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
Чжао Чаохуа, заместитель декана Института экологии пустыни Чунцинского университета Цзяотун:«Почва представляет собой твердые частицы, она может переходить из твердого состояния в реологическое и сохранять воду, питательные вещества и воздух. Продукты, выращенные в почвенной пустыне, не загрязняют окружающую среду, а их качество даже лучше, чем у фруктов, выращенных в настоящей почве».
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
