ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ПИЩЕВОЙ И ПИВОВАРЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В ПРОЦЕССАХ ВЕРМИКУЛЬТИВИРОВАНИЯ И ВЕРМИКОМПОСТИРОВАНИЯ
|
АННОТАЦИЯ 2
1 Мировой и отечественный опыт использования вермикультивирования для комплексного решения экологических и аграрных проблем 9
1.1 Из истории развития вермитехнологий 9
1.1.1 Развитие вермитехнологии в разных странах 9
1.1.2 История развития вермитехнологии в России 14
1.2 Области применения вермикультуры 19
1.2.1 Биогумус: основные свойства, получение и применение 19
1.2.2 Выращивание биомассы дождевых червей 23
1.2.3 Перспективы утилизации пищевых отходов и пивной дробины дождевыми
червями 24
2 Объекты и методы исследования 30
2.1 Характеристика объектов исследования 30
2.2 Методы исследования 32
2.2.1 Методика закладки опыта 1 «Эффективность переработки пищевых отходов
дождевыми червями в условиях лабораторного модельного эксперимента» 32
2.2.2 Методика закладки опыта 2 «Эффективность переработки отходов пивоваренной
промышленности (пивной дробины и пивных дрожжей) дождевыми червями в условиях лабораторного модельного эксперимента» 34
3 Влияние отходов пищевой и пивоваренной промышленности на процессы
вермикультивирования и вермикомпостирования 36
3.1 Влияние пищевых отходов на процессы вермикультивирования и
вермикомпостирования 36
3.1.1 Оценка эффективности применения пищевых отходов в процессах
вермикультивирования в сравнении с традиционно используемым навозом КРС 36
3.1.2 Оценка эффективности применения пищевых отходов в сравнении с традиционно
используемым навозом КРС в процессах вермикомпостирования 39
3.2 Влияние отходов пивоваренной промышленности на процессы вермикультивирования
и вермикомпостирования 41
3.2.2 Оценка эффективности отходов пивоваренной промышленности в процессах
вермикомпостирования 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
ВЫВОДЫ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 49
ПРИЛОЖЕНИЕ А 52
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 53
ПРИЛОЖЕНИЕ В 54
1 Мировой и отечественный опыт использования вермикультивирования для комплексного решения экологических и аграрных проблем 9
1.1 Из истории развития вермитехнологий 9
1.1.1 Развитие вермитехнологии в разных странах 9
1.1.2 История развития вермитехнологии в России 14
1.2 Области применения вермикультуры 19
1.2.1 Биогумус: основные свойства, получение и применение 19
1.2.2 Выращивание биомассы дождевых червей 23
1.2.3 Перспективы утилизации пищевых отходов и пивной дробины дождевыми
червями 24
2 Объекты и методы исследования 30
2.1 Характеристика объектов исследования 30
2.2 Методы исследования 32
2.2.1 Методика закладки опыта 1 «Эффективность переработки пищевых отходов
дождевыми червями в условиях лабораторного модельного эксперимента» 32
2.2.2 Методика закладки опыта 2 «Эффективность переработки отходов пивоваренной
промышленности (пивной дробины и пивных дрожжей) дождевыми червями в условиях лабораторного модельного эксперимента» 34
3 Влияние отходов пищевой и пивоваренной промышленности на процессы
вермикультивирования и вермикомпостирования 36
3.1 Влияние пищевых отходов на процессы вермикультивирования и
вермикомпостирования 36
3.1.1 Оценка эффективности применения пищевых отходов в процессах
вермикультивирования в сравнении с традиционно используемым навозом КРС 36
3.1.2 Оценка эффективности применения пищевых отходов в сравнении с традиционно
используемым навозом КРС в процессах вермикомпостирования 39
3.2 Влияние отходов пивоваренной промышленности на процессы вермикультивирования
и вермикомпостирования 41
3.2.2 Оценка эффективности отходов пивоваренной промышленности в процессах
вермикомпостирования 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
ВЫВОДЫ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 49
ПРИЛОЖЕНИЕ А 52
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 53
ПРИЛОЖЕНИЕ В 54
Урбанизация, постоянно увеличивающееся население земли и потребительский образ жизни людей приводят к безмерно возрастающему производству и накоплению громадных объёмов промышленных, сельскохозяйственных и бытовых отходов. Существенная часть этих отходов (до 60-70 %) является органической и нетоксичной по своей природе. Однако, они обладают потенциалом глобального увеличения загрязнения окружающей среды: почвы, воды и воздуха, потому что от них в настоящее время избавляются размещением отходов на свалках, сжиганием в печах или захоронением на полигонах. Эти способы утилизации отходов экологически опасны и экономически невыгодны. Если эти органосодержащие отходы превратить в материалы, полезные для сельского хозяйства, то удастся сохранить огромные количества основных питательных веществ для растений. Поэтому возрастает интерес к использованию органических отходов в качестве удобрений, почвоулучшителей и источников энергии.
