JaneGarden
  1. Ana Sayfa
  2. Toprak ve Gübreler
  3. Biyochar'dan Gübre: Etkisi Kanıtlandı mı?

Biyochar'dan Gübre: Etkisi Kanıtlandı mı?

Biyochar hakkında bir şeyler duydunuz mu? Çoğu bahçıvan için bu yeni bir terim, benim için de öyle. Biyochar hakkında bu gübreyi çölü Aden bahçelerine dönüştüren bir mucize olarak tanımlayan İngilizce bir makaleye rastladım. Çarpıcıydı. Hemen biyochar’ın etkinliğini kanıtlayan araştırmaları aramaya koyuldum. Araştırmalar pek fazla çıkmadı, bu yüzden toprak iyileştirmeyle ilgili olanları neredeyse tamamını gözden geçirdim (biyochar’ın küresel ısınmanın sonuçlarıyla mücadelesi hakkında olanları bu incelemeye dahil etmedim).

Biyochar nedir?

Bu, toprak verimliliğini artırmak için toprağa eklenen özel yöntemle hazırlanmış odun kömürüdür. Kömür, tarımda genellikle Batı Afrika’nın yerli halkları tarafından kullanılmaktadır ve bazı güvenilir olmayan verilere göre Amazon’un tropikal ormanlarında da kullanılmaktadır. Biyochar’ın toprak verimliliğini önemli ölçüde artırabileceği ve gezegenin atmosferindeki karbondioksit miktarını aynı anda düşürebileceği hipotezi bulunmaktadır.

Biyochar toprağı nasıl iyileştirir?

Kısaca:

  • Biyochar eklenmesi, toprak fizikokimyasal özelliklerini iyileştirir (pH’in 3.9’dan 5.1’e yükselmesi, kation değişim kapasitesinin 7.41’den 10.8 cmol(+)kg−1’e çıkması, kationların yüzdesinin %6.40’tan %26.0’a, ve biyomasa miktarının (MVS) 835 mg/kg-1’den 1262 mg/kg-1’e çıkması).
  • Toprak agregalarının ortalama çapının (MWD) 2.6 cm’den 4.0 cm’ye çıkması;
  • Erozyon hızı %50’den fazla azalıyor. Veriler, toplam toprak kütlesinin %5’inin biyochar olarak eklenmesi ile elde edilmiştir ( CATENA Toprak Bilimi , Çin, 2013)

Biyochar’ın kristal yapısı

Kolomb öncesi çiftçiler tarafından iyileştirilmiş Amazon topraklarının hala verimli olduğu ve bu toprakların %35’e kadar organik karbon içerebildiği yönünde kanıtlar bulunmaktadır. 2000 yıl önce biyochar ile yapay olarak zenginleştirilmiş topraklar, bitkilerin kolayca erişebileceği formda daha fazla su ve besin maddesi içerir. Amazon’un siyah toprakları (terra preta) ile ilgili gübre bileşimi muhtemelen şöyleydi: kömür + kemikler + gübre (Amazon toprakları ve onların Kolomb öncesi biyochar’ı hakkında daha fazla bilgi için buraya göz atabilirsiniz).

Biyochar, su tutma verimliliği açısından perlit ile aynı sıralarda yer alan süper gözenekli bir malzemedir. Gözenekleri, toprak biyotası için sağlıklı bir yaşam alanı sağlar ve eklenmesi “terrafoorming” süreçlerinden biri olabilir. Biyochar’daki karbon çok kararlıdır ve toprakta binlerce yıl kalır, bitki köklerine simbiyotik bakteriler aracılığıyla mikro elemanlar ve mineralleri bağlayarak tutar. Şiddetli yağışların olduğu yerlerde bu, gübre için kıymetli bir özelliktir; erozyonu önleme ve yer altı su kaynaklarını kirletmeyi engelleme özellikleri ile birlikte.

Biyochar nasıl üretilir?

