ОПЫТ ВЕРМИПРОИЗВОДСТВА И ПРОБЛЕМЫ ВЕРМИКУЛЬТИВИРОВАНИЯ НА ЮГО-ВОСТОКЕ БЕЛАРУСИ

Более полувека в мировой практике активно внедряются технологии вермикультивирования и вермипроизводства. Научную основу их зарождения дало известное учение Ч. Дарвина о роли дождевых червей в почвообразовании. Продолжатели научного направления американец Томас Джейсон Баррет (в США) и русский Анатолий Михайлович Игонин (в России) параллельно, независимо друг от друга, пришли к заключению о пользе и коммерческой выгоде использования дождевых червей. В разных концах планеты они изучали технологии, выводили породы, использовали наработки на практике и внедряли их в производство.

За этот период времени вермикультивирование и вермикомпостирование успешно используются в более чем 130 странах мира как основа экологического земледелия. В этом развитии не всегда сопутствуют благоприятные результаты: бывают значительные достижения, но имеют место и спады. Однако, в целом процесс имеет положительную тенденцию развития. К настоящему времени в мире существует около 700 крупных биофабрик и сотни тысяч более мелких вермихозяйств. Во всех странах разрабатываются  новые более эффективные и совершенствуются действующие технологии вермикомпостирования. Биогумус и биомасса вермикультуры успешно используется непосредственно в хозяйствах-производителях, а также реализуются другим потребителям, являясь инновационным товаром.

В вермипроизводстве повсеместно используются разные виды червей. В большинстве случаев это отселектированные, приспособленные к местным условиям высоко продуктивные виды Eisenia foetida (Sav.), Allolobophora caliginosa (Sav.) или Dendrobaena octaedra (Sav.). В зависимости от размера и направления вермихозяйств в летний период используются наиболее распространённые методы вермикультивирования: использование куч, буртов, многоярусных ящиков, вермиложа и вермикультура под пластиковым покрытием. Эти методы адаптированы к условиям различных регионов с различными климатическими условиями и коммерческими целями с применением традиционных или современных способов с использованием простых или сложных технологий. Общим принципом для вермикультуры является то, что позволяет дождевым червям благополучно расти  и размножаться в оптимальных условиях окружающей среды. В условиях крупных хозяйств и биофабрик работают биокомпостеры непрерывного действия или передвижные компостеры. Общим условием для крупных и мелких вермихозяйств является скорость производства при максимальном выходе продукции вермипроизводства.

Наиболее высоких результатов в вермикультивировании достигли фермеры в США, Канаде, Италии, Германии, Японии, Южной Корее, Индии, на Кубе, Филлиппинах, Тайване, в странах Южной Америки, в Австралии и ряде других государств.

Определённый интерес представляет состояние вермипроизводства в Китае. Здесь помимо коммерческих интересов в процессе вермипроизводства основательно решаются и научно-практические проблемы.

В Китае широко распространены такие вермитехнологии:

1)  вермикультивирование вне помещений с использованием глубоких слоев субстрата и высокой плотностью популяции червей в теплое время сезона;

2) вермикультивирование в утепленных буртах, покрытых пластиковыми пленками в холодное время сезона;

3) ежегодная цикличная вермикультура.

Основополагающими для получения высокопродуктивной вермикультуры являются следующие направления:

а) вермикультура с максимальной плотностью биомассы в глубоких субстратах  и наивысшей плотностью популяции в вермиложе с системой аэрируемых туннелей;

б) увеличение высоты субстрата до 50 см и увеличение плотности популяции до 30-50 тыс. особей/м²;

с) плотность червей 10 000±1200 особей/м² в ложе для размножения в слое субстрата глубиной 20-25 см без аэрирующей системы туннелей. Зрелые опоясанные черви-производители  и ювенильные особи растут (обитают) в различных вермиложах: вермиложе для размножения обеспечивает получение коконов или  ювенилов, а взрослые особи удаляются из ложа для выращивания. Вермиложе  для репродукции должно иметь температуру 25^О С, влажность 70% и значение рН среды 6,6, тогда как для увеличения биомассы червей необходимо поддерживать температуру 18^О С, влажность 65% и значение рН среды 8,0-9,0.  Оптимальным сроком разделения червей является фаза, когда формируется у них поясок. Разделением таким образом предотвращают сверхпродукцию червей в вермиложе, а высокую продуктивность червей получают за короткий период культивирования половозрелых особей.

Устройство утепленного вермиложа следующее – внизу яма с подогревом, а сверху вермиложе покрывается пленкой. Это позволяет полностью использовать выделяемое биологическое тепло и поглощаемую солнечную энергию для культивирования червей в холодный сезон.

