Проблема засоления и щелочности почв является одной из главных преград для развития сельского хозяйства в прибрежных регионах по всему миру. Прибрежные солонцовые почвы характеризуются высокой щелочностью, избытком натрия и низким содержанием органического вещества, что негативно воздействует на структуру почвы и снижает её плодородие. Параллельно ухудшается микробиологическая активность, снижается доступность питательных веществ, что в итоге ведет к снижению урожайности основных сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза. В связи с этим поиск эффективных методов улучшения состояния таких почв выходит на передний план аграрных исследований. Одним из перспективных направлений является применение органических удобрений, в частности биоугля и удобрений на основе морских водорослей, которые способны одновременно улучшить химические характеристики почвы и стимулировать полезные микробные сообщества, поддерживающие рост растений.
Биоуголь — это углеродистый материал, получаемый в результате высокотемпературного пиролиза органических отходов, таких как кукурузная солома и древесные опилки. Его уникальные физико-химические свойства делают биоуголь эффективным улучшителем почвы. Пористая структура биоугля способствует удержанию влаги в прибрежных солонцовых почвах, где уровень водопроницаемости и водозадержания часто снижен. Кроме того, биоуголь обладает высоким уровнем поглощения ионов, что позволяет уменьшить концентрацию токсичных солей, таких как натрий, тем самым облегчая стресс для корневой системы кукурузы. Было установлено, что внесение биоугля повышает органическое вещество, доступность азота, фосфора и калия, что положительно отражается на питательном статусе растений.
Морские водоросли применяются как органическое удобрение благодаря высокому содержанию биологически активных веществ: белков, аминокислот, полисахаридов, а также фитогормонов, таких как цитокинины, ауксины и бетаины. Эти компоненты стимулируют клеточное деление, рост корней и листовой поверхности, укрепляют стрессоустойчивость кукурузы, особенно в условиях засоленных почв. Удобрения из морских водорослей улучшают структуру почвенного микробного сообщества, увеличивают численность полезных бактерий, которые участвуют в разложении органики и фиксации азота. В совокупности это ведет к улучшению усвоения питательных веществ и более интенсивному развитию растений. Совместное применение биоугля и морских водорослей было предметом экспериментов, направленных на изучение их синергетического эффекта.
В результате исследований было доказано, что оптимальное сочетание этих удобрений значительно увеличивает биомассу надземной части кукурузы, улучшает показатели роста — высоту растений, толщину стебля, площадь листьев, а также интенсивность фотосинтеза. Существенно повышается поглощение азота, фосфора и калия растениями, что способствует общему повышению продуктивности культуры. Изменения в почвенном микробиоме при внесении органических удобрений заслуживают особого внимания. Биоуголь и морские водоросли способствуют увеличению разнообразия и богатства бактериальных сообществ, что свидетельствует об активации микроорганизмов, ответственных за процессы круговорота питательных веществ и улучшение структуры почвы. При этом наблюдается снижение избыточного количества некоторых видов грибов, которые могут снижать качество почвы и оказывать негативное влияние на развитие растений.
Повышение биологического разнообразия микробов поддерживает экологическое равновесие, усиливает устойчивость почвы к внешним стрессам, таким как засоление и щелочность. Положительные изменения в химическом составе почвы включают увеличение содержания органического углерода и общего азота, а также доступных форм азота, фосфора и калия. Умеренное повышение рН связано с щелочным характером биоугля и способствует оптимизации условий для жизнедеятельности микроорганизмов и корневого питания кукурузы. Улучшение физико-химических и биологических параметров почвы одновременно создает максимально благоприятные условия для роста и развития растений. Однако важным аспектом остается необходимость адаптации дозировок и сочетаний удобрений в зависимости от конкретных условий почвы, климата и сорта кукурузы.
