Удобрения-мелиоранты для возрождения сельхозземель

Волгоградские учёные из ФНЦ агроэкологии РАН занимаются изучением перспективных нетрадиционных удобрений-мелиорантов на основе техногенных (осадки сточных вод) и природных (например, глаукониты) компонентов, которые позволят восстановить сельскохозяйственные земли. Это, в свою очередь, решит вопрос охраны природы и окажет положительное действие на почвенное плодородие в засушливых регионах

Стрессовые климатические условия и последующие изменения в экосистемах, а также интенсификация сельского хозяйства, орошение и внесение больших доз минеральных удобрений приводят к деградации земель и изменению устойчивости выращиваемых культур к вредным организмам, а значит к снижению их продуктивности и получению неполноценного урожая. Особенно острой такая проблема становится для земель в острозасушливых условиях. Для слабогумусированных почв требуются новые ресурсы питания, поэтому идет работа по изучению возможностей применения нетрадиционных удобрений-мелиорантов.

Специалистами ФНЦ агроэкологии РАН (г. Волгоград) ведется длительная работа по изучению физико-химических свойств, действий и последействий природных мелиорантов-сорбентов и иловых осадков после биоочистки сточных вод. Применяя оригинальный ферментно-кавитационный метод, ученые проверяют эффективность удобрения на полупустынных и деградированных землях. Также волгоградские исследователи предлагают комплексные технические решения по мелиорации, разрабатывают агротехнические приемы повышения продуктивности сафлора в условиях засушливого климата.

Алина Сергеевна Межевова – кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией анализа почв, научный сотрудник ФНЦ агроэкологии РАН – рассказала, какие и каким образом удобрения-мелиоранты участвуют в восстановлении почвенного плодородия и повышении продуктивности сельскохозяйственных культур, и поделилась значимыми результатами проведенных исследований.

Алина Межевова из семьи ученых и занимается наукой со студенческой скамьи.  Кроме того, недавно она возглавила Совет молодых ученых и надеется, что в будущем этот опыт даст ей возможность достичь высоких результатов.

Главный мотив выбора академической карьеры и формирования интереса к агроэкологии  очевидно был предопределен. «Наставником считаю своего дедушку – доктора технических наук, профессора, заслуженного изобретателя РФ, Лауреата Государственной премии СССР Виктора Пындака, которого благодарю за бесценный переданный опыт, пробуждение интереса к науке, новым открытиям и знаниям. Наука дает возможность заниматься тем, что нравится, дает возможность творчески мыслить и воплощать свои идеи в жизнь. Я обучалась в Волгоградском государственном аграрном университете по специальности «Агроэкология», которая являлась и является перспективным направлением. Благодарю своих родителей, которые помогли в свое время сделать правильный выбор», – отметила Алина Межевова.

В круг научных интересов молодого ученого входит поиск путей технических решений проблем агротехнической мелиорации земель и поддержания плодородия почв.

По словам Алины Межевовой, «в условиях засушливого климата, к которому относится, в частности, и Волгоградская область, для формирования качественной продукции обычно используют искусственное орошение, которое на сегодняшний день – весьма дорогостоящая технология и зачастую способствует деградации земель и засолению почвы.  Другой проблемой является использование минеральных удобрений для поддержания плодородия почвы. Дело в том, что современная стратегия сельского хозяйства, основанная на химизации, приводит к усилению эрозионных процессов, и как следствие, снижению уровня почвенного плодородия. В последнее время очень актуальны экологические «зеленые» технологии, поэтому и возникает необходимость искать новые пути для решения проблем деградации и плодородия почвы, искать эффективные нетрадиционные удобрения и мелиоранты».

Что представляют собой такие нетрадиционные удобрения-мелиоранты и   как их применение влияет на урожайность сельскохозяйственных культур и плодородие почв? 

«Мы предлагаем использовать переработанные и очищенные хозяйственно-бытовые сточные воды и природные минералы, например, такие как глаукониты, бентониты, цеолиты. Применение подобных видов удобрений существенно влияет на продуктивность сельскохозяйственных культур, способствует повышению их урожайности, увеличивает микробиологическую активность почвы, способствует накоплению и сохранению влаги в почве», – пояснила ученый.

В исследованиях волгоградских ученых по изучению свойств удобрений-мелиорантов применяется ферментно-кавитационный метод, который разработала компания ЗАО «Экотор» совместно с учеными профессором Виктором Ивановичем Пындаком) и кандидатом технических наук Юлией Андреевной Степкиной). 

Алина Межевова принимала участие в реализации и апробации этого метода, суть которого она раскрывает: «Ферментно-кавитационный метод предусматривает, в частности, генерирование в циркулируемом субстрате кавитации низкой интенсивности, а также интенсивное обогащение субстрата кислородом, засасываемым вместе с воздухом посредством эжекторов. В результате этого субстрат и активный ил (иловый осадок) находятся в микропузырьковой и обогащённой (активной) среде. Схлопывание каверн кавитации и кислород обеспечивают разложение и дробление органики, уничтожение патогенной микрофлоры, высвобождение минеральных элементов питания. Такая среда способствует развитию полезных микроорганизмов. В результате этого в оригинальном осадке содержится глубоко переработанная, доступная корням растений органика, общие формы азота, фосфора, калия, подвижная сера, биогенные микроэлементы и наночастицы».

