Вермикомпостирование как решение экологической проблемы утилизации отходов животноводства

Обеспечение продовольственной безопасности страны является важнейшей проблемой современного земледелия. Ее решение тесно связано с реализацией высокоадаптивных, энергосберегающих, экологически безопасных, наукоемких технологий возделывания сельскохозяйственных культур. В связи с тем, что основная масса органических удобрений на животноводческих и птицеводческих предприятиях представлена бесподстилочным навозом и птичьим пометом (свыше 70%), актуальны разработки приемов эффективного использования их в качестве удобрений в современных агротехнологиях с учетом региональных особенностей и экологических регламентов < 1 [ .

В настоящее время лишь 30% навоза подвергается компостированию, остальная часть складируется на территориях ферм, вывозится на поля, в процессе хранения теряется влага, органическое вещество и элементы питания. Кроме того, из 1 т традиционных (негумифицированных) органических удобрений образуется всего

20 кг гумуса. Дороговизна внесения навоза, короткие сроки его действия, загрязнение почв патогенной микрофлорой и семенами сорной растительности (в 1 т навоза до 5 млн всхожих семян сорных растений), делают его использование в земледелии не только технологически плохо выполнимым, но и малоэффективным. В связи с этим переработка отходов животноводства и птицеводства в высокоэффективные биоудобрения и оздоровление окружающей среды в местах расположения животноводческих и птицеводческих предприятий остаются одной из приоритетных задач агропромышленного комплекса ] 2, 3 [ .

Одним из способов решения проблемы утилизации отходов животноводства является вермикомпостирование – природная экологически безопасная технология, а выходной продукт – биогумус, который можно использовать как эффективное биологическое удобрение. В связи с этим оценка преимущества вермикомпостирования и биоудобрения по сравнению с традиционными органическими удобрениями и использование этого метода для утилизации отходов животноводства является актуальной.

Материалы и методы. Исследования проводились в биотехнологическом комплексе на базе ГНУ «Татарского научноисследовательского института сельского хозяйства» Россельхозакадемии.

Объектом исследований являлся навоз крупного рогатого скота (КРС), свиной, конский и птичий помет и конечный продукт их биоконверсии – биогумус.

Процесс вермикомпостирования происходил на открытой ровной площадке в весенне-летний период и в закрытом помещении отапливаемого биотехнологического комплекса (круглогодичный цикл) площадью свыше 80 м²,^, оборудованного также под маточник червей. Были сформированы бурты из подстилочного навоза КРС, птичьего помета, конского и свиного, прошедшего стадию ферментации длиной 2 м, шириной и высотой 0,7 м. В естественных условиях процесс ферментации занимает довольно длительный период. Ферментация конского и навоза КРС длится 6 месяцев, свиного – 9-10 месяцев, куриного помета – 15-16 месяцев. Субстраты заселяли одинаковым количеством вермикультуры – красным калифорнийским гибридом Lombricus rubellus , приобретенным в ООО «ЛуКа» г. Набережные Челны.

В процессе вермикомпостирования сырье перерабатывается одновременно червями, простейшими и микроорганизмами. В течение всего цикла поддерживали оптимальные условия в буртах: температура 20...250 С, так как черви не выносят температуру ниже 00 С и выше 420 С, влажность 75,0 – 85,0%, рН 6,7 – 7,5 путем периодического рыхления и поливов. Биотехнологический процесс основан на способности червей заглатывать кусочки органического вещества, трансформировать его в кишечной полости и выделять в виде копролитов. Весь цикл переработки в зависимости от разлагаемых материалов и условий компостирования составлял 3-4 месяца. По завершении цикла рядом формировали бурты со свежим источником сырья, и черви самостоятельно перебирались на новые участки, и процесс вермикомпостирования повторялся вновь, а переработанное сырье освобождалось от оставшихся червей. Готовый биогумус подсушивали до влажности 50,0 – 55,0 %, просеивали и использовали как удобрения. Агрохимические исследования на определение рН, органического вещества, общего фосфора, азота и калия проводили в соответствии с ГОСТ: 26712-94, 27979-88, 27980-88, 26717-85, 26718-85, определение гидролитической кислотности по методу Каппена в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26212-91; определение суммы поглощенных оснований по методу Каппена, ГОСТ 2782188; определение тяжелых металлов – атомно-абсорбционным методом, согласно методическим указаниям (Методические указания в продукции растениеводства и кормах).

Результаты исследований. Исследованиями было установлено, что калифорнийские черви неодинаково живут и размножаются в различных субстратах. Подстилочный свиной навоз отличался от навоза КРС кислой реакцией среды и меньшим содержанием азота, фосфора и калия (ниже на 0,3%). Из-за повышенного содержания аммиака менее толерантен был красный калифорнийский гибрид к птичьему помету. Конский навоз по химическому составу не уступал навозу КРС, но скорость переработки и степень адаптации вермикультуры здесь была ниже. Оценка адаптационных способностей осуществлялась по морфо-функциональным показателям: численности ювенальных и половозрелых особей, количеству коконов, приросту биомассы. Наиболее оптимизированным органическим удобрением являлся вермикомпост на основе навоза КРС. В таблице 1 отражены данные химического состава навоза КРС и полученного из него в процессе биоконверсии биогумуса.

