Сибирские ученые разработали почвенную добавку, повышающую урожайность зелени более чем в два раза

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) и Тюменского государственного университета (ТюмГУ) разработали субстраты на основе торфа и биоугля из скорлупы кедровых орехов для выращивания зелени. В ходе лабораторных испытаний удалось увеличить свежую биомассу рукколы более чем в два раза, одновременно улучшив водоудерживающие свойства субстрата и снизив его электропроводность.

В настоящее время торф является популярным сырьем для изготовления садовых субстратов — питательной среды, которую используют в промышленных теплицах. Он надежно удерживает корни растений, дает им воздух, влагу и полезные элементы для роста. Однако природные торфяники восстанавливаются очень медленно, поэтому возникает потребность в поиске возобновляемой альтернативы.

«Биоуголь получают путем термической переработки биомассы, и сегодня он рассматривается как перспективный материал для сельского хозяйства. На его основе можно получать «умные» удобрения пролонгированного действия или готовые почвенные субстраты для выращивания растений. Он может улучшить урожайность растений, водный баланс и продуктивность почв. И наша задача — не просто показать положительный эффект биоугля в лаборатории, а подобрать конкретную рецептуру, которую в дальнейшем можно масштабировать и использовать в готовых грунтах и удобрениях. Для этого важно учитывать сырье, способ получения биоугля, размер его частиц и дозировку», — объяснил один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Роман Табакаев.

В ходе исследования ученые сравнили девять вариантов субстратов. Они частично заменяли торф неактивированным и активированным паром биоуглем в количестве 10 или 20 % от общего объема субстрата с использованием мелкой (до 30 мкм) или крупной (2-10 мм) фракций. В них выращивали семена рукколы в течение 28 дней. Ученые оценивали изменение физических и химических свойств субстрата, динамику питательных веществ и подвижность микроэлементов, а также реакцию растений на различный состав питательной среды.

«Наиболее сбалансированные результаты показал субстрат с 10 процентами мелкодисперсного неактивированного биоугля. По сравнению с обычным торфом его водоудерживающая способность увеличилась с 47,0 до 59,4 %, общая пористость — с 62,7 до 73,0 %, а электропроводность снизилась с 593 до 444 мкСм/см. Свежая биомасса растений в этом варианте была примерно в 2,2 раза выше контроля, а в отдельных вариантах опыта увеличение свежей биомассы достигало 2,8 раза», — рассказал доцент Школы естественных наук ТюмГУ Константин Пономарев.

При этом исследование показало, что увеличение дозировки с 10 до 20 % не давало дополнительного преимущества, а некоторые варианты с активированным биоуглем из-за повышенной электропроводности ухудшали прорастание и рост растений. Таким образом, эффективность биоугольной добавки определяется не только самим материалом, но и правильно подобранной рецептурой.

«Для практического применения особенно важно, что наиболее сбалансированный результат был получен с неактивированным биоуглем. Это позволяет рассматривать более технологически простые и потенциально доступные биоугольные добавки как компонент готовых субстратов», — отмечают исследователи.

Сейчас команда переводит разработанные решения из лабораторного масштаба в производство. В настоящее время учеными собрана технологическая линия, позволяющая получать «умное» удобрение пролонгированного действия на основе биоугля, производительностью 500 кг/час. Совместно с индустриальным партнером ученые прорабатывают выпуск биоугольных добавок, удобрений и готовых садовых грунтов для практического применения.

Исследование поддержано Российским научным фондом.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации