XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование влияния компонентов кормового субстрата на прирост биомассы колонии Красного Калифорнийского компостного червя в условиях лабораторного опыта

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кох Д.С. 1

---

1МКОУ Краснозерский лицей№2 имени Ф.И. Анисичкина

Шевченко О.А. 1

---

1МКОУ Краснозерский лицей№2 имени Ф.И. Анисичкина

Работа в формате PDF

901.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Усовершенствование технологии утилизации отходов является приоритетным направлением в последние годы как и проблема повышения плодородия почвы. Согласно официальным оценкам, в среднем каждый житель РФ выбрасывает 367 кг бытовых отходов в год органические и пищевые отходы, по разным оценкам, занимают от 30 до 80 % среднестатистического мусорного ведра в России. К сожалению, такое перспективное направление, как вермитехнология в нашей стране осваивается недостаточно, однако начинает активно развиваться. Применение вермикультуры – это экологически целесообразный способ утилизации органических отходов сельскохозяйственного производства и бытовых растительных отходов. В последние годы возрос интерес к дождевым червям как к источнику животного белка для сбалансирования кормовых рационов животных, птицы, рыб, пушных зверей, а также белковой добавки, обладающей лечебно-профилактическими свойствами. Черви – это естественная белковая пища для прудовой рыбы[1-3].

Быстрое размножение дождевых червей, неприхотливость к условиям питания и содержания, быстрый прирост биомассы и высокий процент белка в их теле обуславливают возможность и необходимость их массового воспроизводства промышленным способом с относительно малыми затратами, большой рентабельностью и экологичностью.(http://selo-delo.ru/zemledelie/31-razvedenie-i-ispolzovanie-dozhdevykh- chervej?showall=&start=1).Поэтому мы решили изучить данный вопрос и на собственных исследованиях получить результаты, которые помогли бы нам не просто освоить технологию выращивания технологических червей, но и показать эффективность влияния состава кормового субстрата при культивировании.

Цель: исследовать влияние компонентов кормового субстрата на биомассу колонии Калифорнийского дождевого компостного червя в условиях вермикомпостера.

Задачи:

1.Изучить технологию выращивания калифорнийских червей и условия их содержания в вермикомпостере

2.Разработать схему опыта по исследованию влияния состава кормового субстрата на показатели биомассы экспериментальной колонии

3. Разработать варианты кормового субстрата для проведения исследования

4. Провести лабораторные опыты на экспериментальных группах червей

5.Провести измерение прироста биомассы в экспериментальных группах и процент выживаемости колоний

6. Сравнить измеряемые параметрам и сделать вывод об эффективности применения кормового субстрата для культивирования компостных червей.

Гипотеза: Компоненты кормового субстрата оказывает разное влияние на показатели биомассы калифорнийских дождевых червей.

Объектом вермикультуры является выведенный в США гибридный компостный червь – красный Калифорнийский червь (Eiseniafetida) 

Предмет исследования: определение влияния компонентов кормового субстрата на прирост биомассы колонии компостных червей .

Материалы и оборудование:

1.Вермикомпостеры – 12 штук

2.Колония Красного Калифорнийского червя

3. Базовый субстрат- нейтральный торф

4. Органические добавки для экспериментальных смесей: соевый шрот, комбикорм в гранулах, растительные очистки.

5.Влагомер

6 .рН метр

Сроки проведения исследования: ноябрь 2024 – по настоящий день.

Место проведения: МКОУ Краснозерский лицей№ 2 им.Ф.И.Анисичкина

Методика исследований:

Практическая часть работы выполнена в условиях школьной лаборатории МКОУ Краснозерского лицея№2 им.Ф.И.Анисичкина .

Микроклимат помещения для проведения опытов: температура воздуха 24-25 градусов, влажность воздуха 27% .

Варианты экспериментального состава кормовых субстратов:

№ 1 – субстрат для контрольных исследований (базовый кормовой субстрат) из компоста навоза КРС с небольшим добавлением почвы;

№ 2 – субстрат из растительных отходов (овощные очистки картофеля, моркови) 50% + 50% компост ;

№ 3 – субстрат : комбикорм 50%+50% компост ;

№ 4 –субстрат с добавлением соевого шрота (продукт переработки семян сои при производстве соевого масла. Содержит много минеральных веществ, аминокислот и белков. Используется в виде основы для различных комбикормов. Он является одним из самых качественных продуктов растительного происхождения для кормления сельскохозяйственных животных)- 50% +50% компост.

