Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Роль почвенной мезофауны в разложении твердых бытовых отходов

ВАК РФ 03.00.08, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Роль почвенной мезофауны в разложении твердых бытовых отходов"

МОСКОВСКИ!! ОРДЕНА ЛЕНИНА I! ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени В. И. ЛЕНИНА

Специализированный совет К 113.08.13

На правах рукописи

КАЗНЦКАС Пятрас Пятрович

УДК 628.491: (595.773+595.142)

роль почвенной мезофаупы в разложении

твердых бытовых отходов 03.00.08 — зоология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1988

Работа выполнена в Институте зоологии и паразитологии АН Литовской ССР.

Н а у ч н ы й руководитель: доктор биологических наук И. С. ЭЙТМШАВИЧЮТЕ

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Н, М. ЧЕРНОВА кандидат биологических наук Л. Б. РЫБАЛОВ

Ведущее научное учреждение; Институт Зоологии АН БССР.

«11...» т£.

Защита .диссертации состоится «...Ы....» 198.&.. г.

в <<.Хй....» часов па заседают специализированного совета К 113.08.13 по присуждению ученой степени кандидата наук в Московской! ордена Ленина н ордена Трудового Красного Знамени государственном педагогическом институте имени В. И. Ленина по адресу: 129243, т. Москва, ул. Кибальчича 6, Бнслогс-химпческпй факультет МГГШ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека института (М. Пироговская 1, МГ.ПИ им. В. И. Ленина).

Автореферат разослан ч.^М..,:» 1988 г.

Ученый секретарь специализированного совета О Я С. А. ЕЖОВА

введение

¿Актуальность^проблемы. Во всех странах мира за последние два '"десятилетия количество твердых бытовых отходов (далее ТБО) резко возросло. В США оно составило ISO ?ллн./т./год ( Boyd , 1976) в СССР - 50 (Дуденков и др., 1984). Эти страны также имеют и самые высокие показатели по количеству 1Б0 на душу населения ( Nielo , Hoist , 1975). Ежегодный прирост количества ТБО составляет не менее 2, а в некоторых странах - около (Дуденков и др., 1984). Для хранения столь внушительных объемов этих отходов нужны боль -шие земельные- участии. Таким образом, проблема переработки ТБО сегодня стоит как никогда остро. "Видовой" состав етих отходов в различных странах принципиально не отличается, в связи с чем проблемы их складирования, ликвидации, обезвреживания и переработки во многом идентичны (Дуденков и др., 1984).

Существует несколько способов обезвреживания и переработки ТБО. Компостирование, особенно полевое - буртовое, с участием почвенной мезофауны (дождевых червей и личинок двукрылых) .один из ся>-мых простых и дешевых способов, дающих в итоге ценное органическое удобрение. Однако, такой способ компостирования как в зарубежной, так и в отечественной практике пока, к сожалению, изучен крайне недостаточно. Дождевые черви и личинки мух, достигнув высокой численности, окапывают благоприятное воздействие на процесс компостирования, проделывая ходы в буртах, способствуют лучшей аэрации бытовых отходов, ускоряют процесс деструкции не только органических, но-и других трудноразлагающихся веществ, активно участвуют в деградации токсичных материалов, оказывают бактерицидное воздействие на патогенные микроорганизмы и, наконец, являются биоиндикаторами загрязнения компостов и почвы различными химическими веществами. Недос -таточная изученность динамики.этих групп в процессах биодеструкции и определило направление наших исследований.

Цбль_и_за£ачи_ исследований. Цель настоящей работы: п еда биологический анализ деструкции ТБО, применительно к некоторым видам двукрылых и дождевых червей. Исследования проводились как на натуральных городских свалках ТБО, так и в модельных половых и тепличных опытах. В задачи исследований входило: I) фаунистический (двукрылые и дождевые черви) и агрохимический анализ городских свалок ТБО, 2) выявление нидового состава и динамики численности двукрн лых и дождевых червей - активных биодеструкторов ТБО в процессе разложения, 2) выявление сукцессий двукрылых в процессе деструкции ТБО и иг математическое выражение, 4) изучение количественной ди -

нямкки ярииеймих агрохимических элементов и тяжелых мстеллов в компост^х из ТВО, полученных различными cnocodot/к компостирования.

Ifeyyffig-L PP-P^L'?• Впервые длна п«р,об ио логическая характеристика хомпостов кз '1Б0, обращено внимание на личинок двукрылых, к а к на ценных бко деструктор в бытовых отходов, изучен видовой состав двукрылых, участвующих в процессе разложения отходов, изучены сукцессии двукрылых в процессе разложения бытовых отходов и определено их математическое выражение.

- в ед енны е п е-

добкологические исследования свалок 1Б0 расширяют знания о распространении почвенных беспозвоночных в антропогенных биотопах. Де -тальное изучение сукиессионного процесса на группе двукрылых является вкладом в общую теорию сукцессий, происходящих в почвенном ярусе экосистем. Результаты работы могут быть приняты во внимание при разработке качественно новых способов компостирования 1Б0.

