Работа

Модель безотходного хозяйствования на базе Дабанской агроэкологической школы

Автор: Тыкынаев Игорь Викторович,
Дабанская средняя школа, 9 класс

Научный руководитель: Яковлева У. М.,
методист Заповедника «Олёкминский»

Руководитель проекта: Тыкынаева Л.Г.,
учитель географии ДСШ

Дабан, Республика Саха, Олёкминский улус

Введение.

Актуальность темы.

В сельской местности, вокруг животноводческих ферм накапливается большое количество органических отходов, которые загрязняют окружающую среду. Между тем, правильной постановкой вопроса, эти отходы можно использовать с большой выгодой для себя. Сделать это можно при помощи метода, основанного на использовании вермикультуры. На мой взгляд, переработка органических отходов червями очень эффективный способ. Во-первых, он экологически безопасный, что немаловажно при выращивании овощных культур. Во-вторых, это ускоренный метод переработки отходов по сравнению с компостированием без червей. В-третьих, это низкозатратный метод, так как не требует дополнительных средств и времени для обеззараживания отходов.

Практическая значимость.

Применение удобрений является одним из наиболее эффективных приёмов повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Научно обоснованное применение удобрений под овощные культуры играют огромную роль при их выращивании. Известно, что чрезмерное насыщение почвы химикатами ведёт к негативным последствиям, которые приводят к ухудшению состава почвы, сдерживают самовозпроизводительные свойства почвы. Плодородие почвы постоянно изменяется в зависимости от природных факторов и производственной деятельностью человека.

Постановка проблемы и их решение.

Научно-центрическая картина мира в третьем тысячелетии поставило перед человечеством ряд глобальных проблем, одна из важнейших связана с аспектами взаимодействия общества и природы - это экологические проблемы. Прежде всего, охрана окружающей среды, поддержание динамического равновесия биосферы, опасность истощения природных и энергетических ресурсов. Стремление человека увеличить поголовье скота приводит к усилению антропогенного воздействия на почву и повсеместному накоплению отходов животноводства. В этом случае важнейшим фактором являются такие передовые методы биотехнологий утилизации органических отходов, которые необходимо осваивать и внедрять в производство.

Новизна работы.

Метод вермикультивирования - новый способ утилизации отходов животноводства у нас в республике. Практическим использованием биогумуса в растениеводстве и разведением червей занимаются лишь немногие. Поэтому мы решили внедрить этот метод в работу нашего учебно-опытного участка и распространить ценный опыт в других школах и в крестьянских, подсобных хозяйствах.

Ожидаемый результат (гипотеза).

1. Добиться увеличения поголовья вермикультуры, используя разные базовые субстраты;

2. Выявить действия полученного биогумуса на выращиваемых овощных культурах.

3. В результате эксперимента выяснить целесообразность вопроса по переходу на безотходное хозяйствование.

Цель работы.

Основной целью моей работы является выяснение целесообразности организации вермиучастка на учебно-опытном участке для перехода на безотходное хозяйствование и обеспечение полезным, экологически чистым удобрением.

Задачи работы.

· Выяснить в каких базовых субстратах происходит интенсивное размножение вермикультуры;

· Выяснить от каких условий содержания зависит развитие коконов;

· Определить сроки переработки органических отходов;

· Составить динамику скорости переработки субстрата;

· Экспериментировать полученный биогумус на различные овощные культуры, выращиваемые на учебно-опытном участке и в домашних условиях.

Методика опытнической работы.

Опыты проводили в лаборатории географического кабинета в зимнее время, а в летнее время на территории учебно-опытного участка. Кроме того, заключено соглашение о проведении исследовательской работы по внедрению нашего метода в крестьянском хозяйстве "Мария".

Этапы исследовательской работы:

I. Содержание вермикультуры в зимнее время.

1.1. Приспособление угла в лаборатории под вермиучасток;

1.2. Создание необходимых условий содержания;

1.3. Своевременный уход за червями;

1.4. Проведение фенологических и морфометрических наблюдений.

