Современное сельское хозяйство сталкивается с рядом серьезных проблем, таких как истощение почвы, загрязнение окружающей среды и необходимость увеличения урожайности для удовлетворения потребностей растущего населения. Одним из решений этих задач могут стать биоорганические удобрения, которые объединяют природные компоненты и полезные микроорганизмы, что делает их экологически безопасными. Ученые Пермского Политеха разработали инновационное биоорганическое удобрение, основанное на бактериях сенной палочки, гуминовых кислотах и кобальте. Благодаря уникальному составу это удобрение не только безопасно для экосистемы, но и способно значительно увеличить урожайность сельскохозяйственных культур: в ходе эксперимента оно обеспечило максимальный прирост массы редиса на 22,64%.
Статья вышла в журнале «Химия. Экология. Урбанистика», том 1, 2025 года. Исследование было проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
В традиционном сельском хозяйстве для культивирования растений применяют химические удобрения, состоящие из солей и минералов, которые обеспечивают необходимые для роста питательные вещества. Однако при накоплении в почве и водоемах такие удобрения могут привести к загрязнению и токсическому воздействию на растения, а также вызвать засоление почвы и рост содержания вредных примесей. Все это негативно сказывается на качестве земли и, соответственно, на продуктах, которые на ней произрастают.
Эти проблемы можно решить с помощью биоорганических удобрений, которые объединяют природные компоненты и полезные микроорганизмы, обеспечивая экологическую чистоту. Биоудобрения изготавливаются с использованием специально выращенных бактерий, которые комбинируются с органическими и минеральными веществами. Кроме того, в их состав входят витамины и аминокислоты, способствующие поддержанию активности почвенных бактерий и дополнительному стимулятору роста растений.
Исследователи Пермского Политеха создали новое биоорганическое удобрение, основанное на гуминовых кислотах, извлекаемых из торфа, и ионах кобальта (II), а также культуре полезных бактерий сенной палочки (Bacillus subtilis). Это удобрение способствует улучшению роста растений и повышает их способность усваивать питательные микроэлементы.
Бактерия Bacillus subtilis уже давно находит применение в биотехнологии и сельском хозяйстве благодаря своим особым свойствам. Она обладает способностью подавлять рост патогенных микроорганизмов и способствует улучшению структуры почвы.
— Гуминовые кислоты представляют собой природные соединения, формирующиеся в результате разложения растительных остатков и других органических веществ. Они способствуют улучшению структуры почвы, увеличивают ее плодородие и способность удерживать влагу. Кобальт, в свою очередь, является важным микроэлементом, который участвует в синтезе витаминов, функционировании ферментов и положительно сказывается на продуктивности растений. Особенно он актуален при выращивании кормовых культур, так как его недостаток в почве может вызвать нехватку этого элемента в организме животных, — объясняет Ольга Кривощекова, студентка кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ.
Исследователи извлекли гуминовые кислоты из торфа, а бактерии Bacillus subtilis — из сена. После этого они провели ряд экспериментов, чтобы изучить взаимодействие компонентов комплексного удобрения и их влияние на рост сенной палочки. В питательную среду для микроорганизмов добавлялись ионы кобальта (25 мг/л), гуминовые кислоты (1 г/л) и их комбинация.
— 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 по выращиванию редиса продемонстрировал, что комплексный препарат, разработанный политехниками, способствует увеличению массы корнеплода на 22,64% по сравнению с контрольной группой, где удобрения не применялись.
В будущем политехники намерены подробно изложить все этапы производства предлагаемых товаров и рассчитать затраты на сырье, материалы и оборудование. После этого продукт будет готов к началу производства и реализации.
Научные разработки Пермского Политеха открывают новые горизонты для устойчивого развития сельского хозяйства. В отличие от обычных минеральных удобрений, новый препарат создан на основе натуральных компонентов и не наносит вреда земле и воде. Гуминовые кислоты восстанавливают структуру и плодородие истощенных земель, бактерии сенной палочки обеспечивают защитный эффект, а ионы кобальта способствуют росту растений. Все эти элементы в совокупности улучшают качество почвы и увеличивают урожайность.
По материалам пресс-службы ПНИПУ.