ADISSiDiîi-iLIiiiSiîMSyiiy-riî^Siy • Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсувдались на Ш школе по пробле -мам и методам биотической деструкции органических веществ в почве ■ естественных биоценозов и агроценозов (Львов, 1982), на совещании филиала Литовской ССР Всесоюзного общества почвоведов по путям повышения с^фективности использования минеральных удобрений при внесении их в почву в условиях Прибалтики и Белорусии (Каунас, 198?), на УШ Всесоюзном совещании по проблемам почвенной зоологии (Ашхабад, 1984), на научно-производственной конференции по проблемам и путям рационального использования природных ресурсов и охраны природы (Каунас, IS8G), на первом Всесоюзном совещании по проблемам зоокультуры (Москва, 1987), на IX Всесоюзном совещании по пробле -мам почвенной зоологии (Тбилиси, 1987), на Республиканском семинаре по экотоксюсологии и охране природы (Юрамала, 1988).

По теме диссертации опубликовано 10 работ.

Диссертация состоит из ввэде -ния, обзора литературы, описания материала и методики, результатов исследований, выводов и рекомендаций. Материал изложен на 15-Х страницах машинописного текста. Работа содержит 9 рисунков и .19 таблиц. Список цитированной литературы включает 193 наименований, из них 99 на иностранных' языках.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю ■ И.С. Эйтминавичюте за постоянное внимание и помощь при выполнении работы, сотрудникам Зоологического музея МГУ А.И. Шаталкину и Л.Л. Озерову за консультации при определении материала, сотруднику

Института геологических изысканий Лит.ССР Р. Тарвткявичюсу за количественное определение тяжелых металлов, а также сотрудникам группы почвенных анализов Республиканского проектного института по яемл eye тро йст ву.

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Компостирование ТБО является не только способом переработки, обезвреживания и ликвидации этих отхолрв, но лг источником органики, способной восстановить запасы гумуса в почве. Самым простым дешевым способом компостирования является буртовое. Проблема участия организмов в разложении органического вепеетвэ при изготовлении компостных удобрений в литературе достаточно освежена лияь в микробиологическом и чикроФаунистическом аспекте. Анализ иекзноге -ятельноети дождевых червей в компостируемых 1Б0, как в отечестягн-ной, так и в зарубежной литературе встречается редко, а сведения о двукрылых излагаются лишь в аспекте борьбы против вредных насе -кошх, переносчиков возбудителей опасных заболеваний. Однако име -ются .довольно обширные сведения по использовании личинок двукрылых в переработке-полужидкого навоза. Эти сведения в определенном смысле являются ценными и в области переработки ТБО.

Черезвычайно интересным явлением как с теоретической,, так и с практической точки зрения, являются сукцессии почвенных беспозво -ночных в компостных буртах, но смены личинок двукрылых и дождевых червей, которые образуют такой же автономный комплекс организме, как и микроертроподы, почти не изучены.

В литературе довольно широко освещена оценка качества компос-тов, полученных из ТБО. Здесь представлены данные о1 содержании гумуса, азота, калия, фосфора, о допустимых нормах тяжелых металлов при применении этого компоста в сельском хозяйстве.

Обзор литературных данных позволяет заключить,- что роль почвенной мозофауны (дождевых червей и личинок двукрылых) в процесса компостирования ТБО изучена крайне недостаточно. Настоящая работа в этом направлении должна в известной мере восполнить упомянутые выше пробелы.

Глава 2. ЛЕДОВ ЮЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДСКИХ СВАЛОК

Первым шагом в изучении роли почвенной мезофауны в рязложе -нии 1Б0 является педобиологическое исследование городских свалок Исследования проводились в 1982/83г.г. с интервалами в 1,5 меся ца на свалках г;Вильнюс - ВЗ и BIO (3 и 10-летней дввкости) и г. Лгнтвэрис - Л10 (10-летней давности}. Е ТБО исследовалась ме

эо([ауна (личинки двукрылых и дождевые черви) и производился химический анализ (рН, гумус, НРК и тяжелые металлы: Мп, Сг, Со, N1, Cu, Zn И Pb) .

Исследования показали, что 1Б0 на го1«дских свалках содержат значительное количество гумуса (1,20-6,09"'), азоте (0,09-0,37"'), сТосДчэра (20,60-57,05 мг/ГООг), калия (14,00-63,ft) мг/Ю0г). Эти же показатели в дерново-подзолистых почвах составляют соответст -венно 1,975, 0,14"^, 11,00 мг/IOOr и 17,90 мг/100г. рН на свалках: 7,5-7,7, а в упомянутой почве - 4,9.

Наряду с указанными ценными агрохимическими характеристиками TB0, содержащихся на свалках, необходимо отметить их загрязнен -ность тяжелыми металлами. Так, концентрация марганца колеблется от 405 до ТОЮ мг/кг (ПДЫ500), хромо - 42-142 мг/кг (ИДС-Л00), кобальта - 2,0-32,2 мг/кг (ЦЦД-50), нике.т - 15-24 мг/кг (ЦЦК=35), меди - 72-202 мг/кг (ЗДСЛ00), цинкг - I04-GG6 мг/кг (ГЩК=28Э), свинца - ¿4-6G0 мг/кг (ЦЦК-ТОО). В почве эти концентрации соот -ветственно колеблются в пределах 886-1091, 30-37, 4,7-5,1, 7-9, 20-21, 35-C3 и 18-23.

