बायोचार मल: यो प्रभावकारी छ भनेर पुष्टि भएको छ?

के तपाईले बायोचारबारे केही सुन्नुभएको छ? धेरै जसो बगैंचाकर्मीहरूका लागि यो नयाँ शब्द हो, म पनि त्यस्तै। अंग्रेजी लेख बायोचारबारे आँखा परेको थियो, जसमा यो मललाई चमत्कारी भनेर वर्णन गरिएको थियो जसले मरुभूमिलाई बगैंचामा रूपान्तरण गर्दैन। म कौतुहलमा परें। तुरुन्तै बायोचारको प्रभावकारिताका प्रमाण खोज्न थालेँ। धेरै अनुसन्धानहरू छैनन्, त्यसैले मैले विशेष गरी सबैलाई हेरेँ जुन माटो सुधारका लागि थिए (म वातावरणीय तापक्रम वृद्धिको प्रभावप्रति बायोचारको लडाईंका विषयहरू यस समीक्षामा समावेश गरिनँ)।

बायोचार के हो?

यसलाई काठको कोइला जस्तै तर विशेष प्रक्रिया गरेर बनाइन्छ, जुन माटोको उर्वराशक्ति बढाउनका लागि प्रयोग हुन्छ। पश्चिम अफ्रिकाका आदिवासीहरूले र, केही अविश्वसनीय विवरणहरूअनुसार, अमेजनको वर्षा जंगलमा परम्परागत रूपमा प्रयोग गरिएका कोइलाहरू कृषि क्षेत्रमा उपयोग गरिएको पाइएको छ। यो धारणा छ कि बायोचार माटोको उत्पादनशक्त्तिलाई धेरै सुधार गर्न सक्छ र एकै समयमा वातावरणको कार्बनडाइअक्साइडको मात्रा कम गर्न मद्दत गर्दछ।

बायोचारले माटोलाई कसरी सुधार गर्छ?

संक्षेपमा भन्नुपर्दा:

बायोकार्बनको प्रयोगले माटोको भौतिक-रासायनिक गुणहरू सुधार गर्छ (pH 3.9 बाट 5.1 सम्म बढाउँछ, क्याटायन आदानप्रदानको क्षमता 7.41 बाट 10.8 cmol(+)kg−1 सम्म, क्याटायनहरू प्रतिशत 6.40 बाट 26.0% मा वृद्धि, र जैविक बायोमास (MBC) 835 बाट 1262 mg/kg−1 सम्म)।
माटोको कणहरूको औसत वजन व्यास (MWD) 2.6 cm बाट 4.0 cm सम्म बढ्छ।
माटोको क्षरणको दर <50% ले घट्छ। यो डाटा 5% बायोचार माटोको कुल भारमा मिलाउँदा प्राप्त भएको हो ( CATENA Soil Science , चीन, 2013)।

बायोकार्बनको क्रिस्टल संरचना

साक्षीहरू छन् कि, कोलमबस-पूर्वका किसानद्वारा सुधार गरिएका अमेजनको माटोहरू अहिले पनि अत्यन्तै उर्वर छन् र जैविक कार्बनको 35% सम्म बायोकार्बनको रूपमा समेटेका छन्। 2000 वर्ष अघि कृत्रिम रूपमा बायोकार्बनले सम्पन्न गरिएका माटोहरूले अझै अधिक पानी र पोषक तत्वहरू सम्मिलित गर्दै बिरुवाका लागि सजिलै उपलब्ध आकारमा राख्छन्। अमेजनका कालो माटो terra preta का मलहरूको संरचना अनुमानित रूपमा यस्तो थियो: कोइला+हड्डी+गोबर (अमेजनको माटो र त्यहाँको कोलम्बस-पूर्व बायोचारबारे थप जान्नका लागि यहाँ हेर्नुहोस्)।

बायोचार - अतिप्रोस म्याटेरियल हो जो पानीका लागि प्रभावकारी पोरोसिटीमा पर्लाइटसँग तुलना गर्न सकिन्छ। यसको छिद्र माटोका जीवहरूको बसोबासलाई प्रोत्साहित गर्छ, र यसको प्रयोग “माटोको पुनर्संरचना” को चरण मध्ये एक हुन सक्छ। बायोचारमा कार्बन धेरै स्थिर हुन्छ र माटोमा हजारौं वर्षसम्म रहन्छ, पोषक तत्वहरू र खनिजहरू बाँध्छ अनि तिनीहरूलाई बिरुवाका जराहरूलाई ब्याक्टेरियाका साहाराले क्रमशः सुलभ गराउँछ। धेरै वर्षाका स्थानहरूमा, भूस्खलन रोक्न र भू-जल प्रदूषण रोक्नका लागि यसको यो विशेषता अमूल्य हुन्छ।

बायोचार कसरी उत्पादन गरिन्छ?

