JaneGarden
  1. Nyumbani
  2. Udongo na Mbolea
  3. Mbolea ya Biochar: Je, Ufanisi Wake Umedhibitishwa?

Mbolea ya Biochar: Je, Ufanisi Wake Umedhibitishwa?

Je, umewahi kusikia kuhusu biochar? Kwa wakulima wengi, hili ni neno jipya, nami pia nipo humo. Niliona makala ya Kiingereza kuhusu biochar ikimuelezea kama mbolea ya miujiza inayoweza kubadilisha jangwa kuwa bustani ya Edeni. Nilikumbwa na hamu. Nilichukua hatua za kuchunguza utafiti wa kisayansi kuhusu biochar ili kujua ufanisi wake umethibitishwa vipi. Utafiti si wa kutosha sana, hivyo niliweza kupitia karibu yote yanayohusu kuboresha udongo (sitajadili matumizi ya biochar katika kupambana na athari za mabadiliko ya tabianchi kwenye makala hii).

Biochar ni nini?

Biochar ni aina ya mkaa unaotengenezwa kwa mbinu maalum, ambayo huongezwa kwenye udongo ili kuongeza rutuba. Matumizi ya makaa ya mawe katika kilimo yamekuwa yakifanyika kihistoria na jamii za jadi za Afrika Magharibi, na kuna taarifa zisizo rasmi kuhusu matumizi yake katika misitu ya kitropiki ya Amazon. Kuna nadharia kwamba biochar inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa uzalishaji wa mimea kwenye udongo huku ikiipunguza kiwango cha dioksidi ya kaboni katika anga ya sayari yetu.

Jinsi gani Biochar huimarisha udongo?

Kwa kifupi:

  • Kuongeza biochar kwa udongo huboresha mali zake za fiziko-kemia (kuongeza pH kutoka 3.9 hadi 5.1, uwezo wa kubadilisha cations kutoka 7.41 hadi 10.8 cmol(+)kg−1, asilimia ya cations kutoka 6.40 hadi 26.0%, na biomasi ya microbial (MBC) kutoka 835 hadi 1262 mg/kg-1).
  • Kuongezeka kwa kipenyo cha wastani kinachozingatiwa cha chembe za udongo (MWD) kutoka 2.6 cm hadi 4.0 cm;
  • Kupungua kwa kasi ya mmomonyoko wa udongo kwa zaidi ya 50%. Takwimu zinapatikana kwa kuongeza asilimia 5 ya biochar kwenye wingi wa udongo ( CATENA Soil Science , China, 2013).

Muundo wa kielektroni wa biochar

Kuna ushahidi unaoonyesha kuwa udongo ulioboreshwa na wakulima kabla ya kipindi cha Columbian huko Amazon bado una rutuba nyingi na asilimia 35 ya kaboni yake ya kikaboni ipo katika mfumo wa biochar. Udongo huu uliotengenezwa kwa biochar miaka 2000 iliyopita una maji na virutubisho vingi vilivyo katika fomu ya urahisi inayopatikana kwa mimea. Muundo wa mbolea katika udongo wa Amazon maarufu kwa jina terra preta unahisiwa kuwa ulikuwa: mkaa + mifupa + samadi. (Unaweza kusoma zaidi kuhusu udongo huu wa Amazon na biochar yake ya kabla ya Columbian hapa ).

Biochar - ni nyenzo yenye matundu mengi inayoweza kulinganishwa na perlite kwa ufanisi wa kuhifadhi maji. Matundu hayo yanakuwa makazi yenye afya kwa viumbehai wa udongo, huku biochar ikitumika kama hatua moja ya “terraforming”. Kaboni kwenye biochar ni imara sana na inaweza kubaki kwenye udongo kwa maelfu ya miaka, ikifunga na kushikilia madini na vipengele vidogo hadi pale inapotoa kwa mizizi ya mimea kwa msaada wa bakteria wa uhusiano wa karibu (symbiotic). Katika maeneo yenye mvua nyingi, sifa hizi ni muhimu sana kwa mbolea, pamoja na kupunguza mmomonyoko wa ardhi na uchafuzi wa maji ya chini ya ardhi.

Jinsi gani Biochar hutengenezwa?

