В профильных научных журналах опубликованы результаты масштабных тестов биоугля из пожнивных остатков на маргинальных землях. Ученые обнаружили опасный эффект солевого барьера, который переворачивает прежние представления об агротехнологиях восстановления деградированных почв.
До недавнего времени биочар (биоуголь) из пожнивных остатков — соломы, стеблей кукурузы и рисовой шелухи — считался главным экологическим «чудом» для реанимации истощенных земель. Предполагалось, что его пористая структура должна задерживать влагу и снижать токсичность солей. Однако международные группы исследователей из Института почвоведения Китайской академии наук и европейских аграрных центров опубликовали тревожные. На прибрежных и маргинальных засоленных землях биочар из растительных остатков натыкается на эффект «солевого барьера» (Salinity Bottleneck), при котором вместо мелиорации происходит резкое ухудшение состояния почвы.
В ходе лабораторных и двухлетних полевых экспериментов ученые зафиксировали два разрушительных процесса, которые запускаются при внесении обычного соломенного биоугля в солончаки.
В здоровой почве биочар постепенно «стареет» под действием микроорганизмов: его поверхность окисляется, на ней образуются функциональные группы, которые и улавливают питательные вещества. Но высокая концентрация соли угнетает почвенные грибы и бактерии. Биочар в солончаках консервируется и почти не стареет, оставаясь инертным куском угля, который не вступает в правильный ионный обмен.
Происходит залповый выброс собственной соли. Пожнивные остатки (особенно солома злаков) сами по себе богаты растворимыми солями, которые концентрируются в зольном остатке при пиролизе. Если дозировка угля превышена, этот внутренний запас минералов провоцирует вторичное засоление. Почва начинает интенсивнее испарять воду, а в корневой зоне формируется солевой застой, вызывающий осмотический шок у растений и внезапный всплеск эмиссии углекислого газа (CO₂).
Исследователи отмечают: отказываться от биочара из пожнивных остатков не стоит, надо изменить технологию применения необходимо радикально менять. Ученые предлагают совмещенное компостирование. Растительный биочар нельзя вносить «в чистом виде». Его необходимо предварительно смешивать с азотными удобрениями или жидким навозом. Это снижает потенциал глобального потепления почвы и запускает искусственное старение угля.
Как вариант, переход на нанобиочар. Измельчение пожнивного угля до ультрамелких нано-частиц значительно увеличивает площадь его поверхности. В такой форме он не создает барьера, а напротив, ускоряет обмен ионов кальция и натрия (Ca²⁺–Na⁺), помогая вымывать соль из зоны корней.
Открытие эффекта Salinity Bottleneck заставляет пересмотреть способы использования биочара. Без точного лабораторного анализа исходной солености самого биочара его слепое использование на солончаках превращается в опасную лотерею.
Полные тексты исследований, физико-химические карты пористости и результаты полевых экспериментов доступны в выпусках профильных журналов Biochar и MDPI Agriculture.