Poljoprivredna praksa suočava se s ozbiljnim izazovima – degradacijom tla, gubitkom organske tvari, emisijama stakleničkih plinova te nepovoljnim učincima prekomjerne upotrebe anorganskih gnojiva. Znanstvenici s Mediteranskog instituta za poljoprivredu, okoliš i razvoj te Instituta za globalne promjene i održivost Sveučilišta u Évori, Portugal, istražili su kako kombinacija biougljena, komposta i reduciranih količina anorganskog dušika utječe na kvalitetu prinosa, unos hranjivih tvari i antioksidativne odgovore repe.
Ekološki prihvatljiva alternativa konvencionalnom gnojenju
Tlo je osnova poljoprivredne proizvodnje, no alarmantno je da je do 40% obradivih površina kiselo, dok je približno 20% navodnjavanih površina pogođeno salinizacijom. Klimatske promjene uzrokovane emisijama stakleničkih plinova dodatno ubrzavaju degradaciju tla. Anorganska gnojiva, iako neophodna za visoke prinose, značajno doprinose emisijama stakleničkih plinova i imaju velik ugljični otisak.
Istraživači su postavili pitanje: može li kombinacija biougljena i komposta, uz minimalne količine anorganskog dušika, biti učinkovito rješenje za smanjenje ovisnosti o anorganskim gnojivima, istovremeno održavajući ili poboljšavajući plodnost tla?
Ovo istraživanje ističe se svojim integriranim pristupom kombiniranja biougljena s kompostom i smanjenom količinom dušika za optimizaciju unosa hranjivih tvari, prinosa i akumulacije fitokemikalija u repi uzgajanoj na tlu niske plodnosti.
Metodologija istraživanja
Eksperiment je proveden u stakleniku gdje su biljke repe uzgajane u posudama s tlom niske plodnosti. Ispitano je šest tretmana gnojidbe:
- Negnojeno tlo (kontrola)
- Kompost + biougljen
- Kompost + 0,5 g N/posudu
- Biougljen + 0,5 g N/posudu
- Kompost + biougljen + 0,5 g N/posudu
- Anorgansko gnojivo + 1 g N/posudu (konvencionalni pristup)
Kompost, biougljen i osnovno mineralno gnojivo inkorporirani su u prvih 10 cm tla, dok je anorganski dušik (u obliku amonijevog nitrata) primjenjivan tjedno u jednakim dozama.
Ključni aspekt ovog eksperimenta bila je primjena komunalnog krutog otpada kao izvora komposta, što je sve dostupnije u europskim zemljama zbog širenja sustava odvojenog prikupljanja biootpada. Prema EU direktivama, države članice morat će prikupljati biootpad odvojeno u nadolazećim godinama, što čini kompost od komunalnog otpada praktičnom opcijom za razvoj održivih strategija gnojidbe.
Iznenađujući rezultati o učinkovitosti biougljena
Suprotno početnim pretpostavkama, dodavanje biougljena kompostu i smanjenoj dozi dušika nije poboljšalo unos makronutrijenata u usporedbi s primjenom samo komposta i smanjene doze dušika. To se može objasniti niskom električnom vodljivošću (EC) biougljena (0,21 dS/m u usporedbi s 4,41 dS/m kod komposta) i niskim razinama ekstraktabilnih hranjivih tvari u biougljenu.
Razine ekstraktabilnih hranjivih tvari u biougljenu bile su vrlo niske, osim neočekivano visokog sadržaja nitrata u vodenom ekstraktu (5,19 mg/g). Ekstraktabilni kalij bio je relativno nizak, što odstupa od uobičajeno visokih razina ekstraktabilnog kalija u biougljenu.
Dodavanje biougljena kompostu i dušiku nije značajno utjecalo na pH tla i, posljedično, imalo je ograničen utjecaj na ishranu biljaka. To bi se moglo objasniti nižom stopom primjene biougljena ili njegovim ograničenim kapacitetom za povećanje pH.
Utjecaj na unos hranjivih tvari
Dodavanje biougljena kompostu i dušiku utjecalo je na raspodjelu i unos hranjivih tvari u biljkama. Smanjen je unos kalcija i magnezija putem nadzemnih dijelova te fosfora i magnezija putem korijena, dok je značajno povećan unos kalcija putem korijena. Ovo ukazuje da biougljen može utjecati na raspodjelu hranjivih tvari unutar biljke, potencijalno mijenjajući transport hranjivih tvari i/ili njihovu dostupnost u tlu.
Veći unos dušika putem korijena i nadzemnih dijelova kod konvencionalne gnojidbe bio je posljedica veće količine primijenjenog dušika, koja je bila više nego dvostruko veća od količine korištene u tretmanima s 0,5 g N/posudu. Unatoč tome, razine dušika u biljkama uzgajanim s kompostom i smanjenom dozom dušika, sa ili bez biougljena, vjerojatno su dosegle dostatne razine, zahvaljujući sinergiji između komposta i smanjene primjene dušika.
Unos kalija bio je veći u biljkama uzgajanim s kompostom i 0,5 g N, sa ili bez biougljena, nego u onima uzgajanim samo s anorganskim gnojivom. Ove kombinacije vjerojatno su poboljšale unos kalija stimuliranjem rasta biljaka kroz poboljšanu dostupnost dušika, što je povećalo apsorpciju kalija iz tla, gdje je njegova dostupnost bila visoka zbog ekstraktabilnog kalija iz komposta i povećanja pH.
