Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Проректор по международным связям МГУ леса Валентин Шалаев
Розы, выращенные по проекту Геннадия Федотова, не уступают голландским
Эксперименты Геннадия Федотова показали, как организована наноструктура почв
С помощью этих добавок можно повысить урожайность сельхозугодий
Как только лабораторные эксперименты завершатся, ученый выйдет в поля

На почве нано

Ключевые слова:  биотехнологии, наноструктура почв, периодика, почвоведение

Автор(ы): Валентина Лазарева (фото), Наталья Быкова

Опубликовал(а):  Гольдт Илья

13 июля 2007

Первое знакомство с Московским государственным университетом леса шокировало: по указанному адресу, на месте главного здания стояла обгорелая стена, напоминающая декорацию из страшных военных фильмов. Чуть больше года назад главный корпус основной лесной кузницы страны сгорел вместе с научными лабораториями и документацией. Но, как утверждает проректор по международным связям Валентин Шалаев, учебная и научная жизнь в вузе не остановилась ни на один день.

Руководство особо гордится тем, что в университете в разное время учились и работали люди с мировой известностью – дважды герой СССР, летчик космонавт Валерий Рюмин, академики АН СССР Николай Лузин, Отто Шмидт, Сергей Чаплыгин, Владимир Образцов и другие.

К слову, когда-то стены лесного вуза были родными и для другой знаменитости - Бориса Березовского, правда, говорят, что олигарх об этом давно забыл. Несколько лет назад руководство университета пыталось обратиться к нему за помощью, но безрезультатно. А жаль. На кафедрах вуза фактически на энтузиазме ученых зреют и реализуются проекты, способные не только приносить прибыль, но и кардинально изменить направление развития сельского хозяйства. Одна из таких идей родилась еще в начале девяностых годов: когда уставшие от безденежья ученые уходили из науки, доктор биологических наук, профессор МГУ леса Геннадий Федотов создал конкурентоспособный коммерческий продукт - изобрел технологию выгонки роз из закрытых бутонов. Материал он брал в теплицах розоводческих хозяйств, в которых зимой оставшиеся на кустах бутоны обрезались и выбрасывались. Теперь, благодаря ученому, они обретают новую жизнь. «Научные розы» по красоте не уступают «голландским», а главное - срезанными живут намного дольше своих заморских «коллег».

Почва открыла новые свойства

Изучая строение почвы, Геннадий Федотов обратил внимание, что понятие «коллоидная структура почв» в почвоведении недостаточно разработано. Почву рассматривали как систему, состоящую из трех фаз – твердой, жидкой и газообразной Считалось, что коллоидные частицы образуют плотную гелевую пленку на поверхности более крупных почвенных частиц, - поясняет ученый. – В то же время из коллоидной химии мы знаем, что гели могут представлять разные структуры. Плотные пленки гелей – единственные, которые практически не содержат воды и не изменяются при взаимодействии с водой. Другие гелевые структуры могут включать в свой состав большие количества воды.

Геннадий Федотов выдвинул предположение, что на поверхности почвенных частиц располагаются гелевые структуры, которые набухают, включая почвенный раствор в свой состав, что радикально изменяло существующие представления о свойствах почвы. По новой версии, гель должен постепенно поглощать почвенный раствор и фактически полностью закупоривать мелкие капилляры и поры. «После добавления воды гель должен расширяться, - сделал вывод Федотов. – Почвенный раствор должен состоять из двух частей – структурированного гелем и свободного. Причем с течением времени количество первого должно возрастать, а второго – уменьшаться.

Как следствие, во времени должны изменяться и свойства почв. Я начал изучать, что происходит с воздушно-сухими почвами после добавления в них воды. Если бы моя гипотеза оказалась ошибочной, то ожидаемые изменения произошли бы в течение достаточно короткого отрезка времени, пока в системе не установилось бы равновесия. Если же версия была правомерной, то почвенные характеристики должны были изменяться в течение длительного периода времени – до нескольких суток».

