Czy ściółki biodegradowalne są rzeczywiście lepsze dla środowiska?

Are biodegradable mulches actually better for the environment?

Jako doktorant na Washington State University (WSU), dr Henry Sintim badał, czy biodegradowalne ściółki są w rzeczywistości tym, za co się podają. On i jego zespół badawczy chcieli zrozumieć, co wymywa się do gleby, gdy ściółki ulegają degradacji i które z nich działają równie dobrze jak plastikowe ściółki z polietylenu (PE) w zwalczaniu chwastów, szkodników i chorób.

PLASTIKOWY MULCZ

Stosowanie ściółek z tworzyw sztucznych w rolnictwie jest powszechną praktyką stosowaną przez producentów upraw specjalnych na całym świecie. Oszczędza wodę i pomaga w zwalczaniu chwastów, szkodników i chorób, a następnie poprawia plony i jakość upraw. Ponieważ PE jest trwały i nie ulega degradacji w glebie, nie można pozostawić go na polu, co ostatecznie prowadzi do kwestii utylizacji. Kiedy PE jest zakopany na polu, zostaje zanieczyszczony glebą i nie można go poddać recyklingowi. Pozbycie się go wymaga od hodowców przetransportowania go na wysypisko śmieci - o ile wysypiska są dostępne przy stale rosnących kosztach. Gdy wysypiska nie są dostępne, hodowcy gromadzą PE w swoich gospodarstwach, gdzie deszcz może zmyć ściółkę do strumieni i zbiorników wodnych. Dr Henry Sintim i jego zespół zbadali, czy biodegradowalne ściółki z tworzyw sztucznych (BDM) mogą być realną alternatywą.

BIODEGRADOWALNE ALTERNATYWY

Zastąpienie PE przez BDM mogłoby zmniejszyć potrzebę utylizacji. Dr Sintim twierdzi jednak, że przed zastosowaniem biodegradowalnej ściółki do użytku polowego należy ocenić jej potencjalny wpływ na ekosystemy gleb rolniczych. Na przykład, czy biodegradowalne ściółki naprawdę ulegają degradacji? Dr Sintim wyjaśnia: "Przez BDM rozumiemy ściółkę z tworzywa sztucznego, ale wykonaną z czystych lub częściowo biologicznych materiałów. Chociaż istnieją plastikowe ściółki reklamowane jako biodegradowalne, żadna z nich nie uległa biodegradacji, więc zespół bada degradację różnych komercyjnych typów BDM w czasie. Uwzględniono również eksperymentalny BDM, w którym składniki zostały określone przez zespół".

Dr Sintim monitorował degradację BDM, oceniając właściwości materiału oraz mierząc rozmiar cząstek i pole powierzchni za pomocą fotografii: digitalizując je i analizując za pomocą oprogramowania Image J.

 

A photograph of a researcher holding a TEROS 12 soil moisture sensor in the foreground and a bare field with a plow in the background

JAK WYPADA PORÓWNANIE ŚCIÓŁEK?

Dr Sintim chciał również dowiedzieć się, jak dobrze BDM utrzymują mikroklimat w porównaniu z PE. Ponieważ temperatura i wilgotność gleby są ważnymi parametrami, które regulują szybkość reakcji chemicznych i aktywność drobnoustrojów i mogą się różnić w zależności od różnych zabiegów BDM, monitorował dynamikę wilgotności gleby za pomocą czujników wilgotności i temperatury gleby METER zainstalowanych na głębokości 10 cm i 20 cm. Ponadto zespół zainstalował czujniki bezpośrednio pod ściółkami, aby zmierzyć temperaturę powierzchni i penetrację światła. Zmniejszenie przenikania światła jest atrybutem, który pomaga plastikowym ściółkom kontrolować chwasty. Zespół ocenił również jakość gleby za pomocą zestawu testowego jakości gleby USDA.

Dr Sintim twierdzi, że do tej pory jeden z komercyjnych BDM i eksperymentalny BDM miały taką samą wydajność jak PE. Dodaje: "Nie mamy jeszcze ostatecznych wyników i istnieje wiele zmiennych, które mogą wpłynąć na obraz sytuacji. Powiem jednak, że wiele wskazuje na to, że niektóre z BDM osiągają dobre wyniki".

LEACHING

Dr Sintim i jego zespół chcieli zrozumieć, co jest wymywane przez glebę w miarę degradacji ściółek. Zainstalował pasywne lizymetry kapilarne METER G3 na głębokości 55 cm, aby zebrać próbki odcieków do analizy cząstek stałych BDM. Był zaskoczony, gdy odczyty lysimeter wykazały wyższe pomiary EC. Jednak EC w zabiegach PE, ściółki papierowej i bez ściółki były również wysokie, co może być spowodowane wymywaniem nagromadzonych soli z powierzchni gleby. Mówi: "Musimy jeszcze zbadać próbki odcieków pod kątem obecności cząstek stałych".

ALTERNATYWY DLA KOMPOSTOWANIA

Jeśli zespół odkryje, że niektóre z BDM nie ulegają biodegradacji na polu, alternatywą może być kompostowanie w gospodarstwie, co byłoby bardziej opłacalne niż konieczność radzenia sobie z plastikiem polietylenowym. Dr Sintim i jego zespół badawczy przeprowadzili badanie kompostowania, w którym zdigitalizowali obrazy degradacji ściółek. Dodaje: "Zakopaliśmy ściółkę w siatkowym worku i co jakiś czas wyjmowaliśmy worki, aby zbadać ściółkę. Na siatkowym worku pojawiły się czarne plamy, które, jak podejrzewamy, są nanocząsteczkami zwanymi "sadzą", stosowanymi jako wypełniacz wzmacniający w oponach i innych produktach gumowych.

Ponieważ producenci nie ujawniają rzeczywistych składników swoich ściółek, dr Sintim zorganizował badanie worków siatkowych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego WSU w celu potwierdzenia, że plamy były spowodowane obecnością cząstek stałych. Dr Sintim potwierdził, że sadza została użyta w ich eksperymentalnym BDM, ale nie wiedzą, czy sadza została wykonana z produktów ropopochodnych, ponieważ istnieje sadza nieoparta na ropie naftowej. Dr Sintim zamierza ustalić, czy cząstki te wymywają się z gleby, badając próbki odcieków z witryny lysimeter. Przeprowadzi również dalsze testy, aby upewnić się, że nanocząstki te nie będą miały żadnego negatywnego wpływu na ekosystem rolniczy.

CO CZEKA NAS W PRZYSZŁOŚCI?

Chociaż dr Sintim i jego koledzy dokonali ważnych odkryć, nadal pozostaje wiele do zrobienia. On i jego zespół kontynuowali zbieranie danych, aby sprawdzić, czy BDM rzeczywiście spełnia swoje obietnice i czy wypłukiwane cząsteczki stanowią zagrożenie dla wód gruntowych.

Poznaj czujniki wilgotności gleby METER i G3 lysimeter.

Dowiedz się więcej o ciągłych badaniach dr Sintim w H. Sintim Lab

Studia przypadków, webinaria i artykuły, które pokochasz

Regularne otrzymywanie najnowszych treści.

icon-angle paski ikon ikona-czasu