ZPRÁVA O VÝVOJI NOVÝCH TECHNOLOGIÍ CHOVU RYB

FAKULTA RYBÁŘSTVÍ A OCHRANY VOD

EVROPSKÝ RYBÁŘSKÝ FOND INVESTOVÁNÍ DO UDRŽITELNÉHO RYBOLOVU

JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH

ZPRÁVA O VÝVOJI NOVÝCH TECHNOLOGIÍ CHOVU RYB

Název projektu:

Vývoj technologie likvidace odpadních kalů z RAS pro chov ryb pomocí vermikompostování

Registrační číslo projektu: CZ.1.25/3.1.00/11.00257

1




Příjemce dotace: Název nebo obchodní jméno: Josef Bláhovec Adresa:

Žár 25, 384 86 Vacov

IČ:

67172695

Registrační číslo projektu:

CZ.1.25/3.1.00/11.00257

Název projektu:

Vývoj technologie likvidace odpadních kalů z RAS pro chov ryb pomocí vermikompostování

Jméno a příjmení osoby, která je oprávněna příjemce dotace zastupovat: Josef Bláhovec

Vědecký ústav: Název nebo obchodní jméno: Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Fakulta rybářství a ochrany vod Adresa:

Zátiší 728/II, 389 25 Vodňany

IČ:

60076658

Místo a datum zpracování zprávy: Vodňany, 30. 11. 2012 Jméno a příjmení osoby, která je oprávněna vědecký ústav zastupovat: prof. RNDr. Libor Grubhoffer, CSc. Zpracovatel zprávy: Název nebo obchodní jméno: Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Fakulta rybářství a ochrany vod Adresa:

Zátiší 728/II, 389 25 Vodňany

IČ:

60076658

Místo a datum zpracování zprávy: Vodňany, 30. 11. 2012 Jména a příjmení osob, které zpracovaly zprávu: Ing. Antonín Kouba, Ph.D. Jméno a příjmení osoby, která je oprávněna zpracovatele zprávy zastupovat: prof. RNDr. Libor Grubhoffer, CSc.

2




Souhlas s publikací zprávy: Souhlasím se zveřejněním této zprávy projektu v rámci opatření 3.1. Společné činnosti, záměr b) podpora spolupráce mezi vědeckými ústavy, odborným školstvím a hospodářskými subjekty v odvětví rybářství z Operačního programu Rybářství 2007 – 2013 na internetových stránkách Ministerstva zemědělství a s využíváním výsledků této zprávy všemi subjekty z odvětví rybářství. Podpis osoby oprávněné zastupovat:

1. Příjemce dotace:

Josef Bláhovec

2. Partnera projektu (vědecký ústav):

prof. RNDr. Libor Grubhoffer, CSc.

3. Zpracovatele zprávy:

prof. RNDr. Libor Grubhoffer, CSc.

3




Obsah: 1. CÍL.....................................................................................................................................5 1.1. Co je cílem projektu.....................................................................................................5 1.2. V čem tkví inovativnost vyvíjené technologie/výrobku ................................................5 1.3. Proč je nutná vyvíjená inovace.....................................................................................6 2. ÚVOD................................................................................................................................7 3. MATERIÁL A METODIKA..............................................................................................8 4. VÝSLEDKY ....................................................................................................................22 5. ZÁVĚR ............................................................................................................................44

4




1. Cíl

1.1. Co je cílem projektu Cílem tohoto projektu bylo uceleně vyhodnotit možnosti likvidace odpadních kalů z intenzivního recirkulačního akvakulturního sytému (RAS) pro chov ryb pomocí vermikompostování, tj. způsobu kompostování za využití žížal s výslednou produkcí kvalitního vermikompostu a biomasy žížal.

1.2. V čem tkví inovativnost vyvíjené technologie/výrobku Dostupné informace týkající se možností likvidace odpadních kalů z intenzivního recirkulačního sytému pro chov ryb pomocí vermikompostování byly pouze předběžné a proto vyžadovaly další verifikaci založenou nejlépe na spolupráci vědecké a aplikační sféry. Za daných okolností je možné předložené výsledky považovat za vysoce inovativní. Jednalo se primárně o faktické prokázání možného vermikompostování kalů z RAS za specifických podmínek daných technologickým zázemím příjemce a to jak z pohledu původu (vůbec poprvé byly otestovány různé typy

kalů z RAS), tak i zastoupení kalů ve

vermikompostovaných substrátech. Byly sledovány reprodukční dynamiky nasazených žížal, jejichž biomasa byla finálně zhodnocena i z pohledu obsahu těžkých kovů, který do značné míry ovlivňuje jejich další využití. Získané vermikomposty byly analyzovány taktéž z hlediska obsahu živin, jakožto klíčové charakteristiky kompostů úzce související s jejich následným použitím. Testovány však byly i další specifické problematiky nezbytné pro ucelené zhodnocení praktické využitelnosti této technologie. Mezi ně mimo jiné patřily vyhodnocení toxicity kalů jakožto limitace jejich přídavku do vermikompostovaných substrátů, preferenční krmný test mezi substráty s identickým zastoupením jednotlivých kalů a další, již poloprovozní testy, související s možnostmi zavedení této technologie na straně žadatele.

5




1.3. Proč je nutná vyvíjená inovace Akvakultura je v celosvětovém měřítku dlouhodobě nejrychleji rostoucím sektorem živočišné výroby s průměrným růstem okolo 7 % po dobu posledních 40 let (FAO, 2012). V návaznosti na tento růst však začíná být poukazováno na negativní dopady tohoto sektoru na životní prostředí (např. nízká kvalita vypouštěné vody). S cílem omezit tyto dopady začaly být zaváděny některé šetrnější technologie, z nichž jedny z nejrozšířenější jsou různé typy RAS. Výhodou RAS je mimo jiné získávání vysoce koncentrovaných odpadních kalů (viz Úvod). Tyto mohou být likvidovány několika metodami, řada z nich však má určitá omezení. Vzhledem k těmto skutečnostem začalo být uvažováno také o ekologické likvidaci těchto kalů pomocí vermikompostování. Komplexnímu zhodnocení této problematicky však musel předcházet projekt, jehož výsledky jsou stručně shrnuty v této zprávě.

6




2. Úvod V roce 1988 se podílela akvakultura, s rybami jakožto nejčastěji chovanou skupinou vodních organismů, na celosvětové produkci 14,8 %. V roce 2008 se její zastoupení již blížilo k hranici 43 % s perspektivou dalšího růstu. Současně s intenzifikací a rozvojem akvakultury však začalo být poukazováno na negativní vlivy některých chovatelských technologií vůči životnímu prostředí. Zpravidla se jednalo o různé průtočné systémy a rozsáhlé klecové chovy, s minimálně účinným či žádným systémem pro čištění využité vody (Colt, 1991; Maillard a kol., 2005). Zvyšující se nároky na kvalitu vypouštěné vody ze strany veřejných autorit v kombinaci s nedostatkem vhodných míst majících přiměřený a dostatečně kvalitní zdroj vody pro konvenční způsoby chovu ryb vedla k rozvoji výstavby recirkulačních akvakulturních systémů (RAS) v Evropě a Severní Americe (van Rijn, 1996). Tyto systémy navzdory vyšším investičním nákladům při výstavbě a zvýšeným nárokům na elektrickou energii při svém provozu poskytují řadu podstatných výhod (Wik a kol., 2009) a do budoucna je předpokládán jejich další rozvoj (Martins a kol., 2010). Chov v RAS je v současnosti dobře propracován u více než 10-ti druhů ryb, v popředí se pstruhem duhovým, jakožto významným zástupcem lososovitých (Bureau a Hua, 2010), často chovaným v RAS tzv. dánského typu (Jokumsen a Svendsen, 2010). RAS jsou ale s úspěchem aplikovány i v mořské akvakultuře. Při chovu ryb dochází k produkci nerozpuštěných látek (kalů). V tomto smyslu mají RAS nespornou výhodu v porovnání s průtočnými technologiemi. Množství vody odtékající z RAS je totiž mnohonásobně nižší a koncentrace kalů je naopak podstatně vyšší. Ošetření takovéto vody před vypuštěním do recipientu je tedy v porovnání s běžnými průtočnými technologiemi mnohem účinnější a levnější (Blancheton a kol., 2007). I přes vysokou stravitelnost předkládaných komerčních směsí končí 15 % krmiva ve formě výkalů (Reid a kol., 2009) a v průměru 3 – 5 % krmiva není rybami vůbec přijato (Cromey a kol., 2002; Bureau a kol., 2003). V případě RAS se navíc z biologických filtrů uvolňuje narostlá biomasa mikroorganismů. Všechny tyto složky jsou mimořádně bohaté na obsah živin a organické hmoty (Chen a kol., 1997), a tudíž lze uvažovat o jejich dalším využití. Tento kal je zpravidla aplikován jako hnojivo na zemědělské plochy. Musí však být před svým použitím stabilizován a určitou dobu skladován (Bergheim a kol., 1998). Stejně tak může být přímo využit na výrobu bioplynu (del Campo a kol., 2010) nebo kompostu (Cripps a Bergheim, 2000). Na základě jedné pilotní studie je patrné, že také tyto kaly mohou být

7




úspěšně vermikompostovány (Marsh a kol., 2005). Vedle ekologicky šetrného způsobu zpracování odpadních kalů je pak výsledkem i vysoce ceněný vermikompost a biomasa žížal, tedy produkty mající široké pole uplatnění.

3. Materiál a metodika V rámci projektu bylo realizováno celkem pět experimentů, které poskytly odpovědi na rozdílné, ve skutečnosti však úzce související a navzájem se doplňující otázky. Tři pokusy byly provedeny v zázemí vědeckého subjektu a měly spíše laboratorní charakter. Dva pak v provozních podmínkách příjemce dotace. Podrobná metodika jednotlivých prací je detailněji uvedena níže. Pro všechny pokusy byla využita násada žížal zakoupená od Jiřího Tomečka, http://www.hnojnizizaly.cz, který se jejich chovem dlouhodobě zabývá. V celosvětovém měřítku jsou pro účely vermikompostování zřejmě nejvyužívanější dva epigeické1 druhy žížal, kterými jsou Eisenia fetida a E. andrei. Morfologicky jsou však tyto žížaly od sebe velmi špatně, zdali vůbec odlišitelné (V. Pižl, os. sděl., 2012) a řadu let se dokonce hovořilo pouze o dvou morfotypech, popř. podruzích. V posledních letech je ale spíše přijímán druhový koncept (Domínguez a kol., 2005). Řada biochemických, spektroskopických (využití fluorescence), genetických (gelová elektroforéza allozymů) a reprodukčních studií se pokoušela nalézt klíč k jejich jednoznačné druhové determinaci. Tyto však měly jisté limity a ke slovu nakonec přišly pokročilejší molekulární studie zaměřené na analýzu mitochondriální, potažmo jaderné DNA (Pérez-Losada a kol., 2005). Jedna z těchto metod byla recentně vyvinuta v Mikrobiologickém ústavu AV ČR, v. v. i. v Praze – Krči. Tento exaktní způsob druhové determinace byl poprvé zmíněn ve studii Škanta a kol. (2010) a je založen na nalezení rozdílů v primární sekvenci genu cytochrom c oxidázy zmíněných druhů. Na základě těchto odlišností byly navrženy sady primerů specifických výlučně buď pro E. fetida nebo E. andrei. Pro druhovou determinaci byly v rámci naší studie použity vzorky částí těla ze dvou náhodně vybraných jedinců. Z těchto dvou vzorků byla paralelně vyizolována RNA. Po izolaci byly vzorky sloučeny a na NanoDropu 2000c (Thermo Scientific, Wilmington, DE, USA) byla stanovena koncentrace směsného vzorku a ověřena čistota RNA. 500 ng celkové RNA bylo použito na přepis do cDNA. Výsledná cDNA byla templátem PCR s primery 1

Druhy žížal žijící pouze ve svrchních vrstvách půdy. Tato skupina je velikostně poměrně malá, jejich tělo je zpravidla červenohnědě zbarvené.

8




specifickými pro gen cytochrom c oxidázu. Bylo provedeno 6 PCR reakcí s různými kombinacemi druhově specifických primerů. PCR produkty byly separovány pomocí agarózové elektroforézy, DNA byla vizualizována pomocí barviva SYBR® GREEN. Vzniklé PCR produkty byly druhově specifické pro E. andrei (J. Dvořák, os. sděl., 2012), tedy druh, který je díky svému rychlejšímu růstu a reprodukci pro účely vermikompostování spíše doporučován (Reinecke a Viljoen, 1991; Elvira a kol., 1996; Domínguez a kol., 2005).

Experiment 1 První experiment byl pro celý projekt zcela stěžejní. Z toho důvodu byl velmi komplexně pojatý a řešil několik zásadních otázek týkajících se možností vermikompostování kalů z RAS. Testovány byly jak různé kaly, tak i jejich zastoupení. Sledována byla reprodukční a růstová dynamika nasazených žížal. Finální vermikomposty byly živinově charakterizovány a stejně jako u odchovaných žížal u nich byla na konci pokusu vyhodnocena přítomnost těžkých kovů. Na základě těchto informací byla rovněž zhodnocena další využitelnost finálních vermikompostů i biomasy žížal. Tento pokus byl z důvodu silných mrazů na konci ledna a počátku února 2012 zahájen až 8. března. Nezbytné kaly z recirkulačního systému totiž byly z důvodu jeho zámrazu pro experimentální účely nedostupné. Z chovatelské technologie byly získány tři typy čerstvých kalů. Jednalo se o kal z odchovné části (dále značený jako „O“), z biofiltru („B“) a sedimentačního rybníka („R“), který slouží k dočišťování odtékající vody. Kal z odchovu byl získáván pomocí sítěného nářadí v místech jeho sedimentace v této části odchovném systému. Přebytečná voda byla odstraněna filtrací jemným sítem – uhelonem2 o velikosti ok 109 µm. Kal z biofiltru byl získáván pomocí výkonných čerpadel při čištění jeho jednotlivých sekcí. Čerpaný kal s vodou byl filtrován pomocí nádrží se síty různé hustoty. Hrubá síta (uhelon s velikostí ok 1 a 2 mm) byla použita pro separaci hrubých částí. Těmi byly především elementy samotného biofiltru (RK BioElements, RK Plast A/S, Skive, Dánsko). Tyto mají pro představu výšku 1,5 cm a průměr 1,45 cm). Stejně tak byly odstraněny i veškeré další větší nečistoty, jako např. listí. Nejjemnějším sítem (uhelon, 109 µm) již byl získáván používaný kal. V případě sedimentační nádrže byly kaly získávány jejich odškrábnutím z vrchní vrstvy 2

Uhelon je obvykle velmi jemné síto tkané z polyamidových vláken.

