استفاده از زغال کربن بالا برای اصلاح خاک

کربن خاک (C) یکی از شاخص‌های مهم سلامت خاک و جزء جدایی‌ناپذیر ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آن است. کمبود کربن منجربه تخریب خاک و افت حاصل‌خیزی آن می‌شود. کربن خاک به‌واسطه‌ی فرسایش، حذف بقایا، عملیات شدید خاک‌ورزی و تغییر کاربری اراضی کشاورزی ازبین می‌رود. در این میان اصلاح‌کننده‌های خاک غنی از کربن شامل کود حیوانی، زیست‌جامدها، کمپوست حاصل از پسماند شهری و زغال زیستی (Biochar) می‌توانند حاصل‌خیزی خاک را اصلاح کنند.

تاریخچه‌ی اصلاح‌کننده‌های خاک غنی از کربن: تراپرتا (Terra Preta)

افزودن مواد غنی از کربن به خاک فرآیند جدیدی نیست. بومیان حوضه‌ی آمازون هزاران سال قبل از مواد زغال‌مانند حاصل از پخت‌وپز و گرم‌کردن برای اصلاح خاک‌های زراعتی استفاده می‌کردند. این بومیان با افزودن این ماده‌ی کربنی به چیزی دست می‌یافتند که امروزه به‌عنوان خاک‌های تراپرتای آمازون شناخته می‌شود. خاک‌های تراپرتا سیر به رنگ قهوه‌ای سوخته، غنی از مواد مغذی و حاوی مقادیر قابل‌توجهی از مواد آلی در مقایسه با خاک‌های اطراف هستند. ظرفیت نگهداری آب در این نوع از خاک‌ها نیز بسیار زیاد است؛ تمام این موارد باعث می‌شود خاک ارزشمندتر و حاصل‌خیزتر شود. خاک‌های تراپرتا یک نمونه‌ی مطالعاتی عالی هستند که دستیابی به نتیجه‌ی مطلوب در استفاده از مواد با درصد بالای کربن به‌عنوان اصلاح‌کننده‌های خاک را در بلندمدت تبیین می‌کنند.

زغال با درصد بالای کربن چیست؟

یکی دیگر از اصلاح‌کننده‌های بالقوه‌ی غنی از کربن که ویژگی‌هایی مشابه زغال زیستی دارد زغال است که باعنوان زغال با درصد بالای کربن هم معروف است. زغال با درصد بالای کربن یکی از بقایای حاصل از سوختن ناقص زغال مثلاً در فرآیند فرآوری چغندرقند است. زغال با درصد بالای کربن حاوی ۳۰٪ کربن، نیتروزن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم و گوگرد به‌علاوه‌ی بسیاری از عناصر غذایی اساسی گیاهی است. در صورت استفاده از زغال با درصد بالای کربن باید در کنار ضایعاتی نظیر زیست‌جامدها و کود حیوانی که به‌عنوان اصلاح‌کننده خاک بازیافت می‌شوند به آلاینده‌های بالقوه هم توجه شود. میزان فلزات سنگین در زغال با درصد بالای کربن درست در زیر حد ظرفیت تعریف‌شده سازمان‌های حفاظت از محیط‌زیست قرار دارد و بنابراین برای بازیافت در کشاورزی بی‌خطر است.

چرا از زغال با درصد بالای کربن استفاده می‌کنیم؟

اگرچه زغال با درصد بالای کربن درمقایسه با زغال‌زیستی با بیش از ۷۰٪ کربن، صرفاً ۳۰٪ کربن دارد اما ویژگی‌های این‌دو مشابه است؛ هر دو ماده درصد بالایی کربن دارند و می‌توانند برای ایجاد ذخایر کربن خاک به‌کار گرفته شوند و به‌طور بالقوه توان تولید محصولات را در خاک‌های تخریب‌شده یا خاک‌هایی با سطح کربن آلی پایین افزایش می‌دهند. کمبود ذخایر کربن خاک سبب می‌شود زمین کیفیت بسیار پایینی برای تولید به‌صرفه‌ی محصولات سالم داشته‌باشد. سطح کربن خاک در بخش قابل‌توجهی از خاک‌های زراعتی پایین است. استفاده از ضایعات مناطق کشاورزی نظیر زغال با درصد بالای کربن به‌عنوان اصلاح‌کننده خاک می‌تواند ذخایر کربن ازدست‌رفته در اراضی تخریب‌شده را با هزینه‌ای بسیار کمتر نسبت به استفاده از میزان معادل زغال‌زیستی احیا و به‌طور موثری ضایعات کربنی صنایع منطقه را بازیافت و به اصلاح خاک‌ها کمک کند.

اثرات زغال با درصد بالای کربن بر ویژگی‌های خاک و بازده محصول

بااستفاده از زغال با درصد بالای کربن بازده‌ محصول در سال اول افزایش قابل‌ملاحظه‌ا‌ی نخواهدداشت. از این گذشته، زغال با درصد بالای کربن تاثیر جزئی بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک دارد. استفاده از زغال با درصد بالای کربن در برخی اراضی هیچ تاثیری بر چگالی ظاهری و مقاومت برشی خاک نداشت. با این‌وجود، شاهد کاهش مقاومت در برابر نفوذ در بخش تخریب‌شده‌ی سیدنی بودیم که حکایت از نفوذ راحت‌تر ریشه‌ها در قسمت‌هایی از خاک داشت که زغال با درصد بالای کربن به آن افزوده شده‌بود.

نتیجه‌گیری

استفاده از زغال با درصد بالای کربن به‌عنوان اصلاح‌کننده خاک می‌تواند غلظت کربن خاک را افزایش دهد. زغال با درصد بالای کربن درحالت کلی هیچ تاثیری بر بازده محصول و ویژگی‌های فیزیکی خاک در سال اول ندارد. تاثیر مثبت زغال با درصد بالای کربن بر بازده محصول و ویژگی‌های فیزیکی خاک در بلندمدت قابل‌مشاهده است زیرا واکنش ذرات زغال با ذرات خاک به طول می‌انجامد. زغال با درصد بالای کربن در مجموع به‌عنوان یک اصلاح‌کننده خاک نویدبخش است اما تعیین اثرات آن بر ویژگی‌های خاک و بازده محصولات مستلزم پایش بلندمدت است.