מטרה פרטה לביוצ'אר – חלק ג'

זהו חלק ג'. נקרא לו "המחקר". בחלק א' סיפרתי על הטרה-פרטה, אותה פלא חקלאי ילידי ששימש השראה לביוצ'אר, בחלק ב' סיפרתי על התכונות הכימיות והפיסיקליות, על המבנה ועל השימושים. בחלק ג' אספר על המחקר שלי ומסקנות (מעניינות) שהסקתי ממנו, בעיקר עבור אנשי פרמקלצ'ר (ויותר מהכל – ש100% קומפוסט בשל זאת תערובת שתילה מעולה!), ובחלק ד' אספר לכם איך מכינים ביוצ'אר. נא להתאזר בסבלנות. אז נמשיך?… נמשיך.

טקסט זה הינו חלק מעבודת מחקר סמינריונית אותה ביצעתי השנה. עבורי היא ענתה על הרבה שאלות לגבי ביוצ'אר, וניפצה הרבה אמונות שווא. זהו חלק ג'. נקרא לו "המחקר". בחלק א' סיפרתי על הטרה-פרטה, אותה פלא חקלאי ילידי ששימש השראה לביוצ'אר, בחלק ב' סיפרתי על התכונות הכימיות והפיסיקליות, על המבנה ועל השימושים. בחלק ג' אספר על המחקר שלי ומסקנות (מעניינות) שהסקתי ממנו, בעיקר עבור אנשי פרמקלצ'ר (ויותר מהכל – ש100% קומפוסט בשל זאת תערובת שתילה מעולה!), ובחלק ד' אספר לכם איך מכינים ביוצ'אר. נא להתאזר בסבלנות. אז נמשיך?… נמשיך.

את הסמינריון המלא בקובץ, ניתן להוריד כאן. ברפרט לסמינריון, בוא אני מתמצת את שני החלקים הקודמים (הסקירה) וחלק גדול מהמחקר עצמו ניתן לצפות כאן:

 

שאלת המחקר בה בחרתי לעסוק הינה:

מה תהיה ההשפעה של מצע שתילה מבוסס ביוצ'אר על נביטה וצימוח?

ניתן להרחיב את השאלה ולשאול האם מצע שתילה מבוסס ביוצ'אר יתגלה כאפקטיבי יותר מאשר מצע השתילה הקלאסי במשתלות בכלל, ובפרט במשתלה של הגן הבוטני באורנים? האם באמצעות מצע שתילה מבוסס ביוצ'אר נוכל להוזיל את עלויות המשתלה של הגן הבוטני, עקב ייצור עצמי של רוב נפח מצע השתילה והמנעות מרכישת מרכיבים יקרים ומחצביים? האם שימוש במצע שתילה מבוסס ביוצ'אר יוכל להקטין את טביעת הרגל הפחמנית של שתלנות בחממה? או אולי אפילו להפוך את השתלנות בחממה לפעולה בעלת פליטת פחמן שלילית, ובזה להפוך את השתלנות לפעולה רצויה גם כאשר אין השפעה חיובית משמעותית על הזריעה והשתילה, כמו נביטה וצימוח מוגבר.

בחרתי באופן מודע לעבוד עם חומרי הגלם והמשאבים הזמינים בגן הבוטני על מנת לבחון התכנות ממשית להכנת הביוצ'אר במקום, להשגת חומרי הגלם, ולהשפעה הישירה שיש לכל תהליך על שאר הפעולות שדורשת עבודת המשתלה.

מתודולוגיה ושיטות מחקר

לניסוי זה היה ניסוי מקדים. בחרתי לכלול את הניסוי כנספח מאחר ולניסוי המקדים הייתה השפעה גדולה על תכנון ניסוי זה (לקריאה נוספת, נספח א').

איור 3: מתקן להכנת ביוצ'אר, זהה  לזה שבו השתמשנו

איור 3: מתקן להכנת ביוצ'אר, זהה לזה שבו השתמשנו

הנפח של כ-80 ליטר ביוצ'אר הוכן בשיטה מקובלת לקנה מידה קטן לאורך שעה וחצי מתחילת הבעירה ועד סופה, בטמפרטורה של לא יותר מ-500 מעלות בשיא, כשרוב התהליך ככל הנראה נעשה בפחות מ-400 מעלות (לפי העין וידע כללי – בעבודת הברזל ניתן לשער את הטמפרטורה על פי הגוון שאליו משתנה צבע הברזל החם). חלק גדול מהמחקרים נעשה עם ביוצ'אר קנוי מחברות מסחריות שמספקות ביוצ'אר. חלק קטן מהמחקרים מציין כי אחד או יותר מהטיפולים הוכן במקום ע"י שיטות מסורתיות ו/או כבשן פח, כאשר האחרונה היא השיטה בה הביוצ'אר הוכן במחקר זה (לעיון נוסף). נבחר חומר גלם קיים שככל הנראה יהיה יותר זמין לגן הבוטני מאשר פסולת עץ נקייה – רסק גזם רשותי (מהמועצה המקומית קריית טבעון). רסק הגזם נוקה ידנית מחתיכות פלסטיק, אבנים ושאר פסולת לא מעוצה לפני ההכנה.