9




sedimentu pomocí nerezového síta na dlouhé násadě. Přebytečná voda byla odstraněna filtrací přes uhelon s oky 109 µm. Tyto kaly byly smíchány s nadrcenou pšeničnou slámou. K nadrcení

slámy

bylo

přistoupeno

z

důvodu

předpokládaného

urychlení

procesu

vermikompostování a ulehčení manipulace se substráty během pokusu. Pšeničná sláma samotná pak byla vybrána s ohledem na její širokou dostupnost – pšenice je totiž nejčastěji pěstovanou obilovinou v ČR s přibližně 50% zastoupením (MZe, 2011) a zásadní skutečností je rovněž fakt, že akvakulturní kaly jsou typické svou vysokou vodnatostí. Nadrcená sláma tuto vodu absorbuje a zároveň zajistí vnos nezbytného organického uhlíku. Kaly z RAS totiž obsahují vysoké zastoupení dusíkatých látek, které je již pod optimálním poměrem uhlíku a dusíku pro vermikompostování. Související skutečností je rovněž snížení toxicity v kalech obsaženého amoniaku. Po smíchání příslušných množství pak vznikly substráty s 5, 10, 20 a 30% zastoupením příslušných kalů v sušině (dále značené jako „5“, „10“, „20“ a „30“). Čistě slámová varianta byla považována za kontrolní skupinu (K). 200 g sušiny od každé, třikrát opakované varianty byly vloženy do speciálně navržených inkubátorů (obr. 1). Při iniciální vlhkosti 75 % se jednalo o 800 g čerstvého substrátu. Požadovaná vlhkost byla dosažena přídavkem destilované vody. Tělo inkubátoru tvořilo polypropylenové (PP) odpadní HT potrubí s průměrem 12,5 cm a celkovou výškou 22,5 cm. Ve spodní části byl rozpůlenou přesuvkou příslušného průměru fixován uhelonem s velikostí ok 109 µm. Toto síto zajišťovalo jak odtok přebytečné vody, tak částečnou výměnu vzduchu, která byla umožněna i přes zátku umístěnou shora. V jejím středu byl totiž vyvrtán otvor o průměru 2,2 cm, který byl rovněž překryt uhelonem. Naplněné inkubátory byly následně postaveny na PP misky o průměru 17 cm, které zachycovaly případnou nadbytečnou vodu. Ta byla déle během pokusu využívána k nezbytnému dovlhčování substrátů. V případě jejího nedostatku byly příslušné substráty dovlhčovány destilovanou vodou. K tomuto však docházelo pouze výjimečně, neboť naprostá většina vody v inkubátorech opět kondenzovala. Celkem čtyři inkubátory byly osazeny teplotními registračními čidly Minikin (Environmental Measuring Systems, Brno) s hodinovým záznamem. Jednalo se o varianty O10, B20, R30 a kontrolu. V průběhu pokusu byla zaznamenávána i teplota vzduchu. Namíchané substráty byly kvůli obavám o přežití násady žížal ve variantách s vyšším obsahem kalů, a s tím souvisejícím vysokým koncentracím amoniaku, ponechány po dobu jednoho týdne v místnosti s průměrnou teplotou (± SD) 14,4±0,3 ºC. Teplota samotných substrátů byla mírně vyšší (15,5±0,5 ºC). Tato hodnota odpovídá průměrné teplotě získané ze čtyř lišících se variant substrátů zmíněných výše, neboť mezi nimi nebyly pozorovány žádné

10




teplotní rozdíly. Po tomto týdenním předkompostování byly inkubátory jednotně osazeny velikostně vyrovnanými dospělci E. andrei v počtu 10 ks na inkubátor. Dospělé jedince bylo možné snadno určit na základě přítomnosti klitela – opasku (obr. 2).

Obr. 1. Rozložený (vlevo) a složený (vpravo) trubkový inkubátor využívaný v experimentu 1.

Obr. 2. Násadový materiál Eisenia andrei – patrná je přítomnost opasku (klitela) charakteristického pro dospělé jedince. 11




Vážení žížal probíhalo individuálně po odstranění všech zbytků substrátu na vlhkém papíru s využitím jemné entomologické pinzety a analytických vah (Kern & Sohn GmbH, Balingen, Německo). Počáteční váha nasazených žížal byla mezi jednotlivými inkubátory totožná (F38,351 = 0,030, p = 1,0) a v průměru činila 399,3±88,7 mg. Zátky inkubátorů byly při této příležitosti zalepeny izolepou s cílem zamezit nechtěnému úniku žížal. Toto opatření se do budoucna opakovalo po každém otevření inkubátorů. Inkubátory byly umístěny po dobu dalšího týdne v místnosti s teplotou 18,7±0,5 ºC, teplota vlastních substrátů byla vzhledem k již probíhajícím rozkladným procesům mírně vyšší (19,5±0,6 ºC). Hlavním důvodem pro nasazení do těchto, z pohledu vermikompostování ještě poměrně nízkých teplot byla skutečnost, že násadový materiál pocházel ze zazimovaného vermikompostu o teplotě pouze několika ºC. Po týdnu bylo zjištěno přežití nasazených dospělců (14 den experimentu, 7 den od nasazení žížal). To bylo představováno přebráním substrátů ze všech inkubátorů. Při této příležitosti byly opětovně zalepené inkubátory přeneseny do poslední, nejteplejší místnosti. Zde probíhala nejdelší část vermikompostovacího procesu. Teplota zdejšího vzduchu byla 26,4±1,6 ºC, přičemž teplota samotných substrátů byla opět mírně vyšší (27,0±1,5 ºC). Průběh

NASAZENÍ ŽÍŽAL

výše popsaných teplotních změn ilustruje obr. 3.

PŘEDKOMPOSTOVÁNÍ

Obr. 3. Průběh teplot v experimentu 1. Patrné je týdenní předkompostování, po kterém následovalo nasazení žížalí násady, stejně jako dvojí zvýšení teploty během vlastního procesu vermikompostování.

12




21. den experimentu (14. den od nasazení žížal) bylo realizováno přepočítání násady dospělých žížal v substrátech. Při něm bylo zjištěno jejich přežití a dále byla stanovena jejich individuální hmotnost způsobem popsaným výše. Následná přepočítání byla realizována každé dva týdny (tj. ve dnech 35, 49, 63, 77, 91, 105, 119 a 133, kdy byl experiment ukončen) a postupem času při něm začaly být sledovány i počty nakladených kokonů a juvenilních jedinců. Kokony jsou charakteristické svou žlutou až světlehnědou barvou a mají tvaru citronu. Provedené rozbory Vstupní kaly i pšeničná sláma byly podrobeny fyzikálně-chemickým rozborům. Jednalo se o stanovení sušiny, aktivního a výměnného pH (poměry vyluhovacího roztoku a půdy 5:1), obsahu organických látek (vypočtený jako sušina po odečtení popelovin), hořčíku, fosforu, draslíku, sodíku, vápníku a celkového dusíku (dle Kjeldahla) v akreditované laboratoři AGRO-LA, spol. s r.o. v Jindřichově Hradci s využitím standardizovaných metod. Obsah organického uhlíku byl proveden na Biologickém centrum AV ČR, v. v. i., konkrétně na Ústavu půdní biologie v Českých Budějovicích. Nad rámec finančního krytí tímto projektem byly také provedeny rozbory na stanovení obsahu těžkých kovů. Konkrétně se jednalo rtuť, nikl, olovo, kadmium, měď, chrom a zinek. Tyto analýzy byly provedeny v akreditované laboratoři Státního veterinárního ústavu v Praze a v této zprávě jsou uvedeny pro poskytnutí uceleného obrazu o popisované technologii. Vstupní kaly byly rovněž zhodnoceny s ohledem na jejich velikostní strukturu částic. Ta byla stanovena po promytí na sítech Retsch o velikosti pod 25, 25 – 53, 53 – 106, 106 – 250, 250 – 500, 500 – 710 a nad 710 µm. Hodnocený vzorek o objemu 500 ml byl rozmíchán v 5 litrech vody a propláchnut na soupravě výše uvedených sít. Proplachování na jemnějších sítech (pod 500 µm) bylo spojeno s mícháním pro lepší separaci částic. Zachycený podíl jednotlivých velikostních frakcí byl sedimentován po dobu 1 hodiny a stanoven volumetricky jako průměr ze tří měření. Výsledky těchto analýz jsou sumarizované v tabulce 1. Po ukončení experimentu (133. den) byly ze získaných vermikompostů vytříděny všechny žížaly. Finální vermikomposty byly podrobeny identickým, výše specifikovaným, fyzikálně-chemickým rozborům. Získané žížaly byly ponechány po dobu 24 hodin v boxech o velikosti 16 x 11,5 x 6 cm s vloženým filtračním papírem navlhčeným destilovanou vodou při teplotě 21,6±0,5 ºC. Zde došlo k vyloučení zkonzumovaných substrátů a čistá biomasa žížal byla rovněž podrobena analýzám na obsah těžkých kovů.

13




Tab. 1. Fyzikálně-chemická charakteristika použitých kalů a drcené pšeničné slámy v experimentu 1. Obsahy živin jsou uváděné v sušině. Parametr/typ kalu (sláma)

Odchov Biofiltr Rybník

Sláma

Sušina (%) pH (H2O) pH (CaCl2) Organické látky (g.kg-1)

9,87 5,24 5,41 547,0

15,20 5,46 5,70 358,0

30,90 6,09 6,31 179,0

86,60 6,10 6,35 932,0

Organický uhlík (g.kg-1)

482,8

314,1

160,0

719,9

Použitá metoda/ místo rozboru SOP 39-2/A SOP 44/A SOP 44/A SOP 50/A Zbíral a kol. (1997)/B SOP 55/A

28,6 22,5 11,7 9,9 Celkový dusík (g.kg-1) 16,9 14,0 13,7 72,7 C/N poměr 9,6 10,1 12,9 0,97 SOP 41/A Hořčík (g.kg-1) -1 14,1 11,2 11,1 1,4 SOP 43/A Fosfor (g.kg ) -1 31,4 4,2 4,9 12,3 SOP 41/A Draslík (g.kg ) -1 1,4 0,1 0,9 0,07 SOP 41/A Sodík (g.kg ) -1 82,0 103,0 114,0 3,8 SOP 41/A Vápník (g.kg ) -1 0,049 0,044 0,041 0,009 SOP 4/C Rtuť (mg.kg ) 13,25 47,85 48,17 0,64 SOP 75/C Nikl (mg.kg-1) 5,95 6,66 8,82 0,24 SOP 75/C Olovo (mg.kg-1) -1 0,626 0,460 0,417 0,082 SOP 75/C Kadmium (mg.kg ) -1 14,29 22,32 12,80 3,27 SOP 75/C Měď (mg.kg ) -1 16,98 99,52 98,67 0,82 SOP 72/C Chrom (mg.kg ) -1 1386,6 974,6 647,3 15,9 SOP 75/C Zinek (mg.kg ) Velikostní struktura částic (%) 51,5 18,6 nad 710 µm 64,3 14,3 11,5 500-710 µm 16,0 15,9 42,4 250-500 µm 13,0 12,5 19,5 106-250 µm 3,2 4,1 5,9 53-106 µm 2,4 1,1 1,3 25-53 µm 0,5 0,6 0,8 pod 25 µm 0,6 SOP - standardní operační postup, A – AGRO-LA, spol. s r.o., Jindřichův Hradec, B – Biologickém centrum AV ČR, v. v. i., Ústav půdní biologie v Českých Budějovicích, C – Státní veterinární ústavu v Praze.

Experiment 2 Druhý experiment byl zaměřený na nalezení úrovně přídavku čerstvých kalů z RAS ve vermikompostovaných substrátech, které jsou žížaly při nasazení schopné tolerovat. Principiálně se jednalo o provedení toxikologických testů, které byly svými podmínkami modifikovány pro potřeby studia této problematiky.

14




Pro tento pokus byly dne 3. 9. 2012 připraveny substráty tvořené smícháním čerstvých RAS kalů z odchovu, biofiltru a sedimentačního rybníka charakterizovaných v tab. 2 s drcenou pšeničnou slámou identickou s experimentem 1 (charakterizovaná v tab. 1). Zastoupení jednotlivých kalů bylo 20, 30, 40, 50, 60 a 70 % sušiny v případě kalu z odchovu, 10, 20, 30, 45 sušiny u kalu z biofiltru a 20, 30, 40, 50, 60 a 70 % sušiny v případě kalu ze sedimentačního rybníka. U kalu z biofiltru nebylo možné kvůli nízkému obsahu sušiny vytvořit variantu na kal bohatší. Čistě slámová varianta byla považována za kontrolní skupinu. Každá varianta byla smíchána tak, aby bylo finálně dosaženo množství 60 g sušiny. Při iniciální vlhkosti 75 % se jednalo o 240 g čerstvého substrátu. Požadovaná vlhkost byla dosažena přídavkem destilované vody. Každá připravená varianta substrátu byla rovnoměrně rozdělena do tří potravinářských PP vaniček o objemu 250 ml (obr. 4) a přisazeno bylo po deseti dospělcích E. andrei o průměrné kusové hmotnosti 379,3±60,0 mg (zástupný vzorek n = 30). Vaničky byly uzavřeny víčky, která byla pro zajištění alespoň částečné výměny vzduchu opatřena rovnoměrně rozloženými 22 otvory vytvořenými ocelovým hrotem o průměru 1,1 mm a umístěny do místnosti s teplotou vzduchu 23,4±0,3 ºC, přičemž teplota samotných substrátů byla 23,2±0,4 ºC. Přežití nasazených dospělých žížal bylo vyhodnoceno po 48, 96 a 168 hodinách, tj. 2., 4. a 7. den. Tab. 2. Fyzikálně-chemická charakteristika RAS kalů použitých v experimentech 2 a 3. Obsahy živin jsou uváděné v sušině. Použitá metoda/ Parametr/typ kalu (sláma) Odchov Biofiltr Rybník místo rozboru 31,9 14,0 31,5 SOP 39-2/A Sušina (%) pH (H2O) 6,30 5,90 6,94 SOP 44/A pH (CaCl2) 6,12 5,62 6,57 SOP 44/A 134,0 259,0 102,0 SOP 50/A Organické látky (g.kg-1) -1 162,0 242,2 92,9 Zbíral a kol. (1997)/B Organický uhlík (g.kg ) 7,0 21,6 7,4 SOP 55/A Celkový dusík (g.kg-1) 23,1 11,2 12,5 C/N poměr -1 8,9 11,1 6,4 SOP 41/A Hořčík (g.kg ) 8,8 12,4 7,0 SOP 43/A Fosfor (g.kg-1) -1 5,5 5,4 8,9 SOP 41/A Draslík (g.kg ) 0,85 1,3 1,0 SOP 41/A Sodík (g.kg-1) -1 35,9 58,4 21,5 SOP 41/A Vápník (g.kg ) 0,07 0,19 0,14 SOP 4/C Rtuť (mg.kg-1) -1 16,37 38,05 42,65 SOP 75/C Olovo (mg.kg ) -1 1,09 2,50 1,33 SOP 75/C Kadmium (mg.kg ) 61,80 142,58 135,90 SOP 72/C Chrom (mg.kg-1) SOP - standardní operační postup, A – AGRO-LA, spol. s r.o., Jindřichův Hradec, B – Biologickém centrum AV ČR, v. v. i., Ústav půdní biologie v Českých Budějovicích, C – Státní veterinární ústavu v Praze.