Вермитехнологии, то есть технологии, основанные на использовании компостных (навозных) червей, сочетают в себе все эти достоинства и преимущества. Вермикомпостирование - это наиболее экологически безопасная и дружественная для окружающей среды биотехнология переработки и утилизации биодеградируемых органических или органосодержащих отходов и превращение их в материалы с добавочной стоимостью. С помощью вермикультуры можно перерабатывать органические материалы отходов, при этом органические отходы преобразуются в гумус и биомассу дождевых червей.
Огромный вклад дождевых червей в формирование и создание плодородный структуры почвы был отмечен в классических работах исследователей 19 века, таких как Hansen (1877), Darwin (1881), Muller (1887), Высоцкий (1899) [26].
Идея культивирования дождевых червей принадлежит американскому врачу Баррету. В 1959 году на собственной ферме он занимался разведением дождевых червей с целью утилизации всех видов органических отходов. Результаты его работ не остались незамеченными. В ряде стран мира (США, Канада, Япония, Филиппины, Китая и много других) приступили не только к изучению способов культивирования дождевых червей, но и к созданию материально-технической базы для их выращивания в промышленных масштабах [32].
В бывшем СССР в 1956 году была организована первая лаборатория почвенной зоологии в Институте морфологии животных им. А. Н. Северцова (теперь это Институт 5
проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН), её основателем и руководителем был выдающийся советский ученый-академик М. С. Гиляров. Под его руководством в 1960¬70-е годы была осуществлена программа по масштабной интродукции некоторых видов дождевых червей в почвы республик Средней Азии с целью улучшения их структуры и плодородия.
Однако искусственным разведением или культивированием компостных червей в бывшем СССР стали заниматься лишь с начала 1980-х годов.
Огромный вклад в разработку способов культивирования компостных червей внес профессор А. М. Игонин. Исследования были начаты в 1984 году во Владимирском государственном педагогическом институте (теперь Владимирский государственный университет) [26].
В настоящее время, в результате сотрудничества ученого с корпорацией «Грин- ПИКъ», создана школа профессора А. М. Игонина, где обучают представителей всех регионов России и зарубежья технологии вермикультивирования [31].
Также большое значение для развития данного направления имеют технологии вермикомпостирования органических отходов микробиологических предприятий, сельскохозяйственных, промышленных и муниципальных осадков сточных вод, которые с 1989 года разрабатывались в отделе экологии ВНИИ прикладной микробиологии. Под руководством профессора Г. А. Жарикова была проведена селекционная работа по скрещиванию различных промышленных линий компостных червей и природных компостных червей Eisenia fetida и получена продуктивная линия компостных червей, пригодная для климатических условий России, названная «Оболенский гибрид».
Следующий виток развития и распространения вермикультуры в России связан с деятельностью ОАО «Корпорация «Грин-ПИКъ» из Владимирской области. Корпорация в настоящее время производит и продает вермикомпост на основе подстилочного навоза КРС, почвогрунты, жидкие гуминовые препараты из вермикомпоста под торговой маркой «ГУМИСТАР» и компостных червей [5].
Несмотря на то, что за последние десятилетия в бывшем СССР и теперешней России было издано очень мало научной и практической профессиональной литературы по вермикультуре, научные исследования компостных червей и разработка биотехнологических способов с использованием компостных червей для переработки органических отходов (технология вермикомпостирования) получили широкое распространение.
Вермикомпостирование давно перешагнуло стадию опытных разработок и превратилось во многих странах мира (США, Канада, Китай, ЕС, Австралия и Юго-Восточная Азия) в крупномасштабный бизнес и стало основой вермииндустрии. Новые технологии вермикомпостирования являются результатом многолетних научных исследований многих коллективов в многих странах мира [26].
Практическая часть работы была выполнена в Сибирском НИИ сельского хозяйства и торфа - филиале СФНЦА РАН под руководством доктора биологических наук Н. Н. Терещенко. Экспериментальный материал (фактические данные) представляет собой результаты двух модельных экспериментов. Первый модельный эксперимент включал 4 варианта, второй - 3 варианта.
Объект исследования - компостная технологическая линия дождевого червя западносибирской популяции вида Eisenia fetida (Savigny, 1826).
