Význam aplikace biocharu na hromadění uhlíku v půdě

Bc. Marie Szklenárová

Master's thesis

The Effect of Biochar Application on the Carbon Accumulation in Soil

Anotácia:

Tato diplomová práce byla zaměřena na zhodnocení vlivu aplikace dvou druhů biocharu vyrobených ze dřevní štěpky a z čistírenského kalu na akumulaci uhlíku v půdě. Výzkum reaguje na aktuální otázky spojené se sekvestrací uhlíku jako nástrojem ke zmírnění klimatické změny a zlepšení půdních vlastností. Cílem práce bylo stanovit změny obsahu různých forem uhlíku (celkového, oxidovatelného, vodou extrahovatelného a uhličitanů) v půdě po aplikaci definované dávky biocharu a porovnat je s neošetřenou kontrolní variantou. Zároveň bylo sledováno, zda se míra akumulace uhlíku liší mezi půdou černého úhoru a půdou s vegetací. Součástí experimentu bylo i sledování obsahu celkového dusíku, hodnoty pH a výnosu nadzemní biomasy travní směsi. Pole bylo rozděleno na varianty s a bez vegetace. Vzorky půdy byly odebrány ve čtyřech a vzorky biomasy v šesti termínech během dvou vegetačních období. Analýzy zahrnovaly stanovení uhlíkatých frakcí vysokoteplotní spalovací analýzou, kolorimetrickým stanovením a volumetrickým stanovením. Výsledky prokázaly, že aplikace biocharu vedla ke zvýšení obsahu uhlíku ve všech sledovaných frakcích oproti kontrolám, přičemž čistírenský biochar vykazoval výraznější účinek z hlediska krátkodobého nárůstu biologicky dostupného uhlíku (11,53% nárůst celkového uhlíku ve srovnání s kontrolní variantou na konci experimentu), dřevní biochar naopak vykazoval vyšší potenciál pro dlouhodobou stabilizaci uhlíku v půdě (34,21% nárůst celkového uhlíku ve srovnání s kontrolní variantou na konci experimentu). Zároveň bylo zjištěno, že mezi půdou pokrytou vegetací a černým úhorem neexistují statisticky významné rozdíly, ačkoliv vegetace má potenciál přispívat k vyššímu obsahu celkového uhlíku v půdě. Práce potvrzuje, že biochar může být efektivním nástrojem ke zvyšování zásoby uhlíku v půdě a naznačuje možnosti jeho využití v rámci udržitelného hospodaření.

Abstract:

The thesis focused on the evaluation of the effect of the application of two types of biochar – wood-based and sewage sludge-based – on soil carbon accumulation in soil. The research addresses current issues related to carbon sequestration as a tool for mitigating climate change and improving soil properties. The aim of the study was to determine the changes in the content of different forms of carbon (total, oxidizable, water extractable and carbonate) in soil after application of a defined dose of biochar and to compare the results with an untreated control variant. At the same time, the study examined whether the rate of carbon accumulation differs between fallow soil and soil with vegetation. Additional parameters monitored included total nitrogen content, soil pH, and aboveground biomass yield. The experimental field was divided into variants with and without vegetation. Soil samples were collected at four different times and biomass samples at six time points during two growing seasons. Analyses included high-temperature combustion analysis, colorimetric determination, and volumetric analysis. The results showed that biochar application led to an increase in carbon content of all fractions studied compared to controls, with the sewage sludge biochar showing a more pronounced effect in terms of a short-term increase in bioavailable carbon (with an 11.53% increase in total carbon compared to the control variant at the end of the experiment), whereas wood biochar exhibited a greater potential for long-term carbon stabilization in the soil (with an 34.21% increase in total carbon compared to the control variant at the end of the experiment). It was also found that there were no statistically significant differences between the soil with vegetation and the bare fallow, although vegetation has the potential to contribute to higher total carbon content in the soil. The findings support the conclusion that biochar can serve as an effective tool for increasing carbon stocks in soil and suggest its potential for use in sustainable land management.

Kľúčové slová

sekvestrace uhlíku v půdě, biochar, stabilita uhlíku v půdě, stabilita uhlíku v biocharu

Keywords

soil carbon sequestration, biochar, soil carbon stability, biochar carbon stability

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 24. 4. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 23. 5. 2025
• Vedúci: prof. Ing. Pavel Tlustoš, CSc. dr. h. c.
• Oponent: Jan Habart, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Conservation and Use of Natural Resources