Půda, která prošla potravním traktem červů, má podobu kulovitých nebo protáhlých agregátů – koprolitů. Vznik koprolitů je provázen výraznými změnami vlastností a charakteristik původní půdy. Změny morfologických a chemických vlastností půdy pod vlivem žížal jsou přitom nyní studovány mnohem šířeji než změny nejdůležitějších fyzikálních vlastností a biologické aktivity půdních koprolitů. To je pravděpodobně způsobeno nedostatkem potřebného metodologického vývoje pro studium tak malých agregátů, jako jsou koprolity.
Je známo, že vlivem žížal se koloběh dusíku a uhlíku v půdách zintenzivňuje. Zůstává však nejasné, jak dlouho přetrvávají účinky červů v půdě a koprolitech. O vlivu různých druhů červů na půdní mikrobiální aktivitu není dostatek informací.
V tomto ohledu je důležité na kvantitativní úrovni vyřešit málo prozkoumaný problém posuzování podílu žížal na utváření fyzikálního stavu, schopnosti zadržovat vodu a biologické aktivity půd.
V laboratorních podmínkách jsme provedli modelový experiment na inkubaci sod-podzolové lehké hlinité půdy, abychom odlišili vliv kultur žížal různých ekologických a trofických skupin: půda-opad (lumbricus rubellus) a typická půda (Aporrectodea rosea) o hydrofyzikálních vlastnostech a biologické aktivitě půdy. Potřeba takového experimentu byla určena obtížností separace koprolitů z hostitelské půdy za přirozených podmínek.
Pomocí moderní instrumentální metody rovnovážné centrifugace byly studovány hlavní hydrofyzikální charakteristiky (WHC) koprolitů a kontrolních vzorků, které nebyly během experimentu vystaveny působení žížal. V důsledku sestrojení vztahu mezi tlakem na kapalnou fázi půdy, vyvinutým vlivem odstředivé síly odstředivky, a obsahem této vlhkosti v půdě jsme se přesvědčili, že vodně-fyzikální vlastnosti půda pod vlivem žížalových koprolitů se velmi výrazně mění (hodnocení na základě hlavní hydrofyzikální charakteristiky ).
Již po desetidenní inkubační době došlo ke znatelným změnám hydrofyzikálních vlastností koprolitové půdy. Bez ohledu na druhové složení červců v nádobách se ve srovnání s kontrolními vzorky statisticky významně zvýšila vodozádržnost půd, zvýšila se rovnovážná vlhkost a vlhkostní kapacita, což má obecně pozitivní vliv na fyzikální vlastnosti půd.
Ke zjištěným změnám dochází pravděpodobně v důsledku zvýšení efektivního měrného povrchu půdy a obohacení půdní hmoty o hydrofilní a snadno mineralizovatelné látky při tvorbě koprolitů. Podobné závěry vyplývají z výsledků granulometrických rozborů půdních vzorků. Studie provedené pomocí laserové difrakce prokázaly zvýšení relativního podílu větších částic v koprolitech obou typů červů ve srovnání s kontrolou. Tyto velké částice jsou zastoupeny především organickou hmotou vtahovanou do půdního materiálu červy během jejich životních procesů.
Pro ověření skutečnosti zvýšení efektivního měrného povrchu koprolitů oproti kontrolním vzorkům byly pomocí plynové chromatografie získány hodnoty vlhkosti a tlaku, na základě číselných ukazatelů, z nichž chromatografické křivky sorpce vodní páry studované půdy byly nakonec zkonstruovány v obvyklé formě a v souřadnicích BET (Brunauer, Emmett, Teller).
Posouzení biologické aktivity porovnávaných vzorků (koprolitů a kontroly) umožnilo zjistit, že zvýšená aktivita fixace dusíku přetrvává u koprolitů obou studovaných druhů žížal minimálně 9 dní a respirace a denitrifikace déle než 80 dní. Rozdíly ve vlivu různých druhů na aktivitu procesů přeměny dusíku a uhlíku však nebyly zjištěny.
Vyhodnocení funkčních ukazatelů mikrobiálních společenstev v koprolitech různých druhů žížal a kontrolní půdě metodou MST (multi-substrátové testování) odhalilo jejich významné rozdíly. Množství spotřebovaných substrátů a Shannonův index v kontrolní půdě byly tedy minimální a u koprolitů se jejich hodnoty zvýšily. Koprolity A. rosea se vyznačovaly vysokou úrovní konzumovaných substrátů, rozmanitostí a rovnoměrností, stejně jako velmi vysokou metabolickou aktivitou a stabilitou mikrobiálního systému. U L. rubellus coprolites naopak tyto indikátory naznačovaly destabilizaci mikrobiálního systému. Možná je negativní dopad způsoben uvolňováním exkrementů těmito červy, které snižují aktivitu mikroorganismů. Chov dvou druhů červů pohromadě kompenzuje účinky každého druhu zvlášť.
