ся некоторыми предприятиями в России, таковым не является, а представляет собой местные популяции, прошедшие отбор и адаптированные к условиям искусственного разведения и различным органическим отходам. Затрачивается на такую адаптацию около 2–3 лет. Кроме того, в результате несоблюдения технологии и санитарно-ветеринарных правил большинство из продаваемых рас дождевых червей заражены нематодами – круглыми червями-паразитами, многие из которых фитопатогенны для сельскохозяйственных растений (картофеля, свеклы, моркови и т. д.) и снижают их урожайность. Борьба с нематодой чрезвычайно сложна и малоуспешна.

Российские владимирские промышленные линии червей E. foetida относительно нетребовательны к питанию. Лучше всего они размножаются на органических субстратах, предварительно подвергнутых микробиологическому компостированию, однако некоторые линии могут хорошо размножаться на субстратах на основе навоза крупного рогатого скота, лошадей, свиней, птицы, а также сапропеля, осадка сточных вод. При выращивании на отходах при оптимальных условиях обитания (температура субстрата 22 °С, влажность 75%, рН 7,0) цикл развития червей длится 160 сут. В течение года они проделывают 2 цикла размножения и увеличивают свою численность более чем в 1000 раз. Максимальной скорости роста навозные черви владимирских рас достигают к возрасту 11 недель – биомасса единичной особи в среднем составляет 650 мг (180 мг в расчете на сухое вещество). К этому же времени относится максимальное количество откладываемых коконов.

К настоящему времени получены более продуктивные промышленные линии дождевых червей, адаптированные к различным типам отходов, включая загрязненные такими вредными соединениями, как ПАУ, ПХБ, пестициды, тяжелые металлы и радионуклиды. Среди различных разновидностей дождевых червей некоторые линии получены путем скрещивания диких рас Eisenia foetida и ККЧ с последующей селекцией по необходимым признакам. К ним относится, в частности, линия, получившая название «Оболенский гибрид», пригодная для зимовки в навозе крупного рогатого скота в открытом грунте. Перспективен для вермикультуры болотный червь Eiseniella tetraedra, обитающий повсеместно в России. Он неприхотлив, выдерживает условия переувлажения, дефицит кислорода, устойчив к продуктам гниения и может разводиться под открытым небом.

3.3.2.Свойства продуктов и применение вермикультивирования и вермикомпостирования

В результате переработки органических отходов дождевыми червями получают биогумус.

Биогумус, иначе называемый вермикомпостом, представляет собой материал, прошедший через кишечник животного, и остатки исходного субстрата.

Черви пропускают через кишечник различные вещества: растительные остатки, органические отходы, минеральные вещества почвы. Проходя через

пищеварительный тракт червей, они подвергаются размельчению и существенным биохимическим изменениям: органические соединения расщепляются на более простые вещества, обогащаются соединениями калия, магния, фосфора и ферментами (каталазой, уреазой, дегидрогеназой). Минеральные соли трансформируются в легкодоступные формы для растений, при этом также происходит нейтрализация кислот, содержащихся в первичном субстрате. В процессе переваривания растительных остатков в кишечнике червей уменьшается содержание легко- и трудногидролизуемых полисахаридов и лигнина, одновременно развиваются процессы поликонденсации низкомолекулярных продуктов распада органических веществ, образуются молекулы гуминовых кислот, имеющих нейтральную реакцию. В результате продукт жизнедеятельности червей – копролиты (от греч. копрос – помет, литос – камень) представляет собой материал, обогащенный биологически активными соединениями, гуминовыми веществами и полезной микрофлорой и приближающийся по своим физико-химическим свойствам к почвенному гумусу. По содержанию гумуса биогумус превосходит навоз и компосты в 4–10 раз. В копролитах червей естественных популяций содержится 11–15% гумуса, а в копролитах культивируемых – от 25 до 35% на сухое вещество. Цена вермикомпостов непосредственно определяется содержанием гумуса.

