מאמר מחקר

הערכת ביו-פחם שמקורו בפסולת על הפעילות הבריאותית והביולוגית של הקרקע

1.3K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/68994

⸱

10 באוקטובר 2025

 ,  , 
1Department of Applied Ecology, Faculty of Environmental Sciences, Czech University of Life Sciences Prague

במאמר זה

סיכום

כאן אנו מעריכים את ההשפעות של ביו-פחם שמקורו בפסולת משאריות קפה, כשות משומשת, עץ אשוח ובדלי סיגריות על בריאות הקרקע, מעריכים פעילות מיקרוביאלית, צמיחת צמחים ורעילות אקולוגית פוטנציאלית של חסרי חוליות.

תקציר

ביו-פחם הוא המוצר המתקבל על ידי חימום ביומסה באמצעות פירוליזה בטמפרטורות גבוהות והתגלה כתיקון קרקע נפוץ המבוסס על הפוטנציאל שלו לשפר את תכונות הקרקע כגון אגירת מים, pH וזמינות חומרים מזינים. עם זאת, ביו-פחם המוכן מחומרי פסולת מסוימים יכול להפעיל השפעות אקוטוקסיקולוגיות שליליות על ביוטה בקרקע. המטרה הכוללת של מחקר זה הייתה להעריך את ההשפעה של ביו-פחם נבחרים שמקורם בקפה טחון, כשות משומשת, עץ אשוח ובדלי סיגריות על בריאות הקרקע, תוך התמקדות בפעילות מיקרוביאלית, צמיחת צמחים ורעילות אקולוגית פוטנציאלית. קרקעות מתוקנות ביו-פחם הודגרו במשך 15 יום בסך הכל, ובוצעה סדרה של בדיקות, כולל פעילות דהידרוגנאז, כימות חיידקים, בדיקה ביולוגית של פיטוטוקסיות באמצעות זרעי סינאפיס אלבה, ובדיקת רעילות אקולוגית באמצעות Enchytraeus albidus. תיקוני ביו-פחם יכולים לשנות את ה-pH של הקרקע ולהשפיע על אגירת המים. ביו-פחם של בדלי סיגריות הראה את הגירוי הגבוה ביותר של מושבות חיידקים, עם ספירות שהגיעו עד 1.00 ×-106 CFU/mL בהשוואה ל-8.47 ×-10 4 CFU/mL על פני שכפולי ביקורת, בעוד שביו-פחם טחון קפה הגביר את פעילות הדהידרוגנאז (3.53 ×-10-3 mU/g), מה שמרמז על יכולת מטבולית מיקרוביאלית גבוהה יותר. בדיקות פיטוטוקסיות הצביעו על כך שצמיחת הצמחים הוגברה על ידי כשות (162.96%) וביו-פחם מעץ אשוח (206.66%), בעוד ששיעורי יישום גבוהים יותר של ביו-פחם בדלי סיגריות דיכאו את צמיחת השתילים (עיכוב של 62.36%). בדיקת הרעילות האקולוגית עם Enchytraeus albidus הצביעה על כך שלכל הביוצ'ארים הייתה השפעה מזיקה למעט הביוצ'אר של בדל הסיגריה (גירוי של 33%). ממצאי מחקר זה מדגישים כי השפעת הביו-פחם על בריאות הקרקע תלויה במקור, עם השלכות חשובות על ניהול הקרקע. המחקר חושף את הצורך בהתאמות יישום ביו-פחם המבוססות על ריכוז וסוג כדי למקסם את יתרונותיו תוך מזעור הסכנות הפוטנציאליות למערכות הקרקע.

מבוא

בשנים האחרונות, ביו-פחם התגלה כתיקון קרקע רב תכליתי וידידותי לסביבה המיושם בחקלאות1, וכאמצעי להפחתת ההתחממות הגלובלית2. בעוד העולם מתמודד עם השפלת קרקעות, ירידה בפריון היבולים ופליטת פחמן מוגברת, ביו-פחם התגלה כחלופה ירוקה לדשנים קונבנציונליים3 וגישות קיבוע פחמן4. בניגוד לדשנים סינתטיים, ביו-פחם מטבעו מגביר את פוריות הקרקע5, מפחית את אובדן החומרים המזינים6 ומגביר את אגירת המים7, מה שהופך אותו לשימושי מאוד באזורים עם קרקעות מושפלות או בעלות פוריות נמוכה. בנוסף, ביו-פחם משפר את תפקוד החיידקים על ידי מתן בית גידול יציב ומקור פחמן למיקרואורגניזמים מועילים בקרקע, החשובים לפירוק חומר אורגני ולמחזור חומרים מזינים8.

מלבד חקלאות, ביו-פחם משמש גם כפתרון ירוק לסילוק פסולת מכיוון שהוא ממיר שאריות ביומסה כגון שאריות חקלאיות, שאריות יער ופסולת מזון לחומר פחמן ארוך טווח9. זה לא רק מגביל את הצטברות הפסולת אלא גם מקזז גזי חממה באמצעות לכידת פחמן, שאחרת היה בורח כפחמן דו חמצני (CO2) או מתאן (CH4). בהשוואה למנגנונים אחרים לקיבוע פחמן, ביו-פחם מציע אסטרטגיית קרקע משולבת לטווח ארוך המפחיתה אתה-CO2 האטמוספרי ותומכת בקרקעות בריאות כמו גם בתשואות גבוהות10.

למרות היתרונות המוכרים שלו - כגון שיפור פוריות הקרקע, יכולת החזקת מים ותכונות מעוררות מיקרוביאליות - ישנם חששות מתמשכים לגבי השפעות אקוטוקסיקולוגיות פוטנציאליות על ביוטה11 בקרקע. בעוד שביו-פחם חיובי בדרך כלל לפעילות מיקרוביאלית ומגוון, חומרי הזנה או תנאי עיבוד מסוימים יכולים לייצר תרכובות רעילות הפוגעות במיקרואורגניזמים בקרקע ובתפקודם האקולוגי12.

כדי להעריך את הסיכונים הפוטנציאליים של ביו-פחם, יש צורך בהערכות אקוטוקסיקולוגיות. חיידקים (מפרקים), צמחים (יצרנים) וחסרי חוליות (צרכנים) הם בין הקבוצות הטקסונומיות המשמשות במחקר על רעילות אקולוגית של קרקע ומשקעים. טקסונים אלה מייצגים סביבות יבשתיות ומימיותכאחד 13.

הפונקציה המשלימה של Enchytraeids עם תולעי אדמה בתפקוד המערכת האקולוגית של הקרקע היא הבסיס לפיתוח בדיקות ביולוגיות עבור אורגניזמים אלה. במבחנים ביולוגיים, אנכיטראידים משמשים כמודלים ביולוגיים יבשתיים לחקירת ההשפעות של כימיקלים כמו חומרי הדברה (למשל, דימתואט, אטרזין, קרבנדזים) ומתכות קורט (למשל, עופרת, אבץ, נחושת, קדמיום)14.

