Badania nad podziemną uprawą roślin w przemysłowych regionach Ukrainy
Rozwój przemysłu wymaga wydzielenia części gruntów ornych, wyłączając je z produkcji rolnej. Jest to szczególnie widoczne w regionach górniczych, gdzie rozwój górnictwa zajmuje już tysiące hektarów gruntów ornych.
Pojawia się pytanie o powrót tych terenów do rolnictwa i ich intensywne użytkowanie. Badania prowadzone od 2012 roku przez pracowników uczelni rolniczych i specjalistów Agro.Bio nad rekultywacją kopalń odkrywkowych przyniosły obiecujące rezultaty, ujawniając potencjał przekształcania terenów zdegradowanych przez górnictwo w grunty orne. Badania wykazały, że grunty te mogą dawać wyższe plony zbóż i traw wieloletnich niż grunty użytkowane tradycyjnie.
Perspektywy wykorzystania wyrobisk górniczych
Nieco inaczej wygląda sytuacja w przypadku terenów utworzonych przez wyrobiska górnicze. Choć ich obszar jest mniejszy niż w przypadku poprzednich, to w skali kraju zajmuje imponujące rozmiary, powiększając się z roku na rok i, naturalnie, pogłębiając.
Na przykład, w samym Krzywym Rogu znajduje się ponad 250 000 metrów kwadratowych głównych wyrobisk górniczych na różnych głębokościach, nadających się do uprawy roślin. Warto zauważyć, że skład powietrza w wyrobiskach jest zbliżony do powietrza zewnętrznego, charakteryzującego się zwiększoną wilgotnością i stosunkowo wysoką, naturalną temperaturą. W rezultacie wyrobiska te idealnie nadają się do życia roślin. Biorąc pod uwagę obecną pilną potrzebę całorocznego zaopatrzenia w świeże warzywa, można zasadnie założyć, że tego typu produkcja rolna mogłaby być prowadzona w wyrobiskach górniczych.
Aktualne programy rozwoju kompleksu agroprzemysłowego na lata 2021-2025 zakładają zwiększenie produkcji warzyw poprzez tworzenie wyspecjalizowanych stref produkcji komercyjnej poprzez budowę dużych szklarni. Jednak stosunkowo wysoki koszt budowy szklarni (50 000-60 000 UAH za metr kwadratowy) stanowi czynnik ograniczający . Biorąc pod uwagę, że uprawa warzyw zimą wiąże się ze znacznymi kosztami ogrzewania, zrozumiałe jest, że koszty produkcji są nadal dość wysokie. Dzięki wyrobiskom górniczym problem budowy budynków zostaje wyeliminowany , a koszty utrzymania obiektów podziemnych w dobrym stanie technicznym będą znacznie niższe.
Przykładowo, na budowę 25 hektarów szklarni konieczne jest wydanie 12,5-15 mln UAH, natomiast koszt prac rekultywacyjnych w wyrobiskach górniczych, według podobnych szacunków, wyniesie 5-6 mln UAH.
Aspekty techniczne: podłoże i światło
Oczywiste jest, że uprawa roślin w każdych warunkach wymaga podłoża bogatego w składniki odżywcze. W szklarniach tym podłożem jest zazwyczaj gleba. Dowóz gleby do kopalń nieco komplikuje funkcjonowanie takich obiektów, ale wprowadzenie uprawy hydroponicznej rozwiązuje ten problem.
Pozostaje jeden czynnik niezbędny dla życia roślin, którego w warunkach podziemnych w ogóle nie ma: światło . Od 2012 roku do uprawy różnych roślin i całorocznego zbierania plonów stosuje się wydajne diody LED i lampy wyładowcze.
Dane uzyskane przez naszych specjalistów wskazują, że kształtując procesy fotobiologiczne, czyli fotoperiodyczną reakcję roślin, odkryto ścieżkę prowadzącą do radykalnej konwergencji plonów biologicznych i komercyjnych. Podczas gdy wcześniej, w uprawie pomidorów, owoce stanowiły zaledwie 20% całkowitej masy, a pozostałą część stanowiły liście, łodygi i korzenie, w warunkach sztucznego oświetlenia proporcja ta uległa zmianie: owoce stanowią 80% , przy plonie 130 kg z metra kwadratowego i sześciu zbiorach rocznie.
