Дослідження щодо підземного рослинництва в умовах промислових регіонів України
Розвиток промисловості вимагає відчуження частини орної землі, виключивши її із сфери дії сільськогосподарського виробництва. Особливо це помітно в районах гірничорудної промисловості, де розробка корисних копалин уже тепер займає тисячі гектарів орно-придатних земель.
Виникає питання повернення цих територій сільському господарству з метою їх інтенсивного використання. Дослідження, що проводяться співробітниками аграрних університетів та фахівцями Agro.Bio з 2012 року з рекультивації земель відкритих розробок, дають обнадійливі результати, оскільки виявляється можливість перетворення земель, порушених гірськими розробками, на орні угіддя. Результати досліджень показали, що з цих земель можна отримувати врожаї зернових культур та багаторічних трав вищих, ніж зі староорних ділянок.
Перспективи використання шахтних виробок
Дещо інше положення щодо територій, що утворилися в результаті шахтних виробок. Їх територія хоч і менша за першу, але в масштабах усієї країни займає значні розміри, які з року в рік збільшуються і, природно, збільшується глибина їх розташування.
Наприклад, тільки Кривим Рогом на різних глибинах під землею є понад 250 тис. м 2 основних шахтних виробок, придатних для вирощування рослин. Слід зазначити, що склад повітря в шахтних виробках ближче до зовнішнього, його вологість підвищена, температура досить висока, природна. Отже, середовище вироблень цілком придатне перебування у ній рослинних організмів. Якщо врахувати, що в даний час досить гостро стоїть питання про цілорічне постачання населення свіжими овочами, можна припустити, що ця галузь сільськогосподарського виробництва може бути розміщена у шахтних виробках.
У сучасних державних програмах розвитку агропромислового комплексу на 2021-2025 роки. передбачено збільшення виробництва овочів шляхом створення спеціалізованих зон товарного виробництва у вигляді будівництва великих тепличних господарств. Проте стримуючим фактором у будівництві теплиць є їхня порівняно висока вартість (50—60 тис. грн за 1 м 2 ). Якщо зважити, що для вирощування овочів у зимовий час потрібні великі витрати на опалення, цілком зрозуміло, що і собівартість продукції ще досить висока. В умовах використання шахтних виробок питання будівництва приміщень відпадає , а вартість витрат на підтримку підземних споруд у придатному для експлуатації стані буде значно нижчою.
Наприклад, для будівництва 25 га теплиць необхідно витратити 12,5—15 млн. грн., тоді як вартість відновлювальних робіт у виробках шахт за кошторисами-аналогами становитиме 5—6 млн. грн.
Технічні аспекти: субстрат та світло
Цілком зрозуміло, що для вирощування рослин у будь-яких умовах необхідний субстрат із поживними речовинами. У теплицях таким субстратом у більшості випадків є ґрунт. Завезення ґрунту в шахтні виробки дещо ускладнює експлуатацію таких споруд, але впровадження у виробництво гідропонного способу вирощування культур вирішує і це питання.
Залишається один фактор, без якого неможливе життя рослин і повністю відсутнє в підземних територіях, — це світло . У сучасних умовах, починаючи з 2012 року, застосовувані потужні світлодіодні та газорозрядні системи сприяють вирощуванню різних рослин та одержанню врожаю у будь-яку пору року.
Дані, отримані нашими фахівцями, вказують, що за рахунок формування фотобіологічних процесів, що є фотоперіодичною реакцією рослин, знайдено шлях до різкого зближення біологічного та господарського врожаю. Якщо раніше при вирощуванні томатів вага плодів становила лише 20%, а решта маси припадала на листя, стебла та коріння, то в штучних умовах освітлення ці співвідношення змінилися: плоди становлять 80% , при виході 130 кг плодів із квадратного метра та шести врожаїв на рік.
