Click to order
Энциклопедия органических удобрений

Вермикомпостирование как метод экологической инженерии для улучшения здоровья почвы и устойчивости виноградников

Вермикомпостирование как метод экологической инженерии для улучшения здоровья почвы и устойчивости виноградников
Виноград - крупнейшая фруктовая культура в мире. Площадь виноградников составляет более 7 миллионов га, а ежегодное мировое производство - порядка 80 миллионов тонн, около 80% из которых используется для изготовления вина. В результате виноделия ежегодно образуются миллионы тонн побочного продукта - виноградной выжимки. Виноградный жмых (также известный как багасса и жом) состоит из кожицы, мякоти и семян, которые остаются после прессования винограда для получения сусла для приготовления вина. Это ценный ресурс, который используется для производства этанола, масла из виноградных косточек, биологически активных соединений и корма для животных. Его также можно использовать в качестве богатой питательными веществами органической подкормки почвы; однако при внесении в почву без предварительной обработки он может повредить посевам из-за своей кислотности и высокого содержания фитотоксичных полифенолов. Чрезмерное накопление виноградных отходов приводит к неадекватному управлению, включая неконтролируемую утилизацию, сброс на поля без предварительной обработки, сжигание и другие экологически неблагоприятные решения.

Виноградники обрабатываются интенсивно, чтобы максимизировать производство вина, это уменьшает биоразнообразие почвы, снижает плодородие и вызывает экологические проблемы, такие как изменения в выработке и круговороте питательных веществ, сокращение биоразнообразия надземной части, высокие темпы эрозии почвы, эвтрофикация и загрязнение подземных вод и глобальное потепление.

Почвы являются одними из наиболее биологически разнообразных местообитаний на Земле, с чрезвычайно сложными биологическими сообществами, которые играют ключевую роль в функционировании природных биосфер. Хотя почвенная фауна оказывает сильное влияние на почвенные экосистемы и регулирует многие важные процессы, ключевыми этапами круговорота основных элементов управляют микроорганизмы. Интенсивное сельское хозяйство, которое включает обычную обработку почвы и массовое повторное внесение удобрений и пестицидов оказывает негативное воздействие на биоразнообразие почвы, способствуя созданию простых пищевых сетей, состоящих из более мелких организмов и меньшего числа функциональных групп. Было показано, что менее разнообразные сообщества не так устойчивы к стрессу, чем многоплановые системы, из-за изменений в функциональных возможностях. Однако в большинстве устойчивых структур уровни производства ниже, чем в интенсивных системах, и поэтому их необходимо оптимизировать.

Несоответствие между высокими урожаями и устойчивостью экосистем может быть преодолено только путем внесения серьезных изменений в экосистемные процессы. В то время как подходы “зеленой революции” сосредоточены на внешних манипуляциях, внутренние манипуляции экосистемами обладают огромным потенциалом для повышения урожайности, но с меньшими экологическими негативными последствиями. Вермикомпостирование ускоряет разложение и стабилизацию органического вещества, изменяя физические, химические и биологические свойства. Биогумус, конечный продукт вермикомпостирования, представляет собой биологически стабильный, пористый материал с высокой способностью удерживать воду, низким соотношением C/N и высоким содержанием питательных веществ. Он также содержит сложные микробные сообщества, которые оказывают благотворное действие на систему почва-растение. Было доказано, что биогумус и его жидкие производные увеличивают рост и продуктивность многих сельскохозяйственных культур. Эти эффекты проявляются независимо от предоставляемых питательных веществ и могут быть обусловлены биологическими механизмами, вытекающими из связанной с ними микробной активности.

Основываясь на этих предпосылках, исследователи из Лаборатории экологии почвы Университета Виго в 2012 году запустили проект “EWINE”, в рамках которого изучается комбинированная и синергетическая активность дождевых червей и микроорганизмов при вермикомпостировании для разработки интегрированного цикла преобразования отходов, образующихся в винодельческой промышленности, в вермикомпост, который применяется на виноградниках в качестве биостимулятора.

Было применено и изучено экспериментальное вермикомпостирование остаточных побочных продуктов, образующихся в винодельческой промышленности (главным образом, жома и багассы, дистиллированного из белого и красного винограда), с целью получения высококачественного биогумуса, отвечающего требованиям испанского законодательства, регулирующего производство удобрений, и органического и экологического сельского хозяйства. Биоудобрение и биопестицидное действие биогумуса были изучены на виноградниках в двух разных географических районах и местах происхождения.

Сырая и дистиллированная виноградная выжимка была переработана в экспериментальных вермиреакторах с получением высококачественного органического удобрения, не содержащего полифенолов, и виноградных косточек. Плотность и структура популяции дождевых червей, а также биомасса дождевых червей отслеживались ежемесячно. Периодически отбирались образцы обработанной виноградной выжимки и биогумуса и анализировались их химические и биологические свойств.

Использование вермикомпостирования сократило на 50-70% биомассу виноградных выжимок, и в результате процесса был получен богатый питательными веществами, микробиологически активный и стабилизированный торфоподобный материал, который легко отделяется от семечек просеиванием. Отделение и удаление семян устраняет остаточную фитотоксичность, связанную с полифенолами, в биогумусе. Затем из семян можно получить экстракты, богатые полифенолами, и изобилующее жирными кислотами масло. Кроме того, в процессе вермикомпостирования образуется большое количество дождевых червей, которые могут быть использованы в качестве приманки для рыбы и источника белка для корма животных.

Биогумус, полученный из различных сортов винограда, был нанесен в твердой и жидкой формах на виноградные лозы на виноградниках, где был собран виноград для производства вина, и получена виноградная выжимка.

Воздействие биогумуса на почву виноградника и на виноградные лозы изучалось в течение нескольких сезонов сбора урожая на виноградниках двух разных наименований происхождения в двух биогеоклиматических зонах: Риас Байшас - прибрежной зоне Испании недалеко от Португалии, где много рек и речушек впадает в море, расположенной на юго-западе Галисии, и самой живописной зоне Галисии - Рибейра Сакра, провинция Луго и север провинции Оренсе.

Были собраны данные о девяти урожаях в период с 2014 по 2022 год, и хотя результаты варьируются в зависимости от года, региона, сорта винограда и возраста растений, во всех случаях виноградные лозы, обработанные биогумусом, дали значительно больше урожая, чем необработанные.

На винодельнях Terras Gauda (Альбарино) и Adegas Moure (Менсия) производили вина, приготовленные из винограда с лоз, удобренных биогумусом, полученным из виноградных выжимок, и контрольные вина, приготовленные из винограда с лоз с того же экспериментального участка, но без обработки биогумусом. Вина были изготовлены по одним и тем же стандартным процедурам виноделен.

Слепые дегустации, проведенные на обеих винодельнях, выявили различия в органолептических свойствах (например, общая повышенная сложность, экспрессия, свежесть и сбалансированность, с лучшей визуальной интенсивностью и стойкостью вкуса). Вино, изготовленное с использованием винограда с обработанных лоз, получило лучшие оценки и отзывы.

Исследование привело к важным достижениям в применении технологий вермикомпостирования в винодельческом секторе. Обе винодельни, где проводились эксперименты, построили вермиреакторы, и в настоящее время они перерабатывают весь свой виноградный жмых путем вермикомпостирования и вносят вермикомпост на виноградники.
Экология