SunZhenjun

Dept. of Ecology and Environmental Sciences, College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, 100094, Beijing, P. R. China;

Реферат

В Китае используются различные методы культивирования дождевых червей в зависимости от климатических условий (ямы в земле, бурты, многоярусные ящики и т.д.). В этом обзоре рассматриваются эти методы и некоторые «высокоурожайные» (высокоэффективные)  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.

Ключевым моментом для получения высокоурожайной вермикультуры являются следующие параметры:

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±1 200 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 получении коконов или  ювенилов, а взрослые особи удаляются из ложа для выращивания. Вермиложе  для репродукции должно иметь температуру 25О С, влажность 70% и значение рН среды 6,6, тогда как для увеличения биомассы червей необходимо поддерживать температуру 18О С, влажность 65% и значение рН среды 8,0-9,0.  Оптимальное время выращивания червей, когда формируется у них поясок. Таким образом, предотвращают сверхпродукцию червей в вермиложе, а высокую продуктивность получают за короткий период культивирования. Устройство утепленного вермиложа следующее – внизу яма с подогревом, а сверху вермиложе покрывается пленкой, что позволяет полностью использовать выделяемое биологическое тепло и поглощаемую солнечную энергию для культивирования червей в холодный сезон.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Начиная с начала 70-х гг прошлого века, исследования вермикультуры в искусственных условиях проводились в некоторых регионах и странах, особенно в Японии, Америке, Франции и Германии. Например, в двух городах Киушу и Хоккайдо (Япония) имеется более 200 ферм по разведению дождевых червей или компаний, некоторые из которых используют отходы бумажных фабрик и животноводческих ферм для их утилизации и производства животного белка. В Америке имеется более 90 000 вермихозяйств или производственных объединений. Например, такая вермиферма в Калифорнии, где имеется 2 000 тонн в живом весе дождевых червей и производится ежегодно по 20 000 органического удобрения – вермикомпоста  (Zeng et al., 1982).

Вермикультура также получила развитие в Китае, Тайване и Таиланде в Азии в последние годы (Sun, 1993).  Объемы продаж дождевых червей достигли 100 млн. долл. США и возрастали ежегодно на 30-40% (Wang, 1983). Кроме того, технологии вермикомпостирования были разработаны для управления сельскохозяйственными отходами в больших масштабах (Edwards, 1998).   

Однако большая часть теоретических основ методов вермикультивирования, использующаяся на различных фермах для выращивания дождевых червей  в различных странах, основана на знании характеристик условий обитания дождевых червей в естественных экосистемах, что делает производство экономически не выгодным на единицу используемой площади, вследствие длительности периода роста червей, низкой плотности популяции и применения интенсивного ручного труда.   В последние годы практика улучшения почв и утилизации органических отходов с помощью применения  дождевых червей разработана только в небольших масштабах (Brun с сотр., 1987; Curry, 1988; Edwards 1988, 1996; Sun, 1993, 1997). Вопрос состоит в том, как увеличить потенцию 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 управлении (Loehr с сотр., 1988), имеется относительно мало информации, касающейся оптимальныхо технологических параметров и практического применения в коммерческих масштабах.   

Около 160 видов и 11 подвидов дождевых червей было обнаружено в Китае. 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 fetida 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 fetida японского происхождения,  который был интродуцирован в Китае, получил широкое распространение в Китае и культивируется на 243 червефермах в 23 провинциях. Виды червей Eisenia fetida, Allolobolphora caliginosa и Pheretima guillemi являются наиболее важными видами дождевых червей, культивируемых в Китае, используя различные общепринятые методы 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.

С 1986 года началось исследование экологических потребностей для роста и развития дождевых червей на различных стадиях развития в контролируемых искусственных условиях. Мы овладели некоторыми знаниями по большинству важнейших экологических характеристик, что позволяет получать наивысшие урожаи вермикультуры в создаваемых человеком условиях. Мы разработали новую теорию получения высокоурожайной вермикультуры и  подходящей технологической системы в 1993 году (Sun, 1993, 1993a). Эта технология вермикомпостирования, принятая в Китае, детально обсуждается ниже в данной главе.

 

2. Вермикультивирование в теплое время сезона в Китае

 

В Южном Китае, а в Северном Китае в период теплого времени года наиболее общепринятыми методами вермикультивирования являются следующие: 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 использованием традиционных или современных способов в управлении простыми или сложными технологиями. Общим принципом для вермикультуры является то, что позволяет дождевым червям быстро расти  и размножаться в благоприятных условиях окружающей среды (подходящее экоокружение). Исходя из различий в климатических условиях можно классифицировать три типа методов вермикультивирования. Они следующие:

 

2.1 Метод вермикультивирования в куче вне помещения

Этот метод культивирования состоит в использовании куч двух видов – наземные и полузаглубленные в землю. Они близки по конструкции и управлению. В качестве примера описывается процесс вермикультивирования в в куче полузаглубленного типа.

