Исследования по подземному растениеводству в условиях промышленных регионов Украины
Развитие промышленности требует отчуждения части пахотной земли, исключив ее из сферы действия сельскохозяйственного производства. Особенно это заметно в районах горнорудной промышленности, где разработка полезных ископаемых уже теперь занимает тысячи гектаров пахотно-пригодных земель.
Возникает вопрос о возврате этих территорий сельскому хозяйству с целью их интенсивного использования. Исследования, проводимые сотрудниками аграрных университетов и специалистами Agro.Bio с 2012 года по рекультивации земель открытых разработок, дают обнадеживающие результаты, так как выявляется возможность превращения земель, нарушенных горными разработками, в пахотные угодья. Результаты исследований показали, что с этих земель можно получать урожаи зерновых культур и многолетних трав выше, чем со старопахотных участков.
Перспективы использования шахтных выработок
Несколько иное положение в отношении территорий, образовавшихся в результате шахтных выработок. Их территория хотя и меньше первой, но в масштабах всей страны занимает внушительные размеры, которые из года в год увеличиваются и, естественно, увеличивается глубина их расположения.
Например, только по Кривому Рогу на различных глубинах под землей имеется свыше 250 тыс. м2 основных шахтных выработок, пригодных для выращивания растений. Следует отметить, что состав воздуха в шахтных выработках ближе к наружному, влажность его повышенная, температура довольно высокая, естественная. Следовательно, среда выработок вполне пригодна для пребывания в ней растительных организмов. Если учесть, что в настоящее время довольно остро стоит вопрос о круглогодовом снабжении населения свежими овощами, можно предположить, что эта отрасль сельскохозяйственного производства может быть размещена в шахтных выработках.
В современных государственных программах развития агропромышленного комплекса на 2021—2025 гг. предусмотрено увеличение производства овощей путем создания специализированных зон товарного производства посредством строительства крупных тепличных хозяйств. Однако сдерживающим фактором в строительстве теплиц является их сравнительно высокая стоимость (50—60 тыс. грн за 1 м2). Если учесть, что для выращивания овощей в зимнее время требуются большие затраты на отопление, вполне понятно, что и себестоимость продукции еще довольно высокая. В условиях использования шахтных выработок вопрос строительства помещений отпадает, а стоимость затрат на поддержание подземных сооружений в пригодном для эксплуатации состоянии будет значительно ниже.
Например, для постройки 25 га теплиц необходимо затратить 12,5—15 млн. грн., тогда как стоимость восстановительных работ в выработках шахт по сметам-аналогам будет составлять 5—6 млн. грн.
Технические аспекты: субстрат и свет
Вполне понятно, что для выращивания растений в любых условиях необходим субстрат с питательными веществами. В теплицах таким субстратом в большинстве случаев является почва. Завоз почвы в шахтные выработки несколько усложняет эксплуатацию таких сооружений, но внедрение в производство гидропонного способа выращивания культур разрешает и этот вопрос.
Остается один фактор, без которого невозможна жизнь растений и который полностью отсутствует в подземных территориях, — это свет. В современных условиях, начиная с 2012 года, применяемые мощные светодиодные и газоразрядные системы способствуют выращиванию различных растений и получению урожая в любое время года.
Данные, полученные нашими специалистами, указывают, что за счет формирования фотобиологических процессов, являющихся фотопериодической реакцией растений, найден путь к резкому сближению биологического и хозяйственного урожая. Если раньше при выращивании томатов вес плодов составлял только 20%, а остальная масса приходилась на листья, стебли и корни, то в искусственных условиях освещения эти соотношения изменились: плоды составляют 80%, при выходе 130 кг плодов с квадратного метра и шести урожаев в год.
Для нормального роста и развития растений необходимо, чтобы интенсивность физиологически деятельной радиации, в зависимости от вида выращиваемых растений, находилась в пределах 50—120 тыс. эрг/см2сек.
Задачи исследований
Изучение возможности использования шахтных выработок с целью выращивания сельскохозяйственных культур является весьма актуальным вопросом. В этой связи необходимо исходить из следующих задач:
- Обеспечить круглогодовое выращивание и снабжение сельскохозяйственными продуктами населения городов и целых районов независимо от климатических условий и географического расположения.
- Создать высокопроизводительные биологические фабрики, цехи, лаборатории по выведению новых сортов.
- Моделировать природу.
Исходя из этих общих задач, специалистами Agro.Bio была составлена программа предварительных исследований:
- Выявление выработок шахт, пригодных для выращивания растений.
- Изучение влияния спектрального состава света на органические системы.
- Изучение различных наполнителей для выращивания растений.
- Изучение режима питания и разработка питательных смесей.
- Изучение возможности опыления растений.
- Вредители и болезни. Биологические особенности и разработка мер по борьбе с ними на выращиваемых культурах.
- Механизация и автоматизация производственных процессов.
- Изучение влияния растений на газовую среду в шахте.
- Экономическая эффективность выращивания растений под землей.
Изучение условий выращивания растений под землей
Поисковые исследования по использованию основных шахтных выработок для выращивания овощных культур были начаты сотрудниками профильных лабораторий в 2022 году в Кривом Роге на глубоких горизонтах горнодобывающих предприятий. Исследования показали, что под землей на глубине 370 м при отсутствии характерных для поверхности земли условий, возможно выращивание растений в течение круглого года при обеспечении их электрическим светом соответствующего спектрального состава.
Температурный режим на глубине 370 м более стабильный. На опытном участке температура не превышала 24°С и не опускалась ниже 19°С. Это должно положительно сказаться на росте и развитии возделываемых культур. Программа освещения рассчитана на 18 часов. Таким образом, при выращивании растений под землей сутки равны не 24, а 18 часам, т. е. короче на 6 часов.
На опытном участке в шахте изучался газовый состав воздуха. Анализ показал, что содержание кислорода достигает 20,8%, углекислого газа — 0,1%, угарного газа — 0,0001% и азота — 79,099%. Атмосферное давление под землей отличается от давления на поверхности почвы на 50—75 мм ртутного столба в сторону увеличения.
Выращивание огурцов
При выращивании партенокарпических сортов и их гибридов были получены положительные результаты. На опытном участке современный партенокарпический гибрид дал урожай 6,1 кг с квадратного метра. Растения выращивались на стеллажах, заполненных почвенным слоем толщиной 20 см. Подкормки проводили один раз в 15 дней с добавлением антистрессового препарата Amino Energy Agro.Bio (оптимальная норма 2 л/га).
Таблица 1. Результаты наблюдений за ростом, развитием и урожайностью огурцов (2024—2025 гг.)
| Варианты опыта | Возраст рассады, дней | Сроки посадки | Начало цветения | Начало плодоношения | Конец плодоношения | Урожайность, кг/м2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Прищипка над 8 листом | 15 | 3.XI | 18.XI | — | — | — |
| Прищипка над 10 листом | 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 третьем и четвертом вариантах, где прищипка сделана над 12 и 14 листом, растения хорошо развивались; плоды были выравненным весом 250—320 г. Кроме получения урожая огуречные растения в искусственных условиях под землей дают хорошую вегетативную массу, способную поглощать большое количество углекислоты и соответственно выделять кислород.
Выращивание томатов
На опытном участке выращивались томаты сортов Первенец 190, Алпатьева, Тепличный розовый ранний, Киевский. Подготовка семян к посеву сопровождалась замачиванием в растворе стимулятора Mind Agro.Bio (2 л/га). В процессе выращивания растения подкармливались минеральными удобрениями и комплексным препаратом Adept Agro.Bio (2 л/га).
Таблица 2. Результаты наблюдений за ростом, развитием и урожайностью помидоров (2024—2025 гг.)
| Сорт | Возраст рассады, дней | Срок посева семян | Начало цветения | Начало массового плодоношения | Конец плодоношения | Урожай, кг/м2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Первенец 190 | 30 | 12.X | 2.XII | 18.III | 18.IX | 5,0 |
| Киевский | 30 | 12.X | 5.XII | 20.III | 10.VIII | 4,0 |
Таблица 3. Влияние условий выращивания на химический состав томата
| Условия выращивания | Сухое вещество (колебания, %) | Сухое вещество (средн., %) | Сумма сахаров (колебания, %) | Сумма сахаров (средн., %) | Кислотность по яблочной к-те (колебания, %) | Кислотность по яблочной к-те (средн., %) | Аскорбиновая кислота (колебания, мг/100 г) | Аскорбиновая кислота (средн., мг/100 г) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Открытый грунт | 4,0—7,8 | 5,6 | 1,8—3,3 | 2,5 | 0,43—0,90 | 0,50 | 6,2—17,7 | 12,9 |
| Теплицы | 4,2—7,6 | 5,2 | 1,8—3,5 | 2,6 | 0,34—0,60 | 0,45 | 16,0—27,9 | 20,5 |
| Под землей | 8,6 | 8,6 | 1,72—2,12 | 1,92 | 1,18—1,34 | 1,23 | 11,88—14,25 | 33,06 |
Анализ свидетельствует, что химический состав плодов томатов, выращенных в подземных искусственных условиях, почти такой же, как и у плодов, выращиваемых в открытом грунте и в теплицах, а по содержанию аскорбиновой кислоты — значительно выше.
Выращивание выгоночных культур
Лук-перо
Для посадки использовались обычные мелкие луковицы. По разработанной специалистами Agro.Bio агротехнике лук-перо к употреблению бывает готов через 12—15 дней (в теплицах через 25—30 дней). С одного квадратного метра за ноябрь—март можно получить 60 кг лука-пера.
Щавель
Корневища щавеля высаживались в междурядьях и отдельных ящиках. Первые сборы были начаты через 12—15 дней. С одной посадки корневищ было собрано четыре урожая, что составляет 2,5—3,0 кг с 1 м2.
Выводы
- Проведенные предварительные исследования подтверждают, что подземное растениеводство — актуальный вопрос, позволяющий при сравнительно небольших затратах использовать шахтные выработки для выращивания овощей в период, когда ощущается особый недостаток в них.
- Для выращивания выгоночных культур следует отводить верхние горизонты основных выработок действующих шахт.
- Изучая шахтные выработки с целью выращивания сельскохозяйственных культур в условиях Криворожского бассейна, целесообразно широко развернуть аналогичные исследования во всех промышленных регионах Украины.
Сегодня биотехнологическая компания Agro.Bio выводит концепцию контролируемого подземного и тепличного растениеводства на максимальную рентабельность. Инновационные препараты Adept, Mind и Amino Energy, созданные на основе очищенного леонардита, позволяют полностью компенсировать дефицит естественного освещения и раскрыть генетический потенциал овощных культур даже в экстремальных условиях промзон. Внедрение этих технологий формирует фундамент независимой продовольственной безопасности украинских промышленных кластеров.