Успешно решается и вопрос увеличения потенции растущей популяции дождевых червей в искусственных условиях. Такая информация до сих пор отсутствует в доступной литературе. Хотя вермистабилизация, как относительно новая инновационная и альтернативная технология, уже общепринята, так как она безопасна для окружающей среды и проста в использовании (Loehr с сотр., 1988)..

В Китае найдено более 160 видов и 11 подвидов дождевых червей. Черви Pheretima sp. представляют доминантный род в фауне дождевых червей Китая, включающий 133 вида и 6 подвидов в Южном Китае, 66 видов провинции Сихуань, 33 вида в провинции Гуандунг и 15 видов в регионе Гонконг. Однако в Северном Китае черви видов Allolobophora caliginosa и Eisenia fоetida являются преобладающими и по численности, и по биомассе (Chen et al., 1975; Huang и Zhang, 1980).

В 1979 году “DAPING II” (наименование  компостного червя Eisenia fоetida японского происхождения,  который был интродуцирован в Китае), получил широкое распространение в Китае и культивируется на 243 червефермах в 23 провинциях. Виды червей Eisenia fоetida, Allolobophora caliginosa и Pheretima guillemi являются наиболее важными видами дождевых червей, культивируемых в Китае при использовании различных общепринятых методов культивирования в кучах, буртах, многоярусных ящиках, червеложах под пластиковыми навесами или в полевых условиях. Однако эти методы вермикультивирования не подходят для коммерческого производства в больших масштабах. В начале 80-х гг вермикультивирование в Китае бурно развивалось, но затем почти все вермифермы закрылись из-за неэффективности технологий вермикультивирования.

В последние годы как дождевые черви, так и вермикомпост широко используются в сельском хозяйстве и для защиты окружающей среды. Разработаны новые технологии вермикомпостирования в разных странах мира (Sampedro, 1998; Eastman, 2000; Edwards, 2000; Appelhof; 2000).

С помощью вермикультуры отходы растительного и животного происхождения могут быть превращены в животный белок, который можно использовать в качестве кормовой добавки для животных, и вермикомпост, который можно применять для улучшения почв.  Мука из дождевых червей может быть хорошим заменителем рыбной муки (Sabine, 1978) и потенциальным источником белка для человека (Sun et al, 1997). Согласно этим исследованиям 2,25 кг сырого белка/м² площади субстрата  (10% сырого протеина на живой вес) может быть продуцировано в год – это во много раз больше, чем урожай любых культур с аналогичной площади и, кроме того, вермикультура не требует плодородных земель. Таким образом, можно заключить, что вермикультура как технология выгодна и технологически, и экономически. Вермигумус содержит в себе около 3,5% гумуса, 0,2% общего азота, 0,25% общего фосфора и 29,93% органического вещества. Его можно использовать как органическое удобрение для выращивания любых сельскохозяйственных культур с прекрасными результатами (Sun et al, 1997).

В результате исследований установлено, что основными условиями высоко продуктивной вермикультуры являются следующие:

• Зрелые черви-производители и ювенильные черви растущей вермикультуры должны культивироваться в различных слоях вермиложа и регулироваться различными способами в соответствии с различными потребностями производства и размножения. Черви-производители обеспечивают зону с растущими червями только червями-ювенилами. Сбор червей в качестве корма для животных производят из зоны с растущими червями. По результатам опытов сделано заключение, что применение новой технологии выращивания червей позволяет достичь высокой скорости репродукции и получать молодых червей с одинаковым весом.
• Дождевых червей E. fоetida выращивают в течение определённого периода до определенного веса их , что позволяет иметь высокоэффективную вермикультуру с высокой плотностью популяции. За короткий период культивирования достигается сверх высокая плотность популяции червей в вермиложе и это делает производство высокодоходным.
• С помощью обновления червей-производителей и периодической ротации между популяциями «старые черви» в вермиложе или «три поколения» в том же самом вермиложе, было предотвращено естественное снижение жизненного уровня червей.

С 1985 года исследования жизненного цикла, роста и размножения некоторых видов дождевых червей были проведены в природных и  искусственных условиях (Sun Zhenjun). Был достигнут прогресс в понимании значения различных экологических факторов для получения высоко производительной вермикультуры (Sun и сотр., 1992, 1993, 1995). На основании этих данных были разработаны методы получения высоко эффективной вермикультуры, В последние 5 лет было осуществлено более 10 экспериментов с целью усовершенствования оборудования и технологии. Эти методы разработаны в основном для высоко урожайной вермикультуры, выращиваемой вне помещений в теплое время сезона, а также для холодного периода и для постоянного беспрерывного ежегодного вермикультивирования. Эти методы характеризуются, в основном, следующим образом:

