Статья опубликована в журнале «Химия. Экология. Урбанистка». Разработка выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Традиционно в сельском хозяйстве для выращивания растений используют химические удобрения из солей и минералов. Они поставляют требуемые для роста питательные вещества. Однако при накоплении в почве и воде такие удобрения могут вызывать загрязнение и токсический эффект для растений, возможно засоление почвы и повышение содержания в ней вредных примесей. Все это ухудшает качество земли, а, следовательно, и того, что на ней вырастает.
Эти проблемы могут решить биоорганические удобрения: они сочетают в себе природные компоненты и полезные микроорганизмы, что делает их экологически чистыми. Биоудобрения производят с использованием специально выращенных бактерий, которых сочетают с органическими и минеральными компонентами. В составе также есть витамины и аминокислоты – они поддерживают жизнедеятельность почвенных бактерий и дополнительно стимулируют рост растений.
Ученые Пермского Политеха разработали биоорганическое удобрение нового состава на основе гуминовых кислот, добываемых из торфа, ионов кобальта (II) и культуры полезных бактерий сенной палочки (Bacillus subtilis). Оно улучшает рост растений и повышает усвоение ими питательных микроэлементов.
Бактерия Bacillus subtilis давно используется в биотехнологии и сельском хозяйстве благодаря своим уникальным свойствам. Она способна подавлять развитие патогенных микроорганизмов и улучшать структуру почвы.
— Гуминовые кислоты — это природные соединения, образующиеся при разложении растительных остатков и других органических материалов. Они улучшают структуру почвы, повышают ее плодородие и способность удерживать воду. Кобальт же является важным микроэлементом, который участвует в синтезе витаминов, работе ферментов и положительно влияет на продуктивность растений. Особенно он ценен при производстве кормовых культур, поскольку его недостаток в почве может привести к дефициту этого элемента в организме животных, — поясняет Ольга Кривощекова, студентка кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ.
Ученые выделили гуминовые кислоты из торфа, а бактерии Bacillus subtilis — из сена. Затем они провели серию экспериментов, чтобы изучить, как компоненты комплексного удобрения взаимодействуют друг с другом и влияют на рост сенной палочки. Исследователи добавляли в питательную среду для выращивания микроорганизмов ионы кобальта (25 мг/л), гуминовые кислоты (1 г/л) и их комбинацию.
— Результаты показали, что кобальт ускоряет рост бактерий: удельная скорость с ним составила 0,113 ч⁻¹, тогда как без него — только 0,078 ч⁻¹. При этом в средах, содержащих гуминовые кислоты, активное увеличение количества микроорганизмов наблюдалось вне зависимости от наличия кобальта. Это подтвердило, что оба компонента можно успешно использовать в составе удобрения, – рассказывает Анна Портнова, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ, кандидат химических наук.
Эксперимент с выращиванием редиса показал, что комплексный препарат политехников обеспечивает максимальный прирост массы корнеплода на 22,64% по сравнению с контрольным опытом без удобрения.
В будущем политехники планируют детально описать все этапы изготовления предлагаемого продукта и определить затраты на сырье, материалы и оборудование. После этого он будет готов к запуску в производство и продажи.
Разработка ученых Пермского Политеха открывает новые возможности для устойчивого развития сельского хозяйства. В отличие от традиционных минеральных удобрений, новый препарат основан на натуральных компонентах и не загрязняет землю и воду. Гуминовые кислоты восстанавливают структуру и плодородие истощенных земель, бактерии сенной палочки оказывают защитный эффект, а ионы кобальта стимулируют рост растений – все вместе это повышает качество почв и их урожайность.