בנוסף למבחנים מבוססי אורגניזם, פעילות אנזימים מיקרוביאלית היא דרך נוספת להעריך את בריאות הקרקע. פעילות דהידרוגנאז בקרקע היא אינדיקטור לפעילות חמצונית מיקרוביאלית15. בדיקת דהידרוגנאז בתערובות אדמה-ביו-פחם יעילה לכימות פעילות מיקרוביאלית ובריאות הקרקע הכללית. מכיוון שאנזימי דהידרוגנאז מעורבים בנשימה מיקרוביאלית, פעילותם משקפת עד כמה האדמה פעילה מבחינה ביולוגית. זה שימושי להערכת איכות הקרקע, פוריות והשפעת הביוצ'אר על חיידקים. הבדיקה מודדת את ההפחתה של טריפנילטטרזוליום כלוריד (TTC) לטריפניל פורמזאן (TPF), אשר נקבעת באופן ספקטרופוטומטרי. ייצור TPF גבוה יותר הוא אינדיקטור לפעילות מיקרוביאלית גבוהה יותר.

אנו מצפים שלביו-פחם המיוצר מחומרי גלם שונים יהיו השפעות ייחודיות על בריאות הקרקע. השפעות אלו יהיו תלויות במאפיינים הכימיים והפיזיקליים שלהם, שעשויים לשנות את הפרמטרים הפיזיקוכימיים של הקרקע, ובכך להשפיע על פעילות מיקרוביאלית, צמיחת צמחים ורעילות אורגניזמים בקרקע.

במחקר זה, אנו מעריכים את ההשפעות של ביו-פחם שמקורו בפסולת על מדדי בריאות קרקע מרובים, כולל pH, פעילות מיקרוביאלית, גדילת צמחים והישרדות חסרי חוליות (איור 1). שלושה ריכוזים (1%, 5%, 10% w/w) של ארבעה ביו-פחמים שונים שמקורם בפסולת עורבבו עם אדמת הגן והוערכו עבור ההשפעות שהוזכרו לעיל. תכולת הלחות, ה-pH ובחירת אורגניזמי הבדיקה נשלטו בקפידה כדי להבטיח את הרלוונטיות האקולוגית של המחקר.

פרוטוקול

1. הכנת ביו-פחם

הערה: עיין בטבלת החומרים לפרטים על הביוצ'ארים המשמשים כאן כחומרי בדיקה. תנאי פירוליזה, הרכב יסודות ונתוני ניתוח קרובים סופקו על ידי היצרנים (טבלה 1).

זהירות: בצע תמיד פירוליזה במעבדה מאווררת היטב עם מערכת פליטה או אדים מתאימה. ללבוש כפפות עמידות בחום, מעיל מעבדה, משקפי מגן וללבוש מגן פנים במידת הצורך.

טבלה 1: מאפיינים בסיסיים של הביוצ'ארים שנבדקו. אנא לחץ כאן להורדת טבלה זו.

2. אפיון כימי של ביו-פחם

  1. לנתח את הרכב היסודות של כל הביוצ'ארים (נעשה באמצעות ספקטרוסקופיה של פליטה אטומית של פלזמה בצימוד אינדוקטיבי (ICP OES) או ספקטרומטריית מסה פלזמה בצימוד אינדוקטיבי (ICP MS), בהתבסס על הריכוזים, לאחר פירוק בעזרת מיקרוגל (טבלה 2).

3. הכנת תערובות אדמה-ביו-פחם

  1. איסוף קרקע והקמת ניסויים
    1. אסוף קרקע עליונה משדה ניסוי.
    2. הסר פסולת משטח באופן ידני. מסננים את האדמה לגודל חלקיקים של פחות מ -5 מ"מ כדי להסיר פסולת.
    3. שוקלים 100 גרם אדמה מנופה ומוסיפים אותה למיכלי בדיקה.
  2. תיקון ביו-פחם ודגירה
    1. הוסף 1 גרם, 5 גרם או 10 גרם מכל סוג ביו-פחם לכל 100 גרם אדמה ליצירת תיקון קרקע-ביו-פחם של 1%, 5% ו-10% (על בסיס w/w).
    2. הוסף מים מזוקקים כדי להגיע ל-60% מיכולת החזקת המים המקסימלית (WHC).
    3. מערבבים היטב בעזרת מרית.
    4. שקלו כל מיכל וכסו בפרפילם כדי למזער את האידוי.
    5. דוגרים על התערובות בחום של 27 מעלות צלזיוס למשך 10 ימים.
      הערה: תערובת זו תשמש למדידת אובדן מים, שינוי pH, פיטוטוקסיות וכימות חיידקים.
      יש לאסוף את האדמה המשומשת ולהשליך אותה על פי פרוטוקולים ביו-מוצקים מקומיים.

4. מדידת pH של תערובות אדמה-ביו-פחם

  1. שוקלים 10 גרם מכל תערובת אדמה-ביו-פחם לצינורות חרוטיים של 50 מ"ל.
  2. לצינורות מוסיפים 25 מ"ל מים מזוקקים.
  3. נענע את הצינורות למשך 30 שניות באופן ידני או השתמש במיקסר מערבולת במהירות בינונית. מסננים את התערובת בעזרת נייר סינון Whatman No. 1 לכוס נקייה של 100 מ"ל.
  4. מדוד את ה-pH של המסנן בטמפרטורת החדר (20-25 מעלות צלזיוס) באמצעות מד pH מכויל.

5. מבחן רעילות Enchytraeus albidus

  1. בצע את הבדיקה על פי הארגון לשיתוף פעולה ופיתוח כלכלי (OECD) 2016, מבחן מס' 22016.
  2. הכנת אדמה לבדיקה
    1. השתמש באדמה מלאכותית של OECD לבדיקה זו.
    2. מדוד את ה-pH של הקרקע לפי השלבים המוזכרים בסעיף 4.
    3. התאם ל-pH 6.0 ±-0.5 על ידי הוספת סידן פחמתי בדרגה אנליטית (CaCO3) בהדרגה לאדמה וערבב היטב.
    4. התאימו את תכולת הלחות ל-40-60% מה-WHC המרבי על ידי הוספת מים מזוקקים או נטולי יונים.
      הערה: בדוק את העקביות ביד; האדמה צריכה להיות לחה אך לא גושית.
  3. התאקלמות ובחירה של תולעים
    1. שטפו את התולעים בעדינות במים מזוקקים כדי להסיר את תמיסת המלח להובלה.
    2. מניחים את התולעים באדמת ה-OECD המוכנה ומתאקלמים ב-20 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות במחזור אור של 16 שעות אור ו-8 שעות חושך ב-6,000 לוקס.
    3. בחר 15 תולעים בוגרות בריאות לכל הגדרה, באמצעות סטריאומיקרוסקופ המבוסס על נוכחות הדגדגן.
  4. הגדרת בדיקה ודגירה
    1. מערבבים 100 גרם מאדמת ה- OECD המוכנה עם 5 גרם מכל סוג ביו-פחם במיכלים נקיים.
    2. הכן בקרה באמצעות 100 גרם אדמת OECD לא מתוקנת.
    3. ודא שתכולת ה- pH והלחות נמצאים בטווח הנדרש (pH - 6.0 ± 0.5; תכולת לחות - 40-60% מה- WHC המרבי).
    4. הכניסו 15 תולעים בוגרות לכל מיכל בדיקה ובקרה באמצעות מלקחיים רכים.
    5. הוסיפו 25 מ"ג של שיבולת שועל מגולגלת טחונה דק כמקור מזון על פני האדמה.
    6. מכסים את המכולות בנייר אלומיניום מחורר כדי לאפשר חילופי אוויר.
    7. דגרו את המיכלים בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס למשך 5 ימים במחזור אור של 16 שעות אור / 8 שעות חושך ב-6,000 לוקס.
    8. שקלו את המיכלים מדי יום וחידשו את הירידה במשקל על ידי הוספת כמות מתאימה של מים מזוקקים או נטולי יונים כדי לשמור על תכולת לחות קבועה.
    9. עקוב אחר פעילות התולעים ורשום כל תמותה נראית לעין במהלך הבדיקה.
    10. לאחר סיום הבדיקה, חשב את ההשפעה הקטלנית (%) באמצעות הנוסחה:
      figure-protocol-1
      איפה:
      Wi - ספירת תולעים ראשונית בתחילת הבדיקה
      Wf - ספירת תולעים סופית בסוף הבדיקה
      הערה: כדי שהבדיקה תהיה תקפה, תמותת מבוגרים במערך הבקרה לא תעלה על 20% בסוף הבדיקה.
    11. לאחר הבדיקה, יבש את אדמת הבדיקה ב-105 מעלות צלזיוס כדי לנטרל אותה, והשליך בהתאם לפרוטוקולים הביו-מוצקים המקומיים.