Biyochar için çevresel standartları sağlayan Uluslararası Biyochar Girişimi, üretim sürecini “tarımsal atıkların toprak artırıcıya dönüştürülmesi” olarak adlandırmaktadır. Biyochar, doğal yangınların sonucunda veya yapay olarak oluşturulan piroliz ile de meydana gelir:

“Organik atıklar, odun yongaları ve dallar, tarımın yan ürünleri oksijensiz odalarda yakılarak yağ, sentetik gaz ve odun kömürü benzeri katı kalıntı oluşturur. Zararlı kimyasalları emen ve yararlı besin maddelerini geçiren poroz odun kömürü türü.” Yale Orman ve Çevre Çalışmaları Okulu

Biyochar’ın Kısa Tarihi

Tarihsel bir bakış açısı olmadan geçemeyiz. Batı Afrika toprakları için kömür, her zaman gübre olarak gübrenin yanı sıra ikinci en etkili toprak oluşturucu unsur olmuştur. Bu, Liberya ve Gana’da yedi yüz yıllık topraklarda yapılan geniş antropolojik araştırmalarla anlaşılmıştır ( 1 ).

“Afrika’nın koyu toprakları”, mutfak atıkları, kemikler, kül ve gübre eklenerek yapay olarak oluşturulmuştur. Bu bileşenler olmadan, çoğu Batı Afrika bölgesinde tarım yapmak mümkün olmayacaktı. İlginçtir ki, Amazon ve Afrika halkları kömürü gübre olarak bağımsız olarak keşfetmiştir - Amazon’un çiftçileri zaten 2500 yıl önce kömürü toprağa eklerken, Afrikalılar ise yaklaşık 700 yıl kullanmışlardır. Muhtemelen biyochar’ın siyah rengi ve yapısı, eski insanların basit mantığı olan “benzer benzeri iyileştirir” ilkesi ile çalışıyordu…

Bilimsel Araştırmaların Verileri Hakkında Biochar

Avusturya’da Biochar’ın Arazi Araştırmaları

Şu anda biochar, umut verici bir jeomühendislik fikri olarak değerlendirilmektedir. Bu nedenle, geniş çaplı araştırmalar, daha çok biochar üretimi yoluyla sera gazı emisyonlarını dengelemeye yöneliktir; ayrıca üretim sürecinin pirolizinin geliştirilmesi ile ilişkilidir: Yanma sırasında salınan gaz ve yağ, aslında piroliz reaksiyonunu başlatmak için yakıt olarak kullanılabilir. Ancak, laboratuvar ortamında tamamen taklit edilemeyen bitki-toprak ekosistemleri seviyesinde deneyler hâlâ eksiktir. Bu nedenle, neredeyse tüm verilerin oldukça spekülatif bir niteliği bulunmaktadır.

Gübre savunucuları genelde iki avantaj üzerinde durmaktadır: Karbonu stabilize formda depolama yeteneği, organik maddeden CO2’nin atmosfere çıkışını engelleme ve toprağın zenginleştirilmesi. İkincisiyle ilgili fazla iyi saha araştırması bulunmamaktadır. Ancak:

biochar’ın suyu tutma, toprak asiditesini azaltma, oksijenin erişilebilirliğini artırma ve toprak mikroorganizmalarının yaşaması için ideal koşulları sağlama yeteneği sorgulanmamaktadır.

Biochar’ın besin kaybı üzerindeki etkisini inceleyen pek az saha araştırması bulunmaktadır.

Karbon dioksit tutma yeteneği de kanıtlanmıştır. Biochar üretimi, görünüşte atmosferdeki CO2 seviyelerini düşürmektedir: Bitkiler çözüldüğünde CO2 salarlar, bu da nihayetinde diğer bitkiler tarafından emmektedir ve döngü devam etmektedir. Kömür, bu çözünmüş maddeyi ve ona eşlik eden CO2’yi stabilize eder ve toprağa yüzlerce hatta binlerce yıl boyunca korur. Küresel ısınmayı yavaşlatmaya yardımcı olabileceği varsayılan bu fikir, biochar’ın kayda değer bir destekçi kitlesi toplamasını sağlamıştır (aynı zamanda ekonomik potansiyeli ve “nispi faydası” hala kanıtlanması gerekiyor, bu nedenle karşıt görüşler de mevcuttur).

