Ученые ДВФУ разработали уникальное удобрение из дальневосточной водоросли

Ученым Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) удалось создать состав удобрения на органической основе, который предназначен для выращивания растений в беспочвенной среде. В его основу легла субстанция из водоросли анфельции — этот дальневосточный морской обитатель содержит большое количество микроэлементов. Полученный питательный концентрат максимально приближен по составу к естественным почвам и уже при первых экспериментах подтвердил свою эффективность.

Помимо воды и солнечного света растениям для развития необходимы микроэлементы и ряд других компонентов. Их наличие или отсутствие влияет не только на размер, вкус, запах и цвет, но и на количество витаминов, содержащихся в плодах. Считается, что в естественных условиях все необходимые элементы растения берут из почвы и природной воды.

Однако чтобы обеспечить продуктами питания густонаселенные территории, где плодородные земли ограничены, людям приходится прибегать к выращиванию большого количества овощей в искусственной среде. Речь идет о гидропонике — высокотехнологичных системах, в которых побеги получают питание не из почвы, а из раствора, окружающего корни. В идеале его состав должен быть максимально идентичен природной почве и при этом иметь консистенцию, приближенную к воде, чтобы не забивать многочисленные фильтры и насосы, по которым циркулирует раствор.

Справка: органические VS минеральные удобрения

Имитировать микроэлементы почвы можно несколькими способами. Во-первых, с помощью минеральных добавок, которые производятся химическим путем. С одной стороны, это простой и дешевый вариант создать комплекс необходимых растениям элементов. С другой, вкусовые показатели плодов, выращенных на таких удобрениях, могут очень сильно уступать овощам, выросшим в естественной почве, так как состав добавок ограничен.

Второй способ — использовать органические удобрения, которые имеют натуральную основу и создаются из натуральных природных продуктов. Они позволяют насыщать растения необходимыми элементами, сохраняя при этом «натуральные» вкусы и запахи. Впрочем, органику достаточно сложно получить в жидком виде. В ней также могут содержаться патогены и примеси, поэтому в гидропонных системах органические удобрения применяются крайне мало: это дорого и неэффективно в больших масштабах предприятий.

Чтобы добиться улучшенных вкусовых свойств, в гидропонике применяются коктейли из минеральных и органических удобрений, которые сочетаются в разных пропорциях. Эффективность таких составов высока, однако и стоимость удобрений для российских предприятий зачастую выше, чем минеральных, так как многие компоненты иностранного происхождения.

Дешевле, больше, вкуснее

Несмотря на вышеуказанные сложности, ученым ДВФУ удалось создать компоненты органических удобрений из водоросли анфельции, предназначенные для гидропонных систем. Полученный продукт помимо большого количества питательных элементов насыщен фульвовой кислотой — природным проводником микроэлементов к клеткам корней растения. Удобрение обладает хорошими фильтрационными свойствами и по консистенции похоже на соевый соус. Специальная подготовка сырья и дальнейший процесс ультразвуковой экстракции позволяют исключить патогены. Полученный безопасный и эффективный питательный концентрат разбавляется в воде в пропорции 1 к 100 или 1 к 300 в зависимости от культур.

«Проведенные эксперименты уже показали, что текущий состав удобрения не уступает в эффективности топовым минеральным удобрениям. Выращенный на нашем продукте салат по размеру сопоставим выращенному на импортном растворе. При этом стоимость нашего удобрения ниже, а ценность овощей будет выше, поскольку они более питательные и качественные», — рассказал руководитель проекта, к. т. н., профессор Департамента мониторинга и освоения георесурсов Политехнического института ДВФУ Алексей Белов.

По словам ученого, эксперименты с полученным питательным раствором продолжаются, и состав промышленного образца будет доработан таким образом, чтобы соответствовать в экономической эффективности минеральным удобрениям. Помимо этого команда ученых вместе со студентами изучает влияние конкретных микроэлементов на органолептические свойства растений. Исследователи пытаются создать идеальную композицию элементов, дающую овощам наиболее насыщенный вкус и аромат, а также полноценный набор витаминов и питательных веществ.

Востребовано и в Арктике, и в космосе

Как отмечают представители проекта, органическая гидропоника — это перспективное направление не только для крупных тепличных хозяйств. Большой рынок для таких удобрений — удаленные объекты, например вахтовые поселки, станции полярников, суда дальнего плавания. Здесь потребность в свежих овощах можно закрыть с помощью модульных контейнеров-теплиц, которые позволят выращивать свежую зелень в достаточных объемах. Составы для таких гидропонных малых комплексов должны быть максимально сбалансированными, чтобы жители удаленных поселков и предприятий могли разнообразить рацион вкусными и питательными овощами.

Еще одно большое направление — это обеспечение продуктами питания космических станций с длительным периодом пребывания. Гидропоника может не только закрыть потребность в свежих овощах, но и снимать стрессовую нагрузку космонавтов, которым вдали от родной планеты особенно приятно видеть живые растения. Уже сегодня космические агентства всего мира вкладывают большие деньги в разработку систем питания для колоний на Марсе и длительных космических миссий. По словам Алексея Белова, один из создаваемых в ДВФУ продуктов будет направлен на разработку питательных растворов для удаленных объектов.

«Когда речь заходит о системах гидропоники для длительных космических миссий, очень остро встает вопрос именно об органических удобрениях. Человек может пару месяцев без особого дискомфорта питаться несбалансированными овощами, выращенными на химическом удобрении. Но если космическое путешествие будет длиться не один десяток лет, то здесь необходимо функциональное и качественное питание», — отметил руководитель проекта.

Напомним, что разработка органических удобрений новых типов в ДВФУ ведется в рамках программы «Приоритет 2030» и передовой инженерной школы «Институт биотехнологий, биоинженерии и пищевых систем». Цель проекта — разработка новых агробиоинженерных CRF-технологий мирового уровня, а также создание эффективной и доступной массовому применению продуктовой линейки удобрений из локальных ресурсов Дальнего Востока.