Будущее сельского хозяйства - за инновациями

Ученые Kozybayev University изучают возможности созданного на основе донных отложений местных озер инновационного органоминерального удобрения для реализации органического земледелия.

Казахстан является прогрессивной страной по разработке и внедрению стратегий, отражающих в том числе современное состояние окружающей среды, экологии, здоровья населения. Президентом республики Касым-Жомартом Токаевым недавно подписан закон «О производстве и обороте органической продукции». Суть закона состоит в сохранении и рациональном использовании природных ресурсов, в производстве органической продукции, направленной на здоровое питание. Ученые Северо-Казахстанского университета имени Манаша Козыбаева всегда активно откликаются на все перспективные инициативы и уже работают над созданием инновационного органоминерального удобрения на основе сапропелевых отложений местных озер.

Актуальным направлением современного сельского хозяйства является получение экологически чистой продукции. В результате многолетнего землепользования произошла деградация почв, поэтому для выращивания и повышения урожайности сельхозпродукции необходимо использовать удобрения. Минеральное удобрение, созданное химической промышленностью, занимает основное место среди используемых, что связано с большей доступностью и отработанными технологиями его внесения. Однако забота об окружающей среде и здоровье населения требует необходимости использования экологически безопасных видов удобрений, в том числе на разных этапах выращивания сельскохозяйственных растений. В этой связи природные ресурсы озер, представленные в виде сапропелевых отложений, представляют интерес для использования в сельском хозяйстве.

Сапропель - вещество, богатое органическими и минеральными компонентами, что делает его ценным удобрением для растений. В его химическом составе содержатся практически все необходимые элементы для питания растений, такие как азот, фосфор, калий, микроэлементы и органические вещества. При внесении в почву сапропель способствует улучшению почвенной структуры, обогащению почвы необходимыми питательными веществами, повышению плодородия и увеличению урожайности сельскохозяйственных растений. Сапропель и удобрения на его основе, как экологически чистое и высококачественное органоминеральное удобрение, применяется для всех типов почв и всех видов сельскохозяйственных культур. Мировой опыт применения сапропеля в качестве удобрения имеет положительный эффект в практике растениеводства. Многолетние исследования отечественных и зарубежных ученых доказывают положительное влияние на содержание питательных веществ в растениях при использовании донных отложений. Кроме того, сапропель может использоваться не только в качестве органоминерального удобрения, но и является отличной биологической добавкой в рационе питания сельхозживотных, птиц. Сапропель в виде биодобавки обеспечивает организм всеми необходимыми макро- и микроэлементами, что обеспечивает здоровый рост, набор массы и развитие организма.

Сапропель встречается во многих озерах, и наиболее благоприятными условиями для его накопления являются озера со сплавинным типом зарастания. Сплавина смягчает или предупреждает волновую деятельность воды, тем самым препятствует интенсивному ее перемешиванию под покровом сплавины. Таким образом, в озерах происходит накопление органических остатков водных растений и животных, которые вместе с минеральными остатками образуют озерные донные отложения, многие из которых представлены сапропелями.

В Северо-Казахстанской области известно немало озер с аналогичными условиями накопления донных отложений, представленных сапропелем. Тем не менее в Республике Казахстан сапропель не включен в реестр природных ресурсов. Кроме того, его полноценное использование ограничивается трудностями добычи и недостаточной информированностью населения. Во многих регионах Казахстана озерные экосистемы с их уникальным разнообразием являются неотъемлемой частью природно-рекреационного потенциала, а донные отложения используются в том числе и в бальнеологии. В то же время положительным эффектом от изъятия избыточной органоминеральной массы озер будет являться их очистка и дноуглубление, что подтверждается многочисленными исследованиями ученых разных стран. Добыча донных отложений улучшит состояние экосистемы водоема, ее водных обитателей, в первую очередь рыб, и сделает возможным выращивание их ценных пород. Применение органических удобрений, в том числе сапропеля, обладает экологической и экономической выгодой, что подтверждается результатами исследований ряда ученых.

Рассматривая перспективные органоминеральные удобрения, стоит обратить внимание на сапропели местных озер, являющиеся экологически чистыми и сбалансированными природными ресурсами. В настоящее время активно разрабатывается одно из инновационных направлений, обращенное на повышение качества и урожайности агрокультур. Это исследование по использованию жидких удобрений на этапе предпосевной обработки семян, проводится в рамках научного проекта (грант № AP14869273) по теме «Разработка инновационной методики получения экологически чистого удобрения на основе рационального использования органоминеральных накоплений озер». Исследование профинансировано Комитетом по науке Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан. Исследовательский коллектив представлен учеными кафедр факультета математики и естественных наук Северо-Казахстанского университета, есть коллаборация с учеными аграрного факультета, а также с Евразийским национальным университетом им. Гумилева (г. Астана). Рабочей группой предложено использовать полученный экстракт из сапропеля местных озер, для предпосевной обработки семян сельхозкультур. Полевые исследования проводились на территории агробиологической станции СКУ им. М. Козыбаева, а также на землях КХ.

Проведенные лабораторные исследования используемых сапропелевых отложений позволили определить качественный и количественный состав, а также выявили отсутствие превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ. Это позволяет сделать вывод об экологичности используемых сапропелей, которые послужили основой для получения жидкого инновационного удобрения, причем учеными использованы несколько методов для его получения.

Лабораторные и полевые исследования проведены на столовой свекле и картофеле, культурах, составляющих основной рацион питания казахстанцев, а также на зерновых культурах, таких как пшеница и овес, широко выращиваемых аграриями. Проведенные в 2023 году исследования направлены на анализ воздействия полученного сапропелевого продукта на морфобиологические показатели культур и урожайности, на определение оптимальных концентраций для достижения максимальной эффективности данного подхода.

Для выявления наиболее эффективной концентрации экстракта сапропеля были заложены лабораторные эксперименты по исследованию влияния полученного экстракта на энергию прорастания и всхожесть семян, на основе статистического анализа выявлена оптимальная концентрация суспензии сапропеля для использования на этапе предпосевной обработки семян.

Основные методы применения инновационного удобрения при предпосевной обработке - это замачивание и опрыскивание семян сельскохозяйственных культур, что обеспечивает минимальные затраты при применении полученного жидкого удобрения.

После предпосевной обработки семян раствором экстракта сапропеля наблюдается улучшение как качественных, так и количественных характеристик урожая выращиваемых культур. Результаты статистической обработки данных полевого эксперимента подтвердили существенную разницу между экспериментальными и контрольными группами. Эффекты показателей всхожести и энергии прорастания семян зерновых увеличились на 5-32%, овощных - на 51-90% соответственно.

Таким образом, экспериментальные наблюдения подтверждают вывод о высокой эффективности применения данного удобрения для сельскохозяйственных культур. Одним из результатов исследований стало получение учеными патента на «Способ получения сапропелевого продукта для предпосевной обработки семян овощных культур», а данному удобрению дано название «Сапролин».

Эффективность применения полученного инновационного удобрения в предпосевной обработке семян, в рамках исследования, открывает возможности его использования в сельскохозяйственном производстве. Экономическую эффективность можно предварительно рассчитать путем использования количества удобрения на 1 м², если учесть, что из 1 кг сапропеля получается 500 мл «Сапролина» концентрацией 2,98 г/л, которая разводится дистиллированной водой до концентрации 1,6 г/л до объема 931 мл. Следовательно, расход удобрения (сапропеля) составляет 1,34 г/м². В то же время по литературным источникам традиционные минеральные удобрения вносят в нормативах: 15-20 г/м² аммиачной селитры, или 20-30 г/м² сернокислого аммония, 30-40 г/м² суперфосфата и 10-15 г/м² хлористого калия. Нормы внесения органических удобрений составляет:  навоз - 4-5 кг/м², или перегноя - 2-3 кг/м², или компоста - 3-4 кг/м². Полученный экстракт позволяет оптимизировать процесс возделывания сельскохозяйственных культур, приведет к минимизации затрат на повышение рентабельности, повышению урожайности, улучшению качества получаемой продукции, а также продвижению устойчивых методов ведения сельского хозяйства, развития органического земледелия, получения органической продукции, к экологической и продовольственной безопасности. Это в конечном итоге приведет к экономическому росту и минимальной нагрузке на окружающую среду и может повысить показатели здоровья населения региона.

В 2024 году в ходе лабораторных и полевых исследований продолжается работа по изучению инновационного органоминерального удобрения. Изучение использования суспензии сапропеля происходит на других сельскохозяйственных культурах для выявления большего спектра эффективности препарата.

П. ДМИТРИЕВ, руководитель проекта, профессор СКУ им. М. Козыбаева

С. ИСМАГУЛОВА, научный сотрудник проекта, доцент СКУ им. М. Козыбаева

И. ФОМИН, научный сотрудник проекта, старший преподаватель СКУ им. М. Козыбаева