Субстрат для выращивания и размножения дождевых червей

01 67/033 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СУБСТРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ И РАЗМНОЖЕНИЯ ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ(71) Заявитель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие БелНИИ мелиорации и луговодства(72) Авторы Трибис Валерий Павлович Кондратьев Виктор Николаевич Самсонов Андрей Павлович(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие БелНИИ мелиорации и луговодства(57) Субстрат для выращивания и размножения дождевых червей, включающий торф, отличающийся тем, что он дополнительно содержит водный раствор низкомолекулярной фракции полиакриламида, при этом отношение органического углерода к азоту в субстрате близко к 10.(56).. - 1977. - . 16,3. - . 928-936.2004528 1, 1994.2028999 1, 1995.2039029 1, 1995.2057743 1, 1996.950806 , 1997.1627 1, 1997. Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к улучшению почв,при котором используют дождевых червей. Следует отметить, что экологический кризис заставляет искать новые пути и способы улучшения окружающей среды, среди которых много внимания уделяется выращиванию экологически чистой продукции. В частности,выращивание и разведение дождевых червей (вермикультура) является крайне полезным и выгодным для целей получения биологически активного удобрения, прекрасного корма для рыбы и птиц, сырья для получения белковых препаратов на основе дождевого червя, а также для переработки бытовых отходов и отходов животноводства. Известен субстрат для размножения дождевых червей - торфяные почвы, в которых отмечена низкая численность дождевых червей из-за неблагоприятных свойств торфа как среды обитания для них 1. Недостатком торфа как субстрата является низкое содержание азота , что вызывает в этих условиях недостаток белкового питания для дождевых червей. Известен субстрат для выращивания и размножения дождевых червей, состоящий из 10 сфагнового торфа, 20 каолинита и 70 мелкого песка. Эта смесь использовалась 6103 1 для сравнения с загрязненными почвами и, по мнению авторов, считалась близкой к оптимальной для обитания червей средой 2. Однако известно, что торф обладает широким отношением углерода к азоту ( около 20), в то время, как микроорганизмы имеют отношение , близкое к 10. Вследствие этого несоответствия исходный торф как субстрат обладает относительно низким содержанием азота, и черви могут испытывать в этих условиях недостаток белкового питания,что неблагоприятно сказывается как на качестве и приросте живой массы, так и на получении приплода. В естественных и осушенных торфяных почвах черви встречаются крайне редко. Изучению распространенности дождевых червей в условиях торфяных почв посвящена также специальная работа, в которой отмечена низкая численность дождевых червей в изучаемых условиях, в связи с неблагоприятными свойствами торфа как среды обитания для червей. Задачей изобретения является создание благоприятного пищевого режима для выращивания и размножения дождевых червей. Задача решается таким образом, что в торф добавляют водный раствор низкомолекулярной фракции полиакриламида в таком количестве, чтобы в полученном составе отношение органического углерода к азотустало близким к 10. Это отношение получено путем экспериментальных опытов в лабораторных условиях. Опыт 1. Сущность опыта - определение влияния добавки различных концентраций водорастворимого полимера ВРП по ТУ РБ 02280198-026-90 на рост и размножение навозного червяв субстрате на основе торфа. Методика опыта 1. Для опытов использовали навозного червя , племенной материал которого был получен в Институте зоологии НАН РБ в лаборатории и почвенной зоологии. Перед опытом черви выращивались на субстрате из предварительно прокомпостированных кухонных отходов (картофельные очистки, шелуха лука, спитый чай, измельченная яичная скорлупа и т.