Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ВЕРМИКОМПОСТА В УСЛОВИЯХ ЗАКРЫТОГО ГРУНТА

ВАК РФ 06.01.15, Агроэкология

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ВЕРМИКОМПОСТА В УСЛОВИЯХ ЗАКРЫТОГО ГРУНТА"



На правах рукописи

ФИЛИППОВА Ася Вячеславовна

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ВЕРМИКОМПОСТА В УСЛОВИЯХ ЗАКРЫТОГО ГРУНТА

Специальность 06.01.15 — Агроэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1998

^о^/Ысис с

г. VI • (. /»

<4 ЛГ1 -с

Диссертация выполнена в Оренбургском государственном аграрном университете

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных на\к, доцент, член корреспондент МАИ Г. В. Петрова.

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук, профессор Г. Е. Мерзлая; кандидат биологических наук, доцент Д. А. Постников.

Ведущая организация — Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства

Защита диссертации состоится ^^ 1998 г

в / / час на оседании диссертационного совета К 120 35 ОЬ в Московской сельскохозяйственной академии имени К А Тимирязева

Адрес 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА

Автореферат разослан . „ т-С! ^ . .1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета 1 Л. В. Мосина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из важнейших экологических проблем является утилизация навоза, который накапливаясь в огромных количествах вокруг животноводческих комплексов представляет реальную опасность загрязнения окружающей среды, вредными газами, нитратным азотом, семенами сорных растений, патогенными микроорганизмами.

Вместе с тем отходы животноводства при соответствующей подготовке являются ценным удобрением, использование которого обогатит почву гумусом, улучшит агрофизические свойства, позволит возвратить Элементы питания, отчужденные с растительной продукцией.

С развитием овощеводства защищенного грунта возникает еще одна Проблема, связанная с охраной окружающей среды: из-за высокой стоимости транспортировки торфа в условиях Южного Урала для теплиц в последние годы готовят на 35-50% из дерновой земли, что приводит к ежегодному отчуждению плодородного гумусного слоя только по Оренбургской области в количестве, превышающем ¡4000 тыс.тонн, нанося непоправимый вред природным ландшафтам.

В связи с этим разработка приемов утилизации, отходов животноводства с целью получения эффективных органических удобрений и использования их в качестве почвоулучщателей тепличных почвогрунтов является, на наш взгляд, актуальной задачей.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось агроэкологическое обоснование метода вермикомпостирования для получения экологически безопасного органического удобрения из навоза различных сельскохозяйственных животных, занимающих наибольший удельный вес в животноводстве нащей обдастн, и- разработка научно обоснованных рекомендаций по срокам использования тепличных почвогрунтов за счет использования почвоулучшзтедей.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

- изучить возможность использования субстратов из навоза различных сельскохозяйственных животных в качестве витальной среды дня обитания вермикультуры, а также их влияние на процессы вермикомпостирования;

■ - установить зависимость свойств и качеств вермикочщхга от вида субстратов и их смесей;

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. . с-.адемии

ИМ. (>.. Г1

Йнв. №/£гЛ>

- изучить влияние вермикомпоста или биогумуса, как почвоулучша-теля, на агрохимические, агрофизические свойства и продление срока эксплуатации тепличного почвогрунта;

- изучить влияние вермикомпоста и других почвоулучшатслей на урожайность и качество плодовой продукции огурца в условиях защищенного грунта.

Научная новизна. Впервые в условия* Южно-Урапьского региона, при сравнительном изучении субстратов из навоза различных видов сельскохозяйственных животных, установлена эффективность использования метода вермикомпостирования при утилизации свиного навоза и его смесей определены особенности протекания процесса вермикомпостирования на субстратах из навоза различных сельскохозяйственных животных, установлена зависимость агрофизических, агроэкологических свойств вермикомпоста от состава исходного субстрата.

Впервые установлена возможность использования вермикомпоста в качестве поЧвоулучшателя тепличных почвогрунтов, позволяющая продлить срок их эксплуатации до 4 лет.

Практическая значимость. На основании изучения особенностей протекания процесса вермикомпостирования на различных видах субстрата были разработаны рекомендации по использованию навоза различных видов сельскохозяйственных животных для получения вермикомпоста с определенными качественными характеристиками и производства биомассы червя. Рекомендовано к Ьпедрешио в производство использование вермикомпоста в качестве почвоулучшателя тепличных почвогрунтов для продления срока их эксплуатации до 4 лет.

Апробация работы. Результаты работы ежегодно в период с 1993 по 1996 гг. докладывались На региональных научных конференциях молодых ученых (г.Оренбург), на Международном симпозиуме по биоконвер-енн органических отходов н охране окружающей среды (Киев, 1994), на Международном молодежном конгрессе "Молодежь, наука - третье тысячелетие" (Москва, 1996 г.), где были удостоены Диплома 1 степени.

Публикация работ. По материалам исследований опубликовано 12 работ, в том числе б по теме диссертации. - ■ •

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 3 глав, выводов, предложении производству, списка , Использованной литературы и приложений. Список литературы включает 223 наименования, в т.ч. 50 зарубежных авторов. Работа изложена 138 страницах машинописного текста, включает 22 таблицы, 7 рисунков. . Имеет 18 приложений. '

УСЛОВИЯ, СХЕМА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Условия проведения исследований. Исследования по изучению влияния навоза различных сельскохозяйственных животных на протекание процесса вермикомпостироваиия и агроэкологические параметры вермикомпоста изучали на базе цеха вермикомпостироваиия учебно-опытного хозяйства Оренбургского аграрного университета в 1993 году.

