Тюменские ученые предложили в торф добавлять биоуголь из кедровых орехов

Исследователи Тюменского государственного университета предложили практичное решение для тепличных хозяйств, которое может быть полезно как аграриям, так и переработчикам природного сырья. МОСКВА, 23 июн — РИА Новости. Ученые ТюмГУ предложили частично заменить торф в теплицах биоуглями, которые получают из скорлупы кедровых орехов. По результатам их работы, такая добавка заметно улучшает рост овощных культур и микрозелени, а значит, может стать перспективным компонентом для современных субстратов.

В ходе исследования специалисты установили, что биоуголь не только благоприятно влияет на развитие растений, но и помогает решать еще одну важную задачу — переработку отходов предприятий Западной Сибири, связанных с обработкой кедровых орехов. Таким образом, речь идет не просто о новом агротехническом приеме, а о комплексном подходе, который сочетает повышение эффективности производства с экологической пользой. Использование такого материала позволяет вовлекать в хозяйственный оборот побочные продукты переработки, уменьшая нагрузку на окружающую среду.

Кроме того, предложенная технология может способствовать снижению зависимости тепличных комплексов от традиционного торфа, запасы которого ограничены и добыча которого нередко вызывает экологические вопросы. Авторы подчеркивают, что подобные решения особенно актуальны для регионов, где есть доступ к сырью и одновременно требуется искать способы его рационального применения. Результаты исследования опубликованы в журнале "Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева".

Современные исследования в области переработки биомассы показывают, что даже отходы растительного происхождения могут стать ценным сырьём для получения эффективных почвенных добавок. Учёные всё чаще обращают внимание на биоуголь как на материал, способный улучшать свойства почвы и повышать доступность элементов питания для растений. В этом направлении особенно интересны материалы, полученные из скорлупы кедровых орехов, поскольку они сочетают экологичность, доступность и высокую углеродную устойчивость.

В рамках исследования специалисты сопоставили два типа биоугля, произведённого из скорлупы кедровых орехов: образец, полученный методом медленного пиролиза, и образец, активированный водяным паром. Как показали результаты, наиболее заметное влияние на содержание питательных веществ в смесях оказал измельчённый активированный биоуголь. Максимальный эффект наблюдался при внесении 10–20 % такого материала по объёму, когда в составе смеси существенно увеличивалось количество фосфора, калия и кальция. По словам младшего научного сотрудника лаборатории ресурсоэффективных технологий термической переработки биомассы Тюменского государственного университета (ТюмГУ), аспиранта Института X-BIO Алины Дрягиной, именно такой вариант оказался наиболее перспективным с точки зрения улучшения питательного состава.

Полученные данные подтверждают, что способ переработки исходного сырья напрямую влияет на свойства конечного продукта. Активирование паром, как правило, способствует формированию более развитой пористой структуры, а измельчение дополнительно повышает площадь контакта материала с почвенной средой. Это делает биоуголь более эффективным при использовании в агротехнологиях, где важно не только удержание влаги, но и постепенное высвобождение минеральных элементов.

Таким образом, биоуголь из скорлупы кедровых орехов можно рассматривать не просто как продукт утилизации биомассы, а как полезный компонент для создания более плодородных и устойчивых почвенных смесей. Дальнейшие исследования в этой области могут помочь точнее определить оптимальные дозировки, способы активации и условия применения, чтобы максимально использовать потенциал этого материала в сельском хозяйстве и экологически ориентированных технологиях.

Современные исследования все чаще подтверждают, что правильный подбор компонентов питательной среды способен заметно влиять на развитие растений и качество урожая. Это особенно важно для тепличных технологий, где состав субстрата напрямую определяет питание корневой системы и устойчивость культуры к стрессам.

По ее словам, внесение измельченного активированного биоугля в торфяной субстрат способствовало заметному увеличению концентрации основных макроэлементов — в зависимости от показателя, их содержание возрастало примерно в полтора–шесть раз. Такой эффект делает биоуголь перспективной добавкой для улучшения свойств субстратов, однако его применение требует осторожного подхода, поскольку слишком высокая доля компонента может изменить баланс питания растений. Ученые подчеркивают, что в случае с биоуглем особенно важна дополнительная агрономическая настройка состава смеси.

