Recherche sur le biochar à l'Arboretum de Morton

Le biochar, substance issue de la combustion de déchets organiques tels que les plantes mortes, les feuilles et les copeaux de bois, semble prometteur pour l'amélioration des sols dans le cadre de la lutte contre le changement climatique. En fait, ce potentiel fait actuellement l'objet de recherches à l'Arboretum de Morton par l'écologiste des sols Dr. Meghan Midgley et coordinatrice de la recherche Michelle Catania. Nous nous sommes entretenus avec Meghan et Michelle pour découvrir comment leurs recherches ont commencé et ce qu'elles ont appris jusqu'à présent.

Qu'est-ce qui explique l'intérêt croissant pour le biochar ?

MC : Les sols urbains présentent des caractéristiques de qualité médiocre, telles qu'une faible capacité de rétention d'eau et d'éléments nutritifs, des horizons mal structurés et une grande variabilité de la teneur en matière organique. Ces caractéristiques créent des conditions moins qu'idéales pour les arbres urbains à longue durée de vie. Pour remédier à ces disparités environnementales, il était logique d'étudier les solutions proposées par les communautés autochtones. Alors que les scientifiques mettaient au jour d'anciens sites archéologiques riches en éléments nutritifs, les communautés indigènes ont commencé à s'intéresser à leurs propres solutions. terra preta dans le bassin amazonien, ils étaient découverte de sols noirs profonds et bien structurés sur des sites qui ont supporté une agriculture extensive dans la forêt tropicale pendant plus de mille ans, ce qui est atypique pour les sols tropicaux sujets à l'agriculture sur brûlis. Cela a suscité un grand intérêt de la part de la recherche mondiale pour l'étude de l'impact du biochar sur l'assainissement de nos sols urbains et agricoles dégradés.

Quelles sont les recherches que vous avez menées ou que vous menez actuellement sur le biochar et le sol ?

MC : Pour tester l'efficacité de la la capacité d'améliorer la qualité des sols pour les paysages urbainsBryant Scharenbroch (professeur associé à l'UWSP et chercheur à The Morton Arboretum) et moi-même avons travaillé ensemble sur plusieurs projets différents au niveau du paysage, de la pépinière et de la serre. Au départ, nous avons mis en place une étude en serre pour examiner 7 traitements (copeaux de bois, compost, biochar, biosolides, engrais NPK, thé de compost aéré, eau) sur 2 arbres de rue communs (Acer saccharum Marsh. et Gleditsia triacanthos) cultivés dans 3 types de sol (sable, loam limoneux, argile compactée). Nous avons examiné les réponses du sol et de l'arbre aux traitements pendant 18 mois et avons conclu l'étude par une récolte destructive de la biomasse aérienne et souterraine. Nous avons appris que les biosolides et le biochar ont amélioré l'activité microbienne du sol Les traitements au biochar et aux biosolides ont connu la plus forte accumulation de biomasse par rapport à l'autre traitement.

MC : Pour tester les traitements au biochar sur arbres de rue existantsNous avons mis en place deux études au niveau du paysage dans la région de Chicago. L'une dans un quartier proche du centre-ville de Chicago l'examen des fosses d'arbres (en projet) et une dans la banlieue sud-ouest de Bolingbrook examen des arbres de la promenade (sous presse). Les deux études ont porté sur des arbres de rue établis et sur une variété de mécanismes d'incorporation de différents amendements afin d'améliorer la santé du sol et des arbres. Nous avons utilisé une combinaison de paillage vertical (creuser des trous dans le sol pour ajouter des amendements sous la surface), de labourage pneumatique (incorporation pneumatique de matériaux sans endommager les racines) et de méthodes de paillage, ainsi que des combinaisons de matériaux et d'amendements riches en nutriments à libération rapide, tels que le compost, les biosolides et les engrais synthétiques.