Исследования подразделялись на два опыта. В опыте 1 моделировали процесс вермикомпостирования на разных видах субстрата. В качестве биообъектов для вермикомпостирования был взят специально выведенный для промышленных условий гибрид красного калифорнийского червя Eisenia foetida.

Вермикомпостирование проводили в закрытом помещении при температуре воздуха 18...22°С, влажность субстрата в процессе вермикомпостирования поддерживали в пределах оптимальной (75-80% полной вла-гоемкости).

Все учеты и наблюдения проводили в культивационных пластиковых ящиках объемом 0,03 м3 (0,2x0,5x0,3), являющихся составной частью стандартного ложа.

Вермикомпостированию подвергался навоз, прошедший ферментацию. Витальность субстрата определяли биотестированием (по пробе 50 червей), разработанной ассоциацией "Биоконверсия" (г.Ивано-Франковск).

-Схема опыта включала следующие варианты:

1. Навоз крупного рогатого скота (КРС).

2. Навоз свиной. " ' . ■ •

3. Навоз конский.

4. Смесь навоза КРС и свиного в соотнэыении 1:1.

5. Смесь навоза КРС и конского, 1:1. •

6. Смесь конского и свиного, 1:1.

Задачей опыта 'было изучение влияния навоза различных сельскохозяйственных животных на протекание процесса вермикомпостирования, качественные и количественные параметры готового продукта - вермикомпоста.

-В опыте 2 изучали возможность использования вермикомпоста в ка-. честве почвоулучшателя тепличных почвогрунтов для продления срока эксплуатации. - ,

Схема опытов включала следующие варианты:

1. Грунт 2 сода использования + 30 кг на 1 мг теплицы необработанных древесных опилок лиственных пород деревьев (контроль).

2. Грунт 2 года использования + 30 кг па 1 м: теплицы обработанных аммиачной сслшрой древесных опилок.

3. Грунт 2 года использования + 30 кг на 1 м; теплицы конского опилочного навоза. . -

4. Грунт 2 года использования + 15 кг на 1 м2 всрмикомпоста из смеси навоза свиней и К РС.

Задачей исследований в этом опыте было изучить влияние верми-компоста на агрофизические свойства «рунта, микробиологическую активность, на рост, развитие и урожайность растений огурца и качество плодовой продукции при применении его вместо традиционных для Оренбургской области навоза и опилок.

Для опыта был задействован тепличный грунт 2 года использования, в состав которого входило: 50% дерновой земли, 30% перепревшего навоза и 20% опилок.

Были проведены мелкоделяночные опыты в четырех вариантах,- в трехкратной повторности. При этом учетная площадь составила в мел-коделяночпом опыте 8,4 м; полезной тепличной площади.

N1 е голы исследован и й; Подсчет взрослых особей и коконов проводили в выемке 10 см3 в трехкратной повторности. Количество субстрата, используемого для подкормок, и выход всрмикомпоста учитывали прямым взвешиванием. Качественные показатели исходных субстратов и вермнкомпоста определяли на станции агрохимобслужнвания: органическое вещество - методом прокаливания, азот - но методу Кьельдаля, фосфор и калий - по методике, разработанной в ЦИНАО, отбор проб - по ГОСТу 26712-85. Наличие тяжелых металлов - методом спектрального анализа на атомно-абсорбционном спектрофотометре. В качестве показателя биологической активности определяли количество микроорганизмов отдельных эколого-трофических групп, методом посева суспензии из всрмикомпоста на соответствующие питательные среды: МП А - микроорганизмы, использующие органические соединения азота /рН 7-7,2/, - КАЛ - использующие ' минеральные соединения азота,'в т.ч. актпноми-цеты /рН 7,2-7,4/, подкисленную среду Чапека - грибы /рН 5,0-5,5/- среду ■ Эшби - обросшие азотобактером комочки, среду Гегчннсона - целлюло-зоразлагаьйщие микроорганизмы, на жидкой среде Гьельталя - нитрифицирующие бактерии, идентификацию проводили по определителю Берге.

В опытах по использованию конечного продукта вермикомпостиро-вания, в условиях тепличного выращивания культуры огурца,' определя-

ли агро-фнзическис показатели почвы: объемную массу - объемно весовым методом, удельную массу - пикнометрически, пористость и со отношение фаз - расчетным путем, агрегатный состав - по Савинкову, во допрочность почвенных агрегатов - по методике Почвенного института им.В.В.Докучаева, процентное содержание фракций в вермикомпосте -методом просеивания на ситах. Биометрические измерения и фенологические наблюдения проводились с учетом рекомендаций Велика В.Ф. Качественные показатели плодов определялись на базе областной санэпидемстанции: сумму Сахаров - по Бертрану, содержание витамина С - по ■ методу Мурри, содержание нитратов - потенциометрическим Методом с применением ион-селективных электродов. Урожайность подсштывади • по сумме всех сборов по трем повторностям. . ■

Полученный экспериментальный материал подвергнут математической обработке методом дисперсионного анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Особенности процесса вермикомпостирования на _ , различных видах субстратов

• Динамика численности популяции и коконов. Наблюдения за динамикой числЛности популяции и коконов на протяжении ротационного периода в опыте 1 позволили выявить определенные закономерности протекания процесса вермикомпостирования в изучаемых субстратах.

Красный калифорнийский гибрид дождевого червя при заселении его в субстраты с рН средой, отличной от той где было размещено маточное поголовье, испытывает стресс, который выражается в задержке откладывания червями коконов и в частичной их гибели (табл. 1).

