Имя изобретателя: Игонин Анатолий Михайлович
Имя патентообладателя: Игонин Анатолий Михайлович
Дата начала действия патента: 1991.10.29
Использование: в биотехнологии переработки навоза скотокомплексов или других органикосодержащих отходов с помощью компостных червей в гумусное органическое удобрение. Сущность изобретения: компостных червей дикой популяции помещают в 25 - 40-сантиметровый слой компоста из навоза, подлежащего промышленной переработке. Выдерживают в компосте в течение трех циклов развития, каждый из которых длится 140 - 180 сут при температуре субстрата (компоста) 15 - 25oС, влажности 65 - 85% и pH среды 6,5 - 7,5. Червей подкармливают ежемесячно путем наслаивания свежего компоста (субстрата) на поверхность перерабатываемого субстрата. В перерабатываемом субстрате идет процесс селекции и адаптации червей к новым искусственно созданным условиям их обитания с отмиранием значительной части диких особей. Выжившие черви переходят из отработанного субстрата в слой свежего компоста, быстро размножаются и составляют популяцию технологических (специализированных) червей для переработки данного навоза (компоста).
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к биотехнологии переработки навоза скотокомплексов или других органикосодержащих отходов с помощью компостных червей в гумусное органическое удобрение (синонимы: биогумус, червекомпост) для полей и полноценный белок для балансирования кормов животных, в частности, к созданию технологических "штаммов" (пород) компостного (навозного) дождевого червя Eisenia foetida.
За последнее десятилетие в разных странах наблюдается нарастание интереса к разработке и внедрению биотехнологии переработки навоза скотокомплексов и других органикосодержащих отходов с помощью земляных (дождевых или компостных) червей в гумусное органическое удобрение для полей и полноценный белок для балансирования кормов животных в виде биомассы червей. Такая биотехнология позволяет исключить загрязнение окружающей среды навозными стоками, резко снизить потребление химических удобрений на полях при значительном возрастании продуктивности почвы и животных; сельскохозяйственная и животноводческая продукция становятся экологически чистыми, превосходного качества и надежной сохраняемости. Она способствует повышению здоровья почвы, населения и животных.
Основным биологическим компонентом в технологии переработки компостов скотокомплексов являются продуктивные "штаммы" дождевых (земляных или компостных) червей, полученные путем селекции из диких (природных) предшественников.
Наиболее продуктивным и приемлемым для технологии переработки навоза оказался навозный (компостный) червь Eisenia foetida. Этот вид распространен повсеместно, легко адаптируется к различным органикосодержащим субстратам (Перель Т.С. Распространение и закономерность распределения дождевых червей фауны СССР. М. Наука, 1979, с. 1-272).
В США этот технологически приемлемый вид червей послужил основой для селекционной работы, в ходе которой в 1959 году был получен вариант, названный "Красным калифорнийским". В отличие от исходных диких предшественников он обладает способностью размножаться в наземных культиваторах типа огородных грядок без всяких построек или теплиц в климате калифорнийского или средиземноморского региона дает 18-26-кратное воспроизводство за цикл культивирования в отрытом грунте (под открытым небом) и 512-кратное воспроизводство в условиях закрытых теплиц, тогда как дикие сородичи дают только 4-6-кратное воспроизводство. Продолжительность жизни его в четыре раза больше, чем у обычного навозного червя и достигает 16 лет. (К.Ferruzzi Manuale del Zombricoltore. Edagricole Bologna, Roma, Milane, 1984, p-121).
Например, в Англии большое внимание уделяется адаптации к самым разнообразным субстратам червей вида Eisenia foetida. Были найдены и некоторые другие продуктивные виды, которые изучаются в Ротхемстеде. Фундаментальные исследования направлены, в основном, по селекционно-генетическому каналу и каналу взаимодействий: земляные черви микроорганизмы, т.е. изысканию тех микробов, которые обусловливают максимальный рост червей. Чистые культуры этих микробов должны, по их мнению, ускорить разложение органики и рост продукции червей (C.A.Edwards, 1983; T.Foster, 1985; М.Gaisfort, 1987).
Первые успехи по получению технологически приемлемого "штамма" Eisenia foetida в ВГПИ появились в результате селекционной работы уже в 1985-1986 г. В течение 1987 и 1988 г.г. полученный "штамм" технологически приемлемой популяции червей Eisenia foetida был проверен в опытах по его воспроизводству на различных субстратах, приготовленных на основе подстилочного навоза КРС (подстилка-солома резаная), свиного подстилочного (опилки) навоза, твердой фракции свиного бесподстилочного жидкого навоза, конского навоза, куриного торфопометного компоста в виде адаптации его к каждому субстрату в отдельности. (Параллельные повторности: n 10; последовательные пересевы: n 4).