Tüm saha araştırmaları oldukça “bulanık” sonuçlara sahiptir. Her toprak türü ve iklim şartı için özel bir kömür gübre konsantrasyonu gerekmektedir. Bazı durumlarda, buna gerek bile yoktur. Kimyasal bileşim, ham maddeye ve piroliz koşullarına bağlı olarak geniş ölçüde değişmektedir. Tarımsal olmayan yerlerde, kül ve organik katkılar eklenerek verim artışı gözlemlenmiştir (!). Toprağın kalitesi arttıkça sonuçlar daha modest hale gelir. Biochar’ın etkili olması için, P, K, Ca ve Mg eklenmesi, kompost ve gübre ile uygulanmalıdır (Terra Preta toprakları, yanmış kalıntıların insan yerleşimlerinden gelen atıklarla karışımından oluşturulmuştur).

Deneysel veriler oldukça yetersizdir. Bana faydalı görünen birkaç saha araştırmasının sonuçlarını paylaşacağım. Biochar, 2007 yılında Laos’taki pirinç tarlalarında incelendi: Toprağın hidrolik iletkenliği iyileşmiş, düşük fosfor erişimi koşullarında verim artışı sağlanmış, ancak azotun erişilebilirliği azalmış ve ek azot gübresi gereksinimi ortaya çıkmıştır ( 2 ).

Alman biyokimyacılarından Institute of Agricultural and Nutritional Sciences, Soil Biogeochemistry tarafından hazırlanmış, kompost ve biochar sinerjisi üzerine harika bir yayın bulunmaktadır. Makalede, siyah gübrelerin kalıcılığı hakkında bilgiler özellikle faydalıdır - ana malzeme yapısının bozulmaya karşı yüksek direnç sahibi olduğu (yaklaşık 3000 yıl), bu nedenle diğer toprak iyileştiricileri gibi her yıl toprağa eklenmesine gerek kalmadığı belirtilmektedir. Ayrıca, elde edilen sıcaklığa ve başlangıç malzemesine bağlı olarak biochar kalitesindeki farklılıklara da dikkat çekilmektedir (250-400°C arası düşük sıcaklıklarda otlardan elde edilen biochar, sert ağaç türlerinden ve yüksek sıcaklık işlemlerinden elde edilenlerden daha iyi karbon mineralizasyonu sağlar).

Biochar Kaynağı - Otlar

Biochar üzerine yapılan en kapsamlı meta-analizde bir uyarı bulunmaktadır:

Biochar ile ilgili çoğu ifade aşırı coşkulu. Gübre olarak hem toprak oluşumu hem de genel çevre için potansiyel faydaları kasıtlı olarak abartılmaktadır.

Biochar kullanımını teşvik eden bir havacılık mühendisinden TEDx konuşması.

Sözler mi Yoksa Standartlar mı?

Neyse ki, biochar’ın küresel uygulanabilirlik sorunları bizim için geçerli değil. Bizim tek ihtiyacımız, Afrika gibi, bahçe topraklarının verimliliğini artırmaktır. Bu aşamada sorunlar ortaya çıkmaktadır. Biz henüz bilemiyoruz:

  • Sonuç olarak hangi pH’yi elde edeceğiz;
  • Farklı biochar türlerinin kimyasal özellikleri, ham maddeye ve hazırlama yöntemine bağlı olarak;
  • Hangi topraklarda belirli bir ürünün daha iyi kullanılacağı;
  • Toprakta ne kadar stabil olduğu (sadece teorik ve dolaylı veriler var);
  • Biochar üretiminin, olası faydadan daha fazla çevresel zarara yol açıp açmadığı ve bunlar gibi daha pek çok soru.

Şu anda neyin İYİ biochar olduğunu bilmiyoruz. Dünyada biyokömür üreten şirketlerin sayısı zaten birkaç yüzü bulmuşken, henüz standartlar mevcut değil. İşte bu yüzden bize adeta altın tozları vaadediliyor ve dozajlar yalnızca üreticinin hayali ve açgözlülüğüyle sınırlı kalıyor. Biyokömür için henüz ne bir normatif düzenleyici çerçeve ne de standartlar (GOST) geliştirilmiş durumda. Bu standartları geliştirebilmek için, onları normal alan ve laboratuvar araştırmalarıyla desteklemek gerekiyor; bu tür araştırma sayısı oldukça az ve yayınlanan tüm denemelerde bilim insanları daha fazla çalışma ve verilerin netleştirilmesi üzerine ısrar ediyor.