II. Содержание вермикультуры в летнее время.

2.1. Выбор площадки и изготовление деревянных коробов;

2.2. Постановка опытов;

2.3. Проведение фенологических и морфометрических наблюдений;

2.4. Обсуждение полученных результатов;

2.5. Выводы о проделанной работе.

Методика исследования и материал.

Наша работа экспериментального характера. Объектом исследования является вермикультура, или гибриды красных калифорнийских червей. На момент постановки опытов в школе количество популяции червей составляло 400 штук, общей массой 120 г.; а в крестьянском хозяйстве - 1200 штук, общей массой- 315 г.

Основная работа заключалась в оборудовании зимней и летней площадки по содержанию вермикультуры. В зимнее время все поголовье содержали в деревянных ящиках (ложе) размером 43 х 36 см. Общая площадь 1 ложа составляло - 0,15 кв. метров.

Основа исследовательской работы заключалась в тщательном изучении литературных данных, в правильном выборе методик по этой теме. В нашей работе мы использовали литературные данные: (Покровская С.Ф., Касатиков В.А., 1987г.; Мерзлая Г.Е., 1990 г.; Попов А.В., 1990г.; Мерзлая Г.Е., Афанасьев Р.А., 1992 г.; Степанов А. И., Дмитриева В.И., Красильникова С.С., Аргунова Т.В., 1999г.; Дмитриева В.И., Степанов А.И., Мерзлая Г.Е., и др., 2000 г.; и т.д.) В основе данной работы использовались общепринятые методики.

Технологический цикл вермикультивирования состоит из следующих важных звеньев:

· Методика приготовления базового сбстрата;

· Методика правильного засеивания (зачервления) субстрата;

· Процессы получения готового органического удобрения и методы выборки червей;

· Методы обработки биогумуса-сырца;

· Процесс доведения биогумуса до товарного вида.

Основная суть выбранной методики заключается в том, что органический субстрат для наших питомцев является пищей и средой обитания. Общее состояние популяции червей, интенсивность размножения, скорость переработки субстрата и качество получаемого удобрения зависит от характера субстрата и сочетания составляющих его компонентов.

Исходя из целей и конкретных задач данной работы, мы построили следующую структуру исследования:

1. Опыты с коконами при содержании их на различных базовых субстратах.

2. Опыты по размножению взрослых червей на различных базовых субстратах.

3. Составление динамики скорости переработки различных субстратов.

4. Выявление влияния биогумуса на выращиваемых культурах.

Вся экспериментальная работа по вермикультивированию проводилась нами комплексно, то есть опыты проводились параллельным способом "Школа + Хозяйство". Первый опыт состоял из 15 вариантов, двух повторностей в каждом эксперименте, то есть в школе, в крестьянском хозяйстве и в домашних условиях. Второй опыт из 5 вариантов, двух повторностей, соответственно экспериментов. В каждом эксперименте придерживались определенных требований к условиям среды обитания исследуемых объектов.

Собственные результаты опытов, обсуждение и анализ работы.

Научно-исследовательские изучения в области повышения плодородия почвы на нашем учебно-опытном участке проводятся в течение 4-х лет. В качестве удобрений мы использовали только лишь перепревший навоз сельскохозяйственнных животных. В рассадный период кратковременно применяли стимуляторы роста и развития корней "Гумат".

Технологией вермикультивирования занялись с декабря месяца 1999 года. Опыты по размножению вермикультуры были начаты 25 февраля 2000г. Мы заключили соглашение с местной ветеринарной службой о проведении анализов на патогенную микрофлору органических отходов животных нашего наслега. Результаты анализов были отрицательными, то есть нам разрешили работать с отходами сельскохозяйственных животных без ущерба для нашего здоровья.

