Пластикультура

Полиэтилен — это один из самых распространённых материалов, который используется в производстве благодаря своей доступности, гибкости и простоте в обработке. Существует несколько видов полиэтилена, которые различаются по плотности: полиэтилен низкой плотности и линейный полиэтилен низкой плотности.

Эти материалы можно модифицировать, добавив в них специальные компоненты, которые придают им полезные свойства для роста растений. Например, полиэтилен можно обработать так, чтобы он удерживал влагу, защищал почву от ультрафиолетовых лучей и контролировал появление насекомых. Также можно добавить компоненты, которые будут поглощать фотосинтетически активную радиацию, чтобы предотвратить рост сорняков. Кроме того, полиэтилен может быть обработан так, чтобы он не пропускал инфракрасные лучи, защищал от капель и запотевания, а также обладал флуоресцентными свойствами^[5][6].

Полипропилен — популярный материал для производства уплотнительного шнура, который применяется в сельском хозяйстве.

Теплица — это сооружение, оснащённое системой автоматической вентиляции.

Высокие парники представляют собой каркасные конструкции, которые вентилируются вручную. Плёнки для теплиц и высоких парников обычно имеют толщину от 80 до 220 микрон и ширину 20 метров^[6]. Срок службы таких плёнок составляет от 6 до 45 месяцев в зависимости от ряда факторов. Однослойные полиэтиленовые плёнки лучше подходят для использования в менее экстремальных условиях окружающей среды. В то же время, многослойные покрытия можно использовать в суровых условиях^[7].

Небольшие туннельные парники имеют размеры примерно 1 метр в ширину и 1 метр в высоту. Они покрыты более тонкой полиэтиленовой плёнкой, толщина которой обычно не превышает 80 микрон. Срок службы таких покрытий меньше, чем у более крупных моделей. Обычно они служат от 6 до 8 месяцев. Использование небольших парников менее распространено по сравнению с более дорогостоящими прочными теплицами или парниками с проходом^[6].

Мульчирование с использованием пластиковых материалов — это метод, при котором тонкая плёнка из пластика укладывается на поверхность почвы. В плёнке делаются отверстия для посадки семян или она размещается непосредственно над растениями в начале их роста. Плёнку не убирают в течение всего периода выращивания, который обычно составляет 2-4 месяца.

Толщина плёнки может варьироваться от 12 до 80 микрон. Основная цель использования пластиковой мульчи — защита почвы от внешних воздействий и поддержание оптимальных условий для роста растений. Плёнка поддерживает необходимую температуру и влажность почвы, предотвращает испарение влаги, сокращает время между посевом и сбором урожая, а также предотвращает рост сорняков и эрозию почвы. Для мульчирования могут использоваться как цветные, так и бесцветные плёнки^[8]. У каждого типа есть свои преимущества и недостатки^[6].

Плёнки чёрного цвета препятствуют появлению сорняков, но не позволяют почве прогреваться за счёт солнечного света. Прозрачные плёнки, наоборот, пропускают свет и нагревают почву, но при этом способствуют росту сорняков.

Были разработаны плёнки, которые чувствительны к свету и имеют специальный пигмент для предотвращения роста сорняков. При этом они всё равно пропускают свет, необходимый для прогрева почвы. Такие плёнки стоят дороже, чем прозрачные или чёрные.

Плёнка из пластика чёрного цвета помогает контролировать испарение влаги и способствует удержанию воды в почве^[5]. Исследования показали, что использование такой плёнки снижает потребность в поливе перца на 14-29 %^[9].

Применение чёрной пластиковой мульчи для выращивания абельмоша съедобного привело к сокращению его периода цветения. Растения начали цвести на 3-6 дней раньше. Использование чёрной пластиковой мульчи способствовало увеличению высоты растений. Испарение воды из почвы при использовании пластиковой мульчи уменьшилось на 25-50 %. Это позволяет сократить расход воды при орошении и, следовательно, снизить затраты на выращивание урожая^[10]. В регионах с сухим и засушливым климатом, где вода является дефицитным ресурсом, использование пластиковой мульчи позволяет сэкономить воду и сделать выращивание урожая более эффективным. Согласно статистике, пластиковая мульча является вторым по популярности агроматериалом в мире. Ежегодно используется около 700 000 тонн этого материала^[6].

В 1948 году профессор Э. М. Эммерт создал первую теплицу, которая была сделана из дерева и покрыта плёнкой из ацетилцеллюлозы. Однако позже он заменил эту плёнку на более практичную — полиэтиленовую. После того как пластиковая плёнка стала использоваться в сельском хозяйстве, её начали применять по всему миру. К началу 1950-х годов она стала популярной альтернативой бумаге для мульчирования овощей^[6].

К 1999 году около 12 миллионов гектаров земли по всему миру были покрыты пластиковой мульчей. Из них лишь небольшая часть находилась в США (74 000 гектаров). Большая часть пришлась на экономически неблагополучные регионы мира и ранее непродуктивные пустынные территории, такие как провинция Альмерия на юге Испании^[11].

В мире наибольшее количество теплиц сосредоточено в двух регионах: 80 % — на Дальнем Востоке (Китай, Япония, Корея) и 15 % — в Средиземноморье. Площадь теплиц продолжает активно увеличиваться. Средний рост составляет 20 % в год. В более развитых и стабильных регионах, таких как Европа, рост был незначительным, в некоторых областях, таких как Ближний Восток и Африка, использование пластиковых теплиц увеличивалось на 15-20 % в год. Китай лидирует по темпам роста — 30 % в год. Это означает, что объём пластиковой плёнки достигает 1 миллиона тонн в год. В 2006 году 80 % площади, покрытой пластиковой мульчей, находилось в Китае, где темпы роста составляли 25 % в год. Это самый высокий показатель в мире^[6].

С момента своего появления в 1950-х годах пластиковая плёнка использовалась с целью повышения урожайности, увеличения размеров продукции и сокращения времени роста. Исследования, проводимые в области производства пластиковой плёнки, направлены на улучшение её характеристик. В частности, они сосредоточены на увеличении срока службы и улучшении оптических свойств, в том числе способности пропускать ультрафиолетовый и инфракрасный свет. Также учёные работают над созданием материалов, которые обладают антиконденсационными и антизапотевающими свойствами. Также активно разрабатываются плёнки, которые блокируют ультрафиолетовое излучение, имеют инфракрасные, флуоресцентные и ультратермические свойства^[6].

В сельском хозяйстве используются пластмассы, которые не разлагаются естественным путём. Пластиковые отходы накапливаются в природе, загрязняя водные и сухопутные экосистемы. Микрочастицы пластика могут попадать в пищевые цепи животных и человека, вызывая серьёзные проблемы для здоровья. Кроме того, пластик представляет угрозу для морской фауны, приводя к гибели множества видов^[12].

В контексте заботы об экологии особое внимание уделяется вторичной переработке агропластика. Существуют технологии, которые позволяют преобразовывать использованный агропластик в пластиковые смолы для дальнейшего применения в производстве пластика^[13].

Согласно имеющимся данным, лишь небольшая часть пластмассовых изделий, применяемых в сельском хозяйстве, подвергается сбору и вторичной переработке. Большинство таких изделий сжигается или вывозится на свалки, что негативно сказывается на экосистемах, биоразнообразии и здоровье людей^[14]. Например, широко используемые мульчирующие плёнки, которые укрывают почву для поддержания нужной температуры, сохранения влаги и подавления роста сорняков, после сбора урожая часто оставляют в земле. Однако их удаление может быть затруднительным, и пластик, оставшийся в почве, вызывает эрозию, ухудшает фильтрацию поверхностных вод и подавляет деятельность почвенных микроорганизмов^[15].

Как правило, пластиковые изделия распадаются на мелкие частицы, известные как микропластик. Накапливаясь в почве, эти частицы наносят вред полезным организмам, таким как дождевые черви и микоризные грибы, которые необходимы для здоровья почвы и роста растений. Микрочастицы пластика также попадают в пищевые цепочки и накапливаются в них, представляя угрозу продовольственной безопасности, безопасности пищевых продуктов и здоровью человека.

В Европейском союзе существует директива 2008/98/EC, которая регулирует обращение с отходами. В восьмом пункте говорится, что государства-члены могут включить концепцию ERP (стратегия интеграции производства и операций, управления трудовыми ресурсами, финансового менеджмента и управления активами) в свои национальные законы^[16]. Это делается для того, чтобы мотивировать производителей принимать активное участие в повторном использовании, переработке и восстановлении пластиковых изделий^[17].

В 2018 году Европейская комиссия представила стратегию для пластика в экономике замкнутого цикла. В ней были предложены меры по сокращению пластиковых отходов и мусора, такие как ограничение использования одноразового пластика, устранение источников морского мусора, ограничение применения оксоразлагаемых пластиков и сокращение загрязнения микропластиком^[18].

В конце 2021 года Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединённых Наций (ФАО) представила важный отчёт, посвящённый применению пластика в сельском хозяйстве. Согласно данным отчёта, в 2019 году в сельскохозяйственных цепочках производства и сбыта было использовано 12,5 миллиона тонн пластиковых материалов для нужд растениеводства и животноводства, а также 37,3 миллиона тонн для упаковки продуктов питания. ФАО активно ищет новые подходы и помогает правительствам внедрять устойчивые методы использования пластмасс в сельском хозяйстве^[14].

Одним из таких проектов является «Финансирование сокращения использования агрохимикатов и управления агрохимикатами», который реализуется при поддержке Глобального экологического фонда. В рамках этого проекта ФАО помогает Кении и Уругваю разрабатывать стимулирующие меры и совершенствовать законодательство, чтобы снизить использование агрохимикатов и пластмасс в сельском хозяйстве и улучшить контроль за их применением^[14].