Видовой состав и численность мезоЯ-ауны свалок в значительной мере зависит от способа содержания ТБ0. Плотная трамбовка отходов и засыпка толстым слоем песка отрицательно влияют на почвенную ме-зофауну. Диптерофауна на таких свалках по сравнению с таковой в компостных буртах 1Б0 чрезвычайно бедна. Она 'представлена лишь двумя вицами: seioptera vibmne Ь, И Lochaea chorea Г., принадлежащими соответственно к семействам otitldae и bonchaeidae , встречаются единичные экземпляр,! журчалки Xylota eegnis из семейства Syrphidae . На свалке ЛЮ представителей двукрылых обнаружено меньше , чем на БЗ и BI0. Причиной г;тому явилось засыпание 1Б0 толстым слоем древесных опилок, препятствовавших размножения двук^лых, но активизировавших размножение дождевых червей Bínenla foetWa 3av, На свалке В? кроме В.foetid» обнаружены гздиничнче гя'зич'ч"^ дождевых червей OotolanJ.vim laat*um Orley И NíoodriJ.ue oeHglnomm (Say,).

Таким образом, условия содержания ТБ0 нп сгплк?* в б^льоинст-В9 случаев' являются крайне неблагоприятными для почвенной мезону-ны, что вызывает необходимость исследовать отих бтптилючни* п более подходящих для их разгшоггепия условиях.

Глава 3. УЧАСТИЕ ЛИЧИНОК ДВУКРЫЛЫХ И ДЗДЦЕШХ ЧЕРВЕЛ В ШЩЕССЕ ДЕСТРУКЦИИ КОМПОСТ! 1РУЗ.ЫХ ОТХОДОВ

Основными компонентами ЦЮ являются текстильные, бумажные-,, растительные и животные отходы. Серией заложенных опытов пытались выяснить:

1) роль личинок двукрылых и дождевых червей р разложении отдельных 'компонентов ТБО в полевых условиях;

2) участия дождевых червей в переработке ТБО в- тепличных уело виях;

2) размножение двукрылых и результат их жизнедеятельности в компостных буртах и ямах ТБО в полевых условиях.

Длл решения перпой задачи отдельные компоненты ТБО (текстиль, бумагу, растительные и животные отходы) помешали в капроновые мешочки, закапывали в почву но 2-3 см и периодически поливали на -возной жижой, а контрольный вариант - водой. Опыт проводили в 1982/84г.г. Процесс деструкции текстильных, бумажных, раститель -ных и животных отходов значительно различался, а полив навозной жижой существенно повлиял как на скорость разложения, так и на количество разложившегося субстрата. Так, масса текстильных отходов, поливаемых навозной жижой, за год уменьшилась на 65,29?, что в 2,18 раза больше, чем в контроле. Численности двукрылых в текстильных отходах, поливаемых жижой,- в начале ойыта была очень низка, и лишь через 90 дней (осенью) онё достигла 277 инд./ЮОг. В . контрольном варианте максимальная численность личинок - 40 инц./ 100г. В текстильных отходах обнаружено только два экземпляра дождевых червей: ЬитЬхЧсиа сав1яп<гив (блу.)'и £шпЬг1еиа гиЬвИив (последний - в контроле),

■Масса бумажных отходов за все время опыта уменьшилась на 51,09?, что в 1,36 раза превысило контроль. Численность личинок двукрылых в бумажных отходах была низка - 2-71 инд./ЮОг. Заходы дождевых червей - также единйчнм: обнаружены два экземпляра ЬитЬ -г1«и« «»я1ал«ив (Бау.), один из них в контроле.

Совсем по-иному рчзлягялись растительные и животные отходы. Они отличались и более полным разложением, и более высокими его скоростями, и высоким обилием личинок двукрылых. Интересно отме -титъ, что полип навозной жижой несколько замедлил и ухудшил разложение как растительных, так и животных отходов. Масса растительных отходов в варианте с навозной, жижой уменьшилась на 87,57?, в контроле - 91,19?. Для животных отходов эти показатели соответственно

- б -

равны 92,80 и 95,07^. Численность личинок двукрылых б раститель -них отходах с навозной кижой достигла максимума - 924 инд./ЮОг, в контроле - 646 инт;. /100г. В животных отходах - соотвотстренно ¿299 и 072 инд./м^ практически в самом начале опыта. Дождевых червей в животных отходах не обнаружит. В растительных отходах отмочен единственный экземпляр ЬшпЬг1аия ея^апвиа (Лат.) в контроле.

Таким образом очевидно, что азотные добавки в вице навозной жижи оказывают благоприятное воздействие на скорость и процесс разложения текстильных и бумажных отходов, бедных азотом, а также привлекают двукрылых. Растительные и животные отходы сами со дер -жат достаточное количество азоте и черезмгрное обогащение отим веществом способно замедлить процесс деструкции.

Участие дождевых червей в переработке 7Б0 г тепличных условиях изучали в 1902/84г.г. Проводились 2 експеримеита. В первом ил них смесь компонентов ТБ0 закладывали в капроновые мечючки, которые помечали между двумя 10-сантиметровыми слоями влажной тепличной земли. Во втором эксперименте в смесь отходов добавляли свинкой навоз, в третьем - между двумя слоями тепличной земли помещался 10-сантиметровый слой компоста из Ленинградского завода по переработке 1Б0 (компост 20-дневной зрелости). В экспериментах субстрат заселяли дождевыми черными вида Е1аеп1а ГоеНАя (ват. ).Контроль оставляли без червей.

