способ получения технологических (специализированных) пород компостного дождевого червя eisenia foetida

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ (СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ) ПОРОД КОМПОСТНОГО ДОЖДЕВОГО ЧЕРВЯ EISENIA FOETIDA, включающий сбор червей дикой популяции, помещение их в компост и поддержание для нормальной жизнедеятельности червей оптимальных параметров температуры, влажности и pH среды, отличающийся тем, что компостных червей дикой популяции помещают в 25-40-сантиметровый слой компоста из навоза, выдерживают их в нем в течение трех циклов развития, каждый из которых длится 140 180 суток, при этом подкормку червей осуществляют ежемесячно путем наслаивания свежего субстрата на поверхность перерабатываемого субстрата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биотехнологии переработки навоза скотокомплексов или других органикосодержащих отходов с помощью компостных червей в гумусное органическое удобрение (синонимы: биогумус, червекомпост) для полей и полноценный белок для балансирования кормов животных, в частности, к созданию технологических "штаммов" (пород) компостного (навозного) дождевого червя Eisenia foetida.

За последнее десятилетие в разных странах наблюдается нарастание интереса к разработке и внедрению биотехнологии переработки навоза скотокомплексов и других органикосодержащих отходов с помощью земляных (дождевых или компостных) червей в гумусное органическое удобрение для полей и полноценный белок для балансирования кормов животных в виде биомассы червей. Такая биотехнология позволяет исключить загрязнение окружающей среды навозными стоками, резко снизить потребление химических удобрений на полях при значительном возрастании продуктивности почвы и животных; сельскохозяйственная и животноводческая продукция становятся экологически чистыми, превосходного качества и надежной сохраняемости. Она способствует повышению здоровья почвы, населения и животных.

Основным биологическим компонентом в технологии переработки компостов скотокомплексов являются продуктивные "штаммы" дождевых (земляных или компостных) червей, полученные путем селекции из диких (природных) предшественников.

Наиболее продуктивным и приемлемым для технологии переработки навоза оказался навозный (компостный) червь Eisenia foetida. Этот вид распространен повсеместно, легко адаптируется к различным органикосодержащим субстратам (Перель Т.С. Распространение и закономерность распределения дождевых червей фауны СССР. М. Наука, 1979, с. 1-272).

В США этот технологически приемлемый вид червей послужил основой для селекционной работы, в ходе которой в 1959 году был получен вариант, названный "Красным калифорнийским". В отличие от исходных диких предшественников он обладает способностью размножаться в наземных культиваторах типа огородных грядок без всяких построек или теплиц в климате калифорнийского или средиземноморского региона дает 18-26-кратное воспроизводство за цикл культивирования в отрытом грунте (под открытым небом) и 512-кратное воспроизводство в условиях закрытых теплиц, тогда как дикие сородичи дают только 4-6-кратное воспроизводство. Продолжительность жизни его в четыре раза больше, чем у обычного навозного червя и достигает 16 лет. (К.Ferruzzi Manuale del Zombricoltore. Edagricole Bologna, Roma, Milane, 1984, p-121).

Например, в Англии большое внимание уделяется адаптации к самым разнообразным субстратам червей вида Eisenia foetida. Были найдены и некоторые другие продуктивные виды, которые изучаются в Ротхемстеде. Фундаментальные исследования направлены, в основном, по селекционно-генетическому каналу и каналу взаимодействий: земляные черви микроорганизмы, т.е. изысканию тех микробов, которые обусловливают максимальный рост червей. Чистые культуры этих микробов должны, по их мнению, ускорить разложение органики и рост продукции червей (C.A.Edwards, 1983; T.Foster, 1985; М.Gaisfort, 1987).

Первые успехи по получению технологически приемлемого "штамма" Eisenia foetida в ВГПИ появились в результате селекционной работы уже в 1985-1986 г. В течение 1987 и 1988 г.г. полученный "штамм" технологически приемлемой популяции червей Eisenia foetida был проверен в опытах по его воспроизводству на различных субстратах, приготовленных на основе подстилочного навоза КРС (подстилка-солома резаная), свиного подстилочного (опилки) навоза, твердой фракции свиного бесподстилочного жидкого навоза, конского навоза, куриного торфопометного компоста в виде адаптации его к каждому субстрату в отдельности. (Параллельные повторности: n 10; последовательные пересевы: n 4).