International Biochar Initiative जसले बायोचारका लागि पारिस्थितिक मापदण्ड सुनिश्चित गर्छ, यसको उत्पादन प्रक्रियालाई “कृषि फोहोरलाई माटोको प्रवर्धकमा रूपान्तरण” भनेर व्याख्या गर्दछ। प्राकृतिक आगोले वा कृत्रिम पायरोलाइसिस प्रक्रियाद्वारा बायोचार निर्माण गरिन्छ:

“कृषि फोहोर, जस्तै काठका टुक्रा र हाँगाहरू, कृषि उप-उत्पादहरू, अक्सिजनबाट अलग गरिएको च्याम्बरमा बालिन्छ। जसले तेल, कृत्रिम ग्यास र काठजस्तो ठोस बाँकी बनाउँछ। यो उच्च निश्छिद्र काठको कोइला हो जसले हानिकारक रासायनिक तत्वहरूलाई सोस्छ र उपयोगी पोषक तत्वहरू छोड्छ।” The Yale School of Forestry & Environmental Studies

बायोचारको छोटो इतिहास

इतिहासबिना, यो विषय अधूरो हुन्छ। पश्चिमी अफ्रिकी भूमिहरूका लागि, कोइला जहिले पनि गोबरसँगै दोस्रो प्रभावकारी माटो बनाउन सक्ने तत्व रहिआएको छ। यो तथ्य लिबेरिया र घानामा 700 वर्ष पुराना माटोमा भएका विशाल नृविज्ञान अध्ययनमार्फत पत्ता लागेको हो ( 1 )।

“अफ्रिकी कालो माटो” कृत्रिम रूपमा बनाइएको थियो, जसमा भान्छाका फोहोर, हड्डीहरू, खरानी र गोबर समावेश गरिएका थिए। यी सामग्रीहरूको प्रयोगबिना पश्चिम अफ्रिकाका धेरै क्षेत्रहरूमा कृषि असम्भव हुन्थ्यो। यो चाखलाग्दो छ कि अमेजन र अफ्रिकाका बासिन्दाहरूले कोइलालाई मलको रूपमा स्वतन्त्र रूपमा पत्ता लगाए - अमेजनका किसानहरूले लगभग 2500 वर्ष अघि माटोमा यसको प्रयोग गर्न थालेका थिए भने अफ्रिकीहरूले लगभग 700 वर्ष अघि। सम्भवतः, बायोचारको कालो रङ र संरचनाले प्राचीन मानिसको सरल तर्कमा काम गरेको छ - “उस्तैले उस्तै उपचार गर्छ”…

बायोचार सम्बन्धी वैज्ञानिक अनुसन्धानको तथ्यांक

अष्ट्रियामा बायोचारसम्बन्धी क्षेत्रीय अनुसन्धान

हाल बायोचारलाई एउटा सम्भावनायुक्त भू-इन्जिनियरिङ विचारको रूपमा हेरिन्छ। त्यसैले ठूलो मात्रामा भएका अनुसन्धानहरु ग्रीनहाउस ग्यासको उत्सर्जनको क्षतिपूर्ति दिन बायोचार उत्पादनमा केन्द्रित छन्। साथै, यसको उत्पादन प्रक्रिया, अर्थात् पायरोलाइसिस प्रक्रिया सुधार्नमा ध्यान दिएका छन्। यो प्रक्रियाको क्रममा निस्कने ग्यास र तेललाई पुनः इन्धनको रूपमा प्रयोग गरी पायरोलाइसिस क्रिया सुरु गर्न सकिन्छ। तर, अहिले पनि जमीनी अनुसन्धान, विशेष गरी बोटबिरुवा र माटोको पारिस्थितिक प्रणालीमा गरिएका प्रयोग पर्याप्त छैनन्, जसलाई मात्र प्रयोगशालामा पूर्णतया नक्कल गर्न असम्भव छ। यसकारण, प्रायः सम्पूर्ण तथ्यांक अनुमानजन्य रहेको मानिन्छ।