Подсчет особей "Через 10 дней после заселения показал снижение численности популяции от первоначальной на 3,4-1,2% во всех субстратах, кроме навоза крупного рогатого скота и его смеси со свиным. Наибольшая гибель червей отмечена в субстрате из навоза свиней, где реакция среды была кислой (рН 5,8). Значение рН среды повлияло на процесс отложения коконов, сдвиг значения как в кислую, так и в щелочную сторону приводил к задержке откладки коконов в субстрате из навоза свиней и'конского. Выравнивание этого показателя в пределах 7,0-7,6, адаптация червей к субстратам привели к тому, что численность популяции

Таблица 1

Динамика численности популяции и коконов _по вариантам опыта

Вариант опыта рИ начало опита Численность популяции, шт. на 0,1 м1 Прирос червей,®/!

25.05 14.06 4.07 24.07 13.0Х

Навоз КРС 6,9 2500 58 2500 163 4250 243 6421 361 7328 421 293

Навоз свиней 5,8 2410 2409 94 3790 294 6901 443 8465 561 338

Навоз конский 8,2 2460 . 10 2420 73 3050 231 3815 370 4050 429 162

КРС+свнной 7,2 2500 26 3064 193 5728 324 7125 460 8785 300 357

КРС+конскин 8,0 2470 41 2450 127 3679 245 6042 392 . 7211 481 281

Конский +СВННОЙ 7,9 2420 70 ■ 2420 174 4054 210 5364 376 6924 465 276

нлп. чертой - черви ■ пол. чертой - коксмы

к концу ротации увеличилась по всем вариантам опыта, но наилучшие условия для вермикомпостирования сложились в вариантах из смеси навоза крупного рогатого скота и свиного, где прирост червей составил 357% к первоначальному. Наименьший прирост популяции в субстрате из конского навоза (162%) объясняется как меньшим числом отложенных коконов из-за быстрого пересыхания субстратов, так и медленным их развитием вследствие повышенного содержания фосфора в субстрате (Николюк В.Ф., 1986):

Выход биогумуса и биомассы. Количество переработанного субстрата за время ротации (90 дней) находилось в прямой зависимости от численности вермикультуры к скорости переработки субстрата каждой особью. Так, наибольшее количество субстрата было переработано в вариантах КРС + свиной - 128 кг, КРС - 123 и свиного - 118 кг. Субстрат из конского навоза поедался гораздо медленнее, чем в остальных вариантах, что вероятнее всего объясняется быстрым пересыханием. Так, из литературных источников известно, что критическая влажность субстрата -70-68%. Пересыхание конского субстрата до критической величины происходило на пятый день, а' верхнего слоя на 2-3, что приводило к мигра-

ции червей в более глубокие слон. Более медленное поедание конского навоза, вероятно, связано и с его низкой микробиологической активностью, в связи со спецификой пищеварительной системы лошадей. Отсутствие рубца долгое время не позволяет сформироваться микробиологической сукцессии в кишечнике червя, которая оказывает синэргетиче-ское действие на синтез целлюлоз оразрушающих ферментов.

Это в свою очередь повлияло на снижение процента выхода биогумуса. У варианта с конским навозом выход составил 38%, тогда как у навоза КРС и смеси КРС + свиной 48,8-52,3% соответственно.

Выход биомассы червя зависел от численности популяции и средней массы особи н составил 5,7 кг в варианте с субстратом из смеси навоза КРС+ свиной, в этом же варианте была наибольшая средняя масса особи (0,8 2 г). В вариантах с субстратами из навоза КРС; свиней; смеси КРС и конского, свиного и конского было получено 4,5 кг, 4,4, 3,9, 3,8 кг бно-■ массы соответственно. Выход биомассы червя в варианте с субстратом из конского навоза, несмотря на относительно высокую среднюю массу особи (0,56 г), составил 2,3 кг, что согласуется с численностью популяции (табл.!).

Таким образом, наилучшие условия для протекания процесса вер-микомпостирования складываются в субстратах из навоза КРС, свиного н их смеси в соотношении 1:1. Конский навоз, вследствие быстрого пересыхания и микробиологической обедненности, не обеспечивает оптимальных условий для быстрого размножения и развития популяции.

Микробиологическая характеристика и химический состав вермн-компостов. По своим микробиологическим характеристикам вермиком-посты, полученные из навоза различных сельскохозяйственных животных, имели некоторые отличия. .

Вермикомпост, полученный из свиного навоза, содержал в 1,8-1,3 раза больше грибов по сравнению с другими вермикомпостами, но в 3,12,3 ;меньше целлюлозоразлагшощих бактерий, наибольшее количество которых было в вермикомпосте из конского навоза и его смеси с навозом КРС и составляло 30,06 и 33,60 тыс. на 1 г абс.сух. вермикомпоста.

Наибольшая численность микроорганизмов, утилизирующих органический азот, отмечена в вариантах с конским навозом и его смесями с навозом КРС и свиным и составляет 160,6-158,6-132,2 млн. в 1 г абсолютно сухого вермикомпоста соответственно; микроорганизмов, утилизирующих минеральный азот - в вермикомпостах, полученных из навоза КРС, свиного и их смеси 268,3-234,0-239.2 млн. соответственно. Наиболее активный рост свободноживущего азотфиксатора - азотобактера, уча-

ствующего в синтезе гумуса, наблюдается в варианте со.смесью навоза КРС и свиного, где обрастание почвенных комочков составляет 64,0%. Это объясняется оптимальным значением рН (7,0), а также высоким содержанием фосфора и кальция (табл. 2), используемого азотобактером в качестве источника питания. <

В этом же вермикомпосте преобладали грибы вида ТпЬо<1егта герепэ, играющие большую роль в деструкции целлюлозы.

