Анотація до роботи:

Гармаш С.М. Біоконверсія рослинних відходів агропромислового комплексу та агроекологічна оцінка застосування біодобрив у північному Степу України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. – Дніпропетровський державний аграрний університет, Дніпропетровськ, 2007.

Дисертація присвячена розробці екологічної біотехнології утилізації соняшникового лушпиння методом вермикультивування з метою отримання біогумусу і біогуматів.

В агроценозах томатів і капусти визначені дози біогумусу і біогуматів при внесенні їх в грунт, замочуванні насіння і обприскуванні рослин. Внесення біогумусу в грунт в нормі 6 т/га збільшило врожайність томатів сорту Персей на 77 ц/га з достовірним поліпшенням якісних показників плодів (вміст сухих речовин, вітаміну С, провітаміну А і інших). Вміст нітратів в плодах при застосуванні біогуматів знизився на 33,9-36,8 % порівняно з контролем.

Двократна обробка рослин капусти сорту Лангедейкер Децема біогуматом (розведення 1:100) дозволила одержати прибавку урожаю 131 ц/га з поліпшеними її якісними показниками (вмісту вуглеводів, вітаміну С і ін.).

У дисертації науково обґрунтовані теоретичні і експериментальні дослідження, які забезпечили істотний внесок у розвиток вермикультивування при біоконверсії рослинних відходів.

1. Розроблена і впроваджена схема біотехнологічної утилізації соняшникового і гречаного лушпиння при комбінованому використанні створених оптимальних умов вермикультивування E.foetida.

2. Встановлено, що при механічному подрібнюванні соняшникове лушпиння є пористим волокнистим матеріалом з питомою поверхнею часток діаметром 0,1-0,2 мм до 110 м²/г, а часток з діаметром 0,3-0,4 мм – 145 м²/г.

Розмір голчастих фракцій дорівнював 300-500 мкм (90-95 %), а при механічному перетиранні з ударною дією домінували сферичні фракції розміром 1-1300 мкм (80-87 %). Фракційний склад здрібненого лушпиння показав, що виділяються фракції розміром 80, 100 і 200 мкм, які склали 86 %.

Оптимальним ступенем подрібнювання соняшникового лушпиння є 100-300 мкм та 300-500 мкм. При культивуванні на такому субстраті збільшується біомаса черв’яків відповідно на 96% і 98%.

3. Визначений хімічний склад лушпиння (соняшникового, гречаного і рисового). Вміст целюлози в ньому складав 22,5-50,0 %, лігніну – 19,5-29,5 %, полісахаридів, що легко гідролізуються – 18-29,18 %, полісахаридів, що важко гідролізуються – 21,7-29,9 %, золи – 3,7-19,5 %, смоли – 1,1-6,3 %.

Найбільший приріст біомаси вермикультури через 2 місяці був на субстраті з соняшникового лушпиння майже на 400%, а найкращий показник за репродукцією – на основі суміші соняшникового та гречаного лушпиння (на 80%).

4. Оптимальна температура для розвитку і функціонування вермикультури E.foetida складала 23-26^о С. Зонами песимума є границі 3 ч 15⁰С й 30 ч 35⁰ С, а нормальної життєдіяльності - 15ч 30⁰ С. Верхня межа витривалості (критична максимальна температура) - +35^о С, а нижня межа (критична мінімальна температура) -+ 3^о С. Екологічна валентність цього черв’яка щодо температури – 3 ч 30⁰ С .

Оптимальна вологість для вермикультури становить 75 ч 85%. Зонами песимума є межі 40ч 65 % й 90ч 98 %, зоною нормальної життєдіяльності - 65ч 90 %. Екологічна валентність – 40 ч 98 %.

5. Мікробіологічна підготовка лушпиння (ферментація) для використання вермикультури E.foetida пов’язана з діяльністю родів Cytophaga, Jorangium, Archangium, Сelvibrio, Streptomyces, Streptosporangium, Fusarium, Chaetomium, Trichoderma та ін. Загальна чисельність мікроорганізмів при ферментації соняшникового лушпиння рівнялась 1835 тисяч на 1 г субстрату (бактерії – 78,1 %, актиноміцети – 21,2 % і гриби – 0,7 %).

6. Оптимальними параметрами попередньої підготовки (ферментації) лушпиння для вермикомпостування є: ступінь подрібнювання відходів 0,3-0,5 мм, вологість субстратів – 75-80 %, максимальна температура в буртах – 50-55 ^о С, тривалість ферментації – 10-14 днів, частота перемішування субстрату – 1 раз на тиждень.