№5 – субстрат: 25% очистки + 25% комбикорм + 50% компост .

№6- субстрат: 20% компост+ 25% очистки+ 25% комбикорм +25% шрот

В каждый вариант добавляли мел для раскисления субстрата.

Для проведения исследования использовали по 2 потворности на каждый вид кормового субстрата.

Схема опыта:

Кормовой субстрат вносим 1 раз в неделю в количестве 200 грамм на повторность.

Вермикультура была подготовлена для субстратов в количестве по 10 червей на 1 повторность, определена их общая масса- 10 грамм каждая экспериментальная группа. Исходя из этого, вычисляли среднюю массу одного червя, после чего червей помещали в субстрат.

Колонии червей были взяты из школьного вермикомпостера (разведением вермикультуры в нашем лицее занимаются учащиеся под руководством учителя биологии с 2023 года)

Эффективность процесса вермикультивирования оценивали по параметрам:

1.Количеству червей в субстрате (выживаемость – показатель адаптации червей к корму)

2.Общая биомасса колоний

3.Средняя биомасса особи в колонии

4.Наличие коконов и молоди

Контрольные измерения экспериментальных групп проводим 1 раз в две недели.

Согласно технологии разведения калифорнийских червей, подсчет и взвешивание проводится раз в три месяца (Горбунов В.В., 2004)- итоговые результаты эксперимента.

Технология Выборки червей для итогового контрольного измерения: Для того, чтобы выбрать червей, им дают поголодать несколько дней, а затем на 1/3 площади раскладывают порцию нового корма слоем 5–7 см, в которую голодные черви перемещаются. Через два-три дня слой вместе с червями снимают. Эту операцию необходимо повторить 3 раза в течение трех недель, чтобы собрать всех червей, включая молодь, вышедшую из коконов. Оставшийся биогумус сырец представляет собой мажущую массу темного цвета, которую собирают совком, просушивают до 40 % влажности, просеивают через сито и фасуют для хранения. Просушенный биогумус можно хранить при температуре окружающего воздуха от –20 °C до 30 °C в течение24 месяцев. (Горбунов В.В., 2004)

1 раз в неделю проводим контроль за показателями влажности в вермикомпостере.

Этапы проектной работы:

1.Планирование проекта определение проблемы, постановка цели и задач (октябрь 2024г.);

2. Изучение и анализ литературы по исследуемой проблеме (октябрь 2024 –ноябрь2025г.);

3. Выбор методов исследования и оборудования (ноябрь 2024г. )

4.Организация и проведение исследования (ноябрь2024 –февраль 2025г.);

Практическая значимость проекта: изучение и применение технологии вермикомпостирования позволит утилизировать бытовые органические отходы , получить органическое удобрение для выращивания растений и эффективно культивировать компостных червей для сельскохозяйственных целей.

Глава I

Анализ литературных источников

Технология вермикомпостирования отходов разработана и утверждена стандартами ГОСТ Р 56004-2014. Настоящий стандарт распространяется на органические удобрения - вермикомпосты, производимые в результате переработки органогенных отходов животноводства, растениеводства и осадков сточных вод дождевыми червями[ 8].

Подготовка субстратов для компостных червей является одним из ключевых звеньев в технологическом цикле вермикультивирования. Известно, что от характера субстрата, от сочетания составляющих его компонентов и других факторов зависит общее состояние популяций червей, интенсивность размножения и накопления биомассы. Субстрат имеет двойное значение: во-первых, это среда, в которой они обитают и осуществляют свои жизненные функции, во-вторых, это пища, благодаря которой обеспечивается вся их жизнедеятельность[ 6].

