Научные статьи
Вермикомпост, вермикомпостирование и компостные черви: направление научных исследован
Разведение дождевых червей с целью переработки органических отходов, получения органических удобрений и биологически активных веществ давно перешагнуло стадию опытных разработок и превратилось в широкомасштабный бизнес. Как всякая новая технология, вермикультура является результатом научных исследований, но и сама стимулирует их проведение. Для совершенствования вермикультуры необходимы как конструкторские и технологические разработки, так и более фундаментальные научные исследования. Настоящий краткий обзор посвящен биологическим исследованиям, связанным с разведением дождевых червей, опубликованным в 1993-2003 годах.
Поиск литературы был проведен в онлайновой библиографической базе данных "Web of Science" с небольшими дополнениями из моей собственной базы данных. Предметом обзора были только исследовательские работы, опубликованные в научных журналах, главным образом англоязычных. Поскольку национальные журналы (включая журналы стран СНГ) представлены в международных библиографических базах весьма неполно, обзор охватывает лишь часть всей научной литературы по вермикультуре.
Поиск проводился по ключевым словам (вермикультура, вермикомпостирование, биогумус и др.) а также по названиям наиболее часто используемых видов дождевых червей. Затем были просмотрены и отобраны статьи, связанные библиографическими ссылками с "первичным списком". В обзор не были включены статьи в популярных изданиях и короткие сообщения, обзоры, работы по биоиндикации и по токсикологии дождевых червей, по культивированию не компостных видов червей с целью зоомелиорации, по влиянию дождевых червей на почвенные процессы, и другие исследования, не связанные напрямую с вермикультурой. Полученная таким образом база данных включала 179 статей.
Самым популярным и широко распространенным видом культивируемых дождевых червей в нетропических странах остается навозный червь Eisenia fetida (Savigny, 1826) (74 работы связаны с биологией этого вида или полученным с его помощью вермикомпостом). Некорректное написание видового названия "fetida", появившееся в 1837 г. из-за неоправданной поправки Дюге (Duges, 1837) и признанное некорректным в начале 80-х гг прошлого века (Easton, 1983), к настоящему времени практически исчезло из "чисто научной" биологической литературы. К сожалению, оно продолжает употребляться "практическими вермикультуристами" и многими исследователями, пишущими о вермикультуре. Примерно в 20% работ, касающихся E. fetida, было использовано некорректное написание видового названия. Эта, казалось бы совершенно формальная, проблема приводит к вполне ощутимым трудностям и ошибкам при поиске литературы и составлении баз данных.
"Красный калифорнийский червь" Eisenia andrei (Bouche, 1972) упоминается в 27 работах. Его систематическое положение остается не совсем ясным, и многими авторами он трактуется как подвид Eisenia fetida andrei. Другие европейские виды, Lumbricus rubellus и Dendrobaena veneta, имеют существенно меньшую скорость роста и размножения и используются в вермикультуре довольно редко (8 статей). В тропических странах, наряду с E. fetida, часто разводятся Eudrilus eugeniae (27) и Perionyx excavatus (14 работ), хотя культивируется еще около десятка других видов.
Много публикаций включает сравнение биотических параметров, требований к типу субстрата и условиям среды, или экономичности культуры разных видов червей (15 работ). Совместное разведение нескольких видов (поликультура) могло бы расширить спектр перерабатываемых субстратов и глубину их переработки, однако исследования в этом направлении пока не дали обнадеживающих результатов (Elvira et al., 1997). Чрезвычайно перспективным представляется развитие работ в направлении генетики, селекции и подбора наиболее эффективных популяций и генотипов культивируемых видов червей (7 работ). Почти все биотические характеристики E. fetida, включая устойчивость к тяжелым металлам (Meyer & Bouwman, 1995; Spurgeon & Hopkin, 2000) могут быть улучшены направленным отбором, а некоторые "дикие" популяции обладают свойствами, сравнимыми с таковыми у коммерческих линий (Кодолова и др., 1993).
