Vai slieku mēsli ir auglības panaceja?

Jau nodibināta sliekkopības interesentu asociācija, katrā novadā ir kāds sliekkopības konsultants, cilvēki piemēro dažādas ēkas Kalifornijas sarkano slieku prasībām un tic, ka tieši slieku mēsli būs zelta vērtē. Teorētiski tas būtu iespējams, turklāt dabiskas izcelsmes atkritumu izbarošana sliekām ir videi un klimatam daudz draudzīgāka rīcība nekā vienkārša to pūdēšana atkritumu poligonos, kur dažādu gāzu savākšanai jābūvē dārgas sistēmas. Taču izmēģinājumi rāda, ka vermikomposts nemaz nav tāda panaceja, kā apgalvo paši biohumusa ražotāji. Interneta vidē atrodamā informācija par vermikomposta izmantošanu un tā ietekmi uz augiem bieži vien ir pārspīlēta un sagrozīta, bet plašākai sabiedrībai ticama informācija par šiem jautājumiem parasti nav brīvi pieejama. Tāpēc šajā rakstā apkopota visa pieejamā zinātniskā informācija par vermikomposta ietekmi uz augsni un augiem, kā arī aprakstīti LU Bioloģijas fakultātes Augu fizioloģijas katedrā veiktie pētījumi par vermikomposta ietekmi uz augu augšanu.

Slieku nozīmi augsnes auglības nodrošināšanā aprakstījis Čārlzs Darvins jau 19. gadsimta beigās. Tomēr tikai pirms pārdesmit gadiem sliekas sāka izmantot proteīna un mēslojuma producēšanai rūpnieciskām vajadzībām, jo slieku spējas pārstrādāt augu atliekas un lopu mēslus ir tiešām apbrīnojamas – viena slieka dienā apēd savam svaram atbilstošu organisko vielu daudzumu. Optimālos apstākļos 5 kg slieku (aptuveni 10 tūkstoši īpatņu) 30 dienu laikā var pārstrādāt tonnu bioloģisko atkritumu kompostā. Ņemot vērā slieku vairošanās potenciālu (viena slieka mēnesī rada aptuveni 250 jaunu slieku), vermitehnoloģija ir viena no efektīvākajām un resursus taupošākajām biotehnoloģijas nozarēm ar augstu «pievienoto vērtību». Pēdējo desmit gadu laikā tieši vermikomposta (nosaukumu «biohumuss» uzskatu par aplamu) ražošana un izmantošana kļuvusi par visstraujāk augošo vermitehnoloģijas virzienu.

Vermikomposts veidojas, organiskajiem savienojumiem modificējoties slieku gremošanas traktā bioķīmisko un mikrobioloģisko reakciju rezultātā. Slieku ekskrementi jeb mēsli bagātīgi satur mikroorganismus (sēnes un baktērijas), organiskos savienojumus un minerālvielas, un tos var izmantot augsnes kvalitātes uzlabošanai un augu augšanas un izturības veicināšanai. Taču ar šā komposta devām nedrīkst pārspīlēt! Pārstrādājot organiskos atkritumus, sliekas stabilizē organiskās atliekas, pārveido minerālvielas augiem labāk pieejamās formās un samazina potenciāli kaitīgo mikroorganismu daudzumu. Vermikomposta pozitīvā ietekme uz augu augšanu un ražu parasti tiek saistīta ar augsnes īpašību un struktūras uzlabošanu, minerālelementu labāku pieejamību, palielinātu mikrobioloģisko aktivitāti, bioloģiski aktīvu metabolītu klātbūtni. Ne mazāk svarīgs ir fakts, ka vermikomposta pievienošana augsnē, kā arī tā ekstrakta izmantošana augsnes laistīšanai un augu apsmidzināšanai var ievērojami samazināt dažādu slimību intensitāti, kā arī palielināt izturību pret augēdājiem kaitēkļiem.