איור 4: שניים ממיכלי השטיפה בהם הושרו התערובות

איור 4: שניים ממיכלי השטיפה בהם הושרו התערובות

לאחר ההתקררות, הביוצ'אר חולק לחמישה מיכלים מנוקבים בתחתיתם. בכל מיכל הביוצ'אר עורבב עם קומפוסט קנוי של מרום-גולן (שק בלה, 1 קו"ב, על מנת להשוות את חומרי הגלם לחומרים הנגישים לגננים בגן הבוטני. הקומפוסט הינו קומפוסט בוגר מזבל בקר). הוכנו חמש תערובות מצע (יחסים בנפחים): 100% ביוצ'אר (0:4), 75% ביוצ'אר ל-25% קומפוסט (1:3), 2:2, 3:1, 4:0 (100% קומפוסט, ללא ביוצ'אר). המיכלים נשטפו בהשקייה ידנית לפחות פעם ביומיים במשך שבועיים (הרטבה בצינור עד שהמיכל מלא, כשהמים מתנקזים לבד בחופשיות), לפי נוהל מקובל והמלצות מעוגנות במחקר (Rogovska et al., 2012).

לניסוי נבחרו זרעי עגבניה (Solanum lycopersicum) מזן "מרמנד" ממשווק זרעים מוכר. לקראת הזריעה במגשים, הוכנה תערובת נוספת, כקבוצת ביקורת, על פי היחס המקובל בגן הבוטני לתערובת למצע זריעה (דיווח ע"י מר אורן עזרי) – 70% כבול, 20% פרלייט, ו-10% וורמיקוליט.

התערובות ייושמו בשישה טורים אקראיים של ארבע תאים לכל טיפול בשישה מגשים (שש חזרות, a-f).על מנת לצמצמם את האפשרות של אחוזי נביטה נמוכים או תקלות בזריעה כמו זרע שנח על חתיכת פחם שמונעת את נביטותו באופן פיזיקלי, נזרעו בכל תא 3 זרעים בדיוק. כל התערובות כוסו בשכבת הומוס אחידה (2-3 מ”מ), לפי הוראותיו של מר אורן עזרי אודות תערובת השתילה של הגן (קבוצת הביקורת). הניסוי הונח בחממה ב1.7.2014.

השערת המחקר הייתה שלביוצ'אר תהיה השפעה חיובית על השרידות והצימוח, שתעלה על ביצועי קבוצת הביקורת (טיפול מס' 6) ועל ביצועי הטיפול שהכיל 100% קומפוסט (טיפול מס' 5).

בחינת אחוזי נביטה ושרידות

שבוע לאחר תחילת הניסוי, נספרו נביטות בקבוצות (8.7). חמישה ימים מאוחר יותר, נעשתה תצפית וספירה נוספת על התקדמות הנביטה (13.7). בסוף הניסוי (10.8) סומנו שקיות הנייר בהם הנבט לא היה במצב בריאותי מתפקד (נבט קטן צהוב, פריך ויבש, ו/או ללא עלים צעירים או בוגרים, כלל). אף שקילה לא עלתה מעל 0.05 ג' במצב ביומאסה יבש. הערך 0.05 ג' נקבע כרף השרידות של הפרט, אשר נבחן שוב אל מול טבלת הנביטה. נרשמו אחוזי השרידות של כל הטיפולים.

שקילת ביומאסה יבשה

כחודש לאחר תחילת הניסוי (10.8), התבצעה שקילת הביומאסה. בתחילה נעשה ניסיון למדוד את העלווה ובית השורשים בנפרד, אך הרעיון נזנח, כמו שצפינו, כיוון שלא הייתה אפשרות להפריד את מצעי השתילה מהשורשים ברמת דיוק מספקת. בעיה זו נצפתה אף במחקרים דומים אחרים (Northup, 2013). על כן, העלווה הופרדה בבסיס הגבעול, קרוב ככל הניתן למצע השתילה, בעזרת סכין מטבח. לאחר מכן, העלווה של כל צמח בנפרד קוצצה והוכנסה למעטפה עליה צויין הטיפול, החזרה והמגש.

