Роль дождевых червей в формировании плодородия почвенного покрова

Еще земледельцы Древнего Египта видели в дождевых червях залог будущих урожаев. Аристотель называл их "кишечником земли". Чарльз Дарвин (1886) в одном из первых своих научных докладов "Об образовании почвенного слоя" изложил теорию, согласно которой весь плодородный слой нашей планеты уже побывал внутри червей и не один раз. Он писал: – "Плуг принадлежит к числу древнейших и имеющих наибольшее значение изобретений человека; но еще задолго до изобретения почва правильно обрабатывалась червями... Весьма сомнительно, чтобы нашлись еще другие животные, которые в истории земной коры заняли бы столь видное место".

Крестьянин издавна знал, что по наличию дождевых червей в почве, их состоянию и активности легко определить ее плодородие. Так, если черви были ярко-красного цвета, активные и жирные, распухшие, то это было признаком того, что почва высокоплодородна, и можно рассчитывать на хороший урожай. Если же дождевых червей в почве было мало, и они были бледного цвета, малоподвижны, то следовало принимать меры по внесению навоза и других органических удобрений. Таким образом, ничего не ведая об агрохимических анализах почвы, наличии в ней питательных веществ, земледелец по состоянию червей определял ее способность к формированию урожая возделываемых сельскохозяйственных культур. Дождевые черви служили своеобразными анализаторами почвы.

Дождевые черви – крупные беспозвоночные почвенные животные – сапрофаги, питающиеся растительными остатками. Только на территории России их насчитывается около 100 видов. Питаются черви в основном мертвыми разлагающимися растительными остатками, а вместе с ними поглощают и бактерии, водоросли, грибы и их споры, простейших и нематод. Переваривая их, черви выделяют с копролитами (копрос – испражнение, литос – камень) большое количество собственной кишечной микрофлоры, ферментов, витаминов, биологически активных веществ, которые обладают антибиотическими свойствами и препятствуют развитию патогенной микрофлоры, гнилостных процессов, выделению зловонных газов, обеззараживают почву и придают ей приятный запах земли.

Черви играют важную роль как стимуляторы деятельности микроорганизмов. Экскременты червей (копролиты) становятся центром бурного размножения микрофлоры. Даже непродолжительное пребывание червей в почве вызывает интенсификацию развития почвенной микрофлоры и обусловленного ею процесса гумификации. В процессе переваривания органического вещества в кишечнике червей формируются гумусовые вещества, так как здесь происходят процессы полимеризации продуктов распада органических веществ и формируются молекулы гуминовых кислот. Эти молекулы вступают в комплексные соединения с минеральными компонентами (прежде всего с биогенным кальцием), и последние весьма долго сохраняются в виде стойких образований. Гумусовые вещества, формируемые в кишечнике червей, по химическому составу близки к гумусу, образуемому в почве микрофлорой.

Работа, осуществляемая миллиардами дождевых червей в почве, огромна. Одна только мышечная их работа очень благоприятно сказывается на плодородии почвы. С неутомимой энергией они прорывают в ней миниатюрные каналы и целые галереи, образующие разветвленную дренажную и вентиляционную систему в слое глубиной около 30 см. Эти каналы способствуют процессу разветвления корней, прониканию их в более глубокие слои. Ходы червей идут в разных направлениях и под любым углом к горизонту.

Уникальное свойство дождевых червей – оструктурирование почвы. Большое значение в способности червей улучшать структуру почвы имеет деятельность железистых клеток, выделяющих большое количество слизистых веществ. Слизистые выделения увеличивают легкость скольжения червей по субстрату, предохраняют тело от высыхания и, кроме того, они покрывают стенки ходов червей внутри почвы, что придает им значительную прочность по сравнению со случайными трещинами в почве. Такой "дренаж" имеет важное значение для эффективного плодородия почвы.

Сеть ходов, которая может составить 4–7 тыс. км/га, увеличивает площадь соприкосновения почвы с воздухом, что обеспечивает проникновение кислорода и воды в глубокие слои грунта. За летний период популяция из 50 червей в пахотном слое почвы на 1 м2 прокладывает километр ходов и выделяет на поверхность копролиты слоем 3 мм. Еще больше их остается в толще почвы.

Таким образом, современная наука свидетельствует о том, что деятельность дождевых червей – существенный фактор почвенного плодородия. Самым очевидным признаком здоровья почвы является наличие в ней дождевых червей.