7. Розроблено новий спосіб відділення вермикультури від субстрату, який дозволяє протягом 24 години відокремити до 80% вермикультури. На цей спосіб отримано патент України (№ 56619).

8. Оптимальні умови процесу вермикомпостування лушпиння: вологість базового субстрату 70-80%, температура 20-25^о С; щільність посадки – 5-10 тис. черв’яків на 1 м² (для прискореного нарощування поголів'я вермикультури), 15-30 тис. особин на 1 м² (для прискорення процесу вермикомпостування); рН субстрату = 6,5-7,5; періодичність внесення свіжого субстрату - 1 раз у 10 днів.

9. В процесі вермикультивування утворюється біогумус з наступними показниками: агрохімічні - вміст гумусових речовин 9,81-11,79 %, загальна кількість гумінових кислот 60,36-60,95 %, фульвокислот – 37,18-38,25 % від вмісту вуглецю, азот загальний – 1,5-2,7 %, фосфор – 1,25-1,71 %, калій 2,18-2,41 %, 8 мікроелементів та ін.; мікробіологічні - ферментативна активність, мг пурпургаліну на 1 г біогумусу за 30 сек: пероксидази – 83,6-86,8; поліфенолоксидази – 18,5-20,2; протеази – 832-867 мг амінного азоту на 100 г біогумусу за 30 хвилин; мікрофлора біогумусу – 191,4 тисячі на 1 г біогумусу з представниками неспороутворюючих бактерій, бацилів, актиноміцетів і грибів; біохімічні показники біогуматів: вміст 17 амінокислот (найбільший вміст аспарагіну – 0,41 %, лізину – 0,50 %, аргініну – 0,39 %, глютаміну – 0,37 %, валіну – 0,36 % і гліцину – 0,36 %);вміст регуляторів росту: гіберелінів – 0,10-0,12 г/л розчину; ауксинів – 138-149 мг/л, цитокинінів – 0,042-0,052 г/л;

10. Розроблено спосіб екстрагування біогумусу з метою одержання біостимуляторів рослин (препарати водної і водно-лужної витяжки). Розроблено технологічний регламент отримання біогумусу і біогумату.

11. Біогумус характеризується високими агрохімічними показниками. Внесення нормою 6 т/га збільшує врожайність томатів на 77 ц/га з підвищенням вмісту сухих речовин на 0,47%, вітаміну С на 3,1 мг/100 г речовини, провітаміну А на 0,15 мг/100 г речовини, з одночасним зниженням вмісту нітратів на 33,9-36,8 %.

При замочуванні насіння овочевих культур в 0,005% розчині біогумату підвищили польову схожість томатів на 9%, капусти – на 17%, що забезпечило підвищення врожаю томатів на 10-38 ц/га в порівнянні з контролем. В відкритому грунті плоди томатів в контролі мали вміст нітратів на 33,9-36,8 % вищий, ніж в варіантах з біогумусом.

Дворазова обробка рослин капусти біогуматом (розведення 1:100) протягом вегетації дозволила одержати прибавку урожаю капусти (131 ц/га) підвищеної якості, яка характеризувалась збільшенням вмісту вуглеводів на 0,6%, вітаміну С на 0,9 мг/100 г речовини, сухої речовини на 0,91%.

12. Внесення під культуру 2 т/га і 4 т/га біогумусу забезпечує отримання чистого прибутку 347 і 862 грн./га, при рівні рентабельності поточних витрат на одержання приросту врожайності томатів 36 та 37,8 %.

При обробці рослин томатів біогуматом (розведення 1:100 і 1:150) забезпечується чистий прибуток 1076 та 1474 грн. з гектара в порівнянні з контрольним варіантом.

Публікації автора:

Статті у наукових фахових виданнях

1. Гармаш С.Н. Экологический способ утилизации растительных отходов АПК методом вермикультивирования //Вісник Дніпропетровського аграрного університету. - Дніпропетровськ, 2003. - № 2. - С. 65-68.

2. Харитонов М.М., Лазарєва О.М., Томасон Я.Р., Гармаш С.М. Аналіз засобів отримання і контролю екологічної якості продукції овочівництва //Науковий вісник національного аграрного університету. - 2002. - Вип. 57. - С. 83-87. (Оброблений та зведений експериментальний матеріал по впливу біогумату на урожайність та якість овочів в польових умовах).

3. Кулик О.П., Гармаш С.М., Чернишова Т.П., Кравченко В.А., Булейко С.Ю. Соняшникове лушпиння у кормовиробництві //Тваринництво України. - 1993. - № 2. - С. 27. (Дослідження впливу ступеня здрібнення соняшникового лушпиння на його структуру).