Экспериментальная проверка подтвердила предположение Геннадия Федотова. Гель набухал постепенно, захватывая все большее количество влаги и изменяя механические, электрические, биологические и прочие свойства почвенного раствора. Почва оказалась более сложным образованием, чем считалось раньше, и возникли новые вопросы, теперь уже о роли органического вещества в образовании гелевых структур, которое превращает пустую, бесплодную породу в почву. Начался новый этап исследований, были поставлены новые задачи – выяснить структурную и наноструктурную организацию почвенных гелей и роль органического вещества.

От травопольной системы к нанотехнологиям

В 2002 г. Геннадий Федотов поступил в заочную докторантуру факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова и все эти исследования проводились совместно с учеными Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова – академиками РАН Ю.Д. Третьяковым и Г.В. Добровольским, профессорами А.И. Поздняковым и Е.В. Шеиным В процессе очередного эксперимента были выделены почвенные растворы, которые исследовали под электронным микроскопом. Оказалось, что органические молекулы частично находятся в молекулярно развернутом состоянии и взаимодействуют между собой, иными словами, органическое вещество почвы образует студенообразную массу. В результате раствор, в котором находятся молекулы, теряет подвижность и превращается в гель, образуя матрицу из органических молекул. В эту матрицу включены частицы наноразмеров и именно этот комбинированный гель покрывает и связывает между собой почвенные частицы.

Этим и последующими экспериментами Геннадий Федотов впервые показал, как организована наноструктура почвенных коллоидов. «Хотелось бы, чтобы работа имела прикладное значение, - говорит ученый. – Она может значительно повысить рентабельность сельского хозяйства. Дело в том, что почва только тогда является плодородной, когда она структурно организована, состоит из агрегатов 0,5- 10 мм. Для растений это идеальный водно-воздушный режим. Однако при сельскохозяйственном использовании почвы агрегаты начинают уменьшаться, затрудняя жизнь корневой системы растений и тем самым снижая урожайность».

Ученые называют это явление деградацией почвы и считают его одной из главных проблем в агрономии. Увы, даже в черноземных районах почвы сегодня далеко не те, что были сто лет назад. Остановить их деградацию и повысить агрономическую ценность пытался еще Вильямс в тридцатых годах прошлого века, и ему это почти удалось: он разработал знаменитую травопольную систему земледелия, при которой часть площади севооборота периодически занимается многолетними бобовыми и злаковыми травами, которые восстанавливают структуру почв, но надолго выводят их из оборота. Геннадий Федотов решил найти способ восстановления плодородия сельхозугодий без потери драгоценного времени и одним из первых в научном мире начал исследовать наноструктурную организацию почв для получения искусственных органоминеральных гелей.

«Здесь нужны некие уточнения, - поясняет исследователь. – Мы знаем, что есть гумусовая матрица, в которой распределены коллоидные частицы, знаем, что армированный гумусовый студень покрывает поверхность более крупных частиц, связывая их между собой, и именно его поведение определяет структуру почв. Эти данные позволяют надеяться, что нам удастся создать армированную гумусовую структуру с такими же свойствами, что и армированные гумусовые студни. Понятно, что почвы могут быть разными. И если просто наносить на них армированные гумусовые студни, толку не будет. Перед нами стоит задача получить то, что будет благоприятно воздействовать на конкретную систему. Раньше пытались структурировать почву с использованием определенных полимеров, но, во-первых, их быстро разрушали микроорганизмы, а во-вторых, это оказалось слишком дорого. Мы хотим наладить коллоидную мелиорацию почв, используя составы на основе самого дешевого органического сырья – торфа, запасы которого в России огромны. Нужно лишь найти соответствующие добавки и разработать методику их внесения в почву».

Скоро в поле

Волшебные добавки, изменяющие структуру почвы, я увидела собственными глазами в лаборатории Геннадия Федотова. В моей памяти они останутся порошкообразным содержимым трех одинаковых баночек, в состав которых входят дешевое и имеющееся в изобилии в наших краях природное богатство – торф и некие вещества, образующие единую органическую матрицу с вкраплениями неорганических частиц. Параллельно разрабатывается методика внесения добавок в почву.

