Hallottál már a biochar-ról? A legtöbb kertész számára ez egy új kifejezés, így számomra is. A kezembe akadt egy angol nyelvű cikk a Biochar-ról, amelyben ezt a trágyát mint csodát írták le, amely a sivatagot Édenkertté alakítja. Megfogott. Azonnal kutatni kezdtem a biochar kutatásokat a hatékonyság bizonyítékairól. Nem sok kutatás állt rendelkezésre, így képes voltam átnézni szinte az összeset, ami a talajjavításra vonatkozott (a globális felmelegedés következményeivel folytatott harcról nem tettem említést ebben a áttekintésben).
Mi az a biochar?
Ez egy különleges módon előállított faszén, amelyet a talaj termékenyebb tételéhez adnak hozzá. A faszenet a mezőgazdaságban hagyományosan Nyugat-Afrika őslakói és, néhány megbízhatatlan adat szerint, az Amazonas trópusi erdőiben használják. Létezik egy hipotézis, miszerint a biochar jelentősen növelheti a talaj termékenységét, miközben csökkenti a szén-dioxid mennyiségét a bolygó légkörében.
Hogyan javítja a biochar a talajt?
Röviden:
- A biokarbón tartósítása javítja a talaj fizikai-kémiai paramétereit (pH növekedés 3,9-től 5,1-ig, kationcserélő kapacitás 7,41-ről 10,8 cmol(+)kg−1-re, kation-tartalom 6,40-ről 26,0%-ra, és biomassza (MVS) 835-ről 1262 mg/kg-ra).
- A talajaggregátumok átlagos átmérőjének (MWD) növekedése 2,6 cm-ről 4,0 cm-re);
- Az eróziós sebesség kevesebb mint 50%-kal csökken. Az adatok 5%-os biochar hozzáadásakor a talaj teljes tömegéhez ( CATENA Soil Science , Kína, 2013)
A biochar kristályszerkezete
Evidenciák vannak arra, hogy az Amazonas földjeit, amelyeket már a Kolumbusz előtt használtak, még mindig termékenynek találták, és a biokarbón formájában a szerves szénjük akár 35%-át is tartalmazzák. A biokarbónnal 2000 évvel ezelőtt mesterségesen dúsított talajok több vizet és tápanyagot tartalmaznak, amely könnyen hozzáférhető a növények számára. A biokarbon tartalmú amazóniai fekete földek (terra preta) összetétele feltételezhetően a következő volt: faszén + csontok + trágyák (Részletesebben az amazóniai talajokról és azok prekolumbiánus biochar-ról itt lehet többet megtudni).
A biougar ultra-porózus anyag, amely a perlite-hoz hasonlóan vízmegőrző hatékonysággal bír. Pórusai egészséges élőhelyet kínálnak a talaj biotájának, és a hozzáadása lehet egy lépés a “terrafarmálás” folyamatában. A biochar-ban található szén rendkívül stabil, és ezer évekig megmarad a talajban, összekötve és megtartva a mikroelemeket és ásványi anyagokat, amíg azokat a növények gyökereinek át nem adja szimbiotikus baktériumok segítségével. Az esős területeken ez felbecsülhetetlen értékű tulajdonság a trágyázásban, mivel gátat szab az eróziónak és a felszín alatti víz szennyezésének.
Hogyan készül a biougar?
A biougar ökológiai szabványait biztosító szervezet, az International Biochar Initiative, a gyártási folyamatot “mezőgazdasági hulladék átalakítása talajerősítővé” nevezik. A biougar természetes tűzvészek során is keletkezik, vagy mesterségesen pirózissal:
“A szerves hulladékok, mint a forgács és a gallyak, mezőgazdasági melléktermékek, oxigén nélküli kamrákban égnek el, olajat, szintetikus gázt és szilárd maradékot képezve, amely hasonlít a faszénre. A nagy porózusságú faszénfajta, amely szűrőként működik, hogy felszívja a káros vegyi anyagokat és vegyületeket, miközben átenged a hasznos tápanyagokat.” The Yale School of Forestry & Environmental Studies
A biochar rövid története
Történeti kitekintés nélkül nem lehet. A faszenet a nyugat-afrikai földek számára mindig is második legfontosabb talajformáló tényezőként használták, a trágyához hasonlóan. Ezt a széleskörű antropológiai kutatások után világossá vált, amelyek Liberiában és Ghánában az 700 évvel ezelőtti talajokon zajlottak ( 1 ).