15




Obr. 4. Nahoře 250ml PP potravinářské krabičky použité v experimentu 2, zde konkrétně tři opakování varianty s 50 % sušiny kalu z biofiltru. Dole série substrátů na počátku pokusu. Experiment 3 V rámci třetího experimentu jsme chtěli otestovat, zda jsou substráty s kaly žížalami preferovány v porovnání s čistě slámovou variantou, resp. zda je některý z kalů při jejich identickém zastoupení žížalami více osidlován. Paralelně s druhým experimentem byl nasazen i třetí pokus, který můžeme krátce nazvat jako preferenční krmný test. Pro tento účel bylo potřeba nejprve sestavit tři složené inkubátory (= 3 opakování). Každý takový složený inkubátor byl tvořený třemi menšími inkubátory totožnými s experimentem 1, které byly zasazeny do dvojité odbočky příslušného průměru (obr. 5). Jednotlivé inkubátory byly ve své spodní částí odděleny od prostoru centrálního dílu pro žížaly velikostně prostupnou síťovinou (velikost strany čtvercového oka 5

16




mm). Samotný centrální díl byl ve spodní části překryt uhelonem s velikostí ok 109 µm, který byl fixován rozpůlenou přesuvkou. Každý jednotlivý inkubátor byl naplněn 360 g sušiny substrátů s 20% zastoupením kalů z odchovu, biofiltru a sedimentačního rybníka (charakterizovány v tab. 2). Centrální část byla naplněna z důvodu většího objemu 800 g sušiny kontrolního substrátu z drcené pšeničné slámy. Iniciální vlhkost všech substrátů byla 75 %. Vzájemná pozice kalových variant se mezi opakováními vždy lišila. Do kontrolních slámových substrátů bylo přidáno po 50 ks dospělců E. andrei o iniciální hmotnosti totožné s experimentem 2. Zátky inkubátorů byly při této příležitosti rovněž zalepeny izolepou s cílem zamezit nechtěnému úniku žížal (viz experiment 1). Inkubátory byly následně umístěny v horizontální poloze do místnosti s teplotou vzduchu 17,7±1,8 ºC, přičemž teplota samotných substrátů byla mírně vyšší (20,0±2,2 ºC). Po 1, 2 a 3 týdnech byly substráty prohledány, přičemž byla zaznamenána přítomnost žížal v jednotlivých substrátech, a tudíž bylo zjištěno i celkové přežití. Žížaly byly následně zpět vysazeny do příslušné varianty substrátu. Pro možnost přímého porovnání byly pozorované počty žížal v jednotlivých kalech vynásobeny koeficientem 2,22 (= 800/360), čímž byla zohledněna skutečnost lišícího se objemu mezi kontrolou a variantami s kalem. Následné hodnoty byly převedeny na procenta vyjadřující zastoupení žížal v jednotlivých substrátech při aktuálním přežití.

17




Obr. 5. Složený inkubátor (opakování C) využitý při experimentu 3. Dílčí inkubátory naplněny příslušnými substráty s kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R). Vlastní tělo dvojité odbočky naplněno kontrolním substrátem z drcené pšeničné slámy. Patrná je pro žížaly prostupná síťovina mezi sekcemi. Experiment 4 Čtvrtý experiment byl svým pojetím již poloprovozní test realizovaný v provozních podmínkách příjemce dotace. Jeho hlavním cílem bylo ověření procesu vermikompostování RAS kalů při využití dvou základních technologických postupů, kdy jsou 1) žížalám předkládány nové, již namíchané vrstvy krmného substrátu, nebo 2) kdy jsou žížaly nasazeny do slámového lože, na jehož povrch jsou do značné míry vodnaté RAS kaly aplikovány. Pro tento experiment bylo využito šesti kruhových nádrží o průměru 74 a výšce 55 cm (obr. 6). Tyto měly ve svém středu vystavenou trubku v dolní části opatřenou nerezovým sítem s velikostí ok 150 µm pro zajištění odtoku (odkapu) přebytečné vody a zároveň zabránění úniku nasazených žížal (dospělců). Užitná plocha po odečtení středové trubky a mezikruží šesti vzorkovacích trubek (viz níže) byla ca 4186 cm2. Dne 16. 5. 2012 byly tyto kruhové nádrže naplněny buďto namíchanými krmnými vrstvami (KV) z nadrcené pšeničné slámy (totožné s experimenty 1, 2 a 3) o iniciálním zastoupením 20 % směsných kalů z RAS

18




v sušině (kalkulovaná iniciální vlhkosti vytvořených substrátů 75 %), nebo v nich bylo vytvořeno slámové lože (SL) z celé slámy (pro tento účel byla zvolena v provozních podmínkách příjemce dotace nejsnáze dostupná ovesná sláma). Kaly pak byly v pravidelných intervalech aplikovány na povrch tohoto lože. Při prvním naplnění substrátů bylo v případě varianty KV aplikováno 6 kg sušiny, u varianty SL bylo do kruhových nádrží umístěno po 7,5 kg sušiny slámy. Po čtrnáctidenním předkompostování došlo k nasazení dospělců žížal E. andrei v množství 200 ks na nádrž (iniciální hmotnost zástupného vzorku 386,1±61,6 mg, n = 37). Ve variantě KV docházelo k pravidelnému přidávání nových substrátů (2 kg sušiny) o identické kompozici v době 4, 8 a 12 týdnů po nasazení, u varianty SL bylo přidáváno týdně 200 g sušiny směsných kalů z RAS na povrch slámového lože. I v tomto případě bylo přidávání nové hmoty ukončeno 12. týden, přičemž celý experiment byl ukončen po 16 týdnech. V případě prosychání substrátů byla pro vlhčení využívaná do věder odkapaná přebytečná voda z vermikompostu, v případě jejího nedostatku byla využita voda z RAS. Všechny substráty byly zakryty černou netkanou textilií (pro zamezení nadměrného pronikání světla a tím i zatraktivnění nejvýše položených vrstev substrátu) a celé nádrže pak plexisklem (obr. 6). Dvě opakování obou varianty substrátů byla osazena registračními teploměry, pro účely zpracování dat byly z těchto záznamů vytvořeny průměrné hodnoty za každou variantu. Zároveň byla sledována i teplota okolního vzduchu. Žížalí populace byly kontrolované každé dva týdny od nasazení. Pro tento účel byly všechny kruhové nádrže osazeny šesti svislými PP trubkami systému KG (obr. 6) o vnitřním průměru 12,5 cm (plocha každé trubky tak byla ca 122,8 cm2, což představuje přibližně 2,93 % celkové užitné plochy kruhové nádrže). V plášti těchto trubek bylo vytvořeno 6 podélných otvorů, aby byl zajištěn přímý kontakt s okolním substrátem (obr. 6). Řada těchto vzorkovacích trubek byla označena písmeny A až F, přičemž pro účely kontroly v daném termínu byly využity pouze tři z nich (např. A, C, E). Následující kontrola pak byla založena na kontrole trubek B, D, F. V jednotlivých termínech tak byly kontrolovány substráty v trubkách, ve který nebyly žížaly po dobu 28 dnů rušeny. Při každé kontrole byl v přebraných trubkách zjištěn počet dospělců. Ti byli po odstranění nečistot z jejich povrchu individuálně zváženi na kapesních vahách Kern CM 60-2N (Kern&Sohn GmbH, Balingen, Německo). Zaznamenán byl rovněž počet kokonů a juvenilů. Na konci experimentu byly přebrány substráty ze všech trubek a v případě jednoho opakování obou variant (KV i SL) také ½ zbylého substrátu (po vyjmutí vzorkovacích trubek). Jednalo se o polovinu kruhové nádrže

19




s umístěním trubek D až F a pozorované počty byly porovnány s predikcí získanou z průměru všech vzorkovacích trubek.

Obr. 6. Nahoře série kruhových nádrží použitá při experimentu 4. Uprostřed vlevo var. substrátu s krmnými vrstvami (KV) z drcené pšeničné slámy a RAS kalů. Uprostřed vpravo

20




var. využívající slámové lože (SL) před aplikací kalů. Dole vlevo nasazování žížal do var. KV. Dole vpravo zakrytí substrátů černou netkanou textilií a plexisklem (varianta SL). Experiment 5 Poslední experiment je svým designem nejblíže situaci, kdy bude probíhat vermikompostování kalů v reálném provozu a svou realizací přesahuje časový rámec tohoto projektu. Hlavními cíli jsou management vermikultury v níže uvedeném rozsahu, získání prvních poznatků o jejím přezimování v daných klimatických podmínkách a doufejme, že i první zkušenosti se separací uzrálého vermikompostu a vykultivovaných žížal ve větším měřítku. Byla vytvořena rámová konstrukce, která byla vyložena silnostěnnou netkanou textilií (obvykle využívanou jako podklad pod zahradní bazény, v tomto případě zamezuje přímému kontaktu vermikultury s okolním prostředím – vniku predátorů žížal, jiných druhů žížal, potažmo úniku chovaných žížal), čímž vznikl prostor o rozměrech 191 x 205,5 cm (plocha 3,925 m2). Tento byl dne 19. 8. 2012 naplněn 120 kg celé ovesné slámy a 120 kg čerstvého směsného kalu z RAS (obr. 7). Při této příležitosti byly diagonálně do dvou protilehlých rohů a středu umístěny 3 svislé trubky z odpadního systému KG s podélnými otvory po svém obvodu tak, aby byl zajištěn přímý kontakt s okolním substrátem. Jejich vnitřní průměr byl 19 cm (plocha každé trubky je tak 0,0284 m2, což představuje 0,72 % plochy celého vermikompostu). Od tohoto dne začala být měřena mocnost vytvořeného substrátu (jeho postupné sléhání) a v hloubce ca 25 cm také jeho teplota (v 8:00 ráno). Po překonání termální fáze rozkladu (31. 8. 2012, 13. den) bylo přistoupeno k plošnému vysazení 2000 dospělců žížal E. andrei. 52. den experimentu (9. 10. 2012) bylo přidáno opět 120 kg celé ovesné slámy a 120 kg čerstvého směsného kalu z RAS a 23. 10. 2012 (66. den) byl zkontrolován stav žížalí násady pomocí přebrání substrátů ze vzorkovacích trubek. 98. den (24. 11. 2012) bylo přidáno dalších 80 kg celé ovesné slámy a 60 kg čerstvého směsného kalu z RAS (jeho obsah sušiny byl totiž vyšší). Poté byl vermikompost zazimován. Další kontroly jsou plánovány na jaře 2013 za účelem kontroly žížalí populace a na konci léta téhož roku, kdy by již měl být tento vermikompost vyzrálý. Tyto aktivity jsou ale již nad časový rámec tohoto projektu.

21




Obr. 7. Vermikompost založený za účelem realizace experimentu V. Diagonálně vzorkovací trubky pro průběžné vyhodnocování rozvoje žížalí populace.

4. Výsledky EXPERIMENT 1 Přežití a růst dospělců První velmi pozitivní a pro následný proces vermikompostování velmi zásadní skutečností byl fakt, že násada žížal se ve všech substrátech novým podmínkám navzdory značným teplotním změnám (násada pocházela ze zazimovaného vermikompostu) úspěšně přizpůsobila a až do 49 dne experimentu, tj. 6 týdnů od nasazení žížal setrvávala nad úrovní 90% přežití, a to i ve variantách s 30% zastoupením kalů. Následovalo období postupného úhynu nasazených dospělců (viz obr. 8). Statisticky výrazné rozdíly v přežití dospělců byly zaznamenány pouze 98. den experimentu (F12,26 = 3,050, p = 0,008), kdy v substrátu O30 přežívalo více dospělých žížal, než tomu bylo v případě skupin B30 a R5 až R30. V následujícím období však již nebyl tento rozdíl detekován a přežití ve skupině O30 rovněž kleslo. Finální průměrné přežití napříč skupinami dosahovalo mezi 40 až 70 % s jedinou

22




výjimkou, kterou byl substrát B30 s přežitím 23,3 %. Plná číselná informace o procentním přežití napříč testovanými substráty včetně statistického vyhodnocení je shrnuta v přílohové části této zprávy – tab. P1. Přežití, potažmo hmotnost nasazených dospělců nebyla při ukončení experimentu (den 133) vyhodnocena, neboť nebylo možné jednoznačně velikostně odlišit původní násadu od vlastního potomstva. Průměrná individuální hmotnost žížal v kontrolní skupině po nasazení klesala (obr. 9), což není při bližším pohledu příliš překvapivé. Žížaly totiž pocházely z živinově a potravně velmi bohatého prostředí a v experimentu byly nasazeny do relativně chudého substrátu. Totéž lze v podstatě říci i o skupinách s obsahem 5 a 10 % kalů, kde hmotnost zůstala přinejmenším do následujícího přepočítání (den 21) konstantní a pouze v některých případech mírně vzrostla. V bohatších substrátech (20 a 30% zastoupení kalů) však byl pozorován nárůst průměrné individuální hmotnosti. Po 35. dni však došlo k poklesu hmotnosti dospělců napříč skupinami (obr. 9), což lze přisuzovat nástupu reprodukce a související energeticky náročné produkci kokonů (viz níže). Postupem času (ca od 77. dne) se začala na hmotnosti dospělců více odrážet také skutečnost kumulace žížalích metabolitů v substrátech v důsledku namnožení žížalích populací i vyčerpání pro žížaly vhodné potravní nabídky (viz např. studie Kaplan a kol., 1980; Hartenstein a Amico, 1983; Elvira a kol., 1997, Koubová a kol., 2012). Přímé porovnání, které je shrnuto v navazujícím odstavci, je však pro toto období více komplikované, neboť kumulace metabolitů a vyčerpání potravní základny by markantnější u substrátů s početnějšími populacemi. Za běžných chovatelských podmínek by žížaly již zvermikompostované substráty opustily, resp. by jim byly nabídnuty nové, a to obvykle přidáním nové vrstvy krmného substrátu, do kterého by se přemístily. V rámci pokusu však toto nebylo žížalám umožněno. K popisu již zmíněné růstové dynamiky je nutné dodat ještě několik skutečností, které mají zásadní vliv na růst nasazených dospělců a s tím související reprodukci při hodnocení volby kalu a jeho zastoupení v substrátech. Plná číselná informace o vývoji individuální hmotnosti nasazených dospělců napříč testovanými substráty je uvedena v přílohové části této zprávy – obr. P2. Na základě těchto dat můžeme potvrdit, že v porovnání s kontrolou ovlivnil přídavek kalů pozitivně velikost nasazených žížal, a to především v substrátech s jejich 20 a 30% zastoupením (poslední sloupec zmíněné tabulky). Hmotnost žížal vzrůstala s úrovní přídavku jednotlivých kalů, přičemž kromě patrného trendu byly pozorovány i statisticky významné rozdíly (viz dny 21-77 v případě všech použitých kalů; tab. P2). Rozdíly mezi substráty s identickým zastoupením jednotlivých kalů již nebyly tak markantní, přesto však