כל המעטפות הוכנסו לתנור מתאים, ויובשו 72 שעות בטמפרטורה של 60 מעלות. לאחר סיום הייבוש, נשקל תוכן כל מעטפה בנפרד, במשקל מעבדה מדויק, ונרשמו התוצאות.

ניתוח נתונים

נביטה ושרידות

איור 5 מציג את נביטת ושרידות הפרטים לפי ששת הטיפולים השונים, לאורך זמן של 41 יום ושלוש דגימות. מן האיור ניתן להבחין כי לביוצ'אר הייתה השפעה חיובית על מהירות הנביטה, אך השפעה שלילית על ההישרדות. היחס בין 100% ביוצ'אר (טיפול 1) לבין 0% ביוצ'אר (טיפול 5) הוא יחס הפוך: טיפול 1 נבט מהר, ולפי השוואת המדידות בין דגימה א' (ה-8.7) ובין דגימה ב' (ה-13.7) כלל הנראה שחלק מהצמחים שנבטו הספיקו באותם חמישה ימים לנבול עד שלא היה אפשר להבחין בהם בעין. זאת ועוד, אחוזי השרידות של טיפול 1 היו הנמוכים ביותר (N=2), בעוד שבטיפול 5 (0% ביוצ'אר, 100% קומפוסט) הנביטה התחילה לאט, אך הגיע לשיא באחוזי נביטה ושרידות אבסולוטים (88% נביטה בזמן דגימה ב'), ולמקסימום פרטים ששרדו את כל אורך תקופת הגידול (N=24). עוד ניתן להבחין כי בתערובת השתילה של הגן הבוטני (קבוצת הביקורת) הזרעים נבטו בקצב האיטי ביותר, ואחוז השרידות של השתילים היה בינוני, דבר שמעיד על נחיתות מצע גידול זה בשקלול של תכונות מהירות הנביטה ואחוז ההשרדות.

איור 5: נביטה ושרידות לאורך זמן. באחוזים מצוין אחוז הביוצ'אר בכל טיפול.

איור 5: נביטה ושרידות לאורך זמן. באחוזים מצוין אחוז הביוצ'אר בכל טיפול.

ביומאסה יבשה לגר'

לפי מבחן לווין, נמצא הבדל מובהק בין השונויות כש F(5,138)= 11.68,P, הפערים המובהקים בין הטיפולים מראים כי אכן הייתה השפעה לביוצ'אר על מצע השתילה. טיפול 2, המכיל 75% ביוצ'אר ו25% קומפוסט, הראה ממוצע צימוח דומה לטיפול 6, מצע השתילה הקלאסי, קרי קבוצת הביקורת, שביצועיה היו רק במעט טובים יותר מטיפול 1 ו-2. מבחן Tukey HSD מצביע על כך שאין שונות מובהקת בין שלושת הטיפולים האחרונים.

טיפולים 3 ו-4 (50% ו-25% ביוצ'אר, בהתאמה) הציגו ביומאסה יותר מכפולה מזו שנמדדה עבור קבוצת הביקורת, וטיפול 5 (ללא ביוצ'אר, 100% קומפוסט) הציג את הביומאסה הגדולה ביותר, כ-20% יותר ממקבץ b. מבחן Tukey HSD הראה שונות מובהקת בין המקבצים a (טיפולים 1, 2 ו-6), b (טיפולים 3 ו-4), וc (טיפול 5).

איור 6: ממוצעים, שגיאת תקן ודמיון לפי קבוצות (מבחן טוקי) המסומנות בa, b ו-c.

איור 6: ממוצעים, שגיאת תקן ודמיון לפי קבוצות (מבחן טוקי) המסומנות בa, b ו-c.

