WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 |

«ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ БИОУТИЛИЗАЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ ЮЖНОГО УРАЛА ...»

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Филиппова Ася Вячеславовна

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ

БИОУТИЛИЗАЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

НЕТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ

В АГРОЭКОСИСТЕМАХ ЮЖНОГО УРАЛА

03.02.08 – Экология (биология)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Оренбург, 2010 Диссертация выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный аграрный университет»

Научный консультант – доктор сельскохозяйственных наук, профессор Петрова Галина Васильевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Мосина Людмила Владимировна;

доктор биологических наук, профессор Мирошников Сергей Александрович;

доктор биологических наук Шушкевич Нина Ивановна

Ведущая организация – ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова (ВНИИ агрохимии)

Защита диссертации состоится «_» _ 2010 г. в _ часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.03 при РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49.

Текст автореферата размещен на сайте ГОУ ВПО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева: info@timacad.ru 2010 года.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГАУ-МСХА.

Автореферат разослан «_» _ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Селицкая О.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Хозяйственная деятельность приводит к накоплению большого количества отходов. Анализ информационных материалов показывает, что за год в России образуется более 750 млн т отходов органического происхождения. По данным Росстата, только растительных отходов за год формируется более 180 млн т, около 120 млн т животноводческих, более 2,5 млн т осадков сточных вод. При этом на долю Приволжско-Уральского региона приходится 28% накопления органосодержащих отходов. Если отходы рассматривать не только с позиций загрязнения среды, но как недоиспользованное сырье, то с этой точки зрения представляется возможным вернуть в ресурсный цикл значительную часть органических и других отходов. Это особенно важно при дефиците органического вещества в интенсивно возделываемых агроэкосистемах. Замкнутость природных циклов круговорота веществ обеспечивается иерархической организацией трофических цепей.




Все процессы разложения в природе происходят под воздействием различных представителей мезо- и микрофауны. Разработав практические подходы к возможности управления процессами деструкции отходов биологическими объектами в заданном направлении, можно обеспечить получение экологически безопасного удобрения из отходов и повысить экологическую безопасность хозяйственной деятельности. В настоящее время многие исследования ведутся на основе технических решений утилизации отходов (Ладонин, 2002;

Касатиков, 1996), а перспективной альтернативой является биологический способ, который позволяет использовать естественные редуценты для трансформации отходов и оптимизации агроэкосистем. Такой подход к реутилизации отходов требует разработки как методологических принципов, так и технологических приемов их использования. Нерешенным остается также вопрос об определении статуса переработанных отходов, что делает проблематичным их использование в агроценозах.

Проблемы утилизации отходов организмами-редуцентами, оптимизация использования трансформированных форм отходов в агроценозах – малоизученная область науки, однако актуальность разработки биоэкологических природосообразных методов переработки и использования отходов возрастает по мере увеличения объемов и нагрузки на природную среду.

Цель и задачи исследований.

Цель работы – разработка методологических основ экологической оптимизации биологической утилизации нетоксичных отходов на примере региона Южного Урала.

Для реализации этой цели решались следующие задачи:

1. Оценка объемов нетоксичных отходов Уральского региона, пригодных для биологической утилизации.

2. Комплексный анализ отходов на основе их химического, физикомеханического состава, биологических и экологических свойств.

3. Разработка алгоритмов экологической оптимизации биологической переработки нетоксичных отходов.

4. Оценка эффективности применения полученного из отхода продукта в системе почва–растение.

5. Интегральная оценка экологической безопасности использования нетоксичных отходов в агроэкосистемах.

Научная новизна и теоретическая значимость. На основе двадцатилетних исследований по использованию нетоксичных отходов во вторичном цикле хозяйственной деятельности впервые разработаны основные критерии их биоэкологической оценки для применения в качестве удобрений. Определены ресурсы сырья для биологической утилизации нетоксических отходов и разработаны алгоритмы биологической переработки с использованием редуцирующих организмов включая вермикультуру. Проведена оценка изменения свойств масс отходов по этапам биологической утилизации. Показано, что при вермикомпостировании оптимизация рецептуры субстратов, создаваемых на основе сельскохозяйственных отходов, улучшает популяционную структуру Eisenia foetida. Отмечен повышенный адаптивный потенциал дождевых червей, используемых в качестве «пробников». Экспериментальным путем установлена оптимальная плотность заселения вермикультурой субстратов, приготовленных из различных видов навоза.





При трансформации органических отходов отмечены особенности формирования сукцессий микро- и мезофауны.

При оценке биологической полноценности растительной продукции выявлены основные биологические барьеры перехода тяжелых металлов из вермисубстратов.

Показано, что межпопуляционное взаимодействие микро- и мезофауны играет важную роль при трансформации органической массы отходов. Поэтому при биологической утилизации отходов предложено создавать условия для доминирования определенных видов, оказывающих наибольшее влияние на качество конечного продукта. Для своевременной корректировки управления процессом биологической утилизации предложено использовать расчет индекса видового разнообразия.

Выявлены региональные особенности формирования экологических групп почвенных организмов в зависимости от доз внесения обезвоженного сухого осадка сточных вод. Предложено считать их видовое разнообразие мерой оценки состояния биогеоценозов.

Основные положения, выносимые на защиту. Существующие объемы нетоксичных отходов в Южно-Уральском регионе могут быть полностью утилизированы и использованы в био-и агроценозах.

Научно обоснованное использование нетоксичных отходов позволяет стабилизировать функционирование агроэкосистемы Южного Урала.

Корректировка сообществ редуцирующих организмов позволяет управлять процессами деструкции органических отходов, предложенные рецептуры смешивания различных отходов обеспечивают получение конечного продукта с заданными свойствами.

Разработанный комплексный алгоритм биологической утилизации позволяет регулировать качество её проведения и оптимизирует процесс оценки отходов и продуктов утилизации.

Сформированы принципы и методологические подходы к биологической утилизации нетоксичных отходов.

Практическая значимость работы. На обширном экспериментальном материале доказана возможность биологической утилизации целого ряда нетоксичных отходов и их использования для поддержания экологического баланса в сельскохозяйственном природопользовании Южно-Уральского региона. Разработанные принципы биологической утилизации отходов прошли апробацию в агрохолдингах, предприятиях группы компаний «Пауэр», использованы для организации цехов по переработке органосодержащих отходов и производству вермиудобрений в регионе, использованы в работе научно-производственного центра «Биоцентр». Технология использования экологически безопасного органического удобрения (вермикомпоста) внедрена при выращивании овощных культур в условиях защищенного грунта, а также использована в практической работе по озеленению и созданию травяных покрытий стадионов.

Установлено, что:

– при использовании золы подсолнечной лузги повышается эффективность действия бактериальных удобрений;

– при подборе компонентов вермисубстрата можно производить органическое удобрение с разными свойствами;

– возможен расчет оптимальных плотностей популяции и регулирование численности редуцирующих организмов на основании оценки физикохимических свойств отхода;

– за счет оценки биологических особенностей биообъектов и их выбора для использования в биологической утилизации возможно моделирование процесса в интересах получения более качественного удобрения.

Доказано:

– использование популяций дождевых червей при вермикомпостировании создает биологические барьеры при транслокации тяжелых металлов в продукты растительного происхождения;

– трансформация сложной полидисперсной и многокомпонентной системы органосодержащих отходов зависит от видового разнообразия и доминирования экологических групп почвенных организмов;

– возможно управление процессами катаболизма в агроценозе на основании корректировки эколого-трофических групп почвенных организмов.

На базе данных по биологической утилизации органических, органоминеральных и минеральных отходов доказана состоятельность предложенного алгоритма при проведении биологической утилизации.

Исследованиями обоснована практическая возможность:

– использования отходов для повышения биопродуктивности растений и почвенного биоразнообразия;

– регулирования и управления процессом трансформации отходов для получения органического удобрения с заданными свойствами;

– использования популяции калифорнийского гибрида дождевого червя Eisenia foetida для утилизации целлюлозосодержащих отходов.

Производству предложены:

– оптимизированные субстраты для вермикультуры;

– рецептура обогащения цеолитов минеральными добавками для использования в гидропонике;

– приемы биологической утилизации целлюлозосодержащих отходов;

– дозы и способы внесения отходов для стабилизации агроэкосистем закрытого и открытого типов.

Реализация результатов исследований. Материалы исследований были использованы при переработке органосодержащих отходов и производстве вермиудобрений и подтверждены актами о внедрении.

Работа велась в рамках целевой программы «Отходы» 1996 г. и «Оздоровление экологической обстановки в Оренбургской области 2005–2010 гг.».

Результаты исследований нашли широкое применение в практической работе по озеленению городских территорий, а также были учтены при разработке рекомендаций по вермикомпостированию, в том числе на приусадебных и дачных участках.

Материалы диссертационной работы неоднократно использовались при подготовке Государственного отчета об экологическом состоянии Оренбургской области и отчета по госконтракту с Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере от 25.01.2005 г. регистрационный номер 2944р/5296 и госконтракту № 1453/13 от 06 июля 2009 г., № госрегистрации 01200964890, при разработке паспортов отходов Оренбургской области и проведении кадастровой оценки вторичных ресурсов Уральского региона, а также при составлении учебно-методических пособий для студентов специальностей «Агрономия» и «Биоэкология», бакалавров направления «Экология и природопользование» ОГАУ.

Достоверность научных положений и выводов подтверждена применением современных методов исследований, информационно-логического и статистического анализа данных, в том числе с использованием пакета прикладных программ.

Апробация результатов. Результаты исследований были представлены на Всероссийской центральной выставке 2003 года в г. Москве и отмечены золотой медалью, а также на областном научном конкурсе «Экотехнология-2006»

(Оренбург, 2006) с присуждением первого места. Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на научно-производственных конференциях, симпозиумах и других научных форумах: Киев, 1994 г.; Москва, 1996 г.; Санкт-Петербург, 2002 г.; Челябинск, 2002 г.; Оренбург, 2006;

2009 гг. Основные результаты работы отражены в монографии «Экологоагрохимические свойства и эффективность верми- и биокомпостов» (2007 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликована монография, рекомендации и 49 статей, основные из которых размещены в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов диссертаций на соискание степени доктора наук.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 356 страницах. Состоит из введения, обзора литературы, семи разделов, содержит таблиц, приложений.

