Спорный торф и его заменители
Использование торфа, извлеченного из болот, в качестве среды выращивания - очень спорная тема в растениеводстве.
Около 26% всего углерода суши, накопившегося со времени последнего ледникового максимума, хранится в торфяниках, поэтому они признаны важнейшими глобальными резервуарами и поглотителями углерода.
Производство и использование дефибрированной лигноцеллюлозной биомассы в качестве заменителя может стать решением для уменьшения добычи, так как ежегодно во всем мире в качестве сырья для садоводства используется около 40 млн кубометров торфа.
Даже частичная замена окажет значительное влияние на добычу, использование торфа и связанные с этим выбросы парниковых газов. Таким образом, как наука, так и промышленность в настоящее время вовлечены в разработку продуктов с пониженным содержанием торфа.
При этом, любой материал, заменяющий торф в среде выращивания, должен обладать сопоставимыми физическими свойствами, такими как водоудерживающая способность (WHC) и смачиваемость, насыпная плотность, воздухопроницаемость, структура и структурная стабильность.
Помимо высокой WHC, материал должен иметь достаточный объем пор, заполненных воздухом, и не быстро разлагаться во время роста растений. В нем также необходимо обеспечить отсутствие семян сорняков, фитотоксичных соединений или других микробиологических загрязнителей.
Он должен иметь регулируемый соответствующий pH (4–7), легко изменяться в зависимости от содержания питательных веществ, хорошую буферную способность и низкую иммобилизацию азота.
Альтернативно сложные
Различные материалы компостируются и уже используются в качестве заменителя торфа.
Однако, но компостирование требует значительно больше времени и места по сравнению с механической обработкой, например, экструзией.
В последние десятилетия большие усилия были направлены на использование компостов для замены торфа - их главные недостатки - высокий pH и электропроводность, стоимость.
Кокосовое волокно - дорогой продукт, получаемый из толстого внешнего слоя кокосовых плодов. Кокосовые пальмы в основном выращиваются в монокультуре в Азии и Латинской Америке, что приводит к протяженным маршрутам транспортировки и, следовательно, к высоким ценам на импорт.
Использование древесного волокна ели вместо торфа спровоцирует деловой конфликт между производителями субстратов и деревообрабатывающей промышленностью. Кроме того, площадь лесов и без того ограничена, а повышенный спрос на древесину приведет к повышению цен на сырье.
Вермикулит, пожалуй, столь же противоречивый субстрат, как и сам торф. Имеет структуру, напоминающую гармошку, и уже применяется в субстратах для выращивания без торфа на основе древесного компоста. С одной стороны, у вермикулита низкая насыпная плотность, высокое влагоудержание (в пять раз больше его веса) и pH-нейтральность. С другой, это невозобновляемый добываемый материал, состоящий из гидратированного силиката алюминия, железа и магния. В процессе производства вермикулит подвергается воздействию температур до 1000 ° C, что требует очень высоких энергозатрат.
Альтернативно простые
Производство торфяных альтернатив будет выгодным при правильном подборе сырья и процесса переработки.
В новом исследовании международная группа ученых из Германии, Норвегии, Великобритании, Турции и Испании протестировала несколько растений-кандидатов (и их отходов) на замену торфа.
Это были оставшиеся после обрезки ветки оливы и виноградной лозы, осина и остатки шалфея после изготовления лекарственного сырья (в Турции шалфей выращивается в коммерческих масштабах для фармацевтической отрасли). Материалы перерабатывались в волокно с помощью экструдера биомассы.
Небольшой промышленный двухшнековый экструдер встречного вращения - одно из технических решений для переработки одревесневшей биомассы в волокно в качестве торфозаменителя. Экструзия понимается как продавливание материала через небольшое отверстие под действием силы.
Экструзия создает большое трение, поэтому температура поднимается до 95–120 ° C, что приводит к дезинфицирующему эффекту против инвазивных видов. При таких температурах все семена и потенциально репродуктивные части растений погибнут вместе с другими патогенами, такими как грибы и плесень, которые встречаются в древесных материалах.
Ученые определили водоудерживающую способность (WHC), гранулометрический состав и другие физические характеристики волокна, полученного из испытанных растений.
При настройке 20 мм для всех исследованных материалов шалфей и обрезки оливы показали наилучшие результаты с WHC 53% и WHC 43%, соответственно, при умеренном и низким потреблении энергии.
Ученые считают, что несмотря на то, что у всех испытанных материалов WHC ниже, чем у торфа, они подходят для замены в субстратах по своим физическим свойствам.
В настоящем исследовании ученые из нескольких европейских стран, участвующие в проекте Horizon 2020 Organic-PLUS, финансируемый ЕС, внесли свой вклад, отправив различные остаточные материалы от многолетних растений на пилотную установку в Институте Лейбница, где материалы были экструдированы и изучены.
В работе рассматривались также потенциальный субстрат из тополя, широкодоступного сырья благодаря короткооборотным порослям по всей Европе; лесная биомасса из Испании – вырубки после обязательной профилактики лесных пожаров, остатки хмеля, облепихи, лавра и душицы.
Исследователи считают, что в качестве альтернатив торфу следует продолжить изучение растительных остатков, которые сжигаются или используются иным образом без адекватной пользы и дохода.
По статье группы ученых (Кристиан Диттрих, Ральф Печенка, Анн-Кристин Лёэс, Рафаэла Касерес, Джудит Конрой, Фрэнсис Рейнс, Ульрих Шмутц, Алев Кир,Харальд Круггель-Эмден), опубликованной на портале www.mdpi.com).