Почвенная добавка почти вдвое увеличила урожайность руколы

Сибирские ученые разработали субстраты на основе торфа и биоугля из скорлупы кедровых орехов для выращивания зелени. Им удалось увеличить свежую биомассу рукколы более чем в два раза. При этом улучшились водоудерживающие свойства субстрата и снизилась его электропроводность.

В перспективе исследователи из Томского политехнического университета и Тюменского государственного университета выпуск субстратов и «умных удобрений» для садоводства и растениеводства, сообщили в пресс-службе ТПУ.

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

В ходе исследования ученые сравнивали 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 микрометров) 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% 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», — отмечает 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 в час. Совместно с индустриальным партнером ученые прорабатывают выпуск биоугольных добавок, удобрений и готовых садовых грунтов для практического применения, часть из которых планируется представить на маркетплейсах в конце этого года.

Исследование поддержано Российским научным фондом. В работе принимали участие сотрудники Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов, Инженерной школы энергетики Томского политехнического университета, Школы естественных наук и Института экологической и сельскохозяйственной биологии Тюменского государственного университета.

Результаты исследований опубликованы в журнале Journal of Plant Nutrition and Soil Science (Q1, IF: 3.3).