Žížala (žížala) je velký půdní bezobratlý živočich, nejstarší a nejpočetnější na Zemi. Jen v Rusku jich žije asi 100 druhů. Právě jejich činností vznikaly a vznikají půdy. Jsou hlavními spořádaly země, garanty zdraví a pohody každého, kdo na ní žije. Živí se mrtvými, rozkládajícími se rostlinnými pletivy, které se dostávají do půdy ve formě steliva, kořenů a hnijících zbytků.
Žížala je hlavním rozmnožovatelem úrodnosti půdy
Ročně se na zemi vytvoří asi 230 miliard tun sušiny organické hmoty (listy, stonky, plody, bobule, kořeny atd.), které obsahují všechny potřebné složky potravy (bílkoviny, tuky, sacharidy, minerální soli, vitamíny, enzymy, biologicky aktivních látek atd.) a nashromáždil desetkrát více energie, než se vyprodukuje spalováním všech druhů paliv za rok. Veškerá tato rostlinná organická hmota dopadá na půdu a zde se dostává k mikroorganismům a půdním živočichům, přičemž ne více než 10 % tohoto množství připadá na lidi a suchozemská zvířata. Díky těmto znalostem je biotechnologie předvídatelná a slibná na neomezeně dlouhou dobu.
Zde bychom měli zmínit hnůj hospodářských zvířat a stelivo drůbeže – obrovský zdroj organické hmoty. Krávy, ovce, prasata a drůbež spotřebují pouze 25. 50 % živin obsažených ve spotřebovaném krmivu. Zbytek je vylučován z jejich těla v exkrementech. Hnůj dobytka z použitých krmiv tedy obsahuje 40. 50 % organických živin, 80. 90 % dusíku, 70. 80 % fosforu,
95-98 % draslíku, 70-85 % vápníku. Každá tuna suchého hnoje obsahuje až 800 kg vlákniny, až 94 kg hrubých bílkovin a 91 kg lehce stravitelných sacharidů, tuků, vitamínů, enzymů, minerálů s celou řadou rostlinných živin.
Jak ukázaly experimentální studie, z tuny takového suchého materiálu při zpracování červy vznikne 600 kg huminového organického hnojiva, obsahujícího 25-35 % humusu a 65. 75 % zbytků popela, a zbylých 400 kg tvoří přeměněno na 100 kg živých červů a mikrobů a energii jejich tvorby.
Žížala je hlavním konzumentem odumřelých rostlinných zbytků. Absorbují spolu s půdou obrovské množství rostlinných zbytků (rozkládajících se odumřelých rostlinných tkání), mikrobů, hub, řas, prvokových háďátek atd., tráví je a uvolňují s koprolity (koprové výkaly, litý kámen) velké množství vlastní střevní mikroflóru, enzymy, vitamíny, biologicky aktivní látky, které mají antibiotické vlastnosti a zabraňují rozvoji patogenní (bolestivé) mikroflóry, hnilobným procesům, uvolňování páchnoucích plynů, dezinfikují půdu a dodávají jí příjemnou zemitou vůni.
Červi mají také další specifickou vlastnost, která je velmi užitečná pro zemědělství. Je to spojeno s jejich jedinečnou schopností zlepšovat a strukturovat půdu. Populace 50 červů ve vrstvě orné půdy na 1 m2 udělá v letním období kilometr chodeb a uvolňuje koprolity na povrch ve vrstvě 3 mm. Ještě více jich zůstává v půdě. Každý červ projde trávicím kanálem za den množství půdy rovnající se jeho tělesné hmotnosti. Pokud je průměrná hmotnost červa 0,5 g, pak při počtu 50 jedinců na 1 m2 (500000 1 na 1 ha) zpracují 250 kg půdy denně na ploše 200 hektaru. Ve středním pásmu pokračuje aktivní aktivita červů 50 dní v roce. Za sezónu tak mohou zpracovat XNUMX tun půdy na hektar a poskytnout jí humus. Otázka je zásadní: jaké moderní technické prostředky dokážou za rok vykonat gigantickou plodnou práci strukturování a zvlhčování půdy? Takové síly a prostředky zatím neexistují! A nikdo a nic se v této prospěšné činnosti nemůže srovnat s červy. Právě jejich činnost vytvořila kdysi významné černozemě Ruska – jeho hrdost a bohatství.