В целом следует отметить более высокую микробиологическую активность вермнкомпоста, полученного из субстрата навоза КРС и свино-. го в соотношении 1:1. ,

Химический состав полученного вермнкомпоста зависел от состава субстрата.

Таблица 2

Химический состав субстратов и вермнкомпоста, полученного в учхозе ОГАУ, 1993 г., % к абсолютно сухому веществу

Навоз Органическое вещество Общий азот (») Общий фосфор (Р>О0 Общий калий <к-:о) Кальций (Са)

КЕС субстрат биогумус 84,2 56,1 • 2,00 2,И 0,45 0,83 2,17 2,23 1,78 2,36 21,0 13.3

свиней субстрзт биогумус 87.8 63.9 2,25 2,38 1,39 1,41 0,36 0,50 2,68 3,60 19,5 . 13,4

конский субстрат биогумус 89,4 52,0 2,06 2,14 0,98 1,02 1,66 1,83 2,20 2,35 21,7 11.6

КРС+свиной субстрат • биогумус 85,4 57,7 2,25 2,28 . 0,48 1,14 2,00 . 2,39 2,13 2,98 18,9 .12,6

КРС-'-конский субстрат биогумус 88,9 51,6 2,05 2,20 0,67 0,70 1,96 2.00 1,79 1,96 21.7 11.7

конский+свшгой субстрат | биогумус 89,0 54,0 2,18 2,33 1.11 1,14 0,84 0.98 1,90 2,14 20,4 12,4

В вермнкомпостах в результате действия зоомикробного комплекса '■ произошло снижение содержания органического вещества по сравнению с исходным субстратом на 23-37%. Прослеживается зависимость содер-

жання золы от количества целлюлозоразрушающих бактерий и микроорганизмов утилизирующих органический азот. Наименьший процент органического вещества в вермикомпосте отмечается в вариантах с конским навозом и смесью конского навоза с навозом КРС, в этих же вариантах была самая высокая численность целлюлозоразрушающих бактерий и микроорганизмов, утилизирующих органический азот.

В-процессе вермикомпостиропания произошло выравнивание pH среды в субстратах в сторону нейтральной, и в готовом вермикомпосте она была в пределах 7,0-7,6, что объясняется увеличением содержания • кальция, обогащение которым происходит за счет собственных известковых желез червей. '

В целом увеличение содержания кальция отмечается во всех верми-компостах по сравнению с исходным от 6,8% (конский навоз) до 39,9% (навоз КРС + свиной), что объясняется численностью биообъектов, участвующих в синтезе этого элемента. Аналогичная зависимость от численности биообъектов прослеживается по фосфору, который червями усваивается в виде фосфат-ионов, отщепляемых при гидролизе органических соединений. Наибольшее увеличение фосфора отмечено в варианте с навозом КРС и его смесью со свиным и составляет 84,4 и 137,5%. Вермн-компост, полученный из навоза свиней, был самым богатым по содержанию фосфора - 1,41%, но от исходного субстрата отличался только на

I,0%, что объясняется повышенной кислотностью исходного субстрата, при которой фосфор образует нерастворимые соединения с ионами железа и алюминия, устойчивые к ферментативному дефосфорили^зованию.

Содержание азота по всем вариантам изменилось незначительно, что связано с интенсивным использованием этого элемента биообъектами в качестве энергетического ресурса для нарастания биомассы червя.

Незначительное повышение содержания общего азота, несмотря на использование его червями в качестве "строительного материала", происходит за счет утилизации червями небелковых форм азота, представляющих собой продукты жизнедеятельности микроорганизма (Bouch М., 1984) и частично за счет отмирания биообъектов, в теле которых аккумулирован азот.

В результате вермикомпостирования соотношение C:N сузилось до

II,6-13,3 и во всех вариантах, кроме вермиколшоста, полученного из конского субстрата и его смеси с КРС, и находилось в пределах оптимального. ' -,''•-.

Содержание тяжелых металлов. Одним, из экологических факторов, позволяющих применять вермикомпост, особенно под овощную продукцию, является содержание в нем тяжелых металлов в пределах ПДК.

Наши исследования (табл.3) показали, что субстраты содержат тяжелые метатлы в разной степени. Так, например, наибольшее количество

Таблица 3

Влияние вермикомпоспфовання на содержание тяжелых металлов в вермнкомпосте и теле червя Еэеша Гсмешйа

Валовое содержание тяжелых металлов, мг/кг абс.сух. вещества Вермнкомпосты ПДК ДЛЯ верми-компос та Взеша Соепс1а