 

2.1.1 Конструкция вермикучи

Длина и ширина вермикучи зависит от различных местных условий. Высота кучи от 60 до 100 см, из которых 50 см находятся ниже уровня земли, а от 16.5 до 33.0 см – над землей. Таким образом, эту систему можно назвать полузаглубленной вермикучей. Стенки кучи могут быть сделаны из кирпича, но на дне она непосредственно контактирует с землей. Черной пластиковой пленкой покрывают кучу, защищая ее от света и дождя, а также от проникновения в нее крыс, жаб и других животных-врагов и для задержания червей внутри кучи.

 

2.1.2 Отбор подходящих видов червей или разновидностей

        Черви, именуемые как ДАПИНГ II (DAPING II) – разновидность компостных червей  вида Eisenia fetida, имеющих происхождение из Японии,  являются общеизвестными червями для вермикультивирования как в Китае, так и во всем мире. Эти черви пригодны для различных климатических условий, но могут использоваться и в регионах с  холодным климатом. Сами черви не могут регулировать температуру своего тела и  окружающей его среды. Когда температура становится ниже +5О  C зимой, они уходят в более глубокие слои почвы.

 

2.1.3 Поддержание температуры летом ниже +30О C и зимой выше  +10О  С

        Летом для понижения температуры вермисубстрата, прежде всего, необходимо уменьшить толщину слоя до 20-27 см, использовать затенение и полив водой. Зимой необходимо поддерживать температуру выше +10О C, увеличивая высоту вермиложа, покрывая сверху его сеном (соломой) и пластиковой пленкой, при уменьшении числа поливов водой.

 

2.1.4 Поддержание относительной влажности субстрата на уровне 70-75%

        Дождевые черви осуществляют свое дыхание с помощью поглощения кислорода, растворенного во влаге, через свою поверхность тела. Если влажность субстрата  будет недостаточна, они погибают от обезвоживания или удушения. Поэтому вермикучи необходимо поливать водой летом каждые 1-2 дня, а зимой один раз в 3-7 дней. Какие простые критерии используются для определения влажности субстрата? Для червевода можно применять очень простой способ. Необходимо взять в руку горсть субстрата и сжать его. Если при этом с Ваших пальцев будет капать вода, то такой субстрат имеет избыточную влажность; если вода только появится между Ваших пальцев, то  такой субстрат оптимален по своей влажности.

 

2.1.5 Поддержание необходимой плотности популяции и режим кормления

        Начальную партию червей (около 600 особей) заселяют на площадь в 1 м2, то есть около 300 г/м2, такая стартовая концентрацияявляется подходящей для размножения червей, но стартовая партия в количестве от 10 000 до 15 000 особей требуется для выращивания червей на биомассу. Для вермикультивирования необходимо хорошо ферментированный субстрат постоянно добавлять на вермиложе для удовлетворительного питания червей. Когда корм для червей заканчивается, то часть червей передвигается к стенкам вермиложа в поисках корма, и необходимо добавлять новые порции корма.  Обычно слой корма толщиной от 7 до 10 см наслаивают каждые 7-10 дней. Процесс добавления субстрата состоит в следующем:

        1) старый субстрат с живыми червями и коконами остаются в одной половине вермиложа, а на другую половину вермиложа наслаивают корм;

        2) когда большая часть червей переместится из старого субстрата в новую порцию корма, то этот слой накрывают пленкой, в котором находятся взрослые особи, но без коконов;

         3) когда эти коконы инкубируют, происходит вылупление и вылупившаяся молодь перемещается в зону свежего корма, покрытую пленкой, оставляя переработанный старый субстрат для дозревания, затем этот субстрат может быть подсушен и просеян для получения тонких фракций вермикомпоста с целью применения его в качестве органического удобрения или кормовой добавки для животных.

 

2.2 Метод многоярусного  вермикультивирования в ящиках

        Ящичная вермикультура очень часто используется в Китае. Различные типы ящиков из дерева или пластика, включая упаковочные ящики или пищевые ящики, используются для вермикультуры. Однако те деревянные ящики, древесина которых содержит в себе ароматические вещества и танин, которые вредны для червей, не могут быть использованы для вермикультуры. Размер ящиков от 40 до 60 см длиной, 30-50 см шириной и высотой 20-30 см, в котором слой субстрата до 20 см. Высота субстрата в ящике более 30 см требует аэрации через вентиляционные отверстия в стенках, а слой менее 20 см слишком тонок и быстро теряет воду. Наличие отверстий  (диаметром 0,7-1,5 см) в дне ящика и стенках ящика способствует дренажу при избытке влажности и вентиляции воздуха. Ящик с вермикультурой может быть покрыт бумажными отходами или соломой для сохранения влажности субстрата.