Do prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin konieczne jest, aby natężenie promieniowania fizjologicznie czynnego, w zależności od rodzaju uprawianych roślin, mieściło się w granicach 50-120 tys. erg/cm2 sek .
Cele badań
Zbadanie wykonalności wykorzystania wyrobisk górniczych do uprawy roślin rolniczych jest kwestią niezwykle pilną. W związku z tym należy uwzględnić następujące cele:
- Zapewnienie całorocznej uprawy i zaopatrzenia w produkty rolne mieszkańców miast i całych regionów, bez względu na warunki klimatyczne i położenie geograficzne.
- Stwórz wydajne fabryki biologiczne, warsztaty i laboratoria zajmujące się opracowywaniem nowych odmian.
- Modelowa natura.
Na podstawie tych ogólnych celów specjaliści Agro.Bio opracowali wstępny program badawczy:
- Identyfikacja wyrobisk górniczych nadających się do uprawy roślin.
- Badanie wpływu składu widmowego światła na układy organiczne.
- Badanie różnych wypełniaczy do uprawy roślin.
- Badanie schematu żywieniowego i opracowywanie mieszanek odżywczych.
- Badanie możliwości zapylania roślin.
- Szkodniki i choroby. Charakterystyka biologiczna i opracowywanie środków ochrony roślin uprawnych.
- Mechanizacja i automatyzacja procesów produkcyjnych.
- Badanie wpływu roślin na środowisko gazowe w kopalni.
- Opłacalność uprawy roślin pod ziemią.
Badanie warunków uprawy roślin pod ziemią
Badania eksploracyjne nad wykorzystaniem głównych wyrobisk górniczych do uprawy warzyw rozpoczęły się w 2022 roku w Krzywym Rogu, na głębokich poziomach eksploatacji górniczej. Badania wykazały, że na głębokości 370 metrów , przy braku typowych warunków powierzchniowych, możliwa jest całoroczna uprawa roślin, pod warunkiem zapewnienia światła elektrycznego o odpowiednim składzie widmowym.
Reżim temperaturowy na głębokości 370 metrów jest bardziej stabilny. Na poletku doświadczalnym temperatura nie przekraczała 24°C i nie spadała poniżej 19°C. Powinno to mieć pozytywny wpływ na wzrost i rozwój uprawianych roślin. Program oświetlenia zaprojektowano na 18 godzin. Zatem w przypadku uprawy roślin pod ziemią doba trwa 18 godzin, a nie 24, czyli jest o sześć godzin krótsza.
Skład gazowy powietrza został zbadany na poligonie testowym w kopalni. Analiza wykazała, że zawartość tlenu osiągnęła 20,8%, dwutlenku węgla 0,1%, tlenku węgla 0,0001%, a azotu 79,099%. Ciśnienie atmosferyczne pod ziemią różni się od ciśnienia na powierzchni gruntu o 50–75 mmHg.
Uprawa ogórków
Pozytywne rezultaty uzyskano w uprawie odmian partenokarpicznych i ich mieszańców. Na poletku doświadczalnym, nowoczesny mieszaniec partenokarpiczny dał plon 6,1 kg na metr kwadratowy. Rośliny uprawiano na stelażach wypełnionych 20 cm warstwą gleby. Nawożenie prowadzono raz na 15 dni z dodatkiem preparatu antystresowego Amino Energy Agro.Bio (optymalna dawka: 2 l/ha).
Tabela 1. Wyniki obserwacji wzrostu, rozwoju i plonowania ogórków (2024-2025)
| Opcje doświadczenia | Wiek siewek, dni | Terminy sadzenia | Początek kwitnienia | Początek owocowania | Koniec owocowania | Wydajność, kg/ m2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ściskanie ponad 8 arkuszy | 15 | 3.XI | 18.XI | — | — | — |
| Ściskanie ponad 10 arkuszy | 15 | 3.XI | 21.XI | — | — | 0,3 |
| Ściskanie ponad 12 arkuszy | 15 | 3.XI | 25.XI | 26.Ja | 27.II | 5.7 |
| Szczypanie ponad 14 arkuszy | 15 | 3.XI | 30.XI | 28.Ja | 3.III | 6.1 |
W trzecim i czwartym wariancie, w którym uszczykiwanie wykonano powyżej 12. i 14. liścia, rośliny rozwinęły się dobrze, a owoce miały jednolitą wagę, wahającą się od 250 do 320 g. Oprócz plonu, rośliny ogórków uprawiane pod ziemią wytwarzają dużą masę wegetatywną, zdolną do pochłaniania dużych ilości dwutlenku węgla i uwalniania tlenu.
