Możliwość zastosowania biowęgla w rolnictwie

Agnieszka Medyńska-Juraszek, Irmina Ćwieląg – Piasecka, Magdalena Dębicka,
Piotr Chohura, Cecylia Uklańska-Pusz, Wojciech Pusz1, Agnieszka Latawiec,
Jolanta Królczyk2
1 Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
2
Politechnika Opolska
Możliwość zastosowania biowęgla w rolnictwie,
ogrodnictwie i rekultywacji
I Konferencji „Biowęgiel w Polsce: nauka, technologia, biznes” 30-31 maja 2016, Serock
Kierunki badań
ROLNICTWO
OGRODNICTWO
REKULTYWACJA
Możliwość wykorzystania
Wykorzystanie biowęgla
Wykorzystanie biowęgla
biowęgla jako dodatku do gleb
w uprawie szklarniowej warzyw
w procesie rekultywacji gleb
mało urodzajnych i
zanieczyszczonych metalami
zdegradowanych na skutek
ciężkimi.
intensywnego użytkowania
rolniczego.
Doświadczenie polowe
Doświadczenia wegetacyjne
Doświadczenia wazonowe
prowadzone we współpracy
we współpracy Uniwersytetu
prowadzone w Instytucie Nauk
Politechniki Opolskiej i
Przyrodniczego we Wrocławiu,
o Glebie i Ochrony
Uniwersytetu Przyrodniczego
Świdnickiej Fabryki Urządzeń
Środowiska, Uniwersytetu
we Wrocławiu od 2014 roku
Przemysłowych i gospodarstwa
Przyrodniczego we Wrocławiu
ogrodniczego IDEA AGRO Sp.
od 2012 roku.
z o.o. od 2013 roku. Obecnie
realizowany wspólnie projekt
finansowany w ramach III
Programu Badań Stosowanych
Nr projektu PBS3/B8/22/2015
Korzyści związane z zastosowaniem biowęgla w glebie
1. Poprawa właściwości fizycznych:
struktury i tekstury
zwiększenie porowatości
poprawa właściwości
wodno-powietrznych
temperatury
zwiększa pojemność
cieplną gleb
Korzyści związane z zastosowaniem biowęgla w glebie
2. Poprawa właściwości chemicznych
zwiększenie pojemności sorpcyjnej
magazynowanie
składników
pokarmowych
i zapobieganie ich
wymywaniu z gleby
sorpcja zanieczyszczeń i ich
immoblizacja w glebie
regulacja odczynu gleb
zwiększenie dostępności niektórych
składników pokarmowych
zmniejszenie toksyczności niektórych
pierwiastków (np. Al, Fe, metali ciężkich)
dla roślin
Korzyści związane z zastosowaniem biowęgla w glebie
potencjalne działanie nawozowe
potencjalne źródło składników pokarmowych dla roślin
(Ca, Mg, K, P, Zn, Cu, Mn, Fe, B i in.)
www.biogrow.co.nz
Korzyści związane z zastosowaniem biowęgla w glebie
3. Poprawa właściwości biologicznych
wzrost aktywności biologicznej gleb
zwiększenie liczebności mikroorganizmów dzięki poprawie właściwości wodnych i
dużej porowatości materiału
wzrost rozwoju mikoryz grzybowych
wzrost liczby i aktywności dżdżownic
zmniejszenie liczebności niektórych patogenów roślinnych
www.nature.com
www.bioforsk.no
Korzyści związane z zastosowaniem biowęgla w glebie
Możliwe negatywne oddziaływania biowęgla w glebie
zwiększenie erozji wodnej i powietrznej gleb
kompaktacja gleby
może być konkurencyjny dla roślin w pobieraniu wody
może ograniczać dostępność niektórych składników pokarmowych
ograniczenie aktywności biologicznej gleb o małej zasobności w materię
organiczną i składniki pokarmowe
ryzyko zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi, WWA, PCB, dioksynami
i furanami
negatywne oddziaływanie na mezofaunę glebową
wpływ na krążenie azotu w glebie (procesy nitryfikacji i denitryfikacji) –
może ograniczać pobieranie azotu przez rośliny
efekt starzenia się biowęgla
Wpływ na wzrost i plonowanie roślin
większość badań dotycząca biowęgla prowadzona była w warunkach klimatu
tropikalnego i niemożna odnieść uzyskanych wyników do warunków występujących w
naszej strefie klimatycznej
stwierdzono pozytywny wpływ na plonowanie wielu gatunków roślin uprawnych
(kukurydzy, ryżu, soi, grochu), warzyw i owoców, a także krzewów owocowych – wzrost
plonów nawet o 50%
Według najnowszych badań pozytywny efekt dodatku biowęgla
na wzrost i plonowanie roślin jest widoczny tylko na glebach
mało urodzajnych lub silnie zdegradowanych.
Zawartość składników pokarmowych w biowęglu zależy od rodzaju materiału
wsadowego i przebiegu procesu termicznego
Zawartość składników pokarmowych i % udział form dostępnych w 0,11M kwasie octowym w biowęglach ze słomy
pszenicznej
Rok
BC 2013
BC 2014
BC 2015
Total
mg/kg
%
Total
mg/kg
N
K
P
Ca
Mg
Na
Mn
Fe
B
3600
11850
4500
13335
2700
360
398
1875
no
5
84
28
41
25
17
37
20
no
4128
12120
1200
14567
2680
110
384
1805
5
%
Total
mg/kg
4
96
37
47
24
31
45
27
6
5234
24977
3286
12829
3098
613
306
1042
8
%
4
96
23
16
19
31
9
23
12
Biowęgiel jako dodatek do gleb użytkowanych rolniczo
Biowęgiel jako dodatek do gleb użytkowanych rolniczo
doświadczenie 3
Biowęgiel jako dodatek do gleb użytkowanych rolniczo
40
35
Gleba bez BC
30
Gleba z BC
WA%v/v
25
20
15
10
5
0
0
0,5
1
1,5
pF
2
2,5
Biowęgiel jako dodatek do gleb użytkowanych rolniczo
Zawartość Corg oznaczona na CS-MAT
Wykorzystanie biowęgla do produkcji podłoży ogrodniczych – doświadczenie 4
Wykorzystanie biowęgla w produkcji szklarniowej
W dniu sadzenia…
4 tygodnie później…
Wykorzystanie biowęgla w produkcji szklarniowej
8 tygodni później…
Wykorzystanie biowęgla w produkcji szklarniowej
Produkcja pomidora
Wykorzystanie biowęgla w produkcji szklarniowej
100
90
80
70
% wilg
60
Biowęgiel
50
Wełna mineralna
40
Włókno kokosowe
30
20
10
0
VI
VII
VIII
IX
Wykorzystanie biowęgla do produkcji podłoży ogrodniczych – doświadczenie 4
Wykorzystanie biowęgla w produkcji szklarniowej
Zaobserwowano wyraźny wzrost biomasy korzeni i części nadziemnych roślin
wraz ze wzrostem udziału biowęgla w podłożu.
Korzeń
Trzykrotny wzrost
masy korzeni.
g/roślina
Części
nadziemne
kg/wariant
0% BC
2,3
2,4
10% BC
2,7
2,6
25% BC
3,1
3,3
50% BC
3,1
4,2
75% BC
6,1
5,0
Dwukrotny wzrost masy
części nadziemnych.
Wykorzystanie biowęgla w produkcji szklarniowej
Wraz ze wzrostem udziału biowęgla rośnie udział dostępnych dla roślin form
składników pokarmowych, w szczególności potasu, co tłumaczy wyższą biomasę
roślin uprawianych na podłożach o zawartości biowęgla > 50%.
Możliwość wykorzystania biowęgla do rekultywacji gleb
zanieczyszczonych metalami ciężkimi
Doświadczenie wazonowe
prowadzone były w kontrolowanych
warunkach światła i temperatury
przez 4 tygodnie.
0% BC
2% BC
Możliwość wykorzystania biowęgla do rekultywacji gleb
zanieczyszczonych metalami ciężkimi
2% BC
0% BC
Do badań wybrano dwie gleby (piaszczystą i gliniastą)
zanieczyszczoną metalami ciężkimi, z rejonu Huty Miedzi
Głogów, rośliną testową była koniczyna czerwona
Zastosowano biowęgiel ze słomy pszenicznej w 4 dawkach
(0%, 0.5%, 1%, 2%)
2% BC
0% BC
Glina
Piasek
Możliwość wykorzystania biowęgla do rekultywacji gleb
zanieczyszczonych metalami ciężkimi
Cu
mg*kg-1
10
8
6
4
2
0
S + 0,5%BC S + 1%BC
Wyraźny spadek
pobierania metali
ciężkich wraz ze
wzrostem dawki
BC
S+2%BC
Cc
C+0,5%BC C+1%BC
C+2%BC
Zn
3,0
2,5
mg*kg-1
Sc
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
Sc
S + 0,5%BC S + 1%BC
S+2%BC
Cc
C+0,5%BC C+1%BC
C+2%BC
Ograniczanie ryzyka związanego z produkcją roślinną na terenach
przemysłowych
Współpraca
Dziękuję za uwagę…