        Чтобы использовать систему многоярусных ящиков внутри помещений, то 4-5 ящиков, заполненных вермикультурой, ставят друг на друга, образуя, таким образом, вертикальную конструкцию.  Это позволяет лучше использовать объем помещения, легче управлять. При этом увеличивается продуктивность в 2-3 раза по сравнению с вермикультурой, находящейся вне помещения. Помещение для вермикультуры должно иметь два отверстия для аэрации (50x25 см) с каждой стороны стены для поддержания температуры +18О C, а освещение необходимо ночью для того, чтобы черви не расползались из ящиков.

        Плотность червей может быть от 5 000 до10 000 особей/м2  вермиложа. Так как черви быстро размножаются, то в ящик можно заселить популяцию червей с низкой плотностью. Исследования показали, что стартовая популяция червей в 2 000 особи в ящике с вермикультурой (60х40х20 см) через три месяца достигает численности до 18 000 червей при температуре 20О C и относительной влажности 75-80%.

        Ключевыми моментами в системе многоярусной ящичной вермикультуры являются следующие:

        1) наличие подходящего субстрата для червей. Для ящичной вермикультуры субстрат может состоять из рисовой соломы 20 кг, мочевины (карбамид) 0,1 кг и воды 50 л. Мочевину растворяют в воде, добавляют солому, смешивают и ферментируют в течение 7 дней. Только хорошо ферментированный корм может использоваться для вермикультуры. Когда на поверхности вермиложа появляется слой копролитов, их удаляют и наслаивают следующий слой нового корма толщиной 3-5 см;

         2) поддержание необходимой влажности и своевременное удаление копролитов червей из ящика.

 

2.3 Метод буртовой вермикультуры в Китае

       Этот метод широко используется в Китае, так как он не требует больших материальных затрат и экономит рабочую силу. Субстрат для червей Eisenia fetida  должен содержать  70% навоза (предпочтительно телячий) и 30% соломы. Смесь должна иметь влажность 70-80% внутри, а размеры бурта составляют 1-2 м ширины и высота до 0,5 м. Длина бурта зависит от размера площадки для вермикультивирования. Этим способом можно перерабатывать отходы, используя местные виды дождевых червей, которые сами заселяются внутрь субстрата. Однако червеводы предпочитают использовать специально культивируемые червей. Используя вермикультуру с мая по октябрь можно полностью использовать  подходящие природные климатические условия для быстрого размножения червей. Исследованиями показано, что каждые 10 дней популяция может удваиваться.

 

 

 

3. Вермикультура в холодное время года

 

3.1 Вермиложа в  пластиковом сарае

        Пластиковые сараи используются для вермикультуры также как и выращивания овощей. В каждом таком сарае можно расположить два вермиложа. Сарай должен иметь размеры не более 6 м в ширину и 2 м высоты. Это наиболее подходит для работы с вермикультурой. Длина сарая может быть 25 м, 30м или 50 м. Сарай длиной 30 м делается общим, соединения, как правило, 8 блоков вместе, с помощью нескольких рабочих. Такой сарай более удобен для обслуживания вермикультуры. Исследования показали, что в таком сарае можно производить 20 тонн вермикомпоста в месяц.  Температура воздуха внутри такого сарая изменяется в зависимости от климата. Некоторые измерения внутри пластикового сарая показали, что возможно поддержание относительно постоянной температуры в вермиложе:

        1) поглощение солнечной энергии. Когда температура воздуха падает ниже +10О C, покрывают пластиковой пленкой вермиложе;

        2) утепление стен сарая и закрывание сарая слоем соломы на ночь;

        3) установление над вермиложем невысокой арки, на которую натягивают пластиковую пленку;

        4) включение электроламп для поддержания температуры в сарае; и

        5) увеличение высоты вермиложа до  40-50 см.

Когда температура снаружи становится ниже -14-16О C, температуру вермиложа поддерживают на уровне + 8О C и выше этого в самом сарае. Если затяжная весна, то период размножения у червей наступает позже.

        Некоторые условия должны соблюдаться для защиты вермиложа от жаркого солнечного света:

        1) над сараем необходимо натянуть синюю пластиковую пленку или покрыть толем сарай;

        2) когда температура вне помещения становится выше +30О C, открывают сарай для вентиляции и поливают субстрат водой.

