Вермикомпостирование листового опада

Городское соревнование юных исследователей «Шаг в будущее. Юниор» Способы быстрой утилизации растительного опада  с помощью дождевых червей Автор: МОУ СОШ №44, 6 класс Научный руководитель: МОУ СОШ № 44 2017 год Содержание 2 Введение Основная часть Результаты Заключение Список используемой литературы Способы быстрой утилизации растительного опада  с помощью дождевых червей Аннотация 3 Поиски решения по сокращению роста отходов и переработки органических отходов в удобрение, одно из перспективных научных направлений. Нахождение лучших   методов   по   вермикомпостированию   растительных   отходов образующихся   при   озеленении   городов,   позволит   решать   проблемы   с рациональным   использованием   органических   отходов,   экономить   на   закупках удобрений и улучшать состав почв города.  В данной работе будут проведены исследования по поиску лучших методов в переработке опада лиственных растений с помощью вермикультуры   Eisenia fetida гибрид «Старатель». Введение 4 Проблема   переработки   органических   отходов   является   одной   из актуальных   тем   в   экологии   города.   Рациональное   расходование   ресурсов позволяет   сокращать   экологическую   нагрузку   на   окружающую   среду. Организации   города   которые   проводят   мероприятия   по   утилизации органических отходов используя технологии вторичной переработки приносят положительный эффект сохраняя ресурсы природы и даже возобновляют их.  Использование дождевых червей для производства органических удобрений в настоящее время приобретает широкую известность. Вермикомпостирование позволяет   использовать   различные   безопасные   отходы   в   качестве   удобрения, которые   будут   оказывать   положительное   влияние   на   рост,   укоренение   и стрессоустойчивость растений, а так же улучшать свойства почв. В настоящее время   известно   более   3000   видов   дождевых   червей   или   олигохет (малощетинковые кольчецы), но человек использует в качестве вермикультуры не   более   12­15   видов   дождевых   червей.   В   странах   с   умеренным   климатом широко   используется   навозный   или   компостный   червь  Eisenia   fetida  и   его подвиды E.f.fetida; E.f.andrei, обыкновенный дождевой червь Lumbricus terrestris, малый красный червь L. rubellus и дендробена венецианская Dendrobaena veneta. Из многих видов дождевых червей наиболее продуктивным и подходящим для технологий   переработки   органических   отходов   оказался   компостный   червь Eisenia   fetida.   Этот   вид   распространён   повсеместно,   легко   адаптируется   к различным органическим субстратам (Всеволодова­Перель, 1997; Петроченко, 2015).  Цель:  найти   способ   быстрой   переработки   растительных   остатков вермикультурой Eisenia fetida гибрид «Старатель» в лабораторных условиях. Задачи: 1) изучить литературу по теме исследования; 2) подобрать и провести методы исследования; 3) найти лучшие способы переработки растительных остатков. Объект исследования: растительные отходы (травяной опад). 5 Гипотеза:  если  мы найдем наилучший  способ  вермикомпостирования, то будет   возможно   перерабатывать   растительные   отходы   с   минимальными затратами и уменьшить объёмы вывозимого мусора после уборки прилегающих зелёных зон города. Основная часть Материалы и методы Материалы В   качестве   объекта   исследования   послужат   опад   кустарников   (ивы   и малины)   и   травяного   опада.   Вспомогательными   средствами   для   проведения опытов   будут  использованы:  торф, микробиологические   добавки   и кормовые дрожжи. 6 Ход эксперимента 1. Подготовка пластиковых тар – 12 штук, торф, растительные остатки. 2. Определение рН торфа и ТБО. 3. Взвешивание на весах торфа и растительных отходов, размещение по тарам без перемешивания. 4. Соотношение торфа (25%) и опада (75%) на три этапа и контроль. 5. Формирование   тар   с   торфом   и   опадом   с   микробиологической   добавкой «Байкал – ЭМ 1» по 10 мл. на три этапа с контролем.  6. Формирование тар с торфом и опадом с кормовыми дрожжами по 20 г. на три этапа с контролем.  7. Обильное проливание водой всех ёмкостей. 8. Внесение червей E. foedida гибрид «Старатель» по 10 особей в каждую тару кроме контрольных. 9. Установка всех тар в тёмное место для улучшения среды дождевым червям. 10.Двухразовый пролив тар каждую неделю. 11.Проверка   результатов   первого   этапа   эксперимента   через   10   дней (камеральная обработка биоматериала: замер рН, влажности, температуры и визуальная   оценка   состояния   отходов   и   торфа,   наличие   или   отсутствие червей). 12.Проверка   результатов   второго   этапа   эксперимента   через   20   дней (камеральная обработка биоматериала: замер рН, влажности, температуры и визуальная   оценка   состояния   отходов   и   торфа,   наличие   или   отсутствие червей). 13.Проверка   результатов   третьего   этапа   эксперимента   через   40   дней (камеральная обработка биоматериала: замер рН, влажности, температуры и визуальная   оценка   состояния   отходов   и   торфа,   наличие   или   отсутствие червей). 