Ученые разработали калькулятор расчета свойств почвы с биоуглем

«Наша программа оптимизирует процесс принятия решений в области сельского хозяйства, предоставляя фермерам и агрономам инструмент для точного определения оптимального количества биоугля, необходимого для внесения в почву с целью достижения требуемого температурного режима. Теплофизические свойства почвы являются определяющим фактором для скорости прогрева почвы весной, а также для сохранения тепла в ночное время и при резких похолоданиях, что непосредственно влияет на рост и развитие растений. Наш калькулятор предоставляет прогноз изменений теплофизических свойств дерново-подзолистой почвы при внесении различных доз биоугля, полученного из побочных продуктов птицефабрик», — сообщил Константин Пономарев, доцент кафедры прикладной и технической физики ШЕН ТюмГУ.

Говоря об аналогах, ученые поясняют, что несмотря на существование отдельных моделей теплопереноса в почве, они, как правило, основаны на табличных данных о свойствах почв и не учитывают их тип, а также влияние таких, как биоуголь, агродобавок. В отличие от них, разработанный в Тюмени калькулятор ориентирован на типичные для региона дерново-подзолистые почвы и учитывает параметры получения биоугля, а также дозу его внесения. «Преимуществом нашей разработки является использование эмпирической базы, основанной на массиве экспериментальных данных, а не на усредненной модели. Удобный интерфейс калькулятора позволяет пользователю в считанные секунды оценить, как изменится скорость прогрева почвы, а также риск переувлажнения и промерзания, еще до внесения изменений в агротехнические мероприятия», — сказал Пономарев.

Основными пользователями разработки будут являться сельхозпредприятия и фермеры региона, работающие на дерново-подзолистых почвах и имеющие доступ к побочным продуктам птицефабрик или планирующие их покупать. Калькулятор может быть использован для выбора экономически и агрономически обоснованной дозы биоугля. Птицефабрикам и агрохолдингам программа может показать какой «эффект в почве» дает продукт переработки побочных продуктов их производства при разных режимах. Система станет для них инструментом точного планирования агротехнологий, где позволит не только оптимизировать дозировку биоугля для повышения плодородия и влагоудержания, но и экономически обосновать утилизацию собственных органических отходов. Также возможно использование калькулятора как учебно-научного инструмента при анализе влияния биоугля на почвенно-климатические условия, связывая объемы переработанного сырья с прогнозируемым эффектом в поле.

«Наша система адресована тем потребителям, для кого точные расчеты теплофизических свойств почвы напрямую преобразуются в экономическую выгоду, экологическую ответственность и научную достоверность», — уточнила Алина Дрягина, аспирант Института экологической и сельскохозяйственной биологии (Х-BIO) ТюмГУ.

Основные характеристики таковы: пользователь, выполнив два простых шага (выбор температуры пиролиза и дозы внесения в тоннах на гектар), получает расчет для четырех ключевых теплофизических свойств дерново-подзолистой почвы с биоуглем: теплопроводность, удельное термическое сопротивление, объёмную теплоёмкость и температуропроводность. Например, программа позволяет прогнозировать снижение теплопроводности дерново-подзолистой почвы в среднем на 16−34% при дозах 10−30 т/га биоугля, полученного при 600 °C, или оценить рост термического сопротивления до 51%, т. е. почва медленнее отдает тепло по сравнению с контролем без биоугля.

«Таким образом, данный инструмент позволяет подбирать оптимальную комбинацию дозы мелиоранта и температуры его получения, обеспечивая более быстрый прогрев почвы весной и предотвращая ее быстрое охлаждение в ночное время», — заключил Константин Пономарев.

Источник:
Управление стратегических коммуникаций ТюмГУ