Możliwość zastosowania biowęgla w rolnictwie, ogrodnictwie i rekultywacji

Transkrypt

1 Agnieszka Medyńska-Juraszek, Irmina Ćwieląg Piasecka, Magdalena Dębicka, Piotr Chohura, Cecylia Uklańska-Pusz, Wojciech Pusz 1, Agnieszka Latawiec, Jolanta Królczyk 2 1 Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu 2 Politechnika Opolska Możliwość zastosowania biowęgla w rolnictwie, ogrodnictwie i rekultywacji I Konferencji Biowęgiel w Polsce: nauka, technologia, biznes maja 2016, Serock

2 Kierunki badań ROLNICTWO Możliwość wykorzystania biowęgla jako dodatku do gleb mało urodzajnych i zdegradowanych na skutek intensywnego użytkowania rolniczego. OGRODNICTWO Wykorzystanie biowęgla w uprawie szklarniowej warzyw REKULTYWACJA Wykorzystanie biowęgla w procesie rekultywacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Doświadczenie polowe prowadzone we współpracy Politechniki Opolskiej i Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu od 2014 roku Doświadczenia wegetacyjne we współpracy Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Świdnickiej Fabryki Urządzeń Przemysłowych i gospodarstwa ogrodniczego IDEA AGRO Sp. z o.o. od 2013 roku. Obecnie realizowany wspólnie projekt finansowany w ramach III Programu Badań Stosowanych Nr projektu PBS3/B8/22/2015 Doświadczenia wazonowe prowadzone w Instytucie Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska, Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu od 2012 roku.

3 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

4 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

5 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.)

6 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

7 Korzyści związane z zastosowaniem biowęgla w glebie

8 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

9 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.

10 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 N K P Ca Mg Na Mn Fe B BC 2013 Total mg/kg no % no BC 2014 Total mg/kg % BC 2015 Total mg/kg %

11 Biowęgiel jako dodatek do gleb użytkowanych rolniczo

12 Biowęgiel jako dodatek do gleb użytkowanych rolniczo doświadczenie 3

13 WA%v/v Biowęgiel jako dodatek do gleb użytkowanych rolniczo Gleba bez BC Gleba z BC ,5 1 1,5 2 2,5 pf

14 Biowęgiel jako dodatek do gleb użytkowanych rolniczo Zawartość Corg oznaczona na CS-MAT

15 Wykorzystanie biowęgla do produkcji podłoży ogrodniczych doświadczenie 4 Wykorzystanie biowęgla w produkcji szklarniowej W dniu sadzenia 4 tygodnie później

16 Wykorzystanie biowęgla w produkcji szklarniowej 8 tygodni później

17 Wykorzystanie biowęgla w produkcji szklarniowej Produkcja pomidora

18 % wilg Wykorzystanie biowęgla w produkcji szklarniowej Biowęgiel Wełna mineralna Włókno kokosowe VI VII VIII IX

19 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. Trzykrotny wzrost masy korzeni. Korzeń Części nadziemne g/roślina 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.

20 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%.

21 Możliwość wykorzystania biowęgla do rekultywacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi Doświadczenie wazonowe prowadzone były w kontrolowanych warunkach światła i temperatury przez 4 tygodnie. 2% BC 0% BC

22 Możliwość wykorzystania biowęgla do rekultywacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi 0% BC 2% 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%) 0% BC 2% BC Glina Piasek

23 mg*kg-1 mg*kg-1 Możliwość wykorzystania biowęgla do rekultywacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi 10 Cu Sc S + 0,5%BC S + 1%BC S+2%BC Cc C+0,5%BC C+1%BC C+2%BC Wyraźny spadek pobierania metali ciężkich wraz ze wzrostem dawki BC 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Zn Sc S + 0,5%BC S + 1%BC S+2%BC Cc C+0,5%BC C+1%BC C+2%BC

24 Ograniczanie ryzyka związanego z produkcją roślinną na terenach przemysłowych

25 Współpraca Dziękuję za uwagę