Комбинированное водородное земледелие: новая синергетическая стратегия улучшения качества томатов и качества почвы

Помидоры, широко культивируемая культура семейства паслёновых, являются одновременно важной товарной культурой и неотъемлемым овощем (плодоносящим овощем) в нашем ежедневном рационе. В современном сельском хозяйстве тепличные помидоры — обычное явление на наших столах.

Однако, с ростом плотности посадки и долгосрочным использованием земель, экстенсивные модели развития привели к серьёзным проблемам, таким как дисбаланс питательных веществ в почве, засоление и проблемы с постоянным выращиванием. Как выращивать вкусные и питательные помидоры, обеспечивая при этом устойчивую продуктивность почвы? Исследовательская группа из Китайского сельскохозяйственного университета обратила внимание на, казалось бы, новую область биологии: водородную биологию.

Совместное водородное сельское хозяйство: вода, богатая водородом, и ее союзники

Водород (H₂), как биоактивная молекула, играет жизненно важную роль в физиологических процессах растений, помогая им противостоять различным стрессам, таким как засуха и высокая засоленность. Водородосодержащая вода (ВВ) – безопасная и простая в использовании форма водорода, подходящая для орошения полей, – не только способствует росту растений, но и эффективно улучшает качество урожая.

Микробные инокулянты – это активные вещества, созданные на основе смеси искусственно выращенных полезных микроорганизмов, часто называемых «почвенными пробиотиками». Они способны оптимизировать микробную структуру почвы, подавлять патогены и способствовать усвоению питательных веществ сельскохозяйственными культурами, что делает их критически важными для сокращения использования удобрений и повышения эффективности. Микробный агент, использованный в данном исследовании, в основном состоит из арбускулярных микоризных грибов, широко распространенных в природе.

Биостимуляторы – это вещества, которые двунаправленно регулируют метаболизм растений, активируют механизмы устойчивости к стрессу и, таким образом, повышают урожайность и качество. Для данного исследования был выбран органический кальций, ключевой компонент клеточных стенок растений. Кальций играет решающую роль в поддержании структуры клеток и обеспечении транспорта продуктов фотосинтеза.

Мощное сочетание: синергетический эффект воды, богатой водородом, и ее союзников

Исследовательская группа сначала объединила обогащенную водородом воду с микробным агентом (обработка HM) и сравнила эффекты с обычным поливом водопроводной водой (CK) и применением одного агента (M).

С точки зрения роста растений, томаты, обработанные ГМ, продемонстрировали превосходные стратегии роста: высота растений значительно увеличилась на ранних стадиях роста, что способствовало более быстрому достижению преимущества в росте. На поздних стадиях роста форма растения была оптимизирована за счет увеличения диаметра стебля и сокращения расстояния между соцветиями, что способствовало доставке питательных веществ к плодам, что в конечном итоге значительно увеличило завязываемость плодов. Этот синергетический эффект также существенно влияет на качество плодов. У весенних томатов обработка ГМ значительно увеличила содержание витамина С и растворимых сухих веществ по сравнению с контрольной группой. У осенних томатов обработка ГМ значительно улучшила соотношение сахара и кислоты, снизила кислотность и усилила вкус томатов.

Что еще более важно, обработка ТМ значительно снизила pH и ЕС почвы (электропроводность, отражающую содержание солей в почве), эффективно смягчив засоление и ощелачивание, характерные для тепличных почв на севере Китая.

Чтобы оптимизировать решение, исследователи добавили органический кальций (обработка HMC) в качестве биостимулятора к воде, обогащенной водородом, и микробным инокулянтам.

Результаты показали, что обработка ГМК также позволила достичь новых высот в улучшении качества плодов. В частности, в первой партии весенних плодов содержание витамина С увеличилось почти на 50% по сравнению с контрольной группой, а общий индекс качества плодов значительно увеличился – на 104,4%.

Обработка ГМК также дала наиболее значимые результаты в улучшении почвы. Она значительно снизила pH и электропроводность почвы, а также значительно увеличила общее содержание азота и доступного калия в почве. Увеличение доступного калия в почве осенних культур достигло 91,34%.

Данное исследование, проведённое группой учёных из Китайского сельскохозяйственного университета, наглядно демонстрирует, что сочетание богатой водородом воды и микробных инокулянтов может эффективно стимулировать рост томатов, улучшать качество плодов и улучшать качество почвы. В сочетании с биостимуляторами, такими как органический кальций, синергетический эффект ещё больше усиливается, причём наиболее значимым результатом является повышение содержания витамина С в плодах и основных питательных веществ в почве.

Разработанная Китайским сельскохозяйственным университетом модель применения обогащенной водородом воды в сочетании с микробными инокулянтами и биостимуляторами представляет собой практическое руководство по использованию экологически чистых технологий для высококачественного и эффективного производства томатов в теплицах в моей стране и рисует перспективную схему устойчивого развития сельского хозяйства в будущем.