Климатический кризис может привести к вырождению сельского хозяйства по всему миру, уничтожению плодородных почв и усугублению голода в беднейших уголках Земли. Ученые из разных стран ищут новые технологии, способные предотвратить опустынивание почв. Расскажем, правда ли пепел, личинки мух и паста из целлюлозы способны превратить бесплодную местность в пышный зеленый оазис.
Эксперты предупреждают: экстремальные погодные условия и деятельность человека все больше ухудшают состояние пахотных земель. Давно зарекомендовавшие себя традиционные методы сохранения почвы не справляются с частыми засухами, наводнениями и экстремальными температурами. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, эрозия почвы может привести к потере 10% мирового урожая к 2050 году!
Ученые по всему миру ищут новые решения по улучшению физических свойств почвы, которые могут дополнить традиционные методы. Многие известные компании работают над нехимическими способами добавления питательных веществ к сельскохозяйственным культурам, например, добавляют микробы в почву. Однако разработки, направленные на восстановление сельскохозяйственных угодий, идут еще дальше. Некоторые из них, такие как жидкая глина и биоуголь, обогащают землю питательными веществами, а также улучшают способность почвы удерживать воду.
Биоуголь из «темных земель»
Biochar — это искусственно созданный богатый углеродом продукт для улучшения почвы. Его смоделировали по образцу плодородных участков тропических лесов Амазонки, называемых «темными землями» — они образовались как побочный продукт приготовления пищи, разложения животных и навоза.
Биоуголь способен не только удерживать полезный для растений углерод в почве, но и действовать как водяная губка. Глинистая почва, обработанная биоуглем, выделяет значительно меньше закиси азота и улавливает больше углерода в земле, где он может стимулировать рост растений.
Некоторые виды биоугля увеличили урожайность тепличных помидоров и сладкого перца на 32% и 54% соответственно. При этом Biochar требует гораздо меньше удобрений, поскольку стимулирует размножение бактерий, способствующих росту растений.
Однако необходимо проводить дополнительные исследования, прежде чем ученые придут к окончательному выводу, насколько эффективно биоуголь может регенерировать различные типы почв по всему миру.
Жидкая глина
Компания Desert Control из Норвегии потратила 18 лет и 25 миллионов долларов на разработку жидкой глины для повышения плодородности почвы. В прошлом году компания «ввела» свой продукт в участок пустыни, где глина соединяется с песком, для удержания воды и питательных веществ.
Согласно полученным за пять лет испытаний данным оказалось, что сердцевина салата ромэн, выращенного в глиняном песке, была в среднем на 21-53% больше, чем у листьев ромэн, выращенных в тех же условиях без глины.
В планах компании — покрыть жидкой глиной 4000 деревьев на двух своих цитрусовых фермах в пострадавших от засухи регионах. В зависимости от результатов будет принято окончательное решение об эффективности этого способа.
Мука из личинок черной мухи
Малайзийская компания Nutrition Technologies производит «кондиционер для почвы» из муки — отходов и кожи личинок черной солдатской мухи. Согласно исследованию, компостированная мука привела к увеличению доли органического вещества, питающего растения, на 12%, содержание которого со временем уменьшается.
Nutrition Technologies ежемесячно продает в Малайзии в среднем 200 тонн муки, в основном фермерам, которые используют ее для выращивания листовой зелени, огурцов и фруктов.
Однако поставляемые объемы пока что слишком малы, чтобы привлечь внимание крупнейших сельскохозяйственных компаний.
Как китайцы превратили пустыню в пашню
По подсчетам экспертов, каждый год от 50 000 до 70 000 квадратных километров земли по всему миру опустыниваются. Группа ученых из Чунцинского университета Цзяотун в Китае во главе с профессором Йи Чжицзянем уже более десяти лет работает над решением этой проблемы. В итоге им удалось достичь невероятных результатов — превратить выжженную мертвую зону в плодородную землю с помощью техники «загрязнение песка».
Эта технология основана на механике восстановления окружающей среды. Уникальные свойства пахотной земли наделяют ее двумя важными эколого-механическими качествами — самовосстановлением и саморегуляцией. Поэтому почва может поддерживать жизнь растений в бесконечном экологическом цикле. Задачей китайских ученых было придать песку свойства пахотных земель, то есть фактически «засорить» пустыню путем механического воздействия.
С этой целью команда извлекла из растений волокнистый клей, который при взаимодействии с песком позволяет последнему переходить из твердого состояния в реологическое (как почва) и выполнять аналогичные функции.
Обработанный целлюлозой песок способен удерживать воду, питательные вещества и воздух и выращивать микроорганизмы, поэтому служит идеальной средой обитания для растений.
Свой первый полевой эксперимент ученые начали в 2017 году в пустыне Улан-Бух на высоте 1100 метров на севере Китая. Результат был впечатляющим! Благодаря свойствам преображенного смесью песка показатели первого урожая были на
50%
выше, чем на традиционных полях, возделываемых на той же площади. Позже команда успешно «загрязнила» пустыни во Внутренней Монголии, Синьцзяне, Сычуани в Китае, а также в регионах Африки и Ближнего Востока. Общая площадь возделываемых земель составила более 6 млн 500 тыс. м2. В результате этого опыта рис, перец, редис, картофель, арбузы и дыни были успешно посажены в пустыне.
По мере роста сельскохозяйственных культур и загнивания корней загрязненный песок только улучшает свои пахотные свойства. В обычной земле глубокие слои почвы более твердые, поэтому корни там вряд ли смогут расти. В пустыне же в почву превращается только верхний слой песка глубиной 20-30 см, под которым много места — для корнеплодов это отличная среда. В этой связи урожайность некоторых культур увеличивается до четырех раз!
Удивительным открытием стало, что интенсивный солнечный свет и резкий перепад температур в пустыне днем и ночью также являются благоприятными факторами для повышения урожайности. Сейчас китайские ученые работают над созданием бренда «пустынных фруктов» для коммерциализации программы.
Преимущества и недостатки технологии «загрязнения»
По сравнению с традиционными методами борьбы с песком, такими как инженерные, химические и вегетативные, технология «загрязнения» пустыни позволяет песку приобретать новые полезные свойства почвы.
К ним относятся:
- хороший рост растений в почвенном песке — их биомасса обычно выше, чем у растений, выращенных в близлежащей естественной почве;
- количество и виды микроорганизмов быстро увеличиваются и уже через год превышают таковые в соседней естественной почве;
- материал на основе растительной целлюлозы и загрязненный песок не наносят вреда окружающей среде;
- загрязнение пустыни рентабельно и имеет потенциальную экономическую перспективу;
- песок быстро загрязняется физически и может применяться в больших масштабах;
- в почвенной пустыне сформировалась локальная биоразнообразная экологическая среда, ставшая домом для различных видов птиц, мышей, диких кроликов, лягушек и червей.
Несмотря на очевидные положительные моменты технологии «засорения» песка, некоторые люди выразили сомнение в ее ценности, заявив, что в пустыне не хватает воды, а не почвы. Однако авторы метода заверяют, что опасения напрасны, поскольку загрязненный песок, наоборот, экономит воду! Эксперимент в Улан-Буге наглядно это доказал. После преобразования пустыни там высадили несколько выносливых растений и полностью отключили полив. Итог потрясает: местность не только превратилась в пастбище, которое может предотвратить песчаную бурю, но и стала резервом возделываемых земель.
Перспективы китайского метода
За свой вклад в трансформацию сельского хозяйства команда профессора И.Чжицзяня стала финалистом премии «Earthshot Prize» Королевского фонда и принца Уильяма в номинации «Эко-Оскар» как один из лучших проектов, способных возродить нашу планету в течение следующих 10 лет.
Сейчас перед китайскими учеными стоят новые глобальные задачи — сделать так, чтобы другие твердые частицы могли выполнять функции почвы. Они уже используют грунтование для ремонта шахт, дробление шлака — для преобразования в почву. Эта технология также применима к каменистым районам опустынивания, коралловым островам и рифам. В планах — превращать измельченные строительные отходы в грунт.
Для того чтобы спасти сельскохозяйственные угодья на планете и изменить к лучшему судьбу самых засушливых регионов мира, специалисты со всего света запускают необычные «зеленые» технологии. Они используют самые разные методы, начиная от добавления биоугля и жидкой глины в почву и заканчивая использованием муки из отходов личинок, но цель у всех одна — превратить сухие равнины в продуктивные пастбища. Надеемся, что ученые вскоре найдут лучшее решение продовольственной проблемы и не допустят опустынивания земель.
По материалам: cqjtu.edu.cn, earthshotprize.org, repubblica.it, reuters.com
