_________

 

 

Clive A. Edwards, Norman Q. Arancon, Tse Chi Kai ir David Ellery

 

Dirvos ekologijos laboratorija, JAV Ohajo valstijos universitetas

Sunburst Waste Management Technologies Ltd., Australija

 

 

 

Įvadas

 

Nemažai žmonių yra susipažinę su termofiliniu kompostavimu (tam tikros rūšies mikroorganizmų vykdomas procesas, skaidantis organines atliekas). Šis aerobinis procesas sukelia 55˚ – 70˚ Celsijaus temperatūrą mažiausiai 72 valandas – brandinimas vyksta keletą dienų. Kompostavimas priklauso nuo organinių medžiagų pakankamo aeravimo: mechaninio komposto vartymo arba priverstinio oro padavimo uždaroje patalpoje. Gautas produktas gali būti naudojamas kaip dirvožemio gerinimo priemonė, bet turinti, palyginti, prastą struktūrą ir mažai maistingų medžiagų augalams. (Edwards and Bohlen, 1996; Edwards and Arancon, 2004).

 

Visai neseniai pasaulyje sparčiai vystėsi vermikoposto gamybos technologijos, kurios JAV Ohajo universitete buvo tiriamos ypač sėkmingai. Biohumusas (vermikompostas) gali būti gaunamas iš maisto atliekų, gyvulių mėšlo, popieriaus, kuris perdirbamas sliekų ir mikroorganizmų. Mezofilinio proceso (iki 35 ˚ C) metu gaunamas visiškai stabilizuota medžiaga, turinti mažą anglies ir azoto santykį. Biohumusas turi gausų ir įvairų mikroorganizmų ir fermentų aktyvumą, smulkią struktūrą, sulaikančią drėgmę savyje, lengvai augalams pasisavinamose formose medžiagas, tokias kaip N, P, K, Ca, Mg.

 

Biohumusas yra turtingas maistinėmis medžiagomis, jis geriausiai veikia augalus (augimas, vystymasis, gausus derlius) ir pakankamai nedidelis kiekis jo reikalingas įnešimui į dirvą. JAV Ohajo valstijos universitete tyrimų metu aiškiai parodytas biohumuso veiksmingumas dėl augimo hormonų (pvz. indolo acto rūgštis (IAA), kinetinas, giberelinas), augimo reguliatorių (humatai ir fulvatai). Šios medžiagos gaminamos veikiant mikroorganizmams, todėl jų nėra prieš vermikompostavimą. Dauguma augimo hormonų (pvz. indolo acto rūgštis) yra tirpūs ir lengvai skaidomi ultravioletinėje šviesioje (UV) absorbuojami humatuose ir fulvatuose ir iš lėto atiduodami augalui jo augimo skatinimui. Vermikompostas dirvoje naudingas išlieka visą sezoną ar net keletą metų (priklausomai nuo biohumuso kiekio, auginamos kultūros, dirvos). (Arancon et al, 2005a).

 

 

Biohumuso gamyba

 

Kadangi vermikompostavimas yra mezofilinis procesas, turintis viršutinę ribinę temperatūrą +35 ˚ Celsijaus, svarbu naudoti tokias biohumuso gamybos technologijas, kurios nesukelia termofilinio kompostavimo proceso. Tai gali būti pasiekta kas 1 – 2 dienas 1 – 3 cm sluoksniais papildant organinėmis atliekomis, nesukeliant aukštos temperatūros. Vermikompostavimui dažniausiai naudojami kompostiniai sliekai Eisenia fetida arba panašios rūšies sliekai, perdirbantys atliekas 10 – 15 cm viršutiniame sluoksnyje ir pasiekiantys 9 kg bendrąją masę kvadratiniame metre. Tai sudaro optimaliausią organinių atliekų perdirbimą.