Shirika linalosimamia viwango vya mazingira kwa biochar, International Biochar Initiative (IBI), linaelezea mchakato wa utengenezaji wake kama “kubadilisha mabaki ya kilimo kuwa boraishaji wa udongo.” Biochar pia huundwa kutokana na moto wa asili, au kupitia pyrolysis ya kitaalamu:

“Mabaki ya kikaboni kama vipande vya mbao na matawi, mabaki ya kilimo, huchomwa kwenye vyumba visivyo na oksijeni, kutengeneza mafuta, gesi bandia, na mabaki yanaofanana na mkaa. Biochar ni mkaa wenye matundu yanayohifadhi virutubisho huku yakiruhusu kuyachuja athari mbaya za kemikali.” The Yale School of Forestry & Environmental Studies

Historia fupi ya Biochar

Huwezi kuepuka historia. Mkaa katika nchi za Afrika Magharibi unatajwa kuwa kipengele cha pili chenye ufanisi wa kuunda udongo, baada ya samadi. Hili lilithibitishwa baada ya tafiti za kina za anthropolojia nchini Liberia na Ghana zenye udongo wa miaka 700 iliyopita ( 1 ).

“Udongo wa Giza wa Afrika” uliundwa kwa kupandikiza mabaki ya jikoni, mifupa, majivu na samadi. Bila mchanganyiko huu, kilimo katika maeneo mengi ya Afrika Magharibi yasingewezekana. Inafurahisha kwamba wavamizi wa Amazon na Afrika walivumbua matumizi ya mkaa kama mbolea kwa njia huru – wakulima wa Amazon walitumia mkaa tangu miaka 2500 iliyopita, nao Waafrika miaka 700 hivi iliyopita. Inawezekana kwamba rangi nyeusi na muundo wa biochar ulihamasisha mawazo ya moja kwa moja ya binadamu wa kale - “kutibu sawa na ilivyo sawa”…

Takwimu za Utafiti wa Kisayansi Kuhusu Mkaa wa Kibiolojia

Utafiti wa shambani kuhusu biochar nchini Austria

Kwa sasa, mkaa wa kibiolojia unachukuliwa kama wazo lenye matumaini katika uhandisi wa kijiografia. Utafiti mkubwa unaelekezwa zaidi kwenye kufidia utoaji wa gesi chafuzi kupitia utengenezaji wa mkaa wa kibiolojia, pamoja na kuboresha mchakato wa pirolisisi unaotumika katika utengenezaji wake. Gesi na mafuta yanayotolewa wakati wa mchakato wa kuchoma kwa pirolisisi yanaweza kutumika kama nishati ya kufanikisha mchakato huo. Hata hivyo, bado hakuna majaribio ya kiwango cha mifumo ya mimea na udongo, ambapo majibu ya ndani hayawezi kuigwa kikamilifu maabara. Kwa hivyo, karibu data zote ni za kufikirika zaidi.

Wafuasi wa mbolea ya mkaa wa kibiolojia wanaonyesha haswa faida mbili: uwezo wa kuhifadhi kaboni katika hali thabiti, kuzuia utoaji wa CO2 kutoka kwa viumbehai kuelekea anga, na kuboresha rutuba ya udongo. Lakini kuhusiana na faida ya pili, kuna tafiti chache za shamba zenye matokeo mazuri. Licha ya haya yote:

haipingiki kwamba biochar huhifadhi maji, hupunguza tindikali ya udongo, huongeza upatikanaji wa oksijeni, na hutoa hali bora kwa ustawi wa vijidudu vya udongo.

Tafiti za shamba kuhusu athari za mkaa wa kibiolojia katika upotevu wa virutubisho hazipo karibu kabisa.

Pia, uwezo wa kushikilia dioksidi ya kaboni umethibitishwa. Utengenezaji wa biochar unaonekana kupunguza kiwango cha CO2 angani: mimea inapooza, hutoa CO2 ambayo baadaye huchukuliwa na mimea mingine, hivyo mzunguko unaendelea. Mkaa wa kibiolojia huthibitisha dutu inayooza pamoja na CO2 inayohusiana nayo, na kuhifadhi kwenye udongo kwa mamia au hata maelfu ya miaka. Wazo hili, linalodhaniwa kuwa na uwezo mkubwa kusaidia kupunguza kasi ya ongezeko la joto duniani, limevutia wafuasi wengi wa biochar (na wapinzani pia, kwani uwezo wake wa kiuchumi na “manufaa ya kiasi” bado yanahitaji uthibitisho).

