Конверсия отходов, содержащих органические соединения, в ВЕРМИКОМПОСТ И ВЕРМИКОМПОСТНЫЙ "ЧАЙ", которые поддерживают рост РАСТЕНИЙ и подавляют вредителей и болезни

*Clive A. Edwards\, Norman Q. Arancon\, Tse Chi Kai\\, and David Ellery\\***

\Soil Ecology Laboratory, The Ohio State University, Columbus, OH, USA \\* Sunburst Waste Management Technologies Ltd, Australia

Введение

Большинство людей знакомо с правилами термофильного процесса при получении удобрения из компоста, который является микробным процессом. Этот процесс включает аэробный, микробный процесс нагревания, который поднимает температуру органических материалов до 55–70 °C в течение, по крайней мере, 72 часов и сопровождается фазой созревания в течение нескольких дней.

Этот процесс сильно зависит от вида применяемой технологии — естественное аэрирование компостируемых материалов, или их поворачивание механически, или впрыскивая воздуха через систему. Полученный компост имеет множество использований как полевого почвоулучшателя, но имеет недостаточную структуру и сравнительно ограниченные количества имеющихся у него питательных веществ для растений (Эдвардс и Bohlen, 1996; Эдвардс и Arancon, 2004).

Совсем недавно, появился значительный международный интерес, а также наблюдается значительный технологический прогресс, особенно в государственном университете Штата Огайо, связанные с производством и оптимальное использование вермикомпоста.

Вермикомпост может быть получен от переработки большинства сточных вод, содержащих органические соединения, типа навоза животных, бумаги и пищевых отходов, через взаимодействия между земляными червями и микроорганизмами, при мезофильном процессе (до 35 °C). В итоге получаются полностью-устойчивые материалы с низким соотношением углерода к азоту. Они имеют большое количество разнообразных ферментов и микробных элементов, тонкую структуру, хорошую влагоемкость (200–250%) и содержат питательные вещества, типа азота, калия и кальция в формах, полностью пригодных для усвоения растениями.

Vermicomposts может дать громадный эффект на зарождение, рост, цветение, плодоношение и урожаи большинства культур, особенно для плодоношения и овощеводства, которые являются важными по значению культурами.

Поскольку vermicomposts очень богаты питательными веществами, необходимыми растениям, они имеют тенденцию действовать лучше всего при поддержке роста растений и увеличения урожаев, при относительно низких прикладных коэффициентах добавления в среду на которой выращиваются растения или улучшается грунт. Это окончательно доказали в государственном университете Штата Огайо. Вермикомпост играет собирательную роль в качестве регуляторов роста растений, таких как индолилуксусная кислота (IAA), китетины, или гиберрелины, связанные с гуминовым и фульвокислоты, также действующие как регуляторы роста растений. Эти материалы (вермикомпосты и вермикомпостные "чаи") произведены через взаимодействия между земляными червями и микроорганизмами. Мы убеждены в том, что произведенные растительные гормоны становятся адсорбированными на гуматах и фульватах, и медленно опускаются в грунт и укрепляясь в нем, поддерживают рост растений в течение целого сельскохозяйственного сезона или даже нескольких сельскохозяйственных сезонов (И др Arancon, 2005a).

Продукция vermicomposts

Так как использование червей для интенсификации компостирования — это мезофильный процесс, с верхней предельной температурой 35 °C, важно использовать методики в системах с использованием червей для интенсификации компостирования, которые минимизируют (сокращают сроки) переработку отходов в компостное удобрение в термофильном режиме. Это может быть достигнуто наиболее оптимально, прибавляя отходы, содержащие органические соединения, с промежутками в 1–2 дня тонкими слоями в 1–3 см, так, чтобы избежать процесса разогрева отходов. В системах с использованием червей для интенсификации компостирования применяются обычно земляные черви разновидности Eisenia foetida, или их разновидности с подходящим местом распространения и потребностями в питании. Они остаются в верхней части этих систем, в 10–15 сантиметрах отходов, содержащих органические соединения, достигая в совокупности 9-килограммового влажного веса на квадратный метр, тем самым достигая быстрейшей переработки отходов, содержащих органические соединения.