“Az afrikai sötét földek” mesterséges úton jöttek létre, konyhai hulladékok, csontok, hamu és trágya hozzáadásával. E komponensek nélkül a mezőgazdaság a legtöbb nyugat-afrikai területen lehetetlen lett volna. Érdekes, hogy az Amazonas vidékén és Afrikában a faszenet önálló trágyaként fedezték fel - az amazóniai gazdák már 2500 évvel ezelőtt beépítették a talajba, míg az afrikaiak körülbelül 700 éve. Lehetséges, hogy a biochar fekete színe és szerkezete az ősi emberek egyszerű logikájára épült - “őt hasonlóval kezelni”…
Tudományos kutatások adatai a biochar-ról
Mezőgazdasági kutatások biochar-ról Ausztriában
Jelenleg a biochar-t ígéretes geoengineer-ötletnek tartják, így a nagyszabású kutatások inkább a szén-dioxid-kibocsátás kompenzálására összpontosítanak a biochar előállításával, valamint a pirolízis folyamatának tökéletesítésére a termelés során. A tüzelés során felszabaduló gáz és olaj valójában felhasználható a pirolízis reakció elindítására. Azonban még mindig hiányoznak azok a kísérletek, amelyek növény-talaj ökoszisztémák szintjén folynak, és amelyek visszacsatolásait nem lehet teljesen imitálni a laboratóriumban. Ezért majdnem minden adat meglehetősen spekulatív jellegű.
A biochar támogatóinak leginkább két előnyre hívják fel a figyelmet: a képesség, hogy szén-dioxidot stabil formában tároljanak, megakadályozva ezzel a CO2 kibocsátását az organikus anyagokból a légkörbe, valamint a talaj gazdagítása. Az utóbbi előnnyel kapcsolatosan nem sok jó mezőgazdasági kutatás áll rendelkezésre. Mindazonáltal:
nem vitatott, hogy a biochar képes megtartani a vizet, csökkenti a talaj savasságát, javítja az oxigén elérhetőségét, és ideális körülményeket biztosít a talajmikroorganizmusok számára.
Gyakorlatilag nincsenek mezőgazdasági tanulmányok, amelyek a biochar hatását vizsgálnák a tápanyagok elvesztésére.
A szén-dioxid megkötése is bizonyított. A biochar előállítása nyilvánvalóan csökkenti a CO2 szintet a légkörben: amikor a növények lebomlanak, CO2-t szabadítanak fel, amelyet végül más növények elnyelnek, és a ciklus folytatódik. A szén stabilizálja ezt a lebomló anyagot és a vele járó CO2-t, és évszázadokig, akár évezredekig megőrzi a talajban. Ez az ötlet, amely valószínűleg hatalmas potenciállal bír a globális felmelegedés lassításában, lenyűgöző számú támogatóra talált a biochar mellett (de ellenzői is vannak, ugyanis a gazdasági potenciált és a “relatív hasznosságot” még igazolni kell).
Minden mezőgazdasági kutatási eredmény túl “elmosódott” következtetésekkel bír. Minden talajtípus és éghajlati körülmény esetében egyedi szén-dioxid koncentráció szükséges. Néhány esetben teljesen felesleges is. A kémiai összetétel széles spektrumon változik, a kiindulási nyersanyagtól és a pirolízis körülményeitől függően. A terméshozam növekedést figyeltek meg mezőgazdaságilag nem megfelelő területeken, hamu és organikus adalékok hozzáadásával (!). Minél jobb a talaj, annál szerényebb az eredmény. Ahhoz, hogy a biochar működjön, szükséges a P, K, Ca és Mg bevitele komposzt és trágya hozzáadásával ( a Terra Preta földek égetett maradványok és emberi települések hulladékainak keverékéből alakultak ki).
Empirikus adatok elképesztően kevesen vannak. Bemutatok néhány mezőgazdasági kutatás eredményeit, amelyek hasznosnak tűnnek számomra. A biochar-t 2007-ben Laosz rizsföldjein vizsgálták: a talaj vízvezető képessége javult, a terméshozam növekedett alacsony foszfor elérhetőség mellett, de a nitrogén elérhetőség csökkent, ami további nitrogén műtrágya hozzáadását tette szükségessé ( 2 ).
Kiváló publikáció található a komposzt és a biochar szinergiájáról a német biokémikusoktól az Institute of Agricultural and Nutritional Sciences, Soil Biogeochemistry jegyzőkönyvében. A cikk különösen hasznos információkat tartalmaz a fekete műtrágya tartósságáról – az anyag fő szerkezete magas ellenálló képességgel bír a degradációval szemben (körülbelül 3000 év), ami lehetővé teszi, hogy ne kelljen évente a talajba juttatni, mint más talajjavítókat. Emellett a biochar-ok minőségbeli különbségeire is felhívják a figyelmet a gyártási hőmérséklet és a kiindulási nyersanyag függvényében (a fűből készült biochar, amelyet alacsony 250-400 °C hőmérsékleten készítenek, jobban mineralizálja a szenet, mint a keményfa és magas hőmérsékleti feldolgozás esetén).
A biochar forrása - fű
A biochar kutatások legnagyobb meta-analízisében figyelmeztetés található:
A biochar-ra vonatkozó legtöbb állítás túlságosan lelkes. Tudatosan eltúlzóak a műtrágya potenciális előnyei mind a talajfejlődés, mind a környezet szempontjából.
Egy TEDx előadás egy űrmérnöktől, aki a biochar alkalmazását népszerűsíti.
Ígéretek vagy szabványok?