КРС свиной кон-скин конский* свиной 1:1 конский + КРС 1:1 КРС + свиной 1:1

Медь (Си) 50 ■40 80 10 60 60 90 70 60 60 50 10 800 30

Цинк(¿п) 200 120 100 60 500 200 400 200 350 200 160 40 1500 60

Хром (Сг3+) 150 100 80 50 30 90 80 80 80 80 120 100 100 1

Свинец (РЬ) 6 4 30 20 50 10 30 20 20 10 20 6 20 40

Кобальт (Со) 8 8 3 3 4 4 3 3 6 6 20 1

Кадмий (С<1) • 1 1 ; 3 .2 1 1 1 1 2 2 2,5 1

Марганец(Мп) 600 600 900 800 800 • 600 800 600 600 500 500 300 1000 60

Никель (N0 30 10 50 30 40 20 50 30 40 30 50 30 -50 50

над чертой - суБстРат ПОЛ. чертой - вермжомпост •

марганца, ванадия, никеля, кобальта наблюдалось в навозе свиней; хром преобладал в навозе крупного рогатого скота, конский навоз оказался наиболее загрязненным элементами кадмия и цинка. Вермнкомпосты по содержанию тяжелых металлов отличались от исходного субстрата. По всем элементам, за исключением кобальта и кадмия, в тон или иной сте-

пени произошло снижение содержания по сравнению с исходным количеством. Прослеживается зависимость снижения содержания тяжелых металлов в процессе вермикомпостирования от способности аккумулировать эти элементы вермикультурой, от преобладания той или иной группы микроорганизмов, а также ч! I среды.

. Наиболее активно черви аккумулировали цинк, марганец, никель и свинец, по этим элементам к произошло'значительное снижение. Кобальт, кадмий и хром аккумулируются в тело червя в незначительных количествах, не наблюдается снижения содержания этих элементов в вермикомпостах по сравнению с субстратом, за исключением хрома (варианты КРС, свиной и их смесь в соотношении 1:1). Наиболее значимое изменение содержания меди отмечается в вермикомпосте из навоза свиней и его смеси с КРС - в 10 и 5 раз соответственно, что объясняется сдвинутой в кислую сторону рН среды, и способствующей вымыванию воднорастворнмцх и кислоторастворимых форм меди.

В целом содержание тяжелых металлов в вермикомпостах не превышало ПДК в соответствии ТУ, принятым 1 Международным конгрессом по биоконверспи органических отходов (Киев, 1991).

' Агрофизическая характеристика в ер м и к о м п остр в. Полученный вер-мнкомпост отличался низкой объемной массой, величина которой составляла 0,65-0,70 г/см5 это позволило рекомендовать для использования его в качестве почвоулучшающего материала в составе тепличных почво-грунтов.

Все полученные вермикомпосты обладали водопрочной структурой, содержание которой было в пределах 83,3-99,0%. Максимальное содержание водопрочных агрегатов было в вермикомпостах из навоза свиней и его смеси с навозом КРС • 99,0 и 95,6% соответственно, наименьшее -83,3% а вермикомпосте из конского навоза. Эти данные согласуются с содержанием в вермикомпостах кальция (табл.2) и данными структурно-агрегатного анализа. В структурно-агрегатном составе всех вермикомпО-стов преобладали фракции 0,5-2,0 мм, однако величина этого показателя зависела от вида субстрата и в вермикомпосте из свиного навоза составляла 71,1%, нз навоза КРС - 62,2%, смеси свиного и КРС - 69,8%, тогда ка# в вермикомпосте, полученном из конского навоза, содержание фракции 0,5-2,0 мм составляло 55,2%, "а доля мелкой фракции (0,5-0,15 мм) -31,9%, что выше по сравнению с другими вариантами 5,1-10,2 раза. Учитывая, что фракция 0,15-0,25 мм при внесении в почву сразу же растворя-. ется и усваивается растениями, вермикомпост нз конского навоза, с преобладанием мельчайшей фракции можно использовать для подкормки

-И-

рассады, Вермикомпост из свиного навоза, содержащий больше крупной фракции, будет отличаться постепенной отдачей питательных веществ и может быть рекомендован для внесения под культуры с длинным вегетационным периодом.

Засоренность субстратов и псрмиком постов. Семена сорняков попадают в навоз, несколькими путями: вместе с кормами, проходя через желудочно-кишечный тракт животного; с подстилкой, содержащей, зрелые семена; из кормов при раздаче их животным; при засорении зрелыми семенами pacíснин, растущих на буртах, при длительном хранении органических удобрений.

- Установлено, что семена сорняков, прошедшие через пищеварительный тракт лошадей, сохраняют всхожесть 11,7%, коров - 26,4%, свиней -■7,4%, причем семена сорняков с твердой гладкой оболочкой, такие как щирицы, лебеда, щавель сохраняют жизнеспособность более длительное время, по сравнению с другими (Андреев , 1988). *. .

Наши исследования показали, что наиболее засоренным из изучаемых был субстрат из навоза КРС, в котором количество семян сорных растении составляло 3157 штук в I кг субстрата из навоза свиней и на 30,8% выше, чем в субстрате из конского навоза. Субстраты из смеси этих навозов содержали от 1695 до 2634 шт/кг семян сорняков. Сорняки были представлены 9 видами, из которых от 57 до 82% приходилось на сорняки, имеющие гладкие семена (семейства маревых и амарантовых). После вермикомпостнрования количество семян в вермикомпостах уменьшилось на 48-52%, а всхожесть упала с 3-12% до 1-2%.

. Видовой состав семян сорняков в вермикомпосте был представлен всего 3 видами (щирицами, щетинниками и лебедой). Вермикомпостиро-вание является эффективным способом снижения степени засоренности органических удобрений. * ' — . :

. Влияние почвоулучшателей на продление срока эксплуатации тепличных почвогрунтов и урожайность огурцов

в защищенном грунте , : - i ■ - - -

Влияние почвоулучшателей на агрофизические свойства почвогрунтов. К числу важнейших агрофизических характеристик тепличных почвогрунтов относится объемная масса, от которой функционально зависят и другие агрофизические свойства, такие как порозность, соотношение твердой и жидкой фаз. , ...