Благодарности. Выражаю благодарность моим учителям: Петровой Галине Васильевне, д.с.-х.н., профессору Оренбургского ГАУ, Мерзлой Генриетте Егоровне, д.с.-х.н., профессору, Афанасьеву Рафаилу Александровичу, д.с.-х.н., профессору ВНИИА, профессору РГАУ Черникову Владимиру Александровичу. Светлая память моим первым учителям и научным наставникам: академику РАСХН Тараканову Герману Ивановичу и профессору ВНИИА им. Прянишникова Россельхозакадемии Глунцову Николаю Михайловичу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе проанализированы результаты исследований русских и зарубежных ученых М.Г. Костяевой (1996), В.Ф. Ладонина (2002), Г.Е.

Мерзлой (1997), Э.К. Буренкова (1997), А.В. Быкина (1996), Н.М. Городнего (1992), M. Vinzeslas-akpa (1997), В.А. Черникова, О.Д. Сидоренко (2000) и многих других по опыту переработки нетоксичных отходов. Изучен опыт болгарских ученых Х. Симитчиева, В. Каназирско, К. Милиева, П. Джурова (1983), и ученых других стран Дж. Рабо (1980), О.И. Антоновой (1992), Н.Ф.

Челищева (1990), А.А. Понизовского (2003), В.Г. Минеева (1989) в области использования цеолитов в искусственных агроэкосистемах.

Особое внимание уделено классическим исследованиям почвенной биоты. Показан вклад ученых М.С. Гилярова (1986), В.А. Догеля (1981), А.И. Зражевского (1952), Д.Г. Звягинцева (2005), Л.С. Козловской (1983), Я.В. Пейве (1961), Л.А. Суховицкой (2001; 2002), Б.Р. Стриганова (1980), О.В. Чеканевской (1960), И.П. Бабьевой (1980), E. Westernacherа (1987), N. Goldstein (1987), С.В. Шуровой (1992) в изучение экологических групп почвенных животных.

На основании работ авторов B. Patorczyk-Pytlik (1995), J. Kostecka (1996), Л.О. Петункинина, А.В. Махалова (1987), В.Ф. Ладонина (2002), В.А. Касатикова (1996), С.Г. Дорошкевича (2000), В.Г. Сычева (2007) обобщен опыт внесения осадков сточных вод ряда очистных сооружений Германии, СанктПетербурга, Москвы. Проведен анализ работ А.Л. Прядко, Н.В. Русакова, В.А. Черникова (1997) по изучению биологических методов при экологогигиенической оценке отходов. Обозначены проблемные вопросы агрофизических и агрохимических свойств почв в связи с интенсивной антропогенной нагрузкой, проанализированы классические работы С.Э. Маттсона (1938), В.М. Клечковского, А.В. Петербургского (1967), К.К. Гедройца (1902), L. Meyerа (1943), современные работы Н.М. Глунцова (1995), В.А. Ковды (1987), К. Рэуце (1986), А.Н. Аристархова (2002), В.Т. Емцева (1994), В.И. Боева (2000), T. Eikmann (1991). Рассмотрены антропогенные факторы, влияющие на агроэкосистемы. Определены вопросы, требующие изучения в условиях Южно-Уральского региона.

Во втором разделе описаны материалы и методы работы над диссертацией. Материалом для работы служили сельскохозяйственные, промышленные и коммунально-бытовые отходы. Наш подход основывался на восприятии отхода как среды обитания для существования животных и растительных организмов, поэтому основное внимание мы сосредоточили на приемах и способах биологической утилизации эффективных по отношению к конкретным отходам: навозу, подсолнечниковой лузге, золе лузги, адсорбентам газопереработки (цеолиты), обезвоженному осадку бытовых сточных вод. Исследования были проведены по изучению свойств отходов, влиянию их на состояние биологических организмов в процессе утилизации и после применения итогового продукта, а также изучили влияние воздействия организмов на изменение свойств отходов. В качестве прикладных блоков провели изучение приемов оптимизации использования отходов в агроэкосистемах двух типов:

закрытых (теплицы) и открытых (схема исследований представлена на рис. 1).

Рис. 1 – Общая методологическая схема проведения исследований При этом механизмы управления и целенаправленного влияния на процессы трансформации животноводческих отходов отрабатывались с использованием метода вермикомпостирования; растительных отходов (подсолнечниковой лузги) – за счет микробного компостирования; для отходов газоперерабатывающих предприятий (цеолитов) – через выбор рецептуры обогащения минеральными добавками; для золы лузги и обезвоженных осадков сточных вод – путем утилизации биотическим комплексом в почвенной среде.

Исследования проводились в лабораторных, полевых и научнопроизводственных опытах. При проведении исследований использовали методы определения общей биологической активности почвы по интенсивности разложения целлюлозы по методу Е.Н. Мишустина. Целлюлозоразрушающую активность микробиоты – по степени разложения льняного полотна (Аристовская, Худяков, 1977). Изучение почвенных грибных сообществ проводили при посевах на средах Чапека и Гетчинсона. Выделение мелких почвенных животных проводили в почвенных пробах с помощью воронки Тульгрена, крупных – методом прямого ручного разбора при выемке почвы послойно. Для характеристики комплексов животных использовали индексы Симпсона, Шеннона и Макинтоша.

Агрохимические свойства субстратов и почв определяли стандартными методами: валовой азот – по ГОСТ 26107–84; аммонийный азот – ГОСТ 27894.3–88; нитратный азот – ГОСТ 27894.4–88; валовые формы фосфора и калий – ГОСТ 26261–84, валовое содержание органического вещества – методом прокаливания. Содержание нитратов определяли ионоселективным методом на ионометре ЭВ-74; содержание тяжелых металлов в почвенных и растительных образцах – на атомно-абсорбционном спектрофотометре. Агрофизические показатели: агрегатный состав – методом сухого просеивания, влажность – термостатно-весовым методом, максимальную гигроскопичность – по методу Лебедева.

В процессе экспериментальной работы изучалось взаимодействие среды и объекта друг на друга. В качестве доказательной базы возможности применения нетоксичных отходов в агроценозах использовали характеристики состояния беспозвоночных животных – численность, плотность, видовой состав популяций; у растительных объектов определяли динамику ростовых процессов, продуктивность, фенологические фазы, качественный состав продукции.

В общей сложности было проведено 11 экспериментов, в которых изучено 97 вариантов трансформации масс отходов, качественного их состава и проанализированы воздействия на агроценоз. На основании этого был выработан алгоритм проведения биологической утилизации отходов и проведена оценка их применения в агроэкосистемах.

Эксперимент 1. Изучение биологической утилизации животноводческих отходов методом вермикомпостирования проводилось на популяции специально выведенного для промышленных условий калифорнийского гибрида красного дождевого червя из вида Eisenia foetida. Моделировали процесс вермикомпостирования на разных субстратах. Изучались основные элементы, представляющие интерес для понимания и моделирования поведения особей, и важнейшие связи между сопутствующими сообществами. В качестве субстрата использовали навоз сельскохозяйственных животных. В созданной модели «организм – среда» проследили взаимовлияние объекта (Eisenia foetida) на среду (животноводческие отходы) и среды на объект. Оценили влияние смеси навоза различных сельскохозяйственных животных на особенности протекания процесса вермикомпостирования и агроэкологические параметры полученного вермикомпоста.

Эксперимент 2. Определение адаптационных возможностей и оптимальной плотности посадки дождевых червей в субстраты из отхода проводилось в стандартных ложах. Изучали отходы как источник энергии для популяции червей и поведение особей в зависимости от плотности их заселения. Процесс вермикомпостирования проводили в закрытом виварии при температуре 18–22 °С в течение 90 дней (ротационный период). Опыты проведены с максимальной посадкой червей 50000 экземпляров и минимальной 4000 особей на стандартное ложе.

Эксперимент 3. В производственном опыте изучали агроэкологическую эффективность отходов для пролонгирования действия почвенных грунтов.

Схема опыта включала варианты с добавлением отходов древесного производства (опилок), обработанных аммиачной селитрой, конского навоза и вермикомпоста в тепличный грунт 2-го года использования, в состав которого входило: 50% дерновой земли, 30% перепревшего навоза и 20% опилок.

Эксперимент 4. Изучали особенности утилизации подсолнечной лузги.

Наблюдали за деструкцией органического отхода в зависимости от механических воздействий и действия компостирующих микробиологических препаратов, а также влияния Eisenia foetida на формирование свойств, приемлемых для органического удобрения. Нами заложен опыт по сравнительному изучению способов аэробного разложения.

После предварительного компостирования для повышения питательной ценности лузги был заложен двухфакторный опыт по сравнительному изучению компостирующих препаратов и добавок в виде птичьего помета, навоза крупного рогатого скота и козьего. Изучение смесей навоза разных видов сельскохозяйственных животных проводили в лабораторных условиях в пластиковых емкостях объемом 1,5 л. После процесса ферментации запускались дождевые черви Eisenia foetida и проводили наблюдения за их состоянием и изменением массы отхода через каждые 10 дней.

Эксперименты 5–7. Изучали возможность реутилизации золы, полученной при сжигании подсолнечной лузги в почвенных условиях закрытых и открытых агроэкосистем. Опыты по использованию различных доз и способов внесения золы были проведены на растениях томата (Lucopersicum esculentum) и картофеля (Solanum tuberosum).

Для картофеля схема опыта включала 4 варианта с разными дозами внесения золы в каждую лунку перед посадкой и один вариант с предпосадочным опудриванием клубней.

Выявив оптимальную дозу внесения золы, был заложен опыт с комплексным использованием золы и бактериальных удобрений.

Варианты опыта включали контрольный вариант с оптимальной дозой золы и три формы бактериальных удобрений: азотобактерин, фосфоробактерин, силикатобактерин, внесенных в каждую лунку перед посадкой культуры картофеля.

В тепличных условиях в качестве объекта исследования был использован гибрид томата Благовест. Изучаемые дозы составили 150, 300 и 450 г на 1 кв. м. Как один из вариантов изучен комплексный способ однократной подкормкой золы в дозе 150 г на 1 кв. м и одна подкормка вытяжкой из вермикомпоста. Первая подкормка проводилась через десять дней после высадки в грунт, вторая – в период массового цветения.

Эксперименты 8–10. Для изучения возможности создания из цеолитов среды обитания для растительных объектов на базе теплиц проведены сравнительные лабораторные исследования агрофизических и агрохимических свойств, традиционных субстратов и природных форм цеолитов. Объектами исследований являлись цеолиты (клиноптилолит, далее Кл) двух месторождений – Тедзами (Грузия) и Сокирница (Закарпатье), используемые в процессе очистки газоконденсата газоперерабатывающих производств.

В условиях световой зоны Южного Урала был заложен вегетационный опыт по подготовке цеолитовых субстратов для выращивания фитообъектов пищевого назначения в теплицах блочного типа. Возможность использования тедзамского и сокирницкого цеолитов в качестве субстрата для гидропоники провели на основе вариантов их обогащения питательными растворами. За контроль приняли традиционный тепличный грунт, составленный на 60% из торфа + 40% дерновой земли.

Для выбора приемов оптимизации субстратов из цеолитов при гидропонной технологии выращивания растений провели серию экспериментов с цеолитами, различающимися по способу обогащения элементами питания.

Методика обогащения цеолита азотно-фосфорными удобрениями велась на основе обработки исходного цеолита растворами сернокислого аммония и двойного суперфосфата из расчета на планируемую продуктивность плодовой массы.

При использовании минеральных удобрений на цеолитовых субстратах большое значение имеет оптимальный уровень элементов питания для создания экологического оптимума растительным объектам. Для этого методом исключения мы определили значение каждого из основных элементов питания и их сочетаний для онтогенеза растений, продуктивность и качество плодов томата. Различные элементы питания вносили согласно схеме опыта, включающей подкормки азотом, фосфором, калием в комплексе и по отдельности, рассчитанных на планируемую продуктивность плодовой массы.

Поскольку тепличный фитоценоз имеет высокую интенсивность плодоотдачи, это требует постоянного поддержания «питательности» субстрата.

Для выработки наиболее оптимальных схем обогащения субстратов и подкормок растений в период вегетации был поставлен эксперимент по изучению обогащения цеолитов. Элементы питания вносили в два приема: одну часть – с обогащенным цеолитом, другую – в виде подкормки минеральными удобрениями в расчете на планируемый урожай. Контрольными были первые два варианта.

Эксперимент 11. Проведена экологическая оценка обезвоженного осадка бытовых сточных вод ряда очистных сооружений, изучена возможность их биологической утилизации и возможность присвоения статуса удобрения.

Нами были обследованы разновозрастные осадки на наличие тяжелых металлов, органическое вещество, рН, сульфаты, валовые формы азота, фосфора, калия. Для изучения деструкции осадков сточных вод под влиянием зоомикробиального комплекса и их агроэкологической оценки был проведен эксперимент по применению осадков бытовых сточных вод в качестве удобрения.

Влияние ОСВ на индикаторные растения изучалось в мелкоделяночном опыте в прямом действии. Варианты изучаемых доз были выбраны по рекомендациям ВИУА на основе перерасчета на основные питательные вещества и ГОСТу по перерасчету на тяжелые металлы. В качестве индикаторных растений использовали высокопродуктивные культуры, отвечающие требованиям индикаторных растений на накопление тяжелых металлов и высокоотзывчивых на применение органических удобрений (Рубцов, 1978), Capsicum annuum, Solanum melongenа и Lepidium sativum. Все эксперименты были направлены на изучение взаимовлияния биообъекта и среды (отхода).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Расчет объемов отходов, пригодных для биологической утилизации В разделе 3.1 дается оценка ресурсного потенциала биомассы России.

Проведенный анализ показывает, что из 750 млн т органических отходов 80% приходится на продукты лесного и сельскохозяйственного производства и 20% на бытовые и производственный отходы. Количество накапливаемого ежегодно навоза и помета на предприятиях АПК по удобрительной ценности эквивалентно 62% от общего производства минеральных удобрений в стране (Сычев В.Г., 2007). В общем объеме сельскохозяйственных отходов 80% составляет навоз сельскохозяйственных животных и птицы. Этот потенциал используется не более чем на 20%, что объясняется в основном низким качеством нативных животноводческих отходов и отсутствием эффективных технологий подготовки этих отходов в качестве удобрений. В разделе определена их качественная характеристика, а также пригодность различных видов отходов для биологической переработки.

Подчеркнуто, что одним из эффективных способов улучшения качества может стать его биологическая утилизация методом вермикомпостирования.

Для регулирования процесса вермикомпостирования и выработки стратегии создания жизнеобеспечивающих условий для червей в отходах важно знать качественные показатели субстратов. Исследования показали, что различные виды навоза в неодинаковой мере пригодны для культивирования красного калифорнийского червя.

Основные подходы к использованию метода биологической утилизации основаны на создании из отхода витальной среды обитания для биологических объектов. Среды внешняя и внутренняя непрерывно воздействуют на объект, а тот в свою очередь воздействует на среду. Такой двойственный характер воздействия усложняет изучение систем. При разработке алгоритма действий по биологической утилизации первое действие – характеристика среды (отхода), ограниченная тем, что так или иначе может воздействовать на объект и подвергаться существенным воздействиям с его стороны.

Биологическая утилизация отходов животноводства В разделе 3.2 приведены результаты исследований по использованию дождевых червей для биологической утилизации отходов животноводства.

Рассматриваются методологические вопросы биологической утилизации отходов. Результаты исследований базируются на восприятии отхода как среды обитания для организмов – редуцентов. Отход в биологической утилизации находится между влиянием редуцентов и внешних условий. Чем благоприятнее внешние условия и чем больше организмов поселяется в нем, тем быстрее проходит процесс трансформации отходов.

В результате биологической утилизации методом вермикомпостирования навоза КРС, свиного, конского и их смесей отмечается влияние среды на численность микроорганизмов различных эколого-трофических групп (табл. 1).

Большое количество микроорганизмов, утилизирующих минеральный азот, было отмечено в вариантах с навозом КРС и его смеси со свиным. В варианте с конским навозом и его смесью с КРС отмечена высокая численность аммонификаторов, которая привела к повышению содержания азота в вермикомпостах.

Количество свободноживущего азотофиксатора – азотобактера, участвующего в синтезе гумуса, колебалось от 26 до 64%. В варианте со смесью навоза КРС и свиного наблюдается наиболее активный рост азотобактера, что связано с высоким содержанием фосфора, кальция в этих вариантах, используемого азотобактером в качестве источника питания.

Из общей массы аммонифицирующих бактерий в вермикомпосте обнаружен Proteus vulgaris, наибольшее количество которого было в конском субстрате – 1,2 и его смеси со свиным – 2,0 тыс. Грибы вида Trihoderma repens, необходимые для деструкции целлюлозы, преобладали в вариантах с вермикомпостом из свиного навоза и смеси свиного с КРС. В вариантах из смеси конского навоза и навоза КРС отмечали преобладание грибов видов Alternaria, Botrytis cenerea, разлагающих клетчатку и полисахариды. В вермикомпосте были выделены представители Aspergillius и Penicillium, обладающие целлюлозолитической, пектинолитической активностью. Микробиологическая активность вермикомпоста в вариантах с использованием навоза КРС и его смеси со свиным оказалась выше, чем во всех остальных вариантах, что является несомненным преимуществом при внесении его в почву в виде удобрения.

Таблица 1 – Численность микроорганизмов различных эколого-трофических групп в 1 г абсолютно сухого вермикомпоста из различных видов навоза Грибы, тыс. 28,6±0,16 39,4±0,17 26,0±0,24 26,0±0,24 21,9±0,33 30,2±0, Стрептомицеты, млн Микроорганизмы 108,0±1,24 96,5±0,78 158,6±0,57 132,2±1,03 160,6±0,81 102,1±0, утилизирующие азот, млн 268,3±0,90 234,0±0,88 112,0±0,69 126,0±0,75 112,0±1,01 239,3±0, – органический – минеральный Азотобактер, (% обрастания комочков) Микроорганизмы, разлагающие гумусовые соединения, тыс.

Микроорганизмы, продуцирующие 103,3±0,20 130,4±0,11 98,6±0,23 104,0±0,20 104,3±0,15 89,4±0, полисахариды, млн Целлюлозоразрушающие бактерии, 26,4±0,25 10,8±0,33 30,0±0,49 29,6±0,38 33,6±0,47 28,6±0, тыс.

Энторобактерии, общее количество, 9,7±0,12 8,3±0,10 3,4±0,11 6,8±0,17 6,2±0,09 9,5±0, тыс.

Простейшие, тыс. 0,2±0,01 1,2±0,02 2,4±0,01 2,0±0,01 1,2±0,02 1,3±0, Адаптационные возможности и оптимизация плотности популяции заселения Eisenia foetida В разделе 3.3 проведена оценка степени адаптационных возможностей биологических объектов к новым средам обитания. В качестве показателей предложено использовать популяционные характеристики I уровня (численность, плотность, рождаемость, смерт- ность, темпы прироста биомассы). обитания у дождевых червей было разное. Стрессовое состояние у био- -,.

объектов в сильной степени выраа начальной плотности. В варианте с конским навозом и смесью навоза КРС+конский рН среды была 8,0–8,2, при этом гибель вермикультуры составила 2,0–3,2%. Наиболее благопоК лучно биообъекты чувствовали себя в варианте с навозом КРС+свиной, где рН среды была близкой к нейтральпо вариантам опыта ной. Это сказалось на повышении воспроизводительной способности конов и молодых особей.

В этом варианте количество коконов на 20-й день было выше, чем во КРС + день опыта наибольшее количество коконов наблюдалось в субстрате из навоза КРС и составляло 58 шт. на нов вначале было отложено в субстраРис. 3 – Выход живой биомассы черте из навоза свиней, причем на 10-й день опыта коконов отложено не было.

На 20-й день опыта началось неуклонное повышение количества отложенных коконов.

Процесс воспроизводства биообъектов в биотопе из конского навоза проходил ступенчато, по возрастающей. На 60-й день опыта показатель воспроизводства по темпам снизился в варианте с конским навозом и навозом КРС.

К окончанию ротационного периода (90 дней) в смеси из навоза свиней + КРС было отмечено наибольшее количество живой биомассы червей (рис. 3).

Отмечается, что новый состав субстрата вызывал у червей проблемы с освоением среды.

К плотности заселения можно подойти с позиции вермикультивирования, и тогда мы создаем наиболее благоприятные условия для размножения червей калифорнийского гибрида. А можно подходить с позиции вермикомпостирования, и тогда основное значение имеет или скорость переработки субстрата, или качественный состав вермикомпоста, в этом случае необходимо осуществлять выбор плотностей заселения. Наши исследования показали, что высокий темп роста популяции наблюдается при плотности заселения 5000– особей на стандартное ложе (2,01,00,30 м3). При меньших плотностях отсутствует проявление эффекта групп, численность нарастает медленно.