23




byly pozorovány (viz např. substráty s 5 % kalů ve dni 49, 10 % kalů ve dni 35, 20 % kalů ve dni 63 a 30 % kalů ve dnech 49-77; tab. P2). V tomto ohledu lze konstatovat, že substráty s kaly ze sedimentačního rybníka byly pro růst žížal (nemluvě o jejich reprodukci viz níže) méně vhodné. To patrně souvisí s jejich již částečně proběhlou mineralizací, kterou lze nejsnáze pozorovat na sníženém obsahu organických látek, popř. organického uhlíku v kombinaci s nižšími koncentracemi důležitých prvků, především dusíku (celkový dusík, viz tab. 1). V těchto kalech je pro žížaly vhodná potravní nabídka přirozeně více omezená. Produkce kokonů a juvenilů Z pohledu vermikompostování je zásadní skutečností reprodukce nasazených žížal, které především díky svému potomstvu celý proces podstatným způsobem akcelerují. Po 7 dnech od nasazení nebyly při kontrole přežití žížalí násady pozorovány žádné kokony. Po 14 (21. den experimentu) však již začala být reprodukce patrná a vrcholila mezi 35. a 49. dnem. Poté začala klesat a ca od 91. dne byla velmi nízká (v průměru pod hranicí 10 kokonů na inkubátor). Plná číselná informace o produkci kokonů napříč testovanými substráty včetně statistického vyhodnocení je shrnuta v přílohové části této zprávy – tab. P3. Vzhledem k malému počtu opakování, relativně úzkému rozmezí pozorovaných hodnot a jejich variabilitě však byl pozorován statisticky průkazný rozdíl pouze jednou, a to 49. den, kdy v substrátu O30 bylo průkazně více kokonů než v případě varianty R10. Na vině je tak do určité míry malá síla metodologicky správně použitých neparametrických testů. Pro zhodnocení základních trendů produkce kokonů však v našem případě postačí pohled na obr. 10., kde krom již zmíněných početních dynamik lze dobře vidět, že na kaly bohatší substráty zajištovaly lepší podmínky, přičemž u variant O20 a O30 bylo v maximu pozorováno přes 40, resp. 50 nakladených kokonů (den 49). Varianty O5 a O10 byly kontrolní skupině podstatně blíže. V případě substrátů s kaly z biofiltru byly pozorovány identické tendence, substráty B20 a B30 však nepřekročily hranici 30, resp. 40 kokonů. Obdobné trendy byly pozorovány u kalů ze sedimentačního rybníka, kdy pozorovaná maxima nepřesáhla hodnotu 30 ani v nejbohatších variantách. Poměrně překvapivý byl také značný nárůst produkce kokonů ve variantě R5, která se víceméně překrývala se substráty R20 a R30. Nakonec je nutné podotknout dvě skutečnosti. 1) za rozhodující lze vzhledem k ustanovení žížalí populace v substrátech považovat kokony nakladené do 63. dne (alespoň v tomto případě), po němž následoval značný pokles jejich produkce a 2) přímé porovnávání počtu

24




nakladených kokonů po uvedeném termínu je komplikováno zvětšujícími se rozdíly v úrovni přežití dospělců v substrátech (obr. 8, tab. P1). Jestliže kokony byly poprvé pozorovány 14 dní po nasazení (21. den experimentu), tak první juvenilové byli pozorováni hned při následujícím přepočítání (35. den experimentu). Tato skutečnost nám potvrzuje velice krátkou dobu inkubace u E. andrei a je tak jedním ze zásadních faktorů jejich vysokého reprodukčního potenciálu. Zde je nutné rovněž podotknout, že kokony tohoto druhu obsahují hned několik juvenilů. Po objevení se prvních juvenilů začal jejich počet prudce stoupat a napříč substráty dosáhl svého vrcholu ca 91. den (obr. 11). Poté jejich počet osciloval na poměrně úzkém rozmezí mezi 250 a 300 kusy, což vede k úvaze, že zde byla dosažena nosná kapacita prostředí (jen pro připomínku – tento počet juvenilů byl společně s dospělci a kokony v pouhých 200 g iniciální sušiny!). Živinově nejchudší kontrolní substrát početně zaostával, přičemž v případě kalů z odchovu a biofiltru byl následován variantami O5, resp. B5. Tento trend nebyl v případě substrátů s rybničním kalem patrný, přičemž varianty všech kalů s více než 10 % nevykazovali podstatné rozdíly oproti bohatším variantám příslušných kalů (obr. 11). Mírné navýšení počtu juvenilů napříč substráty při ukončení experimentu lze spíše přičíst na vrub zvýšenému úsilí, které bylo vyvinuto pro nejlépe úplnou separaci žížal a vermikompostů. Plná číselná informace o produkci juvenilů napříč testovanými substráty včetně statistického vyhodnocení je shrnuta v přílohové části této zprávy – tab. P4. 49. a 63. den byl pozorován jednak trend sníženého počtu juvenilů v kontrole oproti variantám R20 a R30 a nižší hodnoty byly patrné také v substrátech O20 a O30. Zde se však nejednalo o dlouhodobou záležitost a na vině bylo spíše pozdější líhnutí juvenilů (viz počty kokonů mezi těmito skupinami, tab. P3). 105. den byl počet juvenilů v kontrole nižší v porovnání se skupinami O30, B20, R5, R20 a R30. Trend k méně profitující žížalí populaci v kontrolní skupině, potažmo méně bohatých substrátech tak byl pozorován i v případě počtu juvenilů.

25




Obr. 8. Experiment 1 – přežití násadového materiálu žížal (dospělců Eisenia andrei) v kontrolním substrátu z drcené pšeničné slámy (K) a ve variantách s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) s iniciálním zastoupením 5, 10, 20 a 30 % v sušině.

26




Obr. 9. Experiment 1 – individuální hmotnost násadového materiálu žížal (dospělců Eisenia andrei) v kontrolním substrátu z drcené pšeničné slámy (K) a ve variantách s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) s iniciálním zastoupením 5, 10, 20 a 30 % v sušině.

27




Obr. 10. Experiment 1 – počty kokonů v kontrolním substrátu z drcené pšeničné slámy (K) a ve variantách s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) s iniciálním zastoupením 5, 10, 20 a 30 % v sušině.

28




Obr. 11. Experiment 1 – počty juvenilů v kontrolním substrátu z drcené pšeničné slámy (K) a ve variantách s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) s iniciálním zastoupením 5, 10, 20 a 30 % v sušině.

29




Rozbory získaných vermikompostů Ačkoliv bylo se všemi substráty nakládáno obdobným způsobem, bylo při analýzách finálních vermikompostů několik zajímavých zjištění. Vlhkost substrátů byla poměrně vysoká a to navzdory skutečnosti, že v průběhu více než čtyřměsíčního experimentu byly pouze výjimečně dovlhčovány další vodou. Většina vypařené vody totiž v inkubátorech zpětně kondenzovala a jistý vliv lze připsat na vrub i metabolické vodě, která vznikala při rozkladu substrátů mikroorganismy. Především substráty s vyšším zastoupením kalů dosahovaly vyšších hodnot sušiny v porovnání s kontrolou a týž trend byl pozorován v závislosti na velikosti zastoupení jednotlivých kalů v příslušných experimentálních variantách (tab. P5). Nejvyšších hodnot bylo dosahováno ve variantách s rybničními kaly, což však lze spíše okomentovat přítomností písčité, již mineralizované frakce s vysokou sušinou, která vlhkost hůře aktivně váže. Subjektivním ohodnocením nepůsobily tyto kaly jako sušší. Aktivní i výměnné pH finálních vermikompostů bylo nejvyšší v kontrolní skupině. Ve variantách s RAS kaly pH klesalo až na výjimky v závislosti na velikosti přídavku kalu. Nejnižších hodnot pH bylo dosahováno ve variantách s kalem z odchovu, jehož iniciální pH bylo nejnižší (viz tab. 1). Při pohledu na pH vstupních materiálů však lze konstatovat, že při procesu vermikompostování došlo k jeho žádané stabilizaci ve smyslu posunu k neutrální oblasti. Obsah organických látek a potažmo i organického uhlíku odrážel iniciální kompozici substrátů danou především zastoupením na uhlík bohaté slámy. Finální vermikomposty se tak vyznačovaly užším C/N poměrem v závislosti na rostoucím zastoupení použitých kalů (tab. P5). Nejhorších parametrů s ohledem na obsah uhlíku a především dusíku dosahovaly varianty s rybničním kalem, neboť tento byl na zmíněné živiny nejchudší (tab. 1). Tato skutečnost rovněž naznačuje, že z pohledu následného využití vermikompostů jakožto hnojiva s vysokým obsahem těchto živin jsou rybniční kaly nejméně vhodné. Výše uvedené charakteristiky finálních substrátů můžeme také zhodnotit s ohledem na jejich další využití jakožto kompostu (hnojiva). Pro tyto účely vycházíme z příslušné normy, kterou je ČSN 46 5735, Průmyslové komposty. Ta specifikuje určité znaky, které musejí průmyslové komposty a potažmo tedy i vermikomposty splňovat. Z námi sledovaných parametrů se jedná o sušinu, která by měla být v rozmezí 35 až 60 %, celkový dusík min 0,60 %, C/N poměr max. 30 a aktivní pH od 6,0 do 8,5. Námi získané zastoupení sušiny je spíše dáno designem experimentu v uzavřených inkubátorech a vcelku není pochyb o tom, že realizace v konvenčních podmínkách bude dosahovat požadovaných limitů. Obsah celkového

30




dusíku byl minimálně dvakrát vyšší (tab. P5) a C/N poměrem vyhovovala i kontrolní skupina. Varianty s příslušnými kaly pak mohou být v tomto ohledu hodnoceny lépe v závislosti na jejich zastoupení. Aktivní pH bylo rovněž vyhovující ve všech variantách, byť v substrátech s nejkyselejším kalem (z odchovu) se nalézalo na spodní hranici požadovaného rozmezí (tab. P5). Zastoupení hořčíku, vápníku a fosforu bylo ve variantách s kaly průkazně bohatší. Napříč kaly však nebyly pozorovány výrazné rozdíly (obr. P5), což dobře reflektuje jejich velmi podobné iniciální složení (obr. 1). Opakem však byl draslík, jehož nejvyšší koncentrace byly pozorovány v kontrolní skupině a nejnižších hodnot bylo dosahováno v nejbohatších variantách napříč všemi použitými kaly (obr. P5). Tato skutečnost je dána vysokým obsahem draslíku v pšeničné slámě (obr. 1). Výsledky ohledně dynamiky reprodukce žížal, fyzikálně-chemických vlastností finálních vermikompostů a obsahů živin jsou nakloněny spíše k využívání variant s vyšším zastoupením kalů (především v případě využívání kalů z odchovu a biofiltru). Tyto však musejí být hodnoceny i z hlediska možné kontaminace, kdy nejsledovanějšími parametry jsou obsahy těžkých kovů. Již zmíněná norma ČSN 46 5735 také určuje nejvyšší přípustné množství sledovaných látek ve vstupních surovinách, které mohou být pro kompostování (a tedy i vermikompostování) použity. Tyto hodnoty jsou sumarizovány v tab. 3, přičemž z porovnání s tab. 1 je patrné, že drcená pšeničná sláma i všechny typy použitých RAS kalů jsou pro tento účel vhodné. Tab. 3. Nejvyšší přípustné množství sledovaných látek v sušině u surovin využívaných pro kompostování dle ČSN 46 5735. Sledovaná látka Nejvyšší přípustné množství v sušině -1 Rtuť (mg.kg ) 10 -1 Nikl (mg.kg ) 200 Olovo (mg.kg-1) 500 -1 Kadmium (mg.kg ) 13 Měď (mg.kg-1) 1200 Chrom (mg.kg-1) 1000 Zinek (mg.kg-1) 3000

Obsah těžkých kovů ve finálních vermikompostech sledoval obecně platný trend vzrůstu s velikostí přídavků jednotlivých kalů. Kontrolní skupina tak byla obvykle nejméně zatížená. Jediné výjimky snad tvořila pouze rtuť a měď, jejichž obsahy byly napříč textovanými úrovněmi velmi podobné (tab. P6). Obsahy niklu a olova byly mezi jednotlivými

31




kaly na daných úrovních vyrovnané. V případě kadmia a zinku však byl průkazně nejzatíženější kal z odchovu (tab. P6), což odpovídá vstupním analýzám (tab. 1). Norma ČSN 46 5735 zároveň definuje nejvyšší přípustné množství sledovaných látek ve finálních kompostech, které pak dělí do dvou kvalitativních tříd. Z celkového pohledu lze ohodnotit získané vermikomposty velmi dobře. Pokud porovnáme nejvyšší pozorované hodnoty s limity pro vyšší (I.) třídu, pak rtuti bylo více než 24krát méně, než daná norma připouští (tab. 4). Niklu bylo více než 5krát, olova více než 16krát a kadmia více než 2krát méně. V případě mědi a chromu to pak bylo více než 5krát, resp. 7krát méně (tab. 4). Jediným problematickým prvkem pak byl zinek. Ten převyšoval limit více než 3,5krát, resp. 1,8krát při porovnání s hodnotami danými pro první, potažmo druhou třídu. Zde je však nutné podotknout několik skutečností. Vůči daným limitům jsou zde tímto způsobem porovnány pouze nejvyšší sledované hodnoty, tzn., že ve všech ostatních variantách vermikompostů byly pozorovány obsahy nižší. Jelikož je zinek esenciální prvek, mají živé organismy poměrně dobře vyvinuté mechanismy umožňující regulaci jeho obsahu v těle (Kouba a kol., 2010), což se mimochodem prokázalo i v tomto experimentu (viz vzrůst obsahů zinku ve vermikompostech tab. P6 s jeho prakticky totožnými koncentracemi v biomase žížal tab. P7). Jeho přítomnost pak pravděpodobně také zamezila akumulaci kadmia v žížalách (viz níže). Vysoký obsah zinku v RAS kalech je navíc známý (viz např. Marsh a kol., 2005), přičemž za hlavní zdroj lze dozajista označit použité krmivo (pozinkovaných částí je v této technologii totiž minimum). Na daném RAS jsou nejčastěji využívanými krmivy Efico Enviro 920 a Orbit 929 (o velikosti pelet 3 a 4,5 mm) od firmy BioMar A/S, Dánsko. Sám výrobce deklaruje přídavek monohydrátu síranu zinečnatého v množství 137, resp. 135 mg.kg-1 krmiva. Deklarované množství samotného zinku v krmivu je pak v obou případech 100 mg.kg-1, nicméně naše analýzy prokázaly koncentrace vyšší (tab. 5). Jelikož je obsah zinku ve svalovině odchovávaných ryb pouze 13,00±1,13 mg.kg-1 (analyzovány byly tři směsné vzorky z filetů deseti kusů ryb o živé hmotnosti více než 500 g, jednalo se o 5 a 5 ks pstruha duhového Oncorhynchus mykiss a sivena amerického Salvelinus fontinalis jenž celý svůj odchov podstoupily na daném RAS), je nasnadě, že značná část zinku z krmiva se uvolňuje do RAS kalů, resp. po vyluhování i do vody, kde se do určité míry koncentruje. Toto lze dle našeho přesvědčení prokázat i za předpokladu, že budou provedeny analýzy celých rybích těl, tj. včetně kosterní soustavy a na zinek bohatého hepatopankreatu atd., které prokáží obsahy tohoto kovu vyšší.

