Тюменские ученые предложили в торф добавлять биоуголь из кедровых орехов
Вопрос повышения урожайности в тепличном овощеводстве сегодня особенно актуален, поскольку производители ищут более эффективные и экологичные способы выращивания культур.
Исследование, посвященное использованию биоугля из скорлупы кедровых орехов, позволило более подробно оценить его влияние на состав растительных субстратов и доступность минеральных веществ. Ученые рассматривали два типа материала, отличающихся способом получения: биоуголь, произведенный методом медленного пиролиза, и образец, дополнительно активированный водяным паром. Такой подход дал возможность сравнить, как технология обработки влияет на свойства конечного продукта и его потенциальную пользу для почвенных смесей. На практике именно состав и структура биоугля во многом определяют, насколько эффективно он может удерживать влагу, улучшать аэрацию и выступать источником элементов питания для растений.
По результатам работы наиболее заметный положительный эффект по содержанию питательных веществ показал измельченный активированный биоуголь, который добавляли в субстрат в количестве 10–20 % по объему. В этих смесях исследователи зафиксировали ощутимый рост концентрации фосфора, калия и кальция. Подобное увеличение особенно важно, поскольку перечисленные элементы играют ключевую роль в развитии корневой системы, формировании клеточных структур и общем укреплении растений. Кроме того, измельченная форма материала, вероятно, способствовала более равномерному распределению биоугля в смеси и лучшему взаимодействию с компонентами субстрата.
Как отметила младший научный сотрудник лаборатории ресурсоэффективных технологий термической переработки биомассы Тюменского государственного университета (ТюмГУ), аспирант Института X-BIO Алина Дрягина, именно активированная разновидность биоугля продемонстрировала наибольшую перспективность для использования в таких составах. Полученные данные подтверждают, что биоуголь из растительного сырья может рассматриваться не только как способ переработки биомассы, но и как функциональная добавка для сельскохозяйственных и агротехнических целей. В дальнейшем подобные материалы могут найти применение при создании более эффективных и экологичных почвенных смесей, способных улучшать питание растений и повышать качество выращивания культур.
Современные исследования все чаще показывают, что даже относительно простое изменение состава субстрата может заметно повлиять на питание растений и качество выращивания. Это особенно важно для тепличных хозяйств, рассадных технологий и производства культур в контейнерах, где состав почвенной смеси напрямую отражается на росте и развитии растений.
По ее словам, добавление измельченного активированного биоугля в торфяной субстрат позволяло увеличить концентрацию основных макроэлементов в 1,5–6 раз. Такой результат делает биоуголь перспективной добавкой для улучшения свойств субстрата, однако специалисты подчеркивают, что его применение требует точного расчета и учета особенностей конкретной культуры.
При этом ученые отмечают, что высокие дозировки биоугля нельзя считать универсальным решением. В отдельных случаях они могут менять не только химический состав субстрата, но и баланс питательных веществ, что особенно важно на ранних этапах роста растений и при выращивании требовательных сельскохозяйственных культур.
"20-процентная доля измельченного биоугля приводила к наиболее выраженному росту соотношения углерода к азоту. С одной стороны, это способствует большей устойчивости органического вещества и может улучшать долговременные свойства субстрата, но с другой — снижает доступность азота для растений. Поэтому состав смеси необходимо подбирать индивидуально, с учетом биологических потребностей культуры и конкретной технологии выращивания", — пояснила Дрягина.
Таким образом, биоуголь можно рассматривать как эффективный инструмент для повышения плодородия субстрата, но его использование должно сопровождаться агрономической оценкой и подбором оптимальной дозировки. Только в этом случае добавка будет не просто улучшать структуру смеси, а действительно помогать получать более стабильные и качественные результаты выращивания.
Современные исследования все чаще показывают, что при создании экологичных почвенных смесей важно учитывать не только их питательные свойства, но и возможные риски для растений и окружающей среды. Это особенно актуально для тепличного производства и выращивания рассады, где состав субстрата напрямую влияет на развитие корневой системы и будущую урожайность.
Как добавил доцент Школы естественных наук ТюмГУ Константин Пономарев, научная группа отдельно оценила влияние биоугля на содержание потенциально опасных элементов в субстрате. По его словам, такой подход позволил проверить не только агрономическую эффективность добавки, но и ее безопасность при длительном использовании. Особое внимание исследователи уделили тем компонентам, которые могут накапливаться в почвенной среде и оказывать негативное воздействие на растения.
«Для нас было важно показать не только питательную ценность добавки, но и ее экологическую безопасность. Анализ тяжелых металлов и неметаллов подтвердил, что исследованные биоугли из скорлупы кедровых орехов могут рассматриваться как безопасный компонент торфяных смесей», — пояснил он. Ученый также отметил, что благодаря своей пористой структуре биоуголь способен удерживать влагу, связывать нежелательные соединения и выступать в роли сорбента. Кроме того, его щелочные свойства помогают снижать кислотность торфяных субстратов, создавая более благоприятные условия для растений.
Таким образом, использование биоугля из скорлупы кедровых орехов может стать перспективным решением для улучшения качества торфяных смесей. Подобные добавки не только повышают устойчивость субстрата, но и способствуют более безопасному и эффективному выращиванию сельскохозяйственных культур.
Исследование проводилось в контролируемых лабораторных условиях, где в качестве модельной культуры ученые выбрали микрозелень руколы. Такой формат эксперимента позволил внимательно оценить влияние биоугля на рост растений и проследить изменения на ранних этапах развития. По мнению тюменских исследователей, полученные результаты могут быть успешно перенесены и на более крупные тепличные комплексы, где выращивают широкий спектр овощных культур — от томатов и огурцов до перцев и других популярных растений.
Биоугли, изготовленные из скорлупы кедровых орехов, были получены методом медленного пиролиза — термической переработки органических и ряда неорганических соединений в условиях полного отсутствия кислорода. Процесс проводился при температурах от 600 до 1000 градусов Цельсия, что обеспечило высокую степень очистки и стабильность конечного материала. Как отмечают в ТюмГУ, такой продукт не содержит вредителей, патогенных микроорганизмов и семян сорных растений, а значит, может быть безопасно использован в сельскохозяйственной практике. Кроме того, применение подобных биоуглей открывает дополнительные возможности для повышения плодородия субстратов и улучшения условий выращивания растений в защищенном грунте.
Современные исследования показывают, что использование подобных добавок способно принести заметную пользу сразу в двух направлениях. С одной стороны, оно помогает решить проблему переработки и утилизации отходов, которые образуются на предприятиях Западной Сибири при обработке кедровых орехов. С другой стороны, такая технология может уменьшить зависимость тепличных хозяйств от торфа, который традиционно широко применяется в растениеводстве. Таким образом, речь идет не только о рациональном использовании побочных продуктов производства, но и о более экологичном и экономически выгодном подходе к ведению сельского хозяйства.
По оценкам ученых, внедрение такой добавки может стать практичным решением для предприятий, работающих с кедровыми орехами, поскольку позволяет вовлекать отходы в повторное использование и снижать нагрузку на окружающую среду. Кроме того, применение этой разработки открывает возможности для создания альтернативных материалов, которые способны частично или полностью заменить торф в тепличном хозяйстве. Это особенно важно в условиях растущего спроса на экологически безопасные и доступные сырьевые ресурсы.
Исследование было выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта, а также в рамках государственного задания № FEWZ-2024-0013. Полученные результаты могут стать основой для дальнейших прикладных разработок и внедрения новых технологий в промышленность и сельское хозяйство.
Источник и фото - ria.ru
