В России в 2024 году валовой сбор овощей составил около 13,93 миллионов тонн. Выращивать такое количество плодов помогают удобрения, которые кормят растения и почву. Один из самых популярных типов, используемых в сельском хозяйстве, — азотные. Но их эффективность не превышает 30-40% и они могут наносить вред окружающей среде, поскольку уничтожают питательные вещества. Особенно это касается малоплодородных участков, таких как сероземы и песчаные почвы, распространенные в южных регионах страны. В Пермском Политехе разработали удобрение на основе биоугля, которое задерживает полезные минералы, питающие землю, и позволяет эффективнее выращивать растения. Оно экологически безопасно и справляется лучше традиционных способов на 25-30%.
Статья опубликована в материалах международной научной конференции «Химия. Экология Урбанистика» за 2025 год. Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
В отличие от азотных удобрений, органоминеральные обладают сбалансированным составом с полным комплексом необходимых микроэлементов, не содержат фтора и хлора и не провоцируют перенасыщение почвы вредными веществами. Они действуют мягче и дольше, не вызывают ожогов растений и обеспечивают полноценное питание на всех этапах вегетации (периода активного развития).
В состав таких подкормок входят гуминовые кислоты, которые содержат стимуляторы роста. В сравнении с простыми минеральными удобрениями гуматы имеют относительно низкую стоимость. Они улучшают структуру почвы, адсорбируют влагу и минимизируют показатель вымываемости питательных элементов, то есть то, насколько легко они растворяются в воде и удаляются из земли прежде чем растения успеют их усвоить.
Исследователи давно обращают внимание на уголь как на сырьевой источник получения подобных удобрений. Изначально сам по себе он не содержит питательных веществ для растений, но способен поглощать избыток влаги и вещества, растворенные в ней, а затем высвобождать во время засухи. Это полезное свойство сохраняется в течение длительного времени, поскольку уголь не гниет и может долго оставаться в почве без изменений. Именно благодаря структуре в него можно внедрить микроэлементы (фосфор, марганец, медь, цинк, бор, ванадий и так далее), которые сильно влияют на ферментативные процессы растений, их рост, дыхание, фотосинтез, развитие корней и плодов.
Ученые Пермского Политеха создали 22 образца удобрений на основе биоугля, чтобы выяснить, какой способ приготовления наиболее эффективен. После анализа всех объектов под микроскопом и измерителем прочности гранул выявлен самый удачный состав. Он состоял из угля, микроэлементов, органического соединения и воды.
– В результате наиболее перспективным оказался образец, который мы приготовили, сформировав гранулы при 50°C и просушив час при температуре 110°C для удаления влаги. Получившиеся частицы не растворяются в воде, а показатель влажности составляет 5,187 %, что соответствует ГОСТ 20851.4-75. Уровень вымываемости образцов низкий – это очень хорошо, так как означает, что микроэлементы закрепятся в почве и будут постепенно поглощаться корнями растений. Их содержание в растворе составило 2,034 %. Все это отвечает требованиям к органоминеральным удобрениям и говорит о большом потенциале использования биоугля в сфере сельского хозяйства, в частности при выращивании растений и плодов, – комментирует Андрей Старостин, доцент кафедры химических технологий ПНИПУ, кандидат технических наук.
Созданная рецептура органоминеральных удобрений на основе биоугля подходит для любых культур и типов почвы, что делает ее более универсальным решением для повышения урожайности.
Разработка ученых Пермского Политеха претендует на звание альтернативы традиционным методикам. Это особенно актуально в регионах с бедными почвами. В результате можно значительно сократить нормы внесения удобрений, повысить урожайность до 30% и сохранить плодородие почвы.