п.). В качестве торфяного субстрата был использован низинный фрезерный торф средней степени разложения, выпускаемый фирмой Белагроэко. Перед опытом из торфа путем просеивания на ситах была отобрана фракция с содержанием агрегатов размером не более 3 мм. Водорастворимый полимер ВРП по ТУ РБ 02 280198-026-90 содержал в качестве примесей около 5 солей фосфорной кислоты и двуокись титана (практически нерастворима в кислотах и щелочах). Исходная концентрация раствора (содержание сухого вещества) 8,98 . Опыт проводили в специальных светонепроницаемых стеклянных сосудах объемом около 280 см 3. Навеска торфа (воздушно-сухое состояние) составила 15 г. В каждый сосуд после предварительного недельного инкубирования увлажненного торфяного субстрата было подселено по 7 зрелых червей, предварительно взвешенных. Сосуды были закрыты сверху тонкими бумажными крышками, чтобы предохранить возможное выползание червей, но при этом обеспечить доступ кислорода к инкубируемой среде. Схема опыта 1. Контроль-выращивание червей в увлажненном торфе без добавок 20,0 2. Торфдобавка 0,466 раствора ври (по 10 см 3) 17,8 3 3. Торфдобавка 1,030 раствора ВРП (по 10 см ) 15,8 4. Торфдобавка 2,913 раствора ври (по 10 см 3). 11,8. Повторность опыта - четырехкратная. Опыт продолжался 6 недель. В течение опыта периодически извлекали содержимое сосудов и проверяли количество и состояние червей. 2 6103 1 При необходимости почву доувлажняли до оптимальной для червя влажности (80 от полного насыщения). При разработке опыта учли количество коконов, отложенных червями, количество плодных поясков на них и общие количество и массу червей в каждом опытном сосуде. Определяли также рН водной вытяжки культуральной среды. Результаты учета массы и количества червей в начале и конце опыта представлены в табл. 1. Таблица 1 Количество и масса червей в опыте Масса червей (г) Количество червей (шт.) Конечное число Средняя 1 повт/вар. Исходная Конечная Исх. червя Зрелых Коконов Поясков 1 1 2,50 1 Д 1 0,30 7 0 0 0 2 2,70 3,14 0,448 7 7 1 1 3 1,95 2,34 0,390 7 6 0 0 4 3,13 3,41 0,487 7 7 0 5 2 1 2,75 3,12 0,445 7 7 1 1 2 3,05 3,24 0,540 7 6 1 3 3 3,20 3,94 0,562 7 7 2 3 4 2,82 3,50 0,500 7 7 3 2 3 1 2,90 2,25 0,450 7 5 0 0 2 2,40 2,95 0,491 7 6 6 1 3 2,76 1,86 0,465 7 4 4 1 4 2,40 1,95 0,390 7 5 0 0 4 1 2,32 1,66 0,415 7 4 0 0 2 2,90 3,64 0,520 7 7 0 2 3 2,52 2,63 0,438 7 6 0 2 4 2,30 2,74 0,391 7 7 0 0 Как видно из табл. 1, наилучшие условия для размножения червей были созданы в варианте с добавкой примерно 1 -го раствора ВРП, а наиболее благоприятные условия для роста, если судить по средней массе одного червя в конце опыта, - в варианте с примерно 0,5 раствора ВРП. Но, в общем, во всех вариантах с добавкой ВРП средняя масса одного червя была выше, чем в контроле. После завершения опыта черви были отделены от субстрата и в опытные сосуды было добавлено по 150 см 3 воды. Затем после предварительного перемешивания, в полученной взвеси определяли величину рН. Результаты измерений представлены в табл. 2. Таблица 2 Величина рН водной вытяжки в связи с добавлением ВРП Величина рН по повторениямварианта 1 2 3 4 1 (контроль) 5,01 5,43 4,98 5,14 2 5,39 5,44 5,41 5,28 3 5,57 5,55 5,57 5,54 4 5,64 5,73 5,50 5,74 Как видно из табл. 2, добавка ВРП достоверно повышает рН водной вытяжки примерно от 5,2 до 5,8 единиц. Коэффициент корреляции составил 0,835 при значимости 0,001. Характер зависимости - полином вида (1). 6103 1 Средние показатели коэффициента размножения и массы червей представлены в табл. 3. Таблица 3 Средние данные результата учета средней массы и размножения в расчете на одного червя в конце смыта Показатели роста массы (среднее)вар. мг Показатели размножения червей 23 26 23 26 Математическая обработка данных методом множественной регрессии позволила также установить существование достоверной связи между концентрацией ВРП, числом коконов, рН водной вытяжки и массой одного червя. На основании опыта 1 сделаны следующие выводы 1. Добавление водорастворимого полимера ВРП к торфяному субстрату способствует снижению кислотности его водной вытяжки. 2. Наибольшая масса одного червя к концу опыта оказалась наибольшей в варианте с добавлением примерно 0,5 раствора ВРП. Но и в остальных вариантах средняя масса 1 червя оказалась более высокой, чем в контроле. 3. Наиболее высокий коэффициент размножения червей получен при концентрации добавляемого ВРП около 1 по сухому веществу. При этом коэффициент размножения в три раза превышает контроль. 4. Добавление 0,51 -го раствора ВРП к торфяному субстрату способствует приросту массы навозных червей и более высокой скорости их размножения в условиях опыта. В опыте втором определяли отношение навозного червя (.) к водорастворимому полимеру. Сущность опыта - определение способности навозного червя (.) переносить присутствие высоких концентраций ВРП в среде обитания. Методика опыта 2. Опыт проводили с помощью специальной установки, которая представляла собой лоток длиной 75 см и шириной 20 см. Лоток был разделен на две равные части в длину. Каждая из этих частей была также разделена на 10 сообщающихся между собой ячеек. Размер каждой из них составлял 10 на 9 см. На каждую ячейку были помещены одинаковые навески торфа (35,2 г), смоченные водой (контроль) или ВРП различной концентрации. В каждую ячейку подсеяли по одному половозрелому навозному червю. Концентрация ВРП взята в процентах по отношению к представленному заказчиком исходному раствору. Схема опыта 2 1) Контроль (торфвода) 2) Торфраствор 12,5 ВРП 3) 25 ВРП 4) 37,5 ВРП 5) 50 ВРП. Опыт заложен в четырехкратной повторности. Размещение вариантов в экспериментальной установке представлено в табл. 4. 6103 1 Таблица 4 Схема размещения вариантов в опыте 2 ячейки Концентрация ВРП,ячейки 1 0 25 20 2 12,5 37,5 19 3 25 50 18 4 37,5 50 17 5 50 37,5 16 6 50 25 15 7 37,5 12,5 14 8 25 0 13 9 12,5 0 12 10 0 12,5 11 Из анализа результатов исследований следует, что уже в самом начале опыта черви сразу стали переползать из 6 в 15 камеру, и из 17 в 4 камеру, т.е. от самых высоких (50 ) концентраций - к более низким. Первый полный учет провели на 3 сутки. Результаты учетов приведены в табл. 5. Как видно из табл. 5, большинство червей собрались в контрольном варианте, но некоторая их часть присутствовала и во втором варианте, самом высоком по степени разбавления ВРП. Массовой гибели червей не отмечено, а гибель одного из них, возможно, связана с естественными причинами. Таблица 5 Результаты учета наличия червей в ячейках (сумма по 4 повторениям)варианта Концентрация БРП 16 октября 17 октября 18 октября 1 0 (контроль) 17 14 13 2 12,5 1 4 4 3 25 0 0 0 4 37,5 0 0 0 5 50 0 0 0 Всего 19 19 18 Примечания- червь погиб-16 октября из установки сбежал 1 червь-18 октября из установки сбежал еще 1 червь. На основании второго опыта сделаны выводы 1. Черви избегают непосредственного контакта с ВРП, особенно при высоких его концентрациях (более 25 ). 2. При разбавлении в 8 раз (концентрация 12,5 от исходной) примерно 1/6 часть червей мирилась с присутствием ВРП в среде обитания. 3. ВРП не является сильно токсичным для червя и концентрация его должна быть 0,51 . 4. Субстрат для культивирования дождевых червей, составленный на основе торфа и водного раствора низкомолекулярной фракции ВРП или полиакриаламида марки ПАА,представляющего собой отход полимерного производства, является благоприятной средой для роста и размножения дождевого червя. Для массового применения предлагаемого субстрата разработаны методика и примеры расчетов для получения смесей с ограниченным отношением углерода к азоту. Для успешного роста микроорганизмов и, следовательно, земляных (дождевых) червей необходимо, чтобы отношениев культуральной смеси не снижалось ниже определен 5 6103 1 ной величины. При снижении этого отношения ниже 10 в среде начинают развиваться неблагоприятные процессы, такие как накопление аммиака и денитрификация. Накопление аммиака чревато возможной гибелью или разбеганием (бродяжничество) червей из-за разъедающего действия аммиака на слизистые покровы. Денитрификация (накопление нитритов и нитратов) сопровождается большими потерями азота в виде летучих соединений (окислов) и молекулярного азота. Все это приводит к отрицательным результатам, а именно риском потери поголовья червей,нерациональным затратам на приобретение ВРП и к загрязнению атмосферы парниковыми газами, к которым относятся и окислы азота. Для торфов отношениеколеблется в довольно широких пределах, преимущественно от 60 до 13 (по данным Лиштван и др.,) между тем, в ВРП на основе низкомолекулярных фракций полиакриламида, имеющего формулу (по Хувинк и др.) (2). 2-2(2) Это отношение равно 2,57. Отсюда вытекает, что для недопущения отрицательных явлений денитрификации в случае передозировки ВРП при приготовлении смесей необходимо предусмотреть верхний предел добавки ВРП в торф. Примеры расчета предельного количества ВРП, которое необходимо добавить в культуральную смесь для получения отношенияв смеси не более (меньше или равно) 10 приведен в таблице 5 для 9 вариантов исходного содержания углерода (С) н азотав торфах. Исходные данные Содержание углеродав ВРП равно 0,507 (50,7 ) Содержание азота (0 в ВРП равно 0,197(19,7 ) Содержание углерода (Са) в торфе - от 0,4 до 0,6 (40-60 ) Содержание азотав торфе - от 0,01 до 0,03 (1-3 ). Поскольку, как показано выше, отношение масс углерода и азота не должно снижаться ниже 10, можно написать следующее неравенство (3).(1 С 122)/(1122)10,где- количество (масса) добавляемого ВРП и 2 - количество торфа. Из неравенства (3) путем несложных преобразований получаем следующее ограничение для отношения масс ВРП и торфа (4)(4) 1/2(102-2)/(1-101) ,согласно которому рассчитываем количество ВРП, которое необходимо добавить в смесь для получения отношенияв 1 кг смеси не более (меньше или равно) 10 (табл. 6). Таблица 6 Предельное количество ВРП для добавления в культуральную смесь для получения отношениясмеси не более (меньше или равно) 10 Содержится в Исходное отДля полученияне менее Расчетная веторфе Вариант ношение 10 требуется добавить ВРП,личина 1/2 в торфе т на 1 кг смеси не более углерода азота 1 0,6 0,01 60,0 0,342 254,7 2 0,6 0,02 30,0 0,273 214,7 3 0,6 0,03 20,0 0,205 170,2 4 0,5 0,01 50,0 0,273 214,7 5 0,5 0,02 25,0 0,205 170,2 6 0,5 0,03 16,7 0,137 120,3 7 0,4 0,01 40,0 0,205 170,2 8 0,4 0,02 20,0 0,137 120,3 9 0,4 0,03 13,3 0,068 64,0 Примечания- в долях 1 по массе. 6 6103 1 Таким образом, предложена методика расчетов соотношения компонентов с различным отношениемдля получения культуральных смесей на основе торфа с добавлением ВРП, обеспечивающих безопасный режим разведения червей. Массовое применение предлагаемого субстрата позволит получить следующие преимущества перед известными субстратами 1. Появляется возможность использовать дешевое и доступное сырье 2. Предлагаемый субстрат не имеет неприятного запаха, как это имеет место, например, для навоза или компоста из твердых бытовых отходов. Это позволяет заниматься содержанием червей даже в домашних условиях 3. Улучшается качество получаемых продуктов - полноценной живой массы червей и высокой биологической активности продуктов переработки червем торфа (вермикомпоста) 4. Повышается технологичность процесса выращивания и разведения червей в связи с более стабильным качеством исходных продуктов, регламентированных соответствующими техническими условиями снижается риск гибели популяции червей из-за непредсказуемого ухудшения качества субстрата 5. Резко повышается санитарно-гигиенический уровень всего процесса выращивания червя, что позволяет с большей надежностью применять его для получения специальной продукции высокого качества, например фармацевтической, или в качестве пищевых добавок (нутрицевтиков, биостимуляторов и т.п.) 6. Улучшается экологическое состояние окружающей среды в районах размещения полимерных (полиакриламид) производств в связи с использованием низкомолекулярной фракции, представляющей собой отход производства 7. Улучшает структуру тяжелых и легких почв при внесении его во время подготовки ее к посеву. Способствует размножению дождевых червей. Источники информации 1.. . . . . - 1993. - . 17,3/4. - . 203-219. 2... - 1977. - 16,3. - . 928-936. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.