 

Nuolatinio vermikompostavimo proceso automatizuota technologija buvo sukurta profesoriaus Edwards ir jo kolegų Jungtinėje Karalystėje ir JAV. Technologijos veikimo principas pagrįstas pastoviu organinių atliekų papildymu sluoksniais, kur jau perdirbtos organinės atliekos surenkamos vermiložių (sliekų auginimo pagrindas) apačioje kas 30 – 60 dienų. Šios sistemos ilgą laiką buvo naudojamos „Sunburst Waste Management“ (atliekų perdirbimo įmonė) Australijoje. Hong Konge naudojant tokią technologiją užsibrėžta pasiekti didelio masto naudą, perdirbant organines atliekas.

 

 

Biohumuso panaudojimas

 

Biohumusas gali būti gaunamas iš plataus spektro organinių atliekų: gyvūnų mėšlo, popieriaus, maisto atliekų, žemdirbystės atliekų ir kitų. Ši organinė trąša skatina kambarinių ir sodo augalų augimą, ypač vaisius duodančių augalų, daržovių, grūdinių, ir ankštinių kultūrų augimą.

 

 

 

 

1 paveikslas. Petunijos auginamos žemės mišinyje (su visomis maistingomis medžiagomis), praturtintame atitinkamu santykiu biohumuso (pagamintu iš maisto atliekų) kiekiu, išreikštu procentais.

Iš kairės į dešinę: žemės mišinys su visomis maistingomis medžiagomis (0% biohumuso); žemės mišinys su 10% biohumuso; žemės mišinys su 20% biohumuso; žemės mišinys su 30% biohumuso; žemės mišinys su 40% biohumuso;

 

 

Tręšimas biohumusu įrodė, kad jo įnešimas į dirvą padidina daigumą, derlingumą ir pagreitina žydėjimo laiką. Tirti augalai: petunijos (1 pav. Arancón), serenčiai, chrizantemos, pomidorai, pipirai (2 pav. Arancón, 2004 m.), vynuogės, braškės ir žemuogės. Tyrimai atlikti šiltnamiuose ir atvirame grunte. Šiltnamiuose į auginimo terpę įterpta 20 – 40% biohumuso, o atvirame grunte geriausius rezultatus davė nuo 1,25 iki 5 tonų hektarui biohumuso įterpimas.

 

 

 

2 paveikslas. Vidutinio pipiro derliaus svoris, išreikštas gramais. Augintas auginimo terpėje (turinčioje visas maistingas medžiagas), praturtintą atitinkamu biohumuso (pagamintu iš maisto atliekų) kiekiu.

Iš kairės į dešinę: žemės mišinys be biohumuso; su 10% biohumuso; su 20% biohumuso; su 40% biohumuso; su 60% biohumuso; su 80% biohumuso; 100% biohumuso.

 

 

Įrodytas biohumuso veikimas slopinant augalų ligas (Pythium, Rhizoctonia, Plectosporium ir Verticillium) šiltnamiuose ir atvirame grunte. Taip pat ištirtas kenkėjų  vikšrų populiacijos mažėjimas naudojant biohumusą (Maduca guinguemaculata, Acalymma vittatum, Pieris brassicae), vabzdžių (Pseudococcus sp., Myzus persicae, Tetranychus urticae). (3 pav.) (Arancón, 2005, 2006). Amarų populiacijos mažinimas yra ypač svarbus dėl jų augalų virusų pernešimo. Naudojant biohumusą ne tik sumažėja kenkėjų skaičius, bet ir ženkliai sumažinamas jų reprodukcinis lygis.

 

 

 

3 paveikslas. Amarų populiacija (vertikali skalė, vnt.) kopūstuose per 17-kos dienų laikotarpį. Bandymas atliktas žemės mišinyje (turinčiame visas maistines medžiagas) be biohumuso; su 20% biohumusu; su 40% biohumusu. Biohumusas gautas perdirbus maisto atliekas.