14.Снятие экспериментальных показателей с контрольных тар. 15.Подготовка результатов эксперимента. Анализ литературных источников За последние 20 лет большое внимание уделяется использованию различных отходов   сельского   хозяйства   и   промышленности   в   качестве   органических 7 удобрений или их биологической переработке до компоста и биогумуса. Для приготовления   органических   удобрений   обычно   применяют   в   качестве   сырья отходы   –   древесную   кору,   опилки,   стружки,   листья   деревьев,   отходы хлопчатника и другие.  Непосредственное внесение в бурты и траншеи отходов растениеводства и других   богатых   целлюлозой   материалов   в   большинстве   случаев   не   даёт положительного   эффекта.   Это   связано   со   значительным   преобладанием углерода к азоту в их составе. В почве может ухудшаться азотный режим из­за усиленного   поглощения   микроорганизмами   легкодоступных   форм   азота.   Для использования   отходы   растениеводства   необходимо   компостировать   или перерабатывать их до биогумуса вермикультурой. Компосты и гумус готовят с добавлением   к   отходам   сельского   хозяйства   органических,   минеральных, азотистых добавок и навоза. Сохранение   почвенного   покрова   ­   одно   из   условий   обеспечения   и поддержания   экологического   равновесия   в   биосфере.   Почва   ­   важнейший биологический   абсорбент   и   нейтрализатор   загрязнения,   обитающие   в   ней микроорганизмы   играют   важнейшую   роль   в   минерализации   остатков органических   веществ,   обеспечении   круговорота   их   энергии   в   природе. Почвенный   покров   постоянно   подвергается   воздействию   естественных   сил природы: размыванию, разрушению и созиданию. Почва – это сложная среда со своей внутренней атмосферой, своеобразным водным режимом, определенной фауной и флорой, а также составом минеральных элементов. В   результате   воздействия   комплекса   физических,   химических   и биологических процессов формируется почвенный профиль с дифференциацией на   почвенные   горизонты.   Минеральная   часть   играет   большую   роль   в почвообразовании   и   плодородии   почвы.   Она   служит   источником   многих элементов   питания   для   растений,   определяет   основные   свойства   почвы. Важнейшей частью почвы является её органическая, часть, которая состоит из 8 органических   остатков   (корешков   и   наземного   опада),   не   потерявших анатомического строения, и специфического вещества – гумуса.  Гумус   –   самый   важный   продукт   процесса   почвообразования,   одно   из последних   звеньев   круговорота   элементов   от   органического   вещества, полученного при фотосинтезе, до конечного продукта его минерализации.  Превращение   органических   остатков   в   гумус   происходит   по­разному   и зависит   то   многих   факторов.   Это   температура   и   влажность   почвы,   её химические   свойства,  а  также   характер  поступления  остатков.  Органические остатки лучше всего разлагаются при температуре почвы 25­30° С и влажности 60%. Но наряду с синтезом гумусовых веществ при таких условиях энергично минерализуется органическая масса. Вермикультура   ­   это   компостные   черви   в   органическом   субстрате. Вермикультуру можно представить как сложное биоценотическое сообщество, ограниченное определенным биотопом в составе культурного ландшафта. Выращивание   дождевых   червей   осуществляется   с   двумя   целями   ­   для максимального преобразования органических отходов в органическое удобрение (вермикомпост, биогумус) и наращивания биомассы самих дождевых червей как ценнейшего источника белков, пептидов, ферментов и физиологически активных веществ. Дождевые черви, ускоряющие во много раз разложение органического вещества, позволяют в относительно короткие сроки абсолютно экологически чистым   способом   превратить   разного   рода   органические   отходы   в   ценное удобрение. Установлено, что черви, измельчая отходы до пастообразного состояния, создают   тем   самым   прекрасные   условия   для   развития   различного   рода микроорганизмов, подавляющих размножение патогенных бактерий, в частности сальмонеллы.   Исследователи   обращают   внимание   на  то,  что   содержащиеся   в вермикомпостах   микроорганизмы   способствуют   переводу   токсичных   форм тяжелых   металлов   в   малоподвижные   соединения.   Это   очень   важно,   так   как внесение   вермикомпостов   в   почвы   вокруг   крупных   городов,   промышленных комбинатов,   а  также   там,   где   применялось   много   минеральных   удобрений   и 9 пестицидов,   будет   способствовать   оздоровлению   этих   почв   и   в   целом окружающей среды. Биотехнологический   процесс   получения   биогумуса   основывается   на способности червей использовать органические остатки, трансформировать их в кишечном   канале   и   выделять   в   виде   копролитов.   