В ходе работы мы выявили, что заселенные нами в базовый субстрат черви быстро углубляются в смесь. Этот критерий подчеркивает о правильности приготовления базового субстрата, необходимого для размножения вермикультуры. Физико-химические свойства базового субстрата представлены в таблице 1. При изучении физико-химических свойств органических удобрений установили, что по основным агрохимическим показателям они отвечают допустимым требованиям (см. Таблицу 1). Из этого следует, что применение биогумуса не представляет экологической опасности, тем более, что он вносится в меньших дозах, чем традиционные органические удобрения.

Через две недели после заселения червей провели фенологические наблюдения. Исходя из полученных результатов, можно сказать, что культивируемые черви имеют определённый ритм жизнедеятельности. Большее время они бывают погружены на глубине 15-25 см. Заложенный базовый субстрат уже на 30 день резко отличается от первоначального состояния, все неровности уравниваются, а структура субстрата становится рыхлой. Черви отлаживают коконы в среднем слое субстрата, длина которых составляет 2-3 мм., а ширина до 2 мм. Самое интересное то, что форма и размер коконов изменяется по мере развития яиц (см. Таблицу 2 ).

Таблица 1.

Параметры физико-химических свойств исходных субстратов и биогумусов различного происхождения .

Показатели

Единица измерения

Удобрения

Биогумус

Навоз

Влажность субстрата – КРС

Влажность - Конского

Влажность - Свиного

Влажность- Смеси с опилками

Влажность- Птичьего помета

Кислотность рН - КРС

Кислотность рН- Конского

Кислотность рН- Свиного

Кислотность рН- с опилками

Кислотность рН- помета

Содержание аммиака во всех субстратах

Сероводорода

Оптимальная температура

50-60

60-65

6,7-7,0

6,5-6,9

7,2-7,4

6,9-7,2

5,5-5,8

запаха нет

20-23

60-70

55-65

55-60

65-75

65-70

7,0-7,2

6,7-7,0

7,4-7,8

7,2-7,4

4,3-4,8

не более 0,5

нет

19-23

Таблица 2.

Использование различных органических отходов при подготовке субстратов для вермикультуры и фенологические наблюдения за их ростом и развитием.

Вид органических отходов

Вид добавок

Кол-во червейшт.

Фенологические наблюдения

Длина взрослых червей (см.)

Длина коконов

(мм), в днях

Длина вылупившихся червей (см), в днях

Навоз КРС

Конский навоз

Свиной навоз

Смеси опилок

Куриный помет

Сено

Сено, +

Навоз

5-8

6-8

5-7,6

5-8

5-7,7

1,5

2,5

1,9

2,5

1,7

0,2

0,15

0,2

0,15

1,8

2,0

1,5

1,8

1,3

2,8

3,1

2,6

2,7

2,4

Черви при вылуплении бывают беловато-красного цвета, размеры их показаны в таблице 2. На 30 день они принимают окраску взрослого червя и достигают до 3 см., на 50 день достигают длины взрослого червя, а на 65 день у червей в области головы происходит формирование пояска. Было интересно наблюдать за формированием пояска, так как в течение 10 дней на этом месте образуется слизистая муфта, из которой образуется кокон. При проведении фенологических наблюдений в качестве приборов и инвентаря мы пользовались школьными лупами, микроскопами, линейкой, карандашом.

Опыты, проведенные в течение зимнего времени, показали, что при создании необходимых условий содержания черви могут быстро размножаться и перерабатывать органические отходы. Так, за 4 месяца (февраль - май) нам удалось опытным путем достичь увеличения биомассы червей и получения биогумуса. При подготовке базового субстрата мы использовали различные органические отходы и виды добавок (см. Таблицы 1, 2.).

Расчет вивария мы проводили по общепринятой методике. Количество червей в ложе определяли в зависимости от постановки опыта. Увеличение поголовья и средний объем переработки червями отходов рассчитывали исходя из возрастных групп, то есть по составу смешанной популяции:

- коконов -20 %;

- молодь ( Juvenilis ) -60 %;

- взрослых -20 %.

