Разработка технологии создания искусственных почв

Продукт: технология создания искусственных почв на основе органоминеральной матрицы, обогащенной микробиомом естественных почв, с применением цифровых моделей для мониторинга и коррекции свойств, ориентированная на рекультивацию деградированных земель. Архитектурные решения будут основаны на матричной организации искусственной почвы, сборки компонентов и природоподобных технологий.

Описание: разработанная технология представляет собой трехэтапный процесс создания искусственных почв, направленный на ускоренное восстановление плодородия и экосистемных функций нарушенных территорий:

1-ый этап: формирование органо-минеральной матрицы, путем контролируемого смешивания местных минеральных компонентов (песок, лессовидный суглинок/ высокодисперсные глинистые минералы с расширяющейся кристаллической решеткой (бентонит), карбонаты кальция) с органическими, полученными по авторской технологии (биочар, гидрочар, неогумус). Такой подход позволяет создать структуру, имитирующую естественные почвенные горизонты, с оптимизированным распределением органического вещества и питательных элементов.

2-ой этап: трансплантация метагенома, при которой происходит обогащение созданной органоминеральной матрицы функционально активным микробиомом из естественных, устойчивых почв (чернозема обыкновенного карбонатного Ростовской области). Для экстракции жизнеспособных микробных клеток используется оптимизированный буферный раствор, содержащий пирофосфат натрия, мелассу и сульфат магния. Этот этап направлен на обеспечение ИП необходимым набором микроорганизмов для формирования плодородия, круговорота питательных элементов и повышения устойчивости растений.

3-ий этап: — интеллектуальное управление экосистемными функциями искусственных почв с использованием метагеномной карты и созданных на ее основе нейросетевых моделей для коррекции микробиома, «умных материалов» — биопрепаратов и нанокапсул нового поколения с пролонгированным действием путем инокуляции на углеродистых сорбентах консорциума микроорганизмов и инкорпорирования в углеродистую структуру металл-органических каркасов с рекордной удельной поверхностью для адресной доставки растениям основных агрохимических препаратов соответвенно, создаваемого цифрового двойника почв.

Апробация: Технология апробируется в семиаридных зонах Ростовской области и аридных зонах республики Калмыкии с целью создания искусственного плодородного слоя на непродуктивных почвах. На территории песчаного карьера в КФХ Мокриков В.И. (Октябрьский район Ростовской области) был заложен полевой опыт, в рамках которого созданы искусственная легкосуглинистая и среднесуглинистая почвы с различным соотношением компонентов в слоях 0-20 и 20-40 см. В качестве тестовой культуры было изучено сорго зерновое белое среднеспелое сортолинейный гибрид «Славянское поле 208» (Sorghum bicolor (L.) Moench). В настоящее время осуществляется мониторинг физико-химических свойств созданных почв, анализ отобранных в прошлом году образцов почв и биометрических показателей растений (высота надземной части, проективное покрытие, вес зеленой массы) с целью формирования дата-сетов для построения прогнозных моделей устойчивости созданных почв. Результаты свидетельствуют о значительном превышении основных морфобиометрических показателей растений в опытных вариантах с искусственной почвой по сравнению с почвой песчаного карьера.

На территории питомника АУ РК «Калмлес» (Яшкульский район) в рамках реализации программы лесоразведения и фитомелиорации земель в 2025 г проведено формирование 60 посадочных ям с искусственной почвой для выращивания сеянцев деревьев и кустарников (робинии ложноакациевой (Robinia pseudoacacia L.) и смородины золотистой (Ribes aureum L.)).

Ценность: восстановление деградированных земель, снижение антропогенной нагрузки; ускоренная рекультивация нарушенных территорий; снижение затрат на создание почв по сравнению с классическими методами рекультивации, отвечает принципам циркулярной экономики.

Перспективы: масштабирование технологии для рекультивации значительных площадей нарушенных земель в Ростовской области и других регионах России, подверженных опустыниванию.

Разработка и внедрение системы мониторинга и корректировки свойств ИП на основе моделей машинного обучения.

Создание устойчивых биопрепаратов и нанокомпозитов пролонгированного действия для повышения эффективности восстановления почвенных экосистем.

Применение технологии для освоения новых территорий, развития сельского хозяйства в сложных климатических условиях и создания экологически устойчивых ландшафтов.