 

3.2 Вермикультура в подогреваемых кучах и пластиковых сараях

3.2.1 Конструкция вермиложа   

       Этот метод культивирования широко используется в холодное время года в Северном Китае. Создание вермиложа в аэрируемом туннеле в теплое время года описано в параграфе 4.2. Слой, генерирующий тепло, размещается ниже туннеля и имеет 0,6 м в длину и 2 м в ширину (равно ширине вермиложа) и  0,6  м в глубину. Затем заполняется свежим конским навозом и соломой, поверх слой твердого покрытия (например, проволочная сетка, деревянная щепа) накладывается на туннель, и затем 5-8 см смеси зеленого удобрения с отходами грибного производства или опилок на поверхность вермиложа. Кирпичная стена около вермиложа окрашивается в черный цвет, северная стена имеет высоту 80 см, а южная стена - 20-25 см высоты. Сарай покрывается двойным слоем пластиковой пленки. Имеется 5 отверстий для аэрации (диаметром 120 см), сделанных в наклонных стенках между северной и южными стенками для аэририрования и регулирования температуры (Рис. 2). 

 

3.2.2 Переработка отходов  

       За исключением увеличения времени ферментации до 21-28 дней, другие параметры остаются такие же, как описано в первой части исследований.

 

3.2.3 Методы культивирования червей   

       Исключая общеизвестные стадии, описанные выше в экперименте 1, сарай должен быть покрыт соломой на ночь в зимнее время. Дренажный канал вокруг вермиложа должен быть хорошо прорыт. Соломенные маты в 8 часов утра необходимо удалять, чтобы вермиложе поглощало энергию солнечных лучей через пластиковую пленку. Когда температура вермиложа повысится достаточно, можно открывать вентиляционные отверстия для аэрации, чтобы удалить избыток тепла. Соломенные маты после 15 часов снова применяют для укрытия сарая. Если идет снег или дождь, для поддержания температуры не надо открывать  вентиляционные отверстия.

 

3.2.4 Действие повышенной температуры на вермиложе

       Вермиложе с подогревающим нижним слоем и пластиковой пленкой позволяет использовать поглощенную солнечную энергию, через пластиковую пленку для повышения температуры вермиложа. В результате тепло, сифонирующее (перетекающее) между внутренней и внешней сторонами вермиложа, тепло от теплогенерирующего слоя со дна вермиложа проходит через систему теплых туннелей, а энергия поглощается и сохраняется в вермиложе. И таким образом температура субстрата повышается. В это же самое время воздушный поток ускоряет скорость разложения ферментируемых материалов в разогревающемся слое и на дне вермиложа. Таким образом, большая часть генерерируемого тепла повышает температуру вермиложа. Это является новым в технологии вермикультивирования. Оптимальное использование тепла солнца и биологического тепла позволяет удовлетворять потребность в тепле вермикультуру в холодное время года.

 

a) Изменения температуры внутри и снаружи сарая

       На рис. 3 суммаризированы кривые температуры воздуха, вермисубстрата до глубины в 10 см и генерируемого тепла из кучи и температуры внутри и снаружи сарая. Температура внутри сарая была значительно выше таковой вне сарая, то есть средняя температура воздуха снаружи была 4-6О C с 31 декабря  по 30 января, в то время как температура воздуха внутри сарая была от 4О C до 12О C со средней температурой +8О C. На рис. 3 можно видеть, что в субстрате вермиложа колебания температуры были меньшими, чем таковые воздуха, окружающего вермиложа при изменении температуры снаружи сарая. Как правило, температура субстрата возрастала в среднем от  3 О C  до 14,5 О C, так как поступает тепло при ферментации со дна вермиложа и солнечная энергия на верхние слои вермиложа.  

 

b) Ежедневные изменения температуры в сарае   

       Температура внутри сарая изменяется от изменения положения солнца и температуры воздуха вне сарая. Таблица 2 показывает типичные ежедневные изменения температуры с 22-го по 26-го апреля, из которых видно, что наименьшие колебания происходили после 5-6 часов утром. Температура слегка увеличивалась после 7 час утра, быстро повышалась после 8 час утра и достигала +30 О C после 10 час утра. Если сарай не вентилировали, то наивысшие температуры воздуха в сарае достигали 41,5 О  С между 12 and 14 часами, что превышало температуру снаружи на 24,5 О C. При аэрировании наибольшие температуры достигали 32,5 О C. Таким образом, необходимо вентилировать сарай в полдень.

