VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Хорошо известны преимущества вермитрансформации органических отходов: уменьшение срока компостирования (сырье перерабатывается одновременно тремя группами организмов - червями, простейшими и микроорганизмами), в течение 1 -2 дней компост теряет неприятный запах. Черви способствуют измельчению и разрыхляемости отходов, это, в свою очередь, увеличивает площадь контакта с микроорганизмами - деструкторами. Повышается эффективность деятельности микроорганизмов, подавляющих развитие патогенных бактерий и сальмонелл. Полученный биогумус содержит большее количество подвижных форм элементов питания растений благодаря тому, что в экскрементах червей в 11 раз больше усвояемого калия, в 7 раз - фосфора, в 5 - нитратов, в 2 раза кальция и магния. В пищеварительной системе червей проходят процессы полимеризации низкомолекулярных продуктов распада органических веществ и формируются молекулы гуминовых кислот, которые могут образовывать высокоустойчивые комплексные соединения с минеральными частями почвы - соли - гуматы калия, натрия - растворимый гумус; гуматы кальция, магния и тяжелых металлов - нерастворимый гумус. Копролиты (экскременты) дождевых червей - своего рода "саркофаги" тяжелых металлов, благодаря высокому содержанию гумусовых веществ: 11-15 % - природные популяции червей, 25-35 % - культивируемые (коэффициент гумификации при традиционной переработке органического сырья обычно не превышает 10 %) (1). Кроме того, копролиты отличаются физической прочностью, гидрофильностью, большим количеством кишечной микрофлоры, ферментов, витаминов, антибиотиков, подавляющих патогенные микроорганизмы и грибы (2).

Накоплен некоторый зарубежный и отечественный опыт по вермикомпостированию ОСВ. Показана принципиальная возможность переработки ОСВ с помощью червей, что является экологически безопасным и дешевым способом утилизации отходов. Причем, при вермикомпостировании осадков сточных вод с низким содержанием токсичных веществ можно получать высокоэффективное удобрение (3).

Вахрушевым A.B. и др. в 1995 году был разработан способ получения биогумуса из ОСВ, отличающийся тем, что перед обработкой в свежие ОСВ вводят аэробные микроорганизмы в виде активного ила и мицелия плесневых грибов. Для удаления токсичных компонентов субстрат продувают подогретым до 40 - 50 °С воздухом в течение 15-30 часов. Для достижения оптимальной влажности субстрата (80 - 90 %) используют сухие ОСВ с иловых карт. В качестве вермикультуры берут червей вида Denorobenavinietta.(4)

Мельниченко И.С. отмечает возможность использования метода вермикомпостирования для переработки осадков сточных вод целлюлозно-бумажного производства с получением ценного органического удобрения – биогумуса. Предлагаемый способ позволяет повысить интенсивность процесса переработки органических отходов. (5)

Эксперименты проведенные Рыбаловым Л.Б. с соавт.( 2013) с разными смесями отходов ЦБК показали, что все варианты смесей с активным илом можно перерабатывать с помощью компостного червя Eiseniafetidaandrei. Из всех субстратов оптимальным для вермикомпостирования является вариант смеси активного ила с корой и землей, близким к нему является и субстрат составленный из активного ила с корой и опилками. В чистом активном иле часть червей (около 5%) либо погибла, либо покинула субстрат. Время вермикомпостирвания для всех типов органических смесей было довольно коротким, так, в течении 2-3 месяцев в разных вариантах смесей вермикомпостирование завершалось формированием готового вермигумуса (6).

J. HaimiandV. Huhta (1986) протестировали потенциал различных видов и комбинаций отходов для поддержания биомассы Eiseniafetida (Sav.) в течение 1 месяца. В качестве субстрата использовали осадок сточных вод смешанные и сосновая кора. (7).RenukaGupta, V.K. Garg отмечают ,что для вермикультивирования оптимальной является смесь 30% КЭК + 70% навоза КР. Этостимулируетростбиомассычервейвт10,5 раз. (8).

Во многих западных странах с умеренным климатом E. это fetidaиспользуется для утилизации бытовых (кухонных отходов). Для этого необходимы условия: рН-5,29-6, влажность 60-70%, температура 20-25 С (9). Для вермикомпостирования бытовых отходов чаще используется EiseniaFoetida,. Каждый половозрелый червь в среднем производит один кокон каждый третий день и от каждого кокона в течение 23 дней возникать от 1 до 3 особей.

Eudriluseugeniae занимает второе место по использованию для вермикомпостирования. Он растет быстрее, чем другие виды накапливая массу в размере 12 мг / сут. Половозрелые могут достичь веса тела до 4,3 г / особь. Зрелость достигается в течение 40 дней, и, спустя неделю, черви начинают откладку коконов (в среднем 1 кокон / день). Продолжительность жизни в лаборатории оценивается в пределах от 1 до 3-х лет. Можно использовать широкое разнообразие органических материалов. Однако дождевые черви питаются в основном мертвыми и разлагающихся органическими отходами. Черви потребляют продукты питания весом в половину своего веса тела в день. Вермикомпостироавание бумажных отходов . Макулатуру измельчают и смешивают с коровьим навозом, в соотношении 30% бумаги и 70% навоза. В течение 3 месяцев черви полностью перерабатывают бумажные отходы (10).

