Vliv bioaugmentace na dostupnost živin v půdě obohacené vysokoteplotním biocharem

Bc. Kateřina Chalupová

Master's thesis

The effect of bioaugmentation on the nutrient availability in soil amended by high-temperature biochar

Abstract:

Kukuřice setá (Zea mays L.) patří mezi významné plodiny se širokým spektrem využití. Zajištění vhodných podmínek pro její růst a vývoj je tedy velmi důležité, zejména v půdách s nízkou úrodností a nízkou schopností zadržovat vodu. V diplomové práci byl sledován v modelovém nádobovém pokusu vliv aplikace biocharu na růstové parametry a příjem živin rostlinami kukuřice. Pro zvýšení dostupnosti živin rostlinám byla aplikace biocharu dále kombinována s aplikací vermikompostu a s inokulací pomocí arbuskulární mykorrhizní houby (Glomus intraradices). Biochar neboli biouhel je zuhelnatělá biomasa, která je bohatá na uhlík. Zlepšuje fyzikálněchemické vlastnosti půdy, a má pozitivní vliv na sorpci vody v půdě. Jeho využití nám nabízí jiný způsob řešení nakládání s biologicky rozložitelnými odpady a jejich případnou recyklací. Vermikompostování je forma kompostování, při které se na zpracování organického odpadu po proběhnutí tepelné fáze používají žížaly. Vermikompostování je vhodné i do malých zahrad, dokonce i do bytů. Vermikompost podobně jako kompost neobsahuje žádné toxiny, zato množství živin, enzymů, a dokonce i látek preventivně působících proti chorobám rostlin. Z vermikompostu dokážou rostliny využít až 90 % výživných látek, zatímco z kompostu jen polovinu. Pro pokus byla vybrána odrůda Activiti CS, jelikož je na území ČR často využívána, a také pro její náročnost na vodní zálivku. Rostliny byly pěstovány v částečně řízených skleníkových podmínkách v nádobách o velikosti 12x12x17 cm (objem 3 l). Pokus zahrnoval devět variant, a to – kontrola nehnojená K (půda z lokality Zvěřínek s nízkým obsahem organických látek a živin, písčitého charakteru), dále pak varianty s biocharem (B) v dávce 2 % hm. a 5 % hm.: B2 %, B2 % + inokulum, B5 %, B5 % + inokulum, 10 % vermikompost + B5 %, 10 % vermikompost + B2 %+ inokulum a 10 % vermikompost. Byl stanoven obsah přístupných živin v půdě pomocí extrakčního činidla Mehlich III a celkový obsah živin v biomase kukuřice metodou optické emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-OES). Z výsledků je patrné, že vysoká aplikace biocharu s kombinací vermikompostu (10 % vermikompostu + 5 % biocharu, nemá tak pozitivní účinky jako ve variantě 10 % vermikompostu v kombinaci s 2 % biocharu; tato varianta měla nejvíce pozitivní vliv na příjem živin rostlinami. Rostliny jsou lépe vzrostlé, dosahovaly vysokých výnosů a obsah prvků v různých částech rostliny byl také vysoký. S vyšším obsahem biocharu (5 %) docházelo spíše k sorpci prvků a ke zhoršenému příjmu prvků ve všech částech rostliny kukuřice.

Abstract:

Maize (Zea mays L.) belongs among the important crops with a wide range of use. Ensuring suitable conditions for its growth and development is therefore very important, especially in soils with low fertility and low water holding capacity. The influence of biochar application on growth parameters and nutrient uptake by maize plants was monitored in a container experiment in this diploma thesis. To increase the availability of nutrients to plants, the application of biochar was further combined with the application of vermicompost and inoculation with an arbuscular mycorrhizal fungus (Glomus intraradices). Biochar is charred biomass that is rich in carbon. It improves the physicochemical behaviour of the soil and has a positive effect on the sorption of water into the soil. Using them offers us a way of solving the management of biodegradable waste and their eventual recycling. Vermicomposting is a form of composting during which earthworms are used to process organic waste after passing a thermal phase. Vermicomposting is also suitable for small gardens, even apartments. As well as compost, vermicompost does not contain any toxins, but moreover many nutrients, enzymes and even substances that prevent plant diseases. Plants can use up to 90% of nutrients from vermicompost, while from compost only half of it. The variety Activiti CS was chosen for the experiment, as it is widespread in the Czech Republic and also because of its difficulty for watering. The plants were grown in partially controlled greenhouse conditions, in containers measuring 12x12x17 cm (volume 3l). The scheme of the experiment includes nine variants: unfertilized control (Zvěřínek – soil with low content of organic substances and living sandy character), variants B2%, B2% + inoculum, B5%, B5% + inoculum, 10% vermicompost + B5%, 10% vermicompost + B2% and 10% vermicompost. The content of available nutrients in the soil was determined using the Mehlich III extractant and the total nutrient content in the maize biomass by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). The results show that the high application of biochar with a combination of the vermicompost in the variant 10% vermicompost + 5% biochar does not have as positive effects as in the variant 10% vermicompost in combination with 2% biochar; this variant had the most positive effect on nutrient uptake by plants. The plants are better grown, achieved high yields and the content of elements in different parts of the plant was also high. There was more sorption of elements and worse intake of elements in all parts of maize plant with a higher content of biochar (5%).

Keywords

vermikompost, příjem živin, živiny v biomase, transpirace, biochar, bioaugmentace

Keywords

bioaugmentace, vermicopost, biochar, nutrient uptake, nutrients in biomass, transpiration

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Jiřina Száková, CSc.
• Reader: Petr Soudek, Ing., externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Rural Development and Agriculture / Development of Rural Areas