 

 

c) Изменения температуры субстрата в вермиложе

       В табл. 3 показаны изменения температуры в верхнем пищевом слое, глубиной до 10 см внутри сарая и в слое почвы (5 см и 10 см глубиной) вне сарая. Из результатов видно, что наибольшие и наименьшие значения температуры в пищевом субстрате достигались спустя 2 часа соответствующих температур в почве вне сарая. Температурные различия в 5-ти см слое корма увеличивались до 20 О C, что было большей величиной, чем таковые на глубине 10 см. В этом эксперименте средняя температура со 2-го ноября по 12-е февраляI (на первой стадии культивирования) составляла 14 О C  на глубине 10 см, а на второй стадии культивирования со 2 февраля по 2 мая -  18,8 О C. Эти температуры были подходящими для роста и размножения червей.   

 

4. Высокоурожайная вермикультура в теплое время года (Sun, 1993b)

 

4.1 Виды культивируемых червей и субстраты

     Черви вида E. fetida были получены с ферм, где выращиваются черви. Субстрат кормовой для червей  состоял из 70% навоза телят, 20% соломы пшеницы и 10% отходов грибоводства или опилок. Субстратные материалы получали из откормочных хозяйств, сельскохозяйственных ферм и ферм по выращиванию грибов или пилорам.

   

4.2 Создание вермиложа   

       Вермиложа закладывают в местах, защищенных от ветра и солнца, с хорошим дренированием и аэрацией. Размеры экспериментальных вермилож были площадью 20 м2  (20x1 м)  и 0.55 м высоты, из которых было заглублено на 30 см в землю). Вермиложа обкладывались стенками из кирпича. Имелось 5 туннелей для аэрации на дне вермиложа. На двух коротких сторонах вермиложа имелись два отверстия для аэрации. Размеры показаны на рис.1 A, B. 

 

4.3 Подготовка субстрата для червей  

4.3.1 Предварительная обработка сырья 

       Свежий телячий навоз должен быть разбросан на земле в тени, чтобы устранить запах, солому и отходы грибоводства очищают от примесей. Все материалы измельчаются до размера частиц 1,0 мм, все компоненты (навоз, солома, грибница или опилки) смешиваются в соотношении 7:2:1. 

 

4.3.2  Соотношение углерода к азоту (C:N  )

       До ферментирования необходимо определить содержание углерода и азота в материалах (сырье и все составляющие компоненты) и довести соотношение C:N до 20-30:1 (Zeng et al., 1982).

  

4.3.3 Ферментация 

      Метод компостирования был использован для 50%-ной по влажности смеси в месте, укрытом от солнца и ветра. Бурт шириной 1,2-1,5 м, высотой в 1 м и несколько метров длиной, что зависит от объема компостируемых материалов, покрывался соломой или пластиковой пленкой для поддержания влажности и успешного аэробного процесса.  

 

4.3.4 Перебивка бурта

       В период ферментации изменения температуры необходимо измерять и регистрировать ежедневно. Когда температура в бурте достигнет 50-70 О C и затем начнет снижаться, делают перебивку содержимого бурта, особенно следят за тем, чтобы внешние слои бурта оказались  в середине нового бурта. Через 15 дней ферментирования и перебивки 2-3 раза, температура в бурте вновь возрастает, цвет смеси становится темно-коричневым, субстрат теряет неприятный запах и становится рассыпчатым. Такую смесь можно считать компостированной. 

 

4.3.5 Значения pH среды 

       Как правило, значения pH среды компостируемых отходов составляет 5-6 и поэтому необходимо доводить значения pH до 6-8, используя известковую воду. Промывание смеси имеет еще и дополнительную функцию, так как происходит удаление вредных веществ, образующихся при ферментации, и увлажнение смеси. Ферментированная смесь с влажностью 60-70%  предотвращает высыхание, слипание и поражение мучнистой росой, до ее использования.

 

 4.4 Методы вермикультивирования   

 4.4.1 Тройной слой кормового субстрата 

       До раскладывания субстрата на вермиложе от должен быть разбросан  аэрирован в течение 1-2 часов. Чтобы проверить готовность субстрата, отбирают 50 червей на разных стадиях развития, помещают на субстрат и наблюдают за реакцией червей. Если все черви в течение 24 часов ушли в субстрат и поведение их в субстрате нормальное, то такой субстрат можно считать готовым для использования.

  

4.4.2 Наслаивание субстрата на  вермиложе

       Сначала слой в 5-7 см отходов грибоводства или опилок как пористых материалов помещают на дно выше туннелей аэрации, а затем насыпают слой в 18-20  см субстрата для червей (ферментированную смесь) на пористый слой, затем вновь второй пористый слой 5-7  см и  на него второй слой в 18-20 см ферментированной смеси  (Рис.1 B). Таким образом, конечная высота вермиложа составит 50 см.   

