Влияние вермикомпоста (биогумуса) полученного из свиного навоза на рост и урожайность помидор в закрытом помещении.

Аннотация

  Влияние, оказываемое вермикомпостом (биогумусом), полученным из свиного навоза, на прорастание, рост и урожайность помидоров (Lycopersicon esculentum) проверялось в стеклянной теплице. Помидоры проращивали и растили в стандартной коммерческой почвосмеси (Metro-Mix 360), которая постепенно заменялась 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% и 100% (по объему) биогумуса полученного из свиного навоза. Контрольным принимался контейнер содержащий стандартную почвосмесь Metro-Mix 360. (Надо заметить, что эта почвосмесь хорошо зарекомендовала себя до сегодняшнего дня, поскольку содержит выверенное количество различных питательных веществ и микроэлементов. Туда, помимо прочего, входит торф и некоторые другие полезные добавки.) Растения выращивались на протяжении 158 дней. Уровень прорастания разительно отличался в лучшую сторону при следующих смесях: 20%, 30%, 40% вермикомпоста со стандартной коммерческой почвосмесью. Растения, которые проращивались только в биогумусе, были значительно короче, имели маленькие листья и меньше весили, чем те, которые были выращены в контрольном контейнере. Добавление от 10% до 50% биогумуса в почвосмесь значительно увеличило сухой вес растений, по сравнению с контрольным контейнером. Наибольший урожай помидоров был получен в контейнере с 20% содержанием биогумуса. Вес полученных плодов товарного вида в этом контейнере был на 12,4% больше, чем в контрольном контейнере. Добавление биогумуса в почвосмесь в соотношении 10%, 20% и 40% значительно уменьшили отношение суммарного урожая к весу плодов товарного вида. В результате большая часть помидор в этих контейнерах получились диаметром больше 6,4 сантиметра в отличие от среднего их диаметра в других контейнерах меньше 5,8 сантиметра. В результате эксперимента не было обнаружено практически никакой разницы между урожаями в контрольном контейнере и контейнере со 100% биогумусом.

Введение

  На протяжении последних пяти лет требования к утилизации органических отходов в США серьезно ужесточили, поэтому резко возрос интерес к вермикультивированию, как к экологически чистому способу их переработки. Несколько десятков научных исследований уже проведенных на сегодняшний день показали способность червей перерабатывать широкий спектр органических отходов, таких как навоз, органические остатки растительного происхождения, отходов целлюлозы и пр. В процессе кормления черви фрагментируют субстрат, ускоряют ферментацию органического материала, изменяют физические и химические свойства материала, приводя к компостному и гумифицирующему эффекту, из-за которых нестабильная органика окисляется и стабилизируется.

  Переработанные червями органические вещества, часто упоминаемые как вермикомпост или биогумус, хорошо фрагментированы с отличной пористостью и, как следствие, воздушной и водной проницаемостью и способностью удерживать влагу. В сравнении с материалами из которых производится биогумус в последнем содержится гораздо меньшее количество растворимых солей, большая способность катионного обмена и увеличенное содержание гуминовых кислот. Они содержат питательные вещества в форме "немедленно доступной" растениям, такие как нитраты, заменяемый фосфор, и растворимые калий, кальций и магний. Некоторые исследования показали, что биогумус содержит активные биологические субстанции, такие как регуляторы роста растений. Основываясь на этих характеристиках переработанной червями органики можно с уверенностью утверждать, что биогумус, кроме прочего, имеет огромный потенциал в садоводческой индустрии и тепличных хозяйствах.

  Есть всего несколько исследований посвященных выращиванию растений в почвосмесях с биогумусом в закрытых помещениях. Все они показывают, что переработанная червями органика оказывает значительное положительное влияние на рост и развитие растений. Однако ни одна из этих работ не выходит за рамки проращивания растений из семян и не рассматривает таких важных моментов как урожай и продуктивность растений.

  Целью данного эксперимента является оценка прорастания, роста и урожайности помидор, выращенных в смеси стандартной почвосмеси с биогумусом из свиного навоза в течение 158 дней с различными концентрациями биогумуса в контейнера находящихся в теплице под стеклом. Чтобы избежать недостатка питательных веществ, растения регулярно поливались жидким раствором так называемого "полного оптимального решения питательных веществ".

