Vliv rozdílných biocharů na vybrané hydrofyzikální vlastnosti písčitohlinité půdy

Michaela Falcová

Bachelor's thesis

Effect of different biochars on selected hydrophysical properties of sandy loam soil

Abstract:

V bakalářské práci je řešen vliv přídavku biocharu o různé velikosti částic na nasycenou hydraulickou vodivost (Ks), dále na nárůst objemu (bobtnání) půdního vzorku při sycení a na pokles objemu tohoto vzorku při konsolidaci vnějším zatížením.Použitý biochar byl vytvořen pyrolýzou z měkkého dřeva při teplotě 480 °C. Pro práci byla použita nivní půda z Příbramska z okolí řeky Litavky, která byla homogenizována a proseta sítem o průměru ok 2 mm. Do této půdy byl přidán 0 nebo 1% (hmotnosti) biocharu. Připraveny byly celkem 4 druhy směsí půd: s obsahem 0% biocharu - kontrolní vzorky a 3 ošetření půdy vždy s obsahem 1% biocharu ale o různé zrnitosti - nativní, dále prosetý přes síto o průměru 2 mm a 0,5 mm. Zemina byla volně sypána do 2 spojených Kopeckého válečků a připraveno celkem 32 vzorků různé zrnitosti. Následně se připravené vzorky stabilizovaly v pískovém tanku po dobu 5 týdnů. 1. týden se vzorky postupně sytily, 2. a 3. týden byly vzorky vystaveny podtlaku 50 cm a 4. a 5. týden byla část vybraných vzorků vystavena konsolidaci.Měření objemových změn pro stanovení výšky bobtnání proběhlo ve třech krocích měření: ihned po nasypání vzorku, po ukončení sycení, po konsolidaci. Nejvyšší efekt biocharu na bobtnání půdy byl pozorován u vzorků s nejjemnějším biocharem, kde průměrná hodnota vzrostla o 2,9 mm oproti kontrolním vzorkům, kde vzrostla pouze o 0,66 mm. U nejjemnějšího biocharu byl také zjištěn nejvyšší pokles po konsolidaci.Měření Ks probíhalo ve čtyřech sériích v laboratorním permeametru pomocí metody s konstantním spádem. Výsledky experimentu prokázaly vliv biocharu na Ks, ačkoliv většina změn nebyla při použití 1% biocharu statisticky významná. Statisticky významný rozdíl byl nalezen u skupiny vzorků 1BC_2 v obou časových krocích, kde průměrná hodnota Ks oproti kontrole velmi vzrostla. Toto chování je pro nás neobjasněno a nemůžeme vyloučit výskyt systematické chyby. Indikované poklesy Ks v biocharem obohacených vzorcích, ukazují na možné použití biocharu v praxi pro zlepšení hydro-fyzikálních vlastností propustných písčitých půd ohrožených suchem.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the effect of the addition of biochar (consisted of different particles sizes) on 1) saturated hydraulic conductivity (Ks), 2) the swelling of the sample during saturation and 3) the decrease of the volume of this sample after consolidation by external load.The used biochar was made by a softwood pyrolysis at 480 °C. The soil used in this work was collected close to the river Litavka which is located in Příbram District. The soil was homogenized and sieved through a sieve of 2 mm diameter. This soil was enriched by 0 and 1 percentage of biochar. A total of 4 s soil treatments were prepared: 0% - control and 1% biochar-enriched soil - native sample and other two that had particles size less than 2 mm and less than 0.5 mm. The soil was packed into 2 joined Kopecky cylinders and a total of 32 samples of 4 different soil treatments were prepared. Subsequently, the prepared samples were stabilized in a sand tank for 5 weeks. First week, the samples were gradually saturated, for the next two weeks samples were subjected to a negative pressure of 50 cm and last two weeks portion of samples were exposed to consolidation.Measurement of volume changes (to determine the swelling height) took place in three measurement steps: immediately after the sample was poured, after the saturation was complete, and after the consolidation. The highest soil-swelling biochar effect was observed in samples 1BC_05, where the mean value was increased by 2.9 mm. For the control samples, the swelling effect was about 0.66mm. The 1BC_05 treatment also exhibited the highest decline after consolidation.Measurements of Ks were performed in four series in a laboratory permeameter by using a constant head method. The results of the experiment showed the effect of the biochar on Ks, although most of the changes were not statistically significant when using 1% biochar. A statistically significant difference was found in the sample group 1BC_2 in both time steps, where the mean Ks was distinctly increased compared to the control samples. This behavior is unclear to us and we cannot exclude the occurrence of systematic error.The results of this experiments (decrease in Ks after biochar enrichment) suggest that biochar application can help to improve the hydro-physical properties of sandy highly permeable soils threatened by drought.

Keywords

hydraulické vlastnosti půdy, vliv textury biocharu, konsolidace a bobtnání, změna půdních vlastností, nasycená hydraulická vodivost

Keywords

soil hydraulic properties, effects of biochar texture, consolidation and swelling, saturated hydraulic conductivity, soil properties change

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Lukáš Jačka, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme / field:
Landscaping / Water management