Дождевые черви хоропо размножались как в 1Р0, так и в ТВ0 с навозом. В обоих случаях основную массу составляли неполовозрелые черви - около 963 от их обдего числа. Взрослые дождевые оррги в варианте без новозв попадались первые 3 месяца и спустя 15 меся -цев. Самая высокая численность достигнута спустя 2 месяца - 64 инд/кг. Спустя 16 месяцев дождевых червей в пробах не стало. Судя по соотношению С/в (41 в начале опыта и 23 в конце) в контроле разложение проходило медленнее, чем в варианте с дождевыми червями (45 в начале и 21 в конце опыта).

Примесь навоза в ТБ0 оказала некоторое влияние на динамику дождевых червей. Молодые особи в этом опыте начали появляться лишь на четвертом месяце разложения. Их численность отмечена тремя пиками: 53,^5 и 30 инд/кг соответственно на 6,11 и 12 месяце, егмый высокий из них во второй половине срока разложения явно обуслов -лен внесением навоза. Исчезают здесь дождевые черви на месяц поз^ же, чем в опыте без навоза. Если сравнить ход разложения "ГОР, то и здесь более интенсивно они разлагались в варианте с докдови«) червями: О/Я изменялся от 26 до 21, в то время, как в контроле - от Г? до 17.

В компосте, наготовленном на Ленинградском заводе, дождевые черви в очень небольших количествах (от 2 до 7 инд/кг) прожили лишь 4 месяца. Большую часть из них составляли взрослые особи,возможно те же саше, которыми заселяется компост в начале эксперимента. Исчезновение дождевых червей объясняется высокой загрязненностью компоста тяжелыми металлами. С/М в этом варианте изменялся от 44 до 23; в контроле - от 47 до 28.

Опыты показали, что дождевые черви E.foetida способны ускорить процесс деструкции ТБО, но лишь тогда, когда последние не загрязнены тяжелыми металлами.

В закрытом грунте можно использовать лишь ограниченное количество ТБО. ?та возможность в полевом компостировании в сущности безгранична. В полевых условиях отходы компостировали двумя спо -собами: в буртах и в ямах. В буртах опыты проводили в 19Б2/83г.г. в двух вариантах. В первом из них ТБО послойно перемешивали со с винным полужидким навозом, во втором, контрольном, варианте ТБО оставляли без примесей. Сверху бурты покрывали 3-5 см слоем земли. В буртах с компостируемыми ТБО обнаружены личинки 3 видов синянт-ропных мух ( Seiopter» vibran» Ь, t Lonchaea chorea F. f Ceroxy» urticae L. ), первые два из которых характерны и для <Тауны няту -ральных городских свалок, и I вид журчалок ( Xylota segnie I/. ).

В ходе эксперимента по компостированию ТБО в буртах без примеси навоза за вегетационный период было отмечено 2 пика числен -ности личинок мух - летний и осенний. Во время летнего пика (25.08) . общая численность личинок достигла 18848 инд/м^ с общей живой массой 333 г /м2. Осенний пик был отмечен 25.11 при общей численности 'личинок всех видов 48048 инд/м^ и массой 536 г/м2. На следующий год двукрылые уже не смогли достичь былой численности из-за недостаточного количества питательных веществ, так как большая их часть разложилась или была использована многочисленными личинками в предыдущем сезоне, хотя тенденция 2 пиков все-таки сохранилась. В течение эксперимента наиболее многочисленными были виды з.vibran» (44^ от общей численности) и L,chorea (43%), далее X.negnia(1С$) И С.urticae (37,).

В конце эксперимента, когда в компостируемых ТБО число'личи -нок стало незначительным, появились дождевые черви; Однако их численность очень невелика: всего 29 индивидов за все время ркспери -мента (14 ¿umbrioua oantanaue , б Eiaenia foetida , 5 Ootolaeium lftotnum и 4 Hieodrilus caligínoeua ). Штеррчл значений С/И в лтом варианте: от 64 до 29.

- о -

Добавление сринного навозя в 1Б0 не внесло изменений в видовой состав личинок двукрылых. За вегетационный период и здесь отмечены 2 пика численности личинок мух: первнР.-£.0С.Б2 при об'дей численности лкиинок всех видов. 52438 инд/м^ и живой массе 2ñC гЛЛ За ним последовал неглубокий спад до численности 9208 инд/м" и широкий, пологий второй рост численности с пиком 25.11.82 - G07G3 инд/м*" с обчсй живой массой 689 г/м^.

Мелкие личинки S.vibrans составляли 50^ от об;дей численности всех учтенных личинок, численность L.chorea составляла 33,GÍ, крупных X.segnis - 107?, a C.urtioae - только 0,4^. Лишь перед самым концом компостирования (на 475 день) в пробах обнаружены два- экземпляра дождевых червей: Lurabricue caataneua и Ootolasium laoteum . Примесь навоза несколько ускорила и процесс разложения 1Б0: значения C/N колеблются от 64 в начале эксперимента до 29 в конце.

Таким образом можно утверждать, что добавка навоза, содержащего необходимые для личинок вещество, позволила дольше сохранить рысокую их численность, а тем самым и лучше переработать ТБО. Численность дождевых червей, видимо, угнеталась жизнедеятельностью весьма многочисленных личинок двукрылых.

Важно отметить, что свиной нрвоз уже сам по себе является органическим удобрением, поэтому не всегда может представиться возможность применить его в буртовом компостировании ТБО. Совсем по-другому обстоят дела с навозной жижой - трудно,употребляемым отходом животноводства. Но в компостировании ТБО-можно применить и отот вид отходов. Поливпть бурты навозной жижой неудобно, так как большая ее часть стекает по краям, но полив ТБО, компостируемых в ямах - вполне приемлем.

Опыты по компостированию ТБО в ямах проводили в 19ВЗ/65г.г. в двух вариантах. В контрольном варианте 1Б0 поливали водой, а в другом - навозной жижой. ТБО в ямах покрывались 3-5 см слоем земли. Полив навозной жижой привлек большое количество двукрылых, личинки которых полностью и плотно заселили всю тешду ТБО п яче. Это были те же 4 вида. Из полученных данных видно, что в поливаемых жижой ТБО личинки по меньшей мере 2 раза за вегетативный сезон достигали особенно высокой численности: 29.08.83 - 72022 инд/м'" и 9.Oí.(И - 53381 инд/м^ с резким спадом между пиками (2^.11.0Г - -I429I инд/м^). Второй пик составили оставшиеся зимовать личинки двукрылых, среди которых многочисленными были и S.vibrans (Г5."--от пи-когой численности), и L.chorea (395Í), и C.urtioae (25,7-), Только личинки X.aegniu составили 0,?%. В.контрольном- варианте бил но

меньшей мере один резкий скачок численности личинок 12.10.83 -48965 иид/м2.

Личинки в полиняемте жижой ТБО обнаружены в следующем видовом соотношении: s.vibrans - 66? от всех учтеных личинок, L.nhorea 23, х.segnia - 2 и C.urtioae - 9?. В контроле ото соотношение оказалось совсем иным: S.vibrans - 27, L.chorea - 45, X.eegnia - 4, C.urtioae - 24^.

В отходах с навозной жижой за все время эксперимента обнаружено 22 экземпляра дождевых червей: II - bumbricue castaneus , 51 - Octolasium lacteum , 4 - EiBenia rostida , 2 - Wioodrilue ca-liginosua , в также 5 коконов неопределенного вида.

В контрольном варианте обнаружено 43 дождевых червя: 21 г»к -земпляр L.oastaneua , 9 - E.foetida , 7 - 0.lacteum , 6 - Я.cali-ginosua и II коконов неопределенного вида.

Судя по соотношению С/И , процесс разложения в обоих вариантах проходил почти одинаково равномерно. В варианте с навозной ги-жой этот Шкэзатель изменялся от 07 до 19, а в контроле от 68 до

Таким образом опыты показали, что положительное воздействие навозной жижи и полужидкого навоза на компостируемые ТБО во много" сходно.

Глава 4. СУКЦЕССИИ ДИПТЕРОФАУНЫ В КОМГЮСТИРУЕШХ БЫТОВЫХ ОТХОДАХ

Смена сообществ почвенных беспозвоночных в процессегумифика-нии и минерализации органических веществ (сукцессии) является важным объектом теоретических и практических исследований. Личинок двукрылых в силу их специфического "внекитечного" пищеварения и особого воздействия пищеварительных соков на окружающую живую среду мы вправе рассматривать как самостоятельный комплекс й попы -таться выявить в нем сукцессионнне явления. С этой целью в течение одного вегетационного сезона (с 14;0б по II.J0.1984г.г., всего 120 дней) в компостном бурте с ТБО производили регулярные 'учеты. Первые 74 днп^пробы брали ежедневно, а позже - каждый пятый день.Пробы ,(100 см') помечали в литровые сосуды и закрывали мелкой сеткой (ячейка в 0,1 мм). Сосуды, оставляли около бурта. Их каждый день проверяли и- отлавливали взрослых особей мух для подсчета и определения вида. Бурт не был покрыт слоем земли, так как целью эксперимента было изучение полного видового состава двукрылых, способных развиваться в разлагающихся '1Б0.

Фауна двукрылых в компостируемых битовых отходах по нашим данным представлена' .12 видами, принадлежащими к В семействам:

1. Сем. CAJLLIVHOBIDAJS. Представлено одним видом Pratophormia i*¿x&«movtie Ü.D. -- весенняя синяя муха.

2. Сем. 3YRPH1DAE (журчалки). Представлено двумя видами: сравнительно многочисленным Syritta pipiana и единичными особями ijlota aegnie L. (2 инд/м2 на 62-ой день компостирования).

2. Сем. OTll'lDAE. Представлено двумя видами: малочисленным üeA:>xta urtlcae Ь, И единичными особями Seioptera vibrana L. (3 иняДг нь 49-ый день компостирования).

4. Сем. LOSCíUKIUAE, Представлено одним видом: Lonehae Chores i.

5. Сем. iíUSCID/lE (настоящие мухи). Представлено двумя одинаково многочисленными видами: Stomohys calcitraría L. и Ophyra leu-

COStílluü WJ.

6. Сем. PHORlüAE . Представлено одним видом, который опреде -лить нам не удалось: Citrago ер.