 

 

Galiausiai, moksliniais bandymais JAV Ohajo valstijos universitete buvo įrodytas biohumuso poveikis nematodams, auginant įvairias daržoves. (Arancon et al, 2003).

 

 

Biohumuso vandeninio ekstrakto gamyba

 

Pastaraisiais metais pasėlių augintojai ypač sparčiai pradėjo gaminti komposto ir vermikomposto (biohumuso) ekstraktus, vadinamus „arbatomis“. Pastebėta, kad biohumuso ekstraktai teigiamai veikia sėklų dygimą, augalų augimą ir vystymąsi, be to, lengviau ir paprasčiau naudojami, nei kietos konsistencijos biohumusas. Ohajo universitete buvo nustatyta, kad geriausias ekstrakto gamybos būdas yra turint gamybinę įrangą, pritaikytą didelės apimties gamykloms. Jei netaikomas mikroorganizmų „užmigdymas“, pagamintą ekstraktą reikėtų sunaudoti per trumpą laiką. Šiuo metu pasaulyje plačiai naudojama technologija, leidžianti visas naudingas medžiagas, esančias biohumuso ekstrakte, „užkonservuoti“ natūraliu būdu. Toks metodas aktualus ruošiant produkciją pardavimui.

 

 

Biohumuso ekstrakto naudojimas

 

Biohumuso ekstraktų naudojimas ir transportavimas yra daug patogesnis, nei kietos konsistencijos biohumusas. Biohumusas ir jo ekstraktas gali būti naudojami kartu – tai sustiprins jų veikliąsias savybes. Ekstraktas ypač vertinamas dėl jo galimybės naudoti kaip trąšą per lapus.

 

 

 

4 paveikslas. Pomidorų sausos medžiagos masė (vidutinis svoris). Auginimas atliekamas žemės mišinyje (turinčiame visas maistingas medžiagas) ir laistant vandeniu. Iš kairės į dešinę: laistymas tik vandeniu; laistymas vandens ir 1% biohumuso ekstraktu; laistymas vandens ir 2% biohumuso ekstraktu; laistymas vandens ir 5% biohumuso ekstraktu; laistymas vandens ir 10% biohumuso ekstraktu. Biohumusas gautas iš maisto atliekų.

 

 

Tyrimai JAV Ohajo valstijos universitete parodė, kad vandeninis ekstraktas, pagamintas iš biohumuso, ženkliai padidino sėklų dygimą, augimą, vaisių gausą ir dydį (4 paveikslas). Ekstraktas taip pat teigiamai veikia ir kitas daržoves. Biohumuso ekstraktas turi savybių, mažinančių augalų ligų (Fusarium (5 paveikslas), Verticillium, Plectosporium ir Rhizoctonia) dažnumą taip pat, kaip ir kietos konsistencijos biohumusas. (Edwards, 2006)

 

 

 

5 paveikslas. Fusarium augalų grybelinių patogenų paplitimo sumažinimas. Tyrime naudotas vanduo (turintis visas maistines medžiagas), biohumuso vandeniniai ekstraktai ir komposto ekstraktas. Vertikali skalė rodo Fusarium paplitimo lygį tirtoje augalų grupėje. Biohumusas pagamintas iš maistinių atliekų.

 

 

 

 

6A paveikslas. Augalai užkrėsti Meloidogyne hapla, kurie gydyti biohumuso ekstraktu ir termofiliniu būdu gauto komposto ekstraktu. Palyginimas su kontroliniu bandymu, laistytu vandeniu. Augalai auginami žemės mišinyje, turinčiame visas maistines medžiagas. Biohumusas gautas iš perdirbtų maisto atliekų.