В книге доктора медицинских наук, профессора А. М. Игонина «Как повысить плодородие почвы в десятки раз с помощью дождевых червей», рассматривается его опыт по разработке перспективного направления в сельском хозяйстве – культивирования дождевых червей. Её главная идея – осознание роли и использование дождевых червей – является рациональным зерном, ключом к решению ещё недавно казавшихся неразрешимыми проблем сельского хозяйства, экологии и медицины [ 5 ].

В статье Н. О.Лыгининой,М.Н.Мишиной«ВЕРМИКУЛЬТИВИРОВАНИЕ КАК БИОТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ» рассмотрены условия содержания вермичервей, особенности их кормления, приводятся данные о производительности червей при переработке органических отходов в биогумус.

Калифорнийский дождевой червь. Принадлежит к семейству крупных почвенных малощетинковых червей. Компостная технологическая линия дождевого червя. имеет средние размеры и характерный признак — полосатость. Окраска полос от розового до багряно-красного цвета, а непигментированные участки имеют желтоватый оттенок. Данная популяция червей наиболее используема человеком в промышленных целях используется как лабораторная культура. Этот вид легко адаптируется к широкому спектру изменений окружающей среды и различному виду корма. Калифорнийский червь более активен обычного дождевого червя, быстрее размножается, дольше живет (до 15 лет по сравнению с 4-я годами обычного червя) и больше перерабатывает субстрата. (http://selo-delo.ru/zemledelie/31-razvedenie-i-ispolzovanie-dozhdevykh-chervej?start=9)

Практически до середины 80-х годов никаких исследований по биотехнологии переработки навоза (и другой органики) в гумусное удобрение (биогумус, червекомпост) с помощью технологических дождевых червей у нас в стране не проводилось. Исследования впервые были проведены во Владимирском государственном педагогическом институте (ВГПИ) в 1984 году. Первые успехи по получению технологически приемлемого штамма компостных червей в ВГПИ были достигнуты в результате селекционной работы уже в 1985–1986 годах. В течение двух следующих лет полученный штамм технологически приемлемой популяции компостных червей был проверен в опытах по его воспроизводству на различных субстратах.

(http://selo-delo.ru/zemledelie/31-razvedenie-i-ispolzovanie-dozhdevykh- chervej?showall=&start=1)

Для успешного разведения этого червя необходима плюсовая температура, сырость и субстрат. Субстратом может служить навоз от сельскохозяйственных животных, остатки пищи, органические отходы других производств. Данная технология разведения красных калифорнийских червей разработана сотрудниками крестьянского хозяйства «Eco Fermer», с применением профессиональной литературы и собственного опыта. В Китае, Вьетнаме, Японии действует множество фабрик по производству лекарственных средств на основе белка червей. Спрос на эту продукцию ежегодно растет. Поэтому есть перспектива в освоении рынка вермотехнологий (https://infoodn.wordpress.com/2015/07/27/dozhdevye- chervi-kak-istochnik-dlia-izgot/).

Учёные Белгородского ГАУ провели оценку вермикомпостирования и адаптационных свойств червей Белгородской гибридной линии компостных червей рода Eisenia к разным видам (смесям) органогенных субстратов. В экспериментах по культивированию червей было установлено, что черви успешнее всего переработали компост, который состоял из остатков овощей и контрольного субстрата из навоза КРС, в соотношении 50% контрольного и 50% органических добавок. Результаты этого эксперимента мы взяли за основу при составлении пропорций наших кормовых субстратов. ( Аксенова А.Г., Олива Т.В. ФГБОУ ВО Белгородский ГАУ, г. Белгород, Россия)

Анализируя литературу по кормовым добавкам для домашних животных, экспериментально доказано использование дробленого зерна, на примере КРС, при добавке в основной корм богатого белком комбикорма или соевого шрота наблюдается прирост биомассы животных. В качестве добавки мы выбрали Комбикорм К-65 ПЗ – это экологически безопасный и натуральный продукт, в состав которого входят такие природные компоненты, как:

Сырой протеин – 18,4% Сырой жир – 3,77% Сырая клетчатка – 12% Лизин – 0,62% Метионин - 0,35% Метионин+цистин - 0,68% Треонин - 0,62% Фосфор - 0,91% Кальций - 0,8% Натрий - 0,43% Хлор - 0,68% Витамин А - 25 тыс.ме/кг Витамин Д3 – 3тыс.ме/кг Витамин Е – 20 мг/кг