बायोचार समर्थकहरूले मुख्यतया दुई फाइदाको चर्चा गर्छन्: एक, यसले कार्बनलाई स्थिर रूपमा भण्डारण गर्न सक्छ, जसले जैविक पदार्थबाट सीओ२ को वायुमण्डलमा निष्कासनलाई रोक्छ। अर्को, यसले माटोलाई समृद्ध बनाउँछ। तर, दोस्रो फाइदामा आधारित क्षेत्रीय अनुसन्धानहरू तुलनात्मक रूपमा थोरै छन्। तथापि:

यसमा विवाद छैन कि बायोचारले पानीलाई थाम्दछ, माटोको अम्लता घटाउँछ, अक्सिजनको उपलब्धतामा सुधार गर्छ र माटोमा सूक्ष्मजीवहरूको लागि आदर्श वातावरण प्रदान गर्दछ।

पोषक तत्वहरूको ह्रासमा बायोचारको प्रभाव गर्ने सम्बन्धमा गरिएका क्षेत्रीय अनुसन्धानहरू लगभग अनुपस्थित छन्।

कार्बन डाइअक्साइडको नियन्त्रण पनि प्रमाणित भएको छ। बायोचार उत्पादनले स्पष्ट रूपमा वायुमण्डलीय सीओ२ को मात्रा घटाउँछ। बोटबिरुवा कुहिँदा सीओ२ निस्कन्छ, जसलाई अन्य बोटबिरुवाले शोषण गर्छ र चक्र निरन्तर चलिरहन्छ। बायोचारले यस कुहावट प्रक्रियालाई स्थिर बनाउँछ र यससँग सम्बन्धित सीओ२ लाई शताब्दीयौं वा हजारौं वर्षसम्म माटोमा संरक्षित राख्दछ। यो विचारले सम्भावित ठूलो प्रभाव पार्न सक्छ, जसले ग्लोबल ओभरहिटलाई सुस्त गर्न सहयोग पुर्‍याउन सक्छ। यसैले बायोचारका धेरै समर्थकहरू (र विरोधीहरू पनि) यस विचारप्रति आकर्षित भएका छन्। तर, आर्थिक सम्भावना र “सापेक्ष उपयोगिता” भने अझै पुष्टि गर्न बाँकी छ।

जमिनमा गरिएका सबै अनुसन्धानहरूले “धेरै अस्पष्ट” नतिजा दिएका छन्। प्रजातान्त्रिक माटो प्रजाति र हावापानीअनुसार बायोचार मल प्रयोगको मात्रा फरक-फरक हुन्छ, र कतिपय अवस्थामा यसको आवश्यकता पनि हुँदैन। यसको रासायनिक संरचना, कच्चा सामग्री र पायरोलाइसिसको अवस्थाका आधारमा धेरै फरक हुन्छ। खराब कृषियोग्य भूमिमा, खरानी र जैविक मल समावेश गरेर बायोचार उपयोग गर्दा उत्पादन बढेको देखिएको छ (!)। तर, माटो जति राम्रो हुन्छ, परिणाम त्यति साधारण देखिन्छ। बायोचार प्रभावकारी बनाउन, P, K, Ca, र Mg तत्वहरू थप्नुपर्छ, जसका लागि कम्पोस्ट र गोबर थप्नुपर्छ (टेरा प्रेटा भूमिहरू जलाइएका जैविक अवशेष र मानव बस्तीका फोहोरको मिश्रणबाट बनेका थिए)।

अनुभवजन्य तथ्यांक अत्यन्तै न्यून छ। केही क्षेत्रीय अनुसन्धानहरूका नतिजा यहाँ प्रस्तुत गरिएका छन्। २००७ मा लाओसको धान खेतहरूमा बायोचार अध्ययन गरिएको थियो। यसले माटोको जल प्रवाह क्षमता सुधार गर्‍यो, फस्फोरको कम उपलब्धताका स्थितिमा उत्पादन बढायो, तर नाइट्रोजनको उपलब्धता घटायो, जसले अतिरिक्त नाइट्रोजन मल प्रयोगको आवश्यकता खडा गर्‍यो ( 2 )।