Ietekme uz augsni

Vermikomposta labvēlīgā ietekme uz augsnes struktūru saistīta ar makroporu izmēru palielināšanos, kā rezultātā uzlabojas arī ūdens saglabāšanas spēja, jo slieku mēslos ir palielināts minerālā slāpekļa saturs un, salīdzinot ar parasto kompostu, tam ir zemāka C/N attiecība un zemāks pH. Salīdzinot ar parasto kompostu, daudzu mikroelementu koncentrācijas vermikompostā ir ievērojami augstākas. Uzskata, ka vermikompostam ir lielāka un daudzveidīgāka mikrobioloģiskā aktivitāte nekā parastajam kompostam. Tomēr būtiska nozīme šajā ziņā ir izmantotā substrāta izcelsmei un sastāvam, kā arī izmantošanas apstākļiem. Lai arī vermikompostā ir aptuveni divas reizes mazāk sēņu nekā parastajā kompostā, to ģenētiskā daudzveidība vermikompostā ir lielāka. Trešdaļa no sēņu kopapjoma ir termotolerantās un termofilās sēnes. Ja kūtsmēsli satur ievērojamu daudzumu potenciāli kaitīgo baktēriju, tad vermikompostā pēc 60 dienām nevar konstatēt Shigella, Salmonella un Enterobacter. Savukārt vermikompostēšana būtiski (pat seškārt) samazina Escherichia coli, enterovīrusu un helmintu olu daudzumu.

Veicot baktēriju ģenētiskā sastāva salīdzinošo analīzi, konstatēts, ka parastajā kompostā dominējošās baktērijas ir sporas veidojošās termotolerantās Firmicutes un Actinobacteria, bet vermikompostā konstatēta augstāka baktēriju ģenētiskā daudzveidība bez noteiktu grupu dominances, kas atspoguļo slieku darbības ietekmi, turklāt būtisks ir fakts, ka sausa produkta uzglabāšana pat 12 gadu garumā būtiski nemaina baktēriju sugu sastāvu.

Augu dīgšanu ne vienmēr uzlabo

Pētījumu par vermikomposta ietekmi uz sēklu dīgšanu un dīgstu augšanu ir salīdzinoši maz un informācija ir visai pretrunīga. Tomātu sēklu dīgšanu veicina 20–40% vermikomposta pievienošana augsnei vai kūdras substrātam, bet vermikomposta ekstrakts stimulē tomātu un gurķu sēklu dīgšanu jau 0,5% koncentrācijā. Tomēr citā pētījumā ar tomātu, samteņu, piparu un rudzupuķu sēklām konstatēts, ka vermikomposta pievienošana substrātam neietekmē to dīgšanu. Optimāla vermikomposta ietekme uz tomātu stādu audzēšanu tiek sasniegta pie 50% koncentrācijas, salīdzinot ar parasto kompostu, kas dozās no 50% izraisa pilnīgu augu bojāeju. Savukārt 10% un 20% vermikomposta pievienošana veicina samteņu un tomātu dīgstu augšanu, neietekmē rudzupuķu dīgstu augšanu, bet samazina piparu dīgstu augšanu. Lapu salātiem siltumnīcas izmēģinājumā tīrs vermikomposts nemaina ne dzīvās, ne sausās masas uzkrāšanos, bet atšķaidījumā 50:50 un 20:80 (vermikomposts pret parasto kompostu) masas pieaugums ir 50–75%.

Labāk mazāk

Vermikomposta pievienošana augsnei stimulē gan tomātu augšanu, gan arī ražu. Ražas pieaugumam visefektīvākās vermikomposta koncentrācijas ir, sākot ar vienu daļu vermikomposta uz 3 daļām augsnes līdz pat attiecībai 1:1. Citā pētījumā ar tomātiem siltumnīcas apstākļos optimālā augšanu stimulējošā vermikomposta koncentrācija ir 10 un 20%, bet attiecībā uz ražas veidošanos – 20%. Tīrs vermikomposts nelabvēlīgi ietekmē tomātu augu augšanu!

