Investigación sobre el crecimiento de plantas subterráneas en regiones industriales de Ucrania
El desarrollo industrial requiere la enajenación de tierras cultivables, desviándolas de la producción agrícola. Esto se observa especialmente en las regiones mineras, donde la explotación de minerales ya ocupa miles de hectáreas de tierra cultivable.
Surge entonces la cuestión de reintegrar estos territorios a la agricultura intensiva. Las investigaciones realizadas desde 2012 por personal universitario agrícola y especialistas de Agro.Bio sobre la recuperación de minas a cielo abierto han arrojado resultados alentadores, revelando el potencial de convertir tierras afectadas por la minería en tierras cultivables. La investigación ha demostrado que estas tierras pueden producir mayores rendimientos de cereales y pastos perennes que las tierras cultivadas tradicionalmente.
Perspectivas para el uso de las explotaciones mineras
La situación es algo diferente en lo que respecta a los territorios formados por las explotaciones mineras. Si bien su territorio es menor que el anterior, ocupa una extensión considerable a escala nacional, expandiéndose año tras año y, naturalmente, a mayor profundidad.
Por ejemplo, solo en Kryvyi Rih, existen más de 250.000 metros cuadrados de galerías mineras principales a diversas profundidades, aptas para el cultivo de plantas. Cabe destacar que la composición del aire en las galerías mineras es similar a la del aire exterior, con mayor humedad y una temperatura natural relativamente alta. Por consiguiente, las galerías mineras son perfectamente adecuadas para la vida vegetal. Dada la actual y acuciante necesidad de un suministro constante de verduras frescas durante todo el año, es razonable suponer que este tipo de producción agrícola podría ubicarse en las galerías mineras.
Los programas estatales vigentes para el desarrollo del complejo agroindustrial para el período 2021-2025 prevén el aumento de la producción de hortalizas mediante la creación de zonas de producción comercial especializadas a través de la construcción de grandes invernaderos. Sin embargo, el costo relativamente alto de la construcción de invernaderos (50 000-60 000 UAH por metro cuadrado) constituye un factor limitante . Dado que el cultivo de hortalizas en invierno requiere importantes gastos de calefacción, es comprensible que el costo de producción siga siendo bastante elevado. Con las explotaciones mineras, se elimina el problema de la construcción de edificios y el costo de mantener las estructuras subterráneas en buen estado de funcionamiento será significativamente menor.
Por ejemplo, para construir 25 hectáreas de invernaderos es necesario invertir entre 12,5 y 15 millones de UAH, mientras que el coste de los trabajos de restauración en las explotaciones mineras, según estimaciones similares, será de entre 5 y 6 millones de UAH.
Aspectos técnicos: sustrato y luz
Es evidente que el cultivo de plantas, en cualquier condición, requiere un sustrato con nutrientes. En los invernaderos, este sustrato suele ser tierra. Transportar tierra a las minas complica en cierta medida el funcionamiento de estas instalaciones, pero la introducción del cultivo hidropónico resuelve este problema.
Existe un factor esencial para la vida vegetal, y que está completamente ausente en las zonas subterráneas: la luz . Desde 2012, se han utilizado potentes sistemas LED y de descarga de gas para cultivar diversas plantas y obtener cosechas durante todo el año.
Los datos obtenidos por nuestros especialistas indican que, al modular los procesos fotobiológicos (la respuesta fotoperiódica de las plantas), se ha encontrado una vía para lograr una convergencia drástica entre los rendimientos biológicos y comerciales. Si bien anteriormente, al cultivar tomates, el fruto representaba solo el 20 % del peso total, y el resto estaba compuesto por hojas, tallos y raíces, bajo condiciones de iluminación artificial, esta proporción ha cambiado: el fruto representa el 80 % , con un rendimiento de 130 kg por metro cuadrado y seis cosechas al año.
Para el crecimiento y desarrollo normal de las plantas, es necesario que la intensidad de la radiación fisiológicamente activa, dependiendo del tipo de plantas que se cultiven, esté dentro del rango de 50-120 mil erg/cm2 seg .
