Obsah živin v rostlinách pěstovaných v substrátu s obsahem biocharu

Bc. Josef Melnyk

Master's thesis

Nutrient content of plants grown in substrate containing biochar

Abstract:

Předmětem této diplomové práce je práce s hypotézami, že působení přidaného biocharu do půdního substrátu může ovlivňovat obsah živin ve zvolených druzích rostlin, dále posoudit, zda se liší příjem těchto živin v nadzemní a kořenové části a zda je tento rozdíl patrný dle zvoleného druhu rostliny. Biochar je dlouhodobě zkoumaným produktem, který se obecně využívá v zemědělství pro sekvestraci uhlíku. Jeho další vlastnosti a použití jsou předmětem mnoha studií především v oblasti zemědělských plodin a vlivů na půdy různých podnebných pásem. V oblasti zkoumání okrasných rostlin a volby typu nepůdního substrátu však studie nejsou časté. Vzhledem ke změnám klimatickým i půdním, vlivem antropogenní činnosti, se stále častěji ve městech objevují „zelené“ projekty vertikálních zahrad. Takovéto zahrady potřebují nenáročné rostliny na údržbu, přizpůsobivé různým druhům substrátů, vlivům počasí a nedostatku vláhy či živin. Jednou z možných alternativ, jak doplnit živiny ve vertikálních zahradách, se ukázal biochar. Tento experiment je výstupní částí experimentu předchozího, který byl započat již v roce 2019, kdy byly vysazeny okrasné rostliny v kontrolovaných podmínkách České zemědělské univerzity v Praze. Pro studii byly zvoleny rostliny, které dle svých vlastností odpovídají vhodným kandidátům – břečťan popínavý (Hedera helix), dlužicha americká (Heuchera americana), kostřava ovčí (Festuca ovina), metlice trsnatá (Deschampsia caespitosa), rozchodníkovec velký (Hylotelephium maximum). Tyto rostliny byly vsazeny do kameninového substrátu liaporu a zalévány zálivkou v pravidelných intervalech. Bylo přidáno hnojivo Hoagland a biochar. Po skončení experimentu byly rostliny mechanicky zpracovány, sušeny a poté rozemlety na velmi jemné částice (<1 mm). Poté byla sušina podrobena mineralizaci pomocí kyseliny dusičné a chloristé v roztoku s destilovanou vodou. Následně byly vzorky změřeny na spektrometru iCAP 7000 Series. Výsledky ze spektrometrického měření byly vyhodnocovány ve statistickém programu Statistica 13 pomocí dvoufaktorové ANOVA. Většina rostlin zaznamenala významně zvýšený podíl makroživin v nadzemní části po přídavku biocharu, kořenové části pak vykazovaly spíše klesající tendence. U mikroživin se trend nedá zcela určit, jelikož dle druhu reagovaly rostliny různým způsobem na jednotlivé složky, a to jak v nadzemní části, tak kořenové části. Lze však konstatovat, že většina druhů spíše akumuluje živiny do nadzemních částí a po přidání biocharu se obsah některých prvků může zvýšit (např. Ca, Mg, S).

Abstract:

The subject of this thesis is to work with the hypotheses that the action of added biochar to the soil substrate can influence the nutrient content of selected plant species, to assess whether the uptake of these nutrients differs in the above-ground and root parts and whether this difference is noticeable according to the selected plant species. Biochar is a long-researched product that is generally used in agriculture for carbon sequestration. Its other properties and uses have been the subject of many studies, particularly in the field of agricultural crops and the effects on soils of different climatic zones. However, studies on ornamental plants and the choice of non-soil substrate type are not frequent. Due to changes in climate and soil due to anthropogenic activities, 'green' vertical garden projects are becoming increasingly common in cities. Such gardens need low-maintenance plants, adaptable to different types of substrates, weather conditions and lack of moisture or nutrients. Biochar has emerged as one possible alternative to supplement nutrients in vertical gardens. This experiment is an outgrowth of a previous experiment that started in 2019, when ornamental plants were planted under controlled conditions at the Czech University of Agriculture. The plants chosen for the study corresponded to suitable candidates according to their properties - climbing ivy (Hedera helix), American bluegrass (Heuchera americana), fescue (Festuca ovina), broom (Deschampsia caespitosa), and big stonecrop (Hylotelephium maximum). These plants were embedded in the stoneware substrate of the liapor and watered with irrigation at regular intervals. Hoagland fertilizer and biochar were added. After the experiment, the plants were mechanically processed, dried and then ground to very fine particles (<1 mm). The dry matter was then subjected to mineralization with nitric and perchloric acid in distilled water solution. Subsequently, the samples were measured on an iCAP 7000 Series spectrometer. The results from the spectrometric measurements were evaluated in Statistica 13 statistical software using two-factor ANOVA. Most of the plants showed a significantly increased proportion of macronutrients in the above-ground part after the addition of biochar, while the root parts showed rather decreasing tendencies. The trend for micronutrients could not be fully determined, as the plants responded differently to each component, both in the aboveground and root parts, depending on the species. However, it can be concluded that most species tend to accumulate nutrients in the aboveground parts and the content of some elements may increase after the addition of biochar (e.g. Ca, Mg, S).

Keywords

biochar, mineralizace, obsah živin, okrasné rostliny, spektrometrie

Keywords

biochar, mineralization, nutrient content, ornamental plants, spectrometry

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 3. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Kateřina Berchová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme:
Regional Environmental Administration