В популярной литературе и рекламных проспектах нередко приводятся прямо-таки фантастические цифры прироста урожая под влиянием "биогумуса". Такие сведения вызывают вполне понятное недоверие, поэтому особый интерес представляют исследования влияния продуктов вермикомпостирования на рост, развитие и продуктивность различных сельскохозяйственных культур в полевых или лабораторных экспериментах.
Согласно недавнему обзору Шоя (Scheu, 2003) за период с 1982 по 2002 год было опубликовано менее 60 научных работ о влиянии дождевых червей на рост и продуктивность растений (в обзор не были включены исследования, связанные с вермикомпостированием). На этом фоне 40 работ, опубликованных за последние 11 лет, в которых в той или иной форме оценивалось влияние вермикомпоста на растения, является очень неплохим результатом. Объектами исследований был широкий круг растений, от самых обычных огородных культур (редис, салат, томаты, картофель и т.д.) до кофейных деревьев и гевеи. К сожалению, не во всех экспериментах применялся адекватный контроль, позволяющий сравнивать эффективность вермикомпоста и других типов удобрений.
В подавляющем большинстве работ (31, или 78%) отмечено позитивное влияние вермикомпоста или его компонентов на рост и продуктивность растений. В остальных случаях отмечен как позитивный, так и негативный эффект, или отсутствие эффекта в зависимости от типа, дозы или метода внесения вермикомпоста. Такие случаи могут представлять особый интерес, поскольку о них обычно не упоминается в популярных изданиях. В нескольких работах группы К. Эдвардса (Atiyeh et al., 2000; 2001; 2002) высокие дозы (более 500 мг/кг субстрата) гуминовых кислот, экстрагированных из разных видов вермикомпоста, или полная замена субстрата вермикомпостированным свиным навозом отрицательно влияли на рост помидоров и огурцов. Рост сорго слегка подавлялся при внесении 20% нестерилизованного вермикомпоста в минеральную почву (Cavender et al., 2003). Вермикомпостированный навоз не оказал положительного влияния при заражении огуречной рассады фитопатогенным грибком Fusarium oxysporum, в то время как приготовленный традиционным компостированием навоз снижал последствия инфекции (Kannangara et al., 2000). Рост редиса на традиционном компосте был выше, чем на вермикомпостированных отходах (Short et al., 1999). Наконец, вермикомпост, произведенный из конского, овечьего и коровьего навоза значительно снижал зараженность томатов фитофторой, но вермикомпост на основе канализационных илов не только не снижал заражение, но и подавлял рост растений (Szczech & Smolinska,2001). Таким образом, при всех своих положительных качествах вермикомпост не является универсальной "панацеей", и его эффективность зависит от умелого применения.
Как ни странно, несмотря на обширную литературу, касающуюся химических, физических и микробиологических свойств вермикомпоста и его компонентов (более 80 работ) достаточно загадочными остаются механизмы положительного влияния вермикомпоста на растения. Лишь в немногих публикациях это влияние связывается только с высокой концентрацией или усвояемостью элементов питания растений. В большинстве случаев показано наличие более сложных механизмов, таких как гормональное действие вермикомпоста или содержащихся в нем гуматов (9 работ), модификация микробной активности в ризосфере и т.п. Настоятельно требует дальнейшего изучения влияние вермикомпоста на микоризу (2 работы), на фитопатогенные микроорганизмы (5 работ) и на паразитических нематод (2 работы).
Появились новые данные о влиянии вермикомпостирования на микробные и паразитарные инфекции человека и животных (8 работ), в том числе о повышении устойчивости к сальмонеллезу у цыплят при однократном скармливании им вермикомпоста (Spencer et al., 1995; 1998). Около десятка работ касается использования самих компостных червей в качестве наживки или корма для животных.
Продолжаются интенсивные исследования пригодности вермикультуры для утилизации все более широкого спектра муниципальных, сельскохозяйственных и промышленных отходов, от зеленой массы водяного гиацинта до отходов горнорудной промышленности (29 работ). Ярким примером являются успешные лабораторные опыты по применению вермикомпоста для абсорбции тяжелых металлов из отходов гальванического производства (Jordao et al., 2002).
Работа выполнена при поддержке РФФИ.
