Тюменские ученые предложили в торф добавлять биоуголь из кедровых орехов

В последние годы ученые все чаще ищут способы сделать тепличное производство более эффективным и экологичным, используя побочные продукты сельского хозяйства и переработки сырья.

Такой подход позволяет одновременно повышать урожайность и сокращать объемы отходов, которые иначе требуют утилизации.

МОСКВА, 23 июн — РИА Новости. Ученые Тюменского государственного университета предложили частично заменять торф в теплицах биоуглем, который получают из скорлупы кедровых орехов. По их данным, такая добавка заметно улучшает условия выращивания и приводит к росту урожайности овощных культур и микрозелени. Исследователи отмечают, что речь идет не просто о новом агротехническом приеме, а о практическом решении, способном сделать тепличные хозяйства более устойчивыми.

В ходе работы было показано, что биоуголь из ореховой скорлупы может выступать полноценным компонентом субстрата, улучшая его свойства и помогая растениям развиваться активнее. Специалисты связывают это с тем, что подобные материалы способны положительно влиять на структуру почвы, влагоудержание и доступность питательных веществ. При этом использование такой добавки особенно важно для тепличных комплексов, где качество субстрата напрямую отражается на результатах выращивания.

Помимо агрономического эффекта, предложенная технология решает и экологическую задачу. Она позволяет вовлекать в переработку отходы предприятий Западной Сибири, занимающихся очисткой и обработкой кедровых орехов, снижая нагрузку на окружающую среду. Таким образом, разработка тюменских ученых может быть полезна как для сельского хозяйства, так и для системы обращения с промышленными отходами. Результаты исследования опубликованы в журнале «Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева».

Использование биоугля в сельском хозяйстве и почвенных смесях привлекает все больше внимания, поскольку этот материал способен не только улучшать структуру субстрата, но и влиять на его химический состав. В ходе исследования специалисты сравнили два вида биоугля, полученного из скорлупы кедровых орехов: материал, произведенный методом медленного пиролиза, и биоуголь, дополнительно активированный водяным паром. Такой подход позволил оценить, как технология обработки влияет на способность биоугля обогащать смеси полезными элементами.

Наиболее заметный эффект по содержанию питательных веществ показал измельченный активированный биоуголь, который вносили в количестве 10–20 % от общего объема смеси. Именно в этих вариантах было зафиксировано существенное увеличение концентрации фосфора, калия и кальция — элементов, играющих важную роль в развитии растений, формировании корневой системы и повышении общего плодородия среды. По словам младшего научного сотрудника лаборатории ресурсоэффективных технологий термической переработки биомассы Тюменского государственного университета (ТюмГУ), аспиранта Института X-BIO Алины Дрягиной, активированная форма биоугля продемонстрировала наилучшие результаты среди всех протестированных образцов.

Полученные данные показывают, что предварительная обработка биомассы и выбор способа активации могут существенно менять свойства конечного продукта. Это особенно важно при создании экологичных почвенных добавок, где требуется не только удержание влаги и улучшение аэрации, но и постепенное высвобождение макроэлементов. Таким образом, биоуголь из скорлупы кедровых орехов может рассматриваться как перспективный компонент для повышения качества почвенных смесей и поддержки устойчивого земледелия.

Современные подходы к улучшению почвенных и субстратных смесей все чаще включают использование биоугля, поскольку этот материал способен заметно влиять на питание растений и свойства среды выращивания. По мере развития исследований ученые уточняют не только его положительный эффект, но и возможные ограничения, которые важно учитывать на практике.

По ее словам, добавление измельченного активированного биоугля в торфяной субстрат приводило к заметному повышению концентрации важных макроэлементов — в зависимости от показателя, их содержание возрастало примерно в полтора–шесть раз. Это означает, что биоуголь может выступать не просто как добавка, а как фактор, существенно меняющий питательный баланс субстрата и условия для роста растений. Вместе с тем специалисты подчеркивают, что при высоких дозах такого материала требуется дополнительная агрономическая корректировка, чтобы избежать нежелательных последствий.