6. מבחן פיטוטוקסיות

  1. בצע את הבדיקה על פי ארגון התקינה הבינלאומי (ISO) 18763:201617.
  2. סידור צלחת פטרי
    1. מוסיפים 20 גרם מתערובות האדמה-ביו-פחם המודגרות לכלי פטרי נקיים בגודל 9 ס"מ. משטחים את המשטח בעדינות בעזרת מרית נקייה.
    2. הכן שלושה שכפולים לכל ריכוז ביו-פחם וכלול שני בקרות לא מתוקנות.
  3. שתילת זרעים ודגירה
    1. מניחים 10 זרעי סינאפיס אלבה במרווחים שווים בכל צלחת על פני האדמה.
      הערה: אין ללחוץ את הזרעים לאדמה; אפשר להם להתייצב באופן טבעי עם לחות.
    2. מכסים את הכלים במכסים ומניחים אותם באינקובטור בחום של 25 מעלות ±-2 מעלות למשך 5 ימים ללא אור ישיר.
    3. לאחר הדגירה יש למדוד את אורך השורש מקצה הזרע ועד לקצה השורש, בעזרת סרגל פלסטיק. דווח על כך בס"מ או במ"מ. אם הזרע סדוק זה עתה, ציין אותו כ-0.1 ס"מ או 1 מ"מ.
    4. חשב את אפקט העיכוב (%) באמצעות הנוסחה:
      figure-protocol-2
      איפה:
      RLc - אורך שורש ממוצע של זרעים בצלחת בקרה
      RLt - אורך שורש ממוצע של זרעים בצלחת הבדיקה
      הערה: כדי שהבדיקה תהיה תקפה, חשוב לבדוק כי נביטת הזרעים בשליטה היא לפחות 80% (8 נבטו מתוך 10 זרעים).

7. כימות מושבת חיידקים

  1. תרחיף ודילול קרקע
    1. שוקלים 5 גרם מכל תערובת אדמה-ביו-פחם מודגרת לצינורות חרוטיים סטריליים של 50 מ"ל.
    2. מוסיפים 25 מ"ל מים מזוקקים סטריליים ומנערים היטב במשך 30 שניות.
    3. אפשר למתלה להומוגניזציה בטמפרטורת החדר למשך שעתיים.
    4. מסננים את המתלים באמצעות גזה סטרילית או רשת והכינו דילולים סדרתיים באמצעות תמיסת מלאי זו.
    5. הכינו חמש מבחנות שכל אחת מהן מכילה 9 מ"ל מים מזוקקים סטריליים.
    6. בצע דילול סדרתי פי 10 באמצעות פיפטות סטריליות, למשל, העבר 1 מ"ל מתמיסת מלאי לצינור הראשון = 10-1, ואז 1 מ"ל לצינור הבא = 10-2 וכו')
    7. השתמש בדילול של 10-2 לציפוי.
  2. ציפוי וספירת מושבות
    1. פיפטה 0.2 מ"ל של דילול 10-2 על צלחות אגר נוטריינטים סטריליות.
    2. מורחים את הדגימה באופן שווה באמצעות מפזר מעוקר.
    3. דגרו צלחות במצב הפוך בטמפרטורה של 27 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות.
    4. ספרו מושבות באמצעות מונה מושבות.
    5. חשב את היחידות היוצרות מושבה (CFU) מ"ל-1 של התערובת באמצעות הנוסחה:
      figure-protocol-3
      הערה: עבוד מתחת לארון בטיחות ביולוגית אם זמין. כלי חיטוי להבה בין דגימות כדי למנוע זיהום.
      יש לחטא את כל הצלחות עם 70% אתנול או חיטוי לפני השלכתן.

8. קביעת חומר יבש (DM)

הערה: השתמש בכפפות עמידות בחום בעת טיפול בקערות חמות.

  1. שוקלים 10 גרם אדמה לקערת זכוכית או חרסינה עמידה בחום.
  2. מכניסים את הקערה לתנור ייבוש שחומם מראש ל-105 מעלות צלזיוס ומייבשים במשך שעתיים.
  3. לאחר הייבוש, העבירו את הקערה לחומר ייבוש והניחו לה להתקרר במשך 10 דקות כדי למנוע ספיגת לחות מהאוויר.
  4. שקלו שוב את הקערה שהתקררה בעזרת איזון אנליטי.
  5. חזור על ההליך עבור לפחות שלוש דוגמאות כדי להבטיח דיוק.
  6. חשב את תכולת החומר היבש (DM) באמצעות הנוסחה:
    figure-protocol-4
    איפה:
    DM - תכולת חומר יבש (%)
    Md - משקל מדגם יבש ב- g
    Mw - משקל מדגם לא מיובש (מקורי) בגרם

9. בדיקת פעילות דהידרוגנאז (DHA).

