Биоэнергия торфа. Челябинские ученые создали удобрение, нейтрализующее радионуклиды
23 Января 2020
Фото: Вячеслав Шишкоедов
Как повысить урожайность зерновых, чтобы они давали прибавку даже в экстремальных условиях Южного Урала?
-
В бычка корм! Челябинские ученые придумали, как «щуплым» зерном прокормить 20 тысяч голов скота
-
Агрозавод в 3D-формате. Челябинские ученые создали механизм применения технологии трехмерного моделирования для АПК
Ученые придумали, как решить эту давнюю проблему. Наряду с созданием новых сортов, улучшением их генетического потенциала разработали биоудобрение на основе гуминовых кислот — гумат калия, поднимающее урожайность зерновых и других культур. При этом существенно повышается плодородие почв, снижается их кислотность. Инновационная разработка помимо прочего может стать хорошим дополнением к традиционному методу известкования солончаков. Причем ноу-хау еще и работает на экологию, связывая и снижая содержание тяжелых металлов, радионуклидов в почве. В числе плюсов и решение проблемы утилизации отходов птицефабрик. Новую экотехнологию представили на областном научно-практическом семинаре, прошедшем в поселке Тимирязевском Чебаркульского района.
Удобрение из болота
Полезные свойства гумата известны еще с XIX века, но прообразом этой технологии стала разработка ученых МГУ. Южноуральцы, взяв идею экстракции гуминовых кислот из торфа, создали инновационное биоудобрение. Оно уже прошло испытания, запатентовано и внедрено на южноуральском предприятии, где построен мини-завод по производству инновационного продукта.
— Мы задумались о том, как совместить органическое земледелие с повышением урожая без применения химии, — говорит одна из соавторов новинки, специалист по охране окружающей среды птицефабрики, где внедрены инновации, Валерия Валеева. — Ранее опробовали созданное ярославскими учеными биоудобрение «Байкал ЭМ 1», применяемое для восстановления плодородия почв и выращивания агрокультур. В его состав входят микроорганизмы, оказывающие благоприятное воздействие на рост растений. Но этот биопрепарат больше ориентирован на ягодно-садовый профиль и не подходит для выращивания зерна и переработки помета. Мы создали совершенно новый продукт, получаемый из торфа, который применяется при производстве органического удобрения из куриного помета, снижает класс его опасности и обогащает.
По словам Валерии Валеевой, за основу взяли научные разработки о торфяных гуматах ученых факультета почвоведения МГУ. Гуматы бывают трех видов: угольные, сапропелевые и торфяные. К примеру, иркутские ученые придумали, как их получать из угля, но для переработки птичьего помета они не годятся, и челябинцы остановились на «торфяном варианте». Они применили метод так называемой низкотемпературной щелочной экстракции: болотный торф в несколько этапов смешивается со щелочью, водой, озонируется и нагревается в реакторе.
— Торф мы пока получаем от предприятий Челябинской области, но уже оформляем лицензию, чтобы самим организовать его добычу, — сообщила Валерия Валеева. — Конечный продукт содержит гуминовую кислоту и набор улучшающих плодородие элементов. Он успешно прошел лабораторные исследования в МГУ, Кубанском агроуниверситете им. И.Т. Трубилина и Всероссийском НИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, эксперты отметили его большую ценность для АПК.
Испытания на зерновых культурах: пшенице, ржи и их гибриде тритикале — показали, что после внесения удобрения на основе торфа на опытных участках улучшается корневая система растений, устойчивость к вредителям и болезням, они быстрее растут. Больше становится и зерен в колосе. Мало того, гуматы снижают риски стресса растений, и те быстрее адаптируются к смене климата, легче переносят засуху, восстанавливаются после работы с гербицидами.
Экология в плюсе
Как сообщили авторы ноу-хау, внесение биоудобрения без «химии» увеличивает в почве содержание фосфора, калия, азота, других полезных веществ, повышает ее плодородие. А главное, на 21 % повышается урожайность зерновых. По расчетам, затраты на гектар увеличиваются на 396 рублей, но они с лихвой перекрываются ростом урожайности на 3-4 центнера. В итоге прибыль превышает 1600 рублей с гектара. Биоудобрение прошло процедуру сертификации, внесено в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов Минсельхоза РФ.
Как показали эксперименты, гумат калия повышает содержание витамина С в овощах, снижает горечь огурцов, а арбузы позволяет выращивать в условиях Урала даже в открытом грунте.
— Наш препарат можно применять в самых разных сферах, например, для нейтрализации вредных веществ и неприятных запахов в канализации, — добавляет Валерия Валеева. — Эксперимент на Барнаульских очистных сооружениях по переработке ила дал обнадеживающие результаты. А когда в поселке Каширинском Чебаркульского района случился прорыв канализации, мы залили дурно пахнущую лужу гуматом, «ароматы» фекалий исчезли, а разлив испарился в кратчайшие сроки. Решили и проблему переработки отходов птицефабрик: из 3 тонн помета птицы получаем тонну гранулированного биоудобрения.
Однако, как считает эксперт из Москвы агроном Зинаида Колотилина, при применении гумата калия нужно соблюдать меру. Если в почве будет превышено содержание щелочи, можно вместо роста урожая получить обратный эффект.
Скрестили пшеницу и пырей
Но удобрения — это только одна из составляющих технологии возделывания сельхозкультур.
— Урожайность стоит на трех китах: сорт, семена и технологии, — считает начальник отдела первичного семеноводства комплекса растениеводства южноуральской птицефабрики Лидия Пуалаккайнан. — Для производства необходимо выбирать районированные в нашем регионе сорта, имеющие преимущества по урожайности перед не реестровыми. Нужно обращать внимание и на качество семян. Семена — это носитель, на который записывается информация, при пересеве из года в год может получиться их тряпичная копия. Поэтому ежегодно необходимо проводить сортообновление не менее чем на 10 % от общей посевной площади, а в области это порядка 140 тысяч га. В 2019 году в регионе семян высоких репродукций было приобретено всего лишь 25 % от потребности. Кроме того, необходимо уходить от несортовых или массовых посевов, а их в области в 2019 году было 35 %. Проблему элитных семян помогут решить семеноводческие заводы Челябинской области — в Чебаркульском, Кизильском и Чесменском районах.
По словам Лидии Пуалаккайнан, хорошую прибавку дают новые сорта зерновых, районированных по Уральскому региону. К примеру, яровая мягкая пшеница «екатерина» на опытных участках дала урожайность в 39 ц/га, а «ульяновская 105» устойчива к засухе. Масса преимуществ у мягкой пшеницы «силач», овса «атлет», ячменя «яик».
— В 2020 году в Госреестре сортов, допущенных для использования в сельхозпроизводстве, зарегистрированы две новые культуры с самыми необычными свойствами, — отметила Лидия Пуалаккайнан. — Это зерновая культура тэфф, которая, как и сорго, родом из Эфиопии, где из ее муки пекут полезные для здоровья лепешки. Она не содержит глютена — растительного белка, присутствующего в муке пшеницы, и имеет повышенное содержание железа. В реестр внесена и другая уникальная культура, выведенная в Главном ботаническом саду РАН, — трититригия, которую также называют многолетней пшеницей.
Как пояснила Лидия Пуалаккайнан, эта чудо-культура несет в себе хромосомы пшеницы и пырея и соединила в себе лучшие качества «родителей» — дает и зерно, и отаву на корм для скота. Ее главное отличие — способность при отрастании после укоса вновь давать колос, что дает возможность выращивать ее без пересева до пяти лет. Причем трититригия может выдерживать более чем 20-градусные морозы.
«Дикие» гены
— Свою лепту в производство зерна вносят и селекционеры нашего института, — говорит заведующий лабораторией селекции пшеницы Челябинского НИИСХ Игорь Кушниренко. — Ими создано и доведено до сортоиспытаний 39 сортов, из них 19 были районированы или включены в госреестр допущенных к использованию селекционных достижений. Наибольшее распространение в посевах области получали сорта яровой пшеницы «искра», «весна», «Уральская 52», «россиянка», «эритроспермум 59», «нива 2», «дуэт», сыгравшие немалую роль в повышении урожаев и качества зерна.
Однако, как считает ученый, несмотря на достигнутые успехи, зерновое производство на Южном Урале остается неустойчивым, сохраняется зависимость от неблагоприятных факторов формирования урожая. По его мнению, в селекции яровой пшеницы важно создать сорта с повышенной устойчивостью к экстремальным условиям Урала. За 2005-2018 годы в институте создано новое поколение ее высокоурожайных сортов, способных противостоять засухе, ржавчинным болезням.
— В числе достижений не только южноуральской, но и отечественной селекции создание серии высокоустойчивых к видам ржавчины сортов яровой мягкой пшеницы, несущих чужеродный ген от дикого сородича пшеницы Aegilops speltoides, — подытожил Игорь Кушниренко. — Первым таким сортом стал «челяба-75», в 2019 году в структуре сортовых посевов пшеницы его доля составляла 25 %. Он устойчив к твердой головне, по качеству относится к ценным пшеницам, обладает способностью сохранять высокое содержание белка и клейковины при неблагоприятных погодных условиях. А сейчас государственное сортоиспытание проходят новые сорта «одинцовская» и «ильменская-2». С 2020 года в сортовой реестр Челябинской области включен высокопродуктивный сорт «силач», позволяющий получать свыше 50 центнеров зерна с гектара.
По словам ученого, на несортовые посевы сегодня в области приходится 30-35 % «зернового клина», и чтобы повысить урожайность, нужно позаботиться не только о сортообновлении, но и о соблюдении оптимальной агротехники, обеспечении сбалансированными дозами минеральных удобрений. Раскрыть урожайный потенциал новых сортов поможет и инновационная биодобавка из торфа и отходов птицефабрик.
Удобрение из болота
Полезные свойства гумата известны еще с XIX века, но прообразом этой технологии стала разработка ученых МГУ. Южноуральцы, взяв идею экстракции гуминовых кислот из торфа, создали инновационное биоудобрение. Оно уже прошло испытания, запатентовано и внедрено на южноуральском предприятии, где построен мини-завод по производству инновационного продукта.
— Мы задумались о том, как совместить органическое земледелие с повышением урожая без применения химии, — говорит одна из соавторов новинки, специалист по охране окружающей среды птицефабрики, где внедрены инновации, Валерия Валеева. — Ранее опробовали созданное ярославскими учеными биоудобрение «Байкал ЭМ 1», применяемое для восстановления плодородия почв и выращивания агрокультур. В его состав входят микроорганизмы, оказывающие благоприятное воздействие на рост растений. Но этот биопрепарат больше ориентирован на ягодно-садовый профиль и не подходит для выращивания зерна и переработки помета. Мы создали совершенно новый продукт, получаемый из торфа, который применяется при производстве органического удобрения из куриного помета, снижает класс его опасности и обогащает.
По словам Валерии Валеевой, за основу взяли научные разработки о торфяных гуматах ученых факультета почвоведения МГУ. Гуматы бывают трех видов: угольные, сапропелевые и торфяные. К примеру, иркутские ученые придумали, как их получать из угля, но для переработки птичьего помета они не годятся, и челябинцы остановились на «торфяном варианте». Они применили метод так называемой низкотемпературной щелочной экстракции: болотный торф в несколько этапов смешивается со щелочью, водой, озонируется и нагревается в реакторе.
— Торф мы пока получаем от предприятий Челябинской области, но уже оформляем лицензию, чтобы самим организовать его добычу, — сообщила Валерия Валеева. — Конечный продукт содержит гуминовую кислоту и набор улучшающих плодородие элементов. Он успешно прошел лабораторные исследования в МГУ, Кубанском агроуниверситете им. И.Т. Трубилина и Всероссийском НИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, эксперты отметили его большую ценность для АПК.
Испытания на зерновых культурах: пшенице, ржи и их гибриде тритикале — показали, что после внесения удобрения на основе торфа на опытных участках улучшается корневая система растений, устойчивость к вредителям и болезням, они быстрее растут. Больше становится и зерен в колосе. Мало того, гуматы снижают риски стресса растений, и те быстрее адаптируются к смене климата, легче переносят засуху, восстанавливаются после работы с гербицидами.
Экология в плюсе
Как сообщили авторы ноу-хау, внесение биоудобрения без «химии» увеличивает в почве содержание фосфора, калия, азота, других полезных веществ, повышает ее плодородие. А главное, на 21 % повышается урожайность зерновых. По расчетам, затраты на гектар увеличиваются на 396 рублей, но они с лихвой перекрываются ростом урожайности на 3-4 центнера. В итоге прибыль превышает 1600 рублей с гектара. Биоудобрение прошло процедуру сертификации, внесено в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов Минсельхоза РФ.
Как показали эксперименты, гумат калия повышает содержание витамина С в овощах, снижает горечь огурцов, а арбузы позволяет выращивать в условиях Урала даже в открытом грунте.
— Наш препарат можно применять в самых разных сферах, например, для нейтрализации вредных веществ и неприятных запахов в канализации, — добавляет Валерия Валеева. — Эксперимент на Барнаульских очистных сооружениях по переработке ила дал обнадеживающие результаты. А когда в поселке Каширинском Чебаркульского района случился прорыв канализации, мы залили дурно пахнущую лужу гуматом, «ароматы» фекалий исчезли, а разлив испарился в кратчайшие сроки. Решили и проблему переработки отходов птицефабрик: из 3 тонн помета птицы получаем тонну гранулированного биоудобрения.
Однако, как считает эксперт из Москвы агроном Зинаида Колотилина, при применении гумата калия нужно соблюдать меру. Если в почве будет превышено содержание щелочи, можно вместо роста урожая получить обратный эффект.
Скрестили пшеницу и пырей
Но удобрения — это только одна из составляющих технологии возделывания сельхозкультур.
— Урожайность стоит на трех китах: сорт, семена и технологии, — считает начальник отдела первичного семеноводства комплекса растениеводства южноуральской птицефабрики Лидия Пуалаккайнан. — Для производства необходимо выбирать районированные в нашем регионе сорта, имеющие преимущества по урожайности перед не реестровыми. Нужно обращать внимание и на качество семян. Семена — это носитель, на который записывается информация, при пересеве из года в год может получиться их тряпичная копия. Поэтому ежегодно необходимо проводить сортообновление не менее чем на 10 % от общей посевной площади, а в области это порядка 140 тысяч га. В 2019 году в регионе семян высоких репродукций было приобретено всего лишь 25 % от потребности. Кроме того, необходимо уходить от несортовых или массовых посевов, а их в области в 2019 году было 35 %. Проблему элитных семян помогут решить семеноводческие заводы Челябинской области — в Чебаркульском, Кизильском и Чесменском районах.
По словам Лидии Пуалаккайнан, хорошую прибавку дают новые сорта зерновых, районированных по Уральскому региону. К примеру, яровая мягкая пшеница «екатерина» на опытных участках дала урожайность в 39 ц/га, а «ульяновская 105» устойчива к засухе. Масса преимуществ у мягкой пшеницы «силач», овса «атлет», ячменя «яик».
— В 2020 году в Госреестре сортов, допущенных для использования в сельхозпроизводстве, зарегистрированы две новые культуры с самыми необычными свойствами, — отметила Лидия Пуалаккайнан. — Это зерновая культура тэфф, которая, как и сорго, родом из Эфиопии, где из ее муки пекут полезные для здоровья лепешки. Она не содержит глютена — растительного белка, присутствующего в муке пшеницы, и имеет повышенное содержание железа. В реестр внесена и другая уникальная культура, выведенная в Главном ботаническом саду РАН, — трититригия, которую также называют многолетней пшеницей.
Как пояснила Лидия Пуалаккайнан, эта чудо-культура несет в себе хромосомы пшеницы и пырея и соединила в себе лучшие качества «родителей» — дает и зерно, и отаву на корм для скота. Ее главное отличие — способность при отрастании после укоса вновь давать колос, что дает возможность выращивать ее без пересева до пяти лет. Причем трититригия может выдерживать более чем 20-градусные морозы.
«Дикие» гены
— Свою лепту в производство зерна вносят и селекционеры нашего института, — говорит заведующий лабораторией селекции пшеницы Челябинского НИИСХ Игорь Кушниренко. — Ими создано и доведено до сортоиспытаний 39 сортов, из них 19 были районированы или включены в госреестр допущенных к использованию селекционных достижений. Наибольшее распространение в посевах области получали сорта яровой пшеницы «искра», «весна», «Уральская 52», «россиянка», «эритроспермум 59», «нива 2», «дуэт», сыгравшие немалую роль в повышении урожаев и качества зерна.
Однако, как считает ученый, несмотря на достигнутые успехи, зерновое производство на Южном Урале остается неустойчивым, сохраняется зависимость от неблагоприятных факторов формирования урожая. По его мнению, в селекции яровой пшеницы важно создать сорта с повышенной устойчивостью к экстремальным условиям Урала. За 2005-2018 годы в институте создано новое поколение ее высокоурожайных сортов, способных противостоять засухе, ржавчинным болезням.
— В числе достижений не только южноуральской, но и отечественной селекции создание серии высокоустойчивых к видам ржавчины сортов яровой мягкой пшеницы, несущих чужеродный ген от дикого сородича пшеницы Aegilops speltoides, — подытожил Игорь Кушниренко. — Первым таким сортом стал «челяба-75», в 2019 году в структуре сортовых посевов пшеницы его доля составляла 25 %. Он устойчив к твердой головне, по качеству относится к ценным пшеницам, обладает способностью сохранять высокое содержание белка и клейковины при неблагоприятных погодных условиях. А сейчас государственное сортоиспытание проходят новые сорта «одинцовская» и «ильменская-2». С 2020 года в сортовой реестр Челябинской области включен высокопродуктивный сорт «силач», позволяющий получать свыше 50 центнеров зерна с гектара.
По словам ученого, на несортовые посевы сегодня в области приходится 30-35 % «зернового клина», и чтобы повысить урожайность, нужно позаботиться не только о сортообновлении, но и о соблюдении оптимальной агротехники, обеспечении сбалансированными дозами минеральных удобрений. Раскрыть урожайный потенциал новых сортов поможет и инновационная биодобавка из торфа и отходов птицефабрик.