• Система вермикультуры для достижения максимальной биомассы червей в высоком субстратном слое при высокой плотности популяции в аэрируемом туннельном вермиложе отличается от традициооных систем вермикультивирования увеличением высоты субстрата с 20 см  до 50 см и плотности популяции червей с 15 000-20 000 особей/м²до 30 000-50 000 особей/м².
• Новая структура вермикультуры состоит из зрелых червей-производителей и ювенильных особей, находящихся в различных слоях вермиложа. Черви-производители обеспечивают откладку в червеложа коконов и заселение ювенильными особями, а затем производят отделение растущих червей.
• Оптимальное поголовье червей E. fоetidaдостигается при выращивании их на смеси коровьего навоза с отходами грибоводства или отходами фруктов.
• Сбор биомассы производят в период, когда у червей появляется поясок (клителлум). Такая высоко продуктивная вермикультура явилась попыткой решить две проблемы, связанные с низкой продуктивностью и скачкообразным характером продукции червей. Это позволило разработать надёжный метод и модель интенсивного наращивания червей в коммерческих целях. Из результатов, полученных в искусственных условиях, производительность сырой биомассы равна 22,5 кг/м²/год, что позволяет считать червей  E. fоetida потенциально высоко продуктивными для получения максимальной биомассы.

В предварительных исследованиях и практических опытах с вермикультурой как в лабораторных, так и полевых условиях  были заложены основные принципы вермитехнологии — имитация условий жизни природных червей в естественных экологических условиях (Yang, 1980; Wang, 1983), в частности большинство диких дождевых червей обитает в пахотном слое почвы приблизительно в 20 см (Yang, 1980). Как правило, пространство обитания ограничивает развитие популяций с высокими плотностями. В условиях этих экспериментов были определены удовлетворительные экологические потребности для роста и размножения червей вида E. fоetida. Результаты исследований (Sun, 1993) показали, что главными факторами, которые ограничивают рост и размножение червей являются температура, влажность субстрата и объем жизненного пространства.

Согласно Sun (1992, 1993) новая теория высокоурожайной вермикультуры основана на идеях, отличающихся от традиционных. Основные  точки зрения являются следующими:

• Некоторые оптимальные экологические факторы для роста дождевых червей не являются наилучшими для их размножения. Температура 25 ^О C, влажность 70% и значение pH среды 6,0 являются наиболее подходящими для продуцирования коконов червей видаE. fоetida, а температура 18 ^О C, влажность субстрата 65% при значении pH среды 8,0-9,0 наиболее подходят для увеличения массы тела червей. Навозный червь E. fоetida может жить в широком диапазоне значений рН среды обитания от 5,0 до 11,0. По-видимому, имеется два оптимума значений pH среды – 6,0 и 9,0. Это указывает на толерантность червей E. fоetida как к кислым, так и щелочным условиям окружающей среды.
• В предпочтительной смеси пищевого субстрата черви E. fоetidaмогут проникать до глубины 70 см, но 99,2% всех червей находятся в слое субстрата до глубины  50 см.
• Это позволяет считать, что черви могут существовать в 50-см слое субстрата. Коконы червей E. foetidaоткладываются в основном в пределах глубины 6-20 см. Число коконов возрастает с глубиной субстрата. Предполагается, что для размножающихся червей наилучшим является обитание в слое субстрата всего в 15 см.
• Плотность популяции взрослых половозрелых особей червейE. foetida для проявления наибольшей репродуктивной активности должна составлять 10 000 +1 200 особей/м² .

 

Характерные особенности червей E. foetida :

1) Клителлум появляется у червей вида спустя 60-70 дней после вылупления из кокона. Максимальный индивидуальный вес достигается к 90-100 дням. Плотность популяции червей не зависит от времени начала размножения червей или наращивания биомассы.

2) При увеличении плотности популяции в определенных диапазонах индивидуальный вес снижается, но биомасса популяции возрастает Популяция червей достигает максимальной массы при плотности 55 000 особей/м². Как правило, при нормальном содержании концентрация червей, равная 30 000-50 000 особей/м², является оптимальной для высокопродуктивной вермикультуры.

3) Так как имеется S-образная форма кривой роста червей, то имеется точка изгиба кривой, находящейся между периодами быстрого роста и медленного роста червей, которую можно использовать для определения оптимального времени сбора продукции, когда клителлум уже сформирован  и индивидуальный вес червей составляет 0.38 +0.02  г при плотности  50 000-55 000 особей/м² .

