Виктор Горбунов - Дождевые черви для повышения урожая
При производстве микробиологических препаратов образуется большое количество органических отходов (осадок сточных вод, последрожжевой остаток или бражка, биошрот, гидролизный лигнин, некондиционные биопрепараты и др.), использование которых в сельском хозяйстве затруднено из-за неблагоприятных свойств этих отходов: они сильно обсеменены микробами, имеют специфический неприятный запах и пр. Предложено перерабатывать эти отходы с помощью дождевых червей.
Благодаря деятельности червей удается получать из отходов микробиологической промышленности ценное, экологически безопасное органическое удобрение. Для этого различные отходы микробиологической промышленности смешивают со свиным навозом, увлажняют, подвергают предварительной ферментации в течение 12 дней и заселяют червями. Используют культуру червей, адаптированных к осадку сточных вод, образующемуся на локальных очистных сооружениях микробиологических предприятий. Обнаружено, что черви лучше всего растут и размножаются на субстрате, состоящем из осадка сточных вод (40 %), биошрота или кукурузной шелухи (30 %), свиного навоза (20 %) и некондиционных бакпрепаратов (10 %). Переработку проводят в течение 6 месяцев, обеспечивая полив и регулярную подкормку червей. За время вермикомпостирования происходит разложение органического вещества отходов, они обеззараживаются, обогащаются ферментами и легкоусвояемыми для растений минеральными веществами. Биогумус, полученный из отходов микробиологических производств, содержит в оптимальном соотношении необходимые растениям питательные вещества, обогащен гуминовыми веществами (до 27 %), характеризуется высокой биологической активностью.
По результатам конкурса Международного фонда биотехнологий им. академика И. Н. Блохиной «Биотехнологические проекты для повышения качества жизни человека» в 2003 году серебряной медалью награждено ООО «Ставропольский экспериментальный завод» за разработку и внедрение проекта «Агробиоцентр вермикультивирования по утилизации осадков сточных вод».
Черви, поглощая ОСВ или субстраты на их основе, выделяют вместе с копролитами большое количество собственной микрофлоры, ферментов и других биологически активных веществ, которые обладают антисептическими свойствами. Они препятствуют развитию патогенной флоры, выделению зловонных газов и обеззараживают почву. Черви способны накапливать в теле тяжелые металлы и переводить их в связанные формы, недоступные для растений, что позволяет расширить спектр применения конечного продукта переработки. Этот процесс протекает без применения реагентов, что делает биологическую утилизацию экологически безопасной и не приводит к вторичному загрязнению поверхностных водоемов, грунтовых и подземных вод, почв. Технология утилизации с помощью навозных червей связана со сравнительно низкими затратами на строительство и эксплуатацию устройств для вермикомпостирования.
Большой практический интерес представляет разработанная в Италии (провинция Форли) технология переработки городских отходов вместе с илом сточных вод в стальной конусообразной башне высотой 10 м, диаметром в верхней части 2 м, в нижней – 0,5 м. Осадки сточных вод, заселенные червями, загружают сверху, в верхней части бункера их перемешивают с помощью шнека для улучшения аэрации и создания благоприятных условий для жизнедеятельности червей. В нижней, неаэрируемой части бункера собирается готовый компост. Ежесуточно на такой установке перерабатывается до тонны отходов.
Во Франции для вермикомпостирования отходов сконструирована установка в виде цилиндрической башни, состоящей из 24 пластиковых поддонов диаметром 230 см, поставленных один на другой. Поддоны заполняют субстратом и заселяют червями. Весь процесс компостирования полностью автоматизирован.
Методом вермикомпостирования перерабатываются в компост отходы в городе Капри: из 60 тыс. тонн твердых бытовых отходов и 25 тыс. тонн ила сточных вод на площадке площадью 600 кв. м получают около 30 тыс. тонн вермикомпоста.
В Великобритании также накоплен определенный опыт разведения червей. На Ротамстедтской опытной станции ведутся интенсивные исследования в области экологии дождевых червей, а также использования их для переработки различных отходов, включая ОСВ очистных сооружений.
Большой практический интерес представляют также способы, в которых дождевых червей содержат на модифицированных древесных стружках, помещенных в большие заглубленные бассейны. Сверху их орошают сточной водой. Черви съедают органику, оседающую на опилках. Таким способом производится очистка сточных вод от загрязняющих веществ.