4. Кулик А.П., Гармаш С.Н., Чернышова Т.П., Булейко С.Ю. Влияние содержания белка в субстрате на развитие вермикультуры //Химия в сельском хозяйстве. - 1994. № 4 - С. 7-8. (Проведено аналіз результатів росту біомаси вермикультури на рослинних відходах).

Деклараційни патенти:

5. Патент № 44169 України МКП 6 А 23 К 1/16. Спосіб отримання кормової добавки для сільськогосподарських тварин / Кулик О.П., Гармаш С.М., Портненко С.В., Карлов І.А. - № 2001064079; Заявл. 14.06.2001; Опубл. 15.01.2002, Бюл. №1. (Розроблено спосіб біопереробки соняшникового лушпиння вермикультурою Eisenia foetida).

6. Патент № 56619 А України, МКП 6 А 23 К 1/16. Спосіб отримання кормової добавки /Кулик О.П., Гармаш С.М., Портненко С.В., Карлов А.В. - № 2002086404; Заявл. 1.08.2002; Опубл. 15.05.2003,Бюл. № 4 (Розроблено спосіб відділення черв’яків від біогумусу).

Статті в інших виданнях:

7. Кулик А.П., Гармаш С.Н., Шаталин Д.Б., Полищук Н.Б. Переработка районированных растительных отходов Украины с целью получения препаратов кормового, ветеринарного, медицинского назначения и биологически активных веществ (регуляторов роста) //Хранение и переработка зерна. - 1999. - № 1. - С. 8-10. (Проведені дослідження хімічних властивостей біогумусу).

8. Харитонов Н.Н., Кулик А.П., Гармаш С.Н., Мельничук Т.М. Исследование эффективности биогумата - продукта переработки растительных отходов вермикультурой Eisenia foetida //Вопросы химии и химической технологии, 2003. - № 4 - С. 128-130. (Визначено оптимальну дозу біогумату для сільськогосподарських культур).

9. Гармаш С.М. Дослідження біохімічних властивостей біогумусу та біогумату // Вопросы химии и химической технологии. - 2004. - № 4. - С. 83-85.

10. Kulik A.P., Garmash S.N., S.Yu. Buleiko, N.B. Polishchuk, T.P. Chernyshova. Producing a feed additive on the basis of sunflower shell // Ecology of the Industrial Regions. - 1995, V. 1 (1-2). - P. 111-115.(Проведені дослідження хімічних властивостей кормової добавки).

11. Кулик А.П., Гармаш С.Н. Технология переработки отходов сельскохозяйственного производства // Новости Украинского общества инженеров и механиков. Бюллетень. - 2000. - Т. 2. - № 1, 2. - С. 55-56. (Визначено хімічний склад біогумусу).

Методичні рекомендації:

12. Патика В.П., Шерстобоєва О.В., Чайковська В.В., Харитонов М.М., Лазарєва О.М., Томасон Я.Р., Кулик О.П., Гармаш С.М., Мельничук Т.М. та ін. Рекомендації «Ефективне застосування біопрепаратів при вирощуванні овочевих і баштанних культур». – Київ, Інститут агроекології і біотехнології УААН, 2005. – 12 с. (Оброблено польові дослідження ефективності використання біогумату при вирощуванні томатів та капусти).

Тези конференцій

13. Кулик А.П., Гармаш С.Н., Чернышова Т.П., Кравченко К.А. Гранулированная мука из подсолнечной лузги с липидными добавками // Республиканская конференция "Биотехнология получения кормового белка, экологически чистых препаратов, повышающих урожайность" - Днепропетровск, 1990. - С. 55-56. (Проведено вплив ступеню деструкції соняшникового лушпиння на його полісахаридний склад).

14. Кулик А.П., Гармаш С.Н., Чернышова Т.П., Кравченко К.А. Использование диспергированной подсолнечной лузги в качестве наполнителя для премиксов // Республиканская конференция "Биотехнология получения кормового белка, экологически чистых препаратов, повышающих урожайность" - Днепропетровск, 1990. - С. 57-58. (Аналіз впливу ступеню подрібнення соняшникового лушпиння на його структуру).

15. Кулик А.П., Гармаш С.Н., Чернышова Т.П., Булейко С.Ю. Влияние содержания белка в субстрате на развитие вермикультуры // III Международный конгресс "Биоконверсия органических отходов". - Москва, 1994. - С. 11-12. (Проведені лабораторні дослідження та їх теоретичне обґрунтування).

