ИИ поможет создать искусственный чернозем
Ученые Южного федерального университета разработали технологию выращивания искусственной почвы. Цифровая система позволяет создавать чернозем с заданными параметрами, учитывая потребности регионов.
Борьба с деградацией и опустыниванием почв, восстановление качества грунта и возвращение пустынных земель в сельскохозяйственный оборот – эти задачи необходимо решать всем жителям планеты. Проблема затрагивает более 100 стран мира. Человечество уже потеряло примерно 2 млрд га плодородных почв. Для понимания масштаба катастрофы: суммарная площадь мирового земледелия составляет 1,5 млрд га. При этом процесс деградации почв ускоряется. А вот естественное восстановление – процесс очень медленный.
«Почва – возобновляемый ресурс лишь условно. Естественное восстановление настолько медленное, что на практике мы имеем дело с невосполнимой потерей», – отметила профессор, заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов Южного федерального университета Татьяна Минкина.
Есть и еще одна проблема. По оценке Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), на 15% земельного фонда деградация почвы уже необратима. На этой территории нужно создавать почву заново. Над решением этой задачи работают российские ученые, создавшие платформу с использованием ИИ.
Органические отходы – в углеродсодержащие материалы
Специалисты Центра инженерных разработок «Биоинженерия почв» Южного федерального университета (ЮФУ) разработали технологию создания полноценного искусственного плодородного грунта, «искусственного чернозема», позволяющего вернуть истощенным почвам их свойства и улучшить плодородие. На пустынных территориях российское изобретение позволяет создать новый слой земли, пригодной для роста растений и ведения сельскохозяйственных работ.
Особенность проекта в том, что он дает возможность преобразовывать органические отходы, прежде всего, деревоперерабатывающей промышленности, в углеродсодержащие материалы, в новый грунт. То есть ученые не подкармливают агрохимикатами старую почву, а запускают почвообразовательные процессы. Для этого используются мелиоранты, органические удобрения, сидераты и принципы природного цикла, которые давали плодородие. Для ускорения формирования почвы процессы анализируют, используя цифровые технологии. Создание функционального плодородного слоя почвы занимает от 18 до 24 месяцев вместо 10-15 лет.
Построение земли
Отслеживать все показатели позволяет технология блокчейн. Почва моделируется, как компьютерная программа, под конкретную цель. В проекте участвовали больше 160-ти ученых России.
«Это не очередной биопрепарат, не биоудобрение, а комплексное решение, которое не имеет аналогов. То есть мы не улучшаем почву, мы ее проектируем, мы ее строим, как инженерный объект», – подчеркнула Татьяна Минкина.
Уже есть результаты практического применения технологии. В Ростовской области действуют три экспериментальных участка с искусственной почвой. Они созданы в самых сложных условиях.
«Первые образцы искусственного чернозема уже показали эффективность даже на песчаных грунтах, а посевы – значительный рост урожайности. Это наш шанс вернуть земле ее силу», – сообщила заместитель губернатора Ростовской области – министр сельского хозяйства и продовольствия Анна Касьяненко.
Также она отметила, что в регионе выпадает мало осадков – всего 320 мм – это критически мало для того, чтобы получать достойный урожай. Почва не успевает пополнить влагу, и сегодня нужны почвы, для которых удержание влаги будет задаваемым свойством.
Вторая тестовая площадка цифровой системы действует тоже в очень сложном регионе – Калмыкии. Важная деталь, почву можно создавать по заказу, с заданными свойствами. Цифровая настройка технологии выращивания для условий конкретного региона займет примерно восемь месяцев. В условиях меняющегося климата, это настоящий технологический прорыв.
Экспорт технологии почвообразования
Таким образом, Россия получает уникальную возможность создавать почвы для разных территорий «с нуля», запуская растениеводство на брошенных территориях. Одновременно это позволяет снижать антропогенные нагрузки и формировать научную основу для низкоуглеродного земледелия, что особенно важно для гарантии продовольственной безопасности России.
Одновременно растет спрос на разработку новых российских ИТ-технологий. Для формирования новых земель необходимо создание цифровых двойников участков, объединяющих данные о химическом составе, влажности, структуре, микробиоме и состоянии растений. Нейросетевые алгоритмы на их основе будут рассчитывать параметры новой почвы, учитывая климат и потребности аграриев. Беспилотники и роботизированные комплексы необходимы для обследования территорий и контроля результатов рекультивации.
У технологии создания «искусственного чернозема» огромный экспортный потенциал. Цифровая платформа, позволяющая создать плодородный грунт для конкретных территорий будет востребована во всех международных проектах по борьбе с опустыниванием, деградацией земель и устойчивому землепользованию.