Кроме того, проводились исследования по выяснению способности червей названной лабораторной популяции к адаптации при перезаселении их на новый (незнакомый им) субстрат: например, червей, культивируемых на субстрате из свиного навоза (180 сут), перезаселяли на субстрат на основе подстилочного навоза КРС, или конский навоз, или куриный помет. Черви сравнительно легко приживались на незнакомом им субстрате с потерей в среднем около 40-50% от количества перезаселенных червей в первые 14 сут их пребывания в новом субстрате. В последующие сроки (после 14-ти суток переадаптации) выжившие черви быстро окольцевывались и вступали в фазу размножения, что свидетельствовало об их полной адаптации. Контрольные дикие черви погибают в такой ситуации на 90-95 процентов.

Затем мы изменили схему переадаптации червей к новому для них субстрату, исходя из следующего понимания физиологического процесса перестройки ферментативной системы пищеварительного тракта: компост для червей это их дом и их пища. Черви, живущие в нем, чувствуют себя хорошо. Но переселенные в новый, незнакомый им субстрат, они могут испытывать, что он для них "невкусный", или вызывает другие неприятные ощущения и дискомфорт вплоть до смертельных. Делается это следующим образом. В субстрате, незнакомом для червей, делается выемка, вместимостью 10-20 л. В эту выемку укладывают соответственно 10-20 л субстрата с червями, которые живут и воспитываются в нем. Черви поедают свой родной субстрат, но его становится меньше. Испытывая голод, они начинают рыскать и выходят на границу к новому для них субстрату. Пробуют его. Но он им не нравится и они возвращаются домой (в старый родной субстрат). Но голод снова их гонит и они снова пробуют новый для них субстрат. Так постепенно в течение нескольких суток (7-14 сут) они адаптируются к новому субстрату и переходят в него. При этом потери популяций составляют от 10 до 20% переселяемых червей. Так следует переселять и дикие "штаммы" червей для их перевоспитания, адаптации и селекции.

Селекция червей Eisenia foetida и получение технологических штаммов.

Исходя из вышеизложенного, принимая во внимание то, что технологические "штаммы" (породы) дождевых червей и технологии их культивирования, созданные в США, вошли в список КОКОМ (список товаров и технологий, запрещенных для экспорта в СССР), используя опыт и знания общебиологических законов селекции и биотехнологических законов, мы задались целью создания своих технологических (специализированных) "штаммов" (пород) червей из диких местных популяций дождевого червя вида Eisenia foetida (Savinghi, 1826), (Oligohaeta, Zumbricidae), пригодных для промышленной биопереработки навоза и других органикосодержащих отходов сельскохозяйственного и промышленного (бродильные, лесоперерабатывающие и т.п.) производства в экологически чистые продукты: гумусное органическое удобрение (биогумус, червекомпост) непревзойденного качества;

полноценный белок (в виде биомассы червей) для балансирования кормов животных;

обезвреженную, обеззараженную окружающую среду, способствующую оздоровлению почвы, вод, сельскохозяйственной продукции, животных и людей.

Способ получения технологических (специализированных) пород компостного дождевого червя Eisenia foetida заключается в том, что компостных червей дикой популяции помещают в 25-40-сантиметровый слой компоста из навоза, подлежащего промышленной переработке, выдерживают их в нем в течение трех циклов развития, каждый из которых длится 140-180 суток при температуре субстрата (компоста) 15-25^оС, влажности 65-85% и рН среды 6,5-7,5, с ежемесячной подкормкой червей путем наслаивания свежего компоста (субстрата) на поверхность перерабатываемого субстрата, при этом в перерабатываемом субстрате идет процесс селекции и адаптации червей к новым искусственно созданным условиям их обитания с отмиранием значительной части диких особей, выжившие черви переходят из отработанного субстрата в слой свежего компоста, быстро размножаются и составляют популяцию технологических (специализированных) червей для переработки данного навоза (компоста).

Технологические параметры культивирования. Температура субстрата: оптимальная 20 (15-25)^оС. При температуре субстрата 13^оС черви перестают откладывать коконы; при температуре 6^оС черви перестают питаться, при температуре +4^оС черви перестают двигаться и впадают в анабиотическое состояние. С повышением температуры субстрата до 26^оС и выше черви перестают откладывать коконы, при температуре 30^оС они перестают питаться, при температуре 35^оС до 40^оС наступает их гибель.

