Recherche sur la croissance des plantes souterraines dans les régions industrielles d'Ukraine
Le développement industriel nécessite l'aliénation d'une partie des terres arables, les soustrayant ainsi à la production agricole. Ce phénomène est particulièrement visible dans les régions minières, où l'exploitation des ressources minérales occupe déjà des milliers d'hectares de terres arables.
La question de la reconversion de ces territoires en terres agricoles à vocation intensive se pose. Les recherches menées depuis 2012 par des chercheurs d'universités agricoles et des spécialistes d'Agro.Bio sur la réhabilitation des mines à ciel ouvert ont donné des résultats encourageants, révélant le potentiel de conversion des terres perturbées par l'exploitation minière en terres arables. Ces recherches ont démontré que ces terres peuvent produire des rendements supérieurs en céréales et en graminées vivaces par rapport aux terres cultivées de manière traditionnelle.
Perspectives d'utilisation des exploitations minières
La situation est quelque peu différente en ce qui concerne les territoires formés par l'exploitation minière. Bien que leur superficie soit plus réduite, elle est impressionnante à l'échelle nationale, s'étendant d'année en année et, naturellement, en profondeur.
Par exemple, à Kryvyi Rih seulement, on compte plus de 250 000 mètres carrés de galeries minières à différentes profondeurs, propices à la culture. Il est à noter que la composition de l'air dans ces galeries est plus proche de celle de l'air extérieur, avec une humidité accrue et une température naturelle relativement élevée. Par conséquent, ces espaces sont parfaitement adaptés à la vie végétale. Compte tenu du besoin urgent actuel d'un approvisionnement continu en légumes frais, il est raisonnable d'envisager ce type de production agricole dans les galeries minières.
Les programmes d'État actuels pour le développement du complexe agro-industriel (2021-2025) prévoient d'accroître la production de légumes par la création de zones de production commerciale spécialisées, grâce à la construction de grandes serres. Cependant, le coût relativement élevé de la construction de ces serres (50 000 à 60 000 UAH par mètre carré) constitue un facteur limitant . Sachant que la culture de légumes en hiver engendre des coûts de chauffage importants, il est compréhensible que le coût de production demeure élevé. L'exploitation minière permettrait de s'affranchir de la construction de bâtiments et de réduire considérablement les coûts d'entretien des infrastructures souterraines.
Par exemple, la construction de 25 hectares de serres nécessite une dépense de 12,5 à 15 millions d'UAH, tandis que le coût des travaux de restauration des exploitations minières, selon des estimations similaires, s'élèvera à 5-6 millions d'UAH.
Aspects techniques : substrat et lumière
Il est évident que la culture des plantes, quelles que soient les conditions, nécessite un substrat nutritif. En serre, ce substrat est généralement de la terre. L'introduction de terre dans les mines complexifie quelque peu le fonctionnement de ces installations, mais la culture hydroponique résout ce problème.
Il demeure un facteur essentiel à la vie végétale, totalement absent des milieux souterrains : la lumière . Depuis 2012, des systèmes puissants de LED et de décharge gazeuse sont utilisés pour cultiver diverses plantes et obtenir des récoltes tout au long de l’année.
Les données recueillies par nos spécialistes indiquent qu'en modulant les processus photobiologiques, c'est-à-dire la réponse photopériodique des plantes, il est possible de faire converger de manière spectaculaire les rendements biologiques et commerciaux. Alors qu'auparavant, lors de la culture de tomates, les fruits ne représentaient que 20 % du poids total, le reste étant composé de feuilles, de tiges et de racines, sous éclairage artificiel, ce ratio a évolué : les fruits représentent désormais 80 % , avec un rendement de 130 kg par mètre carré et six récoltes par an.
Pour la croissance et le développement normaux des plantes, il est nécessaire que l'intensité du rayonnement physiologiquement actif, selon le type de plantes cultivées, soit comprise entre 50 et 120 mille erg/cm2 sec .
