Урожайность руколы выросла почти в два раза благодаря почвенной добавке

Учёные из Сибири создали инновационные субстраты для выращивания зелени. В их основе — торф и биоуголь, полученный из скорлупы кедровых орехов. Эксперименты показали впечатляющие результаты: объём свежей биомассы руколы вырос более чем вдвое. Помимо повышения урожайности, новый состав улучшил способность субстрата удерживать воду и снизил его электропроводность.

Исследователи из Томского политехнического и Тюменского государственного университетов планируют в будущем наладить выпуск таких субстратов, а также «умных удобрений» для растениеводства и садоводства, рассказали в пресс‑службе ТПУ.

Сегодня торф широко применяют как основу садовых субстратов. Он обеспечивает растениям доступ к влаге, воздуху и питательным веществам, а также надёжно фиксирует корневую систему. Но из‑за крайне медленного восстановления природных торфяников остро стоит вопрос поиска экологичных и возобновляемых альтернатив – именно эту задачу и помогают решить новые разработки.

«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», — описал ведущий научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Роман Табакаев.

В рамках эксперимента исследователи протестировали девять вариантов субстратов. В каждом из них часть торфа заменяли биоуглём – как неактивированным, так и обработанным паром. Доля добавки составляла 10% или20 % от общего объёма смеси. При этом использовали две фракции биоугля: мелкую (размером до 30 микрометров) и крупную (от 2 до 10 мм). На этих субстратах в течение 28 дней выращивали семена руколы. Учёные детально отслеживали, как менялся состав и свойства питательной среды: анализировали физические и химические характеристики субстрата, следили за динамикой питательных веществ и подвижностью микроэлементов. Параллельно оценивали, как растения реагируют на разные варианты состава среды.

«Наиболее сбалансированные результаты показал субстрат с 10% 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.

Эксперимент выявил важный нюанс: повышение доли биоугля с 10% до 20% не приводило к дальнейшему росту эффективности. Более того, отдельные составы с активированным биоуглем негативно влияли на развитие растений из‑за возросшей электропроводности ухудшались прорастание и рост руколы.

«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», — подчеркнули исследователи.

Учёные переходят от лабораторных разработок к промышленному внедрению. Уже смонтирована технологическая линия по производству «умного удобрения» пролонгированного действия на базе биоугля. Она способна выпускать до 500 кг продукта в час. В партнёрстве с индустриальным участником проекта ведётся подготовка к выпуску линейки решений для садоводства и растениеводства: в неё войдут биоугольные добавки, удобрения и готовые грунты. Отдельные позиции ассортимента рассчитывают вывести на маркетплейсы до конца года.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда. К исследованию были привлечены специалисты из Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов и Инженерной школы энергетики ТПУ, а также из Школы естественных наук и Института экологической и сельскохозяйственной биологии ТюмГУ.