Массовое применение в сельском хозяйстве химических удобрений, гербицидов, инсектицидов, фунгицидов, ретардантов, дефолиантов, десикантов и других подобных им веществ стало причиной нарушения в почве сложившейся веками сложной системы саморегулирующихся процессов образования гумуса и его минерализации. Пестициды губительно действуют на почвенные организмы, в том числе и дождевых червей, вызывая их гибель. В связи с этим в последние десятилетия их численность в почве значительно сократилась, что отрицательно сказывается на ее плодородии.

Условия обитания червей. В естественных условиях обитания видовой состав и численность дождевых червей зависят от типа почвы. На пастбищах в суглинках, легких суглинистых и супесчаных почвах численность их на 1 м2 максимальная – до 450 особей, в глинистых меньше – до 230 особей на 1 м2. Наименьшая численность дождевых червей, как правило, наблюдается в кислых почвах – 25 особей на 1 м2. На 1 га хорошо ухоженных лугов или пастбищ их биомасса может достигать 2–5 т/га, что почти в 100 раз превышает биомассу наземных животных на данной площади.

Как сохранить и увеличить популяцию червей в почве

Дождевые черви — главные естественные мелиораторы почвы, напрямую влияющие на ее плодородие. Уровень их популяции зависит от наличия азотсодержащей органики и кислотности среды. Черви предпочитают нейтральные почвы, но сами способны нейтрализовать почвенный раствор в процессе жизнедеятельности. Однако избыточное минеральных удобрений">применение минеральных удобрений может резко ухудшить условия их обитания.

В умеренных широтах черви остаются активными в течение большей части теплого сезона. Они быстро размножаются и способны восстанавливать численность популяции при благоприятных условиях среды.

• Период активной жизнедеятельности — 6,5–7 месяцев
• Температура ухода на зимовку — +5 ºC
• Сроки пробуждения — за 10–15 дней до таяния мерзлого слоя
• Количество коконов за лето на одну особь — 18–24 шт.
• Количество яиц в одном коконе — 1–21 шт.
• Период вылупления и созревания — 2–3 недели (вылупление), 7–12 недель (зрелость)

Помимо неблагоприятных почвенных факторов, серьезную угрозу для червей представляют естественные хищники — птицы, грызуны и земноводные. Наибольший ущерб популяции наносят кроты, которые способны полностью истребить червей на участке за несколько месяцев.

Технология вермикультивирования и подготовка субстрата

Разведение дождевых червей (вермикультивирование) позволяет эффективно утилизировать органические отходы и получать ценное удобрение — биогумус. В зависимости от масштабов хозяйства используют либо интенсивный способ (в закрытых помещениях), либо экстенсивный (на открытых площадках). Основой технологии является правильная подготовка питательного субстрата.

Для создания оптимальной питательной среды органическое сырье компостируют в буртах. Такой способ обеспечивает необходимую для червей аэрацию, в отличие от глубоких компостных ям. Чтобы повысить питательную ценность готового биогумуса, на этапе закладки бурта в смесь добавляют минеральные компоненты.

Процесс подготовки субстрата состоит из нескольких последовательных технологических операций. Нарушение температурного или влажностного режима может привести к загниванию массы или гибели заселяемой культуры.

1. Смешать бесподстилочный навоз или помет с соломой, опилками или другими наполнителями в соотношении 1:1 по сухой массе.
2. Сформировать из смеси бурт высотой 1,5–2 м в виде пирамиды (при использовании ям глубина не должна превышать 60 см).
3. Равномерно распределить по поверхности бурта минеральные добавки.
4. Увлажнить массу до 60 % и укрыть ее слоем готового компоста (10–20 см летом или 30–40 см зимой).
5. Выдержать бурт в течение 5–7 суток для разогрева массы до 50–60 ºC, что уничтожит семена сорняков и патогенную микрофлору.

Основной критерий пригодности компоста для скармливания червям – отсутствие в нем запаха аммиака, его концентрация не должна превышать 0,5 мг/кг. Для ускорения процесса компостирования рекомендуется использовать вместо воды при увлажнении бурта водный экстракт из готового компоста или гумусного удобрения. Экстракт содержит необходимую микробную смесь, что позволяет добиться созревания компоста на 10 сут. раньше. Бурт необходимо через каждые

2–4 недели увлажнять. Созревший компост хранится в бурте и расходуется на корм червям по мере необходимости в течение 2–3 месяцев.

Приготовление компостов на открытых площадках проводят при температуре наружного воздуха не ниже -5ºC. Процесс компостирования в хорошо укрытых буртах продолжается и в зимнее время. Компост, заложенный поздней осенью, созреет и будет готов уже ранней весной.

Способы получения технологических червей. В природе существует около 8 тысяч видов червей, однако для промышленного разведения и содержания подходят единицы. В 1959 г. американскими исследователями в университете штата Калифорния во главе с врачом Барретом в результате гибридизации различных пород дождевого червя удалось вывести новую разновидность с коммерческим названием "Калифорнийский красный гибрид". Взрослая особь нового вида червя – темно-красного цвета, достигает в длину 8–9 см, в диаметре 3– 5 мм, живет до 16 лет ("дикие" – значительно меньше), масса – 0,8–1,0 г, температура тела – +19–20ºC, пищу всасывает губным беззубым отверстием, кормом служит практически любое органическое вещество. Гибрид красного червя потребляет в день кормов столько, сколько примерно весит сам, около 1 г.

Красный червь – анемид-гермафродит (имеет органы размножения самки и самца, но для оплодотворения нужен партнер). Оплодотворение в хороших условиях содержания происходит каждые семь суток. Из капсулы с 2– 20 яйцами через 14–20 сут. появляются молодые черви, которые, в свою очередь, достигают половой зрелости примерно через 90 сут. Популяцию червей можно увеличить за год примерно в 1,5 тыс. раз.

В России первый технологически приемлемый штамм компостных червей был получен в результате селекционной работы в 80-х гг. XX столетия, который практически не уступал по основным признакам красному калифорнийскому гибриду. Нашими соотечественниками установлено, что технологических червей для промышленной переработки любых органических отходов можно получать из местных диких популяций в любой сельскохозяйственной местности. Это важно для нашей страны, поскольку для организации производства биогумуса не обязательно закупать готовых технологических червей, а постепенно одомашнить местные дикие виды. Следовательно, наиболее приемлемо разводить своих домашних технологических червей, которые будут приспособлены к местному климату и пестицидам.

Для переработки большого количества органических отходов предприятия обязательно должны создавать свою популяцию технологических червей, приспособленную для потребления именно этого вида отходов. Для этого нужно найти колонию червей вокруг источника этих отходов и пересадить ее в культиватор. Наиболее простым и доступным источником червей являются старые навозные кучи вокруг крестьянских дворов, животноводческих ферм любого типа, старые свалки органического мусора. Если на земельном участке не были использованы ядохимикаты для борьбы с вредителями, то при перекопке грядок весной черви встречаются в достаточном количестве в этой почве. Червей надо собрать в емкость вместе с той землей или органикой, в которой они живут. Для червятника достаточно 500–1500 особей на один квадратный метр культиватора.

При освоении вермикультуры существуют некоторые особенности, учет которых необходим для успешного разведения дождевых червей. В частности, продажа технологических червей из одного региона в другой сопряжена с риском, обусловленным различием спектра используемых пестицидов в той или иной местности. Черви, приспособленные к потреблению корма с одним набором пестицидов, могут погибнуть или долго болеть, потребляя такой же корм, но с другим набором пестицидов. Другой особенностью технологических червей является их приверженность к питанию субстратом определенной рецептуры. Черви всегда болезненно переносят замену одного субстрата другим, что сопровождается их гибелью или резким снижением продуктивности. Особенно остро такая проблема возникает при заселении червями совсем чужеродного субстрата. Его заселение возможно только коконами будущих технологических червей. Молодые черви, появляющиеся из коконов, с первым глотком пищи получают информацию, настраивающую их пищеварительную систему на переработку пищи только данного компонентного состава.

Технологических червей нельзя культивировать в буртах компостов (субстратов), поскольку компостирование происходит с разогревом компостируемой массы и выделением биогаза, которые губят популяцию червей. По этой причине черви в буртах располагаются в поверхностных слоях основания бурта, где выше влажность и лучше аэрация. Культивирование червей возможно только в полуперепревшем компосте в первоначальном слое толщиной 40–50 см.

При культивировании червей необходимо следить за плотностью популяции, при достижении предельных значений она прекращает свое развитие. Оптимальной "посевной дозой" при заселении червями культиватора с субстратом является их биомасса в 0,3 кг/м2 (1500 особей). За время цикла культивирования (16020 сут.) популяция возрастает по количеству особей и по биомассе в среднем в 50 раз. Увеличение "посевной дозы" приводит в конце цикла культивирования к переуплотнению популяции, а особи становятся мелкими, общий выход биомассы червей снижается.

Культивирование дождевых червей. Для закладки культиватора необходимо подобрать подходящее место. Лучше всего его разместить во влажном и не освещенном месте.

