השפעת טמפרטורת פירוליזה של ביו־צ׳ר מקני עגבניות על דינמיקת הדילוח של אמוניום, נטרט ופחמן אורגני מומס בקרקע חולית

הפיכת פסולת חקלאית לעוזר קרקע

החקלאות המודרנית נשענת במידה רבה על דשנים חנקניים כדי להזין אוכלוסייה צומחת, אך בקרקעות חוליות הרבה מהדשן עלול להישטף עם מי גשם או השקיה. הדבר לא רק מבזבז כסף על החקלאים, אלא עלול גם לזהם מי תהום בניטרט עודף, סיכון בריאותי במיוחד לתינוקות. במחקר זה בדקו החוקרים שאלה פשוטה עם השלכות גדולות: האם ניתן להפוך גבעולי עגבנייה שנותרו לפחם דמוי־פחם, הנקרא ביו־צ׳ר, שיסייע לקרקעות חוליות לשמר חומרים מזינים במקום לאפשר להם לדלוף?

מדוע קרקעות מדליפות הן בעיה חבויה

קרקעות חוליות פועלות קצת כמו מסננת. חלקיקיהן הגדולים משאירים מרווחים גדולים למים שזורמים דרכם במהירות, ונושאים עימם חומרים מזינים מומסים כגון אמוניום וניטראט. כשחנקן חודר מתחת לאזור השורשים, הצמחים כבר אינם יכולים לנצל אותו, מה שמאלץ את החקלאים למרוח דשן נוסף. במקביל, ניטראט שמגיע למי תהום עלול לתרום לבעיות סביבתיות ובריאותיות. מציאת דרך לעכב את הבריחה האנכית הזו של חומרים מזינים, במיוחד באזורים חוליים, חיונית הן לייצור מזון והן למי שתייה נקיים.

נתינת חיים שנייה לגבעולי עגבנייה

החוקרים אספו גבעולי עגבנייה שנותרו מחוות בדרום מצרים וחיממו אותם בתנאים דלי־חמצן בשלוש טמפרטורות שונות: יחסית נמוכה, בינונית וגבוהה. כך ייצרו שלושה סוגי ביו־צ׳ר, שלכל אחד מהם היו תכונות מובחנות כגון מידת האלקליניות, תכולת הפחמן ומספר האתרים הטעונים למשיכת חומרים מזינים. לאחר מכן ערבבו כל סוג ביו־צ׳ר בקרקע חולית מאוד בשלוש מינונים שונים, מפיזור קל ועד תוספת משמעותית, וארזו את התערובות בעמודי פלסטיק גבוהים. במהלך מספר שבועות הוסיפו מים וכמות ידועה של דשן אמוניום־ניטראט, ואספו את המים שנמלטו בתחתית כדי לעקוב כמה חנקן ופחמן אורגני מומס נשפכו החוצה.

כיצד הביו־צ׳ר שינה את הקרקע ואת הדילוח

הוספת ביו־צ׳ר מגבעולי עגבנייה שיפרה כמה תכונות בסיסיות של הקרקע החולית. הקרקעות המטופלות החזיקו יותר מים, הכילו יותר חומר אורגני והיו בעלות קיבול חילוף קטיוני גבוה יותר, מדד ליכולת הקרקע לשמור על יונים בעלי מטען חיובי. ביו־צ׳ר בטמפרטורה בינונית היה יעיל במיוחד בהגברת קיבול זה, בעוד שביו־צ׳ר בטמפרטורה גבוהה עשה את הקרקע אלקלית יותר. כל סוגי הביו־צ׳ר הגדילו במידה רבה את זמינות האשלגן והזרחן, חומרים מזינים מרכזיים לצמחים. שינויים אלה מראים כי גבעולי העגבנייה הפחמיים עשו הרבה יותר מאשר לשבת בקרקע; הם עיצבו באופן פעיל את יכולתה לאגור מים וחומרים מזינים.

והכי חשוב — הביו־צ׳ר הפחית את כמות החנקן שנשטפה מהקרקע החולית. בכל הטיפולים, הכמות הכוללת של אמוניום וניטראט שעזבה את העמודים ירדה לעומת קרקע שלא קיבלה ביו־צ׳ר. ביו־צ׳ר בטמפרטורה בינונית היה הטוב ביותר בשימור אמוניום, בעוד שביו־צ׳ר בטמפרטורת ההכנה הגבוהה הפחית ביותר את איבוד הניטראט, והקטין את הדילוח המצטבר של ניטראט בכמעט שליש. במקביל, חלק מהפחמן הכלוא בביו־צ׳ר עצמו הופיע במי הניקוז כפחמן אורגני מומס, במיוחד בשימוש בביו־צ׳ר בטמפרטורה נמוכה במינונים גבוהים. פחמן נוסף זה ירד בעיקרו עם הזמן, מה שמרמז שהחלק הקל יותר לדילוח נשטף או הופרך במהירות.

מה משמעות הדבר לחקלאים ולמים

בסוף הניסוי, הקרקעות שקיבלו ביו־צ׳ר מגבעולי עגבנייה לא רק איבדו פחות חנקן אלא גם לעתים החזיקו יותר חנקן זמין לצמחים מאשר קרקע לא מטופלת, במיוחד כאשר הוחלו פחמים בטמפרטורות בינוניות־גבוהות במינונים גבוהים. במונחים פרקטיים, משמעות הדבר היא שחקלאים המשתמשים בקרקעות חוליות שעברו שינויים כאלה יכולים לקבל ערך רב יותר מאותה כמות דשן ולשלוח פחות ניטראט לעבר המאגר התת־קרקעי מתחתם. המחקר מציע כי ביו־צ׳ר המיוצר בקפידה משאריות חקלאיות נפוצות יכול להפוך חול דל־תזונה ונוטה לדליפה לתווך גידול יעיל וידידותי יותר לסביבה.

צעד לעבר חקלאות נקייה וחכמת יותר

לקהל הרחב, המסר המרכזי פשוט: במקום לשרוף או להשליך גבעולי עגבנייה, ניתן "לאפות" אותם לחומר משפר קרקע ארוך־טווח שעוזר לשמור על הדשן בשדה ולמנוע כניסתו למי־שתייה. העבודה מראה שטמפרטורת הייצור של הביו־צ׳ר חשובה, כיוון שהיא קובעת כמה טוב החומר מחזיק צורות חנקן שונות וכמה פחמן נוסף הוא משחרר. אמנם המבחנים בוצעו בעמודי מעבדה ולא בשדות אמיתיים, אך הם מצביעים על דרך מעשית לעבר חקלאות מעגלית יותר — שבה שאריות גידול הופכות לכלים לשיפור בריאות הקרקע, להגברת יעילות הדשן ולהגנה על מי תהום מפני זיהום.

ציטוט: Amer, A.E., El-Desoky, M.A., Amin, A.EE.A.Z. et al. Pyrolysis temperature effects of tomato stems biochar on leaching dynamics of ammonium, nitrate, and dissolved organic carbon in sandy soil. Sci Rep 16, 9228 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41017-0

מילות מפתח: ביו־צ׳ר, קרקע חולית, דילוח חנקן, זיהום מי תהום, שאריות גידול עגבניות