जर्मन जैव रसायनशास्त्र विशेषज्ञहरूले Institute of Agricultural and Nutritional Sciences, Soil Biogeochemistry मा कम्पोस्ट र बायोचारको सहकार्य सम्बन्धमा उत्कृष्ट प्रकाशन प्रस्तुत गरेका छन्। विशेष रूपमा, यो लेखमा कालो मलको दीर्घकालीन अस्तित्वका विषयमा जानकारीहरू उपयोगी छन्। यसको मुख्य संरचना अत्यन्त दिगो छ (लगभग ३००० वर्षसम्म), जसले यसलाई अन्य माटो सुधारकहरू जस्तो हरेक वर्ष जमिनमा थप्न आवश्यक पर्दैन। साथै, बायोचारको गुणस्तर कच्चा सामग्री र तापक्रम अनुसार फरक हुने उल्लेख गरिएको छ (२५०-४००°सी को न्यून तापमानमा तयार गरिएको घाँसको बायोचार, कडा काठ र उच्च तापक्रममा तयार गरिएका तुलनामा, कार्बनलाई राम्रोसँग खनिज बनाउँछ)।

बायोचारको स्रोत - घाँसहरू

सबैभन्दा ठूलो मेटा-अनालाइसिस मा एउटा चेतावनी गरिएको छ:

बायोचार सम्बन्धी अधिकांश दाबीहरू अत्यधिक उत्साही छन्। माटो निर्माण र समग्र वातावरणका लागि हुने सम्भावित फाइदाहरु जानाजान बढाइचढाइ गरिएको छ।

एरोस्पेस इन्जिनियरको TEDx प्रस्तुतिमा बायोचार उपयोगको प्रचार।

आश्वासन वा मापदण्ड?

भाग्यवश, बायोचारको विश्वव्यापी कार्यान्वयनको समस्याहरू हामीसँग सम्बन्धित छैन। हाम्रो प्राथमिकता अफ्रिकाजस्तै हाम्रो बगैंचाका माटोको उर्वराशक्ति सुधार गर्न हो। तर यस चरणमै चुनौतीहरू देखा परेका छन्। हामी हालसम्म थाहा पाउन सकेका छैनौं:

अन्त्यमा कुन pH प्राप्त हुनेछ;
माटोको बायोचारको प्रकार, कच्चा सामग्री र तयारी पद्धतिहरूका आधारमा रासायनिक विशेषताहरू;
कुन प्रकारको माटोमा कुन बायोचार प्रयोग गर्ने;
माटोमा यसको स्थिरता (केवल सैद्धान्तिक र अप्रत्यक्ष तथ्यांक मात्र उपलब्ध छन्);
बायोचारको उत्पादनले वातावरणलाई बढी हानि पुर्‍याउने हो कि सम्भावित फाइदाहरू उपलब्ध गराउने, र यस्तै गरी अन्य धेरै प्रश्नहरू।

हामीले अझैसम्म राम्रो बायोचार भनेको के हो थाहा पाएका छैनौं। विश्वभर बायोचार उत्पादन गर्ने कम्पनीहरूको संख्या अहिले नै सयौंमा पुगेको छ, तर मापदण्डहरू अझै विकसित भएको छैन। यही कारणले गर्दा उत्पादकहरूले हामीलाई शाब्दिक रूपमा सुनढाक्सलाई वाचा गर्छन् र मात्राहरू लेख्दा केवल उत्पादकको कल्पना र लोभले सीमित गर्दछ। अहिले सम्म बायोचारको लागि कानूनी आधार वा गाइडलाइनहरू निर्माण गरिएको छैन। यस्ता मापदण्ड विकास गर्नको लागि, सामान्य फील्ड र प्रयोगशाला अनुसन्धानको प्रमाण चाहिन्छ, जसको संख्या अत्यन्तै कम छ, र सबै प्रकाशित अनुसन्धानहरूमा वैज्ञानिकहरूले थप अध्ययन र डाटाको परिमार्जनको आवश्यकता औंल्याएका छन्।