Количество переработанного субстрата за время ротации (90 дней) находилось в прямой зависимости (r 0,7) от численности вермикультуры и скорости переработки субстрата каждой особью. Так, наибольшее количество субстрата было переработано в вариантах КРС + свиной 128 кг, КРС – 123 кг и свиного – 118 кг.

Рис. 4 – Объемы переработки отхода вермикультурой Сравнительное исследование вермикомпоста, полученного путем вермикомпостирования навоза различных видов сельскохозяйственных животных, свидетельствуют о значительных изменениях его физических, химических и экологических свойств по сравнению с первоначальным отходом. Во всех видах навоза и их смесях значительно снизилось содержание органического вещества – с 84,2–89,4% до 51,6–63,9% вследствие использования его червями и минерализации под воздействием микрофлоры. Увеличение процента зольности находится в тесной корреляционной зависимости (r 0,7) с количеством микроорганизмов, утилизирующих органический азот.

Содержание фосфора и калия возросло по сравнению с первоначальным во всех вариантах опыта, наибольшие изменения отмечались в варианте с навозом КРС, где количество фосфора возросло в 1,8 раза, а калия – в 1,2 раза смеси навоза КРС и свиного и составило 2,3 и 2,39% к абсолютно сух. веществу.

Отмечается значительное увеличение кальция, что связано со специфическими свойствами внутреннего строения червя, которые накапливают углекислый кальций в известковых железах, а затем выбрасывают его в копроли- тах. Наибольшее количество кальция отмечено в вермикомпосте получен- КРС (2,98). В этих же вариантах отмечается наибольшая численность популяции червей (рис. 3). Повышение содержания кальция в трансфор- Наибольшее количество водоКРС прочных агрегатов (99% от общеС го агрегатного состава) отмечено в вермикомпосте из навоза свиней и смеси КРС + свиной, который первоК начально имел высокое содержание кальция в субстрате (рис. 5).

навозом преобладала фракция 0,7– 2 мм. Фракции 0,5–0,7 мм занимали значительную долю и составляли 100% 29–32% во всех смешанных суб- 90% стратах. Данный показатель имеет при условии присвоения статуса удобрения для отходов. Выращи- 40% успешнее, чем стабильнее структу- 10% ра почв. Особое значение данный 0% ственных экосистем, с большими Рис. 6 – Динамика изменения содерполивными нормами и интенсивной жания тяжелых металлов по этапам минерализацией, приводящей к бы- вермикомпостирования строму уплотнению.

Экологическая оценка вермикомпостов по этапам вермикомпостирования показывает, что снижение марганца и цинка происходит на 45-й день, кобальта – на 90-й день, меди – на последних этапах вермикомпостирования (рис. 6), меди – в 5 раз, цинка – в 4 раза, хрома и никеля – в 1,5 раза. При вермикомпостировании отмечается снижение количества всех регламентированных в ГОСТе тяжелых металлов. Отмечалось уменьшение содержания свинца в 5 раз в варианте с конским, КРС + конский и КРС + свиной. Данный факт имеет прямую корреляционную зависимость от численности биообъектов. Мы наблюдали эффект аккумуляции тяжелых металлов в теле червей.

Среда перетерпевает значительные изменения под влиянием биологических особенностей используемых организмов-редуцентов. Элементы объекта, с помощью которых осуществляется воздействие на среду, мы назовем эффекторами.

Измененный отход получает новые свойства. Причем из навоза разных животных получается вермикомпост с особыми, характерными для каждой рецептуры свойствами.

Таким образом, свойства вермикомпоста мы можем запрограммировать путем подбора компонентов, смеси отходов, заселения определенной плотностью популяции и созданием определенных дополнительных условий.

Изучив особенности прохождения процесса вермикомпостирования на различных видах субстратов, мы можем выбирать наиболее подходящий для решения определенных задач отход и получать вермикомпост с ожидаемыми агрофизическими и химическими свойствами.

Агроэкологическая эффективность применения органосодержащих отходов при добавлении в качестве компонентов тепличных грунтов В разделе 3.4 описывается результат проверки качества полученного удобрения как компонента почвогрунта. Эксперименты проводились в условиях интенсивно-культурных тепличных агроэкосистем, при выращивании огурца посевного (Cucumis sativus) сорта «Стелла».

Высокий темп образования фотосинтетического аппарата растений огурца обеспечило внесение в грунт вермикомпоста. В этом варианте поверхность листового аппарата превышала контрольный в 1,2 раза (табл. 2). Накопление хлорофилла в листьях огурца зависело от вариантов опыта и наиболее интенсивно шло в варианте с вермикомпостом. Этот показатель в течение онтогенеза не оставался постоянным и максимума достиг к периоду цветения.

Таблица 2 – Особенности развития огурца посевного (Cucumis sativus) Тепличный грунт + опилки необработанные (контроль) Тепличный грунт + конский опилочный навоз Тепличный грунт + опилки обработанные Тепличный грунт + вермикомпост Вермикомпост ускорил появление первых завязей и как следствие выход ранней продукции. Лучшие условия аэрации и пищевой режим в варианте с использованием вермикомпоста увеличили плодоотдачу растений огурца сорта «Стелла». В первый год эксплуатации почвогрунта урожайность на варианте с вермикомпостом превысила контрольный на 22,5%, во второй – на 31,2%, на третий год – на 23,7%. В среднем урожайность за три года составила 39,8 кг/м2 Использование вермикомпоста обеспечило поддержание плодородия почвогрунтов в течение более длительного срока эксплуатации. В этом варианте снижение продуктивности плодовой массы в последний год эксплуатации произошло на 6,2%, тогда как в остальных вариантах на 16,8–8,8%.

При использовании в качестве почвоулучшателя вермикомпоста в плодах отмечено изменение экологических показателей (табл. 3). Возросло содержание кальция и магния на 0,5 и 0,2%, фосфора – на 0,41%. Увеличение содержания фосфора в растениях явилось одной из причин повышения содержания сахара в плодах огурца по сравнению с контрольным вариантом, так как фосфор накапливается в виде аниона в составе ферментов, витаминов и сахарофосфатов (табл. 3).

Таблица 3 – Экологические показатели качества плодов огурца посевного (Cucumis sativus) при внесении в грунт органосодержащих отходов Вариант опыта Тепличный грунт + опилки необработанные (контроль) Тепличный грунт + конский опилочный навоз Тепличный грунт + опилки обработанные Тепличный грунт + вермикомпост ± Отклонение от контроля.

Увеличение содержания фосфора в растении огурца на варианте с использованием вермикомпоста явилось косвенной причиной снижения количества нитратов, поскольку непосредственно фосфорная кислота необходима для первичного усвоения нитратного азота – его восстановления до аммиака.

В варианте с древесными опилками, обработанными азотными удобрениями, был нарушен баланс между содержанием азота и фосфора, что в свою очередь привело увеличению количества нитратов в плодах.

Однако ни в одном из вариантов превышения предельно допустимых норм содержания нитратов в плодах огурца отмечено не было.

Биологическая утилизация отходов растениеводства В разделе 3.5 проведена оценка физико-химических свойств одного из основных видов отходов растениеводства – подсолнечной лузги. Показано, что она не может быть использована в качестве удобрения без изменения ее первоначальных свойств. Отмечено, что подсолнечниковая лузга отличается низким показателем разбухания (6%), высоким содержанием клетчатки (48%), лигнина, пектиносодержащих веществ и смол и не может быть использована в качестве удобрения. Проведенный анализ использования ее применения показал ее широкое использование в грибном производстве в идее субстратов для вешенки обыкновенной (Pleurotus ostreatus). При этом отмечено положительное влияние плодового тела вешенки на изменение свойства лузги (частичного разрушения лигно-углеводных связей, усиление ее реакционной способности.

Наши данные согласуются с исследованиями других авторов: Козлова Ю.П., Саловаровой В.П., 2001; Синициной А.П., Гусаковой А.В., Черноглазовой В.М. (1995). Химический состав грибного отхода, полученного нами после окончания периода выращивания грибов, имел в своем составе 31% целлюлозы, 19% лигнина, 27% гемицеллюлоз (табл. 3). Содержание азота, фосфора и калия низкое и составляет 0,5; 0,07 и 0,75%, что не достаточно для возможности получения качественного органического удобрения и дальнейшей конверсии с помощью Кл. Oligоheta (дождевых червей).

Таблица 4 – Изменение физических свойств лузги по вариантам опыта Измельчение лузги + азот в форме углекислого аммония Измельчение лузги + азот в микробиологический препарат Сравнительное изучение способов предварительной подготовки грибного отхода на основе подсолнечной лузги показало, что такие способы, как кипячение, размалывание, добавление аммонийного азота, изменяют их физические свойства.

При измельчении увеличение поверхности целлюлозы, доступной для ферментов, приводит к размягчению массы, и это, по нашему мнению, играет заметную роль в создании условий для вермикультивирования. Добавление микропрепаратов и использование аммонийного азота увеличивает коэффициент теплопроводности до 0,6–0,11 Вт/(мч°С), ускоряя разогревание органической массы в процессе предварительного компостирования. Разбухание компостируемой массы в вариантах с использованием биологических препаратов было наиболее интенсивным. Показатель разбухания органических частиц позволяет говорить о возможности поддержания наиболее благоприятного режима влажности, что особенно важно для целлюлозоразрушающих организмов, ускоряющих процесс разложения. Размягчение массы отходов вызвало увеличение степени водопоглощения по сравнению с контролем. По всем изучаемым вариантам увеличивается коэффициент реакционной способности по сравнению с контрольным. Наибольшее увеличение произошло в варианте с использованием аммонийного азота и составило 2,9·10–2. Пространственная доступность реакционных центров потенциально увеличивала число биохимических реакций. За счет этого ускорялся срок ферментации.

При комбинированном способе подготовки субстрата к ферментации разложение целлюлозы протекает быстрее. Анализ содержания гемицеллюлоз и целлюлоз (табл. 5) показал, что снижение целлюлозы в процессе компостирования лузги идет медленнее, чем фракций гемицеллюлоз.

Лишь на 30-й день произошло уменьшение целлюлозы во всех изучаемых вариантах, причем в первом варианте, где добавляли азот в форме углекислого аммония и проводили полив разведенным микробиологическим препаратом компостирующего действия, уменьшение целлюлозы составило 5%, затем темп изменения несколько снизился. В этом же варианте активно шло изменение связанного ксилана, который содержит ацетильные группы сложноэфирной природы, что, по нашему мнению, также затрудняет вермикомпостирование. Темпы разложения при комбинировании механического размола и внесения азота в форме углекислого аммония были быстрее в варианте с использованием микробиологического препарата и обеспечили необходимые показатели для процесса вермикомпостирования на 40 дней раньше, чем без микробиологического препарата.