• Оптимальные условия содержания червей следующие:

1) черви E. foetida предпочитают обитать в навозе крупного рогато скота. Наилучшим субстратом для червей является смесь навоза с соломой, ферментированной в течение 15 суток;

2) оптимальное соотношение растущих и размножающихся червей происходит в субстрате, состоящем из 70% навоза КРС и 30% отходов грибного производства или фруктов, по-видимому, из-за их высокой питательности, отсутствия запаха и подходящей структуры данного вида навоза; хорошей аэрации и более рыхлой структуры отходов грибного производства, богатого питательными веществами, а также сладкого вкуса фруктовых отходов, что предпочитают черви.

3) Смесь навоза с отходами грибного производства оказалась более подходящей для размножения червей, в то время как смесь навоза с отходами фруктового производства является более полезной для наращивания биомассы червей.

Можно с уверенностью сказать, что технологии вермикомпостирования и вермикультивирования – это большой международный бизнес.

Спрос на качественные органические удобрения в мире необычайно высок. И продолжает ежегодно расти, потому что экологически чистые продукты питания остаются большим дефицитом.

Только белорусским огородникам ежегодно требуется около 300 тыс. т биогмуса. Белорусского биогумуса в открытой продаже практически нет. Наработки мелкими партиями его имеют место в основном в Минской, Могилёвской, Брестской и др областях, за исключением Гомельской. Но и здесь нет достаточно стабильных результатов.

Что же случилось в Гомельской области? Почему она как всегда отстаёт от перспективных направлений. Почему такое отношение в этом вопросе? Сказать, что вермикультивированием здесь не занимались нельзя. Занимались. Но занимались без подготовки, без проведения должных предварительных экспериментов. Завезли червей, стали разводить, а навыков и практики достаточной нет. Потому и получилась промашка. Занимались вермипроизводством и ОАО «Полар» в Добрушском районе, и плодоовощное хозяйство «Брилёво» Гомельского района, и некоторые хозяйства Речицкого района, и садоводы-любители и др. Не только в агропроизводстве, а и во всех других сферах деятельности человека вначале идея должна быть основательно изучена, проверена в условиях эксперимента, а затем внедряться в производство. Мы, в институте радиобиологии и постарались подойти к данной проблеме с таких позиций. Что получилось? А то же самое. Нас обвинили, что в проекте нет новизны исследований, а в госбюджете нет финансов и порекомендовали подать на конкурс инновационных проектов, финансируемых из местного бюджета. Уже в этом случае областные чиновники сослались на приведённое заключение ГКНТ, т. е. чиновники науки и административные чиновники объединились и завершили заколдованным кругом. Вероятно, легче всем, когда технологии приходят из-за рубежа. Вероятно, они «дешевле», окупаются «быстрее» и без головной боли «экономятся» средства, выделяемые на научные исследования.

Исходя из изложенного и учитывая зарубежный скрупулёзный опыт биоконверсии, назрела необходимость научным и административным органам повернуться должным образом к исследовательской работе, обеспечить возможность детального, на высоком научном уровне, изучения и оценки технологий вермикультивирования и вермипроизводства и внедрения в производство в условиях рядовых хозяйств. Это основа и перспектива развития биологического земледелия.

Список литературы:

1. Вашкулат Н. П., Черевко Е.М.,Гуменникова Н.Н., Половица С.Г. ГУ «ИГМЭ им. А. Н. Марзеева Гигиеническая оценка вермигумуса, используемого в сельском хозяйстве АМНУ», ООО «Верми-Ленд» 2009
2. Игонин А.М., Титов И.Н. //Материалы международной научно-практической конференции «дождевые черви и плодородие почв». Владимир-2002. С.18-25.
3. Максимова С. Вермитехнологии – новое направление в развитии биотехнологий в Беларуси//Сб. науч. трудов. Вермикомпостирование и вермикульивирование как основа экологического земледелия в ХХI веке: проблемы, перспективы, достижения. – Минск – 2010. – С. 95-100
4. Сэнн Т.Л., Кингман А.Р. Гумус и гуминовые кислоты http://dulvictor.narod.ru/humus.html
5. EDWARDS, C. A, 1998. Earthworm Ecology. St. Lucie Press, Boca Raton. 1-389
6. SAMPEDRO, L & CONDE, A. 1998. Biodegration of paper pulp sludges with earthworms: a pilot scale study. 6thintern. Symposium on Earthworm Ecology, 31Aug.- 4, Sep. P. 204.
7. Sun Zhenjun Технологии вермикультивирования в Китае /Dept. of Ecology and Environmental Sciences, College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, 100094, Beijing, P. R. China 2011;
8. SUN, Z.-J., LIU, X.-C., SUN, L-H. and SONG, C.-Y. 1997. Earthworm as a potential proten resource. Ecol. Food and Nutrition, 36 (2-4): 221-236

---

© Владимир Жданович, ведущий научный сотрудник лаборатории радиоэкологии, кандидат сельскохозяйственных наук

e-mail: irb@mail.gomel.by