Для нормального зростання та розвитку рослин необхідно, щоб інтенсивність фізіологічно діяльної радіації, залежно від виду рослин, що вирощуються, знаходилася в межах 50-120 тис. ерг/см 2 сек.
Завдання досліджень
Вивчення можливості використання шахтних виробок для вирощування сільськогосподарських культур є дуже актуальним питанням. У цьому необхідно виходити з таких задач:
- Забезпечити цілорічне вирощування та постачання сільськогосподарських продуктів населення міст і цілих районів незалежно від кліматичних умов та географічного розташування.
- Створити високопродуктивні біологічні заводи, цехи, лабораторії з виведення нових сортів.
- Моделювати природу.
Виходячи з цих спільних завдань, фахівцями Agro.Bio було складено програму попередніх досліджень:
- Виявляє вироблення шахт, придатних для вирощування рослин.
- Вивчення впливу спектрального складу світла на органічні системи.
- Вивчення різноманітних наповнювачів для вирощування рослин.
- Вивчення режиму харчування та розробка поживних сумішей.
- Вивчення можливості запилення рослин.
- Шкідники та хвороби. Біологічні особливості та розробка заходів щодо боротьби з ними на вирощуваних культурах.
- Механізація та автоматизація виробничих процесів.
- Вивчення впливу рослин на газове середовище у шахті.
- Економічна ефективність вирощування рослин під землею
Вивчення умов вирощування рослин під землею
Пошукові дослідження щодо використання основних шахтних виробок для вирощування овочевих культур було розпочато співробітниками профільних лабораторій у 2022 році у Кривому Розі на глибоких горизонтах гірничодобувних підприємств. Дослідження показали, що під землею на глибині 370 м за відсутності характерних для землі умов, можливе вирощування рослин протягом круглого року при забезпеченні їх електричним світлом відповідного спектрального складу.
Температурний режим на глибині 370 м стабільніший. На дослідній ділянці температура не перевищувала 24°З не опускалася нижче 19°С. Це має позитивно позначитися на зростанні та розвитку оброблюваних культур. Програма висвітлення розрахована на 18 годин. Таким чином, при вирощуванні рослин під землею доба дорівнює не 24, а 18 годин, тобто коротше на 6 годин.
На дослідній ділянці у шахті вивчався газовий склад повітря. Аналіз показав, що вміст кисню досягає 20,8%, вуглекислого газу – 0,1%, чадного газу – 0,0001% та азоту – 79,099%. Атмосферний тиск під землею відрізняється від тиску на поверхні ґрунту на 50-75 мм ртутного стовпа у бік збільшення.
Вирощування огірків
При вирощуванні партенокарпічних сортів та їх гібридів було отримано позитивні результати. На дослідній ділянці сучасний партенокарпічний гібрид дав урожай 6,1 кг із квадратного метра. Рослини вирощувалися на стелажах, заповнених ґрунтовим шаром товщиною 20 см. Підживлення проводили один раз на 15 днів з додаванням антистресового препарату Amino Energy Agro.Bio (оптимальна норма 2 л/га).
Таблиця 1. Результати спостережень за зростанням, розвитком та врожайністю огірків (2024-2025 рр.)
| Варіанти досвіду | Вік розсади, днів | Терміни посадки | Початок цвітіння | Початок плодоношення | Кінець плодоношення | Врожайність, кг/ м2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Прищипка над 8 листом | 15 | 3.XI | 18.XI | - | - | - |
| Прищипка над 10 аркушем | 15 | 3.XI | 21.XI | - | - | 0,3 |
| Прищипка над 12 листом | 15 | 3.XI | 25.XI | 26.I | 27.II | 5,7 |
| Прищипка над 14 листом | 15 | 3.XI | 30.XI | 28.I | 3.III | 6,1 |
На третьому та четвертому варіантах, де прищипка зроблена над 12 і 14 листом, рослини добре розвивалися; плоди були вирівняні вагою 250-320 р. Крім отримання врожаю огіркові рослини в штучних умовах під землею дають хорошу вегетативну масу, здатну поглинати велику кількість вуглекислоти і відповідно виділяти кисень.
