Investigação sobre biochar no Morton Arboretum

O biochar - uma substância produzida através da queima de resíduos orgânicos, como plantas mortas, folhas e aparas de madeira - parece ser promissor como um melhorador do solo que atenua as alterações climáticas. De facto, o seu potencial está a ser investigado neste momento no Morton Arboretum pelo ecologista de solos Dra. Meghan Midgley e coordenador de investigação Michelle Catania. Falámos com Meghan e Michelle para saber como começou a sua investigação e o que aprenderam até agora.

O que é que contribui para o aumento do interesse recente pelo biochar?

MC: Os solos urbanos são afectados por caraterísticas de baixa qualidade, como a fraca capacidade de retenção de água e de nutrientes, horizontes de solo mal estruturados e uma enorme variabilidade no teor de matéria orgânica. Estes atributos criam condições menos do que ideais para árvores urbanas de longa duração. Para ultrapassar estas disparidades ambientais, a investigação das soluções das comunidades indígenas foi uma abordagem lógica. À medida que os cientistas iam descobrindo sítios arqueológicos antigos, cheios de terra preta na bacia amazónica, eram descoberta de solos negros profundos e bem estruturados em locais que suportaram uma extensa agricultura de floresta tropical durante mais de mil anos - algo que é atípico para solos tropicais propensos à agricultura de corte e queima. Este facto despertou um grande interesse da investigação mundial no estudo dos impactos do biochar na recuperação dos nossos solos urbanos e agrícolas degradados.

Que investigação realizou ou está a realizar sobre o biochar e o solo?

MC: Para testar a eficácia do biochar capacidade de melhorar a qualidade do solo para as paisagens urbanasO Dr. Bryant Scharenbroch (Professor Associado da UWSP e Investigador no The Morton Arboretum) e eu trabalhámos juntos em vários projectos diferentes ao nível da paisagem, do viveiro e da estufa. Inicialmente, organizámos um estudo em estufa para examinar 7 tratamentos (aparas de madeira, composto, biochar, biossólidos, fertilizante NPK, chá de composto aerado, água) em 2 árvores de rua comuns (Acer saccharum Marsh. e Gleditsia triacanthos) cultivadas em 3 tipos de solo (areia, argila siltosa, argila compactada). Examinámos as respostas do solo e das árvores aos tratamentos durante 18 meses e concluímos o estudo com uma colheita destrutiva da biomassa acima e abaixo do solo. Aprendemos que tanto os biossólidos como o biochar melhoraram a atividade microbiana do solo proporcionando assim feedbacks positivos para o crescimento das árvores acima e abaixo do solo, com a maior acumulação de biomassa nos tratamentos com biochar e biossólidos em comparação com o outro tratamento.

MC: Para testar os tratamentos de biochar em árvores de rua existentesEm novembro de 2007, realizámos dois estudos ao nível da paisagem na região de Chicago. Um num bairro próximo do centro da cidade de Chicago exame das covas das árvores (em projeto) e um no subúrbio sudoeste de Bolingbrook análise das árvores do parque (no prelo). Ambos os estudos examinaram árvores de rua já estabelecidas e uma variedade de mecanismos de incorporação de diferentes corretivos para melhorar a saúde do solo e das árvores. Utilizámos uma combinação de mulching vertical (abertura de buracos no solo para adicionar corretivos abaixo da superfície), air tillage (incorporação pneumática de materiais com poucos danos nas raízes) e métodos de "mulching in", bem como combinações de materiais e corretivos ricos em nutrientes de libertação rápida, como composto, biossólidos e fertilizante sintético.

MM: No projeto à beira da estrada, estamos a examinar os efeitos de várias alterações na sobrevivência, crescimento e saúde de seis espécies de árvores diferentes. A experiência inclui um composto tradicional, bem como dois tratamentos com emendas biossólidas e uma mistura biossólida-biochar. Dois anos após o início da experiência, verificámos que o os solos com mistura de biossólido e biochar apresentaram a densidade aparente do solo mais baixa, maior disponibilidade de matéria orgânica e nutrientese maior crescimento das árvores e teor de clorofila do que os solos e as árvores nas parcelas de controlo sem alterações. Mas, além da densidade aparente, que foi menor nas parcelas de mistura de biossólido-biochar do que nas parcelas de biossólido isolado, as respostas do solo e das árvores não foram marcadamente diferentes entre as parcelas de mistura de biossólido-biochar e as parcelas de biossólido isolado. Por outras palavras, os solos e as árvores respondem positivamente aos biossólidos, e é difícil dizer se biochar irá aumentar esse efeito. Estou ansioso para ver o que acontece nos anos seguintes - talvez o biochar será mais importante ao longo do tempo se facilitar isso "fertilizante de libertação lenta" efeito sobre a disponibilidade de nutrientes e mantém uma baixa densidade aparente devido à sua tendência para se decompor lentamente.

MC: Estabelecemos uma experiência em viveiro nos terrenos do The Morton Arboretum para aprofundar o nosso conhecimento sobre os diferentes métodos de incorporação biochar as combinações variáveis de emendas orgânicas mais biochar com o objetivo de determinar as taxas de aplicação ideais. Os resultados destas experiências controladas no viveiro, juntamente com as respostas ao nível da paisagem e da estufa, ajudarão na nossa interpretação dos resultados para a nossa região. A partir de agora, parece que biochar, seja sozinho ou em combinação com fertilizantes sintéticos, compostos ou biossólidos como fonte de nutrientes, são bons a melhorar os efeitos de solos urbanos de baixa qualidade, o que é evidente por uma maior acumulação de biomassa.

Existem outros benefícios do biochar?

MM: Para além de manter potencialmente uma elevada disponibilidade de nutrientes e uma baixa densidade aparente ao longo do tempo, o biochar pode também diminuir os efeitos do sal da estrada nas árvores e no solo. O biocarvão tem uma área de superfície elevada e o sódio pode absorver-se nessa superfície em vez de acabar nas raízes das árvores e nos cursos de água. Para testar isso, adicionamos biochar como um curativo superior ou misturado biochar em solos, plantou quatro espécies diferentes de mudas de árvores em vasos e regou as árvores com ou sem adição de cloreto de sódio uma vez por semana. Após 8 semanas, descobrimos que quando biochar foi usado como cobertura, diminuiu a quantidade de sódio que acabou na água do solo e aumentou o crescimento de nossas espécies de árvores de crescimento mais rápido, Catalpa do Norte.

Tem colaboradores na sua investigação sobre biochar?

MM: Estes dois projectos reuniram equipas do Arboretum e não só! O projeto à beira da estrada é uma colaboração com o Autoestrada do Illinoise os biossólidos que utilizámos são provenientes do Distrito Municipal de Águas Residuais da cidade de Chicago. Todos aguardam com expetativa os resultados deste estudo, porque nos podem ajudar a conceber um melhor projeto de plantação de árvores à beira da estrada no futuro. O projeto da estufa foi dirigido por um antigo aluno do ensino secundário da Academia de Matemática e Ciências do Illinois e ainda estamos a trabalhar em conjunto para analisar e publicar os seus resultados.

MC: Toda a nossa investigação sobre biochar foi realizada com o apoio e a colaboração generosa dos Bartlett Tree Research Laboratories, bem como com o financiamento de Fundo de Dotação para a Investigação e Educação sobre Árvores (TREE) e Centro de Ciência das Árvores do Morton Arboretum.