Тюменские ученые предложили в торф добавлять биоуголь из кедровых орехов
В последние годы биоуголь все чаще рассматривают как перспективную добавку для улучшения свойств почв и субстратов, поскольку он способен не только удерживать влагу, но и влиять на доступность минеральных веществ для растений. 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 способ обработки сырья влияет на его химический состав и агрономический потенциал.
Наиболее заметный эффект по содержанию питательных элементов продемонстрировал измельченный активированный биоуголь, который вносили в смеси в количестве 10–20 % по объему. Именно в этих вариантах наблюдалось существенное увеличение концентрации фосфора, калия и кальция — ключевых элементов, важных для роста, развития корневой системы и формирования устойчивости растений. По словам младшего научного сотрудника лаборатории ресурсоэффективных технологий термической переработки биомассы Тюменского государственного университета (ТюмГУ), аспиранта Института X-BIO Алины Дрягиной, результаты показывают, что активация паром может заметно усилить полезные свойства биоугля.
Полученные данные особенно важны для разработки экологичных и ресурсосберегающих технологий в сельском хозяйстве, а также для рационального использования отходов переработки растительного сырья. В перспективе такие материалы могут применяться как компонент почвенных смесей, способствующий более эффективному питанию растений и улучшению качества агросубстратов.
Современные исследования показывают, что включение биоугля в состав торфяных субстратов может заметно изменить их питательные свойства и повлиять на развитие растений. Подобные добавки все чаще рассматриваются как способ улучшить качество почвенных и тепличных смесей, повысить их устойчивость и сделать питание культур более сбалансированным. При этом важно учитывать не только сам факт внесения биоугля, но и его дозировку, фракцию и особенности взаимодействия с другими компонентами субстрата.
По словам Дрягиной, добавление измельченного активированного биоугля в торфяной субстрат повышало концентрацию основных макроэлементов в среднем от полутора до шести раз. Это означает, что смесь становилась более насыщенной по питательным веществам и потенциально могла лучше обеспечивать растения необходимыми элементами на ранних этапах роста. Вместе с тем исследователи подчеркивают, что такие изменения нельзя рассматривать однозначно положительно: при слишком высоком содержании биоугля субстрат может потребовать дополнительной корректировки, чтобы сохранить оптимальный баланс питания и влагоемкости.
Особое внимание ученые обращают на то, что наиболее выраженный эффект наблюдался при 20-процентной доле измельченного биоугля, когда соотношение углерода к азоту достигало максимальных значений. С одной стороны, это способствует большей стабильности органического вещества и может быть полезно для долгосрочного улучшения структуры субстрата. С другой стороны, рост этого показателя способен ограничивать доступность азота для растений, а значит, замедлять их питание и развитие. Поэтому выбор состава должен осуществляться с учетом конкретной культуры, стадии ее роста и применяемой технологии выращивания, чтобы получить не просто более насыщенную, а действительно эффективную и сбалансированную среду для корневой системы.
Современные исследования все чаще показывают, что биоchar может быть не только полезной, но и экологически безопасной добавкой для сельскохозяйственных и тепличных субстратов. Особенно важно, что его свойства оцениваются не только с точки зрения повышения плодородия, но и с позиции возможных рисков для растений и окружающей среды.
Как отметил доцент Школы естественных наук ТюмГУ Константин Пономарев, научная группа отдельно проанализировала, как биоуголь влияет на содержание потенциально опасных элементов в субстрате. По словам ученого, для исследователей было принципиально важно подтвердить не только питательную ценность добавки, но и ее безопасность при использовании в составе торфяных смесей.
«Анализ тяжелых металлов и неметаллов показал, что изученные биоугли, полученные из скорлупы кедровых орехов, можно рассматривать как безопасный компонент для торфяных субстратов», — пояснил он. Кроме того, специалист подчеркнул, что благодаря пористой структуре и щелочным свойствам биоуголь способен выступать в роли сорбента, а также помогать выравнивать кислотность кислых торфяных почвенных смесей.
Таким образом, биоуголь из растительного сырья может рассматриваться как перспективная добавка, сочетающая экологичность, функциональность и практическую пользу для выращивания растений.
Исследование проводилось в лабораторных условиях, где в качестве модельной культуры ученые выбрали микрозелень руколы. Такой формат эксперимента позволил тщательно оценить воздействие нового материала на рост растений и получить предварительные данные о его эффективности. При этом тюменские исследователи считают, что в дальнейшем этот опыт можно успешно масштабировать и для крупных тепличных комплексов, где выращивают самые разные овощные культуры — томаты, огурцы, перцы и другие растения.
По словам специалистов, особый интерес представляет сам способ получения биоугля. Его изготавливали из скорлупы кедровых орехов методом медленного пиролиза — термического разложения органических и некоторых неорганических соединений в условиях полного отсутствия кислорода. Процесс осуществлялся при температуре от 600 до 1000 градусов Цельсия, что позволяет получить устойчивый и безопасный для использования продукт. В ТюмГУ подчеркнули, что такой биоуголь не содержит вредителей, патогенов и семян сорняков, а значит, может стать удобной и экологичной добавкой для сельского хозяйства.
Кроме того, подобные разработки особенно важны для современного агропромышленного комплекса, где все больше внимания уделяется не только урожайности, но и экологической безопасности технологий. Использование биоугля может помочь улучшить свойства почвы, повысить качество выращиваемой продукции и сократить зависимость от традиционных удобрений.
Специалисты отмечают, что использование подобной добавки способно стать практичным решением сразу для двух задач: сократить объемы отходов на предприятиях Западной Сибири, где перерабатывают кедровые орехи, и одновременно уменьшить зависимость тепличных хозяйств от торфа. Такой подход особенно важен в условиях, когда предприятия стремятся повысить экологичность производства и найти более рациональное применение побочным продуктам переработки. Кроме того, внедрение подобных технологий может способствовать развитию безотходных и ресурсосберегающих процессов в агропромышленной сфере.
Ученые подчеркивают, что переработка отходов в полезную добавку открывает дополнительные возможности для сельского хозяйства и промышленности, поскольку позволяет не только снижать нагрузку на окружающую среду, но и получать доступный по цене материал для выращивания растений. В тепличных хозяйствах это может помочь частично заменить торф, запасы которого ограничены и использование которого связано с рядом экологических вопросов. Таким образом, разработка имеет как практическое, так и природоохранное значение.
Исследование было проведено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта, а также в соответствии с государственным заданием № FEWZ-2024-0013. Поддержка подобных научных работ играет важную роль в создании технологий, которые могут быть внедрены в реальный сектор экономики и принести пользу как производителям, так и потребителям.
Источник и фото - ria.ru