 

 

 

 

6B paveikslas. Augalai užkrėsti Meloidogyne hapla, kurie gydyti biohumuso ekstraktu ir termofiliniu būdu gauto komposto ekstraktu. Šakninės dalies palyginimas su kontroliniu bandymu, laistytu vandeniu. Augalai auginami žemės mišinyje, turinčiame visas maistines medžiagas. Biohumusas gautas iš perdirbtų maisto atliekų. 1. Laistyta biohumuso 5% ekstraktu; 2. Laistyta biohumuso 10% ekstraktu; 3. Laistyta biohumuso 20% ekstraktu; 4. Laistyta vandeniu; 5. Laistyta 20% komposto ekstraktu.

 

 

Biohumuso (vermikomposto) ekstraktai slopina ir voratinklinių erkučių (Tetranychus urticae) ir persikinių amarų (Myzus persicae) populiacijas.

Be to, ekstraktas ypač slopinamai veikia parazitinius nematodus (pvz. Meloidogyne) ir šaknų cistas, padidindamas aiškiai pastebimą antžeminės dalies augimą ir šaknų vystymąsi (6A, 6B pav.)

 

 

Išvados

 

Biohumusas (vermikompostas) ir iš jo pagaminti vandeniniai ekstraktai gali būti gaminami iš plataus spektro organinių medžiagų. Tai turi dideli ekonominį potencialą didinant organinių atliekų panaudojimą žemės ūkyje didinant dirvos derlingumą, stabdant augalų kenkėjų ir ligų plitimą. Be to, vermikompostavimas turi ypatingą reikšmę organinių atliekų utilizavimo įmonėse, kur organinės atliekos deginamos, taip sukuriant dar vieną problemą – aplinkos taršą.

 

 

Šaltiniai

 

Arancon, N.Q., Yardin, E., Edwards, C.A., Lee, S. 2003.  The trophic diversity of nematode communities in soils treated with vermicomposts.  Pedobiologia. 47, 731-735.

 

Arancon, N.Q., Edwards, C.A., Babenko, A., Cannon, J., Galvis, P., Metzger, J.D. 2007. Influences of vermicomposts produced by earthworms and microorganisms from cattle manure, food waste, and paper waste on the growth and flowering of petunias in the greenhouse. Applied Soil Ecology (in press).

 

Arancon, N.Q., Edwards, C.A., Bierman, P., Metzger, J.D., Lucht, C. 2005b.  Effects of vermicomposts produced from cattle manure, food waste and paper waste on the growth and yields of peppers in the field.  Pedobiologia 49, 297-306.

 

Arancon, N.Q., Edwards, C.A., Lee, S., Byrne, R. 2005a.  Effects of Humic Acids from Vermicomposts on Plant Growth.  European Journal of Soil Biology. 42, 65-69.

 

Arancon, N.Q., Galvis, P., Edwards, C.A., 2005b.  Suppression of insect pest populations and plant damage by vermicomposts. Bioresource Technology. 96, 1137-1142.

 

Arancon, N.Q., Edwards, C.A., Yardim, E.N., Oliver, T., Byrne, R.J., Keeney, G., 2006. Suppression of two-spotted spider mite (Tetranychus urticae) mealy bugs                       (Pseudococcus sp) and aphid (Myzus persicae) populations and damage by vermicomposts. Crop Protection. 26, 29-39.

Arancon, N.Q., Edwards, C.A., Atiyeh, R.M., Metzger J.D., 2004. Effects of vermicomposts produced from food waste on greenhouse peppers. Bioresource Technology.  93, 139-144.

 

Edwards, C.A., Arancon, N.Q., Greytak, S., 2006  Effects of Vermciompost Teas on Plant Growth and Diseases.  Biocycle.  May 2006, 28-31.

Edwards, C.A., Bohlen, P., 1996. Biology and Ecology of Earthworms (3rd Edition) Chapman and Hall, London 426 pp.

 

Edwards, .C.A, Arancon, N.Q. 2004.  The Use of Earthworms in the Breakdown of Organic Wastes to Produce Vermicomposts and Animal Feed Protein. In Earthworm Ecology (2nd  edition) Editor C.A. Edwards.  CRC Press, Boca Raton, FL, London, New York, Washington. 345-438.