Wpływ dodatku biocharu na dostępną azot w glebie ryzosferowej i wzrost roślin

Przekształcanie odpadów rolniczych w wzmocnienie gleby

Rolnicy na całym świecie zmagają się z podstawowym problemem: znaczna część kupowanego nawozu azotowego nigdy nie trafia do roślin. Utraca się on do powietrza i wód, marnując pieniądze i szkodząc środowisku. W badaniu tym zbadano obiecujący sposób na zatrzymanie większej części tego azotu poprzez przetworzenie pozostałości po uprawach, takich jak łodygi kukurydzy i przycinane pędy winorośli, na biochar — materiał przypominający węgiel drzewny — i wymieszanie go z glebą pod uprawę tytoniu. Wyniki sugerują, że odpowiedni rodzaj mieszaniny biocharu może pomóc glebie dostarczać roślinom składniki odżywcze w bardziej stabilny sposób, co prowadzi do silniejszego wzrostu.

Jak spalona biomasa staje się pomocą dla gleby

Biochar powstaje przez podgrzewanie odpadów roślinnych w wysokiej temperaturze przy niewielkim lub bez dostępu powietrza, co daje czarny, porowaty materiał. Ponieważ jest pełen maleńkich otworów i ma dużą powierzchnię właściwą, biochar może działać jak gąbka i schronienie w glebie, zatrzymując składniki odżywcze i dając miejsce do życia mikroorganizmom. Naukowcy skupili się na dwóch typach: biocharze z łodyg kukurydzy oraz z gałęzi winorośli. Chcieli sprawdzić, czy każdy z nich, oraz mieszanki obu, zmienią sposób przemieszczania i magazynowania azotu w glebie wokół korzeni tytoniu, i czy te zmiany przełożą się na zdrowsze rośliny.

Badanie mieszanek biocharu w doniczkach z tytoniem

Zespół przeprowadził eksperyment doniczkowy w południowo-zachodnich Chinach, używając powszechnej lokalnej gleby i popularnej odmiany tytoniu. Każda doniczka otrzymała albo brak biocharu, albo 2% dodatek biocharu z kukurydzy, z winorośli, albo jedną z trzech mieszanych proporcji tych dwóch. Wszystkie doniczki były nawożone w ten sam sposób, naśladując praktykę polową. W trakcie sezonu, na trzech kluczowych etapach wzrostu roślin, naukowcy pobierali próbki z dwóch stref: gleby ryzosferowej przylegającej do korzeni oraz gleby macierzystej oddalonej od nich. Mierzyli kilka form azotu — takie jak azot całkowity, przyswajalny amon i azotan, azot w mikroorganizmach oraz rozpuszczalny azot organiczny — a także aktywność enzymów glebowych napędzających przemiany azotu.

Więcej dostępnego azotu tam, gdzie korzenie najbardziej go potrzebują

Dodatek biocharu wyraźnie zmienił obraz azotu w glebie. W doniczkach z biocharem, zwłaszcza w tych z mieszanką 1:1 biocharu z kukurydzy i winorośli, gleba przy korzeniach zawierała więcej azotu całkowitego oraz więcej przyswajalnego amonu i azotanu niż gleba bez biocharu. Azot mikrobiologiczny i rozpuszczalny azot organiczny również wzrosły, co wskazuje na bardziej żywą i bogatszą w składniki odżywcze strefę przykorzeniową. Z upływem czasu łatwo dostępne formy amonu i azotanu wciąż malały w miarę pobierania przez rośliny i niektórych strat azotu, ale zaczynały z wyższych poziomów i pozostawały bardziej dostępne w glebach z biocharem. W glebie oddalonej od korzeni biochar zwiększał azot całkowity, ale wydawał się sprzyjać innemu bilansowi — formy rozpuszczalne organiczne przekształcały się w azotan, pomagając utrzymać podaż.

Życie gleby, enzymy i większe rośliny tytoniu

Biochar robił więcej niż tylko magazynował dodatkowy azot; wydawał się też przyspieszać naturalną maszynerię cyklu azotowego w glebie. Doniczki z biocharem wykazywały wyższą aktywność nitrogenazy, która pomaga wiązać nowy azot w systemie, a także ureazy i reduktazy azotanowej, które uczestniczą w przekształcaniu azotu między formami. Wzrosty te były najsilniejsze w ryzosferze i ponownie najbardziej wyraźne w zrównoważonej mieszance biocharu kukurydziano-winoroślowego. W rezultacie rośliny tytoniu uprawiane z biocharem, szczególnie tą mieszanką, miały wyższą zawartość azotu w liściach i zgromadziły znacznie więcej suchej masy nad i pod ziemią. Korzenie były większe, a pędy cięższe, co sugeruje, że rośliny mogły efektywniej uzyskiwać i wykorzystywać azot.

Co to oznacza dla rolników i środowiska

Badanie pokazuje, że nie wszystkie biochary są takie same, ale starannie dobrana ich kombinacja może sprawić, że gleba będzie pracować lepiej dla roślin. Wzbogacając wąską strefę wokół korzeni o więcej przyswajalnego azotu i bardziej aktywne mikroby, mieszanka 1:1 biocharu z kukurydzy i winorośli pomogła tytoniowi rosnąć większym bez dodatkowego nawożenia. Dla rolników takie dopasowane mieszanki biocharu wykonane z lokalnych pozostałości po uprawach mogą poprawić plony i ograniczyć straty azotu. Dla środowiska lepsze wykorzystanie azotu oznacza mniejsze odpływy nawozów do cieków wodnych i mniejsze emisje do atmosfery. Konieczne będą przyszłe próby polowe, ale wyniki wskazują na praktyczny sposób przekształcenia odpadów rolniczych w narzędzie dla czystszej i bardziej wydajnej produkcji rolnej.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: biochar, azot w glebie, wzrost tytoniu, ryzosfera, żyzność gleby