Конвейерные, автоматизированные системы с использованием червей для интенсификации компостирования были разработаны Профессором Эдвардсом и его коллегами в Великобритании и США, и используют это правило добавления свежих слоев отходов, содержащих органические соединения наверху системы и сбора vermicomposts в основе, со временем удерживания в системе 30–60 дней.

Такие полностью автоматизированные конвейерные системы были построены и модифицированы для переработки радиоактивных отходов Sunburst Waste Management в Австралии и использовались там, в течение длительного периода. Такие системы были также созданы этой компанией в Гонконге.

Использования vermicomposts

Vermicomposts может быть произведен из широкого круга отходов, содержащих органические соединения, типа навоза животных, твердых веществ биологического происхождения, бумаги и пищевых отходов, и тех, которые произведены из тех же самых материалов. Вермикомпосты легко стандартизировать. Вермикомпосты могут использоваться для поддержки роста комнатных и садовых растений, и в садоводстве, особенно для плодов и овощей как дополнения к полевым культурам с обычными, рядовыми урожаями.

Твердый вермикомпост показал увеличение коэффициентов всхожести, роста, цветения, и количества урожаев в широких пределах на культурах, типа петуний (иллюстрация 1. И др Arancon, в прессе), ноготков, хризантем, помидорах, перцах (иллюстрация 2. И др Arancon 2004), винограде и землянике, для оранжерей и для полевых культур. В оранжерее, при коэффициенте замены обычного грунта от 20 до 40% вермикомпостом, по сравнению коммерческой смесью MetroMix 360, показали, что это самый эффективный процент для увеличения урожайности. В границах с прикладными коэффициентами 1.25–5.0 тонн вермикомпоста на 1 гектар получили превосходный эффект на всхожесть, рост и урожаи многих культур.

Вермикомпост также показал, что он подавляет разъедание и способствует повышению плодородия грунта и значительно подавляет передачу листьям болезней растений, типа Pythium, Ризоктонии, Plectosporium и Verticillium, и на открытом грунте и в оранжерее. Vermicomposts также подавляет членистоногих вредителей, типа гусениц: включая гусениц белокачанной капусты, томатных бражников и огуречных жуков, так же как и всасывающих членистоногих, типа червецов, мучнистых червецов, тли (иллюстрация 3) и клещей (и др Arancon, 2005b, 2006). Супрессия тлей особенно важна, так как они — главные переносчики вирусов растений. Вермикомпост в добавок к восстановлению плодородия грунта, кажется, делает растения, которые на нем выращены менее притягательными для вредителей, а также подавляет их воспроизводство.

Наконец, как показали в государственном университете Штата Огайо, vermicomposts может резко подавлять разъедание растений паразитными нематодами, типа томатной нематоды и галловых нематод, а также типа Meloidogyne, на помидорах и других растительных культурах (И др Arancon, 2003).

Продукция водных вытяжек vermicompost или "чаев"

В последние годы садоводы производят водные вытяжки из компоста и вермикомпоста, обычно их называют "чаи", и особо доказано, что вермикомпостные "чаи" могут увеличить всхожесть урожая и рост, способом, подобным твердому вермикомпосту. С этими материалами (вермикомпостный "чай") намного легче обращаться для обработки культур и для повышения урожайности грунта, его восстановления. Работа, проведенная государственным университетом Штата Огайо показала, что лучший метод производства "чаев" — на коммерческом экстракционном оборудовании, используя отходы, содержащие органические соединения, которые аэрированы и использованы в течение приблизительно 24 часов. Самые эффективные и экономически оправданные соотношения для смачивания грунта и/или опрыскивания с помощью вермикомпостных чаев — 1:5, 1:10 и 1:20. "Чаи", произведенные в этих соотношениях могут значительно воздействовать на рост растений, применяя их для восстановления плодородия грунта его поливом. Рекомендуется, чтобы "чаи" использовались вскоре после того, как они произведены.

