Využití vodných výluhů z vermikompostu v hydroponii

Bc. Nathalie Andrlová

Diplomová práce

Use of aqueous solutions from vermicompost in hydroponics

Anotace:

Organická hnojiva vyráběná z recyklovaného odpadu představují ekologicky šetrnou alternativu k minerálním hnojivům. Velkou výzvou je využití organických hnojiv v hydropo-nických systémech (bezpůdní pěstování plodin). Mezi výhody těchto systémů patří zlepšení výnosů a kvality produktů či recyklace živin, avšak vyvstávají otázky ohledně používání anorganických zdrojů živin. Ačkoli se (vermi-)kompostování (žížalí kompostování) stalo široce využívanou metodou recyklace organického odpadu na kvalitní hnojiva, využití jeho vodných výluhů v hydroponických systémech není dosud zcela prozkoumáno. (Vermi-)kompostování je doporučeno jako čistá a udržitelná technologie pro přeměnu akvakulturního kalu, a využití výluhu z takového vermikompostu v hydroponii by mohlo vést k uzavření cyklu živin. Cílem této práce bylo popsat přednosti a nedostatky použití vodných výluhů připravených z (vermi-)kompostů při hydroponickém pěstování rostlin. Teoretická část se zabývala významem hydroponie, hydroponickým pěstováním plodin a využitím hnojiv v této pěstitelské technologii. Praktická část byla věnována využití výluhu z vermikompostů vyprodukovaných z akvakulturního kalu při pěstování zemědělských plodin. Hydroponický laboratorní experiment byl zaměřen na vliv čtyř typů živných roztoků (kontrolní roztok NPK, výluh z vermikompostu, fugát 100 a 50 %) na výnosy salátu a polníčku pěstovaných v systému kapkové závlahy. Fyzikálně-chemické vlastnosti roztoků byly pravidelně monitorovány a sklizeň nadzemní biomasy proběhla po čtyřech týdnech experimentu. Po jeho skončení byly provedeny podrobné laboratorní analýzy prvkového složení. Bylo zjištěno, že využití vodného výluhu z vermikompostu v hydroponii je možné a efektivní. Nebyl zaznamenán žádný úhyn rostlin, a zastoupení TN, K, Ca v jejich biomase ukazovalo na schopnost rostlin maximálně využít živiny navzdory nízkým koncentracím ve výluhu. Výnosy rostlin (hmotnost nadzemní biomasy) však byly významně nižší pro organické roztoky ve srovnání s roztokem NPK, což platilo zejména pro výluh z vermikompostu. Svoji negativní roli sehrála množství dusíku a prokysličení roztoků. Stanovené cíle práce byly splněny v teoretické i praktické části práce. Zjištěné výsledky rozšířily poznatky o využití produktů zpracování organického odpadu z hlediska možného uzavření cyklu živin. Zároveň poukázaly na fakt, že výběr a příprava výživy může mít významný dopad na růst a vývoj rostlin, a poskytly další informace pro optimalizaci pěstebních postupů v oblasti hydroponie. Další výzkum lze směřovat na kombinaci různých zdrojů živin a propojení kvantitativních a kvalitativních dat pro získání uceleného pohledu na využití hydroponických systémů.

Abstract:

Organic fertilizers made from recycled waste represent an eco-friendly alternative to mineral fertilizers. Using organic fertilizers in hydroponics (soilless crop production) is a great challenge. The main advantages of hydroponics are increasing crop yields, better quality of products, and nutrient recycling; however, using inorganic sources of nutrients have been questioned. Although an (vermi-)composting process (relying on earthworms) belongs to commonly used methods for organic waste recycling to the quality end-product (fertilizer), using aqueous solutions (extracts) from vermicomposts in the hydroponic systems has remained mostly unknown. The (vermi-)composting process is recommended as a clean and sustainable technology transforming aquaculture sludge, therefore, aqueous extracts from such a kind of vermicompost in hydroponics could contribute to close the nutrient cycles. The objective of this study was to describe advantages and disadvantages for aqueous extracts from vermicomposts used as nutrient solutions in hydroponic crop production. The first part (a literature review) was focused on hydroponics and its importance, crop production and fertilizers. Using extracts from vermicomposted aquaculture sludge in hydroponic crop production was investigated in the second part (an experimental study). In the lab experimental study, there were assessed yields of Romaine lettuce and corn salad in the drip irrigation system using four types of nutrient solutions (i.e., control inorganic NPK solution, vermicompost extract, and 100 (50) % liquid digestate). Physical-chemical parameters of solutions were being regularly monitored, and above-ground biomass was harvested after a four-week period. When experiment finished, detailed lab analyses of substance concentrations were made. Using aqueous extracts from vermicomposts in hydroponics was found to be possible and effective. There was no plant mortality, and total nitrogen, potassium and calcium contents in plant tissue showed that crops had been able to uptake nutrients in maximum rate, despite substance concentrations in the vermicompost extract being low. On the contrary, yields (above-ground biomass weight) were significantly lower for organic solutions compared to the NPK solution, and it was much more obvious for aqueous extract from vermicompost. Levels of nitrogen concentration and oxygenation had a negative effect on the crop yields. The objectives set for this study were achieved in both parts of study. The final results help extend our knowledge on products of organic waste recycling and their potential use in nutrient cycles closing. Moreover, they referred to the selection and preparation of nutrient solutions highly impacting plant growth and development, and new information for optimum crop production in hydroponics was obtained. Other researchers could aim for use of nutrient source mix and linkage between quantitative and qualitative data to get a comprehensive view on hydroponic systems use.

Klíčová slova

hydroponie, akvakultura, vodný výluh, vermikompost

Keywords

aquaculture, aqueous solution, vermicompost, hydroponics

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 18. 4. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 20. 5. 2024
• Vedoucí: prof. Ing. Aleš Hanč, Ph.D.
• Oponent: Petr Plíva, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program:
Technologie odpadů