Yaklaşık 100 biyokömür örneğinden, hammadde ve üretim sürecine göre farklılık gösteren, aşağıdaki elemanlar için eşik değerleri önerilmiştir: O/C <0,4 ve H/C <0,6 (Schimmelpfennig & Glaser, 2012). Biyokömürü doğrudan toprağa katmak, organik katkı maddeleri eklemeden, uygulanmamakta ve bir anlam taşımamaktadır; ancak bunu biyokömürün ambalajlarında üreticiler yazmamaktadır.

2013 yılında Plos One bilimsel dergisinde yapılan meta-analize dayanarak oluşturulan sonuçlar:

  • Biyokömür araştırmaları hala çok genç bir alan olup, bu da standartların yokluğunu ve araştırmaların tematik alanlar arasında düzensiz dağılımını yansıtıyor.
  • Gübrelerin iklim, toprak bileşimi ve kömür üretim şekline göre stabilite deneylerinin yapılması gerekmektedir.
  • Biyokömür üretiminin, taşınmasının ve uygulanmasının ekosistem üzerindeki etkilerini henüz tam olarak bilmiyoruz.
  • Biyokömürün çevre için faydası hakkında yapılan iyimser beyanlar, onun davranışı ve etkisi üzerine sınırlı sayıda araştırma ile keskin bir çelişki içindedir.
  • Biyokömürü toprağa eklemenin iklim değişikliğini önemli ölçüde hafiflettiğini veya geniş çevresel yararlar sağladığını destekleyen yeterli ampirik veri bulunmamaktadır.

Biyokömürün dezavantajları, İsviçre’nin Zürih Yüksek Teknoloji Okulu’ndan Prof. Johan Six tarafından dile getirilmiştir:

  1. Bazı durumlarda, biyokömürün su ve besin maddelerini adsorbe etmesi nedeniyle verim düşebilir, bu da bu kaynakların tarımsal ürünler için erişilebilirliğini azaltır. Ayrıca, biyokömürün çimlenmeyi yavaşlattığı gösterilmiştir.
  2. Pestisitler ve herbisitlerin emilimi etkinliğini azaltabilir.
  3. Bazı biyokömürler ağır metaller, uçucu organik bileşenler, polikiklik aromatik hidrokarbonlar ve çözünmüş organik karbon gibi kirleticilerin kaynağı olabilir.
  4. Biyokömür üretimi için kullanılacak bitki artıklarının, saplar, yapraklar ve tohum kutuları gibi, çıkarılması toprak sağlığını bozarak topraktaki mikrobiyal yaşamı azaltabilir ve iç besin maddelerinin döngüsünü bozabilir.
  5. Katiyon değişim kapasitesinin artışı toprak bileşimine bağlıdır: bu, yüksek kil veya organik madde içeren topraklarda minimum düzeydedir. Normal toprağa biyokömür uygulamanın büyük bir anlamı yoktur.
  6. Yüksek pH’lı (alkali) topraklarda pH’nın artması istenmeyen bir durumdur; çünkü tarımsal ürünler yalnızca belirli bir toprak pH aralığını tolere edebilirler.

Biyokömür konusundaki kişisel bir önyargım yok. İstenirse, arka bahçede üretilebilir:

Ek Literatür

Aşağıdaki bağlantılarda, grafikler, hesaplamalar ve sonuçlarla birlikte tam araştırma tasarımını içeren orijinal bilimsel çalışmalara ulaşabilirsiniz.

Effect of biochar on soil physical properties in two contrasting soils: An Alfisol and an Andisol . Geoderma Cilt 209–210, Kasım 2013, Sayfalar 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.

En son 2018 incelemesi Review of biochar application to agricultural soils to improve soil conditions and fight pollution .

Yayınlandı:

Güncellendi:

Bir yorum ekle