Využití zemědělských odpadů při pěstování konopí setého

Bc. Anna Heislerová

Master's thesis

Utilization of Agricultural By-products in Hemp Growing

Abstract:

V dnešní době je snahou zvýšit podíl obnovitelných zdrojů energie. Jedním z těchto zdrojů je i biomasa a to její spalování pro výrobu tepla či její využití k výrobě bioplynu anaerobní fermentací. Při těchto činnostech však vznikají vedlejší produkty, které mají potenciál být dále využity hlavně díky obsahu živin, které si i po zpracování zachovávají. Je však nutné počítat s rizikem, že tyto produkty mohou obsahovat nadlimitní množství rizikových prvků z použité biomasy. Literární část této diplomové práce je zaměřena na charakteristiku popelu, fugátu a separátu jako vedlejších zemědělských produktů ze zpracování biomasy. Je zde zmíněna i problematika rizikových prvků a to především arzenu, chromu, kadmia, mědi, olova a zinku. Dále je zde charakterizováno konopí seté (Cannabis sativa L.) z botanického hlediska, jeho nároky na výživu, pěstování a potenciální fytoremediační účinky této rostliny. Experimentální část této práce je založena na nádobovém experimentu s deseti variantami, ve kterém byl do zeminy v různých koncentracích aplikován popel ze spalování biomasy, separát nebo fugát. Kontrolní varianta byla přihnojena NPK v dávce 1 g N, 0,5 g P a 1,5 g K. Po sklizni byly analyzovány zeminy i jednotlivé části rostlin (kořen, stonek a list). U rostliny byl hodnocen hlavně její celkový výnos a obsah makroživin, mikroživin a rizikových prvků v jednotlivých částech rostliny. U zeminy byly vyhodnoceny základní agrochemické vlastnosti, obsahy makroživin, mikroživin a rizikových prvků. Nejvyššího výnosu suché biomasy dosáhla kontrolní varianta s přihnojením dusíkem, fosforem a draslíkem. Nejnižší výnos naopak vykazovala varianta s přidáním 100 g popele a bioefektoru Proradix. Z celkového hodnocení využití vedlejších zemědělských produktů nejlépe obstál popel -- nejen díky vysokým obsahům makroživin, ale i díky zvýšení hodnoty pH zeminy a tím i snížení mobility rizikových prvků. Vzhledem k nízkým účinkům fugátu a separátu by bylo vhodné jejich dávky zvýšit a u fugátu dbát na jeho správnou aplikaci.

Abstract:

At this time, we try to increase the proportion of renewable energy sources among all the possible energy sources. Two of these sources are biomass used for heat generation or for biogas production by anaerobic fermentation. In such processes, certain by-products are created that have the potential to be further used; mainly due to the nutrient content these retain even after being processed. However, such products may contain an excessive level of toxic elements from the biomass used. We need to take this point into consideration. The theoretical part of this thesis is focused on the characteristics of biomass combustion ash and the liquid part of the digested and separated ash, all agricultural by-products of biomass processing. Also several problems need to be mentioned regarding the presence of risk elements: arsenic, chromium, cadmium, copper, lead and zinc. A description of hemp (Cannabis sativa L.) from a botanical point of view, its nutritional and growth requirements, and potential phytoremedial effects is enclosed. The scientific part of this work is based on an experiment with ten different conditions in separate pots. The biomass combustion ash, the liquid part of digested and separated ash was applied to the soil in different concentrations. A control variant was fertilized with NPK in a dose of 1 g of N (nitrogen), 0.5 g P (phosphorus) and 1.5 g K (potassium). Both the soil and the individual parts of the plants (root, stem and leaf) were analyzed after the harvest. Plants were evaluated based mainly on their total revenue, macronutrient and micronutrient content in different parts of the plant and the content of risk elements therein. The basic agrochemical properties, content of macronutrients, micronutrients and risk elements were evaluated in the soil samples. The highest gain of dry biomass was reached in the control variant with additional nitrogen, phosphorus and potassium. The lowest gain, on the contrary, was shown by variant with the addition of 100 g of biomass combustion ash and Proradix bioeffector. The overall assessment of agricultural by-products proved ashes to be the best candidate for utilization - not only because of the high level of macronutrients found in it, but also due to the increase in pH thereby reducing the mobility of the risk elements. The liquid part of the digested and separated ash showed rather underwhelming effects. It would be appropriate to increase their dosage and ensure proper application of the liquid part of the digested ash.

Keywords

konopí seté (Cannabis sativa L.), fugát, separát, popel, těžké kovy

Keywords

Hemp (Cannabis sativa L.), liquid part of digestate, separated digestate, biomass combustion ash, heavy metals

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Pavel Tlustoš, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Care of Biosphere / Waste Use and Management