Что если ключ к рекордному урожаю скрыт не в химических лабораториях, а на дне северных озер? Ученые из Карелии решили проверить, можно ли использовать донные отложения рыбоводческих хозяйств (садковый ил) как полноценное удобрение. Оказалось, что этот «подводный мусор» — настоящая золотая жила для агрономов.
Проблема аквакультуры всегда была в избытке органики под садками. Остатки корма и продукты жизнедеятельности рыб скапливаются на дне, создавая головную боль экологам. Но для ученых это не мусор, а концентрат полезных веществ: азота, фосфора и ценных минералов в легкодоступной форме.
Исследователи КарНЦ РАН опубликовали результаты эксперимента по исследованию влияния аквакультурных отложений на свойства сельскохозяйственной почвы и рост салата-латука (Lactuca sativa L.).
“Под садками с рыбой обычно накапливается материал различного рода: остатки корма, лекарственных препаратов, отложения рыб – все это откладывается на дне. Хозяйства обязаны зачищать водоемы от этих отложений. Потом их необходимо утилизировать. Одним из экологически эффективных способов может быть использование отходов на сельскохозяйственных полях. Дело в том, что в отложениях содержатся минеральные элементы, которые потенциально могут быть полезны как частичная замена удобрениям. В первую очередь, они богаты фосфором, а фосфатные удобрения у нас широко применяются”, – пояснила старший научный сотрудник лаборатории экологической физиологии растений Института биологии КарНЦ РАН Елена Икконен.
Чтобы понять, насколько эффективно рыбный ил может заменить привычные удобрения, карельские исследователи организовали полноценный научный тест-драйв. Работа началась с кропотливой подготовки «меню» для растений. Ученые создали сразу несколько видов специального субстрата, смешав обычную торфяную почву с донными отложениями, взятыми из реального форелевого хозяйства.
Для точности эксперимента использовали разные дозировки «рыбного золота». Субстраты подготовили в строгих пропорциях:
0:1 — это была контрольная группа, обычный торф без добавок, чтобы было с чем сравнивать.1:10, 1:7 и 1:5 — варианты с разной концентрацией донных отложений.После смешивания субстратам дали время «настояться» и выстояться, чтобы все химические процессы пришли в равновесие.
Когда почва была готова, в горшки высадили салат-латук с симпатичным названием «Медвежье ушко». Выбор пал на него не случайно: салат быстро растет и моментально реагирует на любые изменения в питании или составе земли.
Горшки перевезли в теплицу, где для растений создали максимально естественные условия. Они росли под обычным карельским солнцем, при природной температуре и привычной смене дня и ночи, получая лишь регулярный и правильный полив.
Эксперимент длился 37 дней. Этого времени хватило, чтобы салат прошел путь от ростка до взрослого растения. Но прежде чем сорвать первый лист для анализа, ученые провели важнейшую проверку — на экологическую безопасность.
С помощью высокоточного оборудования они оценили содержание тяжелых металлов на каждом этапе: сначала в самих донных отложениях, затем в подготовленной почве и, наконец, в выросших растениях. Исследователям было важно убедиться, что вместе с полезными минералами в салат не попадет ничего лишнего, что могло бы сделать его опасным для здоровья. Лишь после этого тотального скрининга ученые приступили к оценке финальных параметров роста.
По результатам оценки, исследование не выявило вредного воздействия аквакультурных отложений на свойства почвы или рост салата. Ученые объясняют это низким общим содержанием тяжелых металлов и высокой концентрацией фосфора в отложениях.
Кроме того, внесение отложений увеличило содержание в почве полезного для растений ванадия, а также снизило содержание марганца, чем уменьшило его токсическую нагрузку. На продуктивность салата удобрение оказало скорее нейтральное, чем положительное или отрицательное влияние, но были отмечены структурные изменения в листьях, которые привели к увеличению соотношения их площади. Не исключено также, что отложения могут улучшать физические свойства почвы – ее аэрацию, водо- и теплопроводность, а также водоудерживающую способность, и тем самым оказывать благотворное воздействие на растения. Это предположение требует дальнейшего изучения. Кроме того, необходимо исследовать долгосрочное воздействие использования осадка.
Исследование показало, что аквакультурные отложения не оказывают вредного воздействия на почву и рост салата, отличаясь низким содержанием тяжелых металлов и высоким уровнем фосфора. Внесение удобрения увеличило содержание полезного ванадия, снизило токсичную нагрузку марганца и потенциально улучшило физические свойства почвы, хотя влияние на общую урожайность оказалось нейтральным.
“Поскольку основной задачей в этом эксперименте было оценить, могут ли донные отложения рыбоводческих хозяйств нанести вред почве или растениям, почва была выбрана достаточно плодородная и не требовала лишнего удобрения. Поэтому говорить однозначно о возможности замены основного удобрения на отходы аквакультуры пока рано. На следующем этапе почва будет более бедная, песчаная, и мы посмотрим, насколько отложения полезны именно в качестве частичной замены удобрения”, – рассказала Елена Икконен.
Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Eurasian Soil Science.
Подводя итог, авторы исследования заявляют прямо: никаких барьеров для использования донного ила из водоемов Северо-Запада на полях нет. Более того, эти отложения могут стать идеальной базой для производства экологически чистой продукции. Мы получаем уникальный продукт, который не только питает растения, но и бережет природу.
Эта работа — часть большого и важного проекта по изучению перспектив рыбных осадков для повышения плодородия почв на севере России. Исследование получило поддержку от Российского научного фонда (РНФ), что подчеркивает государственную значимость задачи: превратить отходы аквакультуры в ресурс, который накормит и землю, и людей.
“Результаты проведенных исследований позволили нам увидеть потенциал использования донных отложений рыбоводческих хозяйств в качестве частичной замены дорогостоящих удобрений, а также положительно оценить возможность их утилизации без нанесения вредного воздействия на окружающую среду”, – отметила руководитель проекта член-корреспондент РАН Ольга Бахмет.
Исследователи протестировали влияние донных отложений рыбоводных хозяйств на прорастание семян и параметры проростков овса, ржи, редьки и гороха: длину корней, высоту и массу. Главный научный сотрудник лаборатории агротехнологий "Вилга" Отдела комплексных научных исследований КарНЦ РАН Любовь Евстратова рассказала, что использование осадков с высоким содержанием калия и кальция увеличивало всхожесть и интенсивность прорастания семян. “При этом злаки и редька были более отзывчивы к обработке, чем бобовые. Например, у редьки масличной исходные и разбавленные водой донные отложения вызвали увеличение лабораторной всхожести семян на 10,5% и 12,2 % соответственно. Отмечается также стимуляция роста корней и ускоренное формирование проростков”, – отметила ученый.
Ученые на страницах журнала «Вестник российской сельскохозяйственной науки» подвели важный итог: превращение озерного ила в органическое удобрение — это спасательный круг для природы Карелии. Донные отложения, в которых перемешаны природные компоненты и отходы рыбоводства, в озерах северо-таежной зоны работают как мина замедленного действия, перегружая экосистему лишней органикой. Но если перенести этот «багаж» на поля, вред оборачивается огромной пользой. Таким образом, сельское хозяйство помогает очистить северные озера, а взамен получает мощный ресурс для роста урожая.
Источник: Карельский научный центр РАН.
На заглавном фото: структурные изменения в листьях привели к увеличению соотношения их площади. Фото: Е. Икконен / Институт биологии КарНЦ РАН.