Utafiti wa shambani una hitimisho lisilo dhahiri. Kwa kila aina ya ardhi na hali ya mazingira, mkusanyiko tofauti wa biochar unahitajika. Katika baadhi ya matukio, biochar hauhitajiki kabisa. Muundo wa kemikali wa biochar hutofautiana sana kulingana na malighafi na masharti ya pirolisisi. Kuongezeka kwa mazao kumebainika zaidi katika maeneo yasiyofaa kwa kilimo, mradi majivu na vidonge vya asili viwepo (!). Udongo unavyokuwa bora zaidi, matokeo yanakuwa hafifu zaidi. Ili biochar ipate kufanyakazi vizuri, ni muhimu kuongeza P, K, Ca, na Mg, kwa kuchanganya na mbolea na samadi (ardhi ya Terra Preta iliundwa kutoka mabaki yaliyounguzwa kwa mchanganyiko na taka za makazi ya watu).

Takwimu za kiuhalisia ni chache mno. Zifuatazo ni matokeo ya tafiti chache za shambani ambazo zilionekana kuwa muhimu kwangu. Biochar ilichunguzwa kwenye mashamba ya mpunga huko Laos mwaka 2007: uliongeza unyonyaji maji wa udongo, na kuboresha uzalishaji katika maeneo yenye fosforasi ya chini, lakini upatikanaji wa nitrojeni ulipungua, na kusababisha hitaji la kuongeza mbolea za nitrojeni ( 2 ).

Kuna makala nzuri kuhusu ushirikiano wa biochar na mboji kutoka kwa wataalamu wa biokemia wa Kijerumani walioko Institute of Agricultural and Nutritional Sciences, Soil Biogeochemistry . Makala inatoa maelezo muhimu kuhusu uimara wa mbolea nyeusi - muundo mkuu wa nyenzo ina uwezo mkubwa wa kuhimili uharibifu (takriban miaka 3000), ambayo hufanya isihitajike kuwekwa udongoni kila mwaka kama viimarishaji vingine vya udongo. Pia, inataja tofauti za ubora wa biochar kulingana na joto la utengenezaji wake na aina ya malighafi (biochar kutoka kwa nyasi inayotengenezwa kwa joto la chini la 250-400°C inamineralisha kaboni bora zaidi ikilinganishwa na ile kutoka kwa aina ngumu za kuni na matibabu ya joto la juu).

Chanzo cha biochar - nyasi

Katika uchambuzi mkubwa zaidi wa utafiti kuhusu biochar, kuna onyo:

Madai mengi kuhusu biochar ni mazuri kupita kiasi. Faida zinazotarajiwa za biochar kwa uboreshaji wa udongo na mazingira kwa ujumla zimezidishwa kwa makusudi.

Hotuba kwenye TEDx ya mhandisi wa anga na anga za juu anayehamasisha matumizi ya biochar.

Ahadi au Viwango?

Kwa bahati nzuri, changamoto za kueneza matumizi ya biochar kote duniani haziangukii kwetu. Lengo letu, kama ilivyo barani Afrika, ni kuinua tu uzalishaji wa bustani za kaya. Lakini hapa ndipo changamoto zinaibuka. Hatujui bado:

  • Ni pH ya aina gani tutakayopata mwishowe;
  • Sifa za kemikali za kila aina ya biochar kulingana na malighafi na mbinu za utengenezaji;
  • Udongo gani unafaa zaidi kwa bidhaa maalum;
  • Ni kwa kiwango gani biochar ni thabiti kwenye udongo (kuna data ya kitheoriki na ya moja kwa moja pekee);
  • Je, utengenezaji wa biochar unaleta madhara makubwa zaidi kwa mazingira kuliko manufaa yanayowezekana, pamoja na maswali mengine mengi.

Kwa sasa hatujui biochar BORA ni nini. Kampuni zinazozalisha biounga zipo mamia duniani kote, lakini viwango bado havipo. Kwa sababu hii, tunapewa ahadi zisizofaa, huku kipimo kikichorwa kwa kufuata mawazo na uchoyo wa mtengenezaji. Hadi sasa, hakuna msingi wa kisheria wala viwango vya kitaifa (kama GOST) vilivyotayarishwa kwa ajili ya biounga. Kuanzisha viwango hivi, utafiti wa kina wa maabara na shamba unahitajika, ambao kwa sasa ni haba sana. Katika tafiti zote zilizochapishwa, wanasayansi wanasisitiza haja ya tafiti za kina zaidi ili kufafanua data zilizopo.

