Китайские учёные разработали биоразлагаемую плёнку из коровьего навоза, которая может одновременно решить три ключевые проблемы сельского хозяйства страны: загрязнение почвы пластиком, избыточное внесение химических удобрений и утилизацию отходов животноводства. Технологию представила группа исследователей из Китайского сельскохозяйственного университета под руководством Юн Хоу.
Полевые испытания показали, что при выращивании силосной кукурузы новая плёнка позволяет сохранить урожайность, даже если сократить внесение химических удобрений на 30%. Более того, при снижении объёма удобрений на 15% урожайность оказалась выше, чем на контрольных участках, где использовали традиционную полиэтиленовую мульчу. Для Китая, где кукуруза служит основой кормовой базы для молочного и мясного скотоводства, такие результаты могут иметь существенное экономическое и экологическое значение.
Эффективность плёнки объясняется не физическими, а биологическими свойствами. В отличие от инертного полиэтилена, который лишь удерживает влагу и тепло, плёнка из навоза постепенно выделяет в почву растворимые органические вещества, а также азот, фосфор и другие питательные элементы. Это изменяет состав почвенного микробиома: учёные зафиксировали рост популяций бактерий, участвующих в круговороте питательных веществ, в частности протеобактерий и актинобактерий. Активизация микроорганизмов повышает доступность для растений калия, который часто находится в почве в неусвояемой минеральной форме.
По словам авторов исследования, такой механизм обеспечивает растения питанием на ключевых стадиях роста. На этапе формирования всходов плёнка способствует развитию корневой системы, а в период налива зерна, когда потребность в фосфоре и калии максимальна, она усиливает поступление именно этих элементов. В результате накопление сухой массы продолжается даже при сокращении дозы синтетических удобрений.
Новая технология отличается от других методов повышения эффективности удобрений. Химические добавки могут быть дорогими и нарушать почвенную микрофлору, а технология глубокого внесения удобрений требует специального оборудования и значительных трудозатрат. Плёнка из навоза позволяет замкнуть цикл в аграрной системе: отходы животноводства превращаются в продукт, который помогает сократить использование пластика и синтетических удобрений, одновременно улучшая состояние пахотных земель.
При этом исследователи отмечают, что у технологии есть серьёзные ограничения. Оценка полного жизненного цикла показала, что на данном этапе производство плёнки из навоза более энерго- и водозатратно, чем изготовление полиэтиленовой мульчи. Это означает, что её совокупное воздействие на окружающую среду пока выше, чем у традиционного аналога.
Дальнейшее развитие технологии будет зависеть от того, удастся ли оптимизировать и удешевить производственный процесс. Инженерам предстоит снизить потребление энергии и воды, чтобы экономическая и экологическая выгода от применения плёнки на полях перевесила издержки на её изготовление. Если эту задачу решат, технология может стать основой для более чистых и низкоуглеродных систем ведения сельского хозяйства.