Как органоминеральное удобрение биогумус обладает ценными физическими свойствами: высокой влагоемкостью, влагостойкостью и механической прочностью, сыпучестью, технологичностью в использовании. Азота в нем в 5 раз, фосфора – в 7 раз, калия – в 11 раз больше, чем в почве, в которой обитают черви. В 1 г сухого биогумуса содержится 1010–1011 клеток микроорганизмов (для сравнения в навозе крупного рогатого скота 108–109 кл./г) при отсутствии патогенной микрофлоры и зоофауны, жизнеспособных семян сорных растений. Разнообразная микрофлора (актиномицеты, бактерии-аммонификаторы, нитрификаторы, растворяющие органические и минеральные фосфаты, целлюлолитики и др.), присутствующая в биогумусе, нормализует развитие свойственных здоровой почве микробных ассоциаций и обеспечивает подавление почвенных патогенных микроорганизмов, в частности сальмонелл. Биогумус содержит биологически активные вещества – лумбрицины, вырабатываемые червями, ауксины, гиббереллины и другие фитогормоны. Биогумус не обладает канцерогенными, мутагенными или тератогенными свойствами.

Другим преимуществом вермикомпостов является отсутствие неприятных запахов – в процессе переработки любой имеющийся материал дезодорируется через несколько дней и приобретает земельный запах.

Благодаря своим механическим, физико-химическим свойствам и высокому содержанию питательных элементов, фитогормонов и других биологически активных веществ, биогумус ускоряет прорастание семян и сроки созревания плодов (на 10–15 сут), увеличивает процент всхожести семян, что сокращает их норму высева, повышает засухоустойчивость и морозоустойчивость растений, их устойчивость к вредителям и болезням, снижает стресс при пересадке растений, стимулирует корнеобразование. Внесение в почву биогумуса исключает перенасыщение ее отдельными видами питательных элементов, как это случается при

внесении высоких доз навоза и обычных компостов. Вермикомпост хорошо сочетается с теми или иными минеральными и химическими удобрениями.

Типичные нормы внесения биогумуса под основные сельскохозяйственные культуры составляют 4–10 т/га, в отличие от навоза, которого требуется ежегодно вносить 30–40 т/га.

Если 1 т подстилочного навоза, внесенная в почву, обеспечивает прибавку урожая (в год использования) зерновых 10–12 кг, картофеля – 100–120 кг, то 1 т биогумуса обеспечивает прибавку урожая зерновых 100–200 кг, картофеля – 1600–1800 кг и более, а овощей – 2000 кг. Почва остается высокоплодородной и в последующие годы (в течение 5–7 лет).

Еще более эффективны смеси биогумуса с химическими минеральными удобрениями, с микробными препаратами, обладающими, в частности, фунгицидной активностью. Так, биогумус с добавками микробных препаратов на основе Trichoderma viridae или Bacillus subtilis не только является высокоэффективным удобрением, но и защищает сельскохозяйственные культуры от корневых гнилей, уменьшает гибель рассады, что ускоряет рост и развитие растений. Положительной биологической фитоактивностью обладают и водные вытяжки из биогумуса.

В отличие от навоза, за исключением случаев, когда вермикомпосты получают из субстратов с высоким содержанием загрязнений, не существует какихлибо санитарно-гигиенических и экологических ограничений на нормы их внесения в почву – чем больше вносится биогумуса в почву, тем лучше и тем выше урожайность культур.

Оптовая цена вермикомпоста на российском рынке в 2000 г. составляла от 2000 руб. до 6000 руб. за тонну, на мировом – 200 долл./т. Производство биогумуса не требует крупных капиталовложений, окупается в течение 0,5–2 лет, экологически эффективно.

Наряду с биогумусом вермикультивирование позволяет получать другую товарную продукцию – биомассу дождевых червей, богатую полноценным кормовым белком и жирами. В сухой биомассе дождевых червей может содержаться до 60–65% белков и до 20% жиров. Эта белково-витаминная кормовая добавка обладает высокой биологической ценностью. По сравнению с белком мясных и рыбных продуктов белок дождевых червей содержит больше таких незаменимых аминокислот, как лизин и метионин. По совокупному составу мука из червей превосходит рыбную и соевую, является превосходным стартовым кормом для рыбной молоди, повышает товарные и вкусовые качества мяса бройлеров.