 

4.4.3 Разведение червей в ложе 

       Смесь коконов, ювенилов и копролитов, в которой содержится 14 500 коконов и 8 000 ювенильных особей, вносят на каждый кв. м. и покрывают кормовым субстратом на 10 см. Через месяц плотность популяции червей после вылупления ювенилов из коконов достигает  44 250 особей/м2.

 

4.4.4 Управление 

       Температуру и влажность субстрата на глубине 10 см определяют ежедневно. При влажности субстрата 60-70% производят полив водой опрыскиванием субстрат 1-2 раза в неделю. Значения pH субстрата, в котором обитают черви, определяют 1-2 раза  в неделю. Через месяц после заселения экспериментального вермиложа копролиты червей появляются на поверхности субстрата, их необходимо собрать и наслоить новую порцию свежего корма. Добавление корма на вермиложе производят на основании визуального изменения пищевого субстрата и появления копролитов. Через 2 месяца черви набирают вес и у них образуется поясок (клителлум). Сбор червей производят в оптимальное время, когда у червей появляется клителлум, что следует из данных опытов по изучению кривой роста популяции (Sun, 1995).   

       Эксперимент в течение последних 90 дней с мая до августа показал, что средняя температура субстрата была 24,8 О C  при колебаниях от 16 до 32О C,  средняя влажность субстрата - 64%  при колебениях от 54% до 73%, а значения pH среды – 6,8.  

 

4.5 Результаты   

       Эксперименты были выполнены в теплое время года с 3 мая по 1 октября при колебании температуры субстрата 19-30О C (среднее значение 24,8 О С), средней влажности субстрата 64% (диапазон колебаний от 54% до 73%) и среднем значении рН субстрата 6,8. Результаты представлены в таблице 1. Из данных этой таблицы можно видеть, что тройной слой вермиложа позволяет достичь урожая биомассы червей в среднем до 7.88 кг/м2, что выше на 74,3% по сравнению с общепринятыми способами вермикультивирования. Таким образом, новую систему высоко урожайной вермикультуры можно относительно легко осуществлять в больших масштабах.

  

4.6 Технологические анализы

       В этом эксперименте плотность популяции червей на кв. м. в экспериментальном вермиложе была удвоена по сравнению с контролем. Однако, когда определили плотность популяции червей на м3, то имелось некоторое увеличение численности популяции при сравнении тройного вермиложе и контрольного, так как в экспериментальном вермиложе  субстрат имел большую высоту. Таким образом, было показано, что черви в тройном слое вермиложа имеют оптимальные условия для своего обитания. Естественно, что определение плотности популяции червей является более правильным в объеме  на м3, чем на площадь в м2.  

       В среднем у червей вида E. fetida клителлум появляется через 70-80 дней при средней температуре 24,8 О C и влажности 64%. Это подтверждается данными лабораторных исследований (Sun, 1993), но при крупномасштабном вермикультивировании возникают трудности, касающиеся инкубационного периода коконов, кроме того, 10-15% червей не достигают половозрелости  через 80 дней. Так, урожай червей можно получить через 90 дней, но у некоторой части популяции червей увеличивается время, когда можно собирать урожай.

        Аэрирование является ключевым моментом для высокоурожайной вермикультуры в глубоком слое субстрата при высокой плотности популяции. Для этого система каналов для аэрации прокладывается на дне, субстрат для червей содержит 10% остатков грибоводства и два слоя из пористых материалов закладываемых при создании вермиложа. Все это улучшает аэрируемость субстрата, что очень существенно сказывается на росте и развитии червей. Подходящий уход гарантирует высокий выход биомассы сборы червей. Кормовой субстрат для червей играет важнейшую роль в поддержании роста и размножения червей. Ферментированная смесь из навоза с такими растительными отходами как грибные отходы, солома, фрукты, овощи и опилки, предпочтительна для червей E. fetida. Спустя месяц после инокуляции червей в субстрат кормление необходимо проводить регулярно (каждые 10-15 дней), чтобы черви использовали полностью субстрат при постоянной температуре и влажности, находящийся между верхним слоем и слоем на дне. Однако чтобы инкубация коконов прошла успешно, не следует трогать вермиложе в течение месяца после спаривания червей.