Szerencsére a biochar globális bevezetésének problémái nem érintenek minket. Nekünk, mint Afrikában, egyszerűen meg kellene növelni a kerti talajok termékenységét. És ezen a ponton merülnek fel a problémák. Jelenleg még nem tudjuk:
- Milyen pH-t fogunk végül kapni;
- Az egyes biochar típusok kémiai tulajdonságait a nyersanyag és a készítési mód függvényében;
- Mely talajokban érdemes használni a konkrét terméket;
- Mennyire stabil a talajban (csak elméleti és közvetett adatok állnak rendelkezésre);
- Nem okoz-e a biochar előállítása nagyobb kárt a környezetben, mint amennyi lehetséges hasznot hoz, és many hasonló kérdések.
Jelenleg nem tudjuk, mi a JÓ biochar. A biokátrányt előállító cégek száma már több százra tehető világszerte, de szabványok még nincsenek. Éppen ezért ígérik nekünk szinte aranybányákat, miközben a dózisokat csupán a gyártó fantáziája és kapzsisága határozza meg. Jelenleg se jogi keretek, se szabványok nincsenek a biokátrányra. Az ilyen szabványok kidolgozásához megfelelő mező- és laboratóriumi kutatások szükségesek, amelyekből nagyon kevés van, és az összes közzétett kísérletben a tudósok továbbra is a további tanulmányozásra és az adatok pontosítására hívnak fel.
Körülbelül 100 biokátrány mintából, amelyek eltérő nyersanyagokkal és gyártási folyamatokkal rendelkeznek, a következő küszöbértékeket javasolták: O/C <0,4 és H/C <0,6 (Schimmelpfennig & Glaser, 2012). A biokátrány közvetlen keverése a talajjal, szerves adalékok hozzáadása nélkül, nem alkalmazott és nincs értelme, de erről a gyártók nem tájékoztatják a biokátrány csomagolásán.
A 2013-as Plos One tudományos folyóiratban végzett metaanalízis alapján levont következtetések:
- A biokátrány kutatása még nagyon fiatal terület, ami a szabványok hiányában és a kutatások tematikai területek közötti egyenlőtlen eloszlásában tükröződik.
- Mezőgazdasági próbákra van szükség a műtrágya stabilitásának megvizsgálására, figyelembe véve az éghajlatot, a talaj összetételét és a szénelőállítás módját.
- Még mindig nem tudjuk, hogyan befolyásolja a biokátrány termelése, szállítása és alkalmazása az ökoszisztémát átfogóan.
- Az optimista megállapítások a biokátrány környezetre gyakorolt jótékony hatásáról éles ellentétben állnak a viselkedéséről és hatásáról szóló korlátozott számú kutatással.
- Nincs elegendő empirikus adat, amely megerősítené a biokátrány talajba juttatásának éghajlatváltozással kapcsolatos kedvező hatásait, vagy azt, hogy általános környezeti előnyöket biztosítana a teljes mutatószámok alapján.
A biokátrány hátrányai, Johan Six professzor, a Zürichi Műszaki Egyetem szakértője által megfogalmazva:
- Bizonyos esetekben a hozam csökkenhet a biokátrány által történő víz- és tápanyag-szorbálás miatt, ami csökkenti ezeknek a forrásoknak a mezőgazdasági növények számára való elérhetőségét. A Biochar lassította a csírázást is.
- A peszticidek és herbicidek felszívódása csökkentheti hatékonyságukat.
- Egyes biokátrányok szennyezőanyagok forrásaként szolgálhatnak, mint például nehézfémek, illékony szerves vegyületek, policiklikus aromás szénhidrogének és oldott szerves szén.
- A növényi maradványok eltávolítása, mint például szárrészek, levelek és magtokok, amelyeket biokátrány előállításához használnak, rontja a talaj általános állapotát, csökkentve a talaj mikroorganizmusainak számát és megzavarva a tápanyagok körforgását.
- A cation cserekapacitás növekedése a talaj összetételétől függ: minimális a magas agyagtartalmú vagy szerves anyagokkal gazdag talajokban. Normál talaj esetén a biokátrány használata nem indokolt.
- Magas pH-jú (alkáli) talajokban a pH növelése nem kívánatos, mivel a mezőgazdasági kultúrák csak egy bizonyos pH-tartományt tolerálnak.
Nincsenek személyes előítéleteim a biokátrányt illetően. Szükség esetén otthon is előállítható:
További irodalom
Az alábbi hivatkozásokon megismerheti az eredeti tudományos munkákat, amelyek tartalmazzák a kutatás teljes terveit grafikonokkal, számításokkal és következtetésekkel.
Effect of biochar on soil physical properties in two contrasting soils: An Alfisol and an Andisol . Geoderma Volumes 209–210, November 2013, Pages 188-197.
Recent developments in biochar as an effective tool for agricultural soil management: a review . Journal of the Science of Food and Agriculture, 96(15), 4840–4849.
Legújabb áttekintés 2018 Review of biochar application to agricultural soils to improve soil conditions and fight pollution .
