Synthesis of Boron Composite Biochar and Its Evaluation for Growth Effectiveness in Rice

In de wereld van de landbouw vertrouwen planten op een delicate balans van voedingsstoffen om te gedijen, net zoals mensen een evenwichtig dieet nodig hebben. Hoewel belangrijke voedingsstoffen zoals stikstof en fosfor vaak de meeste aandacht krijgen, zijn er essentiële sporenelementen die planten in zeer kleine hoeveelheden nodig hebben om correct te functioneren. Eén zodanig element is boor. Hoewel het in minuscule hoeveelheden nodig is, werkt boor als een vitale lijm voor plantencellen, wat helpt bij het opbouwen van sterke celwanden en ervoor zorgt dat andere voedingsstoffen vrij door de plant kunnen bewegen. Zonder voldoende boor kunnen gewassen moeite hebben met het groeien van wortels, het produceren van bloemen of het vullen van hun korrels, wat leidt tot lagere oogsten. Boor is echter een lastige voedingsstof; het is vaak schaars in de bodem, en wanneer het aanwezig is, kan het gemakkelijk worden weggespoeld door regen of irrigatie voordat de plant de kans krijgt het te gebruiken.

Boeren hebben lang geprobeerd dit op te lossen door chemische meststoffen toe te voegen, maar deze kunnen soms het milieu schaden of de bodemkwaliteit in de loop van de tijd verslechteren. Dit heeft ertoe geleconst dat wetenschappers op zoek gingen naar meer duurzame oplossingen, zoals biochar. Biochar is een houtskoolachtige substantie die wordt gemaakt door organisch afval, zoals rijstkaf of tarprestjes, te verhitten in een omgeving met weinig zuurstof. Dit proces creëert een materiaal vol met piepkleine gaatjes die water en voedingsstoffen kunnen vasthouden, waardoor het werkt als een spons voor de bodem. De vraag die onderzoekers hebben gesteld is of ze deze twee ideeën kunnen combineren: het voedingsstofhoudend vermogen van biochar en het laden ervan met boor om een langzaam vrijkomende meststof te creëren die gewassen beter laat groeien zonder de nadelen van traditionele chemicaliën.

Een team van onderzoekers aan de Universiteit van Sargodha in Pakistan begon dit idee te testen met rijst, een gewas dat een basisvoedsel is voor miljoenen mensen en een belangrijk onderdeel vormt van de economie van het land. Ze begonnen met het maken van een nieuw type bodemverbeteraar. Ze namen biochar gemaakt van rijstkaf en tarprestjes en behandelden dit met boorverbindingen om ervoor te zorgen dat het eindproduct een specifieke hoeveelheid van de voedingsstof bevatte. Zodra ze deze boorverrijkte biochar hadden, plantten ze rijstzaden in een veld en brachten het mengsel op verschillende manieren toe om te zien welke methode het beste werkte. Sommige percelen ontvingen het mengsel direct in de bodem in variërende hoeveelheden, terwijl anderen een spray van het mengsel op hun bladeren ontvingen. Een controlegroep ontving niets, waardoor het team de resultaten kon vergelien met normale groei.

De studie toonde aan dat de manier waarop de voedingsstof werd toegediend evenzeer uitmaakte als de hoeveelheid die werd gebruikt. Wanneer de onderzoekers keken naar hoe hoog de planten groeiden en hoe ver hun wortels zich uitstrekten, ontdekten ze dat het toevoegen van de boorverrijkte biochar aan de bodem met een snelheid van 1,5 milligram per kilogram bodem de meest krachtige vegetatieve groei produceerde. Deze planten hadden de grootste bladoppervlaktes en produceerden de meeste stro, wat het bladachtige deel van de plant is. Echter, wanneer het doel was om de werkelijke graanoogst te maximaliseren, won een andere aanpak. De hoogste graanopbrengst, samen met de hoogste planten in totaal, kwam van een behandeling waarbij de boorverrijkte biochar direct op de bladeren van de rijstplanten werd gespoten met een concentratie van 0,1 procent. Deze bladoftoediening resulteerde in zwaardere korrels en meer zaden per stengel vergeleken met de normale bodombehandelingen.

De onderzoekers onderzochten ook de kwaliteit van de oogst en de gezondheid van de bodem na de rijstenoogst. Ze ontdekten dat het toepassen van het mengsel op de bodem met een hogere snelheid van 2,0 milligram per kilogram de nutritionele kwaliteit van het graan zelf verbeterde. Rijst die gegroeid was met deze hogere bodemdosis had hogere niveaus van eiwit, boor en SPAD-waarden (een maat voor de groenheid van het blad), en de bodem van deze percelen bevatte de meeste organische koolstof. Bovendien liet deze hogere bodemtoediening de bodem in de beste conditie achter voor de toekomst. De bodem van deze percelen behield de hoogste niveaus van boor, wat suggereert dat de biochar erin slaagde de voedingsstof op zijn plaats te houden in plaats van dat deze wegspoelde.

De bevindingen suggereren dat er niet één "beste" manier is om dit nieuwe materiaal te gebruiken; in plaats daarvan hangt de ideale methode af van wat de boer wil bereiken. Als de prioriteit ligt bij het verkrijgen van de meeste graan uit het veld, is het besproeien van de bladeren met de boorverrijkte biochar de meest effectieve strategie. Als het doel is om de organische stof in de bodem op te bouwen en ervoor te zorgen dat de bodem rijk blijft aan voedingsstoffen voor het volgende seizoen, is het toevoegen van een hogere dosis van het mengsel aan de bodem de betere keuze. Voor boeren die kijken naar het verbeteren van de algehele gezondheid van de plant en de grootte van de bladeren, werkt een matige hoeveelheid toegevoegd aan de bodem het beste. Dit onderzoek benadrukt dat door een eenvoudig, duurzaam materiaal zoals biochar te combineren met een essentiële micronutriënt, het mogelijk is om landbouwpraktijken af te stemmen op specifieke behoeften, waarbij een balans wordt gevonden tussen directe oogstdoelen en de gezondheid van de bodem op de lange termijn.