Vliv biocharu na příjem živin a rizikových prvků vybranými plodinami

Bc. Asiyat Kalusova

Master's thesis

The effect of biochar on the nutrient and risk element uptake by selected crops

Abstract:

Tato práce je zaměřena na posouzení vlivu biocharu na mobilitu živin a rizikových prvků v půdě a na příjem těchto prvků vybranou plodinou, konkrétně pšenicí (Triticum aestivum L.). Pro nádobový pokus byly vybrány dvě půdy s různými fyzikálně-chemickými vlastnostmi, a to písčito-hlinitá kambizem pocházející z lokality Humpolec a hlinitá luvizem z lokality Hněvčeves. Použitý biochar byl tzv. bonechar, vyrobený z odpadního materiálu z drůbežích jatek, tedy převážně z kostí a šlach. V biomase pšenice byly stanoveny obsahy vybraných živin a rizikových prvků pomocí optické emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-OES) po předchozím rozkladu vzorků ve směsi oxidačních činidel za zvýšeného tlaku s mikrovlnným ohřevem. V půdách pak byly stanoveny dostupné podíly těchto prvků pomocí výluhových testů zředěnou kyselinou octovou, přičemž obsahy prvků v extraktech byly stanoveny rovněž metodou ICP-OES. Bylo zjištěno, že bonechar měl vliv na příjem některých prvků rostlinami. Výsledky obsahu mobilních podílů prvků v půdě se lišily dle lokalit odkud pocházely. U kyselejší půdy z Humpolce se aplikace bonecharu projevila snížením obsahu manganu a železa ve slámě a zvýšením obsahu draslíku ve slámě, vápníku v zrnu a fosforu ve slámě a zrnu. U zásaditější půdy z Hněvčevsi bylo zaznamenáno pouze snížení obsahu manganu v zrnu. Podobný trend byl pozorován i v obsahu dostupných podílů v půdě. V případě Humpolce aplikace bonecharu snížila dostupný podíl niklu, mědi a manganu a zvýšila dostupný podíl fosforu, síry, vápníku, zinku a draslíku. V případě Hněvčevsi, bylo zaznamenáno více významných změn v dostupných podílech prvků oproti kontrole, než ve výsledcích biomasy. Aplikace bonecharu zvýšila dostupný podíl fosforu, síry, vápníku, zinku a draslíku a snížila dostupný podíl niklu a mědi. Z výsledků je patrné, že bonechar se jeví jako slibný zdroj fosforu pro rostliny, může tak snížit spotřebu průmyslových hnojiv a zároveň výchozí surovinou pro jeho výrobu je odpad, který je jinak nevyužitelný a představuje nebezpečí kontaminace při nesprávném skladování a likvidaci. Snížení dostupnosti rizikových prvků rostlinám bylo pozorováno pouze u vzorku půdy s nižším pH, u půdy s neutrálním pH nebyl zaznamenán rozdíl.

Abstract:

This work is focused on assessing the effect of biochar on the mobility of nutrients and risk elements in the soil and on the uptake of these elements by the selected crop, specifically wheat (Triticum aestivum L.). For the pot experiment there were selected two soils with different physico-chemical properties, the first one was sandy-loamy cambisol from Humpolec locality and the second one was loamy luvisol from the Hněvčeves locality. Used biochar was so called bonechar, made from waste material from poultry slaughterhouses, i.e. mainly bones and tendons. The contents of selected nutrients and risk elements in wheat biomass were determined by using inductively coupled plasma - optical emission spectrometry (ICP-OES) after previous decomposition of the samples in a mixture of oxidizing agents under elevated pressure with microwave heating. The available proportions of these elements in the soils were then determined using leaching tests with diluted acetic acid, while the element contents in the extracts were also determined by the ICP-OES method. Bonechar application affected the uptake of some elements by plants. The results of the available content of the elements in the soil differed according to the locations. In the more acidic soil from Humpolec, the application of bonechar resulted in a decrease in the content of manganese and iron in the straw and an increase in the content of potassium in the straw, calcium in the grain, phosphorus in straw and grain. For the more alkaline soil from Hněvčeves, only decreasing manganese content in the grain was recorded. Similar trend was also observed in the accessible content of the elements in the soil. In the case of Humpolec soil, the application of bonechar reduced the accessible content of nickel, copper and manganese and increased the accessible content of phosphorus, sulphur, calcium, zinc and potassium. In the case of Hněvčeves, more significant changes were recorded in the accessible content of elements compared to the control than in the biomass results. The application of bonechar increased the accessible content of phosphorus, sulphur, calcium, zinc and potassium and decreased the accessible content of nickel and copper. The results show that bonechar appears to be a promising source of phosphorus for plants, it can thus reduce the consumption of industrial fertilizers, and at the same time, the material for its production is waste, which is otherwise unusable and poses a risk of contamination in case of impropery storage and elimination. A reduction in the accessible content of risk elements to plants was observed only in the soil sample with a lower pH, no difference was noted in the soil with a neutral pH.

Keywords

biochar, živiny, rizikové prvky, dostupnost

Keywords

biochar, nutrients, risk elements, availability

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 15. 5. 2023
• Supervisor: prof. Ing. Jiřina Száková, CSc.
• Reader: Lukáš Trakal, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Waste Technology