Результаты опытов с коконами при содержании вермикультуры на различных базовых субстратах.

(Начало данных опытов было положено с июня месяца 2000 г. )

По данным экспериментаторов Якутии мы выяснили, что в зависимости от условий содержания культуры в коконах может развиваться от 2-3-х до 15 яиц. С этой целью нами был произведен опыт по определению количества яиц в одном коконе. Этот опыт мы провели параллельным способом "Школа + хозяйство" каждый из них состоит из 3 блоков (выход червей из 1; 10; 100 коконов) в 15 вариантах с двумя повторениями. Эксперименты были проведены в лаборатории школьного кабинета и в помещении зимней теплицы в крестьянского хозяйства "Мария".

В ходе экспериментов, мы выяснили, что развитие происходит в среднем в течение 26 дней. А также наблюдали процесс вылупления 1 червя из кокона, который длится от 1 до 3 минут. Вылупившийся червячок белого цвета с красным оттенком, длина варьирует в 1-2 мм., к 10 дневному возрасту он достигает 11-12 мм.

В таблице 3, показаны результаты нашего опыта с коконами. Данные обработаны в среднем выражении. Из данных видно, что условия содержания вермикультуры влияют на развитие коконов, в частности существует прямая зависимость от состава субстрата и сочетания в нем компонентов. Так, развитие яиц в коконах сравнительно хорошо произошел в опытах, проведенных на базе крестьянского хозяйства. Объясняя результаты опытов, мы можем сказать, что в целом имеются незначительные отличия в вариантах. Но если судить о развитии коконов в 3-х блоках при различных субстратах, то из полученных данных видно, что коконы положительного развития достигли в субстратах из навоза КРС, конского, и в субстрате в смеси с опилками. Значительно слабее происходит в субстратах из свиного навоза и в смеси с птичьим пометом. Анализируя все опыты и фенологические наблюдения, мы пришли к тому, что существуют закономерности хорошего развития коконов в субстратах из навозов конского, КРС и смеси из опилок (см. таблицы 2; 3; рисунки 1; 2; 4).

Результаты опытов по размножению взрослых червей в различных базовых субстратах.

Для выяснения влияния внешних факторов на общее состояние популяции червей, интенсивность её размножения, мы провели опыты аналогичным способом описанным выше, но в 5 вариантах с двумя повторениями. Результаты опытов показаны в таблице 4.

Данные таблицы 4, говорят о том, что развитие вермикультуры находится в прямой зависимости от условий содержания. Внешние факторы, такие как температура воздуха, влажность воздуха, характер субстрата оказывают большое влияние на развитие вермикультуры. Как видно из таблицы 4 развитие вермикультуры успешнее происходит в условиях крестьянского хозяйства.

Таблица 3.

Экспериментальные данные вылупления червей из кокона.

Варианты

Опыта

Количество коконов в субстрате

Количество вылупившихся червей

Школа

Хоз-во

Школа

Хоз-во

Субстрат – свиной

Субстрат - КРС

Субстрат - конский

Субстрат - смесь с опилками

Субстрат - смесь с птичьим

Субстрат – свиной

Субстрат - КРС

Субстрат - конский

Субстрат - смесь с опилками

Субстрат - смесь с птичьим

Субстрат – свиной

Субстрат - КРС

Субстрат - конский

Субстрат - смесь с опилками

Субстрат - смесь с птичьим

100

Таблица 4.

Влияние характера субстрата на общее состояние популяции червей.