MM : Dans le cadre du projet de bord de route, nous examinons les effets de plusieurs amendements sur la survie, la croissance et la santé de six espèces d'arbres différentes. L'expérience comprend un compost traditionnel ainsi que deux traitements d'amendement biosolide et un mélange biosolide-biochar. Deux ans après le début de l'expérience, nous avons constaté que l'amendement biosolide avait un effet positif sur la croissance et la santé de six espèces d'arbres. les sols du mélange biosolide-biochar ont la densité apparente la plus faible, plus de matière organique et de disponibilité des nutrimentset une augmentation de la croissance des arbres et de la teneur en chlorophylle que les sols et les arbres des parcelles de contrôle non amendées. Mais à part la densité apparente, qui était plus faible dans les parcelles de mélange de biosolide et de biochar que dans les parcelles de biosolide seul, les réponses des sols et des arbres n'étaient pas très différentes entre les parcelles de mélange de biosolide et de biochar et les parcelles de biosolide seul. En d'autres termes, les sols et les arbres réagissent positivement aux biosolides, et il est difficile de dire si le biochar renforcera cet effet. J'attends avec impatience de voir ce qui se passera les années suivantes - peut-être que le biochar sera plus important au fil du temps s'il facilite cet effet. "engrais à libération lente" sur la disponibilité des nutriments et conserve une faible densité apparente en raison de sa tendance à se décomposer lentement.

MC : Nous avons établi une expérience en pépinière sur le site de l'Arboretum Morton afin d'approfondir notre compréhension des différentes méthodes d'incorporation du biochar et des diverses combinaisons d'amendements organiques et de biochar, dans le but de déterminer les taux d'application idéaux. Les résultats de ces expériences contrôlées dans la pépinière, associés aux réponses au niveau du paysage et de la serre, nous aideront à interpréter les résultats pour notre région. Pour l'instant, il semble que le biochar, seul ou en combinaison avec des engrais synthétiques, des composts ou des biosolides, soit une source d'éléments nutritifs, sont capables d'atténuer les effets des sols urbains de mauvaise qualité, ce qui se traduit par une plus grande accumulation de biomasse..

Le biochar présente-t-il d'autres avantages ?

MM : En plus de maintenir potentiellement une disponibilité élevée des nutriments et une faible densité apparente au fil du temps, Le biochar peut également réduire les effets du sel de déneigement sur les arbres et le sol.. Le biochar a une surface élevée et le sodium peut se fixer sur cette surface au lieu de se retrouver dans les racines des arbres et dans les cours d'eau. Pour tester cette hypothèse, nous avons ajouté du biochar en couche supérieure ou mélangé du biochar à des sols, planté quatre espèces différentes de semis d'arbres dans des pots et arrosé les arbres avec ou sans ajout de chlorure de sodium une fois par semaine. Au bout de huit semaines, nous avons constaté que l'utilisation du biochar en tant qu'amendement réduit la quantité de sodium qui se retrouve dans l'eau du sol et favorise la croissance des espèces d'arbres qui poussent le plus rapidement, Catalpa du Nord.

Avez-vous des collaborateurs pour vos recherches sur le biochar ?

MM : Ces deux projets ont rassemblé des équipes de l'Arboretum et d'ailleurs ! Le projet de bord de route est le fruit d'une collaboration avec le Autoroute de l'Illinoiset les biosolides que nous avons utilisés proviennent du district municipal des eaux usées de la ville de Chicago. Tout le monde attend avec impatience les résultats de cette étude, car ils peuvent nous aider à concevoir de meilleurs projets de plantation d'arbres le long des routes à l'avenir. Le projet de serre a été mené par un ancien lycéen de l'Académie des mathématiques et des sciences de l'Illinois, et nous travaillons toujours ensemble pour analyser et publier ses résultats.

MC : Toutes nos recherches sur le biochar ont été menées avec le soutien généreux et la collaboration des Bartlett Tree Research Laboratories, ainsi qu'avec le financement de Fonds de dotation pour la recherche et l'éducation sur les arbres (TREE) et Centre pour la science de l'arbre de l'Arboretum de Morton.