Использования vermicompost "чаев"

Эти водные вытяжки из вермикомпоста или "чаи" намного легче перевозить и применять, чем твердый вермикомпост, и могут дублировать получение большой прибыли от вермикомпоста, когда обрабатываются те же самые культуры. Дополнительно, они могут быть применены к таким культурам не только при увлажнении грунта, но и распыляя на листья с помощью мелкодисперсного распылителя.

Работа, выполненная государственным университетом Штата Огайо показала, что vermicompost "чаи" увеличили всхожесть, рост, цветение и урожаи помидоров (иллюстрация 4), огурцов, и других культур аналогично твердому вермикомпосту. Аэрированный, вермикомпостный "чай" подавлял болезни растений Fusarium (иллюстрация 5) Verticillium, Plectosporium, и Ризоктония точно так же как твердый вермикомпост (И др Эдвардса, 2006).

Вермикомпостный "чай" также значительно подавлял совокупность клещей (Tetranychus urticae) и тлей (Myzus persicae).

Дополнительно, они имели ошеломляющий эффект на супрессию разъедания растениями паразитных нематод, типа Meloidogyne на помидорах, значительно восстанавливая споровые оболочки корней и вызывая их значительное увеличение и взрывной рост (иллюстрация 6a и 6b).

Заключения

Ясно, что вермикомпост и вермикомпостный "чай", которые могут быть произведены из отходов, содержащих органические соединения, типа пищевых и других отходов, имеют огромный экономический потенциал для того, чтобы увеличить урожайность и подавлять разъедание растений важными вредителями и болезнями. Использования червей для интенсификации компостирования создает материалы, имеющие значительных экономических эффект, позволяет создавать из них изделия с добавленной стоимостью, которые могут резко увеличить производство продуктов питания.

References

Arancon, N.Q., Yardin, E., Edwards, C.A., Lee, S. 2003. The trophic diversity of nematode communities in soils treated with vermicomposts. Pedobiologia. 47, 731–735.

Arancon, N.Q., Edwards, C.A., Babenko, A., Cannon, J., Galvis, P., Metzger, J.D. 2007. Influences of vermicomposts produced by earthworms and microorganisms from cattle manure, food waste, and paper waste on the growth and flowering of petunias in the greenhouse. Applied Soil Ecology (in press).

Arancon, N.Q., Edwards, C.A., Bierman, P., Metzger, J.D., Lucht, C. 2005b. Effects of vermicomposts produced from cattle manure, food waste and paper waste on the growth and yields of peppers in the field. Pedobiologia 49, 297–306.

Arancon, N.Q., Edwards, C.A., Lee, S., Byrne, R. 2005a. Effects of Humic Acids from Vermicomposts on Plant Growth. European Journal of Soil Biology. 42, 65–69.

Arancon, N.Q., Galvis, P., Edwards, C.A., 2005b. Suppression of insect pest populations and plant damage by vermicomposts. Bioresource Technology. 96, 1137–1142.

Arancon, N.Q., Edwards, C.A., Yardim, E.N., Oliver, T., Byrne, R.J., Keeney, G., 2006. Suppression of two-spotted spider mite (Tetranychus urticae) mealy bugs (Pseudococcus sp) and aphid (Myzus persicae) populations and damage by vermicomposts. Crop Protection. 26, 29–39.

Arancon, N.Q., Edwards, C.A., Atiyeh, R.M., Metzger J.D., 2004. Effects of vermicomposts produced from food waste on greenhouse peppers. Bioresource Technology. 93, 139–144.

Edwards, C.A., Arancon, N.Q., Greytak, S., 2006. Effects of Vermciompost Teas on Plant Growth and Diseases. Biocycle. May 2006, 28–31.

Edwards, C.A., Bohlen, P., 1996. Biology and Ecology of Earthworms (3rd Edition) Chapman and Hall, London 426 pp.

Edwards, C.A, Arancon, N.Q. 2004. The Use of Earthworms in the Breakdown of Organic Wastes to Produce Vermicomposts and Animal Feed Protein. In Earthworm Ecology (2nd edition) Editor C.A. Edwards. CRC Press, Boca Raton, FL, London, New York, Washington. 345–438.