Варианты опыта

Количество заселенных червей

Количество червей через 2 месяца

Кол-во коконов

Всего число популяции

школа

Хоз-во

Школа

Хоз-во

Школа

Хоз-во

Школа

Хоз-во

Субстрат – КРС

Субстрат конский

Субстрат – свиной

Субстрат – опилки

Субстрат – птичий

Помёт

Проводя данные опыты, мы выявили, для нас интересную информацию. На опытах, сделанных в школе, мы убедились в том, что вермикультура служит отличной пищей для кур, цыплят и что самое интересное для домашних мышей. Мы наблюдали такую картину, что при наличии комбикормов мыши питались вермикультурой. Вследствие этого, результаты школьных опытов отличаются от данных хозяйства. Но даже, делая анализы только по данным, крестьянского хозяйства, можно заметить ту же закономерность, что динамика эффективного развития вермикультуры, наблюдается в субстратах из конского навоза, навоза КРС и смеси с опилками. Во всех опытах с использованием субстратов из навоза КРС, конского и навозов в смеси с опилками общее состояние популяции червей имеет тенденцию увеличения (см. таблицы 2; 3; 4) . Исходя из чего, можно заключить о том, что субстраты из навоза конского, КРС, смеси с опилками эффективнее перерабатываются вермикультурой . Этот факт доказывает наша общая работа по вермикультивированию с созданием всех нормативных требований, которые показаны в таблице 5 и на рисунке 3. Где, в течение 9 месяцев, нам удалось опытным путем достичь увеличения биомассы червей в 60 раза при допустимых в 60 раз. Данные, как видно не уступают нормативным параметрам. Средний вес одного взрослого червя в опыте составил 0,6 г.

Данные о получении продуктов вермикультивирования и использовании биогумуса на учебно-опытном участке "Юный земледелец".

В результате работы мы получили биогумус и биомассу червей, которые в виде эксперимента применили при выращивании овощных культур и в виде корма для кур, цыплят.

По внешнему виду, полученный биогумус, похож на чернозем. Это темно-коричневого цвета вещество без запаха. Биогумус образовался в результате жизнедеятельности червей. Заложенный в ложе базовый субстрат менял свои внешние свойства на 18-19 день после закладки. Готовый продукт образуется на основе капролитов червей. Капролиты (экскременты) образуются в кишечнике червей за счёт склеивания органоминеральных частиц пищи слизью.

Для использования на учебно-опытном участке готовый биогумус мы использовали без просушки. Оставшуюся часть просушили и разделили по двум фракциям: Модер - размер гранул 0,3-0,7 мм, Мор- размер 0,7-1,0 мм.

Изучая влияние биогумуса на урожайность культур, нами установлено, что он ускоряет всхожесть семян на 1-2 дня, увеличивает длину листьев, прирост корней рассады, уменьшает сроки созревания, влияет на все стадии роста и развития растений, но ещё снимает все стрессы при негативных условиях выращивания. Так, в 25 июня были большие заморозки, при котором ряд опытных томатов сильно прихватило морозом. Через месяц томаты на биогумусе не только восстановили общий габитус, но и находились в фазе полного цветения. Уменьшение габитуса у поврежденных растений отмечалось в вариантах, где использовали перегной. Ярким примером положительного влияния биогумуса мы отметили на урожайности огурцов сорта Зозуля и баклажанов сорта «Алмаз» из расчета с 1 куста см. таблицу 6. Делая анализ таблицы 6, можно выявить закономерность увеличения размеров плодов у разных овощей в вариантах при локальном внесении возрастающих доз биогумуса 100; 200; 300 г под лунку в сравнении с перегноем.

Экономическая эффективность метода Вермикультивирования.

В ходе экспериментов мы убедились в том, что метод вермикультивирования очень эффективен. Во-первых, этот метод позволяет утилизировать навоз в подсобном хозяйстве, во-вторых, получить ценное экологически чистое удобрение. Так, в течение 9 месяцев мы переработали : Навоз крупного рогатого скота- 15 кг.

Навоз конский - 15 кг

Навоз свиной - 10 кг

Птичий помет - 5 кг

Результаты переработки отходов представлены на таблице 5, рисунке 5.

Метод вермикультивирования мы пропагандировали среди местного населения. Обеспечили вермикультурой несколько подсобных хозяйств у нас в наслеге. На основе договора ведем сотрудничество с крестьянским хозяйством "Мария". Где проводили часть наших опытов. Вермикультуру широко использовали под цветочные культуры и для интродукции дикорастущих лекарственных растений.