32




Tab. 4. Nejvyšší přípustné množství sledovaných látek v sušině kompostu dle ČSN 46 5735 a nejvyšší pozorované zatížení příslušnými těžkými kovy ve finálních vermikompostech experimentu 1 (n = 3). Hodnoty jsou uvedeny v sušině. Sledovaná látka

Rtuť (mg.kg-1) Nikl (mg.kg-1) Olovo (mg.kg-1) Kadmium (mg.kg-1) Měď (mg.kg-1) Chrom (mg.kg-1) Zinek (mg.kg-1)

Nejvyšší přípustné množství dle ČSN 46 5735 Třída I Třída II 1 1,5 50 70 100 300 2 4 100 400 100 300 300 600

Nejvyšší pozorované zatížení finálních vermikompostů v experimentu 1 (skupina, ve které bylo pozorováno) 0,041±0,01 (O30) 9,17±4,00 (O30) 6,16±1,06 (R30) 0,730±0,12 (O30) 19,87±4,29 (O30) 13,34±1,54 (R30) 1075,7±90,5 (O30)

Obsah těžkých kovů ve vykultivovaných žížalách rovněž sledoval obecně platný trend vzrůstu s velikostí přídavků jednotlivých kalů. Pozorované hodnoty v biomase žížal však byly výrazně podobnější než v případě jednotlivých variant samotných substrátů a od kontroly se lišily pouze v případě niklu, přičemž tento nebyl v žížalách z kontrolní skupiny vůbec detekován. Na první pohled překvapivý trend však byl pozorován v případě kadmia, jehož obsah v biomase žížal s přídavkem kalů klesal a to navzdory vzrůstajícím koncentracím v samotných substrátech (porovnej tab. P5 a P6). Důvod tohoto změněného trendu akumulace lze vysvětlit výše uvedenými koncentracemi zinku. Oba kovy mají za obvyklých podmínek oxidační číslo +II i podobné protonové číslo a mohou proto do jisté míry zaměnitelně vystupovat v biologických strukturách s obdobnou funkcí. Skutečnost, že substráty obsahovaly kadmium v řádu desetin mg a zinek ve stovkách mg (tedy koncentrace o 3 řády vyšší), naznačuje, že naprostá většina vazebných míst vhodných pro kadmium byla obsazena zinkem. Koncentrace tohoto prvku jsou však žížaly schopny, jak již bylo zmíněno, ve svých tělech účinně regulovat (tab. P6). Mezi těmito kovy se tak jedná o určitý typ antagonismu, který již prokázal například Taspinar a kol. (2011). Vykultivované žížaly lze samozřejmě prodávat jako živou nástrahu sportovním rybářům, či živé doplňkové krmivo pro chovatele řady živočichů. Stejně tak ji lze poskytovat zájemcům požadující násadu žížal do svých domácích nebo zahradních vermikompostérů. Z pohledu chovatele ryb je však zřejmě nejzajímavější otázkou, zda lze tuto biomasu využít

33




zpětně jako krmivo v chovu ryb (viz např. Rezvani a kol., 2011). V tomto ohledu je zhodnocení těchto žížal z pohledu obsahu těžkých kovů také důležité. Za tímto účelem můžeme hodnoty naměřené v biomase žížal porovnat se standardně využívanými krmivy v RAS příjemce dotace, popř. se Směrnicí Evropského Parlamentu a Rady 2002/32/ES ze dne ze dne 7. května 2002 o nežádoucích látkách v krmivech v případě kadmia a Nařízením Komise (EU) č. 744/2012 ze dne 16. srpna 2012, kterým se mění přílohy výše uvedené směrnice v případě rtuti a olova. Biomasa žížal obsahovala kovy o velmi podobné koncentraci jako v případě předkládaných krmiv v případě niklu, mědi a zinku. Obsah olova v krmivech byl pod hranicí detekce, přičemž v případě žížalí biomasy byl v nejzatíženější variantě téměř 44krát pod limitem daným příslušným nařízením. Obsah rtuti u žížal byl v porovnání s krmivy ca desetkrát vyšší, limit daný směrnicí však byl překonán max o ca 50 %, což lze považovat za mírné překročení (nejednalo se o násobky). Obdobné zvýšení při porovnání s krmivy bylo pozorováno v případě kadmia, daný limit však byl překonán pouze v jediném případě – u kontrolní skupiny (tato skutečnost vysvětlena výše). Obsah chromu v žížalách byl pod měřitelnou hranicí, kdežto v případě předkládaných krmiv byl detekován.

34




Tab. 5. Obsah sledovaných kovů v krmivech nejvíce používaných v RAS systému příjemce dotace – Efico Enviro 920 a Orbit 929 od firmy BioMar A/S, Dánsko a v biomase žížal získaných z finálních vermikompostů experimentu 1 (n = 3 ve všech případech). Rozbory zmíněných krmiv vycházejí ze vzorků lišících se šarží. Hodnoty jsou uvedeny v sušině a jsou prezentovány jako průměr±SD. V posledních sloupcích limity dané Směrnicí Evropského Parlamentu a Rady 2002/32/ES ze dne ze dne 7. května 2002 o nežádoucích látkách v krmivech v případě kadmia a Nařízením Komise (EU) č. 744/2012 ze dne 16. srpna 2012, kterým se mění přílohy výše uvedené směrnice v případě rtuti a olova ve vztahu k biomase žížal, jakožto doplňkovému krmivu ryb. Nejvyšší Směrnice pozorovaná Efico Evropského Nařízením Parametr/ hodnota Enviro Orbit 929 Parlamentu a Komise (EU) Substrát v biomase žížal 920 Rady č. 744/2012 (skupina, ve které 2002/32/ES* bylo pozorováno) 0,17±0,03 (O20 a Rtuť – 0,017±0,00 0,019±0,00 0,11 (mg.kg-1)

O30)

Nikl

0,70±0,06

0,55±0,02

0,82±0,10 (B30)

–

–

Olovo

0,05±0,00

<0,05

0,26±0,08 (R30)

–

11,4

Kadmium

0,25±0,02

0,15±0,01

2,69±0,80 (K)

2,3

–

Měď

5,33±0,23

4,91±0,36

7,24±0,48 (R5)

–

–

Chrom

0,25±0,01

0,25±0,06

<0,05 (všechny

–

–

(mg.kg-1) (mg.kg-1) (mg.kg-1) (mg.kg-1) (mg.kg-1)

varianty)

Zinek

– – 148,1±8,7 137,0±7,7 137,6±9,3 (R5) (mg.kg-1) *tato směrnice uvádí hodnoty v krmivu s 12% obsahem vlhkosti. Pro účely porovnání jsou tyto převedeny na 100% sušinu a uvedeny s přesností na jedno desetinné místo.

35




EXPERIMENT 2 V kontrolní skupině nebyly zaznamenány žádné kusové ztráty nasazených žížal. Totéž bylo pozorováno i v případě všech variant s kaly z odchovu a sedimentačního rybníka, kdy v obou případech byly voleny varianty až se 70% zastoupením v sušině (obr. 12). Tato skutečnost naznačuje, že žížaly jsou schopné tolerovat poměrně vysoké dávky těchto kalů. Limitních hodnot však bylo dosaženo ve variantách s kaly z biofiltru. Po 24 hodinách byl pozorován totální úhyn ve variantách B40 a B45 a po 48 hodinách i ve variantě B30. Poté již zůstal tento stav víceméně nezměněn (obr. 12). Mortalita žížal přitom nebyla v experimentu 1 u

varianty B30 pozorována.

Částečným

vysvětlením

může

být

jednak týdenní

předkompostování, které nebylo u experimentu 2 realizováno, resp. odlišné složení vstupních kalů. Zde je vhodné poukázat na skutečnost, že kaly z RAS jsou co do svého složení velmi proměnlivé a závisí především na aktuální intenzitě krmení ryb a teplotě vody. Tento rozdíl ve složení je nejsnáze patrný při porovnání tabulek 1 a 2, kdy kal z biofiltru v experimentu 2 obsahoval vysoké množství celkového dusíku při nízkém zastoupení organického uhlíku (viz úzký C/N poměr, tab. 2). Uvolněné množství amoniaku tak bylo zřejmě pro žížaly limitující. V tomto ohledu lze dojít k závěru, že volba zastoupení úrovně kalu nemůže být především při vyšších úrovních paušalizována a před nasazením většího množství násadového materiálu do substrátů je vhodné provést nejdříve alespoň krátkodobou zkoušku snášenlivosti (nejméně 1 – 2 dny) na menším množství žížal.

36




24 h

48 h

168 h

Obr. 12. Experiment 2 – Přežití nasazených dospělců E. andrei v kontrolním substrátu z drcené pšeničné slámy (K) a ve variantách s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) po 24, 48 a 168 hodinách (odshora). Iniciálním zastoupením kalů bylo 20, 30, 40, 50, 60 a 70 % v sušině v případě O a R, a 10, 20, 30, 40, 45 % v sušině v případě kalu B. Hodnoty jsou prezentovány jako průměr+SD, n = 3.

37




EXPERIMENT 3 Při tomto experimentu bylo pozorováno vysoké přežití žížal, které dosahovalo hodnot 95,3±3,4, 95,3±3,4 a 94,0±4,9 % na konci 1., 2. a 3. týdne. Jejich relativní zastoupení v jednotlivých substrátech se po 1. týdnu inkubace lišilo (F3,11 = 11,365, p = 0,003). Nejvíce preferovaný byl substrát s rybničním kalem (53,9±15,7 %) následovaný variantou s kalem z odchovu (32,8±13,8 %). Kontrolní skupina byla osídlena nejméně (5,3±4,1 % žížal). Tato skutečnost naznačuje, že žížaly preferovaly živinově bohatší substráty. Variantě s kalem z biofiltru se však pro tuto chvíli stranili (výskyt jen 8,0±2,2 % žížal), což bylo zřejmě způsobeno velmi vysokým obsahem živin, resp. uvolněného amoniaku viz výsledky experimentu 2 potvrzující mortalitu násady i ve variantě B20 po 168 hodinách (7 dnech). Na konci druhého týdne však byla situace podstatně odlišná, neboť žížaly masově osídlily potravně atraktivní substrát s kalem z biofiltru (66,6±10,7 % žížal), který pro ně byl v tuto chvíli již bezpečný. Průkazně odlišné od tohoto substrátu byly všechny ostatní varianty, přičemž dosahovali velmi podobných hodnot (v průměru 10,4 až 11,6 %). Identický, avšak již méně výrazný trend přetrvával i na konci třetího týdne (obr. 13).

Obr. 13. Experiment 3 – Relativní výskyt nasazených dospělců E. andrei v kontrolním substrátu z drcené pšeničné slámy (K) a ve variantách s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) po 1, 2 a 3 týdnech inkubace. Iniciálním zastoupením všech kalů 20 % v sušině. Hodnoty jsou prezentovány jako průměr+SD. Sloupce s lišícími se písmeny v příslušných časech jsou statisticky průkazně rozdílné (arksinová transformace procenta výskytu, jednocestná ANOVA, Tukeyův HSD test pro stejné n, n = 3, p < 0,05).

38




EXPERIMENT 4 Ačkoliv byly substráty tohoto experimentu připraveny v polovině května, byly v tomto období na místě realizace pozorovány přízemní mrazíky s minimální teplotou vzduchu -2,5 °C (data neprezentována). Teplota substrátů však během předkompostování pod bod mrazu neklesla (obr. 14). Snad až na období před nasazením žížal, kdy byla u varianty SL výrazně větší mocnost substrátu, se teploty mezi zvolenými variantami výrazně nelišili (obr. 14).

NASAZENÍ ŽÍŽAL

Obr. 14. Průběh teplot v experimentu 5. Obě varianty – skupina s krmnými vrstvami (KV) i se slámovým ložem (SL) se vyznačovaly obdobným průběhem teplot, a to i při lišících se mocnostech substrátu. Počet průměrně nalezených dospělců v kontrolních trubkách mezi 14. a 56. dnem byl mezi oběma variantami velmi podobný a pochyboval se na poměrně úzkém rozmezí od 5,7±3,7 do 11,2±5,2 ks (obr. 16). Od 70. dne již začaly počty dospělců stoupat, což naznačuje dospívání prvních juvenilů z vlastního potomstva. Od 80. dne byl pozorován nárůst jejich počtu ve variantě KV, což dobře reflektuje atraktivnost předkládaných krmných vrstev, které žížaly s úspěchem využívaly (viz reprodukce dále). U varianty SL totiž došlo ke značnému poklesu mocnosti substrátu a tento již přestal přinejmenším prostorově žížalám dostačovat. Při ukončení experimentu totiž byla mocnost substrátu ve skupině SL ca poloviční, přičemž již od 98. dne byla pozorována zvýšená snaha žížal tento substrát opustit (výrazně vyšší výskyt žížalích exkrementů při horním okraji kruhových nádrží).

39




Obr. 15. Experiment 4 – počet dospělců E. andrei v substrátech z kontrolních trubek ve variantě s krmnými vrstvami (KV) a ve skupině se slámovým ložem (SL). Data jsou prezentována jako průměr+SD.

Obr. 16. Experiment 4 – individuální hmotnost dospělců E. andrei v substrátech z kontrolních trubek ve variantě s krmnými vrstvami (KV) a ve skupině se slámovým ložem (SL). Data jsou prezentována jako průměr+SD.

