Dlouhodobý vliv biocharu na vybrané fyzikálně-chemické charakteristiky půdy

Bc. Eliška Macků

Master's thesis

The long-term biochar effect on selected physicochemical characteristics of soils

Abstract:

Vhodné fyzikálně-chemické charakteristiky půdy jsou z hlediska půdní úrodnosti, rostlinné produkce a rostoucího počtu obyvatel planety Země velice aktuální téma. Tato diplomová práce se zabývá tématem dlouhodobého vlivu biocharu na vybrané fyzikálně-chemické charakteristiky půdy. Využití biocharu by mohlo být do budoucna šetrným řešením pro zlepšení požadovaných charakteristik půdy. V této diplomové práci byla aplikována série analytických metod, které vedly k posouzení vlivu aplikace biocharu na základní fyzikálně-chemické charakteristiky půdy klasifikované jako písčitohlinitá regozemě v polních podmínkách. Biochar použitý pro tuto studii byl vyroben z dřevní štěpky. Půda byla ošetřena biocharem a biocharem ve směsi s chlévským hnojem a vzorky byly odebrány 6 měsíců po aplikaci. Směs biocharu a chlévského hnoje byla aplikována do půdy v různém procentickém podílu (MB10 – hnůj + vysoko-teplotní biochar v poměru 90:10, MB50 – hnůj + vysoko-teplotní biochar v poměru 50:50, MBh50 –hnůj + středně-teplotní biochar v poměru 50:50). V odebraných vzorcích byly stanoveny vybrané charakteristiky půdy pomocí různých metod. Výměnné pH bylo stanoveno použitím 0,01 mol/L CaCl2, kationtová výměnná kapacita (KVK) pomocí metody ISO 11 260 a dostupný obsah makro/mikroživin extrakcí metodou Mehlich III. Celkový C, N, S a C/N byl stanoven s pomocí CHNOS elementárního analyzátoru s využitím teplotně vodivostního detektoru a dostupný obsah C a N pak pomocí automatizovaného systému SKALAR SANplus s kontinuálním průtokovým segmentačním analyzátorem. Následně byly hodnoceny rozdíly mezi jednotlivými variantami a kontrolou, kdy byl použit výpočtový program Microsoft Excel pro základní statistické vyhodnocení a software Statistica 12 pro výpočet jednofaktorové ANOVY s využitím Tukeyova HSD testu. Výsledky byly zpracovány v podobě grafů a tabulek. Aplikace biocharu společně s chlévským hnojem vedla ke zvýšení hodnoty pH, KVK, vybraných dostupných množství mikro a makroživin jako K, Mg, Cu, Fe, Mn, Na, dusičnanů, amonného dusíku i rozpustného C. Byla dokázána schopnost biocharu zabránit vyplavování dusíku, který je považován za velice mobilní prvek, z půdy. Lze tedy konstatovat, že biochar vyrobený z dřevní štěpky v kombinaci s chlévským hnojem má pozitivní vliv na vybrané fyzikálně-chemické charakteristiky půdy a zároveň dokáže zlepšit zásobenost půdy živinami.

Abstract:

Appropriate physicochemical soil characteristics are a very topical issue in terms of soil fertility, crop production, and the growing population of planet Earth. This thesis deals with the topic of long-term effects of biochar on selected physicochemical characteristics of soil. The use of biochar could be a future friendly solution to improve the desired soil characteristics. In this thesis, a series of analytical methods were applied to assess the effect of biochar application on the basic physicochemical characteristics of soil classified as loamy-sand Regosol under field conditions. The biochar used for this study was made from wood chips. This soil was treated with the biochar, farmyard manure and their blend and samples were collected 6 months after application. The mixture of biochar and farmyard manure was applied to the soil in different percentages (MB10 - manure + high-temperature biochar in 90:10 ratio, MB50 - manure + high-temperature biochar in 50:50 ratio, MBh50 - manure + mediumtemperature biochar in 50:50 ratio). Selected soil characteristics were determined in the collected samples using different methods. The exchangeable pH was determined using 0,01 mol/L CaCl2, the cation exchange capacity (CEC) using the ISO 11 260 method and the available macro/micronutrient content by extraction using the Mehlich III method. Total C, N, S, and C/N were measured with the use of a CHNOS elemental analyser using a thermal conductivity detector, and available C and N contents were quantified by means of an automated SKALAR SANplus system with acontinuous flow segmentation analyser. Subsequently, the differences between the variants and the control were evaluated for when the Microsoft Excel calculation program was used for the basic statistical evaluation and Statistica 12 software was used to calculate the single-factor ANOVA using Tukey's HSD test. The results were processed in the form of graphs and tables. The application of biochar along with manure resulted in an increase in pH, CEC, and selected available amounts of micro and macronutrients such as K, Mg, Cu, Fe, Mn, Na, nitrate, ammonium nitrogen, and soluble C. The ability of biochar to prevent the leaching of nitrogen, which is considered a highly mobile element, from the soil, was demonstrated. It can therefore be concluded that biochar produced from wood chips in combination with manure has a positive effect on selected physicochemical soil characteristics and can also improve soil nutrient supply.

Keywords

biochar, živiny, dlouhodobý účinek, dostupnost

Keywords

biochar, nutrients, long-term effect, availability

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 17. 5. 2023
• Supervisor: prof. Ing. Jiřina Száková, CSc.
• Reader: Petr Ouředníček, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Conservation and Use of Natural Resources