Вирощування томатів
На дослідній ділянці вирощувалися томати сортів Первенець 190, Алпатьева, рожевий Тепличний ранній, Київський. Підготовка насіння до сівби супроводжувалася замочуванням у розчині стимулятора Mind Agro.Bio (2 л/га). У процесі вирощування рослини підгодовувалися мінеральними добривами та комплексним препаратом Adept Agro.Bio (2 л/га).
Таблиця 2. Результати спостережень за зростанням, розвитком та врожайністю помідорів (2024-2025 рр.)
| Сорт | Вік розсади, днів | Термін посіву насіння | Початок цвітіння | Початок масового плодоношення | Кінець плодоношення | Урожай, кг/ м2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Первенец 190 | 30 | 12.X | 2.XII | 18.III | 18.IX | 5,0 |
| Київський | 30 | 12.X | 5.XII | 20.III | 10.VIII | 4,0 |
Таблиця 3. Вплив умов вирощування на хімічний склад томату
| Умови вирощування | Суха речовина (коливання, %) | Суха речовина (середн. %) | Сума цукрів (вагання, %) | Сума цукрів (середн., %) | Кислотність за яблучною кислотою (коливання, %) | Кислотність за яблучною кислотою (середн., %) | Аскорбінова кислота (коливання, мг/100 г) | Аскорбінова кислота (середн., мг/100 г) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Відкритий ґрунт | 4,0-7,8 | 5,6 | 1,8-3,3 | 2,5 | 0,43-0,90 | 0,50 | 6,2-17,7 | 12,9 |
| Теплиці | 4,2-7,6 | 5,2 | 1,8-3,5 | 2,6 | 0,34-0,60 | 0,45 | 16,0-27,9 | 20,5 |
| Під землею | 8,6 | 8,6 | 1,72-2,12 | 1,92 | 1,18-1,34 | 1,23 | 11,88-14,25 | 33,06 |
Аналіз свідчить, що хімічний склад плодів томатів, вирощених у підземних штучних умовах, майже такий самий, як і у плодів, що вирощуються у відкритому ґрунті та в теплицях, а за вмістом аскорбінової кислоти значно вище.
Вирощування вигоночних культур
Лук-перо
Для посадки використовувалися звичайні дрібні цибулини. За розробленою фахівцями Agro.Bio агротехніці цибуля-перо до вживання буває готова через 12-15 днів (у теплицях через 25-30 днів). З одного квадратного метра за листопад-березень можна отримати 60 кг цибулі-пера.
Щавель
Кореневища щавлю висаджувалися в міжряддях та окремих ящиках. Перші збори було розпочато через 12—15 днів. З однієї посадки кореневищ було зібрано чотири врожаї, що становить 2,5—3,0 кг із 1 м 2 .
Висновки
- Проведені попередні дослідження підтверджують, що підземне рослинництво — актуальне питання, яке дозволяє за порівняно невеликих витрат використовувати шахтні виробки для вирощування овочів у період, коли відчувається особливий недолік у них.
- Для вирощування вигоночних культур слід відводити верхні горизонти основних виробок шахт, що діють.
- Вивчаючи шахтні виробки з метою вирощування сільськогосподарських культур за умов Криворізького басейну, доцільно широко розгорнути аналогічні дослідження у всіх промислових регіонах України.
Сьогодні біотехнологічна компанія Agro.Bio виводить концепцію контрольованого підземного та тепличного рослинництва на максимальну рентабельність. Інноваційні препарати Adept , Mind та Amino Energy , створені на основі очищеного леонардиту, дозволяють повністю компенсувати дефіцит природного освітлення та розкрити генетичний потенціал овочевих культур навіть в екстремальних умовах промзон. Впровадження цих технологій формує фундамент незалежної продовольчої безпеки українських промислових кластерів.