В настоящее время сфера применения вермикомпостов для производства сельскохозяйственной продукции неуклонно расширяется. Одновременно с этим все отчетливее проявляется необходимость в разработке новых подходов для обоснования эффективности их использования. При практическом применении биогумуса как удобрения возникла проблема научного обоснования его внесения в почву.
          Использование любых удобрений предполагает собой определение дозы, кратности, сроков и способов внесения, агрономической и экономической эффективности.

          Несомненно, агрономическая эффективность удобрения, оцениваемая по урожайности и качеству продукции, – слагаемое многих факторов: видовой и сортовой особенности растения, характера и состояния почвы, климатических условий и, наконец, природы и свойств самого удобрения. Имеющиеся литературные данные об эффективной или оптимальной дозе внесения биогумуса под то или иное растение на одном и том же типе почвы и в одной и той же климатической зоне весьма разноречивы.

          Можно встретить следующие рекомендации: минимальная доза внесения для плодородных почв – 3 тонны/га, для антропогенно нарушенных – 10 тонн/га, верхнего предела не существует, частота внесения – 1 раз в 3 года; для деградированных почв – первый раз не менее 10 тонн/га, в дальнейшем по 3 тонны/га до достижения удовлетворительного плодородия почвы. Другие экспериментаторы предлагают для улучшения и восстановления плодородия почв, повышения урожайности многолетних трав с точки зрения экологической и экономической наиболее оптимальной считать дозу биогумуса 30 т/га. И это не предел! Еще фигурирует выражение, что биогумусом почву не испортишь. Дескать, «пересолить» биогумусом почву невозможно, чем больше вносите, тем лучше. Так есть ли предел дозы биогумуса и верно ли высказывание «чем больше – тем лучше»?

          Ответ на эти вопросы искали и ищут как зарубежные, так и украинские исследователи.

          Классические аграрные науки оказались не в состоянии объяснить некоторые феномены, связанные с использованием вермикомпостов. Так, в лаборатории экологии почв Госуниверситета штата Огайо под руководством Клайва Эдвардса в 2000 году было установлено, что улучшение роста растений наблюдается при относительно небольшой дозе внесения биогумуса (10-20%), большая доза внесения не дает дальнейшего улучшения роста. Увеличение содержания биогумуса приводит к уменьшению продуктивности растений. Растения, которые выращивались только в биогумусе (100%), были значительно короче, имели маленькие листья и меньше весили, чем в контроле (стандартная коммерческая почвосмесь Metro-Mix 360, содержащая выверенное количество различных питательных веществ и микроэлементов, торф и ряд добавок).

          Оценка прорастания, роста и урожайности помидор, выращенных в теплице при внесении биогумуса на основе навоза в коммерческую почвосмесь, представлена на рис. 1.

          Плоды, которые были выращены на смеси с 20% биогумуса, весили на 12,4% больше, чем помидоры, выращенные на контрольной смеси. Добавление в стандартную почвосмесь 10, 20, 40, 60% биогумуса значительно увеличивало количество помидор товарного вида. Наилучший результат был получен при добавке 20% вермикомпоста, где маленьких плодов товарного вида было всего 3%, средних – 17% и 80% больших. В то же время в контроле маленьких помидор товарного вида было 34%, средних – 25% и больших – 41%.

          Подобного рода результаты были получены и в открытом грунте учеными из других лабораторий мира.

          Исследователи делают вывод, что биогумус, произведенный из навоза, имеет огромный потенциал при использовании его в качестве добавки к почвосмесям, предназначенным для применения в теплицах. Он может быть использован в небольших количествах (20% по объему) для увеличения продуктивности помидор. Увеличение содержания биогумуса приводит к уменьшению продуктивности растений. Это яркий пример того случая, когда «больше не всегда лучше». Такой эффект может быть связан с рядом неизвестных факторов. Однако значительное увеличение роста растений при добавлении 20% биогумуса может быть обусловлено оптимальным сочетанием физико-химических свойств или присутствием биологически активных субстанций.
           Пабло Идальго с соавторами подтвердили, что комбинация копролитов червей с обычной почвосмесью является лучшей средой для выращивания рассады огурца, нежели использование чистого биогумуса. Внесение копролитов в обычную почвосмесь положительно влияло на все стадии выращивания огурцов: прорастание семян, развитие, рост, цветение и плодоношение.

          Jim Metzger и D.C.Kiplinger Chair также обнаружили положительный эффект 10-20% биогумуса, внесенного в обычные почвосмеси, на выращивание рассады цветов. Эффект биогумуса проявлялся на всех этапах: прорастания, роста на ранней стадии, цветения и плодоношения растений. Был сделан вывод, что внесение биогумуса при выращивании рассады может помочь сохранить урожай даже после того, как растение было высажено в грунт, то есть в отсутствие биогумуса.