В таких странах как Италия, Нидерланды, США широко изучают применение вермикультуры для утилизации бытового мусора и ОСВ очистных сооружений. В странах ЕЭС ежегодно производится около 6 Мт ила (по СВ), причем до 30 % применяется в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Компост на основе ОСВ может содержать до 70 % гумуса. ОСВ содержат в среднем 65–75 % органических веществ в пересчете на сухой вес, азота – 2–6 %, фосфора – 0,9–6,5 %, калия – 0,2–0,5 % и ряд микроэлементов.
По содержанию азота, фосфора и калия ОСВ не уступает навозу. Однако этот способ осложняется двумя обстоятельствами: присутствием в иле патогенных организмов и токсичных элементов. Исследования по изучению влияния ОСВ канализационных очистных сооружений на червей показали, что интактные отходы вызывают гибель исследуемых червей. Решение этой проблемы возможно при добавлении к ОСВ наполнителей в пропорциях, делающих эти субстраты витальными.
Были определены виды наполнителей и их соотношений с обезвоженными и нейтрализованными ОСВ очистных сооружений канализации г. Йошкар-Ола, к которым черви могли бы адаптироваться. Адаптационные способности анализировались по следующим критериям: биомасса червей, число генераций и качество потомства. Плотность посадки червей составляла 6 половозрелых особей на 1 дм3 субстрата. Влажность субстрата колебалась от 65 % до 70 %, рН среды – от 6,5 до 7,3 при температуре 18–22 °C. Продолжительность эксперимента составила 91 день. Опыты проводились в четырех сериях по три повторности в каждой в течение летне-осеннего сезона.
Наибольший прирост молоди и биомассы зафиксирован в субстратах, содержащих 60 % ОСВ и 40 % листового опада. Менее пригодными для жизнедеятельности червей оказались субстраты, содержащих 60 % ОСВ и 40 % торфа; 40 % ОСВ, 30 % торфа и 30 % соломы. Полученные результаты экспериментов свидетельствуют о возможности использования червей для переработки ОСВ.
Данные анализов содержания тяжелых металлов в ОСВ после цеха обезвоживания и нейтрализации очистных сооружений г. Йошкар-Ола до и после переработки показали снижение Zn на 25 %, Mn на 60 %, Ni на 15 %, Cu на 30 %, Cd на 50 %, Pb на 10 % при переработке субстратов, содержащих 40 % листовой опада и 60 % ОСВ. Эти результаты свидетельствуют о перспективности использования переработки ОСВ с помощью биологических объектов.
Дождевые черви хорошо исследованы с точки зрения их микроэлементного состава и аккумуляции элементов-токсикантов в своих телах (Martin, Coughtrey, 1982; Покаржевский, 1985; Greig-Smith et al., 1992; Edwards, Bohlen, 1996). При попадании червей в среду, загрязненную микроэлементами, они достаточно легко аккумулируют их в своих тканях. Например, концентрация марганца в L.terrestris даже на заповедных территориях может колебаться в зависимости от места сбора от 68 до 127 мг/кг сухой массы, меди – от 50 до 69, цинка – от 172 до 320, молибдена – от 1,5 до 3,1, кобальта – от 5,8 до 6,2 мг/кг сухой массы. Содержание железа в дождевых червях от 200 мг/кг у почвенных дождевых червей доходит до 1450 мг/кг у E.fetida (Покаржевский, 1985). Загрязнение резко увеличивает концентрацию микроэлементов в телах червей фактически на порядок, а иногда и на порядки. В первую очередь это касается свинца и кадмия (Martin, Coughtrey, 1982; Покаржевский, 1985). Органические загрязнители также интенсивно аккумулируются в организме дождевых червей, что рассмотрено в ряде монографий и сборников (Greig-Smith et al., 1992; Donker et al., 1994; Edwards, Bohlen, 1996; Sheppard et al., 1998).
Аккумуляция тяжелых металлов или органических ксенобиотиков при культивировании червей на загрязненных субстратах не является препятствием для вермикультуры, так как методы очистки позволяют получить препараты, соответствующие нормам, но при этом черви способствуют уменьшению объема загрязненных субстратов.
Эффективность вермитехнологии на ОСВ в сравнительном аспекте с другими субстратами изучена в Брянской государственной сельскохозяйственной академии на открытой площадке и в закрытом отапливаемом помещении. В конце технологического опыта количество взрослых червей максимально возросло на субстрате с ОСВ, обогнав навоз крупного рогатого скота, конский и свиной навоз. Та же тенденция наблюдалась и по показателю количества молодых червей, числа коконов и выходу биомассы. А вот по выходу копролита ОСВ оказались на последнем месте.
