Деградация земель и продовольственная безопасность

Информационно-аналитическая система по продовольственной безопасности

Инновационные гель-формиирующие почвенные кондиционеры для оптимизации гидрологи-физических свойств и противопатогенной защиты почв

Российская инновационная разработка

Описание ситуации

Современное устойчивое и экологически чистое земледелие немыслимо без новых
технологий и материалов, применение которых позволяет достигать высоких урожаев
качественной сельскохозяйственной продукции при максимально эффективном
использовании дефицитных водных ресурсов и минимальном экологическом ущербе
окружающей среде.
Наиболее интересными разработками последних лет в данной области следует признать
технологии и материалы, совмещающие аккумуляцию влаги и элементов корневого
питания растений с закреплением и дозированным, постепенным выходом в раствор
макро- и микроэлементов, а также современных средств защиты растений (СЗР)
Такие «системы доставки» или «систем контролируемого высвобождения»
агрохимикатов и СЗР базируются на использовании, прежде всего, полимерных
материалов, реже их комбинаций с твердофазными носителями для закрепления в
корнеобитаемом слое почвы действующих веществ при их постепенном выходе в раствор
с последующим корневым поглощением или биоцидным эффектом
Чаще всего с этой целью используют природные биополимеры (например, полисахариды)
в которых основным контролирующим фактором является интенсивность их
биодеградации в почве

Высокая биодеградация при относительно небольшом водопоглощении таких полимеров
не позволяет использовать их в качестве комбинированных почвенных кондиционеров,
сочетающих водоудерживание (экономию водных ресурсов) с эффектом контролируемого
высвобождения агрохимикатов и СЗР.
С этой целью в России были предложены и запатентованы инновационные
почвомодифицирующие материалы, образующие в почвах синтетические гелевые
структуры (СГС), на основе акриловых гидрогелей с гидрофильным и амфифильными
наполнителями полимерной матрицы природными биополимерами (биокалатитические
отходы, механоактивированный торф), микроэлементами и современными СЗР
(наночастицы, ионы серебра, синтетические пестициды)
В инновационной разработке удалось повысить устойчивость гелей к биодеградации, а
также к другим отрицательным факторам, влияющим на эффективность таких
кондиционеров в почвах – осмотическому стрессу (коллапсу) гелевых структур и
выщелачиванию поливными водами. В отличие от традиционно используемых СЗР для
борьбы с патогенами, включая распространенный в Центральноазиатском регионе
фитофтороз, гель-формирующие почвенные кондиционеры надежно фиксируют СЗР в
ризосфере, предохраняя их от выноса в грунтовые воды то есть являются экологически
безопасными агентами для современного поливного земледелия.

Задачи и цели проекта (ЭКСПЕРИМЕНТА) Аграрного Центра

Экспериметальные препараты, которые исследовались

Задачи исследования:

Высокая биодеградация при относительно небольшом водопоглощении таких полимеров
не позволяет использовать их в качестве комбинированных почвенных кондиционеров,
сочетающих водоудерживание (экономию водных ресурсов) с эффектом контролируемого
высвобождения агрохимикатов и СЗР

ВЫВОДЫ:

Полевые испытания эффективности новых материалов с гелевыми структурами на
примере картофелеводства в разных почвенно-биоклиматических условиях впервые
подтвердили возможность значимого (до 10-30%) повышения урожайности разных сортов
на фоне 1,3-2-кратной экономии дефицитных для аридной зоны водных ресурсов, а также
надежной защиты ризосферы и клубней нового урожая от основных патогенных
заболеваний картофеля, включая фитофтороз (Phytophthora infestans).
Было доказано, что инновационные почвенные кондиционеры комплексного действия в
виде синтетических акриловых гидрогелей с наполнением полимерной матрицы
амфифильными агентами и биоцидами являются эффективным средством оптимизации
водоудерживающей способности, структурного состояния и агрегированности почвы,
наряду с защитой ризосферы от патогенных организмов.
Их главное преимущество заключается в высокой эффективности при малых
концентрациях (0,1-0,3%), которые в десятки раз меньше рабочих доз обычно
используемых в земледелии органических и органоминеральных удобрений и
почвомодификаторов.
Синтетические гелевые структуры фиксируют средства защиты растений в почве,
защищая их от вымывания и выноса в сопредельные среды, что позволяет рекомендовать
эти эффективные носители с комплексным водопоглощающим, структурообразующим и
почвозащитным эффектом для современных высокотехнологичных экологичных систем
поливного аридного земледелия.

НЕОБХОДИМЫ ДАЛЬНЕЙШИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ!

В условиях аридного поливного земледелия усиливаются почвенно-экологические факторы, ограничивающие функциональность гель-формирующих материалов (интенсивность биодеградации, осмотический стресс от засоления почвы и использования минерализованных поливных вод), что ставит задачу получения более устойчивых почвенных кондиционеров применительно к таким условиям.
Данное направление, требующее объединенных усилий различных специалистов от химиков-технологов, почвенных физиков, биологов и экологов до агрономов и агроландшафтных дизайнеров, можно считать одним из наиболее технологичных инновационных приоритетов, соответствующих мировым тенденциям развития устойчивого поливного земледелия в связи со стратегическими задачами по обеспечению продовольственной безопасности в Евразийском регионе.