40




Z hlediska hmotnosti však byly dospělci ve skupině SL soustavně větší (obr. 16). V obou skupinách však byl pozorován pozvolný pokles průměrné hmotnosti. Tento fenomén již byl podrobně popsán v experimentu 1. V případě zde popisovaného pokusu však ještě musíme přihlédnout ke skutečnosti, že tento pokles je patrně ovlivněn také výskytem právě dospívajícího potomstva, jehož hmotnost je v tomto období přirozeně menší. Produkce kokonů vrcholila mezi 42. a 70. dnem (obr. 17), kdy bylo v každé vzorkovací trubce pozorováno mezi 50 až 70 kokony. Zde pouze připomínáme, že každý kokon obsahuje přinejmenším 2 až 3 juvenily. Pokles produkce kokonů v následujícím časovém období můžeme odůvodnit celou řadou již zmíněných skutečností (experiment 1). Poměrně pozoruhodný byl prakticky lineární nárůst počtu juvenilů v obou typech substrátů (obr. 18). Ten však v případě skupiny SL kulminoval okolo 84. dne při průměrném počtu ca 200 ks juvenilů na vzorkovací trubku. Nejpravděpodobnějším vysvětlením je omezená dostupnost potravy, resp. s tímto úzce související prostorová dostupnost. V případě substrátu KV zabezpečovaly přidávané krmné vrstvy vhodné podmínky a průměrný počet juvenilů tak mohl přesáhnout hranici 300 ks na vzorkovací trubku (obr. 18). Pro porovnání toho, zda vzorkovací trubky lze rámcově považovat za dostatečné indikátory rozvoje žížalích populací jsme na konci experimentu přebrali substrát z jednoho opakování pro každou variantu (KV i SL) v rozsahu ½ kruhové nádrže a pozorované počty jsme porovnali s predikcí získanou z průměru všech vzorkovacích trubek. Ve variantě KV bylo na konci experimentu ve vzorkovacích trubkách pozorováno průměrně 19,8 dospělců, 20,6 kokonů a 304,3 juvenilů. V celé kruhové nádrži by se při rovnoměrném rozmístění žížal mělo jednat o 675 dospělců, 702 kokonů a 10376 juvenilů a v polovině substrátu pak o 338 dospělců, 351, kokonů a 5188 juvenilů. Pozorované počty přitom byly 229 dospělců, 367 kokonů a 3303 juvenilů. Ve variantě KV bylo na konci ve vzorkovacích trubkách pozorováno průměrně 9,6 dospělců, 19,6 kokonů a 153,7 juvenilů. V celé kruhové nádrži by se při rovnoměrném rozmístění žížal mělo jednat o 327 dospělců, 668 kokonů a 5241 juvenilů a v polovině substrátu pak o 164 dospělců, 334, kokonů a 2620 juvenilů. Pozorované počty přitom byly 141 dospělců, 309 kokonů a 2278 juvenilů. Rámcově tak lze říci, že vzorkovací trubky poměrně dobře korelovali se situací v substrátech, ale že i uvedené počty velmi pěkně poukazují na vysoký reprodukční potenciál E. andrei po 16 týdnech, která byla nasazen v počtu 200 ks na kruhovou nádrž. Závěrem pak lze konstatovat, že jak předkládání krmných vrstev, tak aplikace kalů na slámové lože jsou pro kultivaci žížal a tedy i vermikompostování RAS kalů vhodné metody.

41




Z pohledu žížalí násady je však nutné zajistit dostatek vhodné potravy při akceptaci jejich prostorových nároků.

Obr. 17. Experiment 4 – počet kokonů E. andrei v substrátech z kontrolních trubek ve variantě s krmnými vrstvami (KV) a ve skupině se slámovým ložem (SL). Data jsou prezentována jako průměr+SD.

Obr. 18. Experiment 4 – počet juvenilů E. andrei v substrátech z kontrolních trubek ve variantě s krmnými vrstvami (KV) a ve skupině se slámovým ložem (SL). Data jsou prezentována jako průměr+SD.

42




EXPERIMENT 5 Po založení kompostu došlo ke strmému zvýšení teploty, které gradovalo mezi 5. a 8. dnem (obr. 19). V tomto období byly pozorovány teploty pravděpodobně překračující teplotu 50,0 °C, přesné hodnoty však nejsou kvůli typu použitého teploměru známy. 13. den byly po poklesu teploty na 34,0 °C nasazeny žížaly s tím, že mocnost substrátu i jeho teplota nadále pozvolna klesala. Po přidání nového substrátu (9. 10. 2012, 52. den) teplota opět vzrostla s maximem ve dni 62 (46,5 °C). Krátce na to (23. 10. 2012, 66. den) byla provedena kontrola žížalí násady ve vzorkovacích trubkách. Při této příležitosti byly zjištěny dvě zásadní skutečnosti 1) násada žížal se ve vermikompostu uchytila a 2) i navzdory prodělaným vysokým teplotám vykazovala vysokou aktivitu. Zde je nutno podotknout, že teploty blížící se 50,0 °C jsou již poměrně vysoko nad druhovým optimem. Žížaly byly v této době pozorovány pouze v níže položené chladnější vrstvě substrátu, který již byl částečně rozložený, a jeho mocnost byla ca 20 cm, což reprezentuje přibližně 40 % aktuální mocnosti celého vermikompostu. Vycházíme-li z úvahy, že každá vzorkovací trubka je 0,72 % plochy vermikompostu, měla by za předpokladu 100% přežití a rovnoměrné distribuce žížal obsahovat 14,4 ks iniciální násady E. andrei. V substrátech z rohových trubek bylo pozorováno po 8 dospělcích, v případě středového substrátu to ale bylo podstatně více (41 ks). Ačkoliv je přímé porovnání těchto hodnot pouze rámcové, můžeme konstatovat, že násada žížal se v nabídnutých podmínkách úspěšně adaptovala. V rohových trubkách bylo navíc nalezeno 8, resp. 15 juvenilů a 11, resp. 15 kokonů, což potvrzuje úspěšnou reprodukci. Jejich absence ve středu substrátu patrně souvisí s limitními (příliš vysokými) teplotními podmínkami pro tato životní stádia. Tento vermikompost bude nadále monitorován. Za nejdůležitější lze považovat kontrolu přezimování žížalí populace (brzké jaro 2013) a při získání uzrálých vermikompostů (pravděpodobně v průběhu léta téhož roku).

43


EVROPSKÝ RYBÁŘSKÝ FOND


KONTROLA

NASAZENÍ ŽÍŽAL

INVESTOVÁNÍ DO UDRŽITELNÉHO RYBOLOVU

Obr. 19. Experiment 5 - průběh teplot a mocnosti substrátu během prvních 96 dnů pokusu. Naznačeno je nasazení žížal a jejich kontrola.

5. Závěr Závěrem lze konstatovat, že cíle tohoto výzkumného projektu byly splněny, přičemž vermikompostování RAS kalů s využitím žížaly Eisenia andrei bylo vyhodnoceno jako možné. Mimo jiné bylo shledáno, že průměrná hmotnost nasazených žížal a jejich produkce kokonů pozitivně koreluje s velikostí přídavku RAS kalů. Reprodukční potenciál tohoto druhu žížaly je značný (vysoký počet produkovaných kokonů, krátká inkubační doby i doba do dosažení dospělosti vlastního potomstva). RAS kaly jsou svými obsahy živin i sledovaných látek vyhovující pro kompostování, což platí i pro vyzrálé vermikomposty (a mohou tak být využívány pro účely hnojení). Tyto vermikomposty sice obsahují mírně vyšší koncentrace zinku (obsahy ostatních sledovaných látek byly naopak velmi nízké), jeho přítomnost však nebyla vyhodnocena jako limitující, resp. byl prokázán i jeho pozitivní vliv na omezení akumulace kadmia v biomase žížal). Ty tak mohou být používány nejen jako násada do domácích a zahradních vermikompostérů či nástraha pro sportovní rybáře, ale rovněž jako doplňkové krmivo pro chovatele řady živočichů včetně samotných ryb. U používaných žížal

44




byla pozorována vysoká odolnost vůči úrovni přídavku RAS kalů s tím, že tyto jsou pro ně atraktivnější než čistě slámový substrát. Za předpokladu, že přídavek RAS kalů je pro žížaly přesto limitující, stávají se tyto substráty žížalami silně preferované až po odeznění výskytu vysokých koncentrací amoniaku. Samotné vermikompostování lze technologicky řešit předkládáním nových krmných vrstev žížalám, stejně jako proléváním vodnatých RAS kalů skrz slámové lože.

Použitá literatura: Bergheim A., Cripps S.J., Liltved H., 1998. A system for the treatment of sludge from landbased fish-farms. Aquat Liv Res 11, 279-287. Blancheton J.P., Piedrahita R., Eding E.H., Roque d’Orbcastel E., Lemarié G., Bergheim A., Fivelstad S., 2007). Intensification of land based aquaculture production in single pass and reuse systems. In: Bergheim A. (Ed.), Aquacultural Engineering and Environment. Research Signpost, Kerala, India, 21-47 s. Bureau D.P., Gunther S., Cho C.Y., 2003. Chemical composition and preliminary theoretical estimates of waste outputs of rainbow trout reared in commercial cage culture operations in Ontario. N AM J Aquacult 65: 33-38. Bureau D.P., Hua K., 2010. Towards effective nutritional management of waste outputs in aquaculture, with particular reference to salmonid aquaculture operations. Aquacult Res 41: 777-792. Colt J., 1991. Aquacultural production systems. J Anim Sci 69: 4183-4192. Cripps S.J. Bergheim A., 2000. Solids management and removal for intensive land-based aquaculture production systems. Aquacult Eng 22: 33-56. Cromey C.J., Nickell T.D., Black K.D., 2002. DEPOMOD-modelling the deposition and biological effects of waste solids from marine cage farms. Aquaculture 214: 211-239. ČSN 46 5735, 1991. Průmyslové komposty, Vydavatelství norem, Praha, 32 s. del Campo L.M., Ibarra, P., Gutiérrez X., Takle H., 2010. Utilization of sludge from recirculation aquaculture. Navštíveno 5. listopadu 2012. Domínguez J., Velando A., Ferreiro A., 2005. Are Eisenia fetida (Savigny, 1826) and Eisenia andrei Bouché, 1972 (Oligochaeta, Lumbricidae) different biological species? Pedobiologia 49: 81-87. Elvira C., Domínguez J., Briones M.J.I., 1996. Growth and reproduction of Eisenia andrei and E. fetida (Oligochaeta, Lumbricidae) in different organic residues. Pedobiologia 40: 377-384. Elvira C., Domínguez J., Mato S., 1997. The growth and reproduction of Lumbricus rubellus and Dendrobaena rubida in cow manure mixed cultures with Eisenia andrei. Appl Soil Ecol 5: 97-103. FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations), 2012. State of world aquaculture. . Navštíveno 5. listopadu 2012.

45




Hartenstein R., Amico L., 1983. Production and carrying capacity for the earthworm Lumbricus terrestris in culture. Soil Biol Biochem 15: 51-54. Chen S., Coffin D.E., Malone R.F., 1997. Sludge production and management for recirculating aquaculture systems. J World Aquac Soc 28: 303-315. Jokumsen A., Svendsen L.M., 2010. Farming of freshwater rainbow trout in Denmark. 47 s. Kaplan D.L., Hartenstein R., Neuhauser E.F., 1980. Coprophagic relations among the earthworms Eisenia foetida, Eudrilus eugeniae and Amynthas spp. Pedobiologia 20: 74-84. Kouba A., Buřič M., Kozák P., 2010. Bioaccumulation and effects of heavy metals in crayfish: a review. Water Air Soil Poll 211: 5-16. Koubová A., Goberna M., Šimek M., Chroňáková A., Pižl V., Insam H., Elhottová D., 2012. Effects of the earthworm Eisenia andrei on methanogens in a cattle-impacted soil: A microcosm study. Eur J Soil Biol 48: 32-40. Maillard V.M., Boardman G.D., Nyland J.E., Kuhn D.D., 2005. Water quality and sludge characterization at raceway-system trout farms. Aquacult Eng 33: 271-284. Marsh L., Subler S., Mishra S., Marini M., 2005. Suitability of aquaculture effluent solids mixed with cardboard as a feedstock for vermicomposting. Bioresour Technol 96: 413-418. Martins C.I.M., Eding E.H., Verdegem M.C.J., Heinsbroek, L.T.N., Schneider O., Blanchetond J.P., Roque d’Orbcastel E., Verretha J.A.J., 2010. New developments in recirculating aquaculture systems in Europe: A perspective on environmental sustainability. Aquacult Eng 43: 83-93. MZe (Ministerstvo zemědělství), 2011. Situační a výhledová zpráva obiloviny. MZe, Praha, 90 s. Nařízením Komise (EU) č. 744/2012, 2012. Nařízením Komise (EU) č. 744/2012 ze dne 16. srpna 2012, kterým se mění přílohy I a II směrnice Evropského parlamentu a Rady 2002/32/ES, pokud jde o maximální obsahy arsenu, fluoru, olova, rtuti, endosulfanu, dioxinů, Ambrosia spp., diclazurilu a lasalocidu sodného A a o akční prahy pro dioxiny. Úřední věstník Evropské unie L219: 5-12. Pérez-Losada M., Eiroa J., Mato S., 2005. Phylogenetic species delimitation of the earthworm Eisenia fetida (Savingy, 1826) and Eisenia andrei Bouché, 1972 (Oligocheta, Lumbricidae) based on mitochondrial nuclear DNA sequences. Pedobiologia 49: 317324. Rezvani A., Amiri B.M., Manouchehri H., Abadian R., 2011. Measurement of gonadal development of Astronotus ocellatus (Cuvier, 1829) as a result of feeding earthworm (Eisenia foetida). International Journal of Research in Fisheries and Aquaculture 1: 11-13 Reid G.K., Liutkus M., Robinson S.M.C., Chopin T.R., Blair T., Lander T., Mullen J., Page F., Moccia R.D., 2009. A review of the biophysical properties of salmonid faeces: implications for aquaculture waste dispersal models and integrated multi-trophic aquaculture. Aquacult Res 40: 257-273. Reinecke A.J., Viljoen S.A., 1991.A comparison of the biology of Eisenia fetida and Eisenia andrei (Oligochaeta). Biol Fertil Soils 11: 295-300. Směrnice Evropského Parlamentu a Rady 2002/32/ES, 2002. Směrnice Evropského Parlamentu a Rady 2002/32/ES ze dne 7. května 2002 o nežádoucích látkách v krmivech. Úřední věstník Evropské unie L 140/10: 3-14. Škanta F., Dvořák J., Josková R. Šilerová M., Procházková P., Mančíková V., Elhottová D., Koubová A. Pižl V., Bilej M., 2010. Different expression of fetidin and lysenin in

46




Eisenia andrei and Eisenia fetida earthworms. In: The 9th International Symposium on Earthworm Ecology, Xalapa, Mexiko, p. 78. Taspinar M.S., Agar G., Alpsoy L., Yildirım N., Bozari S., Sevsay S., 2011. The protective role of zinc and calcium in Vicia faba seedlings subjected to cadmium stress. Toxicol Ind Health 27: 73-80. van Rijn J., 1996. The potential for integrated biological treatment systems in recirculating fish culture-a review. Aquaculture 139: 181-201. Wik T.E.I., Lindén B.T., Wramner P.I., 2009. Integrated dynamic aquaculture and wastewater treatment modelling for recirculating aquaculture systems. Aquaculture 287: 361-370. Zbíral J., Honsa I., Malý S., 1997. Analýza půd III. Jednotlivé pracovní postupy. Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský Brno, Brno.