Как только лабораторные эксперименты завершатся, ученый выйдет в поля Дмитровского филиала института мелиорации сельско-хозяйственных земель. Новые добавки должны изменить структуру и значительно повысить плодородие дерново-подзолистых почв. Впрочем, по словам Геннадия Федотова, о конкретных результатах говорить пока рано: до внедрения его разработок пройдет как минимум пять лет.

Стоит отметить, что на протяжении всего периода работы по изучению структурной организации почвенных коллоидов Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) оказывал и оказывает финансовую поддержку ученому, однако для того, чтобы развернуть прикладные исследования широким фронтом денег не хватает. Впрочем, Геннадий Федотов не собирается сдаваться: он уверен, что доведет эксперимент до конца и намерен осаждать заявками еще и Министерство образования и науки. «Будем участвовать во всех конкурсах, - говорит ученый. – Добьемся денег, значит, сможем привлечь дополнительных людей к исследованиям, более широко развернем экспериментальные работы».


В статье использованы материалы: Центра "Открытая экономика"


Средний балл: 10.0 (голосов 4)

 


Комментарии
Хотели писать в Nature...
Молодцы авторы, кто то же должен заниматся чем то действительно прикладным...
Успехов им в "выбивании" денег
Трусов Л. А., 13 июля 2007 18:02 
вообще, прикольно. жаль, что всё как обычно уперлось в деньги.
А на наноолимпиаде многие (и я в том числе) говорили, что нанотехнологии нельзя применить в сельском хозяйстве. :)
Можно, только дали бы денег.
Если бы появилось желание, можно на сельском хозяйстве собственно и заработать. На какие то инновации в данной сфере!
Пардон, речь на "наноолимпиаде" шла не о сельском хозяйстве. а о ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ. Несколько разные вещи. А по поводу этой заметки - интересное исследование. Только не путайте МГУ леса - это МГУЛ, а не МГУ им.М.В.Ломоносова. В то же время, автор статьи нам лично очень хорошо знаком, поэтому статье вполне можно верить.
Нанотехнологии в связи с традиционно приземистыми вопросами сельского хозяйства предполагают широту понимания темы. Почвы и их свойства обнаруживают связь с наномиром и через проблемы извлечения редкоземельных металлов через золу культивуруемых растений с селекционным накоплением нужных элементов.Но связь эту даже в контексте данной работы легко аппроксиморовать на задачи строительства с применением "набивных" стен и сооружений по опыту прошлых веков.Кстати при наличии современной технологической культуры, оборудования и знаний значение строительства на упомянутых принципах может оказаться неожиданно перспективным.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Микроэмо
Микроэмо

4 февраля объявили лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке»
4 февраля в здании Минобрнауки РФ состоялась торжественное награждение лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке». 11 научно-просветительских проектов были отмечены престижной наградой.

Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии
5 февраля в Московском университете в Шуваловском корпусе МГУ состоится Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии, посвященный Международному году Периодической таблицы химических элементов, начало - 10 часов.

II Всероссийский химический диктант пройдет 18 мая 2019 года
В 2019 году периодическому закону Дмитрия Менделеева исполнится 150 лет! В честь великого открытия этот год объявлен Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Одним из наиболее ярких событий, приуроченных к этому году, станет II Всероссийский химический диктант, который пройдет 18 мая и который в этом году выходит на международный уровень. Мероприятие было анонсировано в рамках церемонии открытия Международного года Периодической таблицы химических элементов 29 января 2019 года в Париже, в штаб-квартире ЮНЕСКО.

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Российская газета: Перевернуть пирамиду. Президент РАН: как повысить наши шансы на Нобеля
Юрий Медведев
Почему Россия по числу Нобелей отстает от ведущих стран мира, уступая, например, даже маленькой Швейцарии? Замалчиваются ли достижения отечественных ученых? Почему без привлечения в науку российского бизнеса мы не сможем успешно конкурировать в борьбе за престижную научную премию? Об этом корреспондент "РГ" беседует с президентом РАН Александром Сергеевым, который побывал в Стокгольме на вручении Нобелевских премий и поделился своими впечатлениями.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.