          Подобного рода эксперименты были проведены в теплице научно-экспериментальной базы СибНИИТ с культурой огурца сорта «Вязниковский». Рассаду выращивали на верхнем (пахотном) слое дерново-подзолистой почвы с добавлением различных доз биогумуса: 10, 25, 50 и 70% от общей массы субстрата. Результаты фенологических наблюдений показали преимущество низких доз биогумуса, не превышающих 20-25% от общей массы грунта. Максимальная статистически достоверная прибавка массы корней и зеленой массы рассады огурца была получена в варианте с 25% биогумуса и составила 31-41% в сравнении с двумя контролями (№1: почва + NPK, №2: почва + NPK + торф). Положительное воздействие на биомассу огурца обеспечило и 10%-ое внесение биогумуса в почву. Этим двум вариантам соответствовали и достоверно лучшие показатели по количеству листьев и цветков. Внесение в почву свыше 25% биогумуса привело не только к замедлению роста огурца, но и к резкому подавлению формирования им цветков.

          Результаты агрохимического анализа показали, что с увеличением дозы биогумуса соответственно повышалось содержание в почве подвижных форм питательных элементов. При этом уровень обеспеченности почвы элементами питания в вариантах опыта с 10 и 25%-ым внесением биогумуса был, практически, на уровне контроля №2. На основании этого был сделан вывод, что эффективное воздействие биогумуса на развитие огурца обусловлено не только уровнем питательных элементов биогумуса, но и наличием в нем биологически активных веществ – стимуляторов роста растений.

          Небольшие дозы биогумуса оказывали положительное влияние и на активность сапрофитной микрофлоры почвы. Дозы биогумуса, превышающие 25% от общей массы грунта, отрицательно сказались на численности микрофлоры. Максимальное количество микроорганизмов было обнаружено в варианте с внесением 25% биогумуса. Дальнейшее увеличение дозы биогумуса привело к угнетению почвенной микрофлоры, что выразилось в сокращении ее общей численности в десятки раз, несмотря на постепенное увеличение содержания элементов питания.

          При внесении биогумуса в дозах, превышающих 25%, уменьшалось количество нитрификаторов, денитрификаторов и, особенно, фосфатредуцирующих бактерий.

          Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о необходимости строгой дозировки биогумуса при его использовании в виде органического удобрения при выращивании овощных культур в закрытом грунте. Оптимальным следует признать внесение в почву 10-20% биогумуса по физической массе, поскольку такие дозы биогумуса наилучшим образом влияют на рост вегетативной массы и цветение огурца, а также обеспечивают наибольшую активность сапрофитной микрофлоры почвы.

          Данные результаты указывают на необходимость дальнейших и более глубоких исследований биогумуса, включая его влияние на рост растений в открытом грунте, а также на необходимость исследования экономической эффективности биогумуса при больших масштабах выращивания сельскохозяйственных культур.

          В этом аспекте примечательны результаты российского исследователя И.Ю.Винокурова.
          Отрицательные величины Б_эфф. означают рост распространения болезней в вариантах опыта по сравнению с контролем, положительные – уменьшение. Как видно из приведенных результатов, внесение минеральных удобрений способствует распространению ринхоспориоза, а внесение навоза – темно-бурой пятнистости. Вермикомпост в дозе 5 т/га подавляет развитие всех болезней растений по сравнению с контролем.

          Результаты изучения влияния различных доз вермикомпоста на продуктивность и фитопатологические параметры агроэкологической системы приведены в таблице 3.

           Как видно из табл. 3, внесение вермикомпоста в дозах 3 тонн/га и 5 тонн/га вызывает экстремальные изменения всех параметров агроэкологической системы. Внесение 3 тонн/га вермикомпоста сопровождается синхронным изменением всех наблюдаемых параметров системы. Максимуму продуктивности соответствуют минимумы биологической эффективности по всем фитопатологиям. Для контрольного варианта, когда вермикомпост не вносился, продуктивность ячменя составила 60,4 ц/га.

          И.Ю.Винокуров считает, что в качестве управляющего параметра следует рассматривать скорость нитрификационных процессов, система при этом может эволюционировать в двух различных направлениях: достигать высокой продуктивности за счет потери плодородия или воспроизводить плодородие за счет снижения продуктивность. При переходе от малых доз вермикомпоста к средним может происходить переключение указанных режимов.

          Влияние изменения доз на продуктивность широко распространенных органических удобрений обычно описывается однофазной кривой, выходящей на плато. Для вермикомпоста это влияние описывается трехфазной кривой (рис. 2).
           Такое явление, когда обнаруживается сильное воздействие при малых дозах, которое утрачивается при средних и опять восстанавливается при больших дозах, в биофизике называют парадоксальным эффектом. В этой связи с вермикомпостом могут быть связаны перспективы возможности оказывать управляющее воздействие на агроэкологические системы.