Objetivos de la investigación
Investigar la viabilidad de utilizar las explotaciones mineras para el cultivo de cosechas agrícolas es una cuestión de suma importancia. En este sentido, deben considerarse los siguientes objetivos:
- Garantizar el cultivo y el suministro de productos agrícolas durante todo el año a la población de ciudades y regiones enteras, independientemente de las condiciones climáticas y la ubicación geográfica.
- Crear fábricas biológicas, talleres y laboratorios de alto rendimiento para el desarrollo de nuevas variedades.
- Naturaleza modelo.
Partiendo de estos objetivos generales, los especialistas de Agro.Bio desarrollaron un programa de investigación preliminar:
- Identificación de explotaciones mineras aptas para el cultivo de plantas.
- Estudio de la influencia de la composición espectral de la luz en los sistemas orgánicos.
- Estudio de diferentes materiales de relleno para el cultivo de plantas.
- Estudio de regímenes nutricionales y desarrollo de mezclas nutricionales.
- Estudio de la posibilidad de polinización de las plantas.
- Plagas y enfermedades. Características biológicas y desarrollo de medidas de control para cultivos.
- Mecanización y automatización de los procesos de producción.
- Estudio de la influencia de las plantas en el ambiente gaseoso de la mina.
- Rentabilidad del cultivo de plantas bajo tierra.
Estudiar las condiciones para el cultivo de plantas bajo tierra.
En 2022, se inició en Kryvyi Rih una investigación exploratoria sobre el uso de las principales galerías mineras para el cultivo de hortalizas, en las zonas más profundas de las operaciones mineras. La investigación ha demostrado que, a una profundidad de 370 metros , en ausencia de las condiciones típicas de la superficie, es posible cultivar plantas durante todo el año si se les proporciona luz eléctrica con la composición espectral adecuada.
El régimen de temperatura a 370 metros de profundidad es más estable. En la parcela experimental, la temperatura no superó los 24 °C ni descendió por debajo de los 19 °C. Esto debería tener un efecto positivo en el crecimiento y desarrollo de los cultivos. El programa de iluminación está diseñado para 18 horas. Por lo tanto, al cultivar plantas bajo tierra, el día dura 18 horas, no 24, es decir, seis horas menos.
Se estudió la composición gaseosa del aire en un sitio de prueba dentro de la mina. El análisis reveló que el contenido de oxígeno alcanzó el 20,8%, el de dióxido de carbono el 0,1%, el de monóxido de carbono el 0,0001% y el de nitrógeno el 79,099%. La presión atmosférica subterránea difiere de la de la superficie del suelo en 50-75 mmHg.
Cultivo de pepinos
Se obtuvieron resultados positivos al cultivar variedades partenocárpicas y sus híbridos. En una parcela de prueba, un híbrido partenocárpico moderno produjo 6,1 kg por metro cuadrado. Las plantas se cultivaron en estantes con una capa de tierra de 20 cm de espesor. Se aplicaron fertilizantes cada 15 días, junto con el preparado antiestrés Amino Energy Agro.Bio (dosis óptima: 2 l/ha).
Tabla 1. Resultados de las observaciones del crecimiento, desarrollo y rendimiento de los pepinos (2024-2025)
| Opciones de experiencia | Edad de las plántulas, días | Fechas de siembra | El comienzo de la floración | El comienzo de la fructificación | Fin de la fructificación | Rendimiento, kg/ m2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pellizcar más de 8 hojas | 15 | 3.XI | 18.XI | — | — | — |
| Pellizcar más de 10 hojas | 15 | 3.XI | 21.XI | — | — | 0,3 |
| Pellizcar más de 12 hojas | 15 | 3.XI | 25.XI | 26.Yo | 27.II | 5.7 |
| Pellizcar más de 14 hojas | 15 | 3.XI | 30.XI | 28.I | 3.III | 6.1 |
En la tercera y cuarta variantes, donde el despunte se realizó por encima de las hojas 12 y 14, las plantas se desarrollaron bien; los frutos tuvieron un peso uniforme, que osciló entre 250 y 320 g. Además del rendimiento, las plantas de pepino cultivadas bajo tierra producen una buena masa vegetativa, capaz de absorber grandes cantidades de dióxido de carbono y liberar oxígeno.
