KUNSTSTOFFMULCH
Die Anwendung von Kunststoffmulchen in der Landwirtschaft ist eine gängige Praxis bei Produzenten von Spezialkulturen weltweit. Es spart Wasser und hilft bei der Unkraut-, Schädlings- und Krankheitsbekämpfung, was wiederum den Ertrag und die Qualität der Ernte verbessert. Da PE haltbar ist und sich im Boden nicht zersetzt, können Sie es nicht auf dem Feld liegen lassen, was letztlich zu der Frage der Entsorgung führt. Wenn PE auf dem Feld vergraben wird, wird es mit dem Boden kontaminiert und kann nicht recycelt werden. Um es zu entsorgen, müssen die Landwirte es zu einer Mülldeponie transportieren - sofern Deponien zu ständig steigenden Kosten verfügbar sind. Wenn Mülldeponien keine Option sind, lagern die Landwirte PE auf ihrem Hof, wo der Regen den Mulch in Bäche und Gewässer spülen kann. Dr. Henry Sintim und sein Team untersuchten, ob biologisch abbaubare Kunststoffmulche (BDMs) eine brauchbare Alternative sein könnten oder nicht.
BIOLOGISCH ABBAUBARE ALTERNATIVEN
Durch den Ersatz von PE durch BDM könnte die Notwendigkeit der Entsorgung verringert werden. Dr. Sintim sagt jedoch, dass die potenziellen Auswirkungen auf die landwirtschaftlichen Bodenökosysteme bewertet werden müssen, bevor biologisch abbaubarer Mulch für den Einsatz auf dem Feld eingeführt wird. Bauen sich biologisch abbaubare Mulche beispielsweise wirklich ab? Dr. Sintim erklärt: "Mit BDM meinen wir, dass es sich um Kunststoffmulch handelt, der jedoch aus reinen oder teilweise biobasierten Materialien hergestellt wurde. Es gibt zwar Kunststoffmulch, der als biologisch abbaubar angepriesen wird, aber es ist nicht bewiesen, dass er tatsächlich biologisch abbaubar ist. Daher untersucht das Team den Abbau verschiedener kommerzieller BDM-Typen im Laufe der Zeit. Sie haben auch ein experimentelles BDM einbezogen, bei dem die Bestandteile vom Team festgelegt wurden."
Dr. Sintim überwachte den Abbau von BDM, indem er die Materialeigenschaften bewertete und die Partikelgröße und -oberfläche durch Fotografieren maß: Er digitalisierte und analysierte sie mit der Software Image J.
WIE GUT IST DER MULCH GEGENÜBERSTELLUNG?
Dr. Sintim möchte auch herausfinden, wie gut BDM das Mikroklima im Vergleich zu PE aufrechterhält. Da die Bodentemperatur und der Feuchtigkeitsgehalt wichtige Parameter sind, die die chemischen Reaktionsraten und die mikrobielle Aktivität bestimmen, und die wahrscheinlich zwischen den verschiedenen BDM-Behandlungen variieren, überwachte er die Dynamik der Bodenfeuchtigkeit mit METER-Sensoren für Bodenfeuchtigkeit und -temperatur, die in 10 cm und 20 cm Tiefe installiert wurden. Darüber hinaus installierte das Team Sensoren direkt unter den Mulchen, um die Oberflächentemperatur und die Lichtdurchdringung zu messen. Die Verringerung des Lichteinfalls ist die Eigenschaft, die dazu beiträgt, dass Kunststoffmulche Unkraut kontrollieren. Das Team bewertete auch die Bodenqualität mit dem USDA Soil Quality Test Kit.
Dr. Sintim sagt, dass bisher eines der kommerziellen BDMs und das experimentelle BDM die gleiche Ertragsleistung wie PE hatten. Er fügt hinzu: "Wir haben noch keine endgültigen Ergebnisse, und es gibt viele Variablen, die ins Spiel kommen könnten. Aber ich kann sagen, dass es einen Hinweis darauf gibt, dass einige der BDMs gut abschneiden."
LEACHING
Dr. Sintim und sein Team wollten verstehen, was durch den Boden versickert, wenn sich die Mulche zersetzen. Er installierte METER G3 passive Kapillarlysimeter in einer Tiefe von 55 cm, um Sickerwasserproben für die Analyse von BDM-Partikeln zu sammeln. Er war überrascht, als die lysimeter Messwerte höhere EC-Werte ergaben. Allerdings war der EC-Wert bei den Behandlungen mit PE, Papiermulch und ohne Mulch ebenfalls hoch, was auf die Auswaschung der in der Bodenoberfläche angesammelten Salze zurückzuführen sein könnte. Er sagt: "Wir müssen die Sickerwasserproben noch auf das Vorhandensein von Partikeln untersuchen."
ALTERNATIVEN ZUR KOMPOSTIERUNG
Wenn das Team feststellt, dass einige der BDMs auf dem Feld nicht sehr gut biologisch abgebaut werden, könnte die Alternative die Kompostierung auf dem Bauernhof sein, was praktikabler wäre als der Umgang mit Polyethylen-Kunststoff. Dr. Sintim und sein Forschungsteam führten eine Kompostierungsstudie durch, bei der sie die Bilder des Abbaus der Mulchmaterialien digitalisierten. Er fügt hinzu: "Wir haben die Mulche in einem Netzsack vergraben und holen die Säcke in regelmäßigen Abständen heraus, um den Mulch zu untersuchen. Auf dem Netzbeutel waren schwarze Flecken zu sehen. Wir vermuten, dass es sich dabei um ein Nanopartikel namens "Carbon Black" handelt, das als verstärkender Füllstoff in Reifen und anderen Gummiprodukten verwendet wird.
Da die Hersteller die tatsächlichen Bestandteile ihrer Mulche nicht offenlegen, veranlasste Dr. Sintim eine Untersuchung der Netzsäcke mit dem Rasterelektronenmikroskop der WSU, um zu bestätigen, dass die Flecken auf das Vorhandensein von Partikeln zurückzuführen sind. Dr. Sintim bestätigte, dass in ihrem experimentellen BDM Ruß verwendet wurde, aber sie wissen nicht, ob der Ruß aus Erdölprodukten hergestellt wurde, denn es gibt auch Ruß auf Nicht-Erdölbasis. Er wird feststellen, ob diese Partikel durch den Boden sickern, indem er Sickerwasserproben aus dem lysimeter untersucht. Er wird auch weitere Tests durchführen, um sicherzustellen, dass diese Nanopartikel keine negativen Auswirkungen auf das Agrarökosystem haben werden.
WAS IST IN DER ZUKUNFT?
Dr. Sintim und seine Kollegen haben zwar wichtige Entdeckungen gemacht, aber es gibt noch viel zu tun. Er und sein Team sammeln weiterhin Daten, um herauszufinden, ob das BDM wirklich hält, was es verspricht, und ob auslaugende Partikel eine Gefahr für das Grundwasser darstellen.
Entdecken Sie METER Bodenfeuchtesensoren und die G3 lysimeter.
mehr erfahren über Dr. Sintims fortlaufende Forschung im H. Sintim Lab
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