Pipariem siltumnīcas apstākļos vermikomposts nestimulē dzinuma augšanu garumā, bet palielina dzinumu sauso masu. Bez tam 40% vermikomposta ir optimāla koncentrācija attiecībā uz siltumnīcā augošu piparu augļu ražas un masas palielināšanos (2400 g augļu uz vienu augu, salīdzinot ar 1400 g kontrolē). Lauka apstākļos audzētu ķiploku augšanu visvairāk veicina vermikomposta pielietošana 20 t ha-1, salīdzinot ar optimālu NPK mēslojuma devu. Ar šo devu tiek sa-sniegta arī vislielākā ķiploku raža. Gurķiem siltumnīcas apstākļos vermikomposta pievienošana augsnei dažādās koncentrācijās palielina lapu daudzumu, hlorofila saturu tajās, kā arī augu garumu un gurķu ražu. Visu parametru pieaugums ir lielāks, devu palielinot.

Lauka pētījumos ar kartupeļiem zema dabiskā minerālvielu līmeņa apstākļos vermikomposta pievienošana veicina kartupeļu augšanu un bumbuļu ražu. Lietojot vermikompostu kopā ar 50% optimālā minerālmēslojuma nodrošinājuma, kā arī kopā ar optimālu nodrošinājumu, var panākt augu augšanas un ražas pieaugumu. Bumbuļu ražas pieaugums augstākās vermikomposta devas gadījumā ir 70%, 40% un 34% (attiecīgi – bez minerālmēslojuma, ar 50% optimālās devas un pie optimālās devas).

Lauka izmēģinājumā ar zemenēm tika izmantots vermikomposts devās 5 vai 10 t ha-1. Neatkarīgi no devas vermikomposta ietekmē lapu laukuma pieaugums bija 37%, dzinumu biomasas pieaugums – 37%, ziedu skaita pieaugums – 40%, stīgu daudzuma pieaugums – 36%, tirgum atbilstošas kvalitātes augļu masas palielinājums – 35%. Pieaugošu vermikomposta devu izmantošana palielina lapu virsmas laukumu un dzinumu sauso masu, kā arī par 3–7 dienām samazina laika periodu līdz pirmajai ziedēšanai. Kopējā zemeņu ogu raža palielinās, palielinoties gan ogu daudzumam, gan pieaugot vienas ogas svaram. Ražas pieaugums 10 t ha-1 vermikomposta variantā ir par 33%, salīdzinot ar kontroli. Dabisko slimību un bojājumu samazināšanās ievērojami (par 59% lielākās vermikomposta devas gadījumā) palielina tirgum derīgās produkcijas apjomu.

Uzlabo izturību pret slimībām un kukaiņiem

Patogēno organismu vairošanās apspiešana un augēdāju izturības pieaugums vermikomposta ietekmē netieši veicina arī augu augšanu un attīstību, salīdzinot ar neapstrādātiem augiem. Iespējams, ka slieku izplatītie labvēlīgie mikroorganismi izraisa sistēmiski inducēto rezistenci pret dažādiem augu patogēniem. Vermikompostam ir novērota tieša ietekme uz mikororganismu augšanu. Ūdens ekstrakts inhibē dažādu augu patogēnu sporu dīgšanu. Piemēram, pilnīga Alternaria alternata sporu dīgšanas inhibēšana novērota ekstrakta koncentrācijās no 15 g l–1. Lauka apstākļos, izmantojot vermikomposta ūdens ekstraktu, izdevās samazināt miltrasas Erysiphe pisi dabiskās infekcijas pakāpi zirņiem no 53 uz 27%. Arī tomātu dabiskās infekcijas pakāpe ar Phytophthora infestans samazinās uz pusi, ja augus smidzina reizi nedēļā.

