Дослідження біогумусу в дендропарку Мортона

Біопаливо - речовина, що утворюється при спалюванні органічних відходів, таких як відмерлі рослини, листя та деревна тріска - є перспективним засобом для покращення ґрунту, що пом'якшує наслідки зміни клімату. Насправді, його потенціал зараз досліджується в Мортонському дендропарку екологом-ґрунтознавцем Доктор Меган Мідглі та координаторка досліджень Мішель Катанія. Ми поспілкувалися з Меган і Мішель, щоб дізнатися, як почалося їхнє дослідження і що вони вже дізналися.

Що сприяє підвищеному інтересу до біопалива останнім часом?

МС: Міські ґрунти характеризуються низькою якістю, наприклад, поганою здатністю утримувати воду та поживні речовини, погано структурованими ґрунтовими горизонтами та величезною варіабельністю вмісту органічних речовин. Ці характеристики створюють далеко не ідеальні умови для довговічних міських дерев. Для подолання цих екологічних диспропорцій логічним підходом стало дослідження рішень корінних громад. Коли вчені розкопували стародавні археологічні пам'ятки, повні багатих на поживні речовини terra preta в басейні Амазонки вони були відкриття глибоких, добре структурованих чорноземів на ділянках, які підтримували екстенсивне сільське господарство в тропічних лісах протягом більше тисячі років - що є нетиповим для тропічних ґрунтів, схильних до підсічно-вогневого землеробства. Це викликало значний інтерес у світі до вивчення впливу біомаси на відновлення деградованих міських та сільськогосподарських ґрунтів.

Які дослідження ви завершили або завершуєте з біологічним вугіллям та ґрунтом?

МС: Щоб перевірити ефективність біологічного вугілля здатність покращувати якість ґрунту для міських ландшафтівМи з доктором Брайантом Шаренброхом (доцентом UWSP та науковим співробітником Дендропарку Мортона) працювали над кількома різними проектами на рівні ландшафту, розсадника та теплиці. Спочатку ми організували дослідження в теплиці, щоб вивчити 7 способів обробки (деревна тріска, компост, біопаливо, біологічно активні речовини, NPK добрива, аерований компостний чай, вода) на 2 звичайних вуличних деревах (Acer saccharum Marsh. і Gleditsia triacanthos), вирощених у 3 типах ґрунту (пісок, суглинок, ущільнена глина). Ми досліджували реакцію ґрунту та дерев на обробку протягом 18 місяців і завершили дослідження деструктивним збором врожаю як надземної, так і підземної біомаси. Ми дізналися, що як біологічні тверді речовини, так і біологічне вугілля покращують мікробіологічну активність ґрунту Таким чином, забезпечуючи позитивний зворотній зв'язок для надземного та підземного росту дерев, з найбільшим накопиченням біомаси при обробці біологічним вугіллям та біологічними твердими речовинами порівняно з іншими методами.

МС: Випробувати лікування біологічним вугіллям на існуючі вуличні деревами організували два дослідження на рівні ландшафту в регіоні Чикаго. Одне з них - у передмісті Чикаго обстеження пристовбурних кіл дерев (у проекті) та один у південно-західному передмісті Болінгбрука обстеження паркових дерев (у друці). В обох дослідженнях вивчалися вже існуючі вуличні дерева та різноманітні механізми внесення різних добрив для покращення стану ґрунту та здоров'я дерев. Ми використовували поєднання вертикального мульчування (розширення отворів у ґрунті для внесення добрив під поверхню), повітряного обробітку ґрунту (пневматичне внесення матеріалів з незначним пошкодженням коренів) і методів "мульчування в ґрунт", а також комбінації матеріалів і швидкорозчинних поживних добавок, таких як компост, біологічно активні речовини і синтетичні добрива.

МММ: У проекті на узбіччі дороги ми вивчаємо вплив кількох змін на виживання, ріст і здоров'я шести різних видів дерев. Експеримент включає традиційний компост, а також дві обробки біогумусом і суміш біогумусу з біологічним вугіллям. Через два роки після початку експерименту ми виявили, що ґрунти із суміші біогумусу та біовугілля мали меншу насипну щільність ґрунту, більша доступність органічної речовини та поживних речовині вищий ріст дерев та вміст хлорофілу ніж ґрунти та дерева на незмінених контрольних ділянках. Але за винятком насипної щільності, яка була нижчою на ділянках із сумішшю біогумусу з біологічним вугіллям, ніж на ділянках без біогумусу, реакція ґрунту і дерев не мала помітних відмінностей між ділянками із сумішшю біогумусу з біологічним вугіллям і ділянками без біогумусу. Іншими словами, ґрунти і дерева позитивно реагують на біотверді речовини, і важко сказати, чи посилить цей ефект біологічне вугілля. Я з нетерпінням чекаю на те, що станеться в наступні роки - можливо, біологічне вугілля буде більш важливим з часом, якщо воно сприятиме цьому. "добриво з повільним вивільненням" впливає на доступність поживних речовин і зберігає низьку насипну щільність завдяки своїй схильності до повільного розкладання.

МС: Ми створили експеримент у дитячому садку на території Мортонського дендропарку, щоб поглибити наше розуміння різних методів внесення біогумусу та різних комбінацій органічних добрив і біогумусу з метою визначення ідеальних норм внесення. Результати цих контрольованих експериментів у розсаднику в поєднанні з реакцією на рівні ландшафту і теплиць допоможуть нам інтерпретувати результати для нашого регіону. На сьогоднішній день видається, що біологічне вугілля, як окремо, так і в поєднанні з синтетичними добривами, компостами або біологічно активними речовинами, є ефективним джерелом поживних речовин, добре покращують вплив низькоякісних міських ґрунтів, що проявляється у більшому накопиченні біомаси.

Чи є додаткові переваги біопалива?

МММ: На додаток до потенційної підтримки високої доступності поживних речовин і низької насипної щільності протягом тривалого часу, біопаливо може також зменшити вплив дорожньої солі на дерева та ґрунт. Біологічне вугілля має велику площу поверхні, і натрій може сорбуватися на цій поверхні, замість того, щоб потрапляти в коріння дерев та у водні шляхи. Щоб перевірити це, ми додали біологічне вугілля в якості підгодівлі або змішали його з ґрунтом, висадили саджанці чотирьох різних видів дерев у горщики і поливали дерева з додаванням або без додавання хлориду натрію раз на тиждень. Через 8 тижнів ми виявили, що коли біологічне вугілля використовували як підживлення, воно зменшило кількість натрію, який потрапляв у ґрунтову воду, і прискорило ріст наших дерев, що найшвидше ростуть, Північна Каталонія.

Чи є у вас співавтори у ваших дослідженнях біологічного вугілля?

МММ: Ці два проекти об'єднали команди в Дендропарку та за його межами! Проєкт з облаштування придорожніх смуг - це співпраця з Автомагістраль штату Іллінойса біологічні тверді речовини, які ми використовували, були отримані з Муніципального округу стічних вод міста Чикаго. Всі з нетерпінням чекають на результати цього дослідження, оскільки вони можуть допомогти нам розробити кращий проект з висадки дерев на узбіччях доріг у майбутньому. Проектом теплиці керував колишній учень старших класів Іллінойської академії математики і науки, і ми все ще працюємо разом над аналізом і публікацією його результатів.

МС: Всі наші дослідження біопалива були проведені завдяки щедрій підтримці та співпраці з Bartlett Tree Research Laboratories, а також фінансуванню від Фонд досліджень та освіти в галузі деревознавства (TREE) і Центр науки про дерева Мортонського дендропарку.