Таблица 1 – Химический состав исходного субстрата и вермикомпоста из закрытого помещения

Показатель

Навоз КРС ( +)

Вермикомпост из навоза КРС ( + )

Органическое вещество, %	20,3 + 3,0	35,91 + 5
Влажность, %	64,6 + 2,0	50 +5
Общий азот, %	0,51 + 0,1	2,0 + 0,2
Азот легкогидролизуемый, мг/кг	-	414,4
Фосфор (Р 2 О 5 ), %	0,29 + 0,1	1,0 + 0,1
Калий (К 2 О), %	0,60 + 0,1	1,2 + 0,1
Реакция среды (рН)	7,6 + 0,2	6,8 + 0,2
Гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г	-	3,0 + 0,2
Сумма поглощенных оснований, мг-экв/100 г	-	43,0 + 2
Тяжелые металлы, мг/кг:
Медь (Cu)	100,0 + 2,0	21,0 + 2,0
Цинк (Zn)	362,0 + 2,0	158,8 + 2,0
Кадмий (Cd)	0,199 + 0,05	0,17 + 0,05
Свинец (Pb)	3,52 + 0,1	1,08 + 0,1

Следует отметить, что биогумус, полученный в закрытом помещении, по своим качественным характеристикам превосходил вермикомпост с открытой площадки. В естественных условиях на открытой площадке содержание питательных веществ в биогумусе было следующим: органическое вещество 26,0 – 29,0 %, Р2О5 – 0,8 %, К2О – 1,0 %, рН 6,9– 7,0. Содержание органического вещества в составе биогумуса на 57% выше, чем в навозе, а данные по групповому и фракционному составу органического вещества показали, что среди гуминовых кислот преобладала наиболее ценная фракция – гуматы, которая формирует агрономически ценную структуру почвы. Вермикомпостирование усилило гумификацию органического вещества, содержание доступного для растений и микрофлоры лабильного углерода составило 2,0%. Биогумус обладает высокими потенциальными запасами основных элементов не только органического, но и минерального питания. Содержание общего калия и фосфора повысилось в 2-3 раза соответственно. Реакция среды в солевой вытяжке из слабощелочной сместилась в сторону нейтрализации, что играет немаловажную роль при использовании вермикомпоста как удобрения. Высокая степень насыщенности поглощенными основаниями – кальцием и магнием - улучшила агрономическую ценность биогумуса, так как именно высокое содержание кальция в копролитах червей снижает кислотность среды и создает бактерицидный эффект ]3[.

Черви обладают способностью пропускать через себя органический субстрат, аккумулируя соли тяжелых металлов (ТМ) в своих тканях. Концентрация меди в организме и тканях червей может доходить до 69 мг/кг, а цинка до 320 мг/кг. Загрязнение исходного сырья резко увеличивает концентрацию тяжелых металлов, в первую очередь это касается свинца и кадмия. Показатели содержания солей тяжелых металлов в организме червей после вермикомпостирования навоза КРС представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Содержание тяжелых металлов в организме червей

Влажность, %	мг/кг сухой массы
	Cu	Zn	Cd	Pb
88,27 + 1,5	19,0 + 0,54	139,0 + 1,35	0,20 + 0,01	1,5 + 0,04

Из данных таблицы видно, что именно за счет переработки технологическими червями и частичным накоплением элементов ТМ в своих тканях химический состав вермикомпоста отличается от исходного навоза. При биоконверсии семена сорняков, находящиеся в навозе, проходя через организм червя, теряют свою всхожесть, а яйца гельминтов и патогенные микроорганизмы, в том числе кишечная палочка в процессе переработки погибают.

В научно-производственных испытаниях для сравнения качества

биогумуса из навоза КРС органический	калифорнийского	гибрида,
субстрат перерабатывали с помощью	отличался     по	показателям
красного калифорнийского гибрида и с	химического состава и	превосходил
помощью      червей      «Старатель»,	вермикомпост из птичьего помета,
приобретенных во Владимирской области.	конского и свиного навоза.
Биогумус, переработанный красным	Полученное      в	процессе
калифорнийским гибридом, в 1,5-2 раза	вермикомпостирования	отходов
превзошел по показателям органического	животноводства ценное, безопасное,
вещества, общего азота, фосфора и калия	обогащенное элементами питания
биоудобрение червей «Старатель».	органическое удобрение позволит
Заключение.       Биогумус,	решить проблему	утилизации
полученный из навоза КРС с	отходов и проблему оздоровления
помощью              красного	окружающей среды.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Мерзлая, Г.Е. Агроэкологические основы и технологии использования бесподстилочного навоза /Г.Е. Мерзлая, М.Н. Новиков, А.И. Еськов, С.И. Тарасов. – М.: Россельхозакадемия – ГНУ ВНИПТИОУ, 2006. – 3 с. 2. Ковалев Н.Г. Биоконверсия отходов животноводства. //Вестник Рос.Ак. с.-х.наук. – 2003. – №2. – 28 с. 3. Шарафеева, Ф.Г. Применение биогумуса – как фактор биологизации земледелия и основа для перехода к органическому сельскому хозяйству / Ф.Г. Шарафеева, И.М. Суханова //Матер. междунар. научно-практ. конф. «Актуальные проблемы развития прикладных исследований и пути повышения их эффективности в сельскохозяйственном производстве. Казань, 2001. – 343 с. 4. Голубев, А.В. Агроэкология /А.В. Голубев, В.А. Черников В.А., Р.М. Алексахин и др. М.: Колос, 2000. – С.330-339.

ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЕ КАК РЕШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА

Суханова И.М., Шарафеева Ф.Г. , Газизов Р.Р., Биккинина Л.М.-Х., Ильясов М.М.

Резюме

В работе описана технология и результаты вермикомпостирования, показано преимущество биогумуса перед традиционным органическим удобрением по показателям питательной ценности и экологической безопасности.

THE VERMICOMPOSTING AS A SOLUTION TO THE ENVIRONMENTAL PROBLEM OF DISPOSING OF ANIMAL WASTE

Sukhanova I.M., Sharafeeva F.G. , Gazizov R.R., Bikkinina L.М-H., Ilyasov M.M.