Биогумус
Фото: Взято из открытых источников
Множество заброшенных земель начинают процветать, если применяются вермикомпост и компостные (калифорнийские) черви. Истории об удивительных свойствах земли обработанной червями можно было услышать в рассказах дачников и садоводов, теперь их можно встретить на страницах современного интернета и в различных интернет-форумах. Даже серьезные ученые, занимающиеся объективным и рациональным наблюдением природы, признают, что большинство из этих историй правдивы.
Тем не менее, почти анекдотичная ясность действительной пользы, которую могут принести калифорнийские черви, до недавнего времени не смогла привести к широкому распространению этой информации о вермикультуре в средствах массовой информации и научных кругах. В 80-х годах было всего лишь несколько брошюр созданных маленьким обществом садоводов в сотрудничестве с Клайвом Эдвардсом (Clive Edwards), профессором, который первым в Англии обратил серьезное внимание на эту проблему. С другой стороны, в 1986 году в научной и технической литературе появилась горстка докладов на эту тему. Одним из них был доклад К.А. Хэндрека (K.A. Handrеck) "Вермикомпост как компонент почвосмеси для выращивания рассады", вышедший в октябре в журнале Rio-Cycle. Заключения большинства из этих редких докладов сводилось к тому, что биогумус может оказывать замечательный эффект при выращивании практически любых растений и может иметь важное значение в качестве регенератора практически любого типа почв.
В течение пяти лет (1993-1998) в лаборатории экологии почв в университете штата Огайо (OSU) проводилась научно-исследовательская программа, темой этой программы были вермикультура, биогумус и его влияние на рост растений. В частности, проводились исследования влияния биогумуса на прорастание и рост цветов и сельскохозяйственных растений. Неоспорим тот факт, что добавление небольшого количества биогумуса в стандартные смеси для посадки растений и даже в коммерческие смеси приводило к невероятному ускорению роста растений.
Общие тенденции
Наиболее интересные результаты мы получили, когда содержание биогумуса в испытанных почвосмесях составляло примерно 10-20%. Большая доля биогумуса не всегда приводила к улучшению результата, а в отдельных случаях достаточно было даже 5%, чтобы существенно улучшить показатели роста растений. Это привело нас к выводу, что улучшение показателя роста это больше чем просто функция от содержания в биогумусе минеральных питательных веществ. Предположение заключалось в том, что с внесением биогумуса появляются некие положительно влияющие регуляторы роста или, что улучшение роста связано с активностью микрофлоры присутствующей в продукте жизнедеятельности червей биогумусе.
Вообще-то некоторые результаты, которые мы получили, в экспериментах с биогумусом были схожи с результатами других лабораторий, в которых изучался обычный компост (эта область исследований в то время была намного больше развита).
Поскольку различия в процессах компостирования и вермикультивирования (получения биогумуса) достаточно велики, в частности, различия температурных режимов для каждого процесса и в типов микрофлоры участвующей в данных процессах (термофилы в компостировании, мезофилы и грибки в вермикультивировании), мы решили, что результаты этих различий наиболее ярко будут проявляться в применении биогумуса и компоста в качестве регуляторов состава почвы и компонентов почвосмесей.
При сравнении различных компостов и вермикомпостов оказалось, что биогумус имеет показатели рН немного ниже, а концентрацию питательных элементов немного выше чем у обычного компоста. Также довольно обычно для биогумуса очень низкая концентрация аммония азота и очень высокая концентрация нитрата азота, в то время как для большинства компостов эти показатели совершенно противоположны. В целом, базируясь на результатах этих тестов, довольно трудно сказать в каком из материалов условия роста будут лучше.