7. Сем. SFHAEHOCKBIBAE . Представлено также одним видом: 1<ер-tooara feriajtralie.

В. Сем. PiomiLItME . Представлено двумя видами: Piophila vulval и Vlopliiib foveolata.

Нам удалось установить длительность преимагинального разви -тия для 10 исследуемых видов. Ежедневно помещая пробы с бытовыми отходами из бурта в изолированные стеклянные сосуды и следя за вы-плодом мух, мы точно устанавливали день появления первых личинок в бурте и день вылета первых взрослых особей, считая от начала компостирования, для каждого вида двукрылых. Так, сравнительно коротким личиночно-кукольный период оказался у L.chorea, Citragn ер. P,T*rr«ftn<ví&e 'и Ij.ienpatrn.ilа, а наиболее длительным у C.urtlaüe и S.pipieiia.

При анализе динамики численности всех десяти видов двукрылых резко выделяются два периода: первый с 22 по 46-48 день компостирования и второй с 46-48 по 120 день. Диптерофауну первого периода составляют 8 видов двукрылых из 6 семейств. Быстрое нарастание численности осуществляется главным образом за счет двух видов: эу~ доминанта L.íermetraile(49,1%) и доминанта P.terraenoyfte (38,7£). Второй период характеризуется .появлением двух новых видов: мало -численного C.urtieae и сравнительно много traeленного S.pipierm . Доминирующими становятся уже 3 вида: P.vulgeirle (36,7$), b.fepeet» ralle (19,3^) И S.plplpne (19,0%), появившийся только в пто врр-мя. К концу эксперимента численность всех, видов двукрылых посте -• пенно уменьшается и совсем затухает.- Виды P.terraennvae и О Леи-

- И -

(¡«»tomfc являются представителями пионерной группировки; b.t niii, доминирующий в оба периода, является универсальным ви:;?»'. Типично компостными следует считать s.pipíen» , C.ortic»*, поя ~ вигчшесп только во второй период, а также L.char«n , p.irnlg«ri» " F.fnvsolftt» , достигаюпие на этом этапе высокой численности.

Гргтпн этап сукцессии двукрылых в компостируемых бытовых отходах - "нулевой период" (когда, личинки двукрылых исчезают из компостного бурта). Исчезновение личинок двукрылых в компостных буртах бытовых отходов следует считать показателем зрелости компоста.

Говоря о темпах сукцессий, следует отметить, что население двукрылых стадию пионерного комплекса в компостируемых ТБО проходит за более Kojxmroe время (24-26 дней) по сравнению со стацией компостного комплекса (более 70 дней).

На основе исследования сукцессионных явлений нами разработана математическая модель развития популяций двукрылых в компост -ном бурте с применением стохастических процессов цепей Маркова. 0б!'(ий вид математической модели развития исследуемой популяции:

ÍG^sO , . ' если п. ^ ~11) _ (i; rt <г) (. - и + i + !

^ + если

по О - параметр, выражающий условия выживаемости и плодовитости вида, fV - день компостирования, t - номер ви-^а двукрылых,

TÓ1- день вылета первых взрослых особей соответствующего вида двукрылых.

Эмпирические данные подтвердили правильность теоретических решений, что указывает на применимость данной матгматической отдели.

Глава 5. ХОЗЯЙСТВЕ!ШАЛ- ОЦЕНКА КОМГОСГОВ № ВНТОШХ ОТХОДОВ Основная цель нашей работы - исследовать преобразование ТБО в продукт, используемый п разных отраслях сельского хозяйства, чтобы помочь переработанные ТБО вернуть в биоэнергетический круговорот, этим способствуя охране окрузгштеей среды и повышению плодородия малоурожайных почв. Однако ТБО могут быт?, использованы и в кт^т-ве самого дешевого субстрата дня вырамщячнич личинок двукрылых -

цепного источника животного белка, на что указывают данные по численности личинок в компостных буртах и ямах (глава с).

Для использования компоста в сельском хозяйстве необходимой является агрохимическая оценка.

Таблица I. Соотношение агрохимических показателей ТБО и почвы при различных способах компостирования

Вариант Гумус Азот Фосфор Калий Сумма

А/П 6,3 3,7 13,5 29,8 53,3 (I)

Б/Л 1,7 1,6 7,7 5,9 16,9 (Ш)

В/П 1,1 1,3 5,5 2,9 10,8 (ТУ)

т/а 2,0 2,1 10,4 5,1 19,6 (Ш

т 7,9 6,9 . 21,4 17,7 53,9 (Ш)

Е/П 5,7 5,5 16,0 10,3 37,5 (1У)

Ш/П 6,7 6,5 65,8 24,7 103,7 (П)

3/П 6,4 6,6 69,5 21,6 104,1 (I)

и/п 5,1 4,5 12,4 7,2 29,2 (У)

к/л 5,1 4,3 12,2 6,0 27,6 (У1)

. Сокращения:

П - дерново-подзолистая почва;

А - ТБО с навозом в бурте;

Б - контроль(без навоза);

•В - ТБО с навозной жижой в яме;

Г - контроль (без'жижи);

Д - ТБО-с дождевыми червями;

Е - контроль (без дождевых червей);

Ж - ТБО с навозом и дождевыми червями?