При кормлении птиц, свиней, пушных животных, прудовой рыбы могут использоваться живые черви, в запаренном виде, а также белковые кормовые добавки сухих и размолотых червей в виде премиксов.

Для многих животных дождевые черви — естественная пища (для птиц, рыб, свиней и др.). В некоторых странах (страны Юго-Восточной Азии) вермипротеин используют в кулинарии в качестве пищевой добавки (в мясной фарш, гастрономические изделия, хлеб). На его основе предложено готовить микробиологические питательные среды. Проводятся исследования по применению белковых веществ и вытяжек из червей в медицине и парфюмерии, как

протекторных средств, в детском лечебном питании. Ферменты, выделяемые из биомассы червей и обладающие протеолитической, амилолитической, липолитической активностью, входят в состав синтетических моющих средств, зубных паст и шампуней, коммерческих препаратов для очистки загрязненной почвы и воды, поверхности трубопроводов и оборудования.

Потенциально коэффициент биоконверсии отходов в биомассу червей может достигать 7–10%, т .е. с 1 т отходов можно получать 70–100 кг червей (по сухому веществу) или 8–10 кг сухой массы червей на 1 т влажного подстилочного навоза или помета.

Наибольший эффект при скармливании червей наблюдается при добавке к несбалансированным кормам. Так, для молодняка птицы и мальков рыб привесы при этом повышаются на 3–10 г на каждый грамм добавленной в корм сухой массы червей. Кроме того, при неблагоприятных условиях повышается их выживаемость.

Стадо из 1 тыс. голов птицы (бройлеры) производит в сутки около 140 кг помета (80% влажности) или 50 т/год. Из этого количества помета можно произвести около 100 т компоста (с добавлением, например, соломы) и получить из него около 1 т сухой биомассы дождевых червей. На каждое стадо в 1000 голов необходимо скармливать по 3,0 кг червей (в пересчете на сухую массу) ежедневно в течение 8 недель выращивания или по 3 г червей на одну голову птицы в сутки, что приводит к повышению привесов на 15–20 г на одну голову птицы в сутки. Для переработки образующихся 100 т компоста в год потребуется задействовать 60 м2 площадей закрытого типа (зимних теплиц) при использовании червей владимирских рас или 40–45 м2 при использовании ККЧ.

На свинокомплексе, где ежегодно выращивают 10 тыс. свиней и образуется до 20 тыс. т навоза в виде подстилки, при его переработке можно получить около 200 т биомассы живых червей и 8 тыс. т биогумуса (50% влажности с содержанием 15% гумуса). Для переработки 20 тыс. т подстилочного навоза требуется задействовать 1 га площади для культиваторов полевого типа (под открытым небом) или 0,6 га зимних теплиц.

При соблюдении мер, препятствующих автолизу белков и окислению жиров дождевых червей, технология их сушки и получения из них белковой муки не отличается существенно от технологии приготовления рыбной или мясо-кост- ной муки. Однако, поскольку дождевые черви могут быть носителями и промежуточными хозяевами различных паразитов: простейших, нематод и других, перед скармливанием живой биомассы дождевых червей нужна их пастеризация.

Вермикомпостированию и обезвреживанию в той или иной степени поддаются сельскохозяйственные отходы, навоз и птичий помет, бытовой мусор, осадки сточных вод, отходы пищевой, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей, кожевенной, гидролизной, фармацевтической и других отраслей промышленности, различные материалы, загрязненные токсичными веществами.

В естественных условиях деструкция отходов продолжается длительное время (несколько лет и более). При вермикомпостировании разложение органического материала ускоряется в 2–10 раз, наблюдается уменьшение объема органических отходов на 40–60%, происходят дезодорация и обеззараживание

компоста, частично снижается зараженность патогенами, в частности сальмонеллами и яйцами гельминтов.