Кроме того, проводились исследования по выяснению способности червей названной лабораторной популяции к адаптации при перезаселении их на новый (незнакомый им) субстрат: например, червей, культивируемых на субстрате из свиного навоза (180 сут), перезаселяли на субстрат на основе подстилочного навоза КРС, или конский навоз, или куриный помет. Черви сравнительно легко приживались на незнакомом им субстрате с потерей в среднем около 40-50% от количества перезаселенных червей в первые 14 сут их пребывания в новом субстрате. В последующие сроки (после 14-ти суток переадаптации) выжившие черви быстро окольцевывались и вступали в фазу размножения, что свидетельствовало об их полной адаптации. Контрольные дикие черви погибают в такой ситуации на 90-95 процентов.
Затем мы изменили схему переадаптации червей к новому для них субстрату, исходя из следующего понимания физиологического процесса перестройки ферментативной системы пищеварительного тракта: компост для червей это их дом и их пища. Черви, живущие в нем, чувствуют себя хорошо. Но переселенные в новый, незнакомый им субстрат, они могут испытывать, что он для них "невкусный", или вызывает другие неприятные ощущения и дискомфорт вплоть до смертельных.
Делается это следующим образом. В субстрате, незнакомом для червей, делается выемка, вместимостью 10-20 л. В эту выемку укладывают соответственно 10-20 л субстрата с червями, которые живут и воспитываются в нем. Черви поедают свой родной субстрат, но его становится меньше. Испытывая голод, они начинают рыскать и выходят на границу к новому для них субстрату. Пробуют его. Но он им не нравится и они возвращаются домой (в старый родной субстрат). Но голод снова их гонит и они снова пробуют новый для них субстрат. Так постепенно в течение нескольких суток (7-14 сут) они адаптируются к новому субстрату и переходят в него. При этом потери популяций составляют от 10 до 20% переселяемых червей. Так следует переселять и дикие "штаммы" червей для их перевоспитания, адаптации и селекции.
Селекция червей Eisenia foetida и получение технологических штаммов.
Исходя из вышеизложенного, принимая во внимание то, что технологические "штаммы" (породы) дождевых червей и технологии их культивирования, созданные в США, вошли в список КОКОМ (список товаров и технологий, запрещенных для экспорта в СССР), используя опыт и знания общебиологических законов селекции и биотехнологических законов, мы задались целью создания своих технологических (специализированных) "штаммов" (пород) червей из диких местных популяций дождевого червя вида Eisenia foetida (Savinghi, 1826), (Oligohaeta, Zumbricidae), пригодных для промышленной биопереработки навоза и других органикосодержащих отходов сельскохозяйственного и промышленного (бродильные, лесоперерабатывающие и т.п.) производства в экологически чистые продукты: гумусное органическое удобрение (биогумус, червекомпост) непревзойденного качества;
полноценный белок (в виде биомассы червей) для балансирования кормов животных;
обезвреженную, обеззараженную окружающую среду, способствующую оздоровлению почвы, вод, сельскохозяйственной продукции, животных и людей.
Способ получения технологических (специализированных) пород компостного дождевого червя Eisenia foetida заключается в том, что компостных червей дикой популяции помещают в 25-40-сантиметровый слой компоста из навоза, подлежащего промышленной переработке, выдерживают их в нем в течение трех циклов развития, каждый из которых длится 140-180 суток при температуре субстрата (компоста) 15-25оС, влажности 65-85% и рН среды 6,5-7,5, с ежемесячной подкормкой червей путем наслаивания свежего компоста (субстрата) на поверхность перерабатываемого субстрата, при этом в перерабатываемом субстрате идет процесс селекции и адаптации червей к новым искусственно созданным условиям их обитания с отмиранием значительной части диких особей, выжившие черви переходят из отработанного субстрата в слой свежего компоста, быстро размножаются и составляют популяцию технологических (специализированных) червей для переработки данного навоза (компоста).
Технологические параметры культивирования.
Температура субстрата: оптимальная 20 (15-25) оС. При температуре субстрата 13оС черви перестают откладывать коконы; при температуре 6оС черви перестают питаться, при температуре +4оС черви перестают двигаться и впадают в анабиотическое состояние. С повышением температуры субстрата до 26оС и выше черви перестают откладывать коконы, при температуре 30оС они перестают питаться, при температуре 35оС до 40оС наступает их гибель.
Влажность субстрата: оптимальная 75 (65 до 85)% При влажности менее 65% черви испытывают жажду. При влажности 30% популяция погибает в течение недели. Черви не боятся переувлажнения и могут быть под слоем воды до трех недель.