Такой метод культивирования размножающихся червей и растущих червей  в различных слоях вермиложа устраняет некоторые недостатки традиционных методов вермикультивирования, в частности присутствие смеси различных ювенилов, коконов и вермикомпоста в одном и том же слое вермиложа приводит к затруднению отделения червей от смеси при  этом понижается продуктивность и степень утилизации отходов. Хороший способ сепарации коконов из субстрата до сих пор еще не разработан (SIIST, 1985), хотя некоторые сепараторы для червей разработаны (Price and Phillips, 1990). В этих исследованиях мы показали, что растущие черви при тех же или подобных стадиях развития имеют незначительные различия в индивидуальном весе червей, потому что популяция имеет свое происхождение от той же группы коконов или ювенилов в ложе, в котором разводятся черви. Это делает разведение червей управляемым, более простым и легким. Раздельное культивирование и управление размножающейся и растущей популяции червей, основанное на различных экологических потребностях может быть осуществлено при производстве червепродукции. Согласно нашим результатам, полученным в лабораторных условиях (Sun, 1993), даже при температуре субстрата ниже 18 О C и щелочных значений рН среды 8,0-9,0, эффективность наращивания веса у червей также может быть высокой.  

 

5. Круглогодичная вермикультура (Sun, 1993)

 

5.1 Стадии вермикультуры

        Этот метод используется в регионах, где очень жарко летом и очень холодно зимой. Ежегодный цикл производства червей может быть разбит на  4 стадии в двух периодах, при этом используются две различные методики. Дающие высокие урожаи (выход) в пекинском регионе. Вермиложа с подогревающим слоем и пластиковым сараем используются в холодный период с 1 ноября до 2 мая. Две стадии вермикультивирования осуществляются в этот период: 1-я стадия с 1 ноября до 2 февраля. После создания вермиложа по         15 000 ювенильных особей и 14 000 коконов на каждый м2 (определяется при подсчете нескольких проб) пересаживают в ложе 1 ноября; червей выращивают в одной половине культивирующего поддерживающего субстрата до 2 февраля. 2-я стадия проходила с 3 февраля до 2 мая. После разделения и просеивания смеси взрослые черви, ювенилы, копролиты и субстрат для червей, некоторых ювенилов возвращали снова в вермиложе. 2 мая все вермиложа с помощью легкого метода сепарации разделяли на червей и вермикомпост (Sun, 1993). Высоко урожайную вермикультуру вне помещения с применением высоких слоев субстрата и каналов для аэрации мы использовали в теплый период между 3 мая и 29 октября. Этот период также состоит из двух продуктивных стадий:  3-я стадия длится с 3 мая по 1 августа.

5.3 Экономический анализ

       Определяя количество субстрата, червей и вермикомпоста на площади теплицы в 140 м2, можно увидеть, что выход сырой биомассы червей/м2/год составляет 22,5 кг и вермикомпоста - 0,75 тонны/м2/год, при этом поглощается червями корма 1,5 тонны/м2/год в экспериментальных условиях. Прибыль 9В ценах 1992 года) была проанализирована следующим образом:  

     

       Ежегодный выход червей 3.15 тонны:  

                               22,5 кг х 0,272 US $ х 140 м2    =   856,8 US $  

       Ежегодный выход вермикомпоста – 105 тонн:  

                               0.75 тонны х 5,1 US $ х 140 м2 =  535,5 US $  

       Общая сумма                                                        1392,3 US $  

       Поглощенный субстрат:  

                               1.5 тонны х 1,36 US $ х 140 м2 = 285,6 US $  

       Конструирование вермиложа:                                   34 US $  

       Стоимость воды и эл.энергии:                               20,4 US $  

       Жалованье рабочим:                                                255 US $  

      Сумма:                                                                      595 US$  

      Прибыль:                  1392,3 US$ - 595 US $ = 797,3 US$   

 

      Вследствие вариабельности цен на червей при покупке и продаже, цены вычислены на основе постоянного уровня. Вермикультуру можно комбинировать с выращиванием других животных, образуя комплексную замкнутую производственную систему рециклинга, такую как пастбище-телята-дождевые черви-цыплята. Навоз телят можно использовать для вермикультуры, а вермикультура, продуцируя биомассу червей, пойдет на корм цыплятам, что в конечном счете снизит затраты и увеличит прибыль. Это было показано ранее экспериментальными исследованиями  (Sun, 1995).  

 

6. Обзор китайского способа высокоурожайной вермикультуры

 

6.1. Точки зрения на теорию вермикультуры

     

Gaddie и Douglas (1977), Zeng и сотр. (1982), Wang (1983), Brun с сотр. (1987) сообщали и обсуждали некоторые методы вермикультивирования. Но большинство этих данных по вермикультуре были получены главным образом о  росте и развитии дождевых червей в естественных условиях обитания, но это позволило Edwards с сотр. (1988) улучшить методы вермикультивирования. Для того, чтобы разработать новые методы вермикультивирования с высоким потенциалом урожайности в искусственных условиях, необходимо было систематически изучить влияние некоторых важных факторов (таких как температура, влажность, значение pH среды, плотность и состав питательных смесей) на рост и размножение дождевых червей. Согласно Sun (1992, 1993) новая теория высокоурожайной вермикультуры может быть 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. fetida, 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. fetida  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, что указывает на толерантность червей E. fetida как к кислым, так и щелочным условиям окружающей среды.  

