БІОТЕХНОЛОГІЯ - В. Г. Герасименко - 2006

Частина ІІ. Спеціальні біотехнології

Розділ 23. БІОТЕХНОЛОГІЯ УТИЛІЗАЦІЇ ОРГАНІЧНИХ ВІДХОДІВ МЕТОДОМ ВЕРМІКУЛЬТИВУВАННЯ

23.11. БІОГУМУС, ЙОГО СКЛАД І ВИКОРИСТАННЯ

Біотехнологічний процес одержання біогумусу грунтується на здатності черв’яків використовувати органічні рештки, трансформувати їх у кишечному каналі і виділяти у вигляді копролітів (екскрементів).

У процесі перетравлення органічних відходів у кишечнику черв’яків формуються гумусові речовини. Вони відрізняються за хімічним складом від гумусу, який утворюється у ґрунті за участю тільки мікрофлори, тому що в кишечнику черв’яків відбуваються процеси полімеризації продуктів розпаду органічних речовин і формуються молекули гумінових кислот, які утворюють комплексні сполуки з мінеральними компонентами, що довго зберігаються у вигляді стійких утворень. Тільки черв’яки, на відміну від інших біологічних об’єктів ґрунту, мають таку специфічну особливість, як здатність до меліорування і оструктурування ґрунтів. Перероблений черв’яками грунт, кількість якого за добу дорівнює масі їхнього тіла, вони перетворюють у гранули - копроліти. Концентрація гумусових речовин у копролітах черв’яків у 4-8 разів більша, ніж у гнойовій біомасі. Копроліти - це щільні чорно-коричневі палички без запаху, які не злежуються. Копроліти складають основу речовини, що називається біогумусом, а їх гранульована (комкова) форма надає йому розсипчастого вигляду, що дуже важливо для структурування ґрунту.

Біогумус, або вермікомпост — це органічне добриво, одержане в результаті розкладу гетеротрофними організмами органічних речовин. Основою його є копроліти черв’яків. Крім цього, в його формуванні беруть участь мікрофлора і мікрофауна, які входять до складу біоценозу компостного бурта.

Склад і властивості біогумусу залежать від складу вихідного субстрату і технології компостування (вермікультивування). У біогумусі акумульована велика кількість макро- і мікроелементів, є ростові речовини, вітаміни, антибіотики, амінокислоти і корисна мікрофлора. Він гідрофільний, має високу водостійкість, вологоємність, механічну міцність, відсутнє насіння бур’янів. Біогумус може утримувати до 70 % води і в 15-20 разів ефективніший за будь-яке органічне добриво.

У середньому біогумус має такий склад: % — суха органічна речовина — 40-60 %; гумус — 10-12; N — 0,9-3,0; P — 1,3—2,5; К — 1,2-2,5; Ca — 4,5-8; Mg — 0,5-2,3; Fe — 0,5-2,5%; мг/кг — Cu — 3,5-5,1мг/кг ; Mn — 60-80; Zn — 28-35 мг/кг та pH — 6,8-7,2.

Поживні елементи в біогумусі знаходяться в доступній для рослин органічній формі, він має зернисту структуру, стійку до розмивання водою, повільно розчиняється у воді, що забезпечує його пролонговану дію.

Особливу цінність біогумусу надає наявність в ньому гумінових кислот, уміст яких коливається від 5,6 до 17,6 % на суху речовину. Ціни на біогумус, наприклад, в Італії встановлюють за вмістом гумінових кислот, до складу яких входять C, O, H, N та P, S, Si, Al та ін., що є складовими гумусу. Гумус визначає родючість ґрунтів. До його складу входять три основних групи сполук:

1) речовини вихідних органічних решток (білки, вуглеводи, лігнін та ін.);

2) проміжні продукти перетворення органічних решток — амінокислоти, моноцукри та ін.;

3) гумусні речовини, які складають до 85-90 % маси гумусу і визначають його властивості.