Обедненный азотом, фосфором, калием состав отхода не позволил полноценно существовать популяции дождевого червя. Необходимость улучшения ресурса питания потребовала добавления в ферментированную лузгу доступных сельскохозяйственных отходов.

Таблица 5 – Изменение содержания гемицеллюлоз и целлюлоз в отходе грибоводства при аэробном разложении в зависимости от вариантов опыта, % (в пересчете на количество, первоначально содержавшееся Орг. вещество Вариант 1: измельчение + азот в форме Группы во фракциях гемицеллюлозы:

Вариант 1 – измельченный грибной отход на основе подсолнечниковой лузги + азот в форме углекислого аммония + микробиологический препарат.

Вариант 2 – измельченный грибной отход на основе подсолнечниковой лузги + азот в форме углекислого аммония.

На основе двухфакторного опыта были изучены три смеси грибного отхода с навозом КРС, козьего и птичьего помета и два препарата, выпускаемых отечественной микробиологической промышленностью, – биорегуляторы «Байкал» и «Компост». Микробиологическое изучение субстратов показало, что в контрольных вариантах наиболее активно развивались грибы и микромицеты. Наблюдаемые комплексы микроорганизмов в опытных вариантах имели ярко выраженные отличия в зависимости от вида добавок. Число колоний преобладало в варианте с навозом КРС и с добавлением «Байкала», и с добавлением «Компоста». Количество микромицетов было наибольшим в вариантах с навозом КРС. В этом же варианте отмечено и наибольшее видовое разнообразие бактерий, а также увеличилось количество колониальных форм микроорганизмов, которые являются наиболее стабильной частью микробиотического комплекса. Отмечено наличие миксобактерий в вариантах с навозом крупного рогатого скота и козьим. Этот вид бактерий участвует в гидролизе целлюлозы, и именно в данных изучаемых вариантах распад целлюлозы шел более активно. Родовое разнообразие микроорганизмов наиболее широко представлено в вариантах с использованием навоза крупного рогатого скота.

В данном варианте отмечены спириллы с характерным розоватым оттенком, отнесенные нами к роду Azospirillum, подвижные вибрионы Gellvibrio, звездчатые скопления Seliberia stellata (табл. 6).

Во всех вариантах, кроме чистого отхода грибоводства без добавок, были обнаружены свободноживущие аэробные азотофиксаторы (Azotobacter), причем наибольшее количество представлено также в варианте с добавлением навоза крупного рогатого скота. В варианте с птичьим пометом отмечены слизистые бактерии рода Beijerinckia, что можно объяснить повышенной кислотностью субстрата.

Представители рода Pseudomonas отмечены в варианте с добавлением навоза крупного рогатого скота. Во всех вариантах отмечены виды Bacillus virgulus, Bacillus cereus, Bacillus Agglomeratus. В варианте с козьим навозом выделены бактерии Bacillus circulans и Clostridium polymyxa. Наибольшее количество аммонифицирующих видов наблюдалось в вариантах с использованием птичьего помета и было в 3–5 раз больше по сравнению с контролем.

В вариантах с добавлением птичьего помета значительно увеличилась численность Bacillus cereus и Pseudomonas fluorescens.

Данная тенденция прослеживается в вариантах и с «Байкалом», и с «Компостом». Выделенные виды аммонифицирующих бактерий относят к гетеротрофным и безусловно влияют на степень разложения изучаемого органического отхода.

При добавлении навоза КРС и препарата «Байкал» к грибному отходу показатель общего азота увеличился на 1,73%, а с препаратом «Компост» – на 1,05%.

Вариант с козьим навозом незначительно повысил содержание азота при применении препарата «Компост» – всего Наиболее благоприятные усло- 2, вия для жизнедеятельности Eisenia foetida сложились в вариантах, где 1, показатель общего азота составил необходимые для вермикомпостив изучаемых субстратах рования свойства.

Таблица 6 – Учет численности аммонифицирующих микроорганизмов при рецептуре составления субстратов для вермикомпостирования из отхода грибного производства на основе лузги подсолнечника Контроль «Байкал»

«Компост»

Наблюдение за самопроизвольным заселением субстрата другими беспозвоночными показало, что специфические виды, характерные для субстратов из навоза различных видов животных, отличались от субстратов на основе подсолнечной лузги.

Так, широко распространенные в навозе тихоходки (Tardigrada) практически не встречались в изучаемых субстратах. Зато количество нематод возрастало. Мы полагаем, что это связано с отсутствием естественных врагов и с достаточной пищевой базой в виде грибного мицелия. Это согласуется с мнением некоторых ученых-зоологов, которые приводят факты активного потребления грибного мицелия нематодами, которого было много в изучаемом отходе (Звягинцев Д.Г., 1989; Стриганова Б.Р., 1980; Курчева Г.Ф., 1971 и др.).

Максимальное количество нематод (5,8·104 на 1 м2) отмечено в верхних слоях субстрата, в варианте c использованием препарата «Компост», а наименьшее (0,6·104 на 1 м2) – в контрольном варианте (в бурте, нижний слой). В этом же варианте отмечено и наибольшее число коллембол (Collembola) – 5,66· особей на 1 м2, а минимальное – в контрольном варианте (3,3·105 особей на 1 м2). В варианте с использованием препарата «Байкал» отмечалось появление энхитреид (Enchytraids) сем. Oligochaeta.

Быстрее всего процесс биологической утилизации протекал в варианте из отхода грибоводства в смеси с навозом КРС с добавлением микропрепарата «Байкал» (30 дней). Вариант грибного отхода без добавок не был готов даже на 60-й день опыта, причем мы наблюдали отсутствие молоди и снижение массы тела взрослых червей, что говорит о голодании. Самопроизвольное заселение беспозвоночных носило в этом варианте временный характер, и на момент наблюдений большого разнообразия макрофауны отмечено не было.

В основном отмечалось появление многоножек Geophilus (отр. однопарноногих) Кл. Arthropod.

Активная работа биоты в других вариантах не только ускорила процесс трансформации органической массы, но и улучшила качественный состав готового вермикомпоста (табл. 7).

Для оценки экологической безопасности полученного удобрения мы провели анализ на тяжелые металлы, который показал, что ни в одном из изучаемых вариантов нет превышения по ПДК.

Оптимизация применения золы В разделе по оптимизации использования золы растительного происхождения после изучения свойств золы было изучено влияние доз внесения золы под растения картофеля (Solanum tuberosum) в условиях открытых и под растения томатов (Lucopersicum esculentum), в условиях закрытых агроэкоситем. Результаты исследования показали эффективность ее применения.

В результате обследования фитосанитарного состояния фитообъектов отмечается, что использование золы в качестве предпосадочной обработки усилило толерантность растений и в опытных делянках, заболевших растений обнаружено не было. В варианте с использованием золы в дозе 6 ц/га внешние признаки фитофтороза (Phytophthora infestans) появились в конце второй декады августа и составили лишь 3% к общему числу растений. Наибольшее количество заболевших растений было в варианте с использованием золы в дозе 1 ц/га, что составило 20% к общему числу исследуемых растений, причем первые признаки заболеваний появились в первой декаде июля. Во всех вариантах, в том числе и в контроле, наблюдалось появление «черной ножки»

– заболевания, вызванного Basillius phutopthorus. В варианте с использованием золы в дозе 3 ц/га растений с признаками этого заболевания было мало и составило 1% от общего числа наблюдаемых растений.

Таблица 7 – Качественный состав полученного удобрения «Байкал» Отход грибоводства «Компост» + птичий помет 6: Стандартное отклонение Отмечено положительное влияние всех изучаемых доз золы на формирование фотосинтетического аппарата. Площадь листовой поверхности растения в период начала формирования клубней (начало фазы цветения) в изучаемых вариантах была выше контрольной на 10,6–17,9% и составляла 0,90–0,89 м2 в вариантах с дозой 3 и 6 ц/га, что позволило в этих вариантах сформировать большую массу клубней – 659,6–730,6 г на растение соответственно. В конечном итоге общая продуктивность клубнеплодов была выше на дозе 6 ц/га и составила 290,2 ц/га.

Таблица 8 – Влияние вариантов опыта на рост и развитие Вариант Опудривание Положительное действие золы на формирование клубней картофеля объясняется наличием в ней калия, который не только обеспечивает, но и ускоряет приток ассимилянтов из листьев и стеблей в клубни. Поскольку калий участвует в механизме транспорта ассимилянтов в качестве своеобразного переносчика и образует соединения с сахарами и аминокислотами, его влияние и привело к повышению количества сахаров в вариантах с высокими дозами золы. Такие факты отмечались исследователями Белецкой Е.К. (1964);

Браун Э.Э. (1999).

Наиболее оптимальные условия для метаболизма сахарозы в крахмал сложились в варианте с дозой золы 6 ц/га, обеспечившей повышение содержания крахмала по сравнению с контрольным вариантом в 1,3 раза (табл. 9).

Являясь комплексным микро- и макроудобрением, зола оказала влияние на увеличение содержания аскорбиновой кислоты. Накопление аскорбиновой кислоты понизило содержание нитратов в продукции с экспериментальных делянок, а это привело к снижению накопления белка в клубнеплодах. Наши данные согласуются с исследованиями Т.Н. Большовой (1978), которая относит аскорбиновую кислоту к ингибиторам реакции нитрозирования.

Оптимизация приемов использования золы была проведена при создании комплекса с микробактериальными препаратами азотобактерином, фосфоробактерином, силикатобактерином, что позволило сформировать продуктивную массу растений. В вариантах с использованием препаратов наибольшую площадь листовой поверхности, по сравнению с контролем, сформировали растения в варианте с использованием силикатных бактерий 1,05 м2. Установлено, что совместное применение золы и бактериальных препаратов увеличивало в структуре урожая общее количество крупных и средних клубней в варианте с фосфоробактерином до 73,7%, в варианте с силикатобактерином до 75,4%. Применение азотобактерина повысило урожайность картофеля, однако по сравнению с другими видами бактериальных удобрений в структуре урожая преобладала мелкая фракция (44,8%), что можно объяснить дефицитом влагообеспеченности. Более эффективным из изучаемых вариантов оказалось комплексное применение силикатобактерий, в котором продуктивность клубнеплодов составила 364 ц/га, что на 38% выше контрольного варианта.