16. Кулик А.П., Гармаш С.Н., Полищук Н.Б., Чернышова Т.П. Исследование состава, физико-химических, биохимических свойств вермикультуры // Международная научно-техническая конференция "Биотех-95". - Днепропетровск, 1995. - С.27 (Досліджено фізико-хімічний склад соняшникового лушпиння).

17. Кулик А.П., Гармаш С.Н., Шаталин Д.Б., Чернышова Т.П. Растительно-углеводная белковая добавка на основе модифицированной подсолнечной лузги // Международная научно-техническая конференция "Биотех-95". - Днепропетровск, 1995. - С. 25-26. (Досліджено оптимальну ступінь здрібнення соняшникового лушпиння для вермикультивування).

18. Кулик А.П., Полищук Н.Б., Чернышова Т.П., Гармаш С.Н., Булейко С.Ю. Изучение влияния биовещества из красного калифорнийского червя Eisenia foetida на живые организмы // Международная научно-техническая конференция "Биотех-95". - Днепропетровск, 1995. - С. 23-24. (Дослідження по вермикультивуванню на модифікованому соняшниковому лушпинні).

19. Гармаш С.Н., Кулик А.П. Биотехнология сохранения и повышения плодородия почв // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції "Раціональне використання рекультивованих та еродованих земель". - Дніпропетровськ, 2001. - С. 138-140. (Визначено ефективність біогумату на сільськогосподарські культури).

20. Гармаш С.Н., Кулик А.П., Гейсун А.В. Перспективы переработки растительных отходов Украины методом вермитехнологии // Міжнародна науково-технічна конференція студентів і аспірантів "Хімія і сучасні технології" - Дніпропетровськ, 2003 - С. 249-250. (Встановлено оптимальну щільність заселення субстрату вермикультурою).

21. Гармаш С.М., Гейсун А.А., Єфименко К.Ю. Біотехнологічна переробка рослинних відходів // Материали ІІ Міжнародної наукової студентської конференції "Trans Mech Art Chem". - Дніпропетровськ, 2004. - С. 88. (Визначено фізичні і хімічні властивості вермикомпосту).

22. Гармаш С.Н., Кулик А.П., Ляшенко М.А. Исследование физиологической активности стимулятора роста растений - биогумата // Міжнародна науково-технічна конференція студентів і аспірантів "Хімія і сучасні технології" - Дніпропетровськ, 2003 - С. 266-267.(Досліджено вплив біогумату на схожість і проростання насіння у лабораторних умовах).

23. Гармаш С.Н., Кулик А.П. Значение вермикомпостов в поддержании стабильности агробиоценозов // Міжнародна науково-практична конференція “Оптимізація агроландшафтів: раціональне використання, рекультивація, охорона” - Дніпропетровськ, 2003 - С. 76-78. (Польові випробування біогумату на культури овочівництва).

24. Мінєєв В.О. Гармаш С.М., Кулик О.П., Дослідження гіберелінової активності біогумусу //Материали ІІ Міжнародної наукової студентської конференції "Trans Mech Art Chem". - Дніпропетровськ, 2004. - С. 115.(Аналіз дослідження гіберелінівій активності біогумусу біологічним методом).

25. Гармаш С.Н. Роль вермитехнологии в повышении плодородия почв // Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції "Дінамика наукових досліджень 2003", жовтень 2003. - Т 12. Сільське господарство. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2003. - С. 41-42.

26. Гармаш С.Н., Кулик А.П., Ванжа Н.И., Науменко А.И. Биоконверсия органических отходов предприятий агропромышленного комплекса // Матеріали VІІ Міжнародної науково-практичної конференції "Наука і освіта", лютий 2004. - Т 12. Сільське господарство. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2004. - С. 41-42. (Оброблений матеріал по об’єму рослинних відходів агропромислового комплексу підприємств України).

27. Кириченко Н.В., Гармаш С.Н., Гейсун А.А.,Кулик О.П. Биотехнология переработки осадков сточных вод очистных сооружений // Матеріали ІІ Міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених. – Дніпропетровськ, 2005. – С. 294. (Дослідження впливу вермикультури на вміст важких металів в біогумусі).

28. Хрущ Н.В., Гармаш С.М., Кулик О.П., Швидка Є.В.,Сатарова Т.М. Дослідження впливу біогумату на розвиток рослин після мікроклонального розмноження в культурі in vitro на прикладі фіалки узумбарської // Матеріали ІІ Міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених. – Дніпропетровськ, 2005. – С. 309. (Проведено аналіз результатів вирощування фіалки узумбарської при застосуванні біогумату в лабораторних умовах).