·         В предпочтительной смеси пищевого субстрата черви E. fetida могут 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. fetida обнаруживаются в слое субстрата до глубины 6-20 см. Число коконов возрастает с глубиной субстрата в определенном ряду. Имеется вероятность, что для размножающихся червей возможно их обитание в слое субстрата всего в 15 см.

·         Плотность популяции червей для взрослых половозрелых особей должна составлять 10 000 +1 200 особей/м2 для проявления наибольшей репродуктивной активности червейE. fetida.

·         Характеристики червей E. fetida являются следующими: 

      1) Клителлум появляется у червей вида E. fetida, видимо,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) Индивидуальный вес снижается, но биомасса популяции возрастает при увеличении плотности популяции в определенных диапазонах. Популяция червей достигает максимальной массы при плотности 55 000 особей/м2. Как правило, при нормальном управлении концентрация червей, равная 30 000-50 000 особей/м2, является оптимльной для высокоурожайной 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 урожая, когда клителлум уже сформирован  и индивидуальный вес червей составляет 0.38 +0.02  г при плотности  50 000-55 000 особей/м2 .

·         Оптимальное соотношение червей было следующим:

      1) черви E. fetida предпочитают обитать в телячьем навозе. Наилучшим субстратом для червей является смесь навоза с соломой, ферментированная в течение 15 дней;

      2) оптимальное соотношение растущих и размножающихся червей  происходит в субстрате, состоящем из 70% телячьего навоза 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 была более подходящей для размножения червей, в то время как смесь навоза с отходами фруктового производства является более полезной для наращивания биомассы червей.

   

6.2. Точки зрения на методы вермикультивирования

        С 1985 года исследования жизненного цикла, роста и размножения некоторых видов дождевых червей были проведены в природных и  искусственных условиях в нашей лаборатории. Мы достигли прогресса в понимании различных экологических факторов для получения высоко урожайной вермикультуры (Sun и сотр., 1992, 1993, 1995). На основании этих данных были разработаны методы для получения высоко урожайной вермикультуры, за 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/м2 до 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 растущие червеложа коконами и ювенильными особями, а сбор растущих червей производят партиями.   

·         Оптимальное соотношение червей E. fetida достигается при выращивании их на смеси коровьего навоза с отходами грибоводства или отходами фруктов.   

·         Сбор урожая 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 подходящий 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. fetida высоко потенциальными для получения максимальной биомассы в популяции.  

        В предварительных исследованиях и практических опытов 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 наших экспериментов были определены удовлетворительные экологические потребности для роста и размножения червей вида E. fetida. Наши результаты (Sun, 1993a) показывают, что главными факторами, которые ограничивают рост и размножение червей являются температура, влажность субстрата и объем жизненного пространства.  

        Вермиложе с подогревающимся субстратом и покрытие пластиковой пленкой делают возможным вермикультивирование в холодное время сезона, снимая ограничения для развития вермикультуры в регионах с холодным климатом. Только при относительно подходящих температурных режимах возможно круглогодично выращивать червей.   

        Из наших экспериментов оптимальное соотношение червей получается на смеси коровьего навоза с отходами грибоводства или отходами фруктов, это позволяет выращивать червей E. fetida в больших масштабах.   

        Высокий слой субстрата с высокой плотностью популяции червей является основой для успешного выращивания как крупных по весу червей, так и увеличения биомассы червей в целом.  Противоречие между плотностью популяции червей и объемом пространства для их обитания было ключевым моментом для создания высоко продуктивной вермикультуры. Ключевые моменты высоко продуктивной вермикультуры являются следующие:   

·         Зрелые черви-производители и ювенильные черви растущей вермикультуры должны культивироваться в различных слоях вермиложа и управляться различными способами в соответствии с их различными экологическими потребностями роста 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. Из результатов опытов можно было заключить, что применение новой технологии выращивания червей позволяет достичь высокой скорости репродукции и получать молодых червей с одинаковым весом.  

·         Дождевых червей выращивают в течение оптимального периода до определенного веса червей E. fetida, 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, которые обычно вызывают естественное уменьшение жизненности червей было предотвращено.  

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 нашим 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. Вермикомпосты содержат в себе 3,43% гумуса, 0,184% общего азота, 0,248% общего фосфора и 29,93% органического вещества. Его можно использовать как органическое удобрение для сельскохозяйственных культур, для овощеводства и цветоводства с прекрасными результатами (Sun et al, 1997). 

 

 

 

 

Изделия из дерева