Состав продукта: ячмень, пшеница, отруби пшеничные, известняковая мука, ростки солода, меласса, соль поваренная, антиоксидант, витаминно-минеральный премикс. Продукт не содержит антибиотики, стимуляторы роста, пальмовое масло, гормональные препараты и генетически модифицированные организмы. Энергетическая ценность на 100 грамм продукта: 245 ккал. Сбалансированный состав корма повышает упитанность коров, позволяет им получать все необходимые питательные вещества для полноценного роста и развития, а также поддерживает здоровье и повышает иммунитет.

Комбикорм термически обработан, не содержит патогенной микрофлоры. https://eko-korm.com/catalog/kombikorm/dlya-koz-i-ovets/kombikorm-k-65pz-ot-4-nedel-i-starshe-dlya-otkorma-krs-ramenskiy-/

Практическая часть :

Начало эксперимента 18 ноября 2024 год.

Подготовка субстрата: учитывая рекомендации и изученную информацию, нами был приготовлен базовый субстрат, он нужен для поддержания стабильных условий в компостере. Субстрат удерживает влагу и обеспечивает воздухообмен. В качестве базового субстрата была использована смесь из размельченных яичных боксов, опилок и нейтрального торфа, который мы приобрели в магазине. Вермиконтейнеры были заполнены базовым субстратом на ¼ и увлажнен пульверизатором.

Оптимальные условия для и жизнедеятельности: влажность около 75-85 %, температура 22±5˚С, рН – 7,0.

Рис. 1 Выборка червей для экспериментальных групп:

Н а начало эксперимента во всех вариантах опыта было одинаковое количество особей по 10 червей на повторность с общей биомассой 20 грамм.

Вес одногочервя составлял в среднем 1 грамм.

Р ис. 2 Определение биомассы колоний червей.

Рис. 3 Вермикомпостеры с экспериментальными колониями .

Кормление производили 1 раз в неделю. Результаты проверяли и фиксировали, вели фотоотчёт. Проводили контроль за качеством субстрата: измеряли влажность. Увлажняли при необходимости.

Контрольное взвешивание и подсчет особей производили 1 раз в 2 недели.

Соевый шрот

К

Комбикорм

омбикорм +очистки

Растительные очистки

Рис.4 Виды кормового субстрата.

Таблица№1 «Выживаемость особей экспериментальной группы компостных червей - как показатель адаптации к субстрату» (средние по измерениям в % ).

03. 02. 2025

Рис. 5 Сравнение количества особей в экспериментальных группах при контрольных измерениях

Рис. 6 « Выживаемость особей экспериментальной группы компостных червей - как показатель адаптации к субстрату» (средние по измерениям в % )

Вывод: 100% адаптации показано в варианте комбикорм + очистки ,что на 20% больше контроля и на 10-15% больше показателей в других экспериментальных кормовых субстратах. Количество особей в варианте с добавлением соевого шрота за время эксперимента сократилось на 5 штук, что составило максимальные потери за время проведения эксперимента в сравнении с другими колониями. Соевый шрот закисляет субстрат, что и стало причиной гибели особей.

Таблица №2« Контроль биомассы экспериментальных групп калифорнийских компостных червей» в граммах.

Рис.7« Контроль биомассы экспериментальных групп Калифорнийских компостных червей» в граммах.

Вывод: максимальные результаты биомассы за время эксперимента показал кормовой субстрат комбикорма и очистков, что на 13 грамм больше контроля. Минимальные результаты показал субстрат с добавлением соевого шрота, на 1 грамм меньше контроля и на 14 грамм меньше максимального показателя .Субстраты с очистками и комбикормом отдельно превышают контроль 4- 7 грамм. Варианты экспериментальных смесей, за исключением соевого шрота, показывают эффективное воздействие на прирост биомассы колоний в сравнении с контролем.

Таблица№ 3 « Показатели средней биомассы особи в колониях» в граммах.

Рис. 8 Средняя биомасса особи в экспериментальных группах (граммы).

