Biowęgiel i węgiel brunatny w sadownictwie

Odczuwamy coraz większe problemy z ochroną środowiska, degradacją gleb i zagospodarowaniem odpadów. Te czynniki, jak i jednocześnie rozwój rolnictwa ekologicznego oraz zrównoważonego, poszukiwania odnawialnych źródeł energii skłaniają do wykorzystania rozwiązań, w których główną rolę odgrywa biowęgiel. W ogrodnictwie można również wykorzystać węgiel brunatny.

Dzięki swoim właściwościom biowęgiel i węgiel brunatny mają korzystny wpływ na jakość gleby oraz wzrost i plonowanie roślin ogrodniczych. Pozwalają odbudować żyzność gleby oraz zmniejszyć obciążenia środowiska. Często są bazą do produkcji bionawozów. 

Zarówno biowęgiel, jak i węgiel brunatny wpisują się w unijne regulacje, takie jak Europejski Zielony Ład.

Gleba użytkowana rolniczo i sadowniczo

Większość gleb w Polsce to gleby niskiej jakości (89%), kwaśne (58% gruntów ornych), o średniej zawartości węgla na poziomie 1,25%. Degradacja gleb jest procesem postępującym i obejmuje coraz większą powierzchnię użytków rolnych.

Prowadzenie sadu czy plantacji to uprawa jednego gatunku przez wiele lat. Typowa monokultura. Nawożenie oparte jest przede wszystkim na nawożeniu mineralnym, a wprowadzenie masy organicznej do gleby jest ograniczone i często stosowane tylko przed sadzeniem drzew czy krzewów. Po wykarczowaniu starych drzew, w ich miejsce sadzone są młode. Zmianowanie praktycznie nie jest stosowane.

Choroba replantacji

W takich warunkach powszechnym zjawiskiem jest choroba replantacji, której objawem jest zmęczenie gleby. Uważa się, że jest ona

biowęgiel - jabłoń - po cięciu zimowym

Przykładowo, po 15 latach uprawy jabłoni, straty próchnicy w glebie dochodzą do 20–30%, warto więc je systematycznie zwiększać. Posłużyć może biowęgiel

fot. Anita Łukawska

powodowana przez kompleks czynników zarówno abiotycznych, jak i biotycznych. Przy czym wystąpienie tylko jednego z nich może spowodować utratę żyzności gleby, zniszczenie jej struktury i wyjałowienie oraz nagromadzenie patogenów i substancji szkodliwych dla nowych nasadzeń.

Żadne działania w uprawach sadowniczych nie przyniosą spodziewanego efektu, jeśli podstawowy element produkcji, jakim jest gleba, miejsce życia i funkcjonowania korzeni drzewa, będzie wadliwy. Przykładowo, po 15 latach uprawy jabłoni, straty próchnicy w glebie dochodzą do 20–30%, a jej odtworzenie może trwać nawet 30–40 lat.

W tym kontekście warto zwrócić uwagę na biowęgiel i węgiel brunatny, które wpływają na:

  • zwiększenie materii organicznej i próchnicy w glebie,
  • wzrost aktywności mikrobiologicznej gleby,
  • poprawę właściwości fizycznych gleby, jej zasobności w wodę i składniki pokarmowe.

Jest to bardzo dobre rozwiązanie dla upraw ekologicznych i zrównoważonych, ale przecież także dla konwencjonalnych.

Biowęgiel

Biowęgiel zwany biokarbonem, agrikarbonem czy biocharem jest karbonatem o wysokiej zawartości węgla. Przypomina węgiel drzewny. Powstaje na drodze pirolizy materii organicznej. Piroliza jest rodzajem termolizy, czyli procesem degradacji zachodzącym w wysokiej temperaturze (od 350°C) bez dostępu lub z ograniczeniem tlenu. Biomasa do produkcji biowęgla może być zwierzęca (kości) lub roślinna (odpady leśne, rolno-spożywcze, rolnicze, komunalne, osady ściekowe). Rodzaj uzyskanego biowęgla zależy od użytego surowca. Na potrzeby rolnictwa najbardziej przydatny jest biowęgiel ze zrębków drzewnych. Ze 100 kg surowca można uzyskać 20–30 kg biowęgla.

