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.