Ve Vodňanech dne 30. 11. 2012

Ing. Antonín Kouba, Ph.D. řešitel projektu

47





6. Přílohy Tab. P1. Experiment 1 – přežití násadového materiálu žížal (dospělců Eisenia andrei) v kontrolním substrátu z drcené pšeničné slámy (K) a ve variantách s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) s iniciálním zastoupením 5, 10, 20 a 30 % v sušině. Data jsou prezentována jako průměr±SD. Hodnoty s lišícími se písmeny v příslušných řádcích jsou statisticky průkazně rozdílné (arksinová transformace procent přežití, jednocestná ANOVA, Tukeyův HSD test pro stejné n, n = 3, p < 0,05). Den experimentu/ substrát 7 14 21 35 49 63 77 91 105 119

K

O5

O10

O20

O30

100,0± 100,0± 100,0± 100,0± 100,0± 0,0a 0,0a 0,0a 0,0a 0,0a 96,7± 96,7± 100,0± 100,0± 100,0± 4,7a 4,7a 0,0a 0,0a 0,0a 96,7± 96,7± 100,0± 100,0± 100,0± 4,7a 4,7a 0,0a 0,0a 0,0a 96,7± 96,7± 100,0± 100,0± 100,0± 4,7a 4,7a 0,0a 0,0a 0,0a 96,7± 90,0± 100,0± 96,7± 100,0± 4,7a 0,0a 0,0a 4,7a 0,0a 90,0± 83,3± 100,0± 93,3± 100,0± 8,2a 4,7a 0,0a 9,4a 0,0a 80,0± 76,7± 90,0± 93,3± 100,0± 8,2a 4,7a 14,1a 9,4a 0,0a 76,7± 73,3± 90,0± 76,7± 100,0± 4,7ab 4,7ab 14,1ab 9,4ab 0,0a 66,7± 66,7± 73,3± 66,7± 96,7± 12,5a 12,5a 12,5a 4,7a 4,7a 60,0± 66,7± 40,0± 50,0± 70,0± 14,1a 12,5a 8,2a 16,3a 24,5a

48

B5

B10

B20

B30

R5

R10

R20

R30

100,0± 100,0± 100,0± 100,0± 100,0± 100,0± 100,0± 100,0± 0,0a 0,0a 0,0a 0,0a 0,0a 0,0a 0,0a 0,0a 100,0± 100,0± 100,0± 100,0± 100,0± 100,0± 100,0± 100,0± 0,0a 0,0a 0,0a 0,0a 0,0a 0,0a 0,0a 0,0a 100,0± 96,7± 100,0± 100,0± 96,7± 96,7± 100,0± 96,7± 0,0a 4,7a 0,0a 0,0a 4,7a 4,7a 0,0a 4,7a 100,0± 96,7± 100,0± 100,0± 96,7± 96,7± 100,0± 96,7± 0,0a 4,7a 0,0a 0,0a 4,7a 4,7a 0,0a 4,7a 96,7± 96,7± 100,0± 93,3± 96,7± 93,3± 100,0± 96,7± 4,7a 4,7a 0,0a 4,7a 4,7a 4,7a 0,0a 4,7a 86,6± 93,3± 93,3± 86,7± 93,3± 93,3± 90,0± 93,3± 9,4a 4,7a 9,4a 12,5a 4,7a 4,7a 8,2a 4,7a 86,6± 86,6± 93,3± 86,7± 83,3± 83,3± 83,3± 86,7± 9,4a 12,5a 9,4a 12,5a 9,4a 12,5a 12,5a 4,7a 80,0± 80,0± 76,7± 70,0± 63,3± 70,0± 66,7± 63,3± 16,3ab 14,1ab 17,0ab 21,6b 4,7b 0,0b 12,5b 4,7b 70,0± 76,7± 66,7± 46,7± 53,3± 63,3± 56,7± 50,0± 14,1a 17,0a 12,5a 12,5a 17,0a 9,4a 4,7a 8,2a 63,3± 53,3± 60,0± 23,3± 46,7± 46,7± 56,7± 40,0± 18,9a 18,9a 8,2a 12,5a 12,5a 12,5a 4,7a 16,3a





Tab. P2. Experiment 1 – individuální hmotnost násadového materiálu žížal (dospělců Eisenia andrei) v kontrolním substrátu z drcené pšeničné slámy (K) a ve variantách s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) s iniciálním zastoupením 5, 10, 20 a 30 % v sušině. Data jsou prezentována jako průměr±SD. Hodnoty s lišícími se malými písmeny v příslušných řádcích jsou statisticky průkazně rozdílné v rámci konkrétních kalů, tj. mezi substráty s různým zastoupením téhož kalu. Hodnoty s lišícími se velkými písmeny v příslušných řádcích jsou statisticky průkazně rozdílné mezi kaly s jejich identickým zastoupením napříč substráty. V posledním sloupci výčet skupin odlišných od kontrolní skupiny (jednocestná ANOVA, Tukeyův HSD test pro nestejné n, p < 0,05). Den Skupiny experimentu/ K O5 O10 O20 O30 B5 B10 B20 B30 R5 R10 R20 R30 odlišné od substrát K 396,8± 83,0 392,5± 66,2

394,5± 73,3aA 411,2± 64,4abA

393,3± 92,2aA 398,0± 73,8bA

400,8± 86,3aA 433,2± 76,2abA

401,3± 401,5± 400,9± 80,4aA 85,9aA 98,1aA 463,4± 407,4± 428,5± 102,0aA 93,1bA 76,1abA

35

336,9± 66,4

396,4± 73,7cA

375,2± 82,6cB

462,0± 88,4bA

536,0± 392,5± 450,2± 498,7± 523,7± 376,1± 394,0± 115,4aA 70,2cA 75,0bcA 101,5abA 102,9aA 71,2cA 73,4cB

477,1± 93,5bA

544,9± 83,4aA

49

347,4± 80,5

368,3± 71,5cAB

361,3± 79,6cA

437,5± 93,1bA

549,5± 391,4± 382,1± 442,6± 459,2± 125,7aA 76,8bA 65,7bA 101,8abA 115,8aB

338,1± 375,1± 59,9cB 76,5bcA

411,2± 83,0abA

450,0± 84,5aB

310,3± 66,9 297,5± 70,2 261,5± 67,7 246,7± 75,3 231,2± 60,4

293,9± 47,8cA 267,7± 64,9bA 247,7± 71,5aA 246,5± 66,9aA 198,9± 69,2aA

307,5± 80,4cA 271,8± 59,3bA 243,9± 53,9aA 219,2± 61,8aA 188,4± 41,7aA

403,7± 85,3bA 299,7± 86,7bA 274,0± 69,2aA 265,2± 73,4aA 212,7± 68,9aA

469,2± 104,5aA 377,6± 101,0aA 283,5± 76,5aA 257,3± 75,4aA 228,9± 58,2aA

290,2± 55,6bA 250,0± 48,0aA 222,7± 47,0aA 233,4± 41,0aA 171,5± 52,2aA

322,3± 59,6abB 270,4± 69,3aA 254,2± 49,4aA 242,7± 50,4aA 207,1± 57,2aA

349,1± 76,0aB 293,5± 64,0aB 256,7± 57,1aA 255,9± 60,7aA 223,4± 47,7aA

7 21

63 77 91 105 119

49

307,9± 69,1bA 269,0± 62,5aA 232,4± 64,6abA 240,1± 54,0abA 208,8± 52,2aA

302,7± 55,1bA 263,6± 64,8aA 221,7± 44,9bA 218,6± 47,0bA 204,6± 36,3aA

399,9± 91,5aA 466,6± 92,3aA

378,5± 114,7aA 315,7± 86,6aA 272,9± 63,0aA 277,1± 57,7aA 226,8± 58,2aA

396,6± 85,1aA 462,0± 75,9abA

358,5± 74,2abB 278,4± 79,4aB 248,5± 65,9abA 244,4± 72,0abA 243,3± 74,6aA

399,6± 401,8± 403,5± 401,0± 90,6aA 91,6aA 96,0aA 95,4aA 405,1± 404,7± 468,0± 482,9± 86,8bA 84,3bA 101,7abA 93,6aA

298,3± 70,2abA 254,0± 66,6aA 230,0± 60,6aA 226,7± 65,5aA 207,5± 58,4aA

– R20-30 O20-30, B10-30, R20-30 O20-30, B20-30, R30 O20-30 O30 – – –





Tab. P3. Experiment 1 – počet kokonů v kontrolním substrátu z drcené pšeničné slámy (K) a ve variantách s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) s iniciálním zastoupením 5, 10, 20 a 30 % v sušině. Data jsou prezentována jako průměr±SD. Hodnoty s lišícími se písmeny v příslušných řádcích jsou statisticky průkazně rozdílné (Kruskal-Wallisův test, Vícenásobné porovnání průměrného pořadí všech skupin, n = 3, p < 0,05). Den experimentu/ substrát 14 21 35 49 63 77 91 105 119 133

K

O5

O10

O20

O30

B5

B10

B20

B30

R5

R10

R20

R30

0,0± 0,0a 2,7± 2,4a 13,3± 6,5a 12,7± 5,9ab 13,3± 6,1a 11,0± 5,9a 6,0± 2,8a 5,7± 2,9a 2,0± 0,8a 4,0± 0,8a

0,0± 0,0a 2,3± 1,9a 17,0± 1,4a 19,7± 4,8ab 9,7± 4,6a 4,0± 1,4a 4,3± 1,7a 6,3± 2,5a 2,3± 0,5a 3,3± 1,2a

0,0± 0,0a 4,0± 2,2a 22,0± 8,6a 21,7± 10,8ab 11,3± 7,1a 12,0± 8,6a 5,0± 2,2a 4,0± 1,4a 5,3± 0,9a 7,3± 0,9a

0,0± 0,0a 6,3± 3,4a 29,3± 0,9a 44,3± 7,6ab 21,0± 1,4a 9,3± 2,6a 3,0± 2,8a 6,0± 3,6a 2,3± 2,1a 3,3± 1,7a

0,0± 0,0a 4,7± 1,7a 22,7± 10,2a 57,7± 14,3a 30,0± 9,2a 25,0± 13,7a 10,7± 5,8a 16,3± 7,3a 4,7± 5,9a 14,0± 5,1a

0,0± 0,0a 4,3± 0,5a 21,7± 2,9a 12,7± 2,5ab 5,0± 2,2a 10,3± 6,8a 1,7± 1,2a 1,0± 0,8a 2,7± 0,5a 4,7± 1,9a

0,0± 0,0a 8,7± 3,1a 19,3 3,3a 20,3± 4,0ab 7,3± 3,4a 10,7± 9,0a 3,3± 3,4a 7,0± 4,3a 1,0± 0,8a 2,3± 1,9a

0,0± 0,0a 10,3± 1,7a 26,7± 3,8a 29,7± 1,9ab 17,3± 13,0a 6,3± 3,4a 4,3± 2,4a 2,7± 2,5a 1,7± 2,4a 3,7± 3,1a

0,0± 0,0a 13,0± 2,2a 36,3± 8,2a 32,7± 12,1ab 12,3± 4,9a 10,0± 3,6a 2,0± 0,8a 2,7± 0,9a 1,0± 0,8a 3,0± 2,2a

0,0± 0,0a 8,7± 2,1aA 23,0± 3,6a 26,0± 10,7ab 6,0± 2,9a 9,3± 5,6a 1,3± 0,5a 1,0± 1,4a 2,3± 1,2a 3,3± 2,1a

0,0± 0,0a 6,7± 0,5a 15,7± 5,0a 10,0± 0,8b 5,7± 2,9a 9,7± 2,1a 3,0± 1,6a 3,7± 1,2a 1,7± 1,2a 2,0± 0,8a

0,0± 0,0a 9,3± 1,7a 27,0± 1,4a 23,0± 6,5ab 11,7± 3,3a 3,7± 1,2a 0,7± 0,9a 3,3± 3,4a 0,7± 0,5a 2,0± 2,2a

0,0± 0,0a 12,0± 4,2a 26,7± 2,9a 23,3± 7,8ab 8,7± 0,5a 16,0± 5,1a 1,0± 0,8a 0,0± 0,0a 0,3± 0,5a 3,0± 1,4a

50





Tab. P4. Experiment 1 – počet juvenilů v kontrolním substrátu z drcené pšeničné slámy (K) a ve variantách s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) s iniciálním zastoupením 5, 10, 20 a 30 % v sušině. Data jsou prezentována jako průměr±SD. Hodnoty s lišícími se písmeny v příslušných řádcích jsou statisticky průkazně rozdílné (Kolmogorovův-Smirnovův test, Cochranův test, jednocestná ANOVA, Tukeyův HSD test pro stejné n, n = 3, p < 0,05). Den experimentu/ substrát 14 21 35 49 63 77 91 105 119 133

K

O5

O10

O20

O30

B5

B10

B20

B30

R5

R10

R20

R30

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 0,7± 0,5a 50,0± 25,2b 121,3± 13,2b 193,7± 34,3a 220,0± 32,3a 217,0± 9,3b 216,3± 3,1a 255,3± 31,4a

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 1,7± 1,7a 57,0± 23,8ab 127,0± 23,2b 201,7± 25,4a 255,7± 50,3a 266,0± 16,8ab 268,0± 31,5a 302,3± 27,3a

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 1,3± 0,5a 59,7± 13,9ab 143,7± 22,9ab 243,0± 18,7a 306,0± 54,6a 286,0± 26,3ab 275,3± 41,6a 250,3± 9,2a

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 1,0± 0,8a 40,0± 19,4c 115,3± 34,1b 260,7± 30,6a 300,7± 7,0a 288,3± 8,7ab 258,3± 71,2a 314,7± 56,0a

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 23,3± 14,8c 126,0± 60,2b 244,3± 27,2a 301,0± 29,7a 312,7± 48,3a 243,0± 32,9a 328,0± 60,6a