Таблица 9 – Влияние золы на биохимические показатели клубней картофеля *ПДК нитратов для картофеля 250 мг/кг сырой массы В закрытых агросистемах изучали внесение золы в разных дозах и комплексное применение с вытяжкой из вермикомпоста при выращивании томатов (Lucopersicum esculentum). Биометрические измерения растений показывают, что опережение в росте и развитии томатов наблюдалось в вариантах с использованием золы в дозе 150, 300 г на квадратный метр и в варианте с комплексной подкормкой 150 г золы и вытяжкой из вермикомпоста.

Наиболее интенсивный прирост дали растения в варианте с использованием 150 г золы и вермикомпоста. В первый срок измерения высота Lucopersicum esculentum на этом варианте превосходила контрольный на 20%. В остальных вариантах растения были выше контрольного на 5–9%.

Варианты с дозами 300, 450 и 150 г золы с вермикомпостом ускорили появление соцветий на 20 дней. Наибольшее количество соцветий на протяжении всех дат измерений было отмечено в варианте 150 г золы и вермикомпост и составляло 3,2–5,0–7,1, тогда как на контрольном варианте количество соцветий было 2,0–3,0–4,8 соответственно. В вариантах с комплексным использованием золы и вытяжки из вермикомпоста фаза начала цветения наступала раньше, чем в остальных вариантах, и опережала контроль на 14 дней. Повышенный фон азотного питания после подкормки вермикомпостом вызвал интенсивный рост вегетативной массы растения, и поэтому межфазный период был длиннее на 2–4 дня, чем в вариантах с использованием одной золы.

В среднем за два года продуктивность за оборот составила 9,6 кг с 1 м2 в варианте с дозой 300 г золы и 10,6 кг с 1 м2 – с дозой 150 г и вермикомпостом.

Таблица 10 – Структура плодов томатов (Lucopersicum esculentum) 150 г золы + вермикомпост Биологическая утилизация промышленных отходов В разделе 3.6 обсуждаются вопросы, связанные с созданием условий для утилизации отработанных цеолитов при выращивании растений гидропонным методом. Для успешного проведения биологической утилизации необходимо создание благоприятной среды обитания для фитообъектов. Оценена возможность витализации среды из цеолитовых отходов на основе изучения механических, электрических, химических свойств. Изучаемые цеолиты имеют широкие поры, в которые могут проникать молекулы. За счет химической обработки и обменных катионов мы модифицировали алюмосиликатный каркас. При правильном выборе условий модифицирования цеолит действует как катализатор, что позволяет осуществлять химическое превращение в желаемом направлении. Установлено, что агрохимические свойства цеолитов зависят от их исходного химического состава, термообработки, промывания экстрагентами и длительности взаимодействия с ними, а также от размера частиц.

Водно-воздушные свойства цеолита ухудшаются с уменьшением размера частиц. Мелкие фракции (0–1 мм) цеолита, представленного клиноптилолитом, с Сокирницкого и Тетзамского месторождений отличаются большой плотностью (1,02–1,14 г/см3), увеличенным объемом твердой (41–45%) и жидкой (54–58%) фаз и резким снижением скважности аэрации (1%) по сравнению с крупными фракциями цеолитов (2–3 мм) – 0,94–1,05 г/см, 37–42%, 29–37% и 16% соответственно. Исходные цеолиты (КлТ и КлС) подщелачивают как воду, так и питательный раствор. После обогащения сокирницкий цеолит подкисляет воду и питательный раствор на 0,1–0,8 единиц pH, а обогащенный цеолит Тедзамского месторождения подщелачивает воду и питательный раствор.

Влияние экстрагентов на цеолиты неравноценно. В воде под воздействием разных образцов цеолитов увеличивается содержание всех анализируемых химических элементов. В значительной степени в воду выделяются P2O5, Ca и Mg из образцов тедзамского и сокирницкого цеолита. По истечении 60 дней и до конца опыта в вытяжке КлТ растет концентрация N–NO3. Характерным свойством тедзамского цеолита (КлТ) является усиленное выделение Na (148–312 мг/л) в первый день опыта и 287–474 мг/л раствора в конце опыта.

При взаимодействии цеолитов с питательным раствором обнаруживается их сложный взаимный ионный обмен. Цеолиты обоих месторождений независимо от их химического состава активно поглощали калий из питательного раствора. Концентрация калия в питательном растворе при взаимодействии его с цеолитами снизилась от 8 до 18 раз. При взаимодействии цеолитов с одним из экстрагентов они проявляют разную химическую активность. Так, на 120-й день опыта сумма ионов (Сa, K, Mg, Cl), анализируемых в водной вытяжке тедзамского исходного цеолита (КлТ), была равна 387,3 мг/л, а в той же вытяжке сокирницкого исходного цеолита (КлС) – 43,1 мг/л. В целом можно констатировать, что цеолиты являются химически активными минеральными материалами. Наибольшую активность проявляют обогащенные формы цеолитов по сравнению с исходными, а особенно – тедзамский цеолит. Выработана технология их использования под растительные объекты. При этом состояние биообъектов оценивалось комплексно по биометрическим, биохимическим, фитосанитарным и продуктивным характеристикам.

Эксперимент по выращиванию культуры томата (Lucopersicum esculentum) на цеолитовых гидропонных субстратах показал, что растения, выращиваемые на цеолитовых субстратах (Тедзамского и Сокирницкого происхождения) с питательным раствором, были выше контрольных ростом, но с меньшим диаметром стебля и имели большее количество листьев, а также кистей, завязей и плодов. Обогащение тедзамского цеолита оказалось избыточным – растения достигали высоты 30–40 см и прекращали рост, развивали мелкие листочки, не давали урожая.

В других вариантах витальность среды доказывается хорошими биометрическими показателями и высокой продуктивностью испытуемого растения (табл. 11). Достоверная прибавка плодовой массы отмечена лишь во втором варианте.

В начальный период роста активное нарастание вегетативной массы отмечено в вариантах со 100% тепличного грунта + подкормки NPK и 100% цеолита + подкормки NPK. Растения остальных вариантов имели меньшее количество листьев и кистей. Особенно замедлен был рост в 5, 7, 8 вариантах. Дефицит азота в этих трех вариантах явился основным сдерживающим фактором роста растений. Содержание хлорофилла в листьях изменялось в зависимости от срока вегетации (табл. 12).

Максимальное количество пигмента отмечено 21 июня в 1 варианте, минимальное – в 7, 8, 3. К периоду массового плодоношения и до 22 августа содержание хлорофилла возрастало по всем вариантам, кроме первого, что связано с дополнительными подкормками элементами питания, которые начали Таблица 11 – Характеристика растений и продуктивность плодовой массы культуры томата (Lucopersicum esculentum) (среднее за 1990–1991 гг.) Таблица 12 – Содержание хлорофилла в листьях томата, мг/л 1. 100% тепличный грунт + подкормки NPK (К1) 2. 100% цеолит + подкормки NPK (К2) 3. 100% цеолит + NPK цеолит планируемый урожай урожай 5. 100% цеолит + PK цеолит планируемый урожай урожай 7. 100% цеолит + P цеолит в расчете на планируемый урожай 8. 100% цеолит + K цеолит в расчете на планируемый урожай 9. 100% цеолит + N цеолит в расчете на планируемый урожай осуществлять 23 июня на вариантах с использованием цеолитов. Отмечена растянутость периода сбора плодов, основная масса которых собрана в последнюю декаду вегетации. Относительно равномерно поступали плоды в 1 и 2 вариантах. Затянулось созревание в 4 варианте – без внесения калия (46,4% плодов пришлось на последнюю декаду). Максимальная прибавка плодов получена в 3 варианте – 11,4% по отношению к цеолитовому контролю (рис. 8).

Рис. 8 – Соотношение плодов к вегетативной массе по вариантам опыта Продуктивность в 4–6 вариантах была ниже на 1,3–4,0% от контроля. Второй вариант без азота (5) дал плодов меньше на 13,8%, чем во втором контроле.

Наименьшая плодоотдача получена в 8 варианте (без азота и фосфора).

Благоприятное отношение массы плодов и вегетативных органов отмечено в третьем, втором и четвертом вариантах. Оптимальным по всем параметрам оказался вариант, где были внесены все элементы питания (3), неудовлетворительным – тот вариант, где был внесен только калий (8). В период сбора плодов были проведены биохимические анализы для качественной характеристики плодов. Можно отметить хорошее качество плодов томата по всем вариантам. Несколько выше было содержание сахаров во втором варианте.

Таким образом изучаемые способы применения удобрений на цеолитовых субстратах позволили приблизить их свойства к требованиям гидропонных субстратов.

Биологическая утилизация коммунально-бытовых отходов В разделе 3.7 рассматривается возможность утилизации обезвоженных осадков бытовых сточных вод в почвах культурных ценозов как один из вариантов биологической утилизации. Принять решение о реутилизации осадков в почвах можно только после их сравнения с регламентом (ГОСТ Р 17.4.3.07– 2001; СанПиН 2.1.7.573–96). Изучение обезвоженных осадков сточных вод Оренбургского водоканала и очистных сооружений пос. Павловка показало контрастность их свойств. Так, в осадках сточных вод очистных сооружений Оренбургского МП ПУВКХ старых сроков закладки содержится меньше тяжелых металлов. Осадки 2000 года хранения по содержанию меди в 52 раза превышают осадки 1975 года хранения, по содержанию никеля – в 3,6 раз.

Наблюдается тенденция к увеличению содержания цинка. С 1987 года отмечается превышение предельно допустимых концентраций по цинку. В 27, раза возросло его содержание в осадках поздних сроков хранения. Кроме того, низкое содержание доступных питательных веществ в этих осадках ингибирует рост индикаторных растений.

Таким образом, возможность их реутилизации в агроценозах рассматриваться не может. Обезвоженные осадки бытовых сточных вод очистных сооружений пос. Павловка по всем регламентируемым параметрам оказались приемлемыми для использования в агроценозах. Применение данных ОСВ улучшило агрофизические свойства почв. С возрастанием доз внесения ОСВ повышалось количество ценных структурных фракций и увеличилось процентное соотношение водопрочных агрегатов по каждой фракции. Статистическая обработка результатов выявила положительные корреляционные связи между процентным соотношением ценных фракций и численностью люмбрицид (r 0,74), мокриц (r 0,77), а также жесткокрылых (r 0,82).

