Использование отходов грибоводства в процессах вермикультивирования и вермикомпостирования

Побочные продукты, получаемые при выращивании растений, грибов, разведении животных, работе предприятий сферы АПК, относят к сельскохозяйственным отходам. Существенная их часть является органической и нетоксичной по своей природе. Однако они обладают потенциалом загрязнения окружающей среды: почвы, воды и воздуха, так как от них в настоящее время избавляются размещением отходов на свалках, сжиганием или захоронением на полигонах. Эти способы утилизации отходов экологически опасны и экономически невыгодны. Если эти органосодержащие отходы превратить в материалы, полезные для сельского хозяйства, то удастся сохранить огромное количество основных питательных веществ для растений [9]. Более того, сама биомасса дождевых червей является уникальным и возобновляемым природным сырьем для получения полноценных животных белков и всевозможных биологически активных веществ.

Актуальность темы обусловлена тем, что вермитехнология — это наиболее экологически безопасная для окружающей среды биотехнология переработки и утилизации органических отходов. Применение вермитехнологии позволяет повышать продуктивность, экологическую устойчивость и саморегулирующую способность агроэкосистем. В мировой литературе ее рассматривают как элемент экологически чистого сельскохозяйственного производства [7]. Вермитехнология имеет два направления:

• вермикультивирование, при котором размножают дождевых компостных червей или получают их биомассу;
• вермикомпостирование, главной целью которого является экологически безопасная переработка различных органических отходов и получение массы экскрементов дождевых компостных червей — копролита (биогумуса, вермикомпоста) — ценного органического удобрения.

Дождевые черви использовались еще со времен Древнего Египта, ими обрабатывали наносный ил Нила для выращивания сельскохозяйственных культур. В XIX в. червей стали использовать и для утилизации отходов растительного происхождения. Наибольшее распространение вермикультивирование и вермикомпостирование получили в США, Канаде, Китае, Индии, Южной Корее, Австралии, Италии, Мексике и на Кубе [2]. На российском рынке также наблюдается рост числа в основном небольших вермикомпостных хозяйств, производящих биогумус. Опыт применения данных технологий в России описан в работах многих ученых [4-6, 10, 11].

Технология вермикомпостирования основана на способности червей поглощать в процессе своей жизнедеятельности органические остатки. В организме червей они измельчаются, химически трансформируются, обогащаются питательными элементами, ферментами и микроорганизмами [1].

Биогумус (вермикомпост) получается при утилизации органического сырья (самых различных отходов) с помощью червей промышленных линий. К основным его свойствам относятся высокое содержание гумуса, улучшенные физические свойства, низкая кислотность, малое содержание тяжелых металлов, которое зависит от вида утилизируемого сырья. Кроме повышения урожайности, его можно применять для «омоложения» почвы в случае ее деградации [3]. Рассматривая возможности использования вермикультуры в животноводстве, целесообразно принимать во внимание, что 1 т органической пищи при переработке ее червями дает 600 кг гумусового удобрения и 100 кг биомассы червей. Из тела червей после соответствующей обработки получают белковую муку, которая по аминокислотному составу приближается к мясной, превосходя ее по содержанию всех незаменимых аминокислот (за исключением глицина) [8].

Цель работы — оценка возможности использования отходов грибоводства в качестве органического субстрата в процессах вермикультивирования и вермикомпостирования.

Методика исследований

Практическая часть работы выполнена в УНПК «Агроцентр» Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова. Объектом исследования послужила компостная технологическая линия дождевого червя западносибирской популяции вида Eisenia fetida. Калифорнийский дождевой червь принадлежит к семейству крупных почвенных малощетинковых червей Lumbricidae, которых относят к отряду высших малощетинковых Lumbricomorpha, классу малощетинковых Oligochaeta, типу кольчатых Annelida, подцарству многоклеточных, царству животных Animalia. Eisenia fetida имеет средние размеры и характерный признак — полосатость. Окраска полос от розового до багряно-красного цвета, а непигментированные участки имеют желтоватый оттенок.

Данная популяция червей наиболее используема человеком в коммерческих целях. Этот вид легко адаптируется к широкому спектру изменений окружающей среды и различному виду корма.

В качестве органических субстратов использовали отходы грибоводства (мульча от производства вешенок и шампиньонов), получаемые в результате производственного процесса в УНПК «Агроцентр». В ходе эксперимента оценивали химические параметры субстратов до и после вермикультивирования. Массовую долю влаги определяли методом высушивания, процентное содержание золы — методом озоления, массовую долю азота — методом Къельдаля. Активную кислотность измеряли на рН-метре.

Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью биометрической таблицы, учитывая трехкратную повторность опытов. Достоверность различий определяли методом вариационной статистики с использованием критерия Стьюдента, различия считали достоверными при Р<0,05.

Результаты исследований

Предварительно были изучены параметры отходов (табл. 1). По результатам исследований было зафиксировано, что по активной кислотности, массовой доле золы и азота два субстрата не отличались друг от друга (Р>0,5).

