Изучение вермикомпостирования навоза и помета

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.

Вермикомпостирование как решение экологической проблемы утилизации отходов животноводства Суханова И.М. – к.б.н., Шарафеева Ф.Г. – к.с-х.н, Газизов Р.Р.– к.с.-х.н.; Биккинина Л.М.-Х. — к.с.-х.н;, Ильясов М.М. – к.с.-х.н Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения, г.Казань

Материалы и методы

Исследования проводились в биотехнологическом комплексе на базе ГНУ «Татарского научно-исследовательского 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 27821-88; 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 (Р2О5), %	0,29+0,1	1,0+0,1
Калий (К2О), %	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, мг/кг сухой массы

Cu	Zn	Cd	Pb
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 субстрат перерабатывали с помощью красного калифорнийского гибрида и с помощью червей «Старатель», приобретенных во Владимирской области. Биогумус, переработанный красным калифорнийским гибридом, в 1,5-2 раза превзошел по показателям органического вещества, общего азота, фосфора и калия биоудобрение червей «Старатель».

Заключение

Биогумус, полученный из навоза КРС с помощью красного калифорнийского гибрида, отличался по показателям химического состава и превосходил вермикомпост из птичьего помета, конского и свиного навоза. Полученное в процессе вермикомпостирования отходов животноводства ценное, безопасное, обогащенное элементами питания органическое удобрение позволит решить проблему утилизации отходов и проблему оздоровления 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.