Вывод: Максимальный прирост биомассы особей показал субстрат комбикорма с очистками. Показатели превышают контроль на 0,4 грамм. Все экспериментальные варианты субстрата показали результаты больше контроля. Применение экспериментальных добавок в качестве корма компостным червям показывает положительный результат по измеряемым параметрам.

Наблюдения:

Появление коконов и молоди отмечено в субстратах с комбикормом и очистками

Закисление субстрата происходило в варианте с соевым шротом (сильный запах кислого в компостере)

Активность червей и крупные размеры отмечены в варианте с комплексом комбикорма и овощных очистков.

Заключение:

В результате проведенного исследования мы достигли поставленной цели и подтвердили гипотезу. Мы изучили технологию выращивания калифорнийских червей и условия их содержания в вермикомпостере. Разработали варианты кормовых субстратов с учётом характеристик компонентов для проведения исследования. Провели лабораторные опыты на экспериментальных группах червей.

Результаты эксперимента показали эффективное влияние на адаптацию к корму с добавлением комбикорма в сочетании с растительными отходами (овощными очистками). Показатели выживаемости данного варианта на 20% превышают контроль и на10-15 % другие экспериментальные субстраты. Вариант с овощными очистками и комбикормом отдельно так же превышают контроль на 5-10% ,что подтверждает положительный эффект смесей. Соевый шрот показал результаты ниже контроля по адаптации.

Результаты измерения биомассы экспериментальных групп и показателей средней массы особей в каждом варианте подтверждают эффективность варианта кормового субстрата в сочетании комбикорма с растительными очистками- результат на 13 грамм больше контроля. Показатели по биомассе с добавлением соевого шрота ниже контроля на 1 грамм, что доказывает его неэффективное применение. Применение экспериментальных добавок показало незначительные отличия на контрольных измерениях, что говорит о разном влиянии компонентов на процессы роста и развития колоний компостных червей.

На основании полученных результатов показана эффективность применения кормовых субстратов на основе растительных очистков и комбикорма, что подтверждается исследованиями учёных. Растительные отходы в качестве корма компостным червям - эффективный и экономичный вариант кормового субстрата. Используя растительную органику для культивирования компостных червей, не только повышаются показатели роста колонии, но и уменьшаем долю мусора и образуется экологически чистое удобрение- биогумус.

Литература:

1.Горбунов В.В. Дождевые черви для повышения урожая.Серия«Подворье (АСТ)» Астрель; Москва; 2012 [Электронный ресурс] - http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=4958824

2.Протеин червей. Черви- источник протеина. Качественные свойства червей, выкармливание червей [Электронный ресурс] - http://www.liveinternet.ru/users/l192000/post167608217/

3.Разведение и использование дождевых червей - Технологические черви и способ их получения – [Электронный ресурс] - http://selo-delo.ru/zemledelie/31-razvedenie-i-ispolzovanie-dozhdevykh-chervej?start=9

4. Разведение калифорнийских червей: опыт ростовского фермера | agrobook.ru. https://agrobook.ru/blog/user/katerina-shapovalova/razvedenie-kaliforniyskih-chervey-opyt-rostovskogo-fermera

5. Игонин А.М. Как повысить плодородие почвы в десятки раз с помощью дождевых червей Текст : электронный //www.bibliotekar.ru /: [сайт]. - 2023. – 27 марта. - URL:http://www.bibliotekar.ru/2-8-53-dozhdevye-chervi/index.htm.

6. Мери Аппелхов Книга «Дождевые черви поедают мой мусор»

(https://farm-worm.com/dozhdevye-chervi-poedayut-moj-musor/)

7.Савенко, А. С. Вермикомпостирование как доступный способ переработки органических отходов в домохозяйствах / А. С. Савенко. — Текст :непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 30 (320). — С. 105-107. — URL: https://moluch.ru/archive/320/72887/ (дата обращения: 02.02.2024).

8.ГОСТ Р 56004-2014 Удобрения органические. Вермикомпосты. Технические условия

9. Эффективность использования различных субстратов при вермикультивировании – тема научной статьи по агробиотехнологии читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка. https://cyberleninka.ru/article/n/effektivnost-ispolzovaniya-razlichnyh-substratov-pri-vermikultivirovanii