Направления работы молодого ученого ФНЦ агроэкологии РАН касаются разных аспектов использования удобрений-мелиорантов техногенного и природного генезиса. Итог достижений Алины Межевовой – получение патентов на изобретения.

Например, предложен авторский способ возделывания сафлора в сухом земледелии аридных регионов. Техническим результатом, по замечанию волгоградского исследователя, стало «повышение урожайности сафлора красильного в засушливых регионах при возделывании его два и более лет подряд на одном месте при снижении энерго- и ресурсозатрат. Предлагается использовать высокоэффективное чизельное орудие в качестве основной обработки почвы и вносить нетрадиционные удобрения-мелиоранты в различных дозировках из отходов производства».

Предложенный волгоградскими учеными способ возделывания овощных и бахчевых культур также направлен на получение стабильных урожаев. 

«Данная технология включает размещение семени в смеси почвы и удобрений в разлагающемся в почве горшочке, проращивание семени и заделку горшочка в почву. Горшочек изготавливают из глинистых минералов с сорбционными и ионообменными свойствами. В качестве удобрений используют переработанный по ферментно-кавитационному методу сорбционноактивный иловый осадок. Перед размещением в горшочке семя замачивают в электрохимически активированном растворе, после чего смесь почвы и удобрений доводят до влажности 70-80%. Наряду с этим в качестве удобрений дополнительно используют сыпучие минералы-иониты. При приготовлении активированного раствора в исходную воду добавляют концентрат жидкого комплексного удобрения в количестве 2-3% по объему. В процессе вегетации овощных культур проводят их полив активированной водой.

Новизна и уникальность предложенной технологии заключается в выращивании растений при отсутствии регулярных поливов, поддержание плодородия почв при ограниченных севооборотах», – уточнила Алина Межевова.

Были также исследованы возможности хвалынских глин Прикаспия, обладающих, как выяснилось, высокими сорбционными (адсорбционными) свойствами, благодаря чему они могут использоваться в качества мелиорантов для возрождения заброшенных и деградированных земель в засушливых регионах.

По мнению Алины Межевовой, «в ряде развитых европейских стран подобные технологии используются очень давно и весьма успешно. В России доля использования отходов производства, в частности осадков сточных вод, остается на очень низком уровне. В первую очередь это связано с неэффективными способами очистки и переработки отходов. Считаю, что необходимо усовершенствовать очистные сооружения, внедрять новейшие технологии переработки отходов и сточных вод, а также технологии вторичного применения данных отходов в сельском и лесном хозяйстве».

Что показывает апробация ваших разработок на практике? Как вы оцениваете перспективы использования изученных вами нетрадиционных удобрений-мелиорантов в сельском хозяйстве?

«Внедрена разработка «Нетрадиционная технология возделывания сафлора красильного при использовании илового осадка бытовых сточных вод в качестве удобрения-мелиоранта». Работа прошла производственную проверку в КФХ (крестьянско-фермерское хозяйство) Думбров С.И. Светлоярского района Волгоградской области. 

Считаю, что необходимо продолжать изучать нетрадиционные удобрения и мелиоранты, их состав, особенности и уникальные свойства. Внедрение в сельское хозяйство подобных удобрений-мелиорантов позволит решить фундаментальные проблемы и вопросы плодородия почв, формирования и поддержания стабильности и продуктивности агробиоценозов. 

На базе ФНЦ агроэкологии РАН хотим в дальнейшем осуществить разработку технологии получения сорбентов из осадка сточных вод. Полученные данные смогут быть использованы для разработки эффективных сорбентов и биосорбентов, которые могут быть применены при очистке воды от тяжелых металлов. Кроме того, полученные результаты можно будет использовать в рамках Федерального проекта «Восстановление Волги», – сообщила исследователь.

В настоящее время Алина Межевова работает в качестве исполнителя проекта по гранту президента РФ по теме «Теоретические и экспериментальные основы биомелиорации почв в условиях гидротермической напряженности климата с разработкой и применением модифицированных шламовых влагосорбентов», цель которого разработать новые и усовершенствовать действующие высокотехнологичные ресурсоэффективные очистные сооружения, в том числе локальные биостанции для автономных объектов загородной инфраструктуры. Кроме того, волгоградскими учеными планируется получение высокоэффективного органоминерального удобрения на основе осадков сточных вод, а также апробация его при возделывании ряда сельскохозяйственных культур.

Таким образом, новаторские предложения специалистов ФНЦ агроэкологии РАН по применению органических удобрений-мелиорантов вносят свой вклад в сохранение, обогащение и поддержание плодородия земель, а именно – способствуют снижению потерь продуктивной влаги и повышению урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур в засушливых регионах страны. 

Все фотографии и картинки предоставлены Алиной Межевовой