Методы

  Исследование имело место в департаменте садоводства в университете штата Огайо, Коламбус. Почвосмеси для выращивания растений были представлены стандартной коммерческой почвосмесью Metro-Mix 360 и смесью последнего с биогумусом полученным из свиного навоза в различных концентрациях. Metro-Mix 360 готовится из вермикулита (минерал при намокании увеличивающий свой объем в 10-20 раз, обеспечивает пористость среды), торфяного мха сфагнума, золы коры деревьев и песка, а также содержит некоторое количество минеральных удобрений. Биогумус производился компанией Вермисайкл Органикс из свиного навоза переработанного червями в закрытых помещениях. Основные химические свойства Metro-Mix 360 и биогумуса приведены в таблице 1.

  Помидоры проращивались и выращивались в пластиковых лотках, содержащих Metro-Mix 360 заменяемых 0% (контроль), 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% или 100% (по объему) биогумуса. Использовались четыре лотка со смесями, в каждом из которых было 50 ячеек перевернутой пирамидальной формы. После посадки все лотки были помещены в рассадник. Восемь дней спустя, количество семян которые проросли, были подсчитаны, и был определен коэффициент прорастания в каждой смеси (процент семян прорастающих в день). Затем лотки перенесли в теплицу и полили питательной смесью "полным оптимальным решением питательных веществ (Peters Professional plant nutrient solution)". Последнее представляет из себя 7,77% NH4-N, 12,23% NO3-N, 10% P2O5, 20% K2O, 0,15% Mg, 0,02% B, 0.01% Cu, 0,1% Fe, 0,056% Mn, 0,01% Mo, 0.0162% Zn разбавленных водой. Через двадцать дней из каждой смеси случайным образом выбирали 10 растений. Высота растений (расстояние от поверхности почвы до верхушки растения), количество листьев (ис ключая семядоли) регистрировались у каждого из этих растений, после чего последние определялись для каждой почвосмеси. Затем растения извлекались из лотков и в течение пяти дней сушились при температуре 60 градусов по Цельсию, для того, чтобы определить их сухой вес.

  Два отдельных сеянца также выбираемые случайным образом из каждого лотка, пересадили в маленькие горшки (10 сантиметров в диаметре) заполненные теми же смесями в которых они проращивались и росли до этого. Сорок дней спустя сеянцы из маленьких горшков пересаживались в большие (40 сантиметров в диаметре), также содержащие те же смеси в которых они росли до этого. В силу того, что место в теплице и количество биогумуса были ограничены, в больших горшках соблюдались условия для смеси в следующей пропорции 0% (контроль), 10%, 20%, 40%, 60%, 80% и 100% биогумуса. Всего больших горшков было 8. Все емкости трижды в неделю удобрялись "оптимальным решением питательных веществ".

  По прошествии еще тридцати дней была произведена последняя пересадка в 40-сантиметровые горшки. Помидоры собирались два раза в неделю и сортировались на помидоры с товарным видом и без оного (поломанные, подгнившие и пр.). Количество и вес помидор товарного вида и бракованных помидор, а также суммарный вес урожая из каждой смеси и каждого растения регистрировались. Помидоры товарного вида сортировались в три группы, маленькие (меньше 5,8 см в диаметре), средние (между 5,8 и 6,4 см в диаметре) и большие (больше 6,4 см в диаметре ). Определялись количество и процент помидор по величине среди тех, которые имели товарный вид. Сбор урожая продолжался 60 дней, после чего все растения изымались из горшков и высушивались при температуре 60 градусов по Цельсию на протяжении 8 дней, для того, чтобы определить их сухой вес.

  Кроме того, из каждой смеси брали пробы по 5 грамм, для того чтобы определить содержание минерального азота в каждой из них непосредственно во время посадки, 28 дней спустя и через 158 дней после посадки. Определялась концентрация минерального азота следующего вида NH4-N+NO3-N.

Таблица 1.

Результаты и обсуждения

  Относительно контроля (стандартной почвосмеси) увеличение рейтинга прорастания составляло для каждой смеси с биогумусом соответственно для 20% биогумуса на 11,5%, для 30% на 11,4% и для 40% на 11,7% (см. таблицу 2). Сеянцы помидор, которые находились в 50%-ной почвосмеси имели наибольший сухой вес и наибольшее количество листочков. Даже при наименьшей концентрации биогумуса (10%) сухой вес сеянцев значительно отличался от контроля (на 30% больше). С другой стороны сеянцы, находившиеся в 100% биогумусе, были короче, имели меньше листьев и весили меньше, чем те, которые росли в контроле. Эти результаты согласуются с работой Саблера (1998 год) который сообщил, что добавление 10%, 20% биогумуса произведенного из свиного навоза значительно увеличили сухой вес сеянцев по истечении трех недель.

