На процветание и жизненную силу общества непосредственным образом влияет состояние его земель – состояние почвы.
На сегодняшний день одной из самых актуальных проблем является влияние человеческой деятельности на состояние почвы. Интенсивные агрономические практики, включая чрезмерное использование минеральных удобрений и пестицидов, негативно сказываются на почвенном плодородии. Другая крайность – интенсификации земледелия: отсутствие компенсации выноса питательных элементов из почвы с урожаем основной продукции. Это приводит к изменению состава почвенной микрофлоры и снижению её активности, ухудшению здоровья почвы, что в свою очередь вызывает деградацию пахотных земель.
В качестве альтернативного подхода к улучшению плодородия почв, увеличению урожайности сельскохозяйственных культур и получению экологически чистой продукции предлагается использование агробиотехнологий. Эти технологии включают применение активных веществ и штаммов микроорганизмов, которые обладают множеством полезных свойств.
Природа уже давно придумала все за нас – отходы жизнедеятельности первых живых существ стали перерабатываться микроорганизмами в новое органическое питание – гумус – основу плодородия современной почвы.
Почвоведы считают, что для поддержания идеального баланса в 1 грамме почвы должно быть не менее 100 миллионов КОЕ (колониеобразующих единиц) микроорганизмов, или проще говоря – количество микробных клеток (бактерий, грибов, актиномицетов и т. д.). При этом они должны иметь широкое видообразие, т.к. переработка различных субстратов-отходов специфична для каждого вида. Например, целлюлозу разлагают аэробные микроорганизмы (бактерии и грибы) и анаэробные мезофильные, и термофильные бактерии, а лигнин – дереворазрушающие грибы, например, гриб Phellinus igniarius, т.к. это связано с наличием лигнолитических ферментов.
В живой природе все процессы протекают по принципу круговорота веществ, так, например, все органические отходы перерабатываются в плодородный слой почвы (гумус) с помощью нескольких тысяч видов почвенных микроорганизмов.
Гумус — это органическая часть почвы, содержащая комплекс питательных веществ, необходимых для растений, включая нерастворимые соли гуминовых кислот. Гумус улучшает физические свойства почвы, являясь резервуаром питательных элементов и поддерживая стабильную почвенную структуру, способствующую благоприятному балансу воды и воздуха в почвенной толще.
Гумус создает благоприятные условия для жизнедеятельности и развития почвенных микроорганизмов, а также для дождевого червя, выполняющего функции “кишечника” почвы. Червей должно быть не менее 1 млн шт/га. Для производства биогумуса необходимы специальные виды червей такие, как Eisenia andrei и Eisenia fetida (красные калифорнийские черви), а также тропические виды Eudrilus eugeniae (африканский ночной выползок) и Perionyx excavatus (индийский голубой дождевой червь).
Чем больше червей - тем плодороднее почва!
Восстановление плодородия почв возможно при помощи создаваемого искусственным путём биогумуса, который можно производить из любых органических отходов при помощи дождевых червей и сопряжённых с ними агрономически ценных аэробных и анаэробных почвенных микроорганизмов. Если вносить в почву такие переработанные отходы, то мы сможем восстанавливать природный круговорот живого вещества.
Биогумус можно производить из различных органических отходов, таких как:
- Пищевые отходы. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (Food and Agriculture Organisation on the United Nations), ежегодно в мире выбрасывается более 30% всей еды, которая готовится, а это около 1,3 млрд тонн в год (или 41,2 тонны/секунду!).
- Просроченные продукты питания: из каждого гипермаркета / овощной базы ежедневно на свалку вывозится большое количество просроченных или испорченных продуктов.
- Коммунальные отходы. К примеру, для Казахстана статистика производимых коммунальных отходов в год составляет свыше 14 млн. м3. При помощи бактерий все эти канализационные стоки можно превращать в биогумус, на котором можно выращивать лес.
- Отходы промышленности. Например, отходы целлюлозно-бумажного производства, которые являются отличными источниками органики или лесопильное производство – опилки, стружка, горбыль, некачественная древесина, кора. Сюда же относится текстильный, и целлюлозно-бумажный утиль: ветхая одежда, старая деревянная мебель, картонная упаковка, бумага, т.д. Всё это является хорошей основой для гумуса.
- Отходы сельского хозяйства. Они, не считая навоза – ценнейшей основы для гумуса – достигают 30%, включая, в том числе, шелуху обмолоченных злаков, костру льна, солому, торф и др.
Процесс производства биогумуса включает в себя компостирование, при котором микроорганизмы и дождевые черви перерабатывают органические материалы в богатую питательными веществами субстанцию. Этот процесс происходит естественным путем и требует минимальных вложений, что делает его доступным и экологически чистым способом улучшения качества почвы.
Применение органических продуктов в производстве биогумуса решает дополнительную глобальную проблему – реутилизацию отходов.
В мире, где множество людей страдает от нехватки продовольствия и ресурсов, переработка органики станет серьёзным подспорьем в решении этих глобальных проблем.
Каждый год ФАО (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН) публикует отчет под названием «Положение дел в области продовольственной безопасности и питания в мире». Этот отчет разрабатывается в сотрудничестве с несколькими организациями, такими как МФСР (Фонд ООН по охране детства), ЮНИСЕФ, Всемирная продовольственная программа (ВПП) и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). Главная цель этого отчета – дать информацию о том, как продвигается работа по искоренению голода, обеспечению продовольственной безопасности и улучшению питания. В отчете также проводится глубокий анализ основных проблем, которые мешают достигнуть этих целей, особенно в контексте глобальных целей устойчивого развития до 2030 года.
В своем докладе от 2023 года Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш отметил, что в положение дел в области продовольственной безопасности и питания несмотря на небольшой прогресс в этой сфере, в целом продолжает оставаться достаточно удручающим. В докладе говорится, что в 2022 году почти треть населения мира, или 2,4 миллиарда человек, не имели постоянного доступа к продовольствию и недоедали. При этом около 900 миллионов человек столкнулись с острой нехваткой продуктов питания.
С каждым годом людям становится всё сложнее получить доступ к здоровому питанию: в 2021 году его не могли позволить себе 42 процента населения планеты – более 3,1 миллиарда человек (по сравнению с 2019 годом их число выросло на 134 миллиона).
Миллионы детей в возрасте до пяти лет продолжают страдать от неполноценного питания: в 2022 году 148 миллионов детей в возрасте до пяти лет (22,3 процента) отставали в росте, 45 миллионов (6,8 процента) страдали от истощения, а 37 миллионов (5,6 процента) имели избыточный вес. (источник: https://news.un.org/ru/story/2023/07/1442797)
Для решения данной острейшей проблемы необходимы совместные усилия и активная работа правительств и социально активных групп.
Одним из инновационных предложений по улучшению плодородия почв является технология, разработанная главным конструктором компании UST Inc., инженером Анатолием Эдуардовичем Юницким. Его технология позволяет производить гумус на основе переработки бурого угля и горючих сланцев.
Бурые угли, помимо их основного направления в тепло- и электроэнергетике, могут использоваться в качестве основного сырья для производства биогумуса. Энергия, запасенная в бурых углях и горючих сланцах — это солнечная энергия, запасенная сотни миллионов лет назад живыми организмами (деревьями, микроорганизмами и др.), а затем законсервированная в толще земли. Следовательно, бурый уголь, как преобразованные природой остатки древней растительности, может быть использован для получения живого гумуса.
Бурые угли, как реликтовые растительные организмы, характеризуются высоким содержанием фенольных, карбоксильных и гидроксильных групп, а также наличием свободных гуминовых кислот (до 64 %). Среднее содержание минеральных веществ (золы) в буром угле составляет 20-45 % от массы сухого вещества. Основными компонентами золы являются оксиды кремния (около 30-60 %), алюминия (10-20 %), кальция (7-15 %) и железа (8-15 %). Элементный состав зависит не только от доминирующих растений-прототипов, но и от условий формирования угольного пласта (глубина его залегания, присутствие подземных водоёмов, состав почвы на данной глубине и другие факторы).
Технология получения гумуса из бурого угля и сланцев
Процесс получения биогумуса из бурого угля можно представить в виде следующей схемы: неполное сжигание бурого угля → Смешивание отходов сгорания (зола, шлак, шлам, пыль, дымовые газы) с половиной несожженных сланцев или бурых углей → добавление современного сырья органического происхождения (растительные остатки, торф, опилки, навоз, остатки сточных вод, отходы жизнедеятельности людей и др.) → переработка полученной многокомпонентной смеси в биореакторах с помощью специальных почвенных микроорганизмов → получение живого плодородного гумуса.
Для получения гумуса подходит измельчённый бурый уголь фракцией менее 150 мкм, при этом чем меньше размер, тем быстрее органическое вещество будет преобразовано почвенными микроорганизмами в усвояемую для растений форму.
Все экспериментальные работы по использованию биогумуса на основе бурого угля успешно проведены в Республике Беларусь на территории Крестьянского (фермерского) хозяйства «Юницкого» в городе Марьина Горка.
По этой технологии из 1 тонны бурого угля (не до конца сжигая его) можно производить более 1 тонны биогумуса. Это означает, что с помощью бурого угля мы не только сможем генерировать энергию, но и создавать здоровую почву, превращая пустынные земли в цветущие сады.
Африка и другие регионы сегодня сталкивается с огромными вызовами: миллионы людей не имеют доступа к пище. На планете ежегодно добывается более миллиарда тонн бурого угля, что, помимо производства энергии, может давать человечеству миллиард тонн гумуса ежегодно.
Преимущества биогумуса на основе бурого угля
Исторически жидкий биогумус возник из традиционной практики садоводства, где навоз или некоторые растительные остатки замачивали в воде и затем использовали полученную жидкость в качестве удобрения, а также для защиты растений от болезней и вредителей.
- Биогумус на основе бурого угля эффективнее любого органического удобрения в 10 раз. В нем содержится комплекс макро-, микро- и ультрамикроэлементов, ферментов, и др. веществ. Современные испытания образцов жидкого биогумуса показали высокое содержание гуминовых веществ (более 60 %), а также значительные уровни азота, фосфора и калия (5,1 %, 3,8 %, 9,6 % соответственно). Исходя из этих данных, жидкий биогумус рекомендуется применять в разбавленном виде для подкормки растений и обработки их листьев.
- Биогумусом на основе бурого угля невозможно перенасытить грунт. Во время вегетации растение возьмет столько веществ, сколько ему нужно.
- Трудоустройство – увеличение рабочих мест для людей, работающих как на производстве, так и учавствующие в применнии биогумуса в мировых масштабах.
- В каждом килограмме биогумуса находится до 10 трлн полезных микроорганизмов (для сравнения – в навозе их всего лишь 200-300 млрд). По подсчетам ученых биогумус, полученный из бурого угля, содержит наибольшее количество микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота (что на 128 % превышает показатели на субстрате без вермикомпостирования). Это подтверждает возможность использования обычного биогумуса для улучшения свойств почвогрунта.
По своим ростовым качествам биогумус на основе бурого угля превосходит известные традиционные удобрения – навоз, птичий помет, торф, сапропель. В отличие от навоза биогумус не содержит в своем составе споры болезнетворных микроорганизмов и личинок мух. В биогумусе нет нитратов, тяжелых металлов, семян сорняков.
К чему приведет использование биогумуса на основе бурого угля?
Запасы гумуса уменьшаются с каждым днем. Согласно данным ученых сработка запасов гумуса происходит со средней скоростью 0,3-1,0 т/га/год. Также в мире 12 млн га земли превращаются в пустыни и теряется 25 млрд тонн плодородной почвы каждый год.
Перед человечеством стоит актуальная задача – восстановление почв за счет создания нового, живого и плодородного биогумуса. Внесения порядка 10% гумуса (это среднее содержание гумуса в обыкновенном черноземе) в верхний плодородный слой почвы будет достаточно для превращения неплодородных почв в черноземные сельхозугодия.
Проведено уже достаточно работ с использованием биогумуса на основе бурого угля и доказано, что его применение способствует повышению урожайности, улучшает плодородие почвы, уменьшает затраты на их возделывание, а также позволяет получать экологически чистую продукцию. Биогумус успешно применяется как в классических овощных хозяйствах (Галактионова и др., 2024; Кененбаев и др., 2023; Танирбергенов и др., 2023), так и на гумусопонике (современная технология культивирования растений без почвы, где подразумевает применение питательного раствора с добавлением биогумуса на основе бурого угля) (Юницкий и др., 2023).
Таким образом, реликтовая биосферная энергетика поможет остановить деградацию почв и превратить достаточно истощенные земли в цветущий сад снова! Здоровая почва позволит выращивать органическую и безопасную пищу, что приведет к сокращению болезней и искоренению голода на планете.
Использованная литература:
- Юницкий А. Э., Павловский В. К., Феофанов Д. В. ЭкоКосмоДом как пространство для сохранения видового разнообразия тропической и субтропической флоры //Сборник материалов II международной научно-технической конференции «Безракетная индустриализация ближнего космоса: проблемы, идеи, проекты». – ООО «Астроинженерные технологии», 2019. – №. II. – С. 153-157.
- Юницкий А. Э., Соловьёва Е. А., Зыль Н. С. Почва и почвенные микроорганизмы в биосфере ЭкоКосмоДома //Сборник материалов II международной научно-технической конференции «Безракетная индустриализация ближнего космоса: проблемы, идеи, проекты». – ООО «Астроинженерные технологии», 2019. – №. II. – С. 179-183.
- Веревкин А.Н., Кононов Г.Н., Сердюкова Ю.В., Зайцев В.Д. Биодеградация древесины ферментными комплексами дереворазрушающих грибов // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. 2019. №5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/biodegradatsiya-drevesiny-fermentnymi-kompleksami-derevorazrushayuschih-gribov (дата обращения: 22.08.2024).
- Карпенко Н. П. ОЦЕНКА ДИНАМИКИ ГУМУСА ПОЧВ И ПРОДУКЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА СЕЛЬХОЗКУЛЬТУР ОСНОВНЫХ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ ЗОН РОССИИ //Сетевой научный журнал РГАТУ. – 2024. – Т. 2. – №. 4. – С. 23-36.
- Галактионова Л. В. и др. Оценка влияния органических удобрений на ростовые и биохимические параметры Lepidium sativum и Raphanus sativus //Аграрная наука. – 2024. – №. 4. – С. 89-93.
- Юницкий А. Э., Шерешовец Е. В., Корней В. В. Гумусопоника как метод выращивания сельскохозяйственной продукции в условиях ЭкоКосмоДома //Сборник материалов VI международной научно-технической конференции «Безракетная индустриализация ближнего космоса: проблемы, идеи, проекты». – ООО «Астроинженерные технологии», 2023. – №. VI. – С. 175-179.
- Кененбаев С., Есенбаева Г., Калдыкозов Н. Зеленая технология возделывания кукурузы и их влияния на урожайность и качество продукции //Izdenister natigeler. – 2023. – №. 3 (99). – С. 209-219.
- Танирбергенов С. И., Сулейменов Б. У., Зэрш З. А. Применение органического гуминового удобрения «Тумат» при возделывании сои //Почвоведение и агрохимия. – 2023. – №. 1. – С. 74-85.