3 - контроль (без дождевых червей);

И - промышленный компост с дождевыми червями;

К - контроль (без дождевых червей). __^

По таблице I видно, во сколько раз агрохимические показатели в компостируемых ТБО выше, чем в дерново-подзолистой почве. Сумма соотнотгний указывает на степень ценности соответствующего ном -поста: чем она выше, тем компост качественней. Результаты полевых и тепличгялс опытов оцениваются отдельно.

полевое

компостирование

в закрытом грунте

о

Таблица 2. Соотношение концентраций тяжелых металлов в ТБС и в почве при ралличных способах компостирования

Вариант Мп Сг Со N1 Си Ъп РЬ Сумма

А/П 0,8 т,т 0,6 0,8 1,0 4,2 1,7 10,8 СП)

В/П 1,5 1,3 1,0 1,0 1,7 2,4 2,6 Т2,5 (Ы)

В/П 1,2 1,0 0,8 0,8 1,6 С, О 1,3 9,0 (I)

г/п !,? и 0,6 0,8 2,2 2,0 1,6 10,6 (Л)

№ т т 0,9 0,7 0,7 1,6 0,9 1,5 7,4 и!)

Е/П 1,0 0,8 0,8 0,8 1,6 2,7 1,6 9,3 (1п)

ш 0,7 0,9 0,7 0,7 1,6 1.4 Т 0 , 7,3 (I)

з/п 0,7 1,0 0.7 0,8 2,1 2,8 1,4 9,5 (ТУ)

т *з ^ »«• 3,0 1,1 1,7 7,6 19,2 10,5 46,4 (У!)

к/п 1,1 2,2 1,1 1,5 11,6 15,9 10,1 42,6 (У)

Сокращения как и в табл. I.

Высокие концентрации тяжелых металлов существенно ограничивав ют возможность применения комлостов из 1Б0 в сельском хозяйстве. В таблице 2 показано, во сколько раз концентрации тяжелых металлов в ТБО рыще (или ниже), ием в почве. Низкая сумма соотношений указывает на высокое качество компоста и наоборот. Сопоставляя данные таблиц I и 2, легко заметить, что в полевом компостировании самым ценным ао всем показателям является буртовой компост из ТБО с примесью навоза.

Следует отметить, что промышленный компост оказался сильно загрязненным тяжелыми металлами. Концентрации маргзнца, меди, цинка и свиная бмли не только намного выше таковых в почве, но даже от 1,4 до .?,2 раза превысили нормы ДДК. Такой компост применению в. сельском хозяйстве в открытом грунте не подлежит, но существует.• возможность использовать его в теплицах для выращивания цветов и других декоративных или технических культур.

С наиболее.цендами по агрохимическим показателям кошостпми проводились опыты по выращиванию кукурузы. Перед посевом кукурузы опытные делянки удобрялись компостами из '(ВО с примесью навоза и без него (из расчета 120 т/га), изготовленными способом буртового компостирования. Наилучшие результат).' получены в варианте, где поч-гч удобрена компостом, изготовленным ия ТБО с примесью навоза.Здесь получена нпиболычяя зеленая масса кукурузы.

Так, в варианте, где применялся компост с навозом, получен у)ювэй 70,75 т/гя, Лто почти столько же, что и в варианте с ком -

постом без навоза (63,0 т/га), в 1,4 раза больше, чем в контрольном варианте (49,25 т/га) и в 1,9 (!) раза больпе, чем на колхозном поле (27,2 т/га) с минеральными удобрениями. Таким образом, очевидно, «то применяя компост из ТБС, «южно значительно повысить плодородность полей с бедной дерново-подзолистой почвой.

Б зеленой массе кукурузы изучали концентрации тяжелых металлов. Оказалось, кукуруза, удобренная коупостр'/и из ЗБО, имеотшми невысокие концентрации тяжелых металлов, аккумулирует их за весь вегетационный, период в незначительных количествах. Саже высокие концентрации получены по марганцу: от 90 до 105 г/т. Аккумуляция растения;,<и тяжелых металлов происходил во время всего вегетационного периода к достигает максимума к концу вегетации.

ЕЫЮДЫ К РШОУ.ЩЦАЦИИ

1. Педобкологическяк характеристика свалок бытовых отходов -большого (г.Вильнюс) к малого (г.Лянтрарис) городов показала,что не обеих свалках мезофауна представленз двумя видами двукрылых (oeioptera vibrans L. из сем. Otitdae , Lonchaea chorea F.

¡ло сем. Lonchaeldae ) и тремя видами дождевых червей ( Octolasiura lacteum Orley , Nicodrílus caliginosus Sav.H Eisenia foetida 3av. из сем. Lumbricidae ). Их численности невысоки. Скудность численности и видового состава педобионтов на свалках вызвана специфическими условиями хранения бытовых отходов.

2. В ТБО, захороненных на свалках 3-10 лет тому назад содержится значительное количество ценных агрохимических элементов (гумуса, обпего азота, фосфора и калия) зачастую в несколько раз пре-

, вышаю'цее зти же показатели в дерново-подзолистой почве.

3. В компостируемых ТБО основными биодеструкторами являются личинки двукрылых, максимальная численность которых исчисляется десятками тысяч. В процессе разложения отходов участвуют 4 вида двукрылых: Seioptera vibrans L. , Ceroxys urtieae L. (оба из сем. Otitidae ), Lonchaea chorea F. (сем. Lonchaeidae )) и Xylota seg-nis ъ. (сем. Syrphidae ). Покрытие компостируемых бытовых отходов 2-5 сантиметровым слоем земли позволяет исключить из диптерофауны синпнтропнне виды, переносчики патогенных микроорганизмов.