דיון

נתוני הנביטה (איור 5) מראים כי לביוצ'אר הייתה השפעה משמעותית על מהירות הנביטה, כאשר ככל שכמות הביוצ'אר גדולה יותר במצע השתילה כך הנביטה התרחשה מהר יותר. יחס ההשרדות התגלה כיחס הפוך – ככל שכמות הביוצ'אר גדולה יותר בטיפול פחות פרטים שרדו את מלוא תקופת הגידול. הלא יודע עולה בהרבה על הידוע בניסיון להסביר תופעה זו. אם ידוע שהpH האופטימלי לנביטה לעיתים גבוה מהpH האופטימלי להמשך הצימוח (Deska, Jankowski, Bombik, & Jankowska, 2011), ניתן לנסות ולהסביר את התופעה כך שככל שריכוז הביוצ'אר במצע הגידול עולה כך ה-Ph במצע גדל, ומניע את הזרעים לנבוט מהר יותר, אך עוצר את התפתחות הצמחים לאחר הנביטה, אפקט שהניב אחוזי שרידות של פחות מ3% בתום תקופת הגידול בטיפול 1, ונמצא תואם לספרות המעטה הקיימת (Northup, 2013; Solaiman et al., 2012). היפותזה אפשרית נוספת היא שאחוז החמצן גבוה בביוצ'אר הגביר את נביטת זרעי העגבניה (Liu, Porterfield, Li, & Waldemar, 2012), אך השפיע פחות מתכונות אחרות של תערובת השתילה על שלבי הצימוח. עם זאת, התהליכים הביוכימיים המתקיימים במערכת שכזו הם רבים ויש צורך במחקר רב לפני שניתן יהיה לקבוע את תהליך המפתח שבא לידי ביטוי בתופעה הנצפית. בנוסף, יש לקחת בחשבון את השונות הגדולה באיכות הביוצ'אר ביחס לתהליך ההפקה. מכיוון שבמחקר לא בוצעו מבחני Ph ותכונות קרקע נוספות, קשה לשער את ההשפעה המדויקת של הביוצ'אר על נביטת הזרעים בתנאים הנתונים, (קרי תהליך הפירוליזה על מרכיביו). מחקר נוסף נדרש לקביעת תכונות הביוצ'אר מחומר המוצא הנתון.

ניתוח נתוני מבחן הביומאסה היבשה מראה, בהתאמה לתוצאות מבחן הנביטה, כי ככל שריכוז הביוצ'אר במצע עולה כך ההשפעה על השיפור בצימוח יורדת, עד לכדי עיכוב קריטי בצימוח בריכוז של 100% ביוצ'אר (טיפול מס' 1). אלמלא מקבץ c (טיפול 5), השונות בין מקבץ b ל-a הייתה מוכיחה כי העלאת אחוז הביוצ'אר אכן משפרת את הצימוח, בהבדל משמעותי על פני תערובת השתילה הקלאסית (ביקורת, טיפול 6), טענה שאף מקבלת אישור ממחקר דומה נוסף שבחן שיפור בצימוח בתערובות שתילה בחממה (Northup, 2013), אך טיפול 5, מטיל אור חדש על הנחיצות של הביוצ'אר במצע השתילה, ומהווה אישור להשערה של יונתן גל (אוזכר לעיל) על אפשרות היות הקומפוסט הבשל תערובת שתילה אופטימלית, או לפחות טובה מאוד, כמו שהיא, ללא תוספות. גם טענה זו בדבר האפשרות לשימוש בקומפוסט כמרכיב יחידי במצע שתילה, מקבלת אישור בספרות (Ribeiro et al., 2007).

מחקרים על מצעי שתילה מבוססי ביוצ'אר כמעט אינם בנמצא. מיעוט המחקרים מראים תוצאות סבירות עד טובות ביישום ביוצ'אר בגידול במיכלים (Northup, 2013). ניתן לשער מספר השערות לגבי ממצאי מחקר זה שלכל הפחות לא חופפים עם העדות הקיימת:
הכנת הביוצ'אר, מתוך אילוץ אך במחשבה תחילה, התבצעה באמצעים פשוטים, חסרי בקרה, ומחומרי מוצא הנמצאים בהשיג יד עבור אנשי הצוות של הגן הבוטני באורנים. זאת בכדי לדמות את היעילות הממשית של מצעים מבוססי ביוצ'אר לעבודת המשתלה בגן. בעצם, מלבד העובדה שאנו יודעים שנוצר ביוצ'אר (כיוון שהוא ענה לכל ההגדרות הפיסיקליות) לא נבחן אף מדד נוסף מלבד המדדים שהצמחים עצמם הציגו באופן עקיף. עובדה שאין עליה עוררין היא שבטמפרטורה, חומר מוצא או משך שונה היינו מקבלים תוצר שונה, שהיה עשוי להשפיע שונה על הצמחים (Atkinson et al., 2010; Lehmann, 2007).

אפשר שצמח שונה שאינו עגבניה, היה מראה תוצאות אחרות, טובות יותר או פחות, ביישומו במצעי השתילה מבוססי הביוצ'אר (Northup, 2013). צמחים שונים זקוקים לתנאים שונים, ואפשר שההצלחה בשרידות וצימוח בצמח מסויים תתבטא באופן שונה באותו המצע (Deska et al., 2011; Glaser, Lehmann, & Zech, 2002).