Продолжая говорить о модели «отход–редуцент–удобрение» (рис. 9), необходимо отметить, что при использовании множества редуцентов вероятность перехода из одного состояния в другое предсказать достаточно сложно, но на основании физических и химических состояний отхода мы можем предсказать возникновение доминантных сообществ, предпочитающих определенные условия существования. Изменение структуры сообществ почвенных организмов-редуцентов, активность их деятельности в условиях конкурентРис. 9 – Схема биологической утилизации в почвенных условиях ных и симбиотических отношений заставляет нас вводить вероятностные показатели. Вероятность перехода из одного состояния отхода в другой будет зависеть от числа и вида популяций редуцентов, а также других абиотических и биотических факторов.

Для обоснования доз внесения осадков был заложен опыт на индикаторных растениях (по Рубцову, 1978) с высокой продуктивностью: перце сладком (Capsicum annuum) и баклажане обыкновенном (Solanum melongenа). Во все годы исследования в вариантах с дозами внесения ОСВ шел активный прирост вегетативной массы изучаемых фитообъектов и наблюдалось значимое увеличение биологической продуктивности по всем годам исследования по сравнению с контролем (рис. 10 и 11).

Наибольшая прибавка урожая в среднем отмечена в варианте с дозой внесения ОСВ 60 т/га и составила у Capsicum annuum 88%, у Solanum melongena – 46% относительно контроля.

Несмотря на повышение плодовой продуктивности, решение об использовании ОСВ в качестве удобрений должно приниматься на основании изучения качественных показателей плодов (табл. 13).

Контроль 70,1±1,06 75,2±1,14 15,0±0,12 87,2±1,25 79,5±4,48 9,4±0, ОСВ 40 т/га 52,7±2,15 79,9±1,67 16,5±0,08 91,6±0,57 89,3±0,69 9,9±0, ОСВ 60 т/га 58,9±1,77 81,0±0,95 12,5±0,05 99,9±0,93 91,1±0,30 10,6±0, ОСВ 80 т/га 65,3±0,31 84,7±0,79 11,1±0,12 104,1±1,88 110,7±1,14 11,1±0, Анализ динамики накопления нитратов в Capsicum annuum показал, что наибольшие концентрации в плодах были в середине вегетационного периода в варианте с дозой внесения ОСВ 80 т/га – 84,78 мг/кг. В этом же варианте в конце вегетации мы наблюдали минимальную концентрацию нитратов (11,18 мг/кг) относительно других вариантов. Концентрации тяжелых металлов в плодах растений по всем вариантам были значительно ниже ПДК.

В рамках прикладной экологии управление агроэкосистемами затруднено из-за свойства эмерджентности, т.е. не всегда можно учесть и скоординировать структурно-функциональную организацию компонентов почвы и взаимодействующего с ним биоценоза. Однако именно эти взаимодействия и определяют качество почвы. Агроэкосистемы обеднены видами биоты из-за постоянной механической обработки, и этот дисбаланс мы можем устранить за счет создания дополнительной пищевой базы.

Поскольку плодородие почвы зависит в большей степени от зоомикробиального комплекса (Аристовская, 1980; Андерсон и др., 1987; Стебаев, 1984), необходимо оценить дозы осадков с точки зрения создания благоприятных условий для почвенных организмов по пищевым ресурсам. Отмечено, что в контрольном варианте активность целлюлозоразрушающих организмов была средней (по шкале Звягинцева, 1980), и разрушение льняного полотна составило 48%. При внесении осадков степень разрушения полотна составила: с дозой ОСВ 40 т/га – 68%; 60 т/га – 76%; 80 т/га – 84%. Целлюлозоразлагающая микрофлора была представлена родами Bacillus, Clostridium. Органическое вещество, внесенное в виде осадков сточных вод, послужило благоприятным субстратом для развития Actinomyces, почвенных дрожжей Lipomyces и других представителей родов Mucor, Aspergillus, Penicillium. Следует отметить, что наибольшая численность спороносных бактерий родов Bacillus и Clostridium наблюдалась в контрольном варианте и в дозе внесения ОСВ 40 т/га, а численность рода Azotobacter была выше контрольного при дозе ОСВ 60 и 80 т/га.

Прослеживается связь увеличения продуктивности растений Capsicum annuum и Solanum melongena на вариантах с преобладанием ассоциации азотфиксирующих бактерий.

В трансформации и разложении органических веществ, входящих в состав ОСВ, принимают участие не только многочисленные виды микроорганизмов, но и животные, входящие в состав зоомикробиального комплекса. Их численность варьировала в зависимости от доз. Численность Protozoa была максимальна при дозе внесения ОСВ 80 т/га и составляла 9,5 тыс./1 г почвы, что больше, чем в контроле, в 2 раза. Представители микрофауны Rotatoria лучше размножались на делянках с внесением ОСВ в дозе 60 т/га с превышением численности на 81% по сравнению с контролем.

Увеличилось количество представителей семейства Lumbricidae, которые считаются основными потребителями детрита, однако ряд авторов (Leger, Millette, 1979; Yeats, 1980) отмечают и тот факт, что дождевые черви могут поглощать нематод и других почвенных животных, имея ферменты, расщепляющие белок животного происхождения. Вероятно, поэтому при максимальной численности Lumbricidae в дозе 60 и 80 т/га численность Nematoda снижена до 15,7 тыс./дм3. Межпопуляционное взаимодействие представляет собой механизм «соревнование популяций», наблюдение за которым позволяет оценить экологическое значение каждой популяции для данного вида отхода. Поэтому при проведении биологической утилизации необходимо выявлять доминирующие виды, которые окажут наибольшее значение для трансформации отходов. Большое значение для вовлечения отхода в процессы почвообразования имеют сообщества почвенных беспозвоночных, отнесенных к эколого-трофической группе сапрофагов. Животные сапрофаги заселяли делянки с дозой ОСВ 60 и 80 т/га более интенсивно. При расчете индекса разнообразия методом Макинтоша и методом Шенона на всех изучаемых вариантах видовое разнообразие оценивалось как выше среднего. Такое видовое разнообразие почвенных организмов способствует формированию различных типов связей. Характер этих взаимодействий, основными из которых являются трофические и метаболические, определяет уровень плодородия и устойчивости агросистемы. Видовое богатство почвенных животных, по нашему мнению, может являться мерой оценки состояния агроценозов при изучении возможности применения отходов. В вариантах, где разнообразие видов больше, почвенное плодородие возрастает и выражается в увеличении продуктивной массы экспериментальных растений.

Рис. 12 – Блок-схема для определения статуса конечного В результате изучения различных способов и приемов утилизации и использования отходов была разработана блок-схема (рис. 12) для определения статуса полученного продукта и алгоритм проведения биологической утилизации и использования отходов в агроэкосистемах.

Схемой предусматривается оценка отхода по химическим, физическим и экологическим показателям. В зависимости от результатов оценки отхода подбираются оптимальные условия утилизации. Далее определяем свойства полученного продукта и принимаем решение о возможности дальнейшей его утилизации. При вовлечении продукта в агроэкосистемы проводится проверка качества сельхозпродукции по продуктивности, биохимическим, фитосанитарным показателям. При проверке качества почв оценивают их агрохимические, агрофизические, агроэкологические параметры.

При проверке состояния эдафона основное внимание уделяется видовому разнообразию, с выделением видового ядра, доминирующих видов, трофической структуре и сукцессионным изменениям. И только на основании этой комплексной оценки определяем статус продукта, полученного из отхода.

Таким образом, в результате изучения нескольких способов и приемов утилизации отходов мы разработали универсальный алгоритм вовлечения отходов в агроэкосистемы (рис. 13).

Выработанный алгоритм действий и наблюдений при проведении биологической утилизации характерен для любых видов нетоксичных отходов и используемых редуцентов, а также для разных типов экосистем. Интегрирование отхода в почву возможно только при целенаправленном воздействии на обязательные параметры функционирования сложной экологической цепочки «отход – редуцент – удобрение – почва – растение» с позиций производства экологически безопасного продукта питания. Моделирование необходимых Рис. 13 – Алгоритм проведения биологической утилизации нам свойств органических удобрений, произведенных из отходов, поможет решать производственные задачи по созданию стабильных агроценозов с элементами природоулучшающего подхода к эксплуатации агроэкосистем, направленного на расширенное воспроизводство и повышение уровня естественного плодородия, увеличение биологической продуктивности и улучшение экологической безопасности продуктов.

ВЫВОДЫ

1. Анализ структуры отходов Российской Федерации показал, что объем органосодержащих отходов достигает 750 млн т в год, из которых 80% приходится на продукты лесного и сельского хозяйства и 20% на бытовые отходы. К категории органических отходов пригодных для биологической утилизации, относятся солома (до 160 млн т), животноводческие отходы (более 80 млн. т), осадки сточных вод (3,5 млн т в пересчете на обезвоженную массу), отходы маслобойной и крупяной промышленности и др. Из всего объема органических отходов 157 млн т (21%) приходится на Приволжский округ, в который большей частью входит территория Южного Урала.

2. Комплексный анализ изучаемых отходов, потенциально пригодных для биоутилизации, показал, что отходы животноводства (навоз) имеют необходимое для жизнедеятельности дождевых червей содержание азота, фосфора и калия (сумма NPK 1,45% от сухого вещества).

Отходы растениеводства (подсолнечниковая лузга, отходы грибоводства) имеют состав, не приемлемый непосредсвенно для вермикомпостирования из-за неблагоприятных физических свойств и высокого содержания лигниноцеллюлозных веществ, составляющих более 50%, и поэтому требуют предварительной биоконверсии для создания свойств, соответствующих условиям жизнедеятельности червей. Зола, полученная при сжигании подсолнечниковой лузги, характеризуется широким спектром микро- и макроэлементов, за исключением азота, и оказывает положительное влияние на онтогенез растений, особенно в комплексе с бактериальным комплексом.

Обезвоженные осадки сточных вод длительных сроков хранения, пригодные для биоутилизации, имеют высокое содержание органического вещества (36%), азота (2,2%), фосфора (1,3%) и обладают благоприятными физическими показателями, что позволяет использовать их непосредственно для удобрения почвы.

Цеолиты с разных месторождений характеризовались плотностью 0,96– 1,07 г/см3, высокой общей скважностью (57–62%) и активными ионообменными свойствами, что предопределяет возможность их использования в качестве субстратов для гидропоники.