  1. בצע את הבדיקה על פי הפרוטוקול הסטנדרטי (ISO 23753-1:2019)18.
  2. הכנת ריאגנטים
    1. תמיסת חיץ TRIS (100 ממול/ליטר, pH 7.6).
      1. ממיסים 12.12 גרם של טריס (הידרוקסימתיל) אמינומתאן (TRIS) ב-800 מ"ל מים מזוקקים.
      2. התאם את ה-pH ל-7.6 באמצעות חומצה הידרוכלורית (HCl) של 1 M.
      3. כוונן את הנפח הכולל ל-1 ליטר עם מים מזוקקים.
      4. יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס ולהשתמש תוך שבוע.
    2. תמיסת מצע TTC (300 מילימול לליטר)
      1. ממיסים 1 גרם TTC ב-10 מ"ל מתמיסת המאגר Tris המוכנה.
      2. יש לאחסן בחושך בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס ולהשתמש תוך שבוע.
    3. הכן פתרון סטנדרטי TPF לעקומת כיול:
      1. הוסיפו 100 מ"ג של TPF ל-10 מ"ל של אתנול 96% וערבבו עד להמסה מלאה לקבלת תמיסת מלאי TPF (33 מילימול לליטר).
      2. יש לדלל 0.5 מ"ל מתמיסת מלאי ה-TPF המוכנה ב-50 מ"ל אתנול כדי לקבל תמיסת עבודה TPF (330 ננומול/מ"ל).
      3. הכן תקני עבודה של 0, 0.1, 0.2, 0.5 ו -1.0 מ"ל מתמיסת העבודה, מדולל באתנול לנפח סופי קבוע של 3 מ"ל.
      4. מדוד את הספיגה ב-485 ננומטר כדי ליצור את עקומת הכיול.
  3. הכנת מדגם
    1. הוסף 5 גרם מכל תערובת אדמה-ביו-פחם לצינורות חרוטיים של 50 מ"ל.
    2. הוסף 4 מ"ל של מאגר Tris (100 מילימול/ליטר, pH 7.6) ו-1 מ"ל של תמיסת TTC להגדרות הבדיקה.
    3. הוסף רק 4 מ"ל של מאגר Tris להגדרות הבקרה.
    4. יש לערבב את הצינורות באופן ידני על ידי היפוך עדין ולדגור בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס למשך 6 שעות בחושך.
  4. מיצוי פורמזן
    1. הוסף 25 מ"ל אתנול לכל צינור לאחר הדגירה.
    2. הנח את הדגימות תחת תסיסה מסלולית בחושך למשך שעה אחת (250 דקות-1, ב-25 מעלות צלזיוס).
    3. לאחר התסיסה, הוסף 1 מ"ל של TTC כדי לשלוט בצינורות.
    4. צנטריפוגה את כל הצינורות ב-2,000 × גרם למשך 5 דקות ב-25 מעלות צלזיוס כדי להפריד את הסופרנטנט.
  5. מדידה וחישוב
    1. העבירו סופרנטנטים לקובטות נקיות.
    2. קרא את הספיגה ב-485 ננומטר באמצעות ספקטרופוטומטר.
    3. שימוש בעקומת הכיול לקביעת ריכוז ה-TPF בדגימות (nmol/L).
    4. חשב את פעילות הדהידרוגנאז באמצעות הנוסחה הבאה:
      figure-protocol-5
      איפה:
      A - פעילות אנזימטית ב- mU g-1 (או nmol min-1 g-1) של אדמה יבשה
      Cs - ריכוז TPF בדגימות בדיקה ב- nmol mL-1
      Cb - ריכוז TPF בדגימת ביקורת ב-nmol mL-1
      V - נפח תגובה כולל (סכום מצע, תמיסת חיץ ונפחי אתנול, במ"ל)
      RT - משך התגובה תוך דקות
      M - מסת אדמה לצינור ב- g
      DM - תכולת חומר יבש באדמה (%)
      הערה: טפל ב-TTC ו-TPF בכפפות מכיוון שהם מוטגנים פוטנציאליים. השתמש במכסה אדים בעת הכנת ריאגנטים מבוססי אתנול.
      לאחר הבדיקה, השלך אתנול ופסולת המכילה TTC במיכלי פסולת כימית ייעודיים.

figure-protocol-6
איור 1: ייצוג סכמטי של תהליכי עבודה ניסיוניים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

תוצאות

אפיון כימי
הביוצ'ארים הראו הבדלים משמעותיים בהרכב היסודות (טבלה 2). סידן (Ca) ואשלגן (K) היו הגבוהים ביותר בביו-פחם של בדלי סיגריות וכשות. ביו-פחם מעץ אשוח הכיל הכי הרבה אלומיניום (Al) וברזל (Fe). נחושת (Cu) ומגנזיום (Mg) הועשרו מאוד בביו-פחם כשות. עופרת (Pb), קדמיום (Cd) ומתכות קורט אחרות נמצאו בכמויות נמוכות בכל הדגימות.

טבלה 2: ההרכב הכימי של הביוצ'ארים. תכולת היסוד העיקרית של הביוצ'ארים השונים ששימשו במחקר. אנא לחץ כאן להורדת טבלה זו.

שונות ב-pH לאורך תקופת הדגירה
בכל הטיפולים, ה-pH של תערובות אדמה-ביו-פחם נטה לעלות מעט עם הזמן (איור 2). ערך ה-pH הגבוה ביותר נרשם עבור התערובת עם ביו-פחם בדלי סיגריות ב-10% w/w, והגיע ל-9.48 ביום ה-15; טיפול זה הציג את העלייה הגדולה ביותר לאורך זמן. ביו-פחם טחון קפה ייצר גם הוא עלייה הדרגתית, עם pH מקסימלי של 8.94 ב-10% w/w ביום 15. ביו-פחם כשות העלה את ה-pH ב-16.57%, עם מקסימום של 9.20 ב-10% w/w. לעומת זאת, תערובת הביוצ'אר מעץ אשוח הגיעה ל-pH של 8.56 ב-10% w/w. הביקורת הראתה את ה-pH הנמוך ביותר, שנע בין 6.57 ל-7.66 עם שינוי מינימלי לאורך זמן.

figure-results-1
איור 2: pH משתנה לאורך זמן בתערובות אדמה-ביו-פחם. pH הקרקע נמדד ביום 0, 10 ו-15 עבור כל תיקון ביו-פחם ב-1%, 5% ו-10% w/w. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של נתון זה.

אגירת מים וירידה במשקל
יכולת אגירת המים בכל סוגי הביוצ'אר הייתה נמוכה יותר מאדמת הביקורת ללא ביו-פחם (איור 3). הביקורת איבדה 3.67% ממשקלה במשך 15 ימים, מה שמצביע על אגירת המים הגבוהה ביותר. מבין הביו-פחמים, לטיפול בבדל הסיגריות היה איבוד המים הנמוך ביותר, ירידה של 5.89% לעומת הדגירה, ולכן השמירה הגדולה ביותר בקרב ביו-פחם. דפוס דומה אך מתון יותר נצפה עם ביו-פחם כשות (ירידה כוללת של 9.22% במשקל, עם הפסדים גדולים יותר בריכוזים גבוהים יותר). ביו-פחם טחון קפה הראה את הירידה הגדולה ביותר במשקל (עד 16.56%), מה שמצביע על אגירת המים הנמוכה ביותר. תערובת עץ האשוח איבדה בממוצע 10.22%.

figure-results-2
איור 3: ירידה במשקל של תערובות אדמה-ביו-פחם במהלך הדגירה. שינוי משקל כאינדיקטור לאגירת מים במשך 15 יום עבור כל הביו-פחם והריכוזים. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

E. בדיקת רעילות ורבייה של אלבידוס
הרבייה של E. albidus ב-5% w/w biochar הראתה תלות ניכרת בחומרי הזנה. בבקרת הקרקע ב-OECD, האוכלוסייה גדלה מ-15 ל-24 (עלייה של 60%, איור 4). ביו-פחם מעץ אשוח הביא ל-7 שורדים בלבד (עיכוב של 53%, איור 5). כשות וביו-פחם טחון קפה הניבו כל אחד 12 שורדים (20% עיכוב, איור 5). ביו-פחם של בדלי סיגריות עורר רבייה ב-33%, עם סך של 20 תולעים, כולל צאצאים.