4. 'Интенсивность разложения ТБО в отдельных вариантах компостирования неодинакова. Наиболее высокой она окапалась в бурте с примесью навоза, а самой низкой - в яме без навозной жижи. Исследования деструкции отдельных компонентов 1Б0 показали, что очень медленно разлагаются-'текстильные'и бумажные отходы. Полив навоз -но?, жижа?, значительно ускоряет процесс их деструкции.

О

5. Выявлены этапы сукцессии циптеройауны в разлагающихся 1Б0 и установлена продолжительность деятельности соответствующих группировок - пионерной и компостной. Сукцессии диптеройгунк хорогга отражают ход процесса разложения 1Б0 и имеют индикаторное значение, поскольку определяют степень созревания компоста. Использование • цепей Маркова для описания развития популяций показало полное соответствие теоретических и змпирических данных.

6. Компосты, изготовленные из ТБО, содержат большое количество гумуса, азота, сТосЛэра, калия и являются ценным органическим удобрением. В процессе деструкции ТБО биомасса личинок двукрылых также достигает внушительных размеров и исчисляется килограммами. Часть ее при разработке соответствующей технологии можно исполь -эовать в качестве ценного животного белка, пригодного для корма сельскохозяйственных животных. Содержание тяжелых металлов в ком-постах зависит от качества 1Б0 и хозяйствования бытовых служб.Основным источником загрязнения тяжелыми металлами являются промышленные отходы.

7. Урожай зеленой массы кукурузы, выращенной на почзе, удобренной компостом из 1Б0, значительно превышает урожай этих растений на неудобренной почве и в почвах с минеральными удобрениями. Накопление тяжелых металлов в зеленой массе кукурузы по сравнению с контрольным вариантом было незначительным.

В итоге проведенных исследований рекомендуется:

1. Организовать компостирование ТБО в городах и населенных пунктах без развитой промышленности.

2. В крупных промышленных городах строго соблюдать, чтобы ТБО не загрязнялись промышленными отходами.

3. ТБО компостировать только в буртах,- покрытых 3-5 сантиметров слоем земли.

4. При особенно большом количестве бумаги и текстильных отходов в ТБО, сооружать бурты с вогнутым верхом и раз в месяц поли -вать бурты навозной жижой.

5. В почвукомпост вносить только после полного исчезновения в буртах личинок двукрылых..

6. Перед внесением в почву проверять содержание в компосте тяжелых металлов. При наличии концентраций, превышающих нормы ПДК, компост применять лишь в закрытом грунте для выращивания цветов, декоративных растений и технических культур.■

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ГЮ ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Атлавините О.П., Казицкас П.П, Влияние дождевых червей вида ' Elsenia foetida Sav. на разложение органических остатков. -В кн.: Проблемы и методы биологической деструкции органических веществ в почве естественных биоценозов и агроценозов. Тез. докл. Львов, IS52, с.26-27.

2. Казицкас П. Динамика численности личинок двукрылых при компостировании бытовых отходов. Пути повышения эффективности и с -пользования минеральных удобрений при внесении их в почву в условиях Прибалтики и Белорусии. -Тез.докл.соЕещ.Всес.общества почвоведов (филиал Лит.ССР), Вильнюс, 1982, с,70-72, 122.

3. Казицкас П.П. Синантропные мухи как деструкторы бытовых отходов. -Проблемы почвенной зоологии. Тез.докл.УШ Всес.совещ., Ашхабад, 1984, кн.1, с.120.

4. Казицкас П.П. Личинки двукрылых - полезные биодеструкторы от -. ходов. -Проблемы и пути рационального использования природных

ресурсов и охрана природы. Тез.докл.нау.-произв.конф., Вильнюс, 1966, с.62-64.

5. Казицкас П.П. 0 возможности использования некоторых видов двукрылых как биодеструкторов твердых бытовых отходов. -Тез.докл. первого Всес.совещ. по проблемам зоокультуры. М., 1686, с.Ш, с.169-170.

6. Казицкас П.П. Видовой состав, динамика численности двукрылых и содержание химических веществ в компостируемых бытовых отходах. -Тр;■АН Лит.ССР. Сер. В, 1987, т.3(99), с.62-70.

7. Казицкас П.П. Диптерофауна бытовых отходов при различных способах компостирования. -Проблемы почвенной зоологии. Мат.докл.

IX Всес.совещ., Тбилиси, 1987, с.120-121.

8. Казицкас П.П., Ванагас И.П., Будавичене И.А., Заксайте Р.В. Изменение химических свойств почвы при внесении компостов из бытовых отходов. В кн.: Экотоксикология и охрана природы. Тез. докл. Рига, 1968, с.82-84.

9. Колтыпин К),А., Елин Е.И., Казицкас П.П, Теоретические и технологические аспекты переработки органических отходов личинками

синащропных мух. -Aota entomologloa bltuanioa,19B5, 8, 0.87-93.

10. Kazickaa Р. SiuköHq iala ir aauda* -MOau gamta, 1983, nr 3, p.12.