Хотя в последнее время селекционированы промышленные линии червей, способные перерабатывать различные органические субстраты, такие отходы, как свежий навоз (коровий, свиной) и помет птиц, обычно трудно поддаются вермикомпостированию из-за большой концентрации в них аммиака, мочевой кислоты, мочевины, которые токсичны для дождевых червей. Для культивирования червей и переработки этих органических отходов в биогумус последние должны сначала подвергаться выдерживанию в естественных условиях (в теплое время года свиной навоз – 5–6 мес, навоз крупного рогатого скота – 3–4 нед, помет кроликов 5–10 сут), при котором происходят процессы анаэробного сбраживания навоза, или подвергаться микробиологическому компостированию. Для этого навоз или помет предварительно перемешивают с соломой, опилками, сеном, макулатурой или другими органическими наполнителями в соотношении 1 : 1 (по сухому веществу). Можно использовать торф, нейтрализованный добавками извести или доломита. После предварительного выдерживания или компостирования навоз или помет подвергают вермикомпостированию.

Биогумус, полученный при переработке навоза крупного рогатого скота с помощью промышленных линий дождевых червей, содержит:

Вермикомпостирование различных растительных субстратов можно существенно ускорить путем их предварительной обработки: запариванием, частичным гидролизом химическими реагентами или обработкой целлюлолитическими микроорганизмами или ферментами. Предобработка позволяет также сделать доступными для вермикомпостирования такие субстраты, как кора деревьев, лигнин. Полагают, что «размягченные» отходы лучше перевариваются и усваиваются дождевыми червями, не оказывая на них токсического действия. Однако применительно к такому дешевому продукту, как вермикомпост, предобработка субстрата оказывается экономически невыгодной из-за высокой энергоемкости и трудоемкости операции. В качестве другого варианта ускорения вермикомпостирования предлагается использование микробных препаратов, активирующих рост червей.

Пример композиции для вермикопостирования навоза совместно с другими отходами (по Г. А. Жарикову, 1998; приведены объемные соотношения):

Для линий червей, селекционированных для переработки отходов целлю- лозно-бумажного комбината, оптимальны композиции следующего состава, отличающиеся в зависимости от метода и условий культивирования (по Л. В. Рудаковой, 1996):

Соблюдение оптимальных пропорций позволяет достичь полной переработки исходного субстрата за 2,5–3 мес.

Биогумус обладает ценными качествами для ремедиации загрязненных (см. гл. 4), рекультивации и реабилитации истощенных почв. Внесение вермикомпоста улучшает структуру почвы, ее физико-химические свойства, устойчивость к ветровой и водной эрозии, сокращает сроки восполнения гумуса и восстановления плодородия почв. Внесенные гуминовые вещества обеспечивают процессы микробной деградации органических загрязнений необходимой энергией, кофакторами, частично питательными веществами. В результате повышается деструктивная активность почвенных микроорганизмов, ускоряются процессы разложения различных токсических веществ, попавших в почву, процессы самоочищения почвенной среды. Гумус, обладающий повышенными сорбционными и связующими свойствами ко многим загрязнениям, включая такие, как ПАУ, тяжелые металлы и радионуклиды, существенно уменьшает их поступление в растительную сельскохозяйственную продукцию. Например, внесение биогумуса в количестве 5–7,5 т/га снижает в почве содержание радионуклидов на 30% и уменьшает их поступление в растения на 60–70%.

Другой путь улучшения свойств почв возможен путем внесения живой культуры червей (полевое вермикультивирование, метод биорыхления при ремедиации почвы). Для этой технологии больше подходят не черви – гумусообразователи («навозные»), производящие биогумус, а черви – гумусопотребители («почвенные»), которые не только образуют биогумус, но и окультуривают почву и тем самым повышают ее плодородие.

За сутки червь пропускает через пищеварительный тракт количество почвы

ирастительных остатков (детрита), равное массе своего тела. При нормальных условиях среды и достаточной численности (около 50 особей на 1 м2) дождевые черви в средней полосе за сезон пропускают через свой кишечник от 10 до 30 т почвы на 1 га и прокладывают около километра ходов на каждом квадратном метре площади.

Разрыхление почвы земляными червями облегчает дренаж воды и проникновение газов, корней растений в подпочву. Благодаря деятельности червей органические материалы в почве, включая загрязненные, быстрее разлагаются

ираспределяются более равномерно, почва обогащается не только биогуму- сом-копролитами, но и витаминами, фитогормонами и другими биологически активными соединениями, подвижными формами питательных веществ (Р2О5

иК2О). В полевых опытах при создании плотности популяции червей в дерно-