Uprawa pomidorów
Na poletku doświadczalnym uprawiano pomidory odmiany Pervenets 190, Alpatyeva, Teplichnyy Rozivnyy Ranniy i Kievskiy. Nasiona moczono w roztworze stymulującym Mind Agro.Bio (2 l/ha) w celu przygotowania do siewu. W trakcie uprawy rośliny dokarmiano nawozami mineralnymi oraz preparatem kompleksowym Adept Agro.Bio (2 l/ha).
Tabela 2. Wyniki obserwacji wzrostu, rozwoju i plonowania pomidorów (2024-2025)
| Różnorodność | Wiek siewek, dni | Czas na siew nasion | Początek kwitnienia | Początek masowego owocowania | Koniec owocowania | Wydajność, kg/ m2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pierworodny 190 | 30 | 12.X | 2.XII | 18.III | 18.IX | 5.0 |
| Kijów | 30 | 12.X | 5.XII | 20.III | 10.VIII | 4.0 |
Tabela 3. Wpływ warunków uprawy na skład chemiczny pomidorów
| Warunki wzrostu | Sucha masa (zmienność, %) | Sucha masa (średnio, %) | Cukry ogółem (wahania, %) | Cukry ogółem (średnio, %) | Kwasowość kwasu jabłkowego (odchylenia, %) | Kwas jabłkowy (średnio, %) | Kwas askorbinowy (wahania, mg/100 g) | Kwas askorbinowy (średnio, mg/100 g) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Otwarty teren | 4,0-7,8 | 5.6 | 1,8-3,3 | 2,5 | 0,43-0,90 | 0,50 | 6.2-17.7 | 12.9 |
| Szklarnie | 4.2-7.6 | 5.2 | 1,8-3,5 | 2.6 | 0,34-0,60 | 0,45 | 16,0-27,9 | 20,5 |
| Podziemny | 8.6 | 8.6 | 1,72-2,12 | 1,92 | 1,18-1,34 | 1.23 | 11,88-14,25 | 33.06 |
Analiza wykazała, że skład chemiczny pomidorów uprawianych w sztucznych warunkach podziemnych jest niemal taki sam jak pomidorów uprawianych w gruncie otwartym i szklarniach, a zawartość kwasu askorbinowego jest znacznie wyższa.
Uprawa roślin wymuszających
Cebula-pióro
Do sadzenia użyto zwykłej cebulki dymki. Zgodnie z technologią rolniczą opracowaną przez specjalistów Agro.Bio, dymka jest gotowa do spożycia po 12-15 dniach (w szklarniach po 25-30 dniach). Z jednego metra kwadratowego można uzyskać 60 kg dymki w okresie od listopada do marca.
Szczaw
Kłącza szczawiu posadzono między rzędami i w pojedynczych skrzynkach. Pierwsze zbiory rozpoczęły się po 12-15 dniach. Z jednego sadzenia kłączy zebrano cztery zbiory, uzyskując plon 2,5-3,0 kg na metr kwadratowy .
Wnioski
- Wstępne badania potwierdzają, że podziemna produkcja roślinna jest opłacalną opcją, gdyż pozwala na uprawę warzyw w kopalniach po stosunkowo niskich kosztach w okresach skrajnych niedoborów.
- Do uprawy roślin wymuszających należy przeznaczyć górne poziomy głównych wyrobisk czynnych kopalń.
- W celu zbadania wyrobisk górniczych przeznaczonych do uprawy roślin rolnych w Kotlinie Krzyworoskiej, wskazane jest szerokie rozszerzenie podobnych badań na wszystkie przemysłowe regiony Ukrainy.
Firma biotechnologiczna Agro.Bio maksymalizuje dziś rentowność w koncepcji kontrolowanej uprawy podziemnej i szklarniowej. Innowacyjne produkty Adept , Mind i Amino Energy , oparte na oczyszczonym leonardycie, w pełni rekompensują niedobór naturalnego światła i uwalniają potencjał genetyczny upraw warzywnych, nawet w ekstremalnych warunkach stref przemysłowych. Wdrożenie tych technologii kładzie podwaliny pod niezależne bezpieczeństwo żywnościowe ukraińskich klastrów przemysłowych.