Предмет исследования - процессы вермикультивирования и вермикомпостирования.
Защищаемые положения:
1. При использовании пищевых отходов в качестве органического субстрата для дождевых червей необходим период предварительной подготовки субстрата, в течение которого прекращаются процессы брожения низкомолекулярных сахаров и выделения токсичных для червей продуктов брожения.
2. Для процессов вермикультивирования, целью которых является получение биомассы червей, наиболее оптимальным субстратом является навоз КРС - традиционно используемый в разведении дождевых червей.
3. Для процессов вермикомпостирования, целью которых является получение биогумуса, наиболее оптимальным субстратом являются очистки картофеля, обеспечивающие максимальный выход копролита дождевых червей.
4. Учитывая высокую актуальность проблемы утилизации больших объемов пивной дробины, но значительно более низкую эффективность ее использования по сравнению с пищевыми отходами (банановая кожура), может быть рекомендовано частичное (не более 10-15 % от общего веса субстрата) включение пивной дробины в состав органического субстрата для дождевых червей.
Цель работы - Оценить возможность использования отходов пищевой и пивоваренной промышленности в качестве компонента органического субстрата для увеличения эффективности вермикультивирования и вермикомпостирования.
Задачи:
1. Изучить эффективность использования отходов пищевой и пивоваренной промышленности в процессах вермикультивирования с оценкой их влияния на показатели роста и развития дождевых червей Eisenia fetida.
2. Изучить эффективность использования отходов пищевой и пивоваренной промышленности в процессах вермикомпостирования с оценкой их влияния на выход копролита дождевых червей Eisenia fetida.
Автор работы выражает благодарность своему научному руководителю Н. Н. Терещенко за неоценимую помощь в освоении методов вермикультивирования, а также сотрудникам кафедры доцентам О. М. Минаевой и Е. Е. Акимовой за помощь в статистической обработке данных.
Вермитехнологии, то есть технологии, основанные на использовании компостных (навозных) червей, сочетают в себе все эти достоинства и преимущества. Вермикомпостирование - это наиболее экологически безопасная и дружественная для окружающей среды биотехнология переработки и утилизации биодеградируемых органических или органосодержащих отходов и превращение их в материалы с добавочной стоимостью. С помощью вермикультуры можно перерабатывать органические материалы отходов, при этом органические отходы преобразуются в гумус и биомассу дождевых червей.
Огромный вклад дождевых червей в формирование и создание плодородный структуры почвы был отмечен в классических работах исследователей 19 века, таких как Hansen (1877), Darwin (1881), Muller (1887), Высоцкий (1899) [26].
Идея культивирования дождевых червей принадлежит американскому врачу Баррету. В 1959 году на собственной ферме он занимался разведением дождевых червей с целью утилизации всех видов органических отходов. Результаты его работ не остались незамеченными. В ряде стран мира (США, Канада, Япония, Филиппины, Китая и много других) приступили не только к изучению способов культивирования дождевых червей, но и к созданию материально-технической базы для их выращивания в промышленных масштабах [32].
В бывшем СССР в 1956 году была организована первая лаборатория почвенной зоологии в Институте морфологии животных им. А. Н. Северцова (теперь это Институт 5
проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН), её основателем и руководителем был выдающийся советский ученый-академик М. С. Гиляров. Под его руководством в 1960¬70-е годы была осуществлена программа по масштабной интродукции некоторых видов дождевых червей в почвы республик Средней Азии с целью улучшения их структуры и плодородия.
Однако искусственным разведением или культивированием компостных червей в бывшем СССР стали заниматься лишь с начала 1980-х годов.
Огромный вклад в разработку способов культивирования компостных червей внес профессор А. М. Игонин. Исследования были начаты в 1984 году во Владимирском государственном педагогическом институте (теперь Владимирский государственный университет) [26].
В настоящее время, в результате сотрудничества ученого с корпорацией «Грин- ПИКъ», создана школа профессора А. М. Игонина, где обучают представителей всех регионов России и зарубежья технологии вермикультивирования [31].
Также большое значение для развития данного направления имеют технологии вермикомпостирования органических отходов микробиологических предприятий, сельскохозяйственных, промышленных и муниципальных осадков сточных вод, которые с 1989 года разрабатывались в отделе экологии ВНИИ прикладной микробиологии. Под руководством профессора Г. А. Жарикова была проведена селекционная работа по скрещиванию различных промышленных линий компостных червей и природных компостных червей Eisenia fetida и получена продуктивная линия компостных червей, пригодная для климатических условий России, названная «Оболенский гибрид».