Z toho, co bylo řečeno, je zřejmé, že nejzřetelnějším znakem zdraví půdy a vysoké úrodnosti je přítomnost žížal v ní. Čím více je jich v půdě, tím je funkčně zdravější. To si musí uvědomit a zohlednit v zájmu reprodukce úrodnosti půdy všemi zemědělci.
Podmínky stanoviště pro žížaly
V přírodních stanovištích závisí druhové složení a četnost žížal na typu půdy. Na pastvinách v hlinitých, lehkých hlinitých a hlinitopísčitých půdách je jejich počet maximální a činí až 450 jedinců na 1 m2, v jílovitých půdách mnohem méně – do 230 a v kyselých nejméně – 25 jedinců na 1 m2.
Potřeba žížal po organické hmotě obsahující dusík je velmi vysoká. To určuje prostorovou lokalizaci a úroveň hustoty populací červů v různých oblastech. V substrátu bohatém na dusík se rychlost individuálního růstu a plodnost červů prudce zvyšuje, což je jedním z důvodů jejich koncentrace v exkrementech býložravců a vysokých počtů na pastvinách.
Zvláště důležitou podmínkou pro život červotočů je dostatečná vlhkost v substrátu. Vlhkost půdy pod 30–35 % brzdí jejich rozvoj a při vlhkosti 22 % do týdne odumírají. Při pěstování žížal v laboratorních podmínkách je maximální hmotnosti a produkce kokonu dosaženo při vlhkosti substrátu 70. 85%, tedy blízké obsahu vody v těle žížaly.
V prostředí s kyselostí 5 nebo více než 9 pH všichni červi do týdne zemřou. Optimálním prostředím pro jejich růst je neutrální prostředí s kyselostí 7 pH.
Předpokládá se, že v mírných zeměpisných šířkách trvá období aktivní činnosti červů 6,5-7 měsíců. Do hlubokých vrstev půdy se ukládají k zimnímu spánku, dokud nezmrzne na 5,-6 cm a neobjeví se sněhová pokrývka 8-10 cm, t. j. až do úplného usazení zimy. Červům navíc stačí tání, aby se dostali do aktivního stavu a mohou vylézt i na sníh. Ale zpravidla při 5 °C červi vyprazdňují střeva a jsou blízko stavu zimního klidu (nekrmí se). Jdou do hlubokých vrstev půdy a upadají do hibernace. Na jaře červi obnoví svou činnost 10-15 dní před zmizením zmrzlé vrstvy, tj. „probudí se“, jakmile k nim vnější voda a teplý vzduch proniknou půdními póry do hlubokých vrstev.
Koncentrace rozpustných solí vyšší než 0,5 % jsou pro červy smrtelné. Soli používané pro koagulaci kapalných organických hnojiv, jako je uhličitan vápenatý, uhličitan železitý, síran hlinitý, chlorid železitý, jsou však nezávadné i ve vyšší koncentraci, než je obvyklé v zemědělství pro čištění odpadních vod.
Žížaly jsou velmi plodné. Každý pohlavně dospělý jedinec, např. hnojní červi, naklade v letním období 18. 24 zámotků. Každý kokon obsahuje 1 až 21 vajec. Po 2. 3 týdnech se z vajíček líhnou noví jedinci a po dalších 7. 12 týdnech jsou sami „novorozenci“ schopni nést potomstvo. Dospělí jedinci se dožívají 10. 15 let, jejich délka se pohybuje od několika do desítek centimetrů a jejich hmotnost je do deseti gramů. Mladí jedinci po dosažení pohlavní dospělosti váží až 1 g.
Taková rychlá reprodukce žížal, nenáročnost na podmínky výživy a údržby, rychlý růst biomasy a vysoké procento bílkovin v jejich těle předurčují možnost jejich hromadné reprodukce průmyslovými prostředky pro národohospodářské využití s relativně nízkými náklady, vysokou rentabilitou a šetrností k životnímu prostředí. ,
Půdní humus a jeho vlastnosti
Humus je „chléb pro rostliny“. Obsahuje 98 % zásob půdního dusíku, 60 % fosforu, 80 % draslíku a obsahuje všechny ostatní minerální rostlinné živiny ve vyváženém stavu přírodní technologií. Inertní humus orné vrstvy obsahuje až 87,5 % energie.
Zásoby humusu v půdním pokryvu země jsou rozloženy nerovnoměrně: nejvíce je ho v černozemích lučních stepí – od 400 do 700 t/ha, méně v půdách tundry a pouští – pouze 0,6-0,7 t/ha.
