Засоление почв становится одним из самых серьёзных ограничений для мирового сельского хозяйства, ежегодно выводя из оборота миллионы гектаров плодородных земель. Международная группа учёных в статье для журнала Plant and Soil предлагает решение – нанобиоуголь, который может помочь восстановить такие территории.
Нанобиоуголь получают из обычного биоугля (продукт нагрева биомассы без доступа кислорода), измельчая его частицы до наномасштаба. Эта обработка кардинально меняет свойства материала: у него резко увеличивается площадь поверхности и подвижность в почве. Благодаря этому наночастицы теснее контактируют с корнями растений и микроорганизмами.
Материал помогает растениям выживать на засоленных почвах сразу по нескольким направлениям. Во-первых, он помогает бороться с нехваткой влаги. Соль мешает корням впитывать воду, а нанобиоуголь помогает почве удерживать её и облегчает поглощение. Исследования риса, томатов и рапса показали, что растения лучше сохраняют внутреннее давление воды и эффективнее её расходуют.
Во-вторых, нанобиоуголь регулирует ионный баланс. На солончаках в тканях накапливается токсичный натрий, вытесняя необходимый для обмена веществ калий. Учёные выяснили, что нанобиоуголь влияет на работу генов, которые отвечают за выведение натрия из клеток или его изоляцию в безопасных клеточных структурах.
В-третьих, материал защищает от окислительного стресса. Из-за избытка соли нарушается фотосинтез, что приводит к образованию агрессивных молекул, повреждающих клетки. Растения, обработанные нанобиоуглем, активнее вырабатывают антиоксиданты, которые нейтрализуют эти молекулы и защищают фотосинтетический аппарат.
Кроме того, нанобиоуголь улучшает почвенную микрофлору. Его пористые частицы служат убежищем и источником питания для полезных микробов. В результате в прикорневой зоне формируются сообщества микроорганизмов, которые помогают растениям усваивать питательные вещества и лучше переносить стресс.
Свойства нанобиоугля зависят от исходного сырья и условий производства. Это позволяет создавать материал под конкретные типы почв и культур, но одновременно усложняет стандартизацию. По сравнению с традиционными методами мелиорации, такими как промывка или гипсование, нанобиоуголь может быть дешевле и экологичнее, поскольку его производят из сельскохозяйственных отходов.
Авторы обзора подчёркивают, что технология ещё не готова к массовому применению, так как большинство данных получено в лабораторных условиях. Теперь необходимы долгосрочные полевые испытания в разных климатических зонах, чтобы оценить эффективность, экономическую выгоду и возможные экологические риски. Тем не менее учёные считают нанобиоуголь одним из самых перспективных инструментов, который поможет сохранить продуктивность сельского хозяйства в условиях глобального засоления почв.