Objectifs de recherche
L’étude de la faisabilité de l’utilisation des résidus miniers pour la culture agricole est une question cruciale. À cet égard, les objectifs suivants doivent être pris en compte :
- Afin d’assurer la culture et l’approvisionnement en produits agricoles tout au long de l’année aux populations des villes et des régions entières, quelles que soient les conditions climatiques et la situation géographique.
- Créer des usines, des ateliers et des laboratoires biologiques performants pour le développement de nouvelles variétés.
- Nature modèle.
À partir de ces objectifs généraux, les spécialistes d'Agro.Bio ont élaboré un programme de recherche préliminaire :
- Identification des galeries minières propices à la culture des plantes.
- Étude de l'influence de la composition spectrale de la lumière sur les systèmes organiques.
- Étude de différents matériaux de remplissage pour la croissance des plantes.
- Étude des régimes nutritionnels et développement de mélanges nutritionnels.
- Étude de la possibilité de pollinisation des plantes.
- Ravageurs et maladies. Caractéristiques biologiques et développement de mesures de lutte contre les cultures.
- Mécanisation et automatisation des processus de production.
- Étude de l'influence des plantes sur l'environnement gazeux dans la mine.
- Rentabilité de la culture souterraine des plantes.
Étudier les conditions de croissance des plantes sous terre
Des recherches exploratoires sur l'utilisation des galeries minières principales pour la culture de légumes ont débuté en 2022 à Kryvyi Rih, dans les zones profondes d'exploitation. Ces recherches ont démontré qu'à 370 mètres de profondeur , en l'absence de conditions de surface typiques, il est possible de cultiver des plantes toute l'année grâce à un éclairage électrique au spectre approprié.
Le régime thermique à 370 mètres de profondeur est plus stable. Sur la parcelle expérimentale, la température n'a pas dépassé 24 °C ni n'est descendue en dessous de 19 °C. Ceci devrait avoir un effet positif sur la croissance et le développement des cultures. Le programme d'éclairage est conçu pour 18 heures. Par conséquent, pour les plantes cultivées sous terre, la durée du jour est de 18 heures, et non de 24, soit six heures de moins.
La composition gazeuse de l'air a été étudiée sur un site d'essai dans la mine. L'analyse a révélé une teneur en oxygène de 20,8 %, en dioxyde de carbone de 0,1 %, en monoxyde de carbone de 0,0001 % et en azote de 79,099 %. La pression atmosphérique souterraine diffère de celle en surface de 50 à 75 mmHg.
Cultiver des concombres
Des résultats positifs ont été obtenus avec la culture de variétés parthénocarpiques et de leurs hybrides. Sur une parcelle d'essai, un hybride parthénocarpique moderne a donné un rendement de 6,1 kg par mètre carré. Les plantes étaient cultivées sur des claies remplies d'une couche de terre de 20 cm d'épaisseur. L'engrais a été appliqué tous les 15 jours, avec l'ajout de la préparation anti-stress Amino Energy Agro.Bio (dose optimale : 2 l/ha).
Tableau 1. Résultats des observations sur la croissance, le développement et le rendement des concombres (2024-2025)
| Options d'expérience | Âge des semis, jours | Dates de plantation | Le début de la floraison | Le début de la fructification | Fin de la fructification | Rendement, kg/ m² |
|---|---|---|---|---|---|---|
| En pinçant 8 feuilles | 15 | 3.XI | 18.XI | — | — | — |
| En pinçant plus de 10 feuilles | 15 | 3.XI | 21.XI | — | — | 0,3 |
| Se pincer pour 12 feuilles | 15 | 3.XI | 25.XI | 26.I | 27.II | 5.7 |
| Se faufiler à travers 14 feuilles | 15 | 3.XI | 30.XI | 28.I | 3.III | 6.1 |
Dans les troisième et quatrième variantes, où le pincement a été effectué au-dessus des 12e et 14e feuilles, les plants se sont bien développés ; les fruits étaient d’un poids uniforme, variant de 250 à 320 g. Outre le rendement, les plants de concombre cultivés sous terre produisent une bonne biomasse végétative, capable d’absorber de grandes quantités de dioxyde de carbone et de libérer de l’oxygène.