В   процессе   переваривания органических отходов в кишечнике червей формируются гумусовые вещества. Они отличаются по химическому составу от гумуса, который образуется в почве при участии только микрофлоры, потому что в кишечнике червей происходят процессы   полимеризации   продуктов   распада   органических   веществ   и формируются   молекулы   гуминовых   кислот,   которые   образуют   комплексные соединения   с   минеральными   компонентами,   которые   долго   хранятся   в   виде стойких образований. Концентрация гумусовых веществ в копролитах червей в 4­8   раз   больше,   чем   в   навозной   биомассе.   Копролиты   ­   это   плотные   чёрно коричневые   палочки   без   запаха,   которые   не   слеживаются.   Копролиты составляют   основу   вещества,   которое   называется   биогумусом,   а   их гранулированная форма предает ему рассыпчатого вида, что очень важно для структуризации   почвы   (Стриганова,   1980;   Городний,   Повхан,   1990;   Игонин, 2002; Петроченко, 2016). Результаты исследования В   ходе   экспериментов   было   установлено,   что   влажность   субстратов сохранялась   продолжительное   время,   и   требовался   один   пролив   в   неделю ёмкостей. Оптимальным уровнем влажности для червей составило от 5 до 7 единиц (рис. 1). Рисунок 1. – Влажность экспериментальных образцов 10 Изменения   температуры   опытных   образцов   находились   в   пределах комнатных показателей (рис. 2). Рисунок 2. – Показатели температуры экспериментальных образцов Присутствие червей в эксперименте без добавок и с добавкой «Байкал – ЭМ 1» среду делают нейтральной рН до 7,0 (рис. 3). Выживание червей высокое (рис.   4)   и   наблюдается   появление   коконов   с   первого   этапа.   С   дрожжами активность червей ниже, могут погибать, требуется дополнительно использовать мел, так как рН падает с 7 единиц в первом этапе до 6,5 в последующих. Рисунок 3. – Состояние рН среды в опытных образцах 11 Рисунок 4. – Присутствие червей в субстрате по окончанию этапов опыта Начало разложения опада и образование копролитов в пробах с червями наблюдали к 10 дням. После 40 дней конечного разложения не наблюдали. На 70 день   было   полное   разложение   опада   и   прирост   числа   червей.   Неприятных запахов от субстрата не наблюдали. К   настоящему   времени,   благодаря   большому   количеству   накопленного Заключение материала   о   пищевой   активности   почвенных   беспозвоночных,   их   роли   в регуляции процессов разложения органического вещества и средообразующей деятельности,  важное   значение   животных   не   вызывает   сомнений   и  позволяет говорить о сложности и многообразии их участия в экосистемных процессах. 12 Вермипереработка   органических   отходов,   направленная   на   получение удобрений и других полезных материалов, занимает важное место в современной науке по переработке отходов. Вермикультура  E. foedida  гибрид «Старатель» может эффективно использоваться для переработки древесного листового опада некоторых видов древесных растений характерных для таёжной зоны Западной Сибири и используемых в озеленении городов. Таким образом, использование червей возможно при изначальном заселении 30­40 особей на ёмкость и 2/3 опада допустимая дозировка. Можно избежать лишних затрат на дрожжи и биологические добавки, так как хорошие показатели были в образцах только с дождевыми червями. При температуре 22 градуса можно поливать 1 раз в неделю при закрытой крышке создающей продолжительную сохранность увлажнения. Выводы Была изучена литература по вермикомпостированию отходов. Найдены и применены три способа компостирования. Одинаково продуктивными были результаты с биодобавкой «Байкал 1. 2. 3. – ЭМ 1» и без добавок. 4. Для экономии ресурсов можно отказаться от использования данных добавок, так как за 40 дней разложения опада не произошло. 5. Ускорению   процесса   переработки   опада   может   способствовать увеличение количества червей с 10 особей до 40 на данный объём ёмкости. Список используемой литературы Всеволодова­Перель   Т.С.   Дождевые   черви   фауны   России.  Определитель. М.: Наука, 1997. 102 с. Городний   Н.М.,   Повхан   М.Ф.   Биоконверсия   органических   отходов   для получения   биогумуса   и   охраны   окружающей   среды.   Проблемы   азота   в интенсивном земледелии. Новосибирск: Росагропромиздат, 1990. 231­235.  Игонин А. М. Как повысить плодородие почвы в десятки раз с помощью дождевых червей. – М.: Маркетинг, 2002. – 30 с. 13 Петроченко   К.   А.   и   др.   Вермикомпост   на   основе   листового   опада перспективное   кальциевое   удобрение   //Вестник   Томского   государственного университета. Биология. – 2015. – №. 2 (30). – С. 20­34. Стриганова   Б.Р.,   Чернов   Ю.И.   Трофические   отношения   почвенных животных   и   их   зонально­ландшафтные   особенности   функциональная организация биогеоценозов.–М.: Наука. – 1980. – С. 269­288. //Структурно­ Приложение 14 Биологически активные добавки 15 Рост грибов на субстрате Образование копролитов на 10 день 16 Снятие показателей состояния среды Слабое разложение опада в контрольной пробе торф­трава­дрожжи