Как уточнила Дрягина, максимальное увеличение соотношения углерода к азоту наблюдалось при добавлении 20% измельченного биоугля. С одной стороны, это может повышать устойчивость органического вещества и замедлять его разложение, что полезно для долговременного улучшения структуры субстрата. С другой стороны, такое соотношение способно уменьшать доступность азота для растений, а значит, может сказываться на темпах роста и развитии культуры. Поэтому подбор компонентов должен учитывать не только общий химический состав, но и особенности конкретного растения, стадию его развития и технологию выращивания.

Таким образом, биоуголь можно рассматривать как эффективный инструмент для оптимизации торфяных субстратов, но его использование требует точных расчетов и проверки на практике. Наилучшие результаты достигаются тогда, когда дозировка подбирается индивидуально и сочетается с задачами конкретного агропроизводства.

Современные исследования в области почвенных и субстратных добавок все чаще показывают, что важна не только их эффективность, но и безопасность для окружающей среды. Особенно это актуально для материалов, которые используются в растениеводстве и напрямую влияют на качество будущего урожая.

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 принципиально важно доказать не только питательную ценность добавки, но и ее экологическую безопасность. Исследование тяжелых металлов и неметаллов показало, что биоугли, полученные из скорлупы кедровых орехов, можно считать безопасным компонентом для торфяных смесей», — пояснил ученый. По его словам, благодаря пористой структуре и щелочным свойствам биоуголь способен работать как сорбент, а также помогать снижать избыточную кислотность торфяных субстратов и улучшать их свойства для выращивания растений.

Таким образом, биоуголь может рассматриваться не только как экологически более устойчивый материал, но и как практическое средство для улучшения качества грунтовых смесей в сельском хозяйстве и тепличном производстве.

Исследование проводилось в контролируемых лабораторных условиях, что позволило ученым тщательно отслеживать все этапы эксперимента и получать максимально точные результаты. В качестве модельной культуры специалисты выбрали микрозелень руколы, поскольку именно такие растения удобно использовать для предварительной оценки влияния новых агротехнологий на рост и развитие. При этом тюменские ученые подчеркивают, что полученные выводы не ограничиваются только этой культурой: в перспективе методику можно адаптировать и для крупных тепличных комплексов, где выращивают самые разные овощные растения — томаты, огурцы, перцы и другие популярные культуры.

Особое внимание в работе было уделено биоуглям, полученным из скорлупы кедровых орехов. Их изготовили методом медленного пиролиза — термического разложения органических и ряда неорганических соединений в условиях полного отсутствия кислорода. Процесс проходил при температуре от 600 до 1000 градусов Цельсия, что обеспечило формирование стабильного и безопасного продукта. Как отметили в ТюмГУ, такой биоуголь не содержит вредителей, патогенов и семян сорняков, а значит, может быть особенно полезен в сельском хозяйстве и тепличном растениеводстве. Кроме того, подобные материалы рассматриваются как перспективный способ рационального использования природного сырья и повышения экологичности агротехнологий.

Современные исследования показывают, что внедрение подобных добавок может стать эффективным решением сразу для двух важных задач. С одной стороны, это позволит сократить объемы отходов, образующихся на предприятиях Западной Сибири, специализирующихся на переработке кедровых орехов. С другой стороны, такой подход может уменьшить зависимость тепличных хозяйств от торфа, который традиционно используется в качестве одного из основных компонентов субстратов.

По оценкам ученых, использование этой добавки способно не только повысить экологическую эффективность производства, но и сделать процесс обращения с отходами более рациональным. Переработка побочных продуктов кедрового производства в полезный ресурс открывает перспективы для развития безотходных технологий и более бережного использования природных материалов.

Кроме того, применение подобных решений особенно актуально для регионов, где одновременно существуют значительные объемы растительных отходов и высокая потребность в недорогих и доступных материалах для сельского хозяйства. В тепличных хозяйствах такая добавка может стать перспективной альтернативой частичной замене торфа, что важно как с экономической, так и с экологической точки зрения.

Исследование было выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта, а также в соответствии с государственным заданием № FEWZ-2024-0013. Полученные результаты могут стать основой для дальнейшей разработки технологий переработки сырья и внедрения их в промышленную практику.

Источник и фото - ria.ru