Cultivo de tomates
La parcela experimental se utilizó para cultivar tomates de las variedades Pervenets 190, Alpatyeva, Teplichnyy Rozivny Ranniy y Kievskiy. Las semillas se remojaron en una solución estimulante Mind Agro.Bio (2 l/ha) para prepararlas para la siembra. Durante el cultivo, las plantas se fertilizaron con abonos minerales y el complejo Adept Agro.Bio (2 l/ha).
Tabla 2. Resultados de las observaciones de crecimiento, desarrollo y rendimiento de los tomates (2024-2025)
| Variedad | Edad de las plántulas, días | Tiempo de sembrar semillas | El comienzo de la floración | El comienzo de la fructificación masiva | Fin de la fructificación | Rendimiento, kg/ m2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Primogénito 190 | 30 | 12.X | 2.XII | 18.III | 18.IX | 5.0 |
| Kyiv | 30 | 12.X | 5.XII | 20.III | 10.VIII | 4.0 |
Tabla 3. Influencia de las condiciones de cultivo en la composición química de los tomates.
| Condiciones de cultivo | Materia seca (variación, %) | Materia seca (promedio, %) | Azúcares totales (fluctuaciones, %) | Azúcares totales (promedio, %) | Acidez por ácido málico (variaciones, %) | Acidez málica (promedio, %) | Ácido ascórbico (fluctuaciones, mg/100 g) | Ácido ascórbico (promedio, mg/100 g) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Terreno abierto | 4.0-7.8 | 5.6 | 1.8-3.3 | 2.5 | 0,43-0,90 | 0,50 | 6.2-17.7 | 12.9 |
| Invernaderos | 4.2-7.6 | 5.2 | 1,8-3,5 | 2.6 | 0,34-0,60 | 0,45 | 16,0-27,9 | 20.5 |
| Subterráneo | 8.6 | 8.6 | 1,72-2,12 | 1,92 | 1.18-1.34 | 1.23 | 11.88-14.25 | 33.06 |
Los análisis demuestran que la composición química de los tomates cultivados en condiciones artificiales bajo tierra es casi la misma que la de los tomates cultivados al aire libre y en invernaderos, y que el contenido de ácido ascórbico es significativamente mayor.
Cultivo de cultivos forzados
Pluma de cebolla
Para la siembra se utilizaron cebollas pequeñas comunes. Según la tecnología agrícola desarrollada por los especialistas de Agro.Bio, las cebollas verdes están listas para el consumo en 12-15 días (en invernaderos, en 25-30 días). Un metro cuadrado puede producir 60 kg de cebollas verdes de noviembre a marzo.
Alazán
Los rizomas de acedera se plantaron entre hileras y en cajas individuales. Las primeras cosechas comenzaron entre 12 y 15 días después. Se obtuvieron cuatro cosechas de una sola plantación de rizomas, con un rendimiento de 2,5 a 3,0 kg por metro cuadrado .
Conclusiones
- Los estudios preliminares confirman que la producción agrícola subterránea es una opción viable, lo que permite utilizar las explotaciones mineras para el cultivo de hortalizas a un coste relativamente bajo durante períodos de extrema escasez.
- Para el cultivo de forraje, deben destinarse los horizontes superiores de las principales explotaciones mineras en funcionamiento.
- Al estudiar las explotaciones mineras destinadas al cultivo de cosechas agrícolas en la cuenca de Krivoy Rog, es recomendable ampliar ampliamente investigaciones similares a todas las regiones industriales de Ucrania.
Actualmente, la empresa de biotecnología Agro.Bio maximiza la rentabilidad mediante la producción controlada de cultivos subterráneos y en invernaderos. Los innovadores productos Adept , Mind y Amino Energy , basados en leonardita purificada, compensan por completo la falta de luz natural y potencian el potencial genético de los cultivos hortícolas, incluso en las condiciones extremas de las zonas industriales. La implementación de estas tecnologías sienta las bases para la autosuficiencia alimentaria de los clústeres industriales ucranianos.