Следующий виток развития и распространения вермикультуры в России связан с деятельностью ОАО «Корпорация «Грин-ПИКъ» из Владимирской области. Корпорация в настоящее время производит и продает вермикомпост на основе подстилочного навоза КРС, почвогрунты, жидкие гуминовые препараты из вермикомпоста под торговой маркой «ГУМИСТАР» и компостных червей [5].
Несмотря на то, что за последние десятилетия в бывшем СССР и теперешней России было издано очень мало научной и практической профессиональной литературы по вермикультуре, научные исследования компостных червей и разработка биотехнологических способов с использованием компостных червей для переработки органических отходов (технология вермикомпостирования) получили широкое распространение.
Вермикомпостирование давно перешагнуло стадию опытных разработок и превратилось во многих странах мира (США, Канада, Китай, ЕС, Австралия и Юго-Восточная Азия) в крупномасштабный бизнес и стало основой вермииндустрии. Новые технологии вермикомпостирования являются результатом многолетних научных исследований многих коллективов в многих странах мира [26].
Практическая часть работы была выполнена в Сибирском НИИ сельского хозяйства и торфа - филиале СФНЦА РАН под руководством доктора биологических наук Н. Н. Терещенко. Экспериментальный материал (фактические данные) представляет собой результаты двух модельных экспериментов. Первый модельный эксперимент включал 4 варианта, второй - 3 варианта.
Объект исследования - компостная технологическая линия дождевого червя западносибирской популяции вида Eisenia fetida (Savigny, 1826).
Предмет исследования - процессы вермикультивирования и вермикомпостирования.
Защищаемые положения:
1. При использовании пищевых отходов в качестве органического субстрата для дождевых червей необходим период предварительной подготовки субстрата, в течение которого прекращаются процессы брожения низкомолекулярных сахаров и выделения токсичных для червей продуктов брожения.
2. Для процессов вермикультивирования, целью которых является получение биомассы червей, наиболее оптимальным субстратом является навоз КРС - традиционно используемый в разведении дождевых червей.
3. Для процессов вермикомпостирования, целью которых является получение биогумуса, наиболее оптимальным субстратом являются очистки картофеля, обеспечивающие максимальный выход копролита дождевых червей.
4. Учитывая высокую актуальность проблемы утилизации больших объемов пивной дробины, но значительно более низкую эффективность ее использования по сравнению с пищевыми отходами (банановая кожура), может быть рекомендовано частичное (не более 10-15 % от общего веса субстрата) включение пивной дробины в состав органического субстрата для дождевых червей.
Цель работы - Оценить возможность использования отходов пищевой и пивоваренной промышленности в качестве компонента органического субстрата для увеличения эффективности вермикультивирования и вермикомпостирования.
Задачи:
1. Изучить эффективность использования отходов пищевой и пивоваренной промышленности в процессах вермикультивирования с оценкой их влияния на показатели роста и развития дождевых червей Eisenia fetida.
2. Изучить эффективность использования отходов пищевой и пивоваренной промышленности в процессах вермикомпостирования с оценкой их влияния на выход копролита дождевых червей Eisenia fetida.
Автор работы выражает благодарность своему научному руководителю Н. Н. Терещенко за неоценимую помощь в освоении методов вермикультивирования, а также сотрудникам кафедры доцентам О. М. Минаевой и Е. Е. Акимовой за помощь в статистической обработке данных.
Результаты исследования показали, что использование отходов пищевой промышленности в качестве компонента органического субстрата после двух-трех недельного периода предварительного компостирования повышает эффективность процессов вермикомпостирования, способствуя 10-17 % увеличению выхода копролита. При этом наиболее эффективным является использование картофельных очисток. За исключением отходов переработки картофеля все исследованные виды пищевых отходов по сравнению с навозом КРС уменьшают продуктивность вермикультивирования, снижая прибавку биомассы дождевых червей.
Использование отходов пивоваренной промышленности в процессах вермикультивирования и вермикомпостирования менее эффективно чем банановой кожуры. Применение пивных дрожжей в исследованной концентрации нежелательно по причине провоцирования активного течения процессов брожения - губительных для дождевых червей, но, учитывая важность их утилизации, можно рекомендовать данный вид отходов в качестве добавки к субстрату, но в малых объемах.
Использование отходов пивоваренной промышленности в процессах вермикультивирования и вермикомпостирования менее эффективно чем банановой кожуры. Применение пивных дрожжей в исследованной концентрации нежелательно по причине провоцирования активного течения процессов брожения - губительных для дождевых червей, но, учитывая важность их утилизации, можно рекомендовать данный вид отходов в качестве добавки к субстрату, но в малых объемах.