על אף שהספרות מאשרת כי קומפוסט וביוצ'אר הינם תחליפים אפשריים למצעי שתילה קונבנציונאלים (Northup, 2013; Ribeiro et al., 2007), אפשר כי מעולם שני אלו לא נבדקו זה מול זה, ועל כן קשה היה לצפות את התוצאה הספציפית של מחקר זה. לכל הפחות, במחקרים שנסקרו לעיל, לא נמצא מחקר שהשווה נביטה וצימוח ראשוני בקומפוסט לבין ביוצ'אר, לא בשדה ולא במצע מנותק.

לבסוף, יכולת קיבול קטיונים חליפים גבוהה המיוחסת לרוב לביוצ'אר זקוקה לזמן התיישנות ארוך. בטמפרוטורות קרקע גבוהות (70- ̊30) התגברות יכולת קיבול זו עשויה לקחת כמה חודשים. בטמפרטורות נמוכות יותר, התהליך מתארך (Lehmann, 2003, 2007). אם זה נכון לגבי יכולת זו, אין מן הנמנע לחשוב שהביוצ'אר זקוק ל"התבשלות" ארוכה יחסית גם בעבור שיפור תכונות פיסיקליות אחרות.

יחד עם זאת, בוודאי שבמנעד רחב של תכונות פיסיקליות וכימיות של תרכובות ביוצ'אר שונות וללא סטנדרט מוסכם, לא כל ביוצ'אר עשוי להתאים לנביטה וצימוח ראשוני (Solaiman et al., 2012). אם נתעלם לרגע מהיתרון הברור שטיפול 5 (100% קומפוסט) הציג אל מול כל מצעי הביוצ'אר (טיפולים 1-4), בהנחה שבכל זאת רוצים להשתמש בביוצ'אר כמצע גידול, רצוי לבצע מבחן נביטה מקדים לפני יישום מלא. מטרת המבחן היא, כמובן, לא להעריך את טיב הזרעים, אלא את טיב הביוצ'אר (Solaiman et al., 2012). בדיקות נביטה בתמציות ביוצ'אר נתגלו כאפקטיביות לזיהוי הרכבים פיטוטוקסיים. היתרונות הגדולים במבחני נביטה לצורך זה הם שבעזרת מבחני נביטה ניתן לחסוך באנליזות כימיות יקרות, ניתן להבין בהשפעה הספציפית שיש לכל תרכובת על כל מין ומין ושאורך הנצרון בלבד הוא מדד מהימן, רגיש ומספק לזיהוי התרכובות המתאימות ביותר לנביטה וצימוח ראשוני (Rogovska et al., 2012). עובדה זו מעניקה יתרון מעשי שבלעדיו היה קשה לשקול לחיוב את השימוש בביוצ'אר בהכנה עצמית, ולכן היה מייקר את כל התהליך. ניתן לתהות, עם זאת, לגבי מבחני נביטה אלו האם אפשר שביוצ'אר ספציפי, בעל השפעה חיובית על בריאות הצמח בטווח הקצר (כמו בשלב הנביטה והצימוח הראשוני), יפגע בפוריות הקרקע בטווח הבינוני והארוך. שאלה זו נותרת פתוחה ונדרשת במחקר נוסף.

מומלץ לבצע, כמחקר המשך, אנליזה פיסית וכימית של הקומפוסט הנ"ל (טיפול5), בהשוואה לטיפול 4, על מנת להבין את מדדי התכונות שאיפשרו לצימוח מהיר יותר. במחקר לא נבדקו מדדים אחרים שעשויים לשפוך אור על ההבדלים הביוכימיים במצע המשפיעים על הנביטה והצימוח במצע שתילה מבוססי ביוצ'אר, תחום מחקר שעדיין נמצא בראשיתו. חשוב לציין שגם קומפוסט (Ribeiro et al., 2007) וגם ביוצ'אר (Gurwick et al., 2013; Spokas et al., 2012) הינם שמות כלליים לתהליכים, ולא לחומרים הומוגניים כמו שניתן להתייחס למצעי שתילה קלאסיים, שלרוב הינם אינרטיים וסטריליים יחסית. ככאלו, נדרשים פרוטוקולים מדוייקים לייצור וניטור קומפוסט וביוצ'אר על מנת שיהיה אפשר ליישמם בבטחה כמצע שתילה