figure-results-3
איור 4: שינוי אוכלוסייה נטו של E. albidus באדמה שטופלה בביו-פחם. ספירת תולעים ראשונית וסופית לאחר 5 ימים. נבדק ריכוז של 5% w/w של כל ביו-פחם. הנתונים מייצגים ממוצע ± סטיית תקן (n = 3). אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-4
איור 5: השפעות רעילות או ממריצות על E. albidus. השפעה נטו על התולעים בהשוואה לביקורת. ערכים חיוביים מראים עיכוב; ערכים שליליים מראים גירוי. הנתונים מייצגים סטיית תקן ממוצעת ±. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

פיטוטוקסיות
התארכות השורשים ב-S. alba נמדדה לאחר דגירה של 10 ימים ב-1%, 5% ו-10% w/w (איור 6). בקרקע לא מתוקנת, אורך השורש הממוצע היה 237 מ"מ. ביו-פחם טחון קפה ב-1% w/w ייצר גירוי של 79.16%; ריכוזים גבוהים יותר גרמו לעיכוב, עד 47.08% ב-5% משקל/לבן. ביו-פחם מעץ אשוח עורר צמיחה בכל הריכוזים, והגיע לשיא של 206.66% ב-10% w/w. ביו-פחם בדל סיגריות הניב גירוי של 41.01% ב-1% w/w, אך עיכב צמיחה ב-5% ו-10% w/w, והגיע ל-62.36% עיכוב ב-10% w/w. ביו-פחם כשות עורר צמיחה בכל השיעורים (38.97%, 31.75% ו-162.96% ב-1%, 5% ו-10% w/w, בהתאמה).

figure-results-5
איור 6: השפעות פיטוטוקסיות על סינאפיס אלבה. עיכוב או גירוי של צמיחת שורשים ביחס לבקרה לאחר 10 ימי צמיחה בכל טיפולי הביוצ'אר. ערכים חיוביים מראים עיכוב; ערכים שליליים מראים גירוי. הנתונים מייצגים ממוצע ± סטיית תקן (n = 3). אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

כימות מושבת חיידקים
ספירת מושבות החיידקים הוערכה לאחר 10 ימים (איור 7). הביקורת הייתה בממוצע 8.47 × 104 CFU/mL. ביו-פחם קפה הניב 7.33 ×10 4 CFU/mL ב-1% w/w ועלה ל-1.18 ×-105 ו-1.50 ×-105 CFU/mL ב-5% ו-10% w/w, בהתאמה. ביו-פחם מעץ אשוח נתן 1.97 ×10 5 CFU/mL ב-1% w/w, ירד ל-9.73 ×-104 ו-4.93 ×-104 CFU/mL ב-5% ו-10% w/w. ביו-פחם בדלי סיגריות ייצר 5.40 ×10 4 CFU/mL ב-1% w/w והגירוי הגבוה ביותר ב-10% w/w (1.00 ×-106 CFU/mL). ביו-פחם כשות הראה גירוי קל בכל הריכוזים, והגיע לשיא של 1.07 ×-105 CFU/mL ב-5% w/w.

figure-results-6
איור 7: גידול חיידקים באדמה שטופלה בביו-פחם. CFU/מ"ל חיידקי לאחר 10 ימי דגירה לכל הטיפולים והריכוזים. בקרה כלולה להשוואה. הנתונים מייצגים ממוצע ± סטיית תקן (n = 3). אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

פעילות דהידרוגנאז
ביו-פחם טחון קפה ייצר את פעילות הדהידרוגנאז הגבוהה ביותר על פני ריכוזים, שהגיעה לשיא של 1% w/w (3.53 ×-10-3 mU/g) ונותרה דומה ב-5% ו-10% w/w (2.38 ×-10-3 ו-2.62 ×-10-3 mU/g) (ראה איור 8). ביו-פחם כשות שיפר את הפעילות ב-1% w/w (2.39 ×-10-3 mU/g) אך ירד ב-5% (6.34 ×-10-4 mU/g) והפך שלילי ב-10% w/w (-8.30 ×-10-4 mU/g). ביו-פחם בדל סיגריות היה חיובי ב-1% w/w (1.29 ×-10-3 mU/g) וירד ל-7.26 ×-10-4 ו-8.53 ×-10-4 mU/g ב-5% ו-10% w/w. ביו-פחם מעץ אשוח היה שלילי בכל הריכוזים (-5.53 ×-10-4 ו-5.19 ×-10-4 mU/g ב-1% ו-5% w/w; -3.11 ×-10-4 mU/g ב-10% w/w), ונותר נמוך מקבוצת הביקורת.

figure-results-7
איור 8: פעילות דהידרוגנאז באדמה מתוקנת בביו-פחם. פעילות אנזימים מיקרוביאלית בכל סוגי הביוצ'אר והריכוזים. הערכים הם יחסיים לאדמת בקרה ללא תוספת ביו-פחם. ערכים חיוביים מצביעים על פעילות אנזימים גבוהה יותר בהשוואה לקבוצת הביקורת, וערכים שליליים מצביעים על פעילות אנזימים נמוכה יותר מזו של קבוצת הביקורת. הנתונים מייצגים ממוצע ± סטיית תקן (n = 3). אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

ראה טבלה 3 וטבלה 4 לסיכום התוצאות.

טבלה 3: השפעות ביו-פחם על pH הקרקע ואגירת מים. מציג ערכי pH ראשוניים וסופיים, ΔpH ו-% אובדן מים במהלך הדגירה. אנא לחץ כאן להורדת טבלה זו.

טבלה 4: סיכום ההשפעות הביולוגיות ותוצאות DHA. נתונים משולבים על רביית תולעים, פיטוטוקסיות, ספירת חיידקים ופעילות אנזימים עבור כל הטיפולים. figure-results-8 מצביע על גירוי ומעיד figure-results-9 על עיכוב. עבור תוצאות DHA, ערכים חיוביים מצביעים על פעילות אנזימים גבוהה יותר בהשוואה לביקורת וערכים שליליים מצביעים על פעילות אנזימים נמוכה יותר מאשר קבוצת הביקורת. אנא לחץ כאן להורדת טבלה זו.

זמינות נתונים:
הנתונים יועלו למאגר הציבורי: DOI/URL: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.30128803.v1

דיון

התערובת של אדמה וביו-פחם טחון קפה משומש הראתה בסיסיות גבוהה, עם pH של 8.94, התואם ל-pH שדווח בעבר של 9.419. הביוצ'אר גם הציג את העלייה הגבוהה ביותר בירידה במשקל בהשוואה לדגימת הביקורת, מה שמעיד על יכולת שימור לחות נמוכה, אשר ככל הנראה נובעת משטח הפנים הנמוך שלו, מה שמגביל את נטיית ספיחת המים20,21. תכונות פיזיקליות אלה יצרו תנאים לא נוחים ל-E. albidus, וגרמו לעיכוב של 20% בהישרדות וברבייה של תולעים.

בבדיקות פיטוטוקסיות, S. alba הראה גירוי של 79.16% בריכוז של 1% w/w, בעוד שבריכוזים גבוהים יותר, למשל, 5% w/w, הביוצ'אר עיכב את התארכות השורשים ב-47.08%. זה עולה בקנה אחד עם דיווחים22 שההשפעות הפיטוטוקסיות של ביו-פחם טחון קפה על Lactuca sativa נגרמו על ידי חומצות קרבוקסיליות. יתר על כן, מחקרים הראו כי פנולים מסיסים וחומצות קרבוקסיליות משבשים גם את הובלת האוקסין, מה שמביא לסף פיטוטוקסי23.

ספירת מושבות החיידקים גדלה עם עלייה בריכוז הביוצ'אר של הקפה (1.50 ×-10-5 CFU/mL בריכוז של 10% משקל/לילה), מה שמצביע על כך שביו-פחם זה סיפק תנאים נוחים לחיידקים הניתנים לגידול. ביו-פחם קפה הראה גם את פעילות ה-DHA הגבוהה ביותר (3.53 ×-10-3 mU/g), מה שמצביע על כך שהוא עורר אוכלוסיות חיידקים ניתנות לגידול ולא ניתנות לגידולים. זה נתמך עוד על ידי מחקרים24 שצפו בהשפעות המועילות של ביו-פחם קפה על הפעילות האנזימטית בקרקע.

ביו-פחם כשות גרם לעלייה באלקליות הקרקע ולירידה ממוצעת מתונה במשקל (10%). בבדיקות פיטוטוקסיות, הביוצ'אר הועיל לגירוי התארכות שורשים, במיוחד בריכוזים גבוהים יותר (גירוי של 162.96%). לגבי פעילות מיקרוביאלית, ביו-פחם כשות לא הראה שינוי יוצא דופן בספירת החיידקים (עד 1.00 ×-10-5 CFU/mL), מה שעשוי לנבוע מאיזון בהרכבו הכימי. בעוד שביו-פחם כשות הכיל את הכמות הגבוהה ביותר של נחושת (Cu), שעלולה להיות רעילה לחיידקים מכיוון שהיא מעכבת מערכות אנזימים חיידקיים25, היא הכילה גם רמות גבוהות יותר של יסודות כמו אשלגן (K) וזרחן (P), שאמורים לתמוך בצמיחה מיקרוביאלית על ידי שיפור סינתזת הכלורופיל בשתילים26. פעילות DHA שיקפה גם את ההשפעה הניטרלית הזו, מה שמצביע על תגובה יציבה עם השפעה ביולוגית מוגבלת.

הביו-פחם של בדלי הסיגריות הביא לעלייה באלקליות הקרקע לאורך זמן (עד pH 9.48). הוא הופק בטמפרטורת פירוליזה גבוהה יותר (700 מעלות צלזיוס), מה שהביא לביו-פחם בסיסי יותר שתמך בצמיחת חיידקים. תצפית זו עולה בקנה אחד עם מחקרים קודמים27, שדיווחו כי ביו-פחם משפר את ה-pH בקרקע, ובכך משפר את תנאי בית הגידול. מבין כל הטיפולים, הביו-פחם של בדלי הסיגריות שמר על תכולת הלחות הגבוהה ביותר (עד 94%), מה שיכול להסביר גם את ההשפעה הממריצה על ההישרדות והרבייה של E. albidus . ניתן לקשר שימור לחות גבוה לשינויים מיקרו-מבניים ב-700 מעלות צלזיוס, ומייצרים מיקרו-נקבוביות הלוכדות סרטי מים28. סיבה נוספת לאפקט הממריץ יכולה לנבוע מהתכולה הגבוהה של סידן (Ca), P ו-K בביו-פחם של בדלי הסיגריות, שהם מרכיבים מועילים להישרדות ורבייה של תולעים.

בהערכות מיקרוביאליות, הביו-פחם של בדלי הסיגריות הראה את הגירוי החיידקי הגבוה ביותר בריכוזים גבוהים יותר שהגיעו לכ-1.00 ×-10-6 CFU/mL, בניגוד לפעילות DHA שלא הראתה את אותה רמת עלייה. ממצא זה מצביע על גירוי סלקטיבי של חיידקים הניתנים לגידול ולא על כל הקהילה המיקרוביאלית.

התערובת של אדמה וביו-פחם מעץ אשוח גרמה לעלייה קלה בלבד ב-pH, שצוינה גם במחקרים29, שדיווחו על pH של 7.87 עבור ביו-פחם שמקורו במחטניים. טמפרטורת הייצור שלו הייתה הנמוכה ביותר (600 מעלות צלזיוס) מבין כל הביו-פחמים ששימשו במחקר זה. יכולתו של הביוצ'אר לאגור מים הייתה מתונה בהשוואה לסוגי ביו-פחם אחרים, מכיוון שהוא לא הראה ירידה קיצונית במשקל.

עם זאת, במקרה של הישרדות ורבייה של Eisenia foetida , הביוצ'אר מעץ האשוח הראה את הרעילות הגבוהה ביותר (53% השפעה קטלנית). אחד הגורמים האפשריים יכול להיות רמות גבוהות של יסודות כמו אלומיניום (Al), ברזל (Fe) ומנגן (Mn), הידועים כרעילים לתולעי אדמה מכיוון שהם מפריעים לוויסות ה-pH של המעיים שלהם וגורמים למתח חמצוני30. ממצאים דומים דווחו במחקרים שבהם Eisenia foetida סבלה מירידה ניכרת בביומסה עקב רעילות מתכות כבדות בקרקע משימוש מופרז בכימיקלים חקלאיים31.

ביו-פחם מעץ אשוח גרם לגירוי התארכות השורשים הגדול ביותר במבחן פיטוטוקסיות (גירוי של עד 206%). זה מצביע על כך שבניגוד לרגישות לתולעים, ריכוזים גבוהים של מתכות יכולים לשמש כמיקרו-נוטריינטים חיוניים למיני צמחים כמו S. alba. ריכוזים נמוכים של ביו-פחם זה עוררו מושבות חיידקים; עם זאת, ספירת המושבות ירדה עם עליית הריכוז. השפעה זו מצביעה על רגישות חיידקית לרמות נמוכות של K ו-P ותכולת יסודות רעילים גבוהה (Al, Fe, Mn). תצפית זו עולה בקנה אחד עם פעילות ה-DHA שנמדדה, שהייתה נמוכה יותר מאדמת הביקורת, אולי בגלל יחס מימן לפחמן (H/C) נמוך, מה שהופך את הפחמן לבלתי זמין32. ממצאים אלה מצביעים על כך שביו-פחם מעץ אשוח אינו תומך בצמיחה מיקרוביאלית עקב תכולת חומרים מזינים ירודה או תרכובות מעכבות.

הביוצ'ארים הושגו כחומרי בדיקה ממעבדות חיצוניות ויוצרו בתנאים המיושמים באופן שגרתי על ידי כל ספק, שכללו טמפרטורות פירוליזה שונות. מטרתנו הייתה להעריך ביו-פחם מייצג שמקורו בפסולת כפי שסופק, ולא לבודד את השפעת הטמפרטורה על פני חומרי הזנה; לכן, לא ניתן לנתק לחלוטין את השפעות הטמפרטורה מהשפעות חומרי הזנה במחקר זה. פרמטרי ייצור מפורטים כגון קצב חימום, אווירת גז וזמן שהייה לא היו זמינים מהספקים; רק הטמפרטורות שסופקו ומאפייני היסוד דווחו (ראה טבלה 1 וטבלה 2).