Влажность субстрата: оптимальная 75 (65 до 85)% При влажности менее 65% черви испытывают жажду. При влажности 30% популяция погибает в течение недели. Черви не боятся переувлажнения и могут быть под слоем воды до трех недель.

рН среды обитания: оптимальная 7,0 (6,5-7,5). Слишком кислая среда (ниже 6,0) и слишком щелочная среда (выше 8,0) гибельна для червей.

Концентрация растворимых солей 0,5% и выше гибельна для червей.

В ходе лабораторных исследований был выбран не только вид червей, пригодных для разработки технологии промышленного их культивирования, но выявлены и проверены условия культивирования, прослежены цикл их размножения, роста и созревания. В частности, выявлено большое совпадение количественных характеристик размножения, роста и созревания червей в лабораторных и полевых культиваторах с расчетными данными, что позволяет математически прогнозировать развитие промышленной популяции и выводить уровень воспроизводства червей и гумуса к определенному сроку для вновь организуемого предприятия. Определена оптимальная "посевная доза" червей для получения максимального воспроизводства за цикл их культивирования. Разработаны и проверены рецептуры технологических субстратов (среды обитания технологических червей), а также технология культивирования червей, позволяющая механизировать весь процесс от заселения их в субстраты, подкормки и выборки и выборки из субстратов, приготовления белкового продукта (например, белковой муки из биомассы червей) и гумусного удобрения для полей.

В вегетационные сосуды засыпали почву с поля после выращивания картофеля (неудобренная супесчаная). Часть вегетационных сосудов (по 5 в каждой группе и для каждой культуры) заполнили только почвой с картофельного поля, другие группы сосудов заполнили той же почвой, но с добавлением 1% червекомпоста (30% влажности), 5-, -10, -15, -20% червекомпоста (30% влажности). В каждый сосуд поместили по 10 семян выбранных растений. Через 2 месяца сняли урожай растений вместе с корнями, высушили до 95% влажности, размололи в шаровой мельнице, взвесили и обсчитали. Результаты представлены в таблице.

Это также единственный опыт. Результаты этого опыта, по-видимому, говорят о возможности создания высокопродуктивных полей.

Названная биотехнология переработки органических отходов с помощью технологических червей, выведенных на месте, осваивается пока в опытно-промышленном масштабе (с переработкой до 5000 тонн органических отходов) в следующих хозяйствах:

1) 295110 Закарпатская область, Ужгородский район, село Часловцы, тепличный комбинат "Весна".

В этом комбинате выведена промышленная популяция технологических червей, перерабатывающая в гумусное удобрение технологическую щепу. Площадь культиваторов 3000 квадратных метров, производительность переработки 3000 кубометров щепы за летний период с получением до 1000 кубометров гумусного органического удобрения осенью 1991 года для выращивания овощей в теплицах в течение зимнего периода 1991-1992 года. Культивирование червей проводится в культиваторах на бетонной площадке под открытым небом. Плотность популяции червей достигнет к сентябрю 1991 года более 50 000 особей на каждом квадратном метре культиватора, что соответствует по весу 8 ( 2) кг биомассы червей на квадратном метре. Биомасса червей переносится вместе с гумусом для выращивания овощей.

В агрофирме "Элита" выведена промышленная популяция червей, перерабатывающая в гумусное удобрение подстилочный соломистый навоз крупного рогатого скота. Площадь культиваторов 3000 квадратных метров. Производительность переработки 3000 тонн подстилочного навоза за летний сезон под открытым небом с получением до 1200 тонн гумусного органического удобрения для полей. Плотность популяции червей к осени достигнет 50-60 тысяч особей на каждом квадратном метре культиваторов. Отделение червей на корм скоту не планируется.

Кооператив "Русь" при колхозе занимается биопереработкой подстилочного навоза крупного рогатого скота с помощью технологических червей "штамма" "Владимирский". Площадь культиваторов 1000 квадратных метров. За летний период 1991 г. переработано 1000 тонн навозных компостов и получено 400 тонн гумусного удобрения. Плотность популяции достигнет к сентябрю 50-60 тысяч особей на каждом квадратном метре.