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 2,7± 3,8a 87,0± 1,6ab 168,7± 10,0ab 242,0± 14,7a 260,0± 12,2a 265,7± 16,8ab 265,0± 5,7a 273,0± 31,3a

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 2,3± 1,2a 101,3± 26,3ab 178,7± 94,4ab 282,7± 13,4a 294,0± 30,6a 296,0± 19,3ab 265,7± 5,6a 303,7± 11,8a

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 2,0± 1,6a 64,0± 36,0ab 167,3± 40,7ab 261,0± 38,3a 309,0± 22,9a 297,7± 5,2a 269,0± 12,6a 284,0± 22,2a

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 1,7± 1,7a 99,0± 28,7ab 217,7± 32,8ab 309,0± 18,5a 293,7± 30,1a 284,0± 19,9ab 262,7± 24,1a 266,3± 6,9a

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 2,0± 1,4a 87,0± 31,8ab 189,7± 18,0ab 271,3± 35,0a 276,7± 18,4a 313,7± 17,2a 262,0± 16,4a 315,3± 34,7a

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 2,3± 1,2a 103,3± 18,9ab 188,0± 21,4ab 286,3± 51,7a 279,3± 14,5a 286,3± 10,3ab 245,3± 24,5a 286,7± 18,9a

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 6,0± 3,6a 130,0± 8,5ab 237,0± 36,4a 287,3± 38,8a 294,7± 68,2a 318,0± 35,4a 271,7± 40,4a 313,7± 19,6a

0,0± 0,0a 0,0± 0,0a 2,7± 1,2a 141,0± 38,1a 198,0± 10,8ab 311,3± 55,2a 283,0± 49,6a 299,3± 12,7a 266,0± 13,9a 255,0± 17,2a

51





Tab. P5. Experiment 1 – fyzikálně-chemická charakteristika kontrolního substrátu z drcené pšeničné slámy (K) a variant s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) s iniciálním zastoupením 5, 10, 20 a 30 % v sušině. Použité analytické metody a místo rozboru viz tab. 1. Data jsou prezentována jako průměr±SD. Hodnoty s lišícími se malými písmeny v příslušných řádcích jsou statisticky průkazně rozdílné v rámci konkrétních kalů, tj. mezi substráty s různým zastoupením téhož kalu. Hodnoty s lišícími se velkými písmeny v příslušných řádcích jsou statisticky průkazně rozdílné mezi kaly s jejich identickým zastoupením napříč substráty. V posledním sloupci výčet skupin odlišných od kontrolní skupiny (jednocestná ANOVA, Tukeyův HSD test pro stejné n, n = 3, p < 0,05). Parametr/ substrát Sušina (%) pH (H2O) pH (CaCl2) Organické látky (g.kg-1) Organický uhlík (g.kg-1) Celkový dusík (g.kg-1) C/N poměr Hořčík (g.kg-1) Vápník (g.kg-1) Fosfor (g.kg-1) Draslík (g.kg-1)

K

O5

O10

O20

O30

B5

B10

B20

B30

R5

R10

R20

R30

13,6± 0,1 7,5± 0,1 7,3± 0,1 80,5± 0,4 63,0± 1,6 2,3± 0,1 27,2± 1,4 0,3± 0,0 1,4± 0,1 0,5± 0,0 4,1± 0,2

14,2± 0,5cB 7,5± 0,1aA 7,3± 0,1aA 77,2± 0,6aA 60,6± 2,0aA 2,2± 0,2aA 27,1± 1,4aA 0,4± 0,0bA 2,3± 0,1cB 0,6± 0,0bA 3,5± 0,2aA

16,7± 1,2bA 6,0± 0,4aB 5,9± 0,4aB 75,3± 2,9abA 57,0± 1,1aA 2,5± 0,1aA 22,7± 1,1abA 0,4± 0,1bA 3,2± 0,4bcB 0,8± 0,0bA 3,1± 0,1aA

17,2± 0,4bB 6,9± 0,8aA 6,7± 0,7aA 61,9± 4,2bcA 46,8± 1,0bA 2,6± 0,4aA 18,2± 2,9bA 0,6± 0,1bA 5,2± 0,1abA 1,1± 0,0abA 2,6± 0,0aA

19,9± 0,2aB 6,5± 0,3aB 6,3± 0,3aB 50,8± 7,5cAB 40,4± 1,5cA 2,7± 0,7aA 15,8± 3,6bA 0,9± 0,1aA 8,0± 1,8aA 1,6± 0,3aA 2,7± 0,6aA

14,9± 0,3cAB 7,5± 0,1aA 7,3± 0,1aA 73,2± 2,5aA 58,9± 0,7aA 2,2± 0,1aA 26,7± 1,1aA 0,4± 0,1cA 2,5± 0,0dB 0,6± 0,0dA 3,5± 0,1aA

16,2± 0,6bcA 7,2± 0,2aA 7,1± 0,2aA 67,5± 4,9abAB 55,0± 0,3aA 2,2± 0,0aB 25,2± 0,6abA 0,5± 0,1bcA 3,5± 0,1cB 0,7± 0,0cB 3,3± 0,1aA

17,8± 0,3abB 7,1± 0,1aA 6,9± 0,1aA 59,4± 5,1bcA 47,5± 2,0bA 2,1± 0,1aAB 22,9± 1,5abA 0,6± 0,1abA 6,0± 0,2bA 0,9± 0,0bB 2,7± 0,0bA

20,1± 1,6aB 6,9± 0,3aAB 6,7± 0,3aAB 52,4± 2,6cA 35,9± 2,2cA 1,7± 0,1bAB 20,7± 2,4bA 0,7± 0,1aA 7,4± 0,6aA 1,0± 0,0aAB 2,2± 0,1cA

15,8± 0,5cA 7,6± 0,0aA 7,4± 0,0aA 66,1± 6,1aA 53,9± 0,8aB 2,0± 0,1aA 27,3± 1,2aA 0,4± 0,1aA 3,0± 0,1dA 0,6± 0,0cA 3,4± 0,1aA

18,6± 1,1cA 7,2± 0,3aA 7,0± 0,3aA 55,8± 8,1abB 42,9± 1,5bB 1,8± 0,0aC 24,0± 1,2aA 0,5± 0,1aA 4,6± 0,2cA 0,7± 0,0bB 2,9± 0,2bA

22,8± 0,9bA 7,2± 0,3aA 7,0± 0,3aA 44,1± 4,3bcB 32,3± 3,4cB 1,5± 0,1bB 21,5± 2,7aA 0,6± 0,3aA 6,2± 0,6bA 0,8± 0,0aB 2,3± 0,2cB

26,0± 1,0aA 7,5± 0,1aA 7,2± 0,1aA 37,6± 0,5cB 25,3± 2,0dB 1,2± 0,1cB 20,8± 3,0aA 0,7± 0,3aA 7,9± 0,2aA 0,9± 0,0a 1,8± 0,0cA

52

Skupiny odlišné od K O10 – 30, B20 – 30, R10 – 30 O10 O10 O20 – 30, B20 – 30, R10 – 30 O20 – 30, B10 – 30, R5 – 30 R30 O20 – 30 O30 O20 – 30, B10 – 30, R10 – 30 O10 – 30, B20 – 30, R20 – 30 O10 – 30, B20 – 30, R10 – 30





Tab. P6. Experiment 1 – obsah těžkých kovů v kontrolním substrátu z drcené pšeničné slámy (K) a ve variantách s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) s iniciálním zastoupením 5, 10, 20 a 30 % v sušině. Použité analytické metody a místo rozboru viz tab. 1. Data jsou prezentována jako průměr±SD. Hodnoty s lišícími se malými písmeny v příslušných řádcích jsou statisticky průkazně rozdílné v rámci konkrétních kalů, tj. mezi substráty s různým zastoupením téhož kalu. Hodnoty s lišícími se velkými písmeny v příslušných řádcích jsou statisticky průkazně rozdílné mezi kaly s jejich identickým zastoupením napříč substráty. V posledním sloupci výčet skupin odlišných od kontrolní skupiny (jednocestná ANOVA, Tukeyův HSD test pro stejné n, n = 3, p < 0,05). Parametr/ substrát

K

O5

O10

O20

O30

B5

B10

B20

B30

R5

R10

R20

R30

Rtuť (mg.kg-1) Nikl (mg.kg-1)

0,028± 0,00 1,89± 0,43

0,027± 0,00aA 2,90± 0,54aA

0,034± 0,00aA 6,56± 2,61aA

0,034± 0,01aA 6,15± 1,74aA

0,041± 0,01aA 9,17± 4,00aA

0,031± 0,00aA 3,08± 1,01bA

0,039± 0,00aA 4,10± 0,77bA

0,034± 0,01aA 5,28± 0,71abA

0,034± 0,01aAB 7,82± 0,80aA

0,031± 0,00aA 3,47± 0,44bA

0,029± 0,00aA 5,89± 0,21abA

0,027± 0,00aA 8,40± 1,51aA

0,029± 0,00aB 8,52± 0,48aA

Olovo (mg.kg-1)

0,94± 0,21

1,52± 0,24bA

2,61± 0,30abA

5,23± 1,45aA

5,56± 1,16aA

1,60± 0,23cA

3,11± 0,54bA

3,73± 0,48bA

5,25± 0,39aA

2,01± 0,23bA

3,52± 0,16bA

5,38± 0,23aA

6,16± 1,06aA

Kadmium (mg.kg-1) Měď (mg.kg-1) Chrom (mg.kg-1)

0,265± 0,01 13,06± 1,05 1,37± 0,25

0,385± 0,01bA 12,56± 1,21aA 2,37± 0,26aA

0,468± 0,02abA 14,72± 2,70aA 7,29± 5,30aA

0,644± 0,16abA 16,61± 5,38aA 5,85± 1,00aA

0,730± 0,12aA 18,87± 4,29aA 10,06± 1,29aB

0,315± 0,01bB 12,55± 1,72aA 3,25± 1,62bA

0,424± 0,04abAB 13,51± 1,36aA 3,30± 0,27bA

0,429± 0,07abA 13,32± 2,69aA 5,33± 0,16abA

0,511± 0,02aAB 15,10± 0,46aA 7,48± 0,43aB

0,312± 0,02bB 11,18± 1,12aA 6,02± 1,82aA

0,361± 0,02abC 13,34± 1,14aA 7,24± 0,92aA

0,404± 0,03abA 12,83± 0,15aA 12,41± 4,37aA

0,434± 0,06aB 12,88± 0,56aA 13,34± 1,54aA

Zinek (mg.kg-1)

98,6± 17,4

334,9± 17,5cA

505,4± 36,5bcA

900,7± 243,2abA

1075,7± 90,5aA

220,0± 11,1cB

421,8± 53,0bcA

595,0± 113,5bAB

840,5± 24,5aB

175,0± 7,4cB

288,5± 17,0bB

396,4± 21,0aB

455,0± 40,3aC

53

Skupiny odlišné od K – O30, B30, R20 – 30 O20 – 30, B20 – 30, R10 – 30 O20 – 30, B30 – O30, R20 – 30 O10 – 30, B10 – 30, R30





Tab. P7. Experiment 1 – obsah těžkých kovů v žížalách z kontrolního substrátu (drcené pšeničné slámy, K) a variant s RAS kaly z odchovu (O), biofiltru (B) a rybníka (R) s iniciálním zastoupením 5, 10, 20 a 30 % v sušině. Použité analytické metody a místo rozboru viz tab. 1. Data jsou prezentována jako průměr±SD. Hodnoty s lišícími se malými písmeny v příslušných řádcích jsou statisticky průkazně rozdílné v rámci konkrétních kalů, tj. mezi substráty s různým zastoupením téhož kalu. Hodnoty s lišícími se velkými písmeny v příslušných řádcích jsou statisticky průkazně rozdílné mezi kaly s jejich identickým zastoupením napříč substráty. V posledním sloupci výčet skupin odlišných od kontrolní skupiny (jednocestná ANOVA, Tukeyův HSD test pro stejné n, n = 3, p < 0,05). K

O5

O10

O20

O30

B5

B10

B20

B30

R5

R10

R20

R30

Skupiny odlišné od K

Rtuť (mg.kg-1)

0,14± 0,02A

0,10± 0,02aA

0,16± 0,03aA

0,17± 0,08aA

0,17± 0,03aA

0,14± 0,03aA

0,15± 0,03aA

0,12± 0,02aA

0,12± 0,02aA

0,14± 0,02aA

0,16± 0,03aA

0,16± 0,02aA

0,16± 0,03aA

–

Nikl (mg.kg-1)

<0,05

0,32± 0,02aA

0,43± 0,16aA

0,66± 0,26aA

0,71± 0,08aA

0,41± 0,06aA

0,59± 0,22aA

0,66± 0,21aA

0,82± 0,10aA

0,42± 0,11aA

0,55± 0,23aA

0,48± 0,16aA

0,66± 0,34aA

O5 – 30, B5 – 30, R5 – 30

Olovo (mg.kg-1)

0,17± 0,05

0,15± 0,02aA

0,12± 0,00aB

0,16± 0,05aA

0,20± 0,10aA

0,16± 0,03aA

0,13± 0,01aB

0,17± 0,04aA

0,20± 0,09aA

0,21± 0,11aA

0,18± 0,03aA

0,19± 0,02aA

0,26± 0,08aA

–

Kadmium (mg.kg-1)

2,69± 0,80

0,76± 0,11aB

0,43± 0,22abA

0,25± 0,06bB

0,19± 0,06bB

0,92± 0,04aAB

0,61± 0,11bA

0,28± 0,07cA

0,16± 0,04cA

1,07± 0,12aA

0,69± 0,08bA

0,26± 0,05cA

0,17± 0,05cA

O5 – 30, B5 – 30, R5 – 30

Měď (mg.kg-1) Chrom (mg.kg-1) Zinek (mg.kg-1)

5,55± 0,54

4,64± 0,38aB

3,48± 2,02aA

5,65± 0,56aA

7,01± 0,93aA

5,54± 1,22aAB

6,20± 0,69aA

6,20± 1,31aA

5,39± 0,13aA

7,24± 0,48aA

5,95± 0,31aA

6,90± 0,44aA

6,14± 1,37aA

–

<0,05

<0,05

<0,05

<0,05

<0,05

<0,05

<0,05

<0,05

<0,05

<0,05

<0,05

<0,05

<0,05

–

110,4± 7,0

100,5± 11,4aB

79,9±4 3,9aA

130,3± 12,5aA

134,6± 8,0aA

121,8± 9,8aAB

117,2± 9,6aA

120,9± 9,5aA

111,4± 5,7aA

137,6± 9,3aA

119,4± 6,3aA

125,6± 12,7aA

123,4± 18,8aA

–

Parametr/ substrát

54

ZPRÁVA O VÝVOJI NOVÝCH TECHNOLOGIÍ CHOVU RYB

Recommend Documents