'-¿г-

Исследованиями установлено, что в процессе эксплуатации почво-грунтов происходило увеличение объемной массы, причем темпы к степень уплотнения зависят от иочвоулучшателя. К концу вегетации первого года эксплуатации грунтов произошло увеличение объемной массы с 0,83 г/см3 на 0,13-0,15 г/см3 в вариантах с добавлением необработанных и обработанных аммиачной селитрой опилок, а в вариантах с конским опилочным навозом и биогумусом на 0,03-0,02 г/см' соответственно. В конце третьего года эксплуатации объемная масса стала в варианте с конским опилочным навозим - 1,05 г/см3, необработанными опилками -1,20 г/см5, опилками обработанными аммиачной селитрой - 1,27 г/см3, с вермнкомпостом - 0,95 г/см:, что по сравнению с исходной было выше на 26,5-44,6-53,0-14,4% соответственно. Наиболее высокую степень уплотнения почвогрунтов в вариантах с использованием опилок можно объяснить действием целлюлозоразлагающих бактерий, преобладающих в этих субстратах. Кроме того, меньшую степень уплотнения почвогрунтов, 1де в качестве рыхлящих материалов использовали вермикомпост и конский опилочный навоз, можно в значительной степени объяснить сохранением высокой водопрочностн структуры: почвогрунт с вермикомпостом содержал 81,6% водопрочных агрегатов, с конским опилочным навозом -78,3%, тогда как с необработанными опилками - 69,6%, опилками обработанными - 71,0% (табл. 4).

, ■ Таблица 4

. Влияние почвоулучшателей на общую пористость, структурно-агрегатный состав и водопрочность почвогрунтов

Варианты Общая пористость, % • Сумма агре- Водопрочн гатов 10-0,25 ых агрега-млн % тов, %

1994 1995 1996

Грунт + древесные опилки необработанные (контроль) 63,3 60,4 56,9 " 60,3 69,6

Грунт + конский опилочный навоз 65,0 63,0 73,5 76.2 78.3

Грунт + древесные опилки обработанные 61,7 55.5 . 50,1 62,4 71,0

Грунт + биогумус 76,4 75,8 75,2 89,4 81,6

Структура является одним из основных факторов плодородия почвогрунтов. Она оказывает влияние на тепловой, воздушный и водный режимы почвогрунтов, а через них - на растение. Хорошо оструктурен-

Hi.ro субстраты обладают высокой пористостью, влагоемкостью и водопроницаемостью, в них создаются благоприятные тепловой и воздушные режимы, хорошо развивается микрофлора грунта, что в свою очередь обеспечивает интенсивную, мобилизацию питательных веществ. Экспериментальные данные, представленные в табл.4, показывают, что при добавлении к тепличному грунту вермикомпоста наблюдается тенденция увеличения количества наиболее ценных в агрономическом отношении фракции 0,25-10 мм.

Внесение рыхлящих материалов в.тепличный 1рунт второго года использования повлияло на показатели общей пористости. На контрольном варианте общая пористость к концу третьего года составила 56,9% ог объема грунта. На субстратах с конским опилочным. навозом пористость была выше, чем на контроле на 32-29% и достигла 75,2-73,5%'от объема грунта. Согласно данным Г.И.Тараканова и др. (1982), оптимальное строение почвогрунта при возделывании огурца в защищенном грунте создается при плотности почвы 0,6-0,8 г/см3 , общей пористости 60-70%. В наших опытах близкое к этому строение корнеобитаемого слоя почвогрунта на протяжении трех лет обеспечило внесение в почвогрунт вермикомпоста в дозе 15 кг/мг.

Микробиологическая активность почвогрунтов. Состав и численность микроорганизмов почвогрунтов была различной по вариантам опыта. Наибольшее количество нитрифицирующих бактерий наблюдалось в варианте с добавлением обработанных аммиачной селитрой опилок (111 5-2SOO тыс.), что в конечном счете повлияло на содержание нитрат ов в плодах огурца.

Видовой состав микроорганизмов в вариантах с использованием вермикомпоста и конского опилочного навоза отличался высоким содержанием аммонифицирующих бактерий - 1200-780 млн., тогда как в варианте с древесными необработанными опилками их численность была в пределах 39,6-64,1 млн. Количество азотобактера было наибольшим в варианте с вермикомпостов и превысило контроль на 63,8-65,0%.

Активность азотофиксаторов привела к улучшению азотного питания растений огурца. • -

Биометрические и физиологические показатели роста н развития растений огурца . , . -

Улучшение режима питания, высокий показатель порозности, обес-. лечивший хороший воздухообмен, привело к тому, что в варианте с ис- !

пользованием вермнкомпоста растения огурца интенсивно увеличивали свою вег-стаццонную массу. Так, высота растений огурца в начале вегетации была, больше чем-e других вариантах на 25-35 см при увеличении диаметра корневой шейки в сравнении с контролем на 0,6 мм. Об-лиственносгь в варианте с вермикомпостом и конским опиленным наво-~ зом была примерно одинаковай и превышала контроль на 3-5 листьев на растение.

Внесение вермнкомпоста обеспечило более высокий темп образования фотосннтетнческого аппарата. Поверхность листового аппарата превышала вариант с необработанными опилками, взятый за контроль, на 32,0%.