בהתחשב בממצאים ממחקר זה, ניתן להסיק כי לביו-פחם הכשות הייתה השפעה מאוזנת כוללת עם תופעות לוואי סביבתיות מתונות. הוא תמך בגידול צמחים בכל הריכוזים, הראה שינוי pH מתון ויכולת אגירת מים, ויתרה מכך, לא הייתה לו השפעה דרסטית על חיידקי קרקע ותולעים בהשוואה לביו-פחמים אחרים שנבדקו.

תוצאות אלו מדגימות עד כמה חיוני לבחור סוג ביו-פחם מתאים יחד עם ריכוזיו המתאימים לתיקוני קרקע כדי להבטיח שיפור בפועל של איכות הקרקע וצמיחת הצמח, מבלי לגרום לתופעות לוואי שליליות.

למספר שלבים בפרוטוקול, כולל טמפרטורת פירוליזה וקצב יישום ביו-פחם, הייתה השפעה ניכרת על תוצאות מחקר זה. טמפרטורות פירוליזה גבוהות יותר הביאו לבסיסיות גבוהה יותר של הביוצ'אר והשפיעו על הגירוי ברבייה של תולעים וצמיחת חיידקים, כפי שניתן לראות בביו-פחם של בדל הסיגריה. לעומת זאת, טמפרטורות פירוליזה נמוכות יותר הביאו לפחות ביו-פחם אלקליין והיו קשורות לרעילות התולעים הגבוהה ביותר ולהפחתת הפעילות המיקרוביאלית, כמו במקרה של ביו-פחם מעץ אשוחית. השפעת קצב היישום הייתה תלויה בסוג הביוצ'אר ובאורגניזם שנבדק. ריכוזים נמוכים יותר של ביו-פחם טחון קפה הובילו להשפעה ממריצה על התארכות השורשים ופעילות DHA גבוהה, בעוד שריכוזים גבוהים של ביו-פחם של בדלי סיגריות הביאו לצמיחת החיידקים הגבוהה ביותר שניתן לגדל.

התאמות מסוימות נעשו בשיטת המחקר כדי לפתור בעיות נפוצות כמו ספירת מושבות לא עקבית. זה כולל מתן אפשרות להומוגניזציה של שעתיים של תרחיפי קרקע ושימוש בדילול סדרתי של 10-2 כדי להשיג ספירת מושבות אופטימלית וניתנת להשוואה. בנוסף, הנחיית ה-OECD, בדיקה מס' 220 נועדה להעריך את ההשפעה של כימיקלים לבדיקה על תולעים אנכיטראידיות. הוא מציע לחשב את הריכוז הקטלני 50 (LC50) הנגזר ממגוון ריכוזים כימיים שנבדקו במבחן מציאת הטווח. במחקר זה, המטרה הייתה להעריך את ההשפעה הרעילה הכוללת של ביו-פחם שמקורו בפסולת על ההישרדות והרבייה של התולעים; לכן, ההשפעה הקטלנית נקבעה על ידי אחוז השינוי במספר התולעים מתחילת הבדיקה ועד סופה ודווחה כאפקט קטלני.

פרוטוקול זה ניתן לשחזור בתנאי מעבדה ובקנה מידה קטן (למשל, דגימות של 100 גרם). עם זאת, הרחבה לנפחי קרקע גדולים יותר עלולה לגרום להבדלים בתוצאות. ניתן לשלוט בכך על ידי ערבוב מכני נכון של האדמה והביו-פחם המשומש, יחד עם מערכת השקיה מבוקרת לשמירה על רמות לחות קבועות. בנוסף, השפעות הביוצ'אר השתנו מאוד בהתאם לסוג חומר ההזנה וטמפרטורת הפירוליזה, מה שמרמז על מחקר עתידי לאפיין כל חומר בנפרד לפני היישום.

הפרוטוקול שונה מטכניקות אחרות להערכת בריאות הקרקע בכך שהוא מציע שילוב של פרמטרים פיזיקו-כימיים כמו pH ושימור לחות, ותגובות ביולוגיות לתיקון הקרקע עם סוגים שונים של ביו-פחם. הכללת ניתוח פעילות האנזים יחד עם ספירת מושבות מיקרוביאליות מסורתיות מספקת תובנה לגבי תפקוד מיקרוביאלי שאינו ניתן לעיבוד. יתר על כן, המחקר התבסס על חומרי גלם שונים של ביו-פחם בריכוזים מרובים, מה שמוסיף רלוונטיות מעשית לאסטרטגיות תיקון קרקע בעולם האמיתי.

מחקר עתידי עשוי לכלול בדיקת חומרי גלם נוספים, כגון זבל, קליפת אורז או בוצת ביוב, כדי להשוות את השפעותיהם על מערכות אקולוגיות בקרקע. ניתן להתאים ניסויי שדה ארוכי טווח גם כדי להעריך את ההשפעות העונתיות ותוצאות היבול. מחקר זה מראה השפעות תלויות חומרי הזנה וריכוז של ביו-פחם שמקורו בפסולת על בריאות הקרקע. ביו-פחמים מסוימים עוררו פעילות מיקרוביאלית וצמיחת צמחים, בעוד שאחרים יצרו תגובות מעכבות או רעילות באורגניזמים באדמה. בחירת סוגי ביו-פחם ושיעורי יישום מתאימים חיונית כדי למקסם את היתרונות תוך מזעור סיכונים בניהול קרקע.

גילויים

המחברים מצהירים שאין להם ניגודי אינטרסים.

תודות

העבודה המוצגת מומנה על ידי הפרויקט BIOCIRKL (מס' תקנה. TN02000044), בתמיכת תוכנית ההתאוששות הצ'כית והסוכנות הטכנולוגית של הרפובליקה הצ'כית במסגרת תוכנית מרכזי הכשירות הלאומיים בשנים 2023-2028.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
1,3,5- טריפנילטטרזוליום פורמזןסיגמא-אלדריץ', צ'כיה93145
2,3,5- טריפנילטרזוליום כלוריד סיגמא-אלדריץ', צ'כיהT8877
אוטוקלב CertoClav Classicצ'רטוקלאב, אוסטריה8510174
פחמת סידן  סיגמא-אלדריץ', צ'כיה239216
צנטריפוגה MPW-251MPW Med. Instrument, פולין10251
ביו-פחם של בדלי סיגריותאוניברסיטת הוהניים, גרמניהמיוצר ב-700 & מדרגה C 
מונה מושבות CC-200קול-פרמר14212-04
Enchytraeus albidus  אינביטל אקווה S.R.O.
אתנול פנטה, צ'כיה70390-11003
ביו-מסה של כשותהמעבדה של האקדמיה למדעים של צ'כיהמיוצר ב-650 & דרגה; C 
תא Q של החממהפול-לאב, פולין
מיקרוגלאנטון פאר, Multiwave PRO
מחשב נייד DELL Latitude 3510Dell Products, אירלנד
חומרים מזינים של אגר מדיה OXOID, צ'כיהCM0003B
קרקע OECD  מיקרוביוטס, בלגיה
מד pH WTW inoLab pH 7110 זילם אנליטיקס, גרמניה1AA112
זרעי Sinapis alba  מיקרוביוטס, בלגיה
ספקטרופוטומטר M4 ספקטרופומטר UV-VisibleVWR76520-716
ביו-פחם של שאריות קפה משומשותהמעבדה של האקדמיה למדעים של צ'כיהמיוצר ב-650 & דרגה; C 
ביו-פחם מעץ אשוחאולסניצה, צ'כיהיוצר ב-600 ומעלה; C 
סטריאומיקרוסקופ MSZ5000-T-IL-TLא. קרוס אופטרוניק, גרמניהMSZ5000-T-IL-TL
טריס בייס  סיגמא-אלדריץ', צ'כיה252859
עינית וידאו VOPC93 USB 2.0א. קרוס אופטרוניק, גרמניה  VOPC93
משקל KERN EMB קרן, גרמניה