  Добавление в стандартную почвосмесь биогумуса не только улучшило рост растений, но и значительно повлияло на собранный урожай. Наибольший урожай товарного вида (5,1 кг с одного куста) был получен в смеси, где присутствовало 20% биогумуса. Этот урожай был на 58% больше чем в контроле. Точно такие же результаты были получены Мэйнярдом (1993, 1995), он сообщил, что урожай помидор в открытом грунте, удобренном компостом, был значительно большим, чем на площадях, которые были контрольными. В данном эксперименте плоды, которые были получены в смеси с 20% содержанием биогумуса весили на 12,4% больше чем у помидор выращенных в контрольной смеси.

  Добавление в стандартную почвосмесь 10%, 20%, 40% и 60% биогумуса значительно увеличило количество помидор товарного вида (см. рис 1 с). Наибольший зарегистрированный результат был получен при 20% добавке биогумуса, где маленьких плодов товарного вида было всего 3%, средних 18% и 80% больших. В то же время в контроле маленьких помидор товарного вида было 37%, средних 25% и больших 45%.

  С другой стороны 100% биогумус произвел 76% плодов большого размера. Однако значительной разницы в урожае и его качестве между стандартной почвосмесью и 100% биогумусом не было. Как 100% биогумус так и контроль произвели одинаковое соотношение плодов товарного вида и брака. Сухой вес растений в 100% биогумусе (499 грамм) был гораздо меньше чем в контроле (717 грамм). Такое уменьшение сухого веса наблюдалось также и в больших концентрациях биогумуса (выше 60%). Объясняется этот факт вероятнее всего большим количеством растворимых солей в почвосмеси, плохой аэрации, передозировкой тяжелых металлов и большой фитотоксичностью смеси.

  График 1 а) По оси Х доля биогумуса в почвосмеси в %, по оси У масса помидор товарного вида собранного с одного куста

  График 1 в) По оси Х то же, по оси У средний вес одного плода помидор

  График 1 с) По оси Х то же, по оси У черным: помидоры не имеющие товарного вида, белым: помидоры имеющие товарный вид

  График 1 d) По оси Х то же, по оси У нижная полоса: маленькие плоды (диаметром до 5.8 см), средняя полоса: средние плоды (диаметром от 5,8 до 6,4 см), верхняя полоса большие плоды (диаметром больше 6,4 см)

  Концентрация минерального азота увеличивалась с увеличением концентрации биогумуса (таблица 3) в почвосмеси. Некоторое усиление роста на 28 день после посадки может частично объясняться разницей в содержании минерального азота в стандартной почвосмеси и 100% биогумусе, ведь помимо этого растения удобрялись "оптимальным решением питательных элементов". Количеством минерального азота, которое растения способны ассимилировать объясняется усиление роста сеянцев в смесях где присутствовали 10% - 50% добавки биогумуса. Однако спустя 158 дней после посадки не было значительной разницы в содержании минерального азота между стандартной почвосмесью и любой из смесей последней с биогумусом, что, возможно и послужило причиной значительной разницы между урожаями полученными в этих смесях (особенно при 20% смеси с биогумусом). Кроме того возможными причинами увеличения качества урожая является хорошая физическая структура смеси, увеличенная активность энзимов и присутствие полезных микроорганизмов (их у стойчивого сообщества), а также биологически активных субстанций (сбалансированных регуляторов роста). Похожие результаты были получены в работах Грапелли (1987), Тамати и Галли (1995) и Саблера (1998).

  График. По оси Х процентное содержание биогумуса в почвосмеси, по оси У сухой вес растений томатов после уборки урожая.

Заключение

  Биогумус, произведенный из свиного навоза и использованный в этом эксперименте, имеет огромный потенциал при использовании его в качестве добавки к почвосмесям предназначенных для применения в теплицах. Он может быть использован для того, чтобы максимизировать продуктивность помидор, при этом использовать его нужно в небольших колличествах (20% по объему). Увеличение содержания биогумуса приводит к уменьшению продуктивности растений. Такой эффект может быть связан с рядом факторов, которые предстоит исследовать. Однако значительное увеличение роста растений при добавлении 20% биогумуса может быть обусловлено оптимальным сочетанием физико-химических свойств или присутствием биологически активными субстанциями. Данное исследование показывает необходимость дальнейших и более глубоких исследований биогумуса, включая его влияние на рост растений в открытом грунте, а также необходимость исследования экономической эффективности биогумуса при больших масштабах выращивания сельскохозяйственных кул тур.

Оглавление  ::  Следующяя статья