Siltumnīcas apstākļos, inficējot augus ar patogēnu tīrkultūru, gurķu saslimšana ar Phytium ievērojami samazinās, ja augsnei pievienots vermikomposts; šis efekts ir novērojams gan ar sterilizētu, gan ar nesterilizētu vermikompostu, tomēr nesterilizēta vermikomposta pielietošana ir ievērojami efektīvāka. Līdzīgā eksperimentā vermikomposts samazināja arī redīsu un tomātu dīgstu saslimšanu ar Rhizoctonia solani. Novērota lineāra sakarība starp vermikomposta daudzumu substrātā un nesaslimušo augu daudzumu ķirbjiem, kas audzēti ar Rhizoctonia solani inokulētā augsnē.

Laboratorijas un siltumnīcas apstākļos vermikomposta ekstrakta pielietošana samazina slimības pakāpi ar nematodēm invadētiem tomātiem no 23 līdz 7%. Noskaidrots arī, ka vermikomposta ietekmē būtiski izmainās nematožu populāciju sastāvs. Savukārt augiem potenciāli labvēlīgo nematožu daudzums palielinās 2–3 reizes atkarībā no audzētās kultūras.

Daudzi pētījumi parāda vermikomposta pozitīvo ietekmi sūcējtipa augēdāju kukaiņu samazināšanā. Tomātiem, kas invadēti ar tīklērcēm un laputīm, vermikomposta ekstrakts samazina augu bojājuma pakāpi vai augēdāju vairošanos. Līdzīgs pozitīvs efekts novērots arī citām augēdāju/saimniekaugu kombinācijām. Substrāta aizvietošana ar vermikompostu 40 un 80% apjomā apmēram uz pusi samazina Pseudococcus daudzumu uz tomātu lapām, apspiežot to vairošanos. Tīklērču attīstība samazinās gan uz pupiņu, gan baklažānu lapām, kas audzēti substrātā ar 20 un 40% vermikomposta pievienošanu, ievērojami samazinot lapu bojājuma pakāpi. Salīdzinoši vislielāko samazinājumu vermikomposta ietekmē var novērot laputu ietekmei uz kāpostiem, kur 20% vermikomposta pielietošana samazina laputu skaitu līdz mazāk nekā 10 īpatņiem uz augu 17 dienu laikā salīdzinājumā ar 60 īpatņiem uz augu kontrolē.

Arī pētījumā ar grauzējtipa augēdājiem (eksperimentēts ar kāpostu balteņa kāpuriem uz kāpostiem) substrāta aizvietošana ar vermikompostu (20% un 40%) būtiski samazina lapu bojājumu apjomu. Izmantojot vermikomposta ekstraktus dažādās koncentrācijās, ievērojami samazinās gurķu vaboles bojājumi gurķiem un tabakas ragainā kāpura bojājumi tomātiem. Turklāt efekts ir atkarīgs no izmantotās vermikomposta ekstrakta koncentrācijas.

