Biological wastes of aquaculture and possibility of its disposal by use of Eisenia foetida earthworms (Savigny, 1826)

Full Text

Введение Богатый фонд водных ресурсов, развитие и распространение технологий рыборазведения, а также относительно высокая их окупаемость способствовали значительному распространению товарной аквакультуры в России: объемы его продукции с 143,4 тыс. тонн в 2010 г. увеличились до 232,2 тыс. тонн в 2020 г. (рис. 1) [1]. Стремительное развитие товарного сектора рыборазведения и увеличение объемов его продукции привело, в свою очередь, к увеличению образования большого объема биологических отходов - фекалий рыб, остатков корма - на рыбоводных предприятиях. На сегодняшний день переработка и утилизация данного типа отходов на рыбоводных хозяйствах либо не производится, либо производится неэффективно, в результате чего недоеденные продукционные корма и экскременты объектов выращивания попадают в водоемы либо непосредственно (при садковом и прудовом типах разведения), либо после незначительной очистки (при разведении в УЗВ) [2; 3]. Таким образом, поиск и разработка эффективной методики переработки биологических отходов предприятий товарной аквакультуры актуальны в данной сфере, в связи с чем основная цель исследования - доказательство перспективности использования дождевого червя Eisenia foetida для переработки биологических отходов рыбоводства. Рис. 1. Общий объем продукции товарной аквакультуры в России в 2010-2020 гг., тыс. тонн [1] Figure 1. General volume of Russian commercial aquaculture in 2010-2020 years, thousands tons [1] Пример прогрессивной технологии переработки биологических отходов сельского хозяйства можно наблюдать в животноводстве, где навоз скота эффективно перерабатывается с помощью вермикомпостирования. Вермикоспостирование - переработка органических веществ (фекалий рыб, помета птиц, навоза, отходов коммунального хозяйства, пищевой и плодоовощной промышленностей, остатков сена, листового опада) с помощью червей сем. Lumbricidae, с образованием биогумуса (вермикомпоста), продукта жизнедеятельности червей [4]. Этот способ переработки имеет ряд преимуществ, важнейшее из которых - образование в процессе вермикомпостирования биогумуса (вермикомпоста), являющегося биоудобрением. Так, процесс экологически безопасной утилизации фекалий сопровождается получением продукта, пригодного для использования и продажи. Дождевой червь вида Eisenia foetida (Savigny, 1826) имеет несколько выведенных гибридов, имеющих более высокую продуктивность в сравнении с диким червем. Так, на территории России предлагается использовать гибрид Eisenia foetida - «Старатель», выведенный в 1980-е гг. в СССР. Именно этот гибрид имеет широкие пределы температурной выносливости: 8-29 ℃. Некоторые показатели продуктивности гибрида «Старатель» указаны в таблицах (табл. 1, 2). Таблица 1 Выход продукции биогумуса и биомассы червя Eisenia foetida (гибрид «Старатель»), кг из 1 тонны компоста Выход продукции Биогумус, кг Биомасса Eisenia fetida (червь "Старатель"), кг Из 1 тонны компоста 600 10-15 Table 1 Mass of vermicompost and Eisenia foetida («Staratel» hybrid) earthworm biomass, kg produced from 1 ton of compost Produced From Vermicompost, kg Biomass of Eisenia fetida ("Staratel" hybrid), kg 1 ton of compost 600 10-15 Таблица 2 Производительность червя Eisenia foetida (гибрид «Старатель») Eisenia fetida (червь "Старатель") Продукция биогумуса при содержании в оптимальных условиях, кг Продолжительность жизни, лет 1 особь 100 4-16 Table 2 Productivity of Eisenia foetida earthworm («Staratel» hybrid) Eisenia fetida ("Staratel" hybrid) Biomass of vermicompost produced in optimal conditions, kg Lifespan, years 1 speciman 100 4-16 Несмотря на широкое применение дождевых червей для переработки биологических отходов животноводства, в аквакультуре данная технология практически не применяется, при условии что биологические отходы рыбоводных предприятий могут быть использованы червями в качестве питательного субстрата. Наиболее заметные работы, посвященные применению дождевых червей в аквакультуре, рассматривают данный вопрос с точки зрения удобрения рыбоводных водоемов готовым вермикомпостом, подготовленным на питательном субстрате других отраслей сельского хозяйства, либо с точки зрения использования биомассы дождевых червей в качестве корма основных объектов разведения. Лишь единичные работы посвящены применению вермикомпостирования для экологически безопасной переработки биологических отходов товарной аквакультуры [5-7]. Использование технологии вермикомпостирования на рыбоводных хозяйствах России может сделать их работу более эффективной посредством снижения воздействия предприятий на окружающую среду, а также посредством образования дополнительных объектов для использования и продажи: вермикомпоста и непосредственно биомассы червей. Наиболее эффективно производить переработку биологических отходов рыб на рыбоводных предприятиях индустриального типа - установках замкнутого водоснабжения (УЗВ), так как на них возможно легко обеспечить сбор экскрементов. Следует отметить, что образующаяся при вермикомпостировании биомасса червей также может быть использована в аквакультуре в качестве корма основного объекта выращивания [4]. Методы исследования В период с марта по апрель 2021 г. на рыбоводном хозяйстве ИП «Акваферма», расположенном в Ленинградской области, поселок Тяглино, в качестве эксперимента производилась переработка продуктов жизнедеятельности рыб с помощью дождевых червей (рис. 2)[8]. https://sun9-88.userapi.com/impg/lSimKyNGz30_eoZWU4oRYrs9hsHHtJ303Qll7A/XMgiuSQuLuY.jpg?size=1280x740&quality=96&sign=feeecb192a09f22aa5c222ba2795fe69&type=album Рис. 2. Черви в субстрате, ИП "Акваферма" / Figure 2. Eisenia foetida earthworms («Staratel» hybrid) on the substrate, «Aquaferma» aquaculture facility Эксперимент проводился с использованием биологических отходов основного объекта разведения хозяйства - русского осетра. В качестве объекта переработки использовали кольчатых червей вида Eisenia foetida (гибрид «Старатель»). В ходе эксперимента использовались различные соотношения осетровых фекалий (питательный субстрат) и чернозема (нейтральный субстрат) в качестве субстрата (2:1, 1:1, 1:2), помещенные в ящики объемом 27,6 л. Предварительного компостирования биологических отходов не производилось. Результаты и обсуждение По завершении эксперимента, проводившегося в рыбоводном хозяйстве ИП «Акваферма», была подтверждена успешная переработка биологических отходов аквакультуры (осетровых фекалий) на всех типах субстратов, образование коконов наблюдалось независимо от соотношения питательного и нейтрального субстратов (чернозема и фекалий)[9]. Таким образом, вермикомпостирование может быть успешно применено для эффективной переработки отходов аквакультуры. Таблица 3 Оптимумы параметров субстрата для гибрида «Старатель» вида Eisenia foetida Table 3 Limits of some substrate parameters for Eisenia foetida earthworm («Staratel» hybrid) Параметр Оптимум Parameter Optimum Температура, °C 15-25 Temperature, °C 15-25 Относительная влажность, % 70-80 Humidity, % 70-80 pH 5-8 pH 5-8 Соотношение C/N 20 C/N ratio 20 Подготовка питательного субстрата, сформированного биологическими отходами рыбоводных предприятий, для дождевых червей Eisenia foetida имеет ряд особенностей. Так, соотношение углерода к азоту в исходном субстрате для дождевых червей должен составлять около 20 (табл. 3), в то время как в биологических отходах рыбоводства, в значительной степени состоящих из непереваренных остатков продукционных кормов, этот показатель равен от 6 до 9, то есть слишком высокое для Eisenia foetida [4; 8]. Таким образом, обозначена необходимость увеличения содержания углерода в исходном субстрате, чего можно достичь добавлением в него мелких сухих растительных остатков (опилок, макулатуры, картона) [9]. Также одним из необходимых для эффективной деятельности дождевых червей условий является влажность исходного субстрата, которая должна составлять 70-80 % (табл. 3). Однако биологические отходы товарной аквакультуры имеют большую влажность (до 99% влажности), что подразумевает необходимость обсушивания субстрата перед внесением для переработки Eisenia foetida [4]. Заключение Успешный опыт использования вермикомпостирования в животноводстве, а также успешный опыт ИП «Акваферма» подразумевают, что с учетом обозначенных проблем биологических отходов аквакультуры как субстрата для Eisenia foetida (повышенной влажности и несоответствующего соотношения углерода к азоту) данная технология переработки биологических отходов может быть эффективно применена на хозяйствах товарной аквакультуры России, что значительно снизит загрязнение поверхностных вод, подвергнутых воздействию сточных вод рыбоводных предприятий, а также позволит перерабатывать отходы производства в побочный продукт, биогумус, который можно использовать в качестве биологически чистого удобрения.

About the authors

Natalia A. Egorova

Russian State Hydrometeorological University

Author for correspondence.
Email: BuffooNEW@yandex.ru
MA student in Environmental Sciences, Department of Applied and Systemic Ecology, Faculty of Ecology 98 Maloochtinsky Pr, Saint-Petersburg, 195196, Russian Federation

Aleksandr V. Shosin

Russian State Hydrometeorological University

Email: trilobus@mail.ru
Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Department of Aquatic biological resources, Aquaculture and Hydrochemistry, Faculty of Ecology 98 Maloochtinsky Pr, Saint-Petersburg, 195196, Russian Federation

References

Supplementary files