पर्याप्त रूपमा १०० जति बायोचार नमूनाहरू, जसको कच्चा पदार्थ र उत्पादन प्रक्रियामा भिन्नता छ, अध्ययन गरेपछि तलका तत्वहरूको सीमा प्रस्ताव गरिएको छ: O/C <0.4 र H/C <0.6 (Schimmelpfennig & Glaser, २०१२)। बायोचारलाई माटोसँग सिधै मिश्रण गर्दा, जैविक पदार्थ थप नगरी यो प्रयोग गरिंदैन र यसको कुनै अर्थ हुँदैन, जसको उल्लेख प्रायः बायोचारका उत्पादन प्याकेटहरूमा निर्माताहरूले गर्दैनन्।

वैज्ञानिक पत्रिका Plos One (२०१३) मा मेटा-विश्लेषणको आधारमा तयार गरिएका निष्कर्षहरू:

बायोचार अध्ययन अझै अत्यन्तै नयाँ क्षेत्र हो, जसले यसका मापदण्डहरूको अभाव र अनुसन्धानको असमान वितरणलाई प्रतिबिम्बित गर्छ।
बायोचारको उत्पादन विधि, माटोको प्रकार, र जलवायु अनुसार मलको स्थायित्व सम्बन्धी फील्ड परीक्षणहरू आवश्यक छ।
हामीलाई अझै थाहा छैन कि बायोचारको उत्पादन, ढुवानी, र माटोमा प्रयोगले समग्र पारिस्थितिकी प्रणालीमा कस्तो प्रभाव पार्छ।
वातावरणका लागि बायोचारको फाइदाको आशावादी दाबीहरू यसको व्यवहार र प्रभावहरूको सीमित अनुसन्धानसँग ठोक्किन्छ।
यस्तो कुनै पर्याप्त अनुभवजन्य डेटा छैन जसले देखाउँछ कि माटोमा बायोचारको प्रयोगले महत्वपूर्ण रूपमा जलवायु परिवर्तनलाई न्यून गर्दछ वा यो समग्र पारिस्थितिक लाभहरू प्रदान गर्दछ।

बायोचारको कमजोरीहरू, जो प्रोफेसर जोहान सिक्स (स्विजरल्याण्डको प्राविधिक विश्वविद्यालय जुरिच) द्वारा प्रस्तुत गरिएका छन्:

केही अवस्थामा उत्पादनशीलता घट्न सक्छ, किनकि बायोचारले पानी र पौष्टिक तत्वहरू जज्ब गरेर ती स्रोतहरूको उपलब्धता घटाउन सक्छ। यसले बीउको अङ्कुरणसमेत ढिलो गराउँछ।
बायोचारले कीटनाशक र हर्बिसाइड्सलाई अवशोषण गर्न सक्ने भएकाले तिनीहरूको प्रभावकारिता घट्न सक्छ।
केही बायोचारहरू प्रदूषण स्रोत बन्न सक्छन्, जस्तै भारी धातु, वाष्पशील जैविक यौगिक, बहुआणविक सुगन्धित हाइड्रोकार्बन, र घुलनशील जैविक कार्बन।
बोटबिरुवाका बाँकी भागहरू (जस्तै डाँठ, पात, र बीजका खोलहरू), जसलाई बायोचार बनाउन प्रयोग गरिन्छ, हटाउँदा माटोको समग्र स्थिति कमजोर हुन सक्छ र माटोका सूक्ष्मजीवहरूको संख्या घट्न सक्छ।
माटोको क्याटियोन एक्सचेन्ज क्षमता (सियोसी) बृद्धि माटोको प्रकारमा निर्भर गर्दछ। माटामा अधिक क्ले या जैविक पदार्थ भएको अवस्थामा यो न्यूनतम हुन्छ। यस्तो अवस्थामा बायोचार प्रयोगले खासै अर्थ राख्दैन।
बढी pH भएका (क्षारीय) माटोमा pH बृद्धि गर्नु अवाञ्छनीय हुन्छ, किनकि कृषि बालीहरूले माटोको pH को मात्र निश्चित दायरामा सहन सक्दछन्।

मेरो व्यक्तिगत रूपमा बायोचारप्रति कुनै पूर्वाग्रह छैन। चाहेको खण्डमा, यसलाई आफ्नै घरको पछाडि बनाउन सकिन्छ: