Wykorzystaniem biowęgla jako podłoża w produkcji szklarniowej ogórka i pomidora

Transkrypt

1 Agnieszka Medyńska-Juraszek, Irmina Ćwieląg-Piasecka, Magdalena Dębicka 1, Piotr Chohura, Cecylia Uklańska Pusz 2 1 Instytut Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu ul. Grunwaldzka 53, Wrocław 2 Katedra Ogrodnictwa, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, pl. Grunwaldzki 24a, Wrocław Wykorzystaniem biowęgla jako podłoża w produkcji szklarniowej ogórka i pomidora , Rawa Mazowiecka II Konferencja Biowęgiel w Polsce

2 Potencjalne korzyści związane z wykorzystaniem biowęgla w produkcji ogrodniczej duże zdolności sorpcyjne potencjalne działanie nawozowe efekt alkalizujący wysoka pojemność wodna mała podatność na biodegradację=duża stabilność materiału łatwa utylizacja i potencjalnie duża możliwość ponownego wykorzystania redukcja emisji CO 2 negative footprint efekt detoksykacyjny = większe bezpieczeństwo produkcji stymulowanie wzrostu roślin?? wyższa jakość plonów

3 Warunki procesu termicznej konwersji i rodzaju materiału wsadowego decydują w właściwościach sorpcyjnych biowęgla powierzchnia właściwa pojemność wymiany kationów formowanie pirogenicznych nanopor porowatość obecność grup alifatycznych i aromatycznych na powierzchni biowęgla ZDOLNOŚĆ DO RETENCJI WODY I SKŁADNIKÓW POKARMOWYCH Zdolność do retencjonowania wody i składników pokarmowych mogą być kontrolowane poprzez odpowiedni dobór parametrów procesu i materiału wsadowego

4 Warunki procesu termicznej konwersji i rodzaju materiału wsadowego decydują w właściwościach biowęgla wyższe zawartości makroskładników takich jak N i P występują w biowęglach wyprodukowanych z materiałów pochodzenia zwierzęcego i osadów ściekowych zawartość makro- i mikroskładników w biowęglach pochodzenia roślinnego zależy od gatunku rośliny, warunków glebowych i poziomu nawożenia proces niskotemperaturowy (<4 C) wyższa zawartość składników w formach dostępnych, lepsze właściwości nawozowe proces wysokotemperaturowy (>4 C) niska dostępność składników, lepsze właściwości sorpcyjne

5 Cel projektu Wykorzystanie biowęgla jak substratu do produkcji podłoża ogrodniczego w uprawie szklarniowej warzyw.

6 Jaki może być wpływ dodatku biowęgla do podłoża ogrodniczego? Czarny scenariusz 1) Co się stanie jeżeli biowegiel będzie konkurencyjny dla roślin względem wody i składników pokarmowych zawartych w pożywce i stworzymy warunki stresowe dla roślin? 2) Co się stanie jeżeli biowęgiel o właściwościach hydrofobowych będzie powodował szybszą utratę wody z substratu?

7 Jaki może być wpływ dodatku biowęgla do podłoża ogrodniczego? Optymistyczny scenariusz 1) Biowęgiel może zapewnić optymalne warunki wodne do rozwoju systemu korzeniowego roślin, zapewniając jednocześnie optymalne pobieranie składników pokarmowych 2) Biowęgiel może stanowić dobre rozwiązanie w produkcji ogrodniczej, ograniczając zużycie wody i nawozów

8 Zawartość składników toksycznych w biowęglu Seria Pb Cd Cu Zn As Hg WWA mg/kg s.m. 1 3 <, <,7,26 <,1 2 2 <, <,7,17 <,1 3 4 <, <,7,12 <,1 4 3 <, <,7,8 <,1 5 4 <, <,7,3 <,1 6 3 <, <,7,4 <,1

9 Zawartość makro- i mikroskładników w biowęglu i ich dostępność dla roślin mg*kg -1 s.m. K P Na Cu Zn Ca Mg Mn B Fe Se Ni Całkowita ,63 Biodostępna ,2, ,21 1,6 24,19,15 % form dostępnych ,6 1,5,1,5,5 14,3 2,6 2, 1,3

10 mg*kg-1 mg*kg-1 mg*kg-1 mg*kg-1 Nutrient availability from the substrates during vegetation period 25 P 25 Mg BC-P mix Perlite K Ca

11 mg*kg-1 mg*kg-1 mg*kg-1 mg*kg-1 Nutrient availability in the substrates during vegetation period Fe Mn Cu Zn

12 mg * kg-1 mg * kg-1 mg * kg-1 mg * kg-1 Concentration of nutrients in effluents collected from substrates during vegetation period 1, 8, 6, 4, 2,, Fe BC-P mix Perlite Cu,2,18,16,14,12,1,8,6,4,2, Zn Mn BC-P mix Perlite 1, 1,,8,8,6,5,4,3,2, BC-P mix Perlite, BC-P mix Perlite

13 mg * kg-1 mg*kg-1 mg * kg-1 mg * kg-1 Concentration of nutrients in effluents collected from substrates during vegetation period P K Ca Mg

14 Fluxes of elements in biochar after first year of biochar use in the substrate mix, -5, -1, -15, P K Ca Mg , -25, Na Zn Fe Cu Mn Ni

15 Fluxes of elements in biochar after second year of biochar use in the substrate mix P K Ca Mg Na Zn Fe Cu Mn Ni

16 pf Zdolność do retencji wody pf 4,2 Punkt całkowitego hamowania wzrostu roślin 4 Biochar 3 pf 2,85 Punkt początkowego hamowania wzrostu roślin Perlite BC+Perlite 2 Polowa pojemność wodna Wilgotność [%]

17 % wilgotności Wilgotność podłoża w trakcie cyklu wegetacyjnego Biochar 5 Rockwool 4 Coconut fibre 3 2 Perlite 1 V

18 Rozwój systemu korzeniowego ogórka na podłożu z dodatkiem biowęgla

19 Wnioski 1) Biowęgiel może być z powodzeniem wykorzystywany w zastępstwie standardowych podłoży ogrodniczych np. torfowych. 2) Dodatek biowęgla do podłoża sprzyja zwiększeniu retencji wodnej, co pozwala ograniczyć potrzebę nawadniania roślin, ograniczając koszty uprawy i negatywne oddziaływanie na środowisko naturalne. 3) Biowęgiel nie stanowi istotnego źródła makroskładników dla roślin uprawianych w podłożach, jednak może stanowić dodatkowe źródło takich pierwiastków jak potas, wapń, bor, żelazo i nikiel. 4) Biowęgiel przyczynia się do efektywniejszego wykorzystania składników pokarmowych przez rośliny dzięki soprcji makro- i mikroskładników z pożywki nawozowej.

20 Podziękowania Projekt pt. Biowęgiel jako innowacyjne podłoże ogrodnicze finansowany z Trzeciego Programu Badań Stosowanych Narodowego Centrum Badań i Rozwoju nr PBS3/B8/ 22/215 Dziękuję za uwagę