השפעות תוספת ביו-פחם על חנקן זמין בקרקע הריזוספירה וצמיחת יבול

הפיכת פסולת גידול לתוסף משפר קרקע

חקלאים ברחבי העולם מתמודדים עם בעיה בסיסית: חלק גדול מדשן החנקן שהם רוכשים אינו מגיע לצמחיהם. הוא מתדלדל לאוויר ולמים, מבזבז כסף ופוגע בסביבה. במחקר זה נבחנת דרך מבטיחה לשמור יותר מהחנקן על ידי הפיכת שאריות חקלאיות כמו קש תירס וגיזומי גפן לביו-פחם — חומר דמוי פחם — וערבובו בקרקע לגידול טבק. הממצאים מרמזים כי תערובת מתאימה של ביו-פחם יכולה לסייע לקרקע להזין את הצמחים ביתר יציבות, מה שמוביל לצמיחה חזקה יותר.

כיצד חומר שרוף מהצומח הופך לעזר בקרקע

ביו-פחם מיוצר על ידי חימום שאריות צמחיות בטמפרטורות גבוהות ובחסך חמצן, ותוצאה היא חומר שחור וספוגי. כיוון שהוא מלא בחורים זעירים ובעל שטח פנים גדול, ביו-פחם יכול לפעול כספוג ומחסה בקרקע, ללכוד זרחנים ולספק בית למיקרובים. החוקרים התמקדו בשני סוגים: ביו-פחם מקש תירס וביו-פחם מענפי גפן. הם רצו לדעת האם כל סוג, וכן תערובות ביניהם, ישנו את האופן שבו החנקן נע ומאוחסן בקרקע סביב שורשי הטבק, והאם שינויים אלה יתורגמו לצמחים בריאים יותר.

בחינת תערובות ביו-פחם בעציצים של טבק

הצוות ביצע ניסוי בעציצים בדרום-מערב סין באמצעות קרקע מקומית נפוצה וזן טבק פופולרי. כל עציץ קיבל או לא קיבל ביו-פחם, או הוספה של 2% ביו-פחם מקש תירס, ביו-פחם מענפי גפן, או אחת משלוש תערובות של השניים. כל העציצים דושנו באותו אופן, המדמה פרקטיקה חקלאית מציאותית. לאורך העונה, בשלוש נקודות מפתח בהתפתחות הצמח, המדענים דגמו שתי אזורים: קרקע הריזוספירה הדבוקה לשורשים, והקרקע הכללית המרוחקת יותר. הם מדדו מספר צורות של חנקן—כגון חנקן כולל, אמוניום וניטראט מוכנים לצמח, חנקן במיקרובים וחנקן אורגני מומס—וכן את פעילות האנזימים בקרקע המניעים המרות חנקן.

יותר חנקן זמין במקום שהשורשים זקוקים לו ביותר

הוספת ביו-פחם שינתה באופן ברור את תמונת החנקן בקרקע. בעציצים עם ביו-פחם, ובמיוחד באלה עם תערובת אחד-על-אחד של ביו-פחם מקש ותירס ומענפי גפן, הקרקע קרוב לשורשים שמרה על יותר חנקן כולל ויותר אמוניום וניטראט מוכנים לצמח מאשר קרקע ללא ביו-פחם. גם חנקן מיקרוביאלי וחנקן אורגני מומס עלו, מה שמעיד על אזור שורשים חי יותר ועשיר יותר בחומרי הזנה. לאורך הזמן, האמוניום והניטראט הזמינים ירדו כשהיבול ספג אותם וחלק מהחנקן אבד, אך הם התחילו מרמות גבוהות ונשארו זמינים יותר בקרקעות שטופלו בביו-פחם. בקרקע המרוחקת מהשורשים, הביו-פחם הגדיל את החנקן הכולל אך נראה שהוא תמך באיזון שונה, כאשר הצורות האורגניות המומסות מומרות לניטראט כדי לסייע בשמירה על האספקה.

חיי הקרקע, אנזימים וצמחי טבק גדולים יותר

ביו-פחם עשה יותר מאשר פשוט להחזיק חנקן נוסף; הוא נראה גם כהאיץ את המנגנונים הטבעיים הממחזרים חנקן בקרקע. בעציצים עם ביו-פחם נצפתה פעילות גבוהה יותר של ניטרוגנאז, המסייע בהבאת חנקן חדש למערכת, וכן יוראזה ונייטראט רדוקטאז, המסייעים בהמרת חנקן בין צורותיו השונות. ההגבר בפעילות היה החזק ביותר בריזוספירה ושוב היה הבולט ביותר בתערובת המאוזנת של ביו-פחם מקש תירס ומענפי גפן. כתוצאה מכך, צמחי טבק שגודלו עם ביו-פחם, ובמיוחד בתערובת זו, הפגינו תכולת חנקן עלה גבוהה יותר וצברו הרבה יותר חומר יבש גם מעל וגם מתחת לקרקע. השורשים גדלו גדולים יותר והעלים והשחלות היו כבדים יותר, מה שמרמז שהצמחים יכלו לגשת לחנקן ולהשתמש בו ביעילות רבה יותר.

מה משמעות הדבר לחקלאים ולסביבה

מחקר זה מראה שלא כל הביו-פחמים שווים, אך שילוב שנבחר בקפידה ביניהם יכול לגרום לקרקע לעבוד טוב יותר עבור היבול. על ידי העשרת האזור הצר סביב השורשים ביותר חנקן שניתן להשתמש בו וביותר מיקרובים פעילים, תערובת אחד-על-אחד של ביו-פחם מקש תירס ומענפי גפן סייעה לטבק לגדול גדול יותר מבלי להוסיף דשן נוסף. עבור חקלאים, תערובות ביו-פחם מותאמות מפסולת גידול מקומית יכולות לשפר יבולים ולהפחית בזבוז חנקן. עבור הסביבה, שימוש טוב יותר בחנקן משמעותו פחות דשן שזורם למרחבים המימיים או משתחרר לאטמוספירה. נדרשים ניסויי שדה עתידיים, אך התוצאות מאותתות על דרך מעשית להפוך פסולת חקלאית לכלי לחקלאות נקייה ויעילה יותר.

ציטוט: Jiang, H., Zhu, M., Li, J. et al. Effects of biochar amendment on rhizosphere soil available nitrogen and crop growth. Sci Rep 16, 11917 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42014-z

מילות מפתח: ביו-פחם, חנקן בקרקע, צמיחת טבק, ריזוספירה, פוריות קרקע