Низкотемпературный биоуголь из рисовой соломы показал отличные характеристики как субстрат для томатов, заменяя часть торфа.
Быстрое расширение теплиц привело к резкому росту спроса на субстраты для выращивания, выбор которых является решающим фактором урожайности и качества сельскохозяйственных культур.
В настоящее время на этом рынке доминирует торф, но его статус невозобновляемого ресурса делает его добычу экологически опасной, приводя к истощению ресурсов и росту затрат. Поэтому выявление жизнеспособных возобновляемых альтернатив имеет решающее значение для устойчивости сельского хозяйства в контролируемой среде.
Различные отходы биомассы были признаны жизнеспособными заменителями торфа, включая растительные остатки, грибной компост, кокосовое волокно, птичий и коровий навоз, органические волокна и биоуголь. Эти альтернативы часто обладают важными характеристиками, схожими с торфом, такими как высокая влагоудерживающая способность, пористость и структурная стабильность, при этом предлагая регулируемые уровни pH и питательных веществ. Их низкая стоимость и возобновляемость имеют важное значение для достижения целей устойчивого развития.
Среди этих альтернатив особое внимание привлек биоуголь. Будучи пористым, экономичным и богатым питательными веществами углеродным материалом, получаемым путем пиролиза биомассы, биоуголь предлагает множество преимуществ. Он может повышать содержание необходимых минеральных элементов (N, P, K, Na) и органического вещества, создавая прочную основу для роста полезных микроорганизмов.
Однако свойства биоугля сильно зависят от температуры пиролиза. В большинстве существующих исследований используется обычный высокотемпературный биоуголь (400 °C) или не указывается температура производства. Хотя высокотемпературный пиролиз эффективен, он снижает выход биоугля и удаляет летучие компоненты.
В отличие от этого, предварительные исследования научного коллектива из Китая подчеркивают уникальный потенциал низкотемпературного биоугля, получаемого при температуре ≤350 °C из рисовой соломы.
Этот процесс сохраняет часть целлюлозной и лигниновой структуры, одновременно удаляя патогены и фитотоксичные соединения. Данный низкотемпературный биоуголь превосходит торф по стабильности, что делает его стабильным субстратным материалом.
Кроме того, он демонстрирует более высокий выход продукции, тем самым снижая производственные затраты по сравнению с высокотемпературным биоуглем в качестве добавки к субстрату, сохраняя при этом эквивалентные физико-химические свойства, такие как оптимизированный объем пор, который удерживает доступную для растений воду и присущие неорганические питательные вещества.
Для подтверждения эффективности полученного биоугля как субстрата в качестве модельного растения был выбран томат, имеющей важное экономическое значение.
Как овощ, имеющий глобальное значение и ежегодно производимый в объеме 170 миллионов тонн, томаты являются основной тепличной культурой в системах выращивания на субстратах, на которые было направлено исследование. Карликовые сорта томатов, в частности, идеально подходят для таких систем и ценятся за свою двойную декоративную и кулинарную ценность.
Биоуголь получали из рисовой соломы (пиролиз при 350 °C в течение 10 или 30 мин) и использовали в качестве заменителя торфа в различных соотношениях (10%, 20%, 40%) в сочетании с тремя концентрациями питательного раствора Хогланда (25%, 50%, 100%).
Результаты показывают, что замена на 10–20% улучшила физические свойства субстрата (снижение насыпной плотности, увеличение пористости) и способствовала росту растений (биомасса, высота). Напротив, замена торфа на низкотемпературный уголь на большие 40% уже подавляла рост, что в основном объяснялось осмотическим стрессом, вызванным чрезмерно высокой электропроводностью субстрата.
При оптимальных 10–20% концентрациях значительно повышалась урожайность томатов и качество плодов (содержание растворимых сухих веществ, ликопина, витамина С).
Что наиболее важно, комплексная оценка показала, что замена торфа на данный биоуголь на 10–20% позволила снизить концентрацию питательного раствора на 50%, при этом достигнув комплексных результатов, сопоставимых с контролем при использовании полной концентрации питательных веществ. Это исследование показывает, что низкотемпературный уголь может эффективно заменить часть торфа, потенциально повышая урожайность и качество карликовых томатов, одновременно снижая зависимость от химических удобрений до 50%. Результаты указывают на возможный путь к более ресурсоэффективным методам тепличного овощеводства.
Источник: Horticulturae 2026, doi.org/10.3390/horticulturae12010125
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Канал в MAX | Дзен.новости.