Cultiver des tomates
La parcelle expérimentale a servi à la culture de tomates des variétés Pervenets 190, Alpatyeva, Teplichnyy Rozivny Ranniy et Kievskiy. Les semences ont été trempées dans une solution stimulante Mind Agro.Bio (2 l/ha) avant le semis. Durant la culture, les plants ont reçu un apport d'engrais minéraux et de la préparation complexe Adept Agro.Bio (2 l/ha).
Tableau 2. Résultats des observations sur la croissance, le développement et le rendement des tomates (2024-2025)
| Variété | Âge des semis, jours | Il est temps de semer les graines | Le début de la floraison | Le début de la fructification massive | Fin de la fructification | Rendement, kg/ m² |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Premier-né 190 | 30 | 12.X | 2.XII | 18.III | 18.IX | 5.0 |
| Kyiv | 30 | 12.X | 5.XII | 20.III | 10.VIII | 4.0 |
Tableau 3. Influence des conditions de culture sur la composition chimique des tomates
| Conditions de culture | Matière sèche (variation, %) | Matière sèche (moyenne, %) | Sucres totaux (fluctuations, %) | Sucres totaux (moyenne, %) | Acidité due à l'acide malique (variations, %) | Acidité malique (moyenne, %) | Acide ascorbique (fluctuations, mg/100 g) | Acide ascorbique (moyenne, mg/100 g) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Terrain dégagé | 4,0-7,8 | 5.6 | 1,8-3,3 | 2.5 | 0,43-0,90 | 0,50 | 6.2-17.7 | 12.9 |
| serres | 4.2-7.6 | 5.2 | 1,8-3,5 | 2.6 | 0,34-0,60 | 0,45 | 16,0-27,9 | 20,5 |
| Souterrain | 8.6 | 8.6 | 1,72-2,12 | 1,92 | 1,18-1,34 | 1.23 | 11,88-14,25 | 33,06 |
L'analyse montre que la composition chimique des tomates cultivées en milieu souterrain artificiel est presque identique à celle des tomates cultivées en plein champ et sous serre, et que la teneur en acide ascorbique est nettement plus élevée.
Cultures forcées
Plume d'oignon
On a utilisé des oignons verts ordinaires pour la plantation. Selon la technique agricole mise au point par les spécialistes d'Agro.Bio, les oignons verts sont prêts à être consommés en 12 à 15 jours (25 à 30 jours sous serre). Un mètre carré peut produire 60 kg d'oignons verts de novembre à mars.
Oseille
Des rhizomes d'oseille ont été plantés entre les rangs et dans des caissettes individuelles. Les premières récoltes ont eu lieu 12 à 15 jours plus tard. Quatre récoltes ont été effectuées sur une seule plantation de rhizomes, soit un rendement de 2,5 à 3 kg par mètre carré .
Conclusions
- Des études préliminaires confirment que la production de cultures souterraines est une option viable, permettant d'utiliser les exploitations minières pour la culture de légumes à un coût relativement faible pendant les périodes de pénurie extrême.
- Pour la culture des plantes de forçage, il convient d'allouer les horizons supérieurs des galeries principales des mines en exploitation.
- Dans le cadre de l'étude des exploitations minières en vue de la culture de plantes agricoles dans le bassin de Krivoy Rog, il est conseillé d'étendre largement des recherches similaires à toutes les régions industrielles d'Ukraine.
Aujourd'hui, la société de biotechnologie Agro.Bio optimise la rentabilité grâce à un concept de production végétale contrôlée sous serre et en souterrain. Ses produits innovants, Adept , Mind et Amino Energy , à base de léonardite purifiée, compensent intégralement le manque de lumière naturelle et libèrent le potentiel génétique des cultures maraîchères, même dans les conditions extrêmes des zones industrielles. La mise en œuvre de ces technologies jette les bases d'une sécurité alimentaire autonome pour les pôles industriels ukrainiens.