Вид субстрата	рН, ед.	Влажность, %	Массовая доля азота, %	Массовая доля золы, %
Мульча вешенок	4,89±0,01	78,3±0,02	0,30±0,05	1,5±0,01
Мульча шампиньонов	4,85±0,01	80,1±0,04	0,28±0,05	1,5±0,01

Показатель активной кислотности (рН) был на нижней границе параметров, которые требуются для проведения вермикультивирования, что предполагает постоянный контроль над величиной рН во время процесса. Влажность мульчи шампиньонов была на 2,3 % больше, чем в мульче от производства вешенок (Р<0,001). Оба значения соответствовали требованиям, необходимым для вермикультивирования. На основании этих результатов было продолжено исследование по влиянию различных субстратов на рост биомассы дождевого калифорнийского червя и получение конечного продукта — биогумуса.

Вермикультура была подготовлена для субстратов в количестве по 100 червей на 1 кг, определена их общая масса. Исходя из этого, вычисляли среднюю массу одного червя, после чего червей помещали в субстрат. Эффективность процесса вермикультивирования оценивали в течение месяца по количеству червей в субстрате. Также оценивали появление коконов в субстратах. Полученные результаты отображены на рисунке.

В субстрате из мульчи от шампиньонов наблюдалась устойчивая динамика количественного роста червей: через 2,5 недели после начала эксперимента в 2 раза, а через месяц почти в 3 раза. Кроме того, в субстрате были обнаружены коконы вермикультуры.

Иначе вела себя вермикультура в субстрате из отходов от производства вешенок — количество червей постепенно снижалось. По видимому такой вид субстрата должен разбавляться более подходящим, классическим, например, перегнившим навозом КРС или торфом.

Через месяц вермикультивирования были исследованы параметры химического состава исследуемых субстратов. По истечении одного месяца вемикультивирования данные pH, влажности, содержания азота и содержания золы в данных субстратах подвергались изменениям (табл. 2). Исходное pH было ниже по отношению к конечным результатам в субстрате из мульчи вешенок — в 1,6 раза, в субстрате из мульчи шампиньонов — аналогично в 1,6 раза (Р<0,001). Следовательно, вермикультивирование стабилизирует активную кислотность в более щелочную среду за счет биотехнологических процессов и образования копролита, имеющего нейтральную среду.

Вид субстрата	рН, ед.	Влажность, %	Массовая доля азота, %	Массовая доля золы, %
Мульча вешенок	7,84±0,01	75,5±0,05	0,61±0,07	4,6±0,02
Мульча шампиньонов	7,74±0,01	74,7±0,05	0,60±0,07	9,9±0,03

Так как влажность субстратов во время эксперимента искусственно не повышали, она снизилась на несколько процентов: в субстрате из мульчи от вешенок на 3,7 % (Р<0,001), в мульче от шампиньонов на 7,2 % (Р<0,001). Однако в целом соответствовала нормам при проведении вермикультивирования (70-80 %).

Массовая доля азота в обоих субстратах увеличилась за время проведения вермикомпостирования практически в 2 раза (Р<0,001). Это происходило в результате накапливания азотсодержащих веществ после обработки компостов червями. Так как азот — необходимый элемент для роста и развития растений, биологическая ценность субстратов-отходов в разы увеличивалась после процесса вермиком- постирования. Между субстратами после проведения опыта достоверных различий не наблюдалось (Р>0,5).

Массовая доля золы стала в разы выше после вермикомпостирования исходных субстратов в течение месяца. В субстрате от производства вешенок это увеличение составило в 3 раза (Р<0,001), а в субстрате от производства шампиньонов — в 6,6 раза (Р<0,001). Таким образом, накопление минеральных веществ интенсивнее проходило во время процесса вермикомпостирования мульчи шампиньонов. Это также может быть связано с усиленным накоплением вермикультуры в субстрате, которое наблюдалось в данном образце органических отходов.

Сравнивая два вида субстрата, необходимо отметить, что массовая доля азота в них статистически не различалась (Р>0,5), а уровень минерализации полученного копролита в субстрате из мульчи шампиньонов был выше в 2 раза (Р<0,001).

Заключение

Результаты исследования показали, что использование отходов грибоводства, в частности мульчи вешенки и шампиньона в качестве компонента органического субстрата после компостирования, повышает эффективность процессов минерализации органических отходов и приводит к увеличению количества азота как основного источника питания растений. При этом наиболее эффективным в наших исследованиях оказалось использование мульчи шампиньона, где наблюдалась устойчивая динамика количественного роста червей.

Таким образом, отходы грибоводства, а именно мульчи шампиньонов, после вермикомпостирования рекомендуется применять в тепличных комплексах в качестве готового грунта, а также использовать полученный биогумус как органическое удобрение при выращивании различных культур.

Ирина Александровна Сазонова, Ирек Раилевич Азизов, Наталья Александровна Яковлева Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова, г. Саратов, Россия, e-mail:sazonova-sgau@mail.ru