Малина в условиях закрытого грунта
Прежде чем ответить на вопрос о том, как различаются биогумус и обычный компост при применении их в качестве регуляторов роста и добавок в почвосмеси мы провели два эксперимента. В первом из них мы объединили свои усилия с профессором Ричардом Фантом (Richard Funt) из департамента садоводства OSU, сотрудничали с исследовательской ассоциацией Питера Бирмана (Peter Bearman) и Тома Уолла (Tom Wall) а также с исследовательским центром университета штата Огайо (OSU). Целью эксперимента было оценить биогумус и компост в качестве компонентов различных почвосмесей. Мы выращивали малину в пятилитровых контейнерах с добавлением 20% (от объема) различных компостов и биогумуса. Всего получилось 13 различных смесей, включая почвосмесь с добавлением двух видов биогумуса (вермикомпост на основе свиного навоза и вермикомпост на основе пищевых отходов) и четырех видов компостов (из перепрелых листьев, отходов из сада, опилок и куриного помета), различные комбинации биогумуса, компостов, обогащенной и обедненной почвы, которая никак не обрабатывалась. Спустя две недели после того как были приготовлены почвосмеси, мы взяли пробы каждой из них, для того чтобы провести их химический анализ, анализ наличия питательных веществ, а также анализ активности микрофлоры. По прошествии трех месяцев мы измерили рост малины в каждой из емкостей.
К концу эксперимента различие в интенсивности роста стало очевидным. Растения произраставшие в почве с биогумусом из свиного навоза ничем не отличались от тех, которые росли в емкости с почвой прошедшей полный цикл обработки. Смесь биогумуса из пищевых отходов с компостом из куриного помета (30 грамм) дала такой же результат как и обычная необработанная почва. Остальные компосты дали самый низкий результат, такой же, как и на неплодородной земле. Последнее, скорее всего, было связано с тем, что компост либо не был готов, либо был несбалансирован при приготовлении. Компост из куриного помета, при добавлении его в небольших количествах показал небольшое улучшение роста, а в больших количествах вовсе не был эффективен и даже убил большинство растений. Это произошло из-за превышения содержания аммиака в почве, который просто выжигал корни.
Еще одним интересным результатом исследования стал тот факт, что при добавлении к смеси, в которую входил компост куриного помета (150 гр.), 20 процентов биогумуса из свиного навоза ожидаемый эффект "выжигания" корней получен не был. Растения достаточно хорошо росли, так же как и в емкости с обычной необработанной почвой. Так было найдено первое существенное различие биогумуса и компоста, а именно, возможность поправить повреждения, нанесенные большим количеством куриного помета (а возможно и других вредных веществ), присутствует у биогумуса и отсутствует у обычных компостов любого вида.
В целом, некоторые из параметров, измеренных нами, довольно хорошо соответствовали интенсивности роста ростков малины. Наилучшим приближением обладал следующий параметр - это процентное содержание ионов магния в почвенном комплексе обмена катионами, из этого следует, что баланс питательных микроэлементов является важным, но все же не решающим фактором интенсивности роста растений. Интересно, что содержание магния в почвосмеси не соответствовало его суммарному содержанию в биогумусе и почве. Это показывает, что решающим фактором улучшения роста является не только наличие питательных веществ в почве, это вполне может быть активность микрофлоры, результатом работы которой и стало несоответствие содержания магния в двух случаях и привело к улучшению роста.
Почвосмесь для рассады
Во втором исследовании, которое мы начали вместе со студентами Ролой Атье (Rola Atiyeh) и Гари Бахманом (Gary Bahman) а также с ассоциацией Квишни Занг (Quishni Zang), мы сравнивали биогумус и компост в качестве компонентов для почвосмеси при проращивании обычных для такого случая растений - помидоров и ноготков. Мы посадили семена в небольшие лотки с различными почвосмесями и наблюдали за ними в течение трех недель. При этом использовались смеси из биогумуса и различных компостов а также из стандартной коммерческой смеси Metro-Mix 360. Контрольным лотком был лоток со смесью Metro-Mix 360, еще несколько лотков мы оставили для смеси Metro-Mix 360 и 10-20% биогумусов различного происхождения - первый это биогумус из свиного навоза а второй из пищевых отходов. Еще несколько лотков были заполнены смесями компоста из перепрелых листьев и компоста из различных органических отходов. Компосты из садовых отходов и опилок использованы не были, поскольку их частички были слишком крупными для проращивания. В качестве оценочных параметров мы использовали вес корня и побега, площадь листа и содержание хлорофила, а также концентрацию питательных веществ и активность микрофлоры в почве.
Что касается ноготков, то для них разница в содержании хлорофила в листьях стала видна уже через неделю (в сравнении компостов и биогумуса). Однако это различие имело тенденцию уменьшаться по мере роста растений. По прошествии трех недель различие в площади листьев, в сравнении разных почвосмесей с контрольным лотком, было почти незаметно, кроме компоста из перепрелых листьев, там площадь листьев была несколько меньше. В отличие от площади листьев полный вес растений в лотке со смесью биогумуса с коммерческой смесью разительно отличался от остальных. Результат этих исследований показал, что оба вида биогумуса и один вид компоста (из твердых органических веществ) может быть использован в качестве эффективной добавки в стандартную коммерческую смесь для проращивания ноготков.
Для помидоров результат был еще более интересным. Оба биогумуса с 10% содержанием и биогумус из свиного навоза в 20% содержании, дали значительное различие в массе по сравнению с контрольным лотком. Сравнение контрольного лотка с лотком, в который входил компост из перепрелых листьев, дало отрицательный результат по отношению к компосту, а наибольшую массу растений удалось зафиксировать в компосте из твердых органических веществ.
Последнее, вероятно, объясняется высоким содержанием минерального азота в лотке, в частности высоким содержанием аммония азота и нитрата азота. В других лотках содержание минерального азота было значительно ниже. Интересен также и тот факт, что масса растений в лотках с биогумусом была больше чем в контрольном с коммерческой смесью, хотя содержание минерального азота было гораздо ниже.
Это исследование может быть великолепным примером из серии "больше не всегда лучше", так как, не смотря на то, что масса растений была наибольшей в компосте из твердых органических веществ, форма роста этих растений была не той, которая требуется для пересадки. Видимо из-за большого содержания азота они выросли слишком быстро и выглядели длинными, тонкими и водянистыми, совсем не такими, какими их можно продавать. Наиболее здоровыми растения выглядели в лотке с биогумусом.
Активность микрофлоры
Результаты, которые мы получили из этих двух исследований, а также многих других исследований следующие: активность микрофлоры, а также, возможно, возникновение определенных сообществ в микрофлоре продукта жизнедеятельности дождевого червя играют важную, если не решающую, роль в здоровом росте и прорастании растений. Еще в одной части нашего исследования с помидорами и ноготками мы измерили способность сообществ микробов утилизировать 92 различных углеродных соединения. Некоторые из этих соединений, к примеру, простой сахар, без труда утилизируется многими видами микробов, но более сложные, комплексные соединения могут быть разложены только некоторыми из них. Поэтому микрофлора в каждом лотке будет способна разлагать индивидуальный субстрат до той или иной степени, в зависимости от количества видов микробов и их активности.
Для различных субстратов вполне возможно определить суммарную активность и использовать ее как параметр активности микрофлоры в каждом из них. В нашем исследовании разница активности микрофлоры в компостах и биогумусе была значительной. Оказалось, что биогумус является своеобразным аккумулятором активности микрофлоры и его потенциал, как показали исследования, оказался гораздо выше, чем у любого из обычных компостов. Мы также можем использовать данные, полученные из всех 92 субстратов, для того, чтобы составить краткое описание утилизации углеродных соединений в различных смесях. Эти описания являют собой четкое доказательство того, что существует разительное отличие в сообществах микробов в компостах и биогумусе. Природа микробиологических процессов в биогумусе и компосте совершенно различны - так в активной фазе компостирования главную роль играют бактерии термофилы, а в активной фазе образования биогумуса принимают участие мезофилы и грибки, активность которых и стимулируют дождевые черви.
Хотя эти исследования и являются очень маленькой частью того, что предстоит понять, они способствуют росту интереса к потенциальной важности такого фактора, как активность микрофлоры и специфических микроорганизмов, как биостимулятора роста растений и поможет нам лучше понять разницу между компостом и биогумусом.
Мы обнаружили, что, как и компост, биогумус имеет огромный потенциал в качестве биостимулятора роста. Более того, между компостом и биогумусом есть существенная разница в обоих случаях: в активности и типе микрофлоры и в их влиянии на рост растений. Из исследований, которые мы здесь описали, а также из других проводившихся исследований на эту тему следует, что биогумус из свиного навоза по своим характеристикам оставляет далеко позади все виды компостов и биогумус из пищевых отходов. Мы продолжим работу для того, чтобы определить биологический механизм, придающий этому материалу такую ценность, а также хотим в дальнейшем исследовать другие виды биогумуса, в частности биогумус из коровьего навоза.
Перевод с английского, Николай Степанов
Источник: Журнал "Biosycle"