Таблица 6.

Влияние локального способа внесения биогумуса в сравнении с перегноем на размеры плодов выращиваемых культур.

Культура и вариант опыта	Сорт	Внесение биогумуса в рассадный пер. (г.)		Внесение биогумуса г/ на лунку		Размеры плодов, (см.)		Прибавка при луночном, %
		Повторности		Повторности		Повторности		Повторности
		1	2	1	2	1	2	1	2
Огурцы Перегной Биогумус Томаты Перегной Биогумус Арбузы Перегной Биогумус Баклажаны Перегной Биогумус	Зозуля Жираф Астраханский Алмаз	- - - 10 20 30 - - - 10 20 30 - - - 10 20 30 - - - 10 20 30	- - - 10 20 30 - - - 10 20 30 - - - 10 20 30 - - - 10 20 30	- - - 100 200 300 - - - 100 200 300 - - - 100 200 300 - - - 100 200 300	- - - 100 200 300 - - - 100 200 300 - - - 100 200 300 - - - 100 200 300	28 30 26 35 35 41 6,5 6,0 7,1 9,1 8,7 8,8 20 19 18 24 24,5 23 13 12,7 14 18 16,7 21	29 29 28 32 36 40 6,3 6,1 6,9 8,9 8,8 8,5 19 17 19 25 23 24 11 12 13 20 17 22	- - - 25 % 25 % 46 % - - - 40 % 34 % 35 % - - - 26 % 28 % 21% - - - 38 % 28 % 61 %	- - - 10 % 24 % 38 % - - - 39 % 38 % 33 % - - - 39 % 28 % 33 % - - - 66 % 41 % 83 %

Таблица 1.

Параметры физико-химических свойств исходных субстратов и биогумусов различного происхождения .

Показатели

Единица измерения

Удобрения

Биогумус

Навоз

Влажность субстрата – КРС

Влажность - Конского

Влажность - Свиного

Влажность- Смеси с опилками

Влажность- Птичьего помета

Кислотность рН - КРС

Кислотность рН- Конского

Кислотность рН- Свиного

Кислотность рН- с опилками

Кислотность рН- помета

Содержание аммиака во всех субстратах

Сероводорода

Оптимальная температура

50-60

60-65

6,7-7,0

6,5-6,9

7,2-7,4

6,9-7,2

5,5-5,8

запаха нет

20-23

60-70

55-65

55-60

65-75

65-70

7,0-7,2

6,7-7,0

7,4-7,8

7,2-7,4

4,3-4,8

не более 0,5

нет

19-23

Таблица 2.

Вид органических отходов

Вид добавок

Кол-во червейшт.

Фенологические наблюдения

Длина взрослых червей (см.)

Длина коконов

(мм), в днях

Длина вылупившихся червей (см), в днях

Навоз КРС

Конский навоз

Свиной навоз

Смеси опилок

Куриный помет

Сено

Сено, +

Навоз

5-8

6-8

5-7,6

5-8

5-7,7

1,5

2,5

1,9

2,5

1,7

0,2

0,15

0,2

0,15

1,8

2,0

1,5

1,8

1,3

2,8

3,1

2,6

2,7

2,4

Таблица 5.

Динамика размножения вермикультуры на учебно-опытном участке «Юный земледелец».

Дата

Период

Нормативные параметры

Фактически в опыте

Численность популяции шт.

Вес червей

( кг.)

Масса субстрата за 1 месяц кг.

Численность

Популяции

шт.

Вес червей

Кг.

Масса субстрата за 1 месяц кг.

25 февраля

10 апреля

25 мая

10 июля

25 августа

10 октября

25 ноября

5000

10000

20000

40000

80000

160000

320000

120

240

480

960

1920

190

360

770

1500

3000

0,025

0,049

0,095

0,180

0,385

0,750

1,500

0,750

1,470

2,850

5,400

11,500

22,500

45,000