CC BY
17
УДК 637.127.576.8
Скш О.С., астрант Буцяк В.1., д. с.-г наук, професор Печар Н.П., асистент ® Лье1еський нацюнальний утеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт
iмет С.З. Гжицького
АКТИВН1СТЬ ФЕРМЕНТАЦП СУБСТРАТ1В ЗА Р1ЗНОГО К1ЛЬК1СНОГО СП1ВВ1ДНОШЕННЯ КОМПОСТУ З ОПАЛОГО ЛИСТЯ ТА ГНОЮ ВРХ У ПРОЦЕС1 ВЕРМ1КУЛЬТИВУВАННЯ EISENIA FOETIDA
Визначили оптимальне спiееiдношення масоеих часток компосту опалого листя та гною ееликог рогатог худоби як субстрату для культиеуеання гiбриду череоного калiфорнiйського чере'яка Eisenia foetida. Встаноеили еажлиеу роль мiкроорганiзмiе у процес ферментацп субстрату та у живлены популяци ол^охет.
Ключовi слова: мтрооргатзми, компост опалого листя, гтй ВРХ, череоний калiфорнiйський черв 'як Eisenia foetida.
Дослщження вчених багатьох кра!н св^у тдтвердило, що найперспектившшою i практично безвщходною бютехнолопею переробки оргашчних вiдходiв е бютехнолопя за допомогою вермiкультивування [1].
Верм^ехнолопя е могутнiм засобом у виршенш екологiчних завдань, пов'язаних з безвщходною бюконверЫею органiчних вiдходiв, зокрема утилiзацi! опалого листя дерев як основно! складово! частини поживного середовища для популяци черв'яка Eisenia foetida [2]. Невщ'емною та обов'язковою технологiчною операщею приготування субстрату е його компостування - процес, в результат якого проходять складш бiохiмiчнi процеси розщеплення високомолекулярних бiополiмерних сполук (вуглеводiв, бшюв, нукле!нових кислот та лiпiдiв до низькомолекулярних сполук) [3].
У процес ферментацп головну роль вiдiграють популяци мiкроорганiзмiв: грамнегативнi бактери мають бшьш важливе значення у живленнi калiфорнiйського гiбриду порiвняно з грампозитивними мжрооргашзми, мiкроскопiчнi гриби - бiльш доступне джерело живлення, порiвняно з бактерiями. Токсичною дiею щодо популяцп' Eisenia foetida володшть родини бактерiй: Flavobakterium, Pseudomonas fluorescens, P. Putida, Streptomyces spp. [4].
Метою досл1джень було експериментально встановити оптимальне спiввiдношення масових часток компосту опалого листя та гною велико! рогато! худоби як субстрату для вемжультивування, а також популяци мiкроорганiзмiв, що забезпечують ферментацш.
Матер1али i методи досл1джень. У процес вермiкультивування використовували компост опалого листя та гнш ВРХ у рiзних масових
® Ск1п О.С., Буцяк В.1., Печар Н.П., 2011
сшввщношеннях. Контроль - компост опалого листя (К), дослщш групи: I - (К) 95% i 5% гною ВРХ; II - (К) 90% i 10% гною ВРХ; III - (К) 85% i 15% гною ВРХ; IV - (К) 80% i 20% гною ВРХ; V (К) 75% i 25% гною ВРХ. Бурти для ферментацп закладали висотою 50-60 см. Для тдтримки оптимальних параметрiв ферментацп субстрат зволожували водою до одержання вологост 70-80%. Для покращення аераци та вирiвнювання вологи здшснювали перемiшування субстрату один раз на тиждень, що сприятливо впливае на активнiсть мiкроорганiзмiв у субстрата
Дослiдження популяцiй мiкроорганiзмiв проводили перед закладкою субстрату та на момент культивування. Через три тижш визначали кiлькiсть мезофiльних аеробiв та факультативних анаеробiв. Кiлькiсний та якiсний склад ощнювали висiванням змивiв iз субстраив (I - V) на поживне середовище м'ясо-пептидний агар, а для виявлення мшромщетав - на сусло-агар з наступним культивуванням за температури 37°(±1) С та 25°(±1) С вiдповiдно. Загальну кiлькiсть бактерш визначали на 48 годину, а мжромщети через 7 дiб. Споровi форми бактерiй визначали в пастеризованих змивах субстраив, якi висiвали на комплексне поживне середовище - м'ясо-пептидний агар i сусло-агар у сшввщношенш 1:1.
Для визначення придатност споживання черв'яками одержаного субстрату (85% компосту опалого листя i 15% гною ВРХ) в емшсть закладали проферментований субстрат масою 1000 г, зволожений за 70%, рН - 7,5, вносили 200 черв'яюв та дослщжували придатшсть субстрату як поживного корму.
Результати дослщжень. В експериментальних дослщженнях, як субстрат використовували компост опалого листя та гнш ВРХ у рiзних масових спiввiдношеннях було встановлено, що час ферментацп субстрату, який складався виключно з компосту опалого листя в середньому дорiвнював 13 дiб у теплий перюд року.
Ферментацiя модифiкованих субстратiв проходить у чотири стади: мезофiльна, термофшьна, охолодження та дозрiвання. Мезофiльна стадiя спочатку проходить за температури навколишнього середовища 20 - 25° С, з рН слабокислим (6,2-6,5) з наступним тдвищенням температури в серединi емкост до 35° С (на другу добу), за таких умов етфггш мжрооргашзми вiдмирають, а гриби p. Aspergillus, p. Pénicillium швидко розмножуються, тдвищують температуру до 40° С, разом з тим утворюються оргашчш кислоти, що зумовлюють зниження рН до 6,0. На третю добу температура пщшмаеться до 45° С. На п'яту добу вона зросла до 50°С, з мжрофлори переважали термофшьш, спороутворюючi мiкроорганiзми (108-109 клггин на грам вологого субстрату) та актиномщети (105-108 клiтин на грам вологи субстрату).
Впродовж стади охолодження, яка наступае за температурним максимумом, рН зменшувалась однак залишалась на рiвнi 7,3-7,5. Термофшьш гриби разом з актиномщетами активно використовують полiцукриди, гемщелюлозу, клiтковину розщеплюючи ïï до моноцукридiв. На стади дозрiвання, коли мжрооргашзми використовують легкозасвоюванi сполуки, температура знижуеться впродовж тижня i була рiвною температурi навколишнього середовища.
Додавання до компосту з опалого листя невелико! кшькосп гною ВРХ (510) суттево не впливало на час ферментаци (час ферментаци зменшився на добу), однак за внесення гною ВРХ вщ 20 до 25% до субстрату - час ферментаци знизився на 3-4 доби вщповщно, що вказуе на забезпечення симбютично! взаемоди мiкроорганiзмiв компосту з листя та гною ВРХ, яке сприяло швидкому процесу ферментаци.
Таблиця 1
Трнвалкть (ферментаци субстрат1в, як використовуються в процеС
вермпкультивування
Субстрат Кшьшсть д1б
Контроль(К) 13
I дослщна група 12
II дослщна група 12
III дослщна група 10
IV дослщна група 9
V дослщна група 9
Проведенi дослiдження показали, що 15-20% гною ВРХ у субстрату який складаеться з компосту опалого листя е оптимальною кшькютю, збiльшення цieï величини не впливае на час ферментацiï.
Процес ферментаци субстрата - екзотермiчний процес бюлопчного окиснення, де органiчний субстрат тддаеться бiодеградацiï змiшаною популяцiею аеробних мiкроорганiзмiв за умов пiдвищеноï температури 50° С, вологост 80%. Бiодеградацiя субстрату зводиться до фiзичних перетворень субстрата з утворенням стабiльних органiчних продукта у виглядi моноцукридiв, амiнокислот, вищих жирних кислот, органiчних кислот, продукта розпаду: амонiаку, оксиду Карбону (IV), низькомолекулярних пептидiв, бiомаси мертвих мiкроорганiзмiв i продуктiв хiмiчноï взаемодiï цих компонента.
З експериментальних дослiджень можна констатувати, що на початку процесу ферментаци субстрата переважали мезофшьш аеробш бактери, а на кiнцевих етапах чисельшсть мезофiльних бактерiй зменшувалась, а кшьккть термофiлiв та грибiв p. Aspergillus, p. Pénicillium, p. Coriolus hirsitus i актиномiцетiв зростала.
Спостереження за актившстю та виживанням черв'якiв показали, що даний субстрат придатний як поживне середовище для культури пбриду калiфорнiйського черв'яка. Черв'яки поступово заглиблювались у середину субстрату i переробляли його. Нетиповi для поживного середовища мiкроорганiзми (цвiлi) p. Aspergillus, p. Pénicillium проявлялися на поверхш субстрату в процес вермiкультивування в першi днi пiсля заселення черв'яками, однак зникали через 1,5-2 тижнi. В процес життедiяльностi калiфорнiйського гiбрида знищуеться шкiдлива мiкрофлора (спороутворююча, гнильна, маслянокисла тощо), що сприяе знезараженню субстрату.
Висновки. В результат експериментальних дослщжень встановлено, що оптимальним субстратом для вермжультивування е спiввiдношення компосту
опалого листя (85%) та гною ВРХ (15%). Одержаний субстрат володie високою ферментною актившстю i е придатним поживним середовищем для культури пбриду калiфорнiйського черв'яка
Л1тература
1. Mеsron Toshua. Composition and in vitro digestibility of monosaccharide constituents of selected byproduct / Mеsron Toshua, Yoset Edith, Ben-Ghedalia Daniel M.J. Agr. And Food Chem. - 2001 - 49 - № 5 - P. 2322 - 2326.
2. Скш О.С. Технолопчш властивост та хiмiчний склад опалог листя як субстрату для вермжультивування // Скш О.С., Буцяк В.1., Печар Н.П. / Науковий вкник ЛНУВМБТ iменi С.З.Гжицького. - Львiв, 2011. - Т.13, №2 (48), Ч.1. -С.466-470.
3. Еремин Д.В. Эффективность вермитехнологии на различных субстратах Брянской области. Дис. канд. с.-х. наук.- Брянск-2000. 113 с.
4. Кузяхметов Г.Г. Состав и численность нематод и микроорганизмов в процесе розложения навоза // Г.Г. Кузяхметов, З.И. Сайфулина, Н.А. Киреева и др. / Химия в сельськом хозяйстве. - 1994. - №4 - С. - 9.
Summary Skip O.S., Butsyak V.I., Pechar N.P.
Lviv National University of Veterinary Medicine and biotechnology named after S.Z.
Gzhytskyj
FERMENTATION DYNAMICS WITH DIFFERENT QUANTITATIVE CORRELATION OF FALLEN LEAVES AND CATTLE MANURE IN THE PROCESS OF EISENIA FOETIDA VERMA CULTIVATION
Was defined optimal mass fraction correlation of fallen leaves and cattle manure compost as a substrate for red Californian worm Eisenia foetida hybrid cultivation. To research the important role of microorganisms in the process of substrate fermentation and in power populations oligochaetes.
Key words: microorganisms, fallen leaves compost, cattle manure, red Californian worm Eisenia foetida.
Рецензент - д.с.-г.н., проф. Параняк Р.П.