Первоначальный слой компоста создается толщиной 40–50 см в виде насыпной грядки, которую необходимо разровнять и хорошо увлажнить. Влажность достаточная, если из комка компоста, зажатого в кулак, появятся 1– 2 капли влаги. Размер червятника первоначально может не превышать 2 м2. Хорошо увлажненный субстрат в культиваторе необходимо закрыть старой мешковиной, черной перфорированной пленкой, или соломой. Влажный субстрат должен выстояться 5–7 сут. Для удаления аммиака и растворения кристалликов солей удобрений, которые могут причинить червям некоторый вред, субстрат необходимо периодически увлажнять. Через 5–7 дней в центре каждого квадратного метра культиватора нужно сделать углубление, и в него поместить подготовленных червей вместе с субстратом, в котором они жили последнее время. После выравнивания поверхности ее нужно накрыть мешковиной, соломой или другим воздухопроницаемым материалом, через сутки увлажнить субстрат культиватора. Такой способ заселения культиватора червями связан с тем, что червям новый субстрат может показаться "невкусным", и тогда они будут некоторое время отсиживаться в своем родном субстрате. Но голод заставит их снова и снова пробовать новый для них субстрат.

Через неделю после заселения нужно посмотреть, переходят ли черви в новый субстрат, – этого срока достаточно для его освоения. Если поверхность червей чистая, а сами они подвижны – это свидетельство их благополучия. Если они вялые, не активные, не пытаются прятаться от света – это признаки их тяжелого поражения различными остатками пестицидов из нового для них корма. В этом случае нужно найти новую популяцию червей из другой навозной кучи и посадить их в культиватор. Возможно, придется создавать новый компост из другого источника органики. Но такая необходимость возникает крайне редко. Если черви чувствуют себя хорошо в новом субстрате, то на 3– 4 недели их нужно оставить в покое. Единственное, в чем они нуждаются в течение этого времени, так это во влаге, поэтому грядку-культиватор необходимо периодически поливать водой, температура которой должна быть равной температуре окружающей среды. Слишком холодная или слишком теплая вода вызывает у червей испуг, шок, т. е. стрессовую реакцию, и они перестают хорошо питаться и размножаться. Вода для полива культиватора с червями должна храниться в какой-либо емкости и отстаиваться не менее суток. За это время она прогреется до нужной температуры, и из нее улетучивается хлор. Последний, как правило, содержится в воде из городского водопровода.

После адаптации к новым условиям вся деятельность червей будет направлена на откладку коконов, т. е. капсул величиной в половину рисового зерна лимоноподобной формы, желтых, с мягкой, но прочной оболочкой. В зависимости от температуры субстрата из отложенных коконов через 15–20 сут. появляются маленькие новорожденные червята, тонкие, как нитки, длиной около 4–6 мм, с красным хорошо видным спинальным кровеносным сосудом. Это их отличительный признак от нематоды – малых белых червей, которые не имеют красного кровеносного сосуда.

Червята подрастают быстро и за 10–12 недель увеличивают свою массу с 1 до 250–500 мг, а к осени в подавляющем большинстве становятся вполне взрослыми. В течение летнего сезона количество червей и их общая живая масса в культиваторе увеличивается в 20–50 раз.

В червятник необходимо периодически добавлять корм в виде компоста, наслаивая его по 15–20 см через каждые 2–3 недели. За время летнего культивирования приходится делать 7–8 наслоений компостов. По мере их поедания червями они уплотняются, но все же грядка-культиватор становится все выше и выше. Высота ее осенью может достигать 0,6 м. Она легко продувается ветром, в ней труднее поддерживать необходимую влажность. Исходя из этого, боковые поверхности ее рекомендуется заделать досками в виде ящика. Последнее кормление червей необходимо провести до наступления морозов. При понижении температуры черви снижают свою активность и начинают впадать в состояние зимнего анабиоза.

Для воспроизводства червей верхнюю обильно заселенную часть грядки-культиватора (примерно одну десятую) переносят на поверхность земли соседнего участка. Закрывают ее слоем компоста в 40–50 см, хорошо закрепив с боков досками. Это делается до наступления морозов. Грядку-культиватор необходимо прикрыть слоем снега, утоптав его с боков и сделав недоступным для мышевидных грызунов. Для защиты от грызунов культиватор ограждают различными материалами. Для этого можно использовать металлическую сетку или ветки ели, асбоцементные плиты, листы из старого кровельного железа.

С наступлением весны черви приобретают активность. Потребность в пище у них высокая, поэтому необходимо иметь запас компоста для весенней подкормки червей. Культивируемые черви более зависимы от человека, поскольку своевременно должны получать корм.