Литература:
Кодолова, О.П., Стриганова, Б.Р., Сидорова, Т.Н. (1993) Сравнительное исследование репродукционного потенциала локальных поселений компостного червя Eisenia fetida (Savigny, 1926) (Oligochaeta, Lumbricidae). Известия АН СССР, сер. биол. 4, 558-568.
Atiyeh, R.M., Arancon, N., Edwards, C.A., Metzger, J.D. (2000) Influence of earthworm-processed pig manure on the growth and yield of greenhouse tomatoes. Biores. Technol. 75, 175-180.
Atiyeh, R.M., Edwards, C.A., Subler, S., Metzger, J.D. (2001) Pig manure vermicompost as a component of a horticultural bedding plant medium: effects on physicochemical properties and plant growth. Biores. Technol. 78, 11-20.
Atiyeh, R.M., Lee, S., Edwards, C.A., Arancon, N.Q., Metzger, J.D. (2002) The influence of humic acids derived from earthworm-processed organic wastes on plant growth. Biores. Technol. 84, 7-14.
Cavender, N.D., Atiyeh, R.M., Knee, M. (2003) Vermicompost stimulates mycorrhizal colonization of roots of Sorghum bicolor at the expense of plant growth. Pedobiologia 47, 85-89.
Duges, A. (1837) Nouvelles observations sur la zoologie et l'anatomie des Annelides abranches setigeres. Ann. Sci. nat (Zool) 8, 15-35.
Easton, E.G. (1983) A guide to the valid names of Lumbricidae (Oligochaeta). In: Satchell J.E. (ed) Earthworm ecology from Darwin to vermiculture. Chapman and Hall, pp. 475-487.
Elvira, C., Dominguez, J., Mato, S. (1997) The growth and reproduction of Lumbricus rubellus and Dendrobaena rubida in cow manure mixed cultures with Eisenia andrei. Appl. Soil Ecol. 5, 97-103.
Jordao, C.P., Pereira, M.D., Einloft, R., Santana, M.B., Bellato, C.R., de Mello, J.W.V. (2002) Removal of Cu, Cr, Ni, Zn, and Cd from electroplating wastes and synthetic solutions by vermicompost of cattle manure. J. Environ. Sci. and Health Part A 37, 875-892.
Kannangara, T., Utkhede, R.S., Paul, J.W., Punja, Z.K. (2000) Effects of mesophilic and thermophilic composts on suppression of Fusarium root and stem rot of greenhouse cucumber. Can. J. Microb. 46, 1021-1028.
Meyer, W.J., Bouwman, H. (1995) Suitable characters for selective breeding in Eisenia fetida (Oligochaeta). Biol. Fertil. Soil 20, 53-56.
Scheu, S. (2003) Effects of earthworms on plant growth: patterns and perspectives. Pedobiologia 5-6, 846-856.
Short, J.C.P., Frederickson, J., Morris, R.M. (1999) Evaluation of traditional windrow-composting and vermicomposting for the stabilization of waste paper sludge (WPS). Pedobiologia 43, 735-743.
Spencer, J.L., Chambers, J.R., Modler, H.W. (1998) Competitive exclusion of Salmonella typhimurium in broilers fed with vermicompost and complex carbohydrates. Avian Pathology 27, 244-249.
Spencer, J.L., Garcia, M.M. (1995) Resistance of chicks and poults fed vermicompost to cecal colonization by Salmonella. Avian Pathology 24, 157-170.
Spurgeon, D.J., Hopkin, S.P. (2000) The development of genetically inherited resistance to zinc in laboratory-selected generations of the earthworm Eisenia fetida. Environ. Poll. 109, 193-201.
Szczech, M., Smolinska, U. (2001) Comparison of suppressiveness of vermicomposts produced from animal manures and sewage sludge against Phytophthora nicotianae Breda de Haan var. nicotianae. Phytopath. Zeitschrift 149, 77-82.
Автор(ы): А.В.Тиунов, Институт Проблем Экологии и Эволюции Р
Источник: Материалы II научно-практической конференции "Дождевые черви и плодородие почв"
|
Статистика по сайту 