מקורות

  1. Pradhan, S., Parthasarathy, P., Mackey, H. R., Al-Ansari, T., McKay, G. Food waste biochar: A sustainable solution for agriculture application and soil-water remediation. Carbon Res. 3 (1), 41(2024).
  2. D'Hose, T., Debode, J., De Tender, C., Ruysschaert, G., Vandecasteele, B. Has compost with biochar applied during the process added value over biochar or compost for increasing soil quality in an arable cropping system. Appl Soil Ecol. 156, 103706(2020).
  3. Wang, S., et al. Biochar improves soil quality and wheat yield in saline-alkali soils beyond organic fertilizer in a 3-year field trial. Environ Sci Pollut Res. 30 (7), 19097-19110 (2023).
  4. Smith, P. Soil carbon sequestration and biochar as negative emission technologies. Glob Change Biol. 22 (3), 1315-1324 (2016).
  5. Jin, X., et al. Review on the effects of biochar amendment on soil microorganisms and enzyme activity. J Soils Sediments. 24 (7), 2599-2612 (2024).
  6. Melo, L. C. A., Lehmann, J., Carneiro, J. S. daS., Camps-Arbestain, M. Biochar-based fertilizer effects on crop productivity: A meta-analysis. Plant Soil. 472 (1), 45-58 (2022).
  7. Blanco-Canqui, H. Biochar and soil physical properties. Soil Sci Soc Am J. 81 (4), 687-711 (2017).
  8. Geng, N., et al. Biochar mitigation of soil acidification and carbon sequestration is influenced by materials and temperature. Ecotoxicol Environ Saf. 232, 113241(2022).
  9. Ippolito, J. A., et al. Feedstock choice, pyrolysis temperature and type influence biochar characteristics: A comprehensive meta-data analysis review. Biochar. 2 (4), 421-438 (2020).
  10. Wei, S., et al. Influence of pyrolysis temperature and feedstock on carbon fractions of biochar produced from pyrolysis of rice straw, pine wood, pig manure and sewage sludge. Chemosphere. 218, 624-631 (2019).
  11. Oleszczuk, P., Jośko, I., Kuśmierz, M. Biochar properties regarding to contaminants content and ecotoxicological assessment. J Hazard Mater. 260, 375-382 (2013).
  12. Bolan, S., et al. Biochar modulating soil biological health: A review. Sci Total Environ. 914, 169585(2024).
  13. Baran, A., Tarnawski, M. Phytotoxkit/Phytotestkit and Microtox® as tools for toxicity assessment of sediments. Ecotoxicol Environ Saf. 98, 19-27 (2013).
  14. Novais, S. C., Gomes, N. C., Soares, A. M. V. M., Amorim, M. J. B. Antioxidant and neurotoxicity markers in the model organism Enchytraeus albidus (Oligochaeta): Mechanisms of response to atrazine, dimethoate and carbendazim. Ecotoxicology. 23 (7), 1220-1233 (2014).
  15. Kaczyńska, G., Borowik, A., Wyszkowska, J. Soil dehydrogenases as an indicator of contamination of the environment with petroleum products. Water Air Soil Pollut. 226 (11), 372(2015).
  16. Organisation for Economic Co-operation and Development. Test No. 220: Enchytraeid reproduction test. , (2016).
  17. ISO 18763:2016 - Soil quality - Determination of the toxic effects of pollutants on germination and early growth of higher plants. , International Organization for Standardization. https://www.iso.org/standard/63317.html (2016).
  18. ISO 23753-1:2019 - Soil quality - Determination of dehydrogenase activity in soils - Part 1: Method using triphenyltetrazolium chloride (TTC). , International Organization for Standardization. https://www.iso.org/standard/70145.html (2019).
  19. Carnier, R., Coscione, A. R., Delaqua, D., de Abreu, C. A. Coffee industry waste-derived biochar: Characterization and agricultural use evaluation according to Brazilian legislation. Bragantia. 80, e5721(2021).
  20. Jin, Z., et al. High-performance spent coffee grounds-based 3D microporous biochar for the efficient capture of Cd2+ via a multi-pathway mechanism. Chem Eng J. 485, 149537(2024).
  21. Batista, E. M. C. C., et al. Effect of surface and porosity of biochar on water holding capacity aiming indirectly at preservation of the Amazon biome. Sci Rep. 8 (1), 10677(2018).
  22. de Souza, L. Z. M., et al. Ecotoxicological effects of biochar obtained from spent coffee grounds. Mater Res. 25, e20220013(2022).
  23. Ahmad, A., Liu, Y., Ge, Q. Assessing environmental thresholds in relation to plant structure and nutritional value for improved maize calendar ensuring food security. Sci Total Environ. 834, 155120(2022).
  24. Martins Filho, A. P., et al. Impact of coffee biochar on carbon, microbial biomass and enzyme activities of a sandy soil cultivated with bean. An Acad Bras Cienc. 93, e20200096(2021).
  25. Giachino, A., Waldron, K. J. Copper tolerance in bacteria requires the activation of multiple accessory pathways. Mol Microbiol. 114 (3), 377-390 (2020).
  26. Sardans, J., Peñuelas, J. Potassium control of plant functions: Ecological and agricultural implications. Plants. 10 (2), 419(2021).
  27. Sorrenti, G., Masiello, C. A., Toselli, M. Biochar interferes with kiwifruit Fe-nutrition in calcareous soil. Geoderma. 272, 10-19 (2016).
  28. Jin, L., et al. Investigations of the effect of the amount of biochar on soil porosity and aggregation and crop yields on fertilized black soil in northern China. PLoS One. 15 (11), e0238883(2020).
  29. Gezahegn, S., Sain, M., Thomas, S. C. Variation in feedstock wood chemistry strongly influences biochar liming potential. Soil Syst. 3 (2), 26(2019).
  30. Yadav, R., et al. Heavy metal toxicity in earthworms and its environmental implications: A review. Environ Adv. 12, 100374(2023).
  31. Dzul-Caamal, R., Vega-López, A., Osten, J. R. Distribution of heavy metals in crop soils from an agricultural region of the Yucatan Peninsula and biochemical changes in earthworm Eisenia foetida exposed experimentally. Environ Monit Assess. 192 (6), 338(2020).
  32. Lehmann, J., et al. Biochar in climate change mitigation. Nat Geosci. 14 (12), 883-892 (2021).

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

תיכון ביוצ'ארבריאות הקרקעפעילות מיקרוביאליתפעילות דהידרוגנאזביו-בדיקה לרעילות לצמחיםpH של הקרקעהשבצת מיםכימות חיידקיםבדיקת רעילות סביבתיתצמיחת צמחים
הערכת ביו-פחם שמקורו בפסולת על הפעילות הבריאותית והביולוגית של הקרקע
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.