Одним из сложных отходов является подсолнечная лузга. Из- за высокого содержания лигноцеллюлозных веществ и низкой усвояемости лузга подсолнечника не может быть непосредственно использована в качестве органического удобрения и не подается переработке с помощью вермикультуры. Ряд исследователей сходится во мнении, что в основном разложение растительных остатков происходит в пределах 5-30 °С. Чем ниже температура разложения, тем медленнее процесс, а после того, как он замедлился, меньше потери органического вещества и выше содержание органического азота в компосте. Лучше всего происходит разложение целлюлозосодержащих отходов под воздействием микробиологических препаратов. Микробиологической промышленностью на сегодняшний день выпускается препарат «Байкал» и биорегулятор «Компост», содержащие в своем составе бактерии родов Cytophaga, Sporocytophaga, Sporangium и культуры Actinomycesglaucus, Actinomycesgriseoflavus, Actinomyceschromogenes, Actinomycesmelanogenes (11).

Цель работы: Изучение выживаемости и репродуктивного потенциала навозного червя (Е. foetida), калифорнийского червя (E.andrei) в процессе разложения бытовых и промышленных отходов при внесении микробиологического препарата Байкал ЭМ-1.

Научная новизна работы. Впервые выявлено развитие дождевых червей из коконов вплоть до полового созревания в условиях загрязнения почвы золой и ОСВ.

Практическое значение. В ходе исследования установлено, что вермикультуру дождевых червей (E. fetida) можно использовать для разложения промышленных и бытовых отходов.

Материал и методы исследования.

Опыт проводился в 6 вариантах по 3 повторности в каждом. Исследования проводились в период с ноября 2013 по январь 2014 г. В первом варианте было использовано 25 грамм нефтешлама на 1 кг земли и «Байкал-ЭМ-1», во втором – 50 грамм нефтешлама на 1 кг земли и «Байкал-ЭМ-1», в третьем варианте были добавлены 25% осадка сточных вод и «Байкал-ЭМ-1», в четвертом варианте – целлюлозосодержащие отходы 50 грамм на 1 кг земли и «Байкал-ЭМ-1», в пятом варианте использовались 10 грамм золы на 1 кг земли и «Байкал-ЭМ-1» и в шестом варианте добавляли 100 г пищевых отходов на 1 кг земли и «Байкал-ЭМ-1». Процесс контролировали по следующим показателям: численность общая, численность половозрелых особей, численность неполовозрелых особей, продуктивность общая и индивидуальная (количество коконов на сосуд и на половозрелого червя), выход ювенильных особей из коконов, соотношение возрастных состояний и вертикальное распределение в субстрате.

Полученные результаты были обработаны средствами ExcelforWindows 2007 с выполнением операций описательной статистики и использованием рангового метода Фридмана [1].

Результаты исследований

Вариант 1,2.В эксперименте с внесением различных доз нефтешлама 25 г/кг и 50 г/кг наибольшую устойчивость показал навозный червь. В варианте с 25 г/кг нефтешлама выживаемость навозных червей составила 70%, а калифорнийских – 40%. Навозный червь откладывал по 2,28 кокона на 1 половозрелого червя, а калифорнийский – 0,5 кокона на 1 червя. Это свидетельствует об устойчивости навозного червя к нефтешламу.(табл.1)

В варианте 3 с использованием 25% ОСВ + «Байкал-ЭМ-1» наибольший репродуктивный потенциал отмечен у навозного червя. Общая численность навозного червя увеличилась в 10,6 раз, численность половозрелых – в 1,2 раза. Каждый половозрелый червь откладывал по 5,83 кокона. Калифорнийский червь менее устойчив к загрязнению почвы отходами сточных вод. Выживаемость составила 40%. Это свидетельствует о более высокой устойчивости навозного червя к загрязнению почвы отходами сточных вод по сравнению с калифорнийским червем и о возможности использования навозного червя для рекультивации ОСВ и получения вермикомпоста. (табл.1)

Вариант 4. В нем использовались целлюлозосодержащие отходы, содержащие измельченную шелуху семечек и бумагу. У навозного червя отмечен более высокий репродуктивный потенциал по сравнению с калифорнийским червем. Общая численность навозного червя увеличивается в 10,7 раз, каждый половозрелый червь откладывал по 7,5 кокона. Численность половозрелых червей оставалась неизменной. Выживаемость калифорнийского червя составила 60%. Откладки коконов не наблюдалось. Таким образом для разложения целлюлозосодержащих отходов лучше использовать навозного червя. (табл.1)

Вариант 5. Использовали золу каменного угля. Зола является токсичным отходом, не утилизируется в промышленности. Навозный червь показал высокую устойчивость к загрязнению почвы золой. В эксперименте отмечен рост общей численности червей в 9,5 раз. Количество половозрелых оставалось неизменным, каждый половозрелый червь откладывал по 5,6 кокона. Выживаемость 100%.

Калифорнийский червь оказался менее устойчивым к загрязнению почвы золой. Выживаемость 90%. Общая численность увеличилась в 1,4 раза. Каждый половозрелый червь откладывал по 0,22 кокона.

Таким образом навозного червя можно использовать для рекультивации золоотвала. (табл.1)

Вариант 6. Использовались пищевые отходы. Наибольший рост репродуктивного потенциала при внесении бытовых отходов отмечен у навозного червя. Общая численность навозного червя увеличилась в 3,9 раза. Каждый половозрелый червь откладывал по 2,4 кокона.

Общая численность калифорнийского червя увеличилась в 1,4 раза. Каждый червь откладывал по 0,5 коконов. (табл.1)

Таким образом для получения вермикомпоста и утилизации бытовых отходов лучше использовать навозного червя.

Таблица 1.Изменение численности навозного и калифорнийского червя при внесении пищевых и промышленных отходов.

вариант		Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3	Вариант 4	Вариант 5	Вариант 6
вид		Нефтешлам 25 г/кг + байкал	Нефтешлам 50 г/кг + байкал	25 % осадок сточных вод + байкал	Целлюлозосодержащие отходы 50 гр/кг + байкал	Зола 10 г/ кг + байкал	Пищевые отходы 100 г/кг + байкал
Навозный червь	коконы	16	0	70	75	62	24
	неполовозр	2	0	23	22	22	5
	половозр	7	0	12	10	11	10
	всего	26	0	106	107	95	39
Каллифор нийский червь	коконы	2	0	0	0	2	5
	неполовозр	4	0	1	1	3	0
	половозр	4	0	4	6	9	9
	всего	10	0	5	7	14	14

Заключение.

Навозный червь E.fetida более устойчив к загрязнению почвы промышленными и пищевыми отходами. Таким образом навозного червя можно использовать для утилизации бытовых и промышленных отходов с получением вермикомпоста.

Список литературы

1. Деревягин В.А., Деревягина Р.Н., Кравченко М.Е. Переработка органического сырья // Химизация сельского хозяйства, 1989.- № 7 - С. 25-27

2. Мерзлая Г.Е., Лежнина A.A., Зябкина Г.А., Нестерович И.А. Агроэкологическая оценка биогумуса // Химия в сельском хозяйстве, 1994,- № 4,-С. 12.

3. Жариков Г.А., Туманский И.М., Фартуков C.B., Ищенко Н.В., Серегина Е.В. Санитарно - экологическая оценка утилизации осадков сточных вод городских очистных сооружений методом вермикомпостирования // Микроорганизмы в сельском хозяйстве: Тез.докл. 4 Всесоюзной научной конференции. - Пущино - 1992 - С.61-62.

4. Вахрушев A.B., Волков Б.М., Вахрушев М.А. Способ получения биогумуса из осадка канализационных сточных вод, № 5064283/15, 1995.

5. Мельниченко И.С. Оптимизация процесса вермикомпостирования для переработки осадков сточных вод целлюлозно-бумажного производства. Вермикомпостирование и вермикультивирование как основа экологического земледелия в XXI веке: достижения, проблемы, перспективы»: сб. научн. Тр. / ред. Кол.: С.Л. Максимова [ и др.]. – Минск, 2013. С 179-183.

6. Рыбалов Р.Б., Быстраков А.И., Тебенькова Д.Н., Ольшанский В.М., Волков С.В. Переработка иловых отходов ЦБК с помощью вермикультуры - Eiseniafetida. Вермикомпостирование и вермикультивирование как основа экологического земледелия в XXI веке: достижения, проблемы, перспективы»: сб. научн. Тр. / ред. Кол.: С.Л. Максимова [ и др.]. – Минск, 2013. –с. 183-187.)

7. J. Haimi and V. Huhta Capacity of various organic residues to support adequate earthworm biomass for vermicomposting, BiolFertil Soils (1986) 2:23-27 с 23-27

8. Renuka Gupta, V.K. Garg Stabilization of primary sewage sludge during vermicomposting Journal of Hazardous Materials 153 (2008) 1023–1030.

9. Edwin YihShyangSim and Ta YeongWu. The potential reuse of biodegradable municipal solid wastes (MSW) as feedstocks in vermicomposting.Food Agric 2010; 90: 2153–2162

10. Renuka Gupta, V.K. Garg. Vermiremediation and nutrient recovery of non-recyclable paper waste employing Eiseniafetida. Journal of Hazardous Materials 162 (2009) 430–439.

11. Филиппова А. В. Экологическая оптимизация биоутилизации и использования нетоксичных отходов в агроэкосистемах Южного Урала. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. Оренбург, 2010.

Код для цитирования: Скопировать