Utjecaj veličine čestica komposta i dodataka na fizikalna svojstva pjeskovitog tla

Posljednjih godina, u poljoprivredi i hortikulturi sve se više pažnje posvećuje održivim metodama poboljšanja kvalitete tla. Među različitim pristupima, upotreba komposta kao organskog poboljšivača tla pokazala se iznimno učinkovitom, posebice za pjeskovita tla koja su često ograničena niskom sposobnošću zadržavanja vode. Najnovije istraživanje, objavljeno u časopisu Agronomy početkom 2025. godine, donosi važne spoznaje o utjecaju veličine čestica komposta i različitih dodataka na fizikalna svojstva pjeskovitog tla, s posebnim naglaskom na zadržavanje vode.

Kako dodaci kompostu mijenjaju svojstva tla

Tim znanstvenika s Poljoprivrednog sveučilišta u Krakovu, predvođen Tomaszom Głąbom, Krzysztofom Gondekom i Monikom Mierzwa-Hersztek, istražio je kako različiti dodaci kompostu – zeolit, biochar i dijatomit – utječu na fizikalna svojstva pjeskovitog ilovastog tla. Ovo istraživanje posebno je značajno jer se prvi put istražuje interakcija između veličine čestica komposta i dodataka poput zeolita, biochara i dijatomita.

Istraživanje je pokazalo da različiti dodaci kompostu imaju značajan utjecaj na svojstva tla, ali zeolit se pokazao najučinkovitijim u poboljšanju zadržavanja vode. Kompost obogaćen zeolitom smanjio je volumen velikih pora tla (promjera 50-500 µm i iznad 500 µm), što je rezultiralo većim zadržavanjem vode povezanim s mezoporama. Ova sposobnost zeolita da modificira promjer pora rezultirala je nižom volumnom gustoćom tla i većim kapacitetom zadržavanja vode.

“Rezultati ovog istraživanja su pokazali da obogaćivanje komposta određenim dodacima može značajno poboljšati njegova svojstva kao poboljšivača tla, posebno u kontekstu gospodarenja vodom u poljoprivredi,” navode autori istraživanja.

Veličina čestica komposta itekako utječe na zadržavanje vode

Istraživanje je pokazalo da nije samo vrsta dodatka važna, već i veličina čestica komposta ima značajan utjecaj na fizikalna svojstva tla. Veće čestice komposta (1,0-2,0 mm) pokazale su bolji učinak na fizikalnu kvalitetu tla u usporedbi s manjim česticama (<1,0 mm). Međutim, zanimljivo je da su finije čestice (0,5-1,0 mm) bile povezane s većom vodoodbojnošću.

Znanstvenici su koristili tri različite veličine čestica: 0-500 µm, 500-1000 µm i 1000-2000 µm, primijenjene u različitim stopama: 1%, 2% i 4%. Rezultati su pokazali da veće čestice komposta povećavaju poljski kapacitet (sposobnost tla da zadrži vodu) s prosječne vrijednosti od 0,116 cm³ cm⁻³ za najmanje čestice do 0,145 cm³ cm⁻³ za najveće čestice. Ovo otkriće sugerira da je poroznost unutar čestica komposta važnija od interakcije između čestica tla i komposta.

Vodoodbojnost – neočekivana posljedica dodavanja komposta

Iako je poboljšanje zadržavanja vode glavni cilj dodavanja komposta u pjeskovita tla, istraživanje je otkrilo zanimljiv nusproizvod – povećanu vodoodbojnost. Vrijeme prodiranja kapljice vode (WDPT) variralo je od 1 sekunde za kontrolno tlo do 242 sekunde (4 minute i 2 sekunde) za tlo tretirano kompostom s dijatomitom pri stopi od 4% i veličini čestica 0,5-1,0 mm.

Ovo povećanje vodoodbojnosti bilo je najizraženije kod komposta s dijatomitom, s prosječnom vrijednošću WDPT-a od 26,5 sekundi. Značajno niže vrijednosti zabilježene su za kompost sa zeolitom (11,1 s), kompost s biocharom (3,7 s) i kompost bez dodataka (5,2 s). Zanimljivo je da je vodoodbojnost bila najviša za čestice srednje veličine (0,5-1,0 mm), dok su druge frakcije čestica karakterizirane značajno nižim WDPT-om.

“Vodoodbojnost se često javlja u pjeskovitim tlima obogaćenim organskom tvari,” objašnjavaju istraživači. “Ovaj fenomen može nastati zbog procesa nepovratnog sušenja tla bogatog organskom tvari ili zbog hidrofobnih proizvoda nastalih djelovanjem mikroorganizama.”

Optimizacija upotrebe komposta – kompromis između zadržavanja vode i vodoodbojnosti

Istraživanje je pokazalo da je pri korištenju komposta kao poboljšivača tla potrebno pronaći ravnotežu između poboljšanja zadržavanja vode i rizika od povećanja vodoodbojnosti. Ovo je posebno važno u sustavima navodnjavanja, gdje vodoodbojnost može smanjiti učinkovitost navodnjavanja.

Prema regresijskom modelu razvijenom u ovom istraživanju, maksimalna vrijednost raspoložive vode (0,177 cm³ cm⁻³) izračunata je za stopu komposta od 4% i čestice komposta promjera 2 mm. Slično, maksimalna vrijednost produktivnog sadržaja vode (0,250 cm³ cm⁻³) postignuta je pri istim uvjetima.

Praktične implikacije za poljoprivredu i hortikulturu

Rezultati ovog istraživanja imaju značajne implikacije za poljoprivrednu praksu, posebno u regijama gdje je gospodarenje vodom ključno zbog ograničene dostupnosti vode ili klimatskih promjena. Autori sugeriraju da bi optimalna kombinacija bila kompost sa zeolitom u stopi od 4%, s česticama veličine 1,0-2,0 mm.

Za poljoprivrednike i vrtlare koji žele poboljšati zadržavanje vode u pjeskovitim tlima, ovo istraživanje nudi konkretne smjernice za odabir najbolje vrste komposta i optimalnih veličina čestica. Ove informacije mogu biti posebno korisne u ekološkoj poljoprivredi, gdje su organski poboljšivači tla preferirani izbor.

Uloga dodataka u poboljšanju svojstava komposta

Različiti dodaci kompostu korišteni u ovom istraživanju pokazali su različite učinke na svojstva tla. Evo kako su pojedini dodaci utjecali na fizikalna svojstva pjeskovitog tla:

Zeolit

Zeolit se pokazao najučinkovitijim dodatkom za poboljšanje zadržavanja vode. Njegova visoka specifična površina (74,9 m² g⁻¹) i ukupni volumen pora (0,225 cm³ g⁻¹) omogućili su mu da značajno modificira distribuciju veličine pora u tlu, povećavajući volumen mezopora koje su ključne za zadržavanje vode dostupne biljkama.

Kompost obogaćen zeolitom karakterizirala je viša vrijednost poljskog kapaciteta (0,156 cm³ cm⁻³) u usporedbi s drugim vrstama komposta (prosječno 0,118 cm³ cm⁻³). Slični učinci primijećeni su i za relativni poljski kapacitet, što ukazuje na poboljšanu strukturu pora.

Biochar

Kompost s biocharom nije pokazao značajno poboljšanje hidrauličkih svojstava tla u usporedbi s kompostom bez dodataka. Međutim, biochar je imao najveću specifičnu površinu (185,6 m² g⁻¹) među testiranim dodacima, što sugerira da su možda drugi faktori, poput interakcije s mineralnom frakcijom tla, utjecali na njegove performanse.

Dijatomit

Korištenje dijatomita kao dodatka kompostu rezultiralo je povećanom vodoodbojnošću u usporedbi s drugim dodacima. Ovo je važan nalaz jer sugerira da pri upotrebi dijatomita kao dodatka kompostu treba uzeti u obzir potencijalni rizik od povećane vodoodbojnosti, posebno u sustavima navodnjavanja.

Distribucija veličina pora – ključni faktor zadržavanja vode

Istraživanje je pokazalo da su promjene u raspodjeli veličina pora glavni mehanizam kojim kompost i njegovi dodaci utječu na zadržavanje vode u tlu. Volumen pora u rasponu od 0,5-50 µm i ispod 0,005 µm bio je značajno veći u tlima tretiranim kompostom u usporedbi s kontrolnim tretmanom.

Najviši doprinos ukupnoj poroznosti došao je od pora promjera 0,5-50 µm (35% ukupne poroznosti). Za druge frakcije pora, postoci su bili sljedeći: <0,005 µm, 2%; 0,005-0,5 µm, 7%; 50-500 µm, 31%; i >500 µm, 25%. Najniži volumen ovih pora određen je za kontrolno tlo (0,035 cm³ cm⁻³), dok je primjena komposta povećala ovu vrijednost na 0,126 cm³ cm⁻³.

Kompost sa zeolitom karakterizirao je manji broj pora 0,5-50 µm (0,102 cm³ cm⁻³) u usporedbi s drugim dodacima kompostu. Nije bilo značajnog utjecaja frakcija čestica komposta na distribuciju pora, ali više stope komposta povećale su volumen pora 0,5-50 µm s 0,0775 cm³ cm⁻³ pri stopi komposta od 0,5% na 0,1934 cm³ cm⁻³ pri stopi od 4%.

Zaključak – optimizacija upotrebe komposta za poboljšanje kvalitete tla

Istraživanje je potvrdilo da dodavanje komposta može pozitivno utjecati na fizikalna i hidraulička svojstva pjeskovitog tla. Međutim, učinkovitost komposta ovisi o vrsti dodatka, veličini čestica i stopi primjene. Zeolit se pokazao kao najučinkovitiji dodatak za poboljšanje zadržavanja vode u tlu, dok su veće čestice komposta (1,0-2,0 mm) pokazale superiornije učinke na fizikalnu kvalitetu tla.

Za poljoprivrednike i vrtlare koji se bave održivom poljoprivredom, ovi nalazi nude vrijedne smjernice za optimizaciju upotrebe komposta kao poboljšivača tla. Uzimajući u obzir interakciju između veličine čestica komposta, vrste dodatka i stope primjene, moguće je značajno poboljšati zadržavanje vode u pjeskovitim tlima, što je posebno važno u kontekstu klimatskih promjena i ograničenih vodnih resursa.

Ovo istraživanje također naglašava važnost razumijevanja potencijalnih nuspojava, poput povećane vodoodbojnosti, pri korištenju komposta kao poboljšivača tla. Pronalaženje ravnoteže između poboljšanja zadržavanja vode i minimiziranja vodoodbojnosti ključno je za optimizaciju hidrauličkih svojstava tla, posebno u poljoprivrednoj praksi gdje je gospodarenje vodom presudno.