Восстановление агроценозов путем использования органических отходов сельского хозяйства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Восстановление агроценозов путем использования органических отходов сельского хозяйства

Исмаилова Зульфина Шакиркызы студентка 1-го курса по специальности 5В060800-Экология; Абдимуталип Нурлыбек Абдимуталипулы Доктор РhD кафедры экологии и химии Международный казахско-турецкий университет имени Х.А. Ясави

гетеротрофный червь вермикомпост навоз

В условиях интенсификации земледелия одной из важнейших задач является повышение плодородия пахотных почв путем увеличения содержания в них гумуса. Остро стоит вопрос о возможных источниках обогащения почвы свежим органическим веществом. Промышленность и сельское хозяйство поставляют в окружающую среду огромное количество органических отходов, поэтому одной из острейших проблем современной науки является разработка способов их утилизации и переработки. Уже существует много технологий утилизации органических отходов, большинство из которых сами не являются безотходными. Очень малую часть этих отходов можно непосредственно вносить в почву, остальная же часть может нанести серьезный урон плодородию почвы, может оказаться структурно несовместимой с последней, кроме того их внесение может закончиться остановкой круговорота азота. Серьезной альтернативой им может быть биоконверсия с помощью вермикультуры - безотходная технология, дающая возможность получать экологически чистое удобрение - биогумус (вермикомпост) и биологическую массу вермикультуры [1].

Оптимизируя функционирование агроценозов, необходимо восполнять утраченные биоценотические звенья. Один из путей решения - это искусственное восстановление отдельных звеньев агроэкосистемы без полного воссоздания видового разнообразия почвенной биоты. Это возможно при вермикультивировании, когда недостающее звено, гумифицированный органический материал, образуется в искусственных условиях [2]. Биогумус способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур на 2030%, улучшает качество сельскохозяйственной продукции. Промежуточным этапом перехода от навоза к биогумусу является процесс компостирования, являющийся часто вполне самостоятельным процессом. Компостирование - это управляемый процесс, который использует микробную деятельность, чтобы преобразовать органическое сырье так, чтобы конечный продукт находился в полутвердом состоянии, в количестве меньшем, по сравнению с начальным количеством отходов, и был избавлен от резких неприятных запахов. Готовый компост имеет более богатую микрофлору, чем плодородные производительные почвы и во много раз выше, чем загрязненные почвы. Поэтому, компостирование требует гораздо меньшее количество времени, чем естественное обезвреживание токсичных материалов. [3].

Применение вермикультуры в сельском хозяйстве позволяет использовать землю непрерывно, не снижая плодородие. По некоторым данным применение вермикомпоста один раз в три года до шести тонн на 1 га - сохраняет плодородие, более шести - до десяти - резко повышает плодородие почв. Установлено, что черви, измельчая отходы до пастообразного состояния, создают тем самым прекрасные условия для развития различного рода микроорганизмов, подавляющих размножение патогенных бактерий, в частности сальмонеллы. Исследователи обращают внимание на то, что содержащиеся в вермикомпостах микроорганизмы способствуют переводу токсичных форм тяжелых металлов в малоподвижные соединения. Это очень важно, так как внесение вермикомпостов в почвы вокруг крупных городов, промышленных комбинатов, а также там, где применялось много минеральных удобрений и пестицидов, будет способствовать оздоровлению этих почв и в целом окружающей среды.

Переработка органических отходов происходит с помощью искусственно воссозданного природного комплекса гетеротрофных организмов, включающих красных калифорнийских червей (Еisеniа fоеtidа) и сопутствующих им представителей почвенной микробиоты и сообществ микроорганизмов [4-6]. Красный калифорнийский червь отличается от других видов способностью перерабатывать все виды органики, а также очень высокой плодовитостью (более чем в 100 раз) и долгожительством (в 4 раза) по сравнению с обычными дождевыми червями. За два месяца популяция калифорнийских червей из 30…50 тыс. особей (биомасса около 4 кг/м²) способна перерабатывать на каждом квадратном метре спецплантации 300…400 кг подстилочного навоза, превращая его в высокоплодородное гумусное удобрение. Также биомасса живых червей является ценным природным кормом для домашней птицы и животных, прудовой рыбы. Кроме того, из червей готовят ценную белковую муку, консервы для домашних животных и пушных зверей. После патентования калифорнийские черви стали культивироваться в крупных американских специализированных хозяйствах. Так, правительство Германии приступило к субсидированию своих сельхозпроизводителей по специальной программе, предусматривающей отказ от использования пестицидов и химических удобрений и перевод хозяйств на биологические способы производства сельхозпродукции с использованием калифорнийских червей.

Органические отходы при размножении в них червей быстро теряют неприятный запах и через короткий промежуток времени превращаются в высококачественное органическое удобрение. Переработка червями по сравнению с традиционным компостированием повышает коэффициент гумификации органического сырья в 1,5-2 раза. [7].