Черви, живущие в огороде или в саду, благотворно влияют на выращиваемые культуры, поэтому меры по их сохранению и размножению в почве позволяют значительно повысить продуктивность сельскохозяйственных культур. Внесение червей вместе с биогумусом также может оказаться эффективным, но для этого надо создать условия для их выживания и приспособления к новым условиям жизни. Для этого необходимо соблюдать несколько правил или условий:

Промышленное вермикультивирование: выбор технологии и параметры содержания

Промышленное разведение дождевых червей позволяет утилизировать сотни и тысячи тонн навоза и помета, которые ежедневно образуются на крупных животноводческих комплексах. Переработка органических отходов решает острые экологические проблемы и повышает общую культуру производства. Практика зарубежных вермихозяйств показывает, что эта биотехнология дает предприятию несколько важных преимуществ:

• безотходность производства;
• повышение рентабельности;
• улучшение качества продуктов животноводства и растениеводства;
• оздоровление окружающей среды.

Технологию реализуют двумя способами: в закрытых помещениях или под открытым небом. Производство в закрытых помещениях требует капитальных затрат на строительство и отопление, но гарантирует круглогодичный цикл и максимальную отдачу. Вермихозяйства под открытым небом обходятся на порядок дешевле, хотя их производительность в зимний период падает.

Для бесперебойной работы предприятия создают две технологические группы: маточное и основное поголовье. В маточнике поддерживают чистую популяцию для получения максимального приплода. Цель этого этапа — получить коконы и молодых червей примерно одного возраста для заселения новых порций органического субстрата.

В закрытых помещениях основную культуру ведут в лотках глубиной 40–50 см, установленных на стеллажах. В них укладывают субстрат слоем 10–15 см и заселяют червей. Каждые 1–2 недели сверху добавляют свежий корм слоем 5–10 см, поддерживая оптимальную влажность регулярным поливом.

На открытых площадках субстрат формируют в длинные гряды шириной до 1,5 м и высотой 40–50 см. Новые порции органики добавляют реже — раз в 2–3 недели. Этот процесс также совмещают с регулярным поливом гряд.

• Плотность заселения лотков — 10–15 тыс. особей/м²
• Оптимальная температура — +20–22 ºС
• Глубина лотков на стеллажах — 40–50 см
• Ширина гряд на открытом воздухе — до 1,5 м

Отделение червей от компоста и подготовка биогумуса

Технологии отделения готового биогумуса от червей просты и не требуют больших затрат энергии. В практике используют механические, физические методы или пищевую приманку. Выбор метода зависит от технической оснащенности и масштабов вермифермы.

Для механического разделения применяют воронкообразные сита или вращающиеся полые цилиндры с внутренними жесткими щетками, которые буквально вычесывают червей из субстрата. При физическом методе на компост воздействуют светом или электрическим током. Такое вмешательство заставляет популяцию быстро выползать на поверхность.

Наиболее бережным считается способ с использованием приманки. Червей некоторое время не кормят, чтобы они полностью переработали старый субстрат. Когда популяция начинает голодать, сверху насыпают слой свежего корма, в который черви самостоятельно переходят за 1–2 суток. После этого рабочий слой с червями снимают и отправляют на заселение новых партий органики.

Готовый биогумус перед продажей необходимо довести до товарного вида. Его подсушивают, просеивают и разделяют на фракции по размеру гранул. Слишком крупные частицы, которые не прошли через сита, отправляют обратно в технологический цикл на доработку.

1. Подсушить готовый биогумус до влажности 50–60%.
2. Просеять сырье вручную или на виброситах с ячейками различного диаметра.
3. Разделить продукцию на три фракции по величине гранул: мельчайшую (0,1 мм), мелкую (0,3–0,6 мм) и крупную (0,7 мм).
4. Вернуть непросеянные остатки в вермикультуру для повторной переработки.

Использование биомассы дождевых червей в животноводстве и переработке

Вермикультивирование позволяет получать не только ценное органическое удобрение, но и высококачественный животный белок. Выращенная биомасса дождевых червей — это готовый питательный компонент для кормовых рационов. Использование этого ресурса помогает животноводам и рыбоводам сбалансировать питание животных по аминокислотному составу без закупки дорогих импортных добавок.

В сельском хозяйстве биомассу червей применяют для повышения питательности кормов. Она служит естественным источником легкоусвояемого протеина. Добавку используют для оптимизации рационов при выращивании следующих групп:

• домашней птицы;
• свиней;
• прудовой рыбы.

Помимо животноводства, биомасса востребована в качестве сырья для глубокой технологической переработки. Из нее выделяют биологически активные соединения для различных отраслей промышленности. Продукты такой переработки служат основой для получения следующих компонентов:

• аминокислот и ферментов;
• природных антибиотиков;
• стимуляторов роста;
• сырья для производства лекарственных препаратов.