Humus se nepodílí pouze na zásobování rostlin dusíkem, fosforem, draslíkem a dalšími důležitými makro- a mikroživinami, jeho role je nepopiratelná i v dalších důležitých procesech tvorby půdy a zajišťování půdní úrodnosti, jako je ochrana půd před povětrnostními vlivy, vytváření jejich zrnitosti, zásobování rostliny oxid uhličitý nezbytný pro fotosyntézu, biologicky aktivní růstové látky. Proto je zachování a zvyšování zásob humusu jedním z prvořadých úkolů zemědělců.
Obrovské zásoby energie akumulované v humusu hrají mimořádně důležitou roli v široké škále půdních procesů. Humus je hlavním zdrojem energie pro procesy přeměny minerálních sloučenin v půdě, biosyntetické reakce, životně důležitou činnost mikroorganismů, růst a tvorbu rostlin atd. Černozemě, jak bylo uvedeno, se vyznačují převládající akumulací energie v humusu. (88 % součtu energie v humusu a rostlinné hmotě), což je v dobrém souladu s vynikající a stabilní plodností černozemí.
Významná úloha huminových látek jako fyziologicky aktivních látek pro rostliny byla dobře prostudována. Vysoce humózní půdy mají vyšší obsah fyziologicky aktivních látek. Humus aktivuje biochemické a fyziologické procesy, zvyšuje látkovou výměnu a celkovou energetickou úroveň procesů v rostlinném těle, podporuje zvýšený přísun živin do rostlin, což je doprovázeno zvýšením výnosu a zlepšením jeho kvality.
Vermikompost a jeho vlastnosti
Hlavním produktem zpracování kompostu pomocí technologických červů je huminové organické hnojivo (vermikompost, červotoč). Čerstvě připravený vermikompost (50% vlhkost) obsahuje 12. 15% humusu a absolutně suchý – 30 (±5)%. Toto humusové hnojivo obsahuje (na absolutně suché bázi) 0,8. 2% dusíku, 0,8. 2% oxidu fosforečného, 0,7. 1,2% oxidu draselného, 0,3. 0,5% oxidu hořečnatého, 2. .. 3% oxidu vápenatého a všech dalších mikroživin nezbytných pro rostliny ve vyvážené formě přírodní technologií v celkovém množství 60. 80 kg na 1 tunu absolutně suchého hnojiva. Je to ale také mikrobiologické hnojivo. Jeho přidání do půdy normalizuje vývoj procesů charakteristických pro zdravou půdu.
Huminové organické hnojivo převyšuje obsah humusu hnůj a komposty 4. 8krát. To je jeho hlavní výhoda. Má také další cenné vlastnosti, jako je vysoká vlhkost, odolnost proti vlhkosti, hydrofilita, mechanická pevnost granulí, nepřítomnost semen plevele, přítomnost velkého množství prospěšné mikroflóry, různé enzymy, půdní antibiotika, růstové a vývojové hormony rostlin a vitamíny.
Vyznačuje se také dostatečnou stálostí takových vlastností, jako je drobivost, nastavitelná vlhkost, vyrobitelnost, předvídatelný dopad na výnosy plodin, nezávadnost pro půdu a produkty z ní získané, jakož i dobrá kompatibilita s některými chemickými hnojivy, nízké energetické náklady na výrobu a transport a aplikace do půdy. V kombinaci s melioračními a půdu strukturujícími vlastnostmi je takové hnojivo vyrobené přírodní technologií konkurenceschopnější ve srovnání s jakýmikoli jinými umělými minerálními hnojivy, zejména s podestýlkou a kompostem. Na rozdíl od hnoje a kompostu nemá inertní účinek: rostliny a jejich semena na něj velmi reagují a produktivita se prudce zvyšuje úměrně jeho množství. Například jedna tuna hnoje aplikovaná na půdu zvyšuje výnos o 0,3 centů zrnových jednotek na rotaci a jedna tuna humusového hnojiva (50% vlhkost) o 3 centů za rok používání a mnohem více během následujících čtyř let. Vegetační doba rostlin se zkracuje o 4. 10 dní, což je velmi důležité pro oblast Nečernozemské oblasti, Sibiř a Dálný východ.
Zařazení žížal do technologie zpracování hnoje a jiné organické hmoty na humusové hnojivo je jedinou, přímou, biologicky schůdnou, urychlenou cestou ke zvýšení obsahu humusu a struktury půd, zvýšení jejich úrodnosti, kvality a udržitelnosti všech zemědělských a hospodářských zvířat. produkty nevyjímaje.
Díky využití této biotechnologie je zemědělská výroba zcela bezodpadová, ekologická a vysoce zisková.