"Наибольший рост соотношения углерода к азоту наблюдался при внесении 20% измельченного биоугля. С одной стороны, это может способствовать повышению устойчивости органического вещества и улучшению его сохранности в субстрате. С другой стороны, чрезмерное увеличение этого соотношения способно ухудшать доступность азота для растений, а значит, снижать эффективность питания. Поэтому состав субстрата следует подбирать с учетом конкретной культуры, ее потребностей и выбранной технологии выращивания", — пояснила Дрягина.

Таким образом, биоуголь может быть перспективным инструментом для оптимизации субстратов, однако его применение требует точного расчета дозировки и понимания того, как он влияет на питание растений в долгосрочной перспективе. На практике наиболее успешными оказываются те решения, где свойства добавки согласованы с задачами конкретного производства и особенностями выращиваемой культуры.

Исследователи все чаще обращают внимание не только на эффективность новых агропрепаратов, но и на их экологическую безопасность, поскольку для выращивания растений важно учитывать не только питание, но и состав субстрата в целом.

Как отметил доцент Школы естественных наук ТюмГУ Константин Пономарев, научная группа отдельно изучила, как биоуголь влияет на содержание потенциально опасных элементов в субстрате.

«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 ученый. Он также добавил, что благодаря пористой структуре и щелочным свойствам биоуголь способен работать как сорбент, а значит, помогать связывать нежелательные вещества и регулировать кислотность кислых торфяных субстратов.

Таким образом, подобные добавки могут не только улучшать свойства почвы, но и создавать более благоприятные условия для развития растений в тепличных и рассадных смесях.

Исследование проводилось в лабораторных условиях, где в качестве модельной культуры ученые выбрали микрозелень руколы. Такой подход позволил тщательно оценить влияние новых агротехнологических решений на рост и развитие растений в контролируемой среде. При этом специалисты отмечают, что полученные результаты имеют практическую ценность не только для небольших опытов, но и для дальнейшего применения в промышленном растениеводстве.

По мнению тюменских ученых, этот опыт можно расширить и адаптировать для крупных тепличных хозяйств, где выращивают самые разные овощные культуры — томаты, огурцы, перцы и другие растения. Это особенно важно для современных агропредприятий, которые стремятся повышать урожайность, улучшать качество продукции и одновременно снижать нагрузку на окружающую среду. В перспективе подобные разработки способны стать частью более устойчивой и эффективной системы тепличного производства.

Биоугли из скорлупы кедровых орехов были получены методом медленного пиролиза — термического разложения органических и ряда неорганических соединений в условиях отсутствия кислорода. Процесс проходил при температуре от 600 до 1000 градусов Цельсия, что обеспечило высокую степень переработки исходного сырья. В ТюмГУ подчеркнули, что конечный продукт не содержит вредителей, патогенов и семян сорняков, благодаря чему может использоваться как безопасная и экологически чистая добавка в сельскохозяйственных технологиях. Кроме того, использование отходов переработки орехов позволяет не только получать полезный материал, но и рационально вовлекать вторичное сырье в хозяйственный оборот.

Современные научные разработки все чаще направлены на поиск экологически безопасных решений, которые позволяют одновременно уменьшать количество отходов и экономить природные ресурсы. По оценкам ученых, использование такой добавки может стать эффективным способом решения проблемы утилизации отходов на предприятиях Западной Сибири, занимающихся переработкой кедровых орехов. Кроме того, этот подход способен снизить потребность тепличных хозяйств в торфе, который традиционно применяется в качестве одного из основных компонентов субстратов.

Особую значимость подобные исследования приобретают в условиях роста внимания к рациональному природопользованию и внедрению безотходных технологий. Переработка побочных продуктов производства в полезное сырье открывает новые возможности для сельского хозяйства и промышленности, а также способствует более бережному отношению к окружающей среде. В перспективе такие разработки могут быть использованы не только в Западной Сибири, но и в других регионах, где актуальны задачи переработки органических отходов и поиска альтернативных материалов для тепличных комплексов.

Исследование было выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта, а также в соответствии с государственным заданием № FEWZ-2024-0013. Полученные результаты подтверждают важность дальнейших научных изысканий в этой области и создают основу для практического внедрения разработанных решений в производство.

Источник и фото - ria.ru