LU zinātnieku pētījumi nav iepriecinoši

Lai arī atsevišķās publikācijās atrodama informācija par vermikomposta iespējamo negatīvo ietekmi uz sēklu dīgšanu un agrīnām dīgstu attīstības stadijām, ir plaši izplatīts uzskats, ka vermikompostam nav nelabvēlīgas ietekmes uz augiem. Pētījuma mērķis bija pārbaudīt dažādos veidos pielietota vermikomposta un tā ekstrakta ietekmi uz dažādu dārzeņu sēklu dīgšanu un dīgstu attīstību agrīnās augšanas stadijās. Fizioloģiskā stāvokļa noteikšanai izmantoja hlorofila daudzuma un hlorofila a fluorescences analīzi. Ar vermikompostu veicu trīs veidu eksperimentus. Pirmkārt, komerciālo kūdras substrātu aizvietoju ar dažādu daudzumu vermikomposta. Izmantotās kultūras: dārza pupiņas, zirņi, redīsi, galda bie-tes, kāposti (divas šķirnes), kāļi (divas šķirnes). Otrkārt, sēklas sēju kūdras substrātā audzēšanas traukos un audzēja gaismā. Pēc dīgstu sadīgšanas un to dīgļlapu pilnīgas izaugšanas uzsāku laistīšanu ar vermikomposta ekstraktu, pilnībā aizvietojot krāna ūdeni ar attiecīgas koncentrācijas ekstraktu. Izmantotās kultūras – dārza pupiņas un zirņi. Treškārt, sēklas mērcēju un uzbriedināju dažādas koncentrācijas vermikomposta ekstraktā. Uzbriedušās sēklas sēju Petrī traukos uz filtrpapīra, kas samērcēts ar atbilstošās koncentrācijas vermikomposta ekstraktu. Sēklas diedzēju tumsā istabas temperatūrā. Analizēju sēklu dīgšanu, dīgļa dzinuma un dīgļa saknes garumu. Izmantotās kultūras – burkāni (četras šķirnes), kāļi (divas šķirnes), kāposti (četras šķirnes), pētersīļi (divas šķirnes), selerijas (divas šķirnes), sīpoli (trīs sugas ar četrām šķirnēm), tomāti (sešas šķirnes).

Substrāta pakāpeniska aizvietošana ar vermikompostu progresīvi samazināja visu pētīto dārzeņu kultūru sēklu dīgšanu: bija novērojama gan dīgšanas kavēšanās, ilgākā laikā tai daļēji atjaunojoties, gan arī galējā sadīgušo sēklu procenta samazināšanās. Tāpat bija novērojama pieaugoša virszemes daļu un sakņu augšanas bremzēšana līdz ar vermikomposta koncentrācijas palielināšanos. Tomēr lielākajai daļai kultūru, atskaitot dārza pupiņas un zirņus, augšanas bremzēšana nebija saistīta ar vispārējiem metabolisma traucējumiem, fotosintēzes apspiešanu un stresa situāciju. Gluži otrādi, hlorofila fluorescences rādītāji liecināja, ka notiek būtiska fotosintēzes fotoķīmisko procesu aktivācija. Līdztekus zirņiem, kam jau vismazākās vermikomposta koncentrācijas izraisīja krasu fotosintēzes inhibēšanu, pozitīvā ietekme bija vismazāk izteikta dārza pupiņām.

Sēklu mērcēšanai vermikomposta ekstraktā bija salīdzinoši mazāka ietekme uz sēklu dīgšanu nekā audzēšanai ar vermikompostu aizvietotā substrātā. Tā, piemēram, kāļiem, kuru dīgšanu tikai minimāli ietekmēja sēklu mērcēšana, diedzēšana substrātā samazinājās jau pie minimālās koncentrācijas, pakāpeniski pastiprinoties līdz ar koncentrācijas pieaugumu. Salīdzinoši nejutīgas pret mērcēšanu vermikomposta ekstraktā bija kāpostu un sīpolu sēklas, bet vislielāko izturību izrādīja kāļu sēklas. Tomēr visbūtiskāk dīgšana tika veicināta sīpolu sēklām. Jāuzsver, ka ietekme uz sēklu dīgšanu bija atkarīga no šķirnes.