3. На основании изучения комплекса свойств органических отходов к перспективным методам их биологической переработки следует отнести:

– вермикомпостирование отходов животноводства, которое изменяет качественный состав отходов до уровня, отвечающего агроэкологическим требованиям на органические удобрения;

– биокомпостирование отходов маслобойного производства, в частности подсолнечниковой лузги, и аналогичных отходов с использованием препаратов типа «Байкал» и «Компост», создающее благоприятные условия для дальнейшей биоконверсии субстратов с помощью калифорнийского гибрида красного дождевого червя;

– непосредственное внесение нетоксичных органосодержащих и минеральных отходов в почву для биологической их утилизации под воздействием почвенной биоты;

– создание субстратов для гидропоники на основе минеральных отходов газоперерабатывающей промыщленности (цеолитов) путем обогащения их минеральными добавками, создающими условия для интенсификации продукционных процессов высших растений.

4. При вермикомпостировании животноводческих отходов большое значение для создания благоприятных условий жизнедеятельности дождевых червей имеет разработка рецептуры субстратов за счет оптимизации соотношения навоза от разных видов животных. По сравнению с одновидовыми субстратами из навоза КРС и свиного, в которых биомасса червя составляла соответственно 4,5 и 4,4 кг на ложе размером 120,3 м2, в смешанном субстрате из КРС и свиного навоза она возросла до 5,7 кг, или 26,7 и 29,5%.

При смешивании навоза КРС и свиного улучшались химические и физические свойства субстрата, способствующие развитию популяции калифорнийского гибрида красного дождевого червя рода Eisenia foetida.



Pages:   || 2 |
 
Похожие работы:

«ГАЛИЕВ РИНАТ АЛЕКСАНДРОВИЧ ФИТОРЕМЕДИАЦИЯ НЕФТЕШЛАМА 03.00.07 – микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Казань – 2007 Работа выполнена на кафедре микробиологии биолого-почвенного факультета ГОУ ВПО Казанский государственный университет им. В.И. УльяноваЛенина. Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор Наумова Римма Павловна Официальные оппоненты : доктор биологических наук, профессор Селивановская...»

«Костромина Оксана Анатольевна ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЛИСТВЕННЫХ ДРЕВОСТОЕВ В ЗОНАХ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Специальность 03.00.16. – Экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Братск- 2009 Работа выполнена на кафедре Лесоинженерное дело ГОУ ВПО Братский государственный университет. Научный руководитель – доктор сельскохозяйственных наук, профессор Рунова Елена Михайловна Официальные оппоненты – доктор...»

«МАЦИШИНА Наталия Валериевна ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА LEPTINOTARSA DECEMLINEATA (SAY, 1824) (COLEOPTERA, CHRYSOMELIDAE) В ПРИМОРСКОМ КРАЕ 03.02.05 – энтомология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Владивосток – 2012 Работа выполнена в лаборатории энтомологии Федерального государственного бюджетного учреждения науки Биолого-почвенный институт ДВО РАН. Научный руководитель : доктор биологических наук, старший...»

«УДК 582.26 (26); 581.55 (265.5) ЕВСЕЕВА НАТАЛИЯ ВИКТОРОВНА МАКРОФИТОБЕНТОС ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЫ ЮЖНЫХ КУРИЛЬСКИХ ОСТРОВОВ: СОСТАВ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И РЕСУРСЫ 03.00.18 – Гидробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2009 2 Работа выполнена в ФГУП Сахалинский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (СахНИРО) в лаборатории прибрежных исследований Научный руководитель : Доктор биологических наук Клочкова...»

«АКЕНТЬЕВА Наталья Александровна СРАВНИТЕЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ХЕМОРЕЦЕПТОРНЫХ ОРГАНОВ В ХОДЕ ЛИЧИНОЧНОГО РАЗВИТИЯ НАСЕКОМЫХ 03.00.09 – энтомология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2007 1 Работа выполнена на кафедре энтомологии Биологического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова. доктор биологических наук, профессор Научный руководитель : Чайка Станислав Юрьевич доктор...»

«ЧИНЕНКО Светлана Валентиновна ПОЛОЖЕНИЕ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАРЕНЦЕВОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА В СИСТЕМЕ ФЛОРИСТИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ 03.00.05 – Ботаника Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург 2008 Работа выполнена в Лаборатории растительности Крайнего Севера Ботанического института им. В. Л. Комарова Российской Академии Наук Научные руководители: доктор биологических наук Юрцев Борис Александрович доктор...»

«Астахов Максим Владимирович ДРИФТ ФИТО- И ЗООБЕНТОСА В МОДЕЛЬНОЙ ЛОСОСЕВОЙ РЕКЕ КЕДРОВОЙ (ПРИМОРСКИЙ КРАЙ, РОССИЯ) 03.00.18 – гидробиология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Владивосток 2009 2 Работа выполнена в Лаборатории пресноводных сообществ Биолого-почвенного института ДВО РАН Научный руководитель доктор биологических наук, старший научный сотрудник Богатов Виктор Всеволодович Официальные оппоненты : доктор биологических...»

«ВЫГОНЯЙЛОВА Ольга Борисовна ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭТОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЫШЕВИДНЫХ ГРЫЗУНОВ И РЫЖИХ ЛЕСНЫХ МУРАВЬЕВ 03.02.04 – Зоология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Новосибирск – 2013 Работа выполнена в лаборатории поведенческой экологии сообществ Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института систематики и экологии животных СО РАН доктор биологических наук, Научный руководитель : профессор...»

«Волкович Марк Габриэлевич ЖУКИ-ЗЛАТКИ ПОДСЕМЕЙСТВА POLYCESTINAE (COLEOPTERA, BUPRESTIDAE): МОРФОЛОГИЯ, ФИЛОГЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ 03.02.05 – энтомология Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Санкт-Петербург – 2012 2 Работа выполнена в лаборатории систематики насекомых Федерального государственного бюджетного учреждения науки Зоологический институт Российской академии наук Официальные оппоненты : доктор биологических наук, профессор,...»

«Шарина Светлана Николаевна МОЛЕКУЛЯРНО-ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАМБАЛООБРАЗНЫХ РЫБ (PISCES, PLEURONECTIFORMES) ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫХ МОРЕЙ РОССИИ ПО НУКЛЕОТИДНЫМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯМ ГЕНОВ ЦИТОХРОМА B И ЦИТОХРОМОКСИДАЗЫ 1 03.02.07 – генетика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Владивосток – 2010 Работа выполнена в Лаборатории генетики Учреждения Российской академии наук Институте биологии моря им. А.В. Жирмунского ДВО РАН (ИБМ ДВО...»

«Дворцов Игорь Александрович Характеристика некаталитических модулей мультимодульной термостабильной ламинариназы Lic16A Clostridium thermocellum 03.01.06 - Биотехнология (в том числе бионанотехнологии). Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва - 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте молекулярной генетики Российской академии наук Научный руководитель : кандидат биологических наук...»

«Мальцев Николай Иванович ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ СИБИРСКОЙ КОСУЛИ СРЕДНЕЙ СИБИРИ 03.00.32 -биологические ресурсы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Красноярск 2004 Работа выполнена на кафедре охотничьего ресурсоведения и заповедного дела Красноярского государственного университета Научный руководитель : кандидат биологических наук, доцент Савченко Александр Петрович Официальные оппоненты : доктор...»

«СИБИРНЫЙ ВЛАДИМИР АНДРЕЕВИЧ Разработка новых методов анализа спиртов и альдегидов и конструирование продуцентов этанола с использованием нетрадиционных дрожжей Hansenula polymorpha и Pichia stipitis 03.01.06 – биотехнология (в том числе бионанотехнологии) 03.02.03 – микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва, 2013 1 Работа выполнена на кафедре биотехнологии и микробиологии биолого-почвенного факультета Жешовского...»

«Трошева Татьяна Дмитриевна АНТИФУНГАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА И ФАКТОРЫ ПАТОГЕННОСТИ ОППОРТУНИСТИЧЕСКИХ ГРИБОВ 03.01.06 – Биотехнология (в том числе бионанотехнологии) 03.02.03 – Микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург – 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности Российской академии наук (НИЦЭБ РАН) в...»

«МАРКОВЕЦ АНТОН МИХАЙЛОВИЧ ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ VEGFA И PEDF ПРИ РАЗВИТИИ ДИСТРОФИИ СЕТЧАТКИ У КРЫС OXYS 03.02.07 – генетика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Новосибирск 2011 1 Работа выполнена в секторе геномной и постгеномной фармакологии Учреждения Российской академии наук Институт цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск Научный руководитель : доктор биологических наук Колосова Н.Г. Институт цитологии и...»

«Неборак Екатерина Владиславовна Синтез, строение и биологические свойства комплексных соединений меди с азотсодержащими органическими лигандами. 03.01.04 – биохимия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2012 Работа выполнена на кафедре биохимии медицинского факультета Российского университета дружбы народов. доктор биологических наук, профессор Научные руководители: Сяткин Сергей Павлович доктор медицинских наук, профессор...»

«Апалько Светлана Вячеславовна Получение пептида-мимотопа химических канцерогенов группы полициклических ароматических углеводородов 03.00.03 –молекулярная биология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Кольцово – 2009 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте экологии человека Сибирского отделения РАН доктор медицинских наук Научный руководитель : Глушков Андрей Николаевич доктор биологических наук, Официальные...»

«ИВАНОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ МОРФОЛОГИЯ РИСУНКА ЭЛИТР ЖЕСТКОКРЫЛЫХ, НА ПРИМЕРЕ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ РОДА APHODIUS ILL. (COLEOPTERA: SCARABAEIDAE: APHODIINI) ФАУНЫ РОССИИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ 03.00.08 – зоология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Томск – 2006 Работа выполнена на кафедре зоологии Уральского государственного университета им. А.М. Горького Научный руководитель доктор биологических наук, профессор Новоженов Ю.И....»

«Машковцева Елена Валерьевна ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ ПОДХОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ЦИКЛА FОF1 -АТФСИНТАЗЫ 03.01.02 – Биофизика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2010 Работа выполнена в Научно-исследовательском институте цитохимии и молекулярной фармакологии Научный руководитель : кандидат физико-математических наук, доцент Нарциссов Ярослав Рюрикович Официальные...»

«ЗАГУРНАЯ ЮЛИЯ СЕРГЕЕВНА ВЛИЯНИЕ ФРАГМЕНТАЦИИ НА ВИДОВОЕ БОГАТСТВО И СОСТАВ ФИТОЦЕНОЗОВ ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ 03.02.08 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Ростов-на-Дону - 2010 2 Работа выполнена на кафедре экологии и защиты окружающей среды Майкопского государственного технологического университета Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор Акатов Валерий Владимирович Официальные...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.