Количество хлорофилла в листьях мы взяли как показатель развития растений. Как правило, существует тесная связь между накоплением хлорофилла и развитием растении. По данным ВЛ.Крстовича (1980), если нарушается нормальный ход развития, задерживается и накопление хлорофилла. В варианте с использованием вермнкомпоста содержание хлорофилла составило 639 мг на 100 г сухого вещества к началу цветения, в контрольном варианте в этот же период 352 мгЛ 00 г сухого вещества.

Урожайность и качество плодов огурца. Исследованиями устано-. влено, что урожайность плодов огурца Стелла (табл.5) зависсл*от почво-улучшателя и срока эксплуатации грунта. Самая высокая урожайность получена в варианте с вермикомпостом, ¡она составила в среднем за три года 39,8 кг/м2, что на 25,9% выше контроля, и на 13,1-15,4% по сравнению с конским опнпочным навозом к опилками, обработанными амми-. ачной селитрой. Этот вариант обеспечил достоверную прибавку урожая , по сравнению с другими вариантами на протяжении 3-х лет эксплуатации • . почвогрунтов. Использование в качестве почвоулучшателей конского : опнлочного навоза и опилок, обработанных аммиачной селитрой, оказало на урожай равнозначное действие и обеспечило достоверна .о прибавку только в течение первых 2 лет эксплуатации.

В овощеводстве защищенного грунта важным фактором повышения эффективности производства является получение ранней продукции. В наших опытах в общей структуре урожая ранняя продукция занимала 27,5-32,8%.. Использование в качестве почвоулучшателя вермнкомпоста обеспечило выход ранней продукции в среднем за 3 года 12,6 кг/м2, что было на 44,8% выше до сравнению с контролем и на 11,5-14,5% - с другими вариантами. • ..''.

_ 1S-

Таблица 5

Влияние почвоулучшатслей на выход ранней продукции _ н урожай плодов огурца сорта Сгелла

Варианты опыта Урожайность плодов, кт/мг

W4 | IW5 19У6 среднее за 3 года -

всего i к контролю всего ± К контролю всего ± к контролю общий в т.ч.ранний

кг/мг при-бавк а кг/м! %

Грунт + древесные опилки необработанные (контроль) 33.0 - 31,7 • - 30,1 31,6 - 8,7 27,5

Грунт + древесные опилки обработанные 36.7 +3.7 36.4 +4.7 30.5 +0,4 34.5 +2,9 11,3 32.8

Грунт + конским опилочмыи Hanoi 36.8 3.8 35,8 +4.1 33,0 +2.9 35,2 +3,2 11,0 31,2

Грунт + нермнкомпост 40,1 +7.1 41,6 +9.9 37.6 +7.5 39,8 +7,2 12,6 ЪЩ

НСр»1 3.2 З'.О 4.4 • - 2.4

В целом следует отметить, что с увеличением срока эксплуатации урожайность плодов огурца снижается по всем вариантам опыта.

Одним из важных экологических показателей качества продукции, получаемой в условиях защищенного грунта, является накопление в ней нитратов. В варианте с вермнкомпостом наблюдается тенденция к их снижению. Вероятно на это повлияла совокупность факторов; прежде всего оптимальный воздушный режим в прикорневом слое, приведший к активности нитратредуктазы, которая способствует снижению содержания нитратов (Фидлер и Лини, 1977); повышение количества витамина С в плодах в варианте с использованием вермикомпоста, задерживающее накопление нитратов, через подавление образования нитрозаминов (Kampe \V., 1981); оптимальная численность нитрификаторов, не способствующая излишнему накоплению нитратов в почве.

Вариант с использованием опилок, обработанных аммиачной се- ' литрой, по содержанию в плодах нитратов превышал контроль на 47% в среднем за три года. Но в целом по всем вариантам опыта показатель со- -держания нитратов не превышал Г1ДК. " . .-•„;

-

выводы

Сравнительное изучение использования напои» различных пидов сельскохозяйственных животных для вермикомпостировання показано, что:

1. В субстратах из свиного навоза и его смесей с КРС происходил более интенсивный рост и развитие биообъектов. Прирост биомассы червей увеличился в 3,5-4 раза в сравнении с первоначальным количеством.

2. Наибольшее количество переработанного с>бстрата за время ротации было в варианте из навоза КРС и его смеси со свиным и составляло 123-123 кг соответственно.

В этих же вариантах был и наибольший процент выхода готового вермикомпоста - 48-52% соответственно.

3. Процесс вермикомпостировання привел к изменению рН среды. Во всех вариантах рН приближалась к нейтральной и была в пределах 7,0-7,6.

4. В вермикомпостах произошло снижение содержания органического вещества по сравнению с исходным субстратом на 23-37%, повысилось содержание фосфора в вермикомпосте из навоза КРС и его смеси со свиным на 1,8-2,4 раза, существенно увеличилось содержание кальция в вермикомпостах из навоза КРС, свиней и их смеси на 32,5-34,3-39,9% соответственно. Соотношение СЛ^! в вермикомпостах сужается до 11,6-13,4, приближаясь к оптимальному.

5. Микробиологический состав вермикомпоста показал, что наибольшее количество азотобактера было в варианте с навозом КРС и его смесью со свиным и составило 59,8-64,0% обрастания почвенных комочков. . • ' . • ;

Наибольшее количество микроорганизмов, утилизирующих органический азот, наблюдалось в конском навозе и его смеси; минеральный азот - в варианте с субстратом из навоза КРС, свиного и их смеси.

6. Вермикомпостпрованне снижало содержание РЬ, 7л, N4 во всех вариантах опыта, но не изменяло концентрацию Сс1.>

Наиболее интененвно накопление тяжелых- металлов в теле червя наблюдалось по элементам Ъп, Мп, РЬ, N1 и Си.