Līdzīgi kā ietekmei uz sēklu dīgšanu, mērcēšanai vermikomposta ekstraktā bija ievērojami lielāka pozitīvā ietekme uz dīgstu dīgļsaknes un hipokotila augšanu, salīdzinot ar audzēšanu substrātā ar vermikompostu. Lai arī vermikomposta ekstraktam bija salīdzinoši negatīvāka ietekme uz dīgļsaknes augšanu, nevis hipokotila augšanu, izteikta inhibējošā ietekme uz dīgļsakni bija novērojama tikai eksperimentos ar burkāniem. Citām kultūrām vismaz atsevišķām šķirnēm zemas un vidējas vermikomposta ekstrakta koncentrācijas stimulēja dīgļsaknes augšanu. Vislielāko dīgļsaknes pieaugumu zemās un vidējās ekstrakta koncentrācijās novēroja kāpostiem. Savukārt kāpostiem, kāļiem un tomātiem novēroja vislielāko vermikomposta ekstrakta stimulējošo iedarbību uz hipokotila augšanu. Turklāt kāļiem pat 50% ekstrakta koncentrācija neizraisīja nozīmīgu augšanas samazināšanos zem kontroles līmeņa, savukārt kāpostiem tā bija novērojama tikai vienai šķirnei. Pretstatā šīm kultūrām, burkāniem un sīpoliem vidējas un augstas vermikomposta ekstrakta koncentrācijas izraisīja dramatisku hipokotila augšanas bremzēšanu.

Dārza pupiņu un zirņu dīgstu laistīšana ar dažādas koncentrācijas vermikomposta ekstraktu izraisīja gan sakņu, gan virszemes daļu augšanas stimulāciju. Interesanti, ka sausās masas pieaugums ekstrakta ietekmē bija izteiktāks nekā dzīvās masas pieaugums . Vienlaikus ar augšanas stimulēšanu zirņu dīgstiem varēja novērot būtisku fotosintēzes fotoķīmiskās aktivitātes pieaugumu, kas bija atkarīgs no izmantotās ekstrakta koncentrācijas. Tomēr, ilgstoši laistot zirņu dīgstus ar 50% vermikomposta ekstraktu, varēja novērot negatīvas ietekmes parādīšanos uz lapu hlorofila saturu un fotosintēzes fotoķīmiju. Dārza pupiņām šāda ietekme bija maz izteikta, tomēr varēja novērot no vermikomposta ekstrakta koncentrācijas atkarīgu lapu hlorofila satura pieaugumu.

Attiecībā uz vermikomposta ietekmes mehānismu uz dīgstiem agrīnās attīstības stadijās, varētu domāt, ka slieku gremošanas sistēmā darbojošos mikroorganismu metabolisma dažādie produkti ir gan ar inhibējošu, gan stimulējošu ietekmi uz dažādiem augu procesiem. Var pieņemt, ka augšanas bremzēšana vienlaikus ar fotosintēzes aktivāciju liecina par inducētajai rezistencei līdzīgu reakciju aktivāciju. Citi pētījumi LU Augu fizioloģijas katedrā parādīja, ka pupiņu lapu apsmidzināšana ar vermikomposta un Trichoderma harzianum ekstraktu palielina oksidatīvo enzīmu aktivitāti un ievērojami uzlabo augu karstumizturību.

Tāpēc es nevaru ieteikt izmantot vermikompostu kā substrāta aizvietotāju stādu audzēšanā, tas jālieto koncentrācijās no 5 līdz 10% tilpuma procentu diapazonā. Būtu nepieciešami pētījumi ar visām galvenajām dārzeņu kultūrām, lai varētu konstatēt tās, kuru agrīnās attīstības stadijas vermikomposts ietekmē pārsvarā negatīvi. Savukārt vermikomposta nelielu (līdz 10%) devu iestrādāšana augsnē 2–3 nedēļas pēc dīgstu sadīgšanas vai arī laistīšana ar vermikomposta ekstraktu (līdz 20%) varētu būt labvēlīga augu attīstībai. Lai varētu izstrādāt pamatotus ieteikumus vermikomposta izmantošanai praktiskajā dārzkopībā, nepieciešami lauka pētījumi ar galveno kultūru vairākām šķirnēm. Pašlaik notiek arī pētījumi par iespēju veikt dažādas manipulācijas ar vermikomposta ekstraktu, lai atdalītu pozitīvo no negatīvās ietekmes.