Двойной урожай. Скорлупа кедрового ореха стала супердобавкой для почвы

Томские и тюменские исследователи совершили прорыв в области органического земледелия. Обычный торф, который веками служил основой для тепличных грунтов, уступает место новому композитному материалу. Добавка на основе биоугля не только сокращает использование невосполнимых природных ресурсов, но и способна  удвоить урожайность зелени, улучшая при этом здоровье почвы.

Альтернатива торфу

Торф удерживает влагу, пропускает воздух к корням и служит проводником питательных элементов. Но торфяники восстанавливаются слишком медленно, и их активная добыча наносит серьезный ущерб экосистемам. В поисках достойной и возобновляемой альтернативы ученые ТПУ и ТюмГУ обратили внимание на скорлупу кедрового ореха.

Идея оказалась рабочей. Путем термической обработки биомассы (пиролиза) исследователи получили биоуголь — пористый материал, который в мире сельского хозяйства уже называют «черным золотом» для почв. Но, как выяснилось в ходе эксперимента, важен не только сам материал, но и «рецептура»: размер частиц, активация паром и процентное содержание в смеси.

В лабораторных условиях агрономы сравнили девять различных рецептур грунта, заменяя часть торфа биоуглем в объеме 10% и 20%. Использовались как мелкие фракции (тоньше человеческого волоса, до 30 микрометров), так и крупные кусочки (до 10 мм). Семена руколы высаживали в эти субстраты и наблюдали за их развитием на протяжении 28 дней, фиксируя не только рост растений, но и изменения физико-химических свойств самой почвосмеси.

Больше — не значит лучше

Результаты эксперимента оказались неочевидными, но обнадеживающими. Лидером стала смесь с добавлением всего 10% мелкодисперсного биоугля, который не подвергался паровой активации. По словам доцента Школы естественных наук ТюмГУ Константина Пономарева, в этом субстрате водоудерживающая способность почвы выросла с 47% до 59,4%, а общая пористость увеличилась с 62,7% до 73%: «Растениям стало легче дышать, а влага удерживалась гораздо дольше. Но главное — прирост свежей биомассы руколы составил в среднем 2,2 раза по сравнению с контрольной группой, а в некоторых случаях этот показатель достигал 2,8 раза».

Ведущий научный сотрудник ТПУ Роман Табакаев поясняет: «Задача исследователей заключалась не просто в демонстрации положительного эффекта, а в поиске конкретного рецепта для промышленности». Ученый подчеркивает, что успех определяется целым комплексом факторов: исходным сырьем, способом получения угля, размером фракций и точной дозировкой. Именно сбалансированная формула, а не максимальное количество добавки, оказалась залогом успеха.

От пробирки к прилавку

Приятным открытием для разработчиков стало то, что лучшие результаты показал именно неактивированный биоуголь. Это делает технологию значительно проще и дешевле в производстве, ведь отпадает необходимость в сложной и затратной стадии паровой обработки. Как отмечают исследователи, это открывает путь к созданию доступных и технологичных добавок для массового потребителя.

В данный момент сибирский научный коллектив уже перешел от лабораторных исследований к этапу пилотного производства. Собрана технологическая линия мощностью 500 кг в час, позволяющая выпускать «умные удобрения» пролонгированного действия на основе полученного биоугля. Совместно с индустриальными партнерами ученые прорабатывают запуск линеек готовых садовых грунтов и специализированных добавок. По планам разработчиков, первые партии товаров появятся на маркетплейсах уже к концу этого года.

В тему

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда. В проекте задействованы специалисты сразу нескольких научных подразделений — от физиков высокоэнергетических процессов до экологов и биологов. Это еще раз доказывает: будущее сельского хозяйства лежит на стыке наук, а отходы сибирского леса могут стать основой для нового поколения плодородных почв.