Вермикультивирование позволяет решать проблему восстановления и поддержания плодородия почв загрязненных ТМ и другими опасными веществами. Основные элементы питания в различных видах навоза приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Содержание элементов питания (в %) в различных видах навоза

По итогам проведенных научных работ было определено значительное различие вермикомпостов в характере содержания питательных веществ, характер их микробных общин. Заглатывая кусочки органического вещества, черви трансформируют его в кишечной полости и выделяют в виде копролитов -- «каменных» экскрементов.

Копролиты по своим свойствам улучшают почвенную структуру в результате обволакивания стенок почвы слизью, что предохраняет ее, например, даже от размывания водой. Под действием копролитов меняется также биохимический состав почвы. Копролиты содержат в 5 раз больше биологического азота; они в 7 раз богаче фосфором и в 11 раз калием по сравнению с поверхностным слоем плодородной огородной почвы. В копролитах сосредоточивается значительное количество кальция, что обеспечивает хорошую водопрочную структуру и высокую водоудерживающую способность. Наряду с этим кальций снижает кислотность среды и создает условия, затрудняющие развитие болезней растений, например фузариоза, ржавчины, бактериоза и др. К тому же, возле копролитов энергично развивается полезная микрофлора. Все это в итоге улучшает состав биогумуса и почвы. Фермент протеаза, входящий в состав биомассы червя, обладает биостимулирующим действием, улучшает усвояемость пищи животным, способствует ускорению их роста, активизирует физиолого-биохимические процессы в организме. Калифорнийские черви, как и другие живые организмы, обогащают почву макро- и микроэлементами, ростовыми веществами, антибиотиками.

При переработке червями смеси из различных отходов и навоза в пересчете на сухое вещество получается сухое удобрение с содержанием органического вещества 2540% и более. В этом удобрении содержится около 1% азота, столько же фосфора и калия, а также многие необходимые растениям микроэлементы. Калифорнийские черви поразительно быстро перерабатывают органическую массу, преобразовывая ее в гумуссодержащие частицы с физиологически активными веществами - продуктами жизнедеятельности червей. Навоз перерабатывается ими в 2 раза быстрее, чем только бактериями.

Литература

1. Zhu У-G., T. Jоhnsоn, J-Q. Su, M. Qiао, G-X. Guо, R. Stеdtfеld, S. Hаshshаm, J. Tiеdjе, 2013. Divеrsе аnd аbundаnt аntibiоtiс rеsistаnсе gеnеs in Сhinеsе swinе fаrms РNАS. Biоlоgiсаl Sсiеnсеs - Еnvirоnmеntаl Sсiеnсеs, 110 (9) 3435-3440.

2. Krаmеr S., J. Rеgаnоld, J. Glоvеr, B. Bоhаnnаn H. Mооnеу, 2006. Rеduсеd nitrаtе lеасhing аnd еnhаnсеd dеnitrifiеr асtivitу аnd еffiсiеnсу in оrgаniсаllу fеrtilizеd sоils. Biоlоgiсаl Sсiеnсеs - Есоlоgу - Biоlоgiсаl Sсiеnсеs - Sustаinаbilitу Sсiеnсе, 103 (12): 4522-4527.

3. Lеbаudу А., А. Vаvаssеur, Е. Hоsу, I. Drеуеr, N. Lеоnhаrdt, J-B. Thibаud, А. Vеrу, T. Simоnnеаu аnd H. Sеntеnас, 2008. Рlаnt аdарtаtiоn tо fluсtuаting еnvirоnmеnt аnd biоmаss рrоduсtiоn аrе strоnglу dереndеnt оn guаrd сеll роtаssium сhаnnеls. Biоlоgiсаl Sсiеnсеs - Рlаnt Biоlоgу, 105 (13):5271-5276.

4. Рussаrd M., 1986. Gеnеrаlitеs sur lе lоmbriсоmроstаgе dеs dесhеts оrgаniс. Соmроst Infоrmаtiоn, 11: 20 - 24.

5. Сhаn Р.L.S., D.А. Griffiths, 1988. Thе vеrmiсоmроsting оf рrе-trеаtеd рig mаnurе. Biоl. Wаstеs, 1: 57 - 69.

6. Уоltоn L.W., 2012. Thе Еffесts оf Сutting thе Giаnt Fibеrs in thе Еаrthwоrm, Еisеniа Fоеtidа (Sаv.). Zоцlоgу, 9 (11): 383-385.

7. Vаn Ginkеl J.T., 2002. Gаs Реrmеаbilitу, Оxуgеn Diffusiоn Соеffiсiеnt аnd Thеrmаl Соnduсtivitу. Biоsуstеms Еnginееring, 81(1): 113-125.

Размещено на Allbest.ru