7. Вермикомпфты по всем вариантам опыта отличались хорошими агрофизическими свойствами. Показатель-объемноимассы колебался от-0,66-0,68 г/см5. Количество водопрочных агрегатов от 99% в свином навозе до 83% в конском. В структурно-агрегатном составе вермикомпо-

сто в преобладала фракция 0,5-2,0 мм. В конском навозе содержание этой фракции было 55,2''. :,, а доля мельчайшей фракции (до 0,25 мм) - 12,3%, что выше чем в остальных вариантах на 5,1-10,2 раза,

8. Вермикомностированпе но всем вариантам опыта снижало количество сорных растений в 2-2,5 раза, а их всхожесть в 5-10 раз, при значительном сокращении видового состава.

Изучение вермикомпоста как почвоулучшателя тепличных грунтов показало его преимущества перед древесными опилками, как обработанными аммиачной селитрой, так и необработанными и конским опилоч-ным нивозом.

Объемная масса на протяжении трех лет эксплуатации в варианте с добавлением вермикомпоста изменялась незначительно. В среднем за три года изменение составило 5% от первоначального показателя.

Наиболее интенсивное уплотнение произошло в варианте с внесением опилок , обработанных аммиачной селитрой, и изменилось на 41% от первоначального.

10. Внесение вермикомпоста улучшило структурно-агрегатный состав тепличного почвогрунта. Количество агрономически ценной структуры было на 28,9% выше, чем на контроле, возросло и количество водопрочных агрегатов и составило 81,6%.

11. Состав и численность микроорганизмов в Иочвогрунтах показывают, что в варианте с использованием вермикомпоста наблюдалось большее количество аммонифицирующих бактерий и азотобактера, в сравнении с другими вариантами. •

В вариантах с использованием опилок преобладали целлюлозораз-лагающие и нитрифицирующие бактерии. -

12. Наблюдения за состоянием роста и развития растений показали, что облиствленность и размер листовой пластинки в вариантах с использованием в качестве почвоулучшателя вермикомпоста и конского опи-лочного навоза были выше, чем в контрольном варианте в 1,2 раза.

13. Самая высокая урожайность получена в варианте с использованием вермикомпоста и составила в среднем за три года 39,8 кг/м1, что на 25,9% выше контроля. Этот вариант обеспечил достоверную прибавку урожая по сравнению с другими вариантами опыта на протяжении трех лет эксплуатации почвогрунта. В этом же варианте выход ранней продукции превышал контроль на 44,8% и на 11,5-14,5% с другими вариантами.-

14 Внесение нермлкомпоста способствова м noivicmtio высококачественной протекции с высоким содф jiihom cvxoto веща!bj,витаминов и мнкро > 1еМ„ИГОВ

1? Применение верчикомnocía ен.пи «о ко шчечро тпраюв в и ю-дач на 3 ^ u ip^ »нем м ipil го .t по ф иш^нню с мнири .сч, п на 51.5 » и ера шешш с в ipn штом с нспо ib,o i ihium oí.и íok обрабшанных аммиачном ее пирон

ПРГЛ ЮЛЕНИЯ IIPOMÍBCVICTBV

Рекомен unai ь

1 Л 1я по пч^ння биочаесь' ч>.рвя в процесее перчикомпостироп ишя использование н luoia свинеи и его смесь с КРС в соотношении 1 I

2 Л м быстрого по ¡учения ьер ми ко мне ста с проиеншым выходом более 50 использование навои КРС и его смеси со свиным в соотношении 1 1

3 ^ветчить количество по швов при вермикомпосшроиишш конскою навоза п ocmuccih шть по шв каждые 4-5 дней

4 Проводить вермикомпостированке навоза с целью снижения содержания тяжелых металлов и семян сорных р иггений

5 Использовать вермикомпосты в качестве почвоулучшатели (в дозе 15кг/м:) тег"|лимь.х i cv.bc~pu.""ca

Список oiivó шкованных работ по теме диссертации

1 Филиппова Л.В , Петрова Г В Влияние различных способов полготовки субстратов на качество биогумуса // Тез докл Между нар снмпо-зиума "Биоконверсия органических отходов и охрана окружающей Среды". - Киев. 1W4 - 0,50 пл

2 Филиппова А В , Петрова Г В , Прутков А М В шяние бно!\чуса на агрофизические свойства тепличных грунтов // Тез докл. Р~ерос на-учно-технич семинара - Оренбург, 1994 -0,35

3 Филиппова А В , Петрова Г.В. Вчияиие биогумуса на урожайность и снижение количества нитратов в плодах огурца в условиях защищенного грунта // Тез .докл научно-практич. конф профессорско-препод состава - Оренбург, 1995 - 0,75

4 Филиппова А В Экологический аспект метода вермикомпостиро-вання органосодержащих отходов II Тез докл. 51-ой итоговой научно-практич конф. Оренбургской государственной медицинской академии -Оренбург, 1996 - 0,025.

.5. Филиппова Л.В., Петрова Г.В., Елманов И.В. Экологически чистый способ реутилизации органосодержащих отходов и эффективность применения полученных продуктов // Тез. Меадунар. науч. конгресса сгудентов, аспирантов и молодых ученых. - М., 1997. - 0,45.

Объем 1'Л п л

Заказ 172

Тираж 100

Типография Издательства МСХА 127550, Москва, Тимидязевская ул, 44