Kulingana na takriban sampuli 100 za biounga, zinazoonekana kutofautiana kulingana na malighafi na mchakato wa uzalishaji, thamani za kiwango cha viwango vifuatavyo zilipendekezwa: O/C <0.4 na H/C <0.6 (Schimmelpfennig & Glaser, 2012). Kuchanganya biounga moja kwa moja na udongo, bila kuongeza viambato vya kikaboni, hakuwezi kutumika wala haina maana, lakini hilo halijaelezwa na watengenezaji kwenye maelezo ya bidhaa za biounga.

Hitimisho lililotokana na uchambuzi wa meta kwenye jarida la sayansi Plos One mwaka 2013:

  • Utafiti kuhusu biounga bado ni eneo changa, jambo linaloonekana kwa kutokuwepo kwa viwango na kukosekana kwa usawa wa tafiti kulingana na mada husika.
  • Majaribio ya shambani yanahitajika ili kupima uimara wa mbolea kulingana na hali ya hewa, muundo wa udongo, na mbinu za uzalishaji wa unga.
  • Bado hatujui madhara ya uzalishaji, usafirishaji na matumizi ya biounga katika mazingira kwa ujumla.
  • Taarifa zinazoweka matumaini kuhusu manufaa ya biounga kwa mazingira zinapingana na uchache wa tafiti za kuelewa tabia na madhara yake.
  • Hakuna data za kutosha kuthibitisha kuwa biounga huchangia kupunguza mabadiliko ya hali ya hewa au kutoa faida za kiikolojia kwa muktadha mpana wa viashiria.

Hasara za Biounga, zilizotajwa na Profesa Johan Six, Chuo Kikuu cha Teknolojia cha Zurich, Uswisi:

  1. Kwa baadhi ya matukio, mavuno ya mazao yanaweza kupungua kutokana na usorovyo wa maji na virutubisho na biounga, jambo linalopunguza upatikanaji wa maliasili muhimu kwa mimea. Pia, imeonyeshwa kuwa biounga hupunguza kasi ya kuota kwa mbegu.
  2. Usorovyo wa dawa za kuua wadudu/virugu na magugu unaweza kupunguza ufanisi wake.
  3. Baadhi ya aina za biounga zinaweza kuwa chanzo cha uchafuzi, kama vile metali nzito, misombo ya kikaboni isiyoleta harufu, pete za aromatiki zenye mizunguko mingi (polycyclic aromatic hydrocarbons), na kaboni iliyoyeyushika ya kikaboni.
  4. Uondoaji wa mabaki ya mimea kama shina, majani, na ngozi za mbegu, zinazotolewa ili kutengeneza biounga, unaweza kudhoofisha hali ya jumla ya udongo kwa kupunguza idadi ya vijidudu vya udongo na kuvuruga mzunguko wa virutubisho wa ndani.
  5. Ongezeko la uwezo wa ubadilishaji wa kationi linategemea muundo wa udongo: madhara yake ni madogo kwenye udongo wenye kiwango kikubwa cha udongo wa mfinyanzi au vitu vya kikaboni. Kwa udongo wa kawaida, matumizi ya biounga hayana faida kubwa.
  6. Katika udongo wenye pH ya juu (alkaline), kuongeza pH si jambo linalotakiwa, kwani mimea hufanya kazi vizuri ndani ya kiwango maalum cha pH ya udongo.

Sina maoni binafsi juu ya biounga. Kwa wapenzi wa kujaribu, unaweza kutengeneza biounga mwenyewe nyumbani:

Fasihi ya Ziada

Kupitia viungo vilivyo hapa chini, unaweza kusoma tafiti za kisayansi zilizo na maelezo kamili ya tafiti, michoro, mahesabu, na hitimisho.

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.

Uchambuzi wa hivi karibuni wa mwaka 2018 Review of biochar application to agricultural soils to improve soil conditions and fight pollution .

Ilichapishwa:

Imesasishwa:

Ongeza maoni