рН среды обитания: оптимальная 7,0 (6,5-7,5). Слишком кислая среда (ниже 6,0) и слишком щелочная среда (выше 8,0) гибельна для червей.
Концентрация растворимых солей 0,5% и выше гибельна для червей.
В ходе лабораторных исследований был выбран не только вид червей, пригодных для разработки технологии промышленного их культивирования, но выявлены и проверены условия культивирования, прослежены цикл их размножения, роста и созревания. В частности, выявлено большое совпадение количественных характеристик размножения, роста и созревания червей в лабораторных и полевых культиваторах с расчетными данными, что позволяет математически прогнозировать развитие промышленной популяции и выводить уровень воспроизводства червей и гумуса к определенному сроку для вновь организуемого предприятия. Определена оптимальная "посевная доза" червей для получения максимального воспроизводства за цикл их культивирования. Разработаны и проверены рецептуры технологических субстратов (среды обитания технологических червей), а также технология культивирования червей, позволяющая механизировать весь процесс от заселения их в субстраты, подкормки и выборки и выборки из субстратов, приготовления белкового продукта (например, белковой муки из биомассы червей) и гумусного удобрения для полей.
В вегетационные сосуды засыпали почву с поля после выращивания картофеля (неудобренная супесчаная). Часть вегетационных сосудов (по 5 в каждой группе и для каждой культуры) заполнили только почвой с картофельного поля, другие группы сосудов заполнили той же почвой, но с добавлением 1% червекомпоста (30% влажности), 5-, -10, -15, -20% червекомпоста (30% влажности). В каждый сосуд поместили по 10 семян выбранных растений. Через 2 месяца сняли урожай растений вместе с корнями, высушили до 95% влажности, размололи в шаровой мельнице, взвесили и обсчитали. Результаты представлены в таблице.
Это также единственный опыт. Результаты этого опыта, по-видимому, говорят о возможности создания высокопродуктивных полей.
Названная биотехнология переработки органических отходов с помощью технологических червей, выведенных на месте, осваивается пока в опытно-промышленном масштабе (с переработкой до 5000 тонн органических отходов) в следующих хозяйствах:
1) 295110 Закарпатская область, Ужгородский район, село Часловцы, тепличный комбинат "Весна".
В этом комбинате выведена промышленная популяция технологических червей, перерабатывающая в гумусное удобрение технологическую щепу. Площадь культиваторов 3000 квадратных метров, производительность переработки 3000 кубометров щепы за летний период с получением до 1000 кубометров гумусного органического удобрения осенью 1991 года для выращивания овощей в теплицах в течение зимнего периода 1991-1992 года. Культивирование червей проводится в культиваторах на бетонной площадке под открытым небом. Плотность популяции червей достигла к сентябрю 1991 года более 50 000 особей на каждом квадратном метре культиватора, что соответствует по весу 8 (±2) кг биомассы червей на квадратном метре. Биомасса червей переносится вместе с гумусом для выращивания овощей.
В агрофирме "Элита" выведена промышленная популяция червей, перерабатывающая в гумусное удобрение подстилочный соломистый навоз крупного рогатого скота. Площадь культиваторов 3000 квадратных метров. Производительность переработки 3000 тонн подстилочного навоза за летний сезон под открытым небом с получением до 1200 тонн гумусного органического удобрения для полей. Плотность популяции червей к осени достигнет 50-60 тысяч особей на каждом квадратном метре культиваторов. Отделение червей на корм скоту не планируется.
Кооператив "Русь" при колхозе занимается биопереработкой подстилочного навоза крупного рогатого скота с помощью технологических червей "штамма" "Владимирский". Площадь культиваторов 1000 квадратных метров. За летний период 1991 г. переработано 1000 тонн навозных компостов и получено 400 тонн гумусного удобрения. Плотность популяции достигнет к сентябрю 50-60 тысяч особей на каждом квадратном метре.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ (СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ) ПОРОД КОМПОСТНОГО ДОЖДЕВОГО ЧЕРВЯ EISENIA FOETIDA, включающий сбор червей дикой популяции, помещение их в компост и поддержание для нормальной жизнедеятельности червей оптимальных параметров температуры, влажности и pH среды, отличающийся тем, что компостных червей дикой популяции помещают в 25-40-сантиметровый слой компоста из навоза, выдерживают их в нем в течение трех циклов развития, каждый из которых длится 140 180 суток, при этом подкормку червей осуществляют ежемесячно путем наслаивания свежего субстрата на поверхность перерабатываемого субстрата.
Дата публикации 04.03.2007гг
СП "Ecorosteh" Ltd.