За останні 20-25 років спостерігається скорочення кількості гумусу в ґрунті. Значна частина орних земель втратила від 15 до 40 % цієї речовини (Городній М.М. та ін, 1996). Широке використання мінеральних добрив, пестицидів, хімічної меліорації ґрунтів призвело, поряд з підвищенням врожайності на початковому етапі, до багатьох проблем - втрати гумусу, деструкції і перетворення ґрунту в індиферентну масу, нездатну всмоктувати й утримувати воду та схильну до водної і вітрової ерозії. Перенасичення ґрунту різними хімічними речовинами стерилізує його, знищуючи біологічні об’єкти, які утворюють складну екологічну систему.

Результати досліджень показали, що позитивний вплив біогумусу на врожайність сільськогосподарських культур визначається тим, що він містить необхідні для рослин поживні елементи у добре збалансованій і легкозасвоюваній рухомій формі. Він має оптимальну для ґрунту величину рН (6,8-7,2), а також містить велику кількість бактеріальної флори, яка може відновити мертві ґрунти. В 1 г біогумусу міститься до 2000 млрд. колоній порівняно зі 150-350 млн в гноєві, який вважається найкращим натуральним органічним добривом.

Біогумус містить велику кількість біологічно активних речовин (1 м³ біогумусу прирівнюється до 70 тис. м² ґрунту).

Дощові черв’яки, споживаючи разом з ґрунтом велику кількість рослинних решток, мікроорганізмів, грибів, водоростей, перетравлюють їх і виділяють з копролітами велику кількість кишкової мікрофлори, яка володіє антибіотичними властивостями, запобігає розвитку патогенної мікрофлори та процесів гниття.

Біогумус після вибірки черв’яків має вологість 70-82 %. Якщо він використовується у тому ж господарстві, то його можна не піддавати технологічній обробці.

Для реалізації біогумус підсушують до 50-60 % вологості й просівають на ситах з отворами різного діаметра. У країнах Заходу гумус розділяють на 3 фракції за величиною гранул (частинок): найдрібніша — гранули до 0,1 мм; дрібна — 0,3-0,7; крупна — понад 0,7 мм.

Найдрібніша фракція, або гумусова мука, при внесенні в ґрунт одразу ж розчиняється і засвоюється рослинами. її використовують для «лікування» рослин і одержання швидкого ефекту. Дрібну фракцію використовують для підживлення городніх, парникових і оранжерейних культур (овочі, квіти). Третя фракція використовується у рослинництві та садівництві. В Україні біогумус теж розділяється на три фракції, але вони значно крупніші: найдрібніша фракція — гранули до 1 мм, дрібна — до 2, а крупна — до 3 мм.

Упаковують біогумус у поліетиленові мішки або пакети, що забезпечує збереження вологості на рівні 50 %.

В Італії з біогумусу одержують рідке добриво, яке містить 10 % сухої речовини і має вигляд пастоподібної маси.

Оптимальними дозами є 3-3,5 т чистого біогумусу або 4-5 т неочищеного (із залишками субстрату) на 1 га площі. Але це умовні дози, тому що біогумусом неможливо «переудобрити» ґрунт. Доза встановлюється виходячи з економічної доцільності. Максимальна доза — 4 т/га. За поживністю 1 т біогумусу рівноцінна 60-70 т гною.

Як показує закордонний досвід, біогумус «омолоджує» ґрунти. Навіть виснажені, холодні та «мертві» ґрунти відроджуються після систематичного внесення біогумусу протягом 4-х років з розрахунку 3 т/га.

Технологія переробки гною й інших органовмісних відходів за допомогою дощових черв’яків дає можливість через використання біогумусу реанімувати ґрунт, підвищити його родючість, стійкість до водної і вітрової ерозії. Крім цього, це практично єдиний метод рекультивації «стерилізованих» і «отруєних» засобами хімізації ґрунтів.

Існує міжнародний стандарт на біогумус, згідно з яким біогумус повинен мати (%): вологість 30-40; органічна речовина — 20-30; водорозчинні солі — 0,5; залишковий азот — 1; Р — 1,5; К — 1; Mg — 1; Ca — 4; pH — 6,5-7,5.