Utjecaj na rast i prinos
Suprotno početnim pretpostavkama, kombinirana primjena biougljena, komposta i anorganskog dušika nije poboljšala suhu biomasu, ali je poboljšala plodnost tla, što je vidljivo kroz povećanu aktivnost katalaze u tlu nakon berbe repe.
Suha biomasa u tretmanima s kompostom i 0,5 g N, sa ili bez biougljena, i bez dodatka drugih anorganskih hranjivih tvari osim dušika, nije se značajno razlikovala od biomase biljaka uzgajanih samo s anorganskim gnojivom. Tretmani kompost + 0,5 g N, anorgansko gnojivo + N i kompost + biougljen + 0,5 g N doveli su do povećanja suhe mase biljaka za 771,4%, 738,1%, odnosno 690,5%, u usporedbi s negnojenim tlom.
Sadržaj nitrata u nadzemnim dijelovima i korijenju biljaka uzgajanih s kompostom i 0,5 g N, sa ili bez biougljena, bio je niži nego kod biljaka uzgajanih s anorganskim gnojivom. Koncentracije nitrata u korijenju i nadzemnim dijelovima biljaka uzgajanih s organskim dodacima i 0,5 g N bile su slične među tretmanima. Međutim, kod biljaka uzgajanih s anorganskim gnojivom, koncentracije nitrata bile su više u nadzemnim dijelovima nego u korijenju.
Utjecaj na fitokemikalije i antioksidativnu aktivnost
Tretmani gnojidbe različito su utjecali na sadržaj askorbinske kiseline, ukupnih fenola, aktivnost polifenol oksidaze i sadržaj prolina. Dodatak biougljena kompostu i 0,5 g N, u usporedbi sa samim kompostom i 0,5 g N, povećao je sadržaj askorbinske kiseline i ukupnih fenola u korijenju te prolina u nadzemnim dijelovima i korijenju. Prema znanstvenicima, takvo povećanje antioksidansa poboljšava toleranciju na stres i poboljšava staničnu zaštitu.
Dodatak biougljena također je smanjio aktivnost polifenol oksidaze, što je prednost jer je visoka aktivnost polifenol oksidaze povezana sa smanjenim rokom trajanja zbog post-žetvenog kvarenja. To sugerira da bi tretman kompost + biougljen + 0,5 g N mogao produžiti rok trajanja repe minimiziranjem post-žetvenih gubitaka.
Viši sadržaj ukupnih fenola i prolina primijećen u nadzemnim dijelovima u usporedbi s korijenom sugerira diferencijalnu raspodjelu sekundarnih metabolita.
Implikacije za održivu poljoprivredu
Rezultati ovog istraživanja imaju važne implikacije za razvoj održivih strategija gnojidbe koje mogu smanjiti ovisnost o anorganskim gnojivima, poboljšati kvalitetu tla i smanjiti emisije stakleničkih plinova.
Primjena komposta i smanjene količine dušika (0,5 g N/posudu), sa ili bez biougljena, pokazala se kao održiva strategija koja postiže visoke prinose suhe biomase slične onima dobivenim anorganskim gnojivom, ali uz niži unos anorganskog dušika i bez dodatka drugih anorganskih hranjivih tvari. Ovo ukazuje na mogućnost smanjenja ili čak eliminiranja potrebe za anorganskim gnojivom s kalijem, fosforom, kalcijem i magnezijem.
Kombinacija komposta i 0,5 g N, sa ili bez biougljena, ističe se kao najodrživija opcija gnojidbe jer balansira visoku produktivnost suhe biomase sa smanjenjem unosa anorganskih gnojiva i ponovnim korištenjem resursa. Osim toga, sadržaj nitrata u nadzemnim dijelovima i korijenju biljaka uzgajanih s ovim tretmanima bio je niži nego kod biljaka uzgajanih s anorganskim gnojivom.
Tretmani različito utječu na akumulaciju fitokemikalija u korijenju i nadzemnim dijelovima, što naglašava njihov potencijal za ciljane strategije gnojidbe. Anorganska gnojidba poboljšava razine askorbinske kiseline u nadzemnim dijelovima, dok bi se tretman kompost + biougljen + 0,5 g N trebao koristiti za maksimiziranje razina askorbinske kiseline u korijenju.
Budućnost održive gnojidbe
Ovo istraživanje pokazuje da kombinirana primjena komposta i smanjene količine anorganskog dušika predstavlja održivu strategiju gnojidbe koja može postići visoke prinose uz smanjenje ovisnosti o anorganskim gnojivima. Iako dodavanje biougljena nije poboljšalo prinos, poboljšalo je plodnost tla i utjecalo na raspodjelu hranjivih tvari i akumulaciju fitokemikalija, što ga čini korisnim dodatkom za dugoročno zdravlje tla.
Primjena komunalnog krutog otpada kao izvora komposta dodatno naglašava potencijal za razvoj kružne ekonomije u poljoprivredi, gdje se “otpad” pretvara u vrijedan resurs. S obzirom na rastuću dostupnost komposta od komunalnog otpada zbog širenja sustava odvojenog prikupljanja biootpada, ova strategija gnojidbe postaje sve praktičnija i dostupnija.
U vremenu kada poljoprivreda traži održivije prakse koje mogu smanjiti negativne utjecaje na okoliš, rezultati ovog istraživanja pružaju vrijedne smjernice za razvoj strategija gnojidbe koje balansiraju produktivnost, kvalitetu proizvoda i zdravlje tla. Usvajanje ovih praksi moglo bi pridonijeti smanjenju ugljičnog otiska poljoprivrede i izgradnji otpornijih i održivijih poljoprivrednih sustava.
SAVJETODAVNI PARTNER
