использовать отходы кожевенных производств, шлам-лигнин, осадок сточных вод. А при выращивании пищевых растений необходимо использовать экологически более безопасные отходы – птичий помет, навоз КРС, пищевые отходы в смеси с опилками. Рекомендуемая плотность заселения конвертируемой смеси дождевыми червями составляет 2000 экз/м2, продолжительность компостирования 1–3 месяца в зависимости от типа отходов. Биоконверсия отходов дождевыми червями способствует снижению содержания в субстратах тяжелых металлов за счет аккумумяции последних в биомассе дождевых червей, а также переводу их в малоподвижную форму.

Полученный на основе птичьего помета биогумус представляет собой темно-коричневые агрегаты размером 1–5–10 мм с хорошей структурой и водопрочностью, с содержанием гумуса 26,3 %, азота – 1,8 %, рН 6,9.

Биогумус вносили в дозе 3 т/га под картофель сорта Добро, овес Догой, морковь Нантская. Отмечено стимулирующее влияние на урожайность культур внесения биогумуса. Так, внесение биогумуса под картофель способствовало повышению урожайности на 67,2 %, моркови – на 47,6 %, сухой массы овса – на 15,7 % (табл. 2).

Таблица 2

Влияние биогумуса на урожайность и качественные показатели сельскохозяйственных культур (числитель – контроль, знаменатель – опыт)

Проведенные исследования свидетельствуют о положительном влиянии биогумуса на качество продукции растениеводства: снижается содержание небелкового азота, в моркови повышается содержание каротина, сахаров, сухого вещества, то есть накапливаются элементы минерального питания, повышая питательную ценность и вкусовые качества продукции. Снижение содержания растворимых сахаров в картофеле благоприятно влияет на лежкость клубней. Применение биогумуса значительно снижает повреждение картофеля вредителями и болезнями.

Выводы

• 1.    Технология культивирования дождевых червей Eisenia foetida на органических отходах является экологически перспективным приемом биотехнологии в решении природоохранных проблем, связанных с загрязнением окружающей среды и получением экологически чистой продукции растениеводства.

• 2.    Установлено положительное влияние биогумуса на продуктивность и качественные показатели сельскохозяйственных культур.