Właściwości biowęgla

Biowęgiel charakteryzuje się wysoką zawartością węgla (40–90%) i niską podatnością na rozkład. Taka ilość węgla wpływa na wzrost zawartości próchnicy w glebie. Wraz ze wzrostem tej wartości wzrasta retencja wody, zmniejsza się wymywanie składników pokarmowych i wzrasta aktywność mikrobiologiczna gleby. Zwiększa się bioróżnorodność mezofauny i pożytecznych mikroorganizmów. Po zastosowaniu biowęgla, procesy humifikacji i mineralizacji substancji organicznej przebiegają bardzo wolno.

Odczyn biowęgla jest obojętny lub zasadowy o pH 7–12, dlatego zakwaszenie gleby, po jego zastosowaniu, się zmniejsza.

Biowęgiel ma duże przestrzenie międzykomórkowe i cechuje go wysoka porowatość. Wpływa to na jego dużą wodochłonność, zdolność sorpcyjną oraz retencję składników pokarmowych. Dodatek biowęgla do gleby zwiększa jej wilgotność wiosną kolejnego roku o 5–30%. Zastosowanie biocharu zapewnia lepsze wykorzystanie nawozów i ogranicza wymywanie składników pokarmowych w głąb gleby. Biowęgiel zwiększa dostępność tlenu w glebie. Tym samym stymuluje rozwój systemu korzeniowego, szczególnie korzeni drobnych i włośnikowych. Silniejszy system korzeniowy warunkuje stan odżywienia i kondycję roślin oraz ich plonowanie (np. jabłoń, truskawka).

Z punktu ochrony środowiska, ograniczenia zanieczyszczenia wód i rekultywacji gleb, ważne jest zastosowanie biowęgla łagodzącego skutki zasolenia i zanieczyszczenia metalami ciężkimi. Biowęgiel (np. z trocin buka wielkolistnego) potrafi wiązać zarówno zanieczyszczenia organiczne, jak i nieorganiczne oraz ograniczać ich biodostępność. Nawożenie biowęglem przeciwdziała także zmianom klimatycznym, redukując emisję NO2 i CH4 z gleb.

Biowęgiel — aplikacja

Biowęgiel zaleca się stosować na glebach piaszczystych, gdzie poprawi zatrzymywanie wody i składników pokarmowych oraz zwiększy jej bioróżnorodność mikrobiologiczną. Na glebach bardziej zwięzłych biowęgiel wpłynie na jej rozluźnienie i napowietrzenie. Na glebach zbyt ciężkich, biowęgiel może ograniczyć dostęp tlenu w strefie korzeniowej. Najlepszym terminem aplikacji jest jesień, w warunkach wyższej wilgotności gleby, której suchy biowęgiel potrzebuje, aby pobrać wodę dla siebie. Zastosowanie węgla wiosną może pogorszyć warunki wodne. W sadzie, po zastosowaniu biowęgla, w okresie kwitnienia i zawiązywania owoców, konieczne może być nawadnianie drzew.

Biochar najlepiej dostarczyć jak najbliżej strefy korzeniowej w rzędach rosnących lub planowanych drzew. Jeśli to możliwe trzeba wymieszać go z wierzchnią warstwą gleby w dawce 10 ton na ha. Zastosowanie biowęgla na całą powierzchnię w dawce 30 ton na ha jest nieuzasadnione ekonomicznie przy cenie 2500 zł za tonę. Dlatego biowęgiel można także stosować w czasie sadzenia, pod każde drzewko w ilości 2 l (4 tony na ha przy liczbie 4000 drzew na ha). Biowęgiel „pod korzeń” musi być mokry. Wyższą efektywność biowęgla zapewni także wymieszanie go z substancją organiczną. Jednocześnie, dodanie biowęgla w ilości 2–5% do pryzmy kompostowej poprawia jakość kompostu i spowalnia proces jego mineralizacji oraz ogranicza straty azotu. Tempo i efektywność działania biowęgla zwiększa dodanie do niego pożytecznych mikroorganizmów i kwasów humusowych.

Węgiel brunatny

biowęgiel - malina - plantacja polowa

Biowęgiel i sypkie produkty z węgla brunatnego najlepiej stosować jesienią w rzędach roślin

fot. Katarzyna Kupczak

Rozdrobniony węgiel brunatny to odpad, który może być wykorzystywany do poprawy jakości gleb i stymulacji jej aktywności mikrobiologicznej. Może być wykorzystywany jako baza bionawozów organicznych lub kompostów, jako dodatek do podłoża albo ściółka. Przydatność węgla brunatnego jako podłoża jednorodnego jest ograniczona, ponieważ jest on za bardzo przepuszczalny. Zawartość części organicznych w suchej masie nawozu na bazie węgla brunatnego powinna być wyższa niż 30%. Wilgotność z kolei powinna wynosić maksymalnie 15%.

Węgiel brunatny jest bogatym źródłem związków organicznych, z dużym udziałem substancji humusowych oraz składników pokarmowych. Substancja organiczna stanowi ponad 70% masy, w tym substancje humusowe 30–40%. Reszta to ligniny, woski, celuloza oraz inne substancje organiczne i 10–20% popiołu. Zawiera dużo K, Ca, Mg oraz mikroelementów: Cu, Mo, Mn, Fe, B, Zn. Dodatek węgla brunatnego do gleby, jako źródła materii organicznej wpływa na: wzrost zawartości trwałych frakcji próchnicy w glebie, poprawę jej zdolności sorpcyjnej i rozwój mikroflory glebowej.

Aktywność bakterii ryzosferowych, grzybów mikoryzowych zwiększa powierzchnię chłonną korzeni, a tym samym efektywność pobierania wody i składników pokarmowych przez rośliny. Pożyteczna mikroflora glebowa i związki humusowe jako efekt zastosowania węgla brunatnego wykazują działania ochronne przed patogenami glebowymi. Są też źródłem odporności roślin na choroby i pełnią funkcję biofiltrów neutralizujących i akumulujących chemiczne zanieczyszczenia gleby. Materia organiczna z węgla brunatnego zwiększa retencję wodną i współczynnik wykorzystywania składników odżywczych przez rośliny. Dodatkowo ogranicza ich wymywanie do głębszych warstw gleby i wód gruntowych. Węgiel brunatny charakteryzuje się dużą porowatością i zdolnością do pochłaniania wody, amoniaku i dwutlenku węgla. Dzięki właściwościom buforowym węgiel brunatny poprawia i stabilizuje odczyn gleby. Tak jak biowęgiel, węgiel brunatny jest korzystny dla środowiska.

Skuteczność stosowania węgla brunatnego

Rozdrobniony węgiel brunatny najefektywniej poprawia właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne gleb piaszczystych, silnie zakwaszonych, o niskiej zawartości próchnicy, zdegradowanych i wymagających rekultywacji. Nawozy o dużej zawartości kwasów humusowych stymulują wzrost i rozwój roślin w szkółkach i w sadach z objawami zmęczenia gleby i na plantacjach roślin jagodowych. W uprawach sadowniczych stosuje się w dawce 12–15 ton na ha lub 10 kg na drzewo.

Skuteczność zastosowania węgla brunatnego w uprawie polowej zależy od jego pochodzenia, rozdrobnienia, wielkości dawki, właściwości fizyczno-chemicznych gleby, warunków klimatycznych i gatunku uprawianej rośliny. Efekt nawożenia węglem brunatnym jest widoczny dopiero po kilku latach, ale jest długotrwały. Jednorazowe nawożenie pola nawozem z węgla brunatnego nie wymaga ponownego zabiegu przez kilkanaście kolejnych lat. Zastosowanie produktów na bazie węgla brunatnego nie uwalnia szkodliwych substancji (N, P) do wód i środowiska.

Produkty na bazie węgla brunatnego mogą być stosowane w uprawach ekologicznej, integrowanej i konwencjonalnej.


Czytaj też:
Zwiększyć plon owoców. Jak to zrobić?

Czy artykuł był przydatny?

Kliknij na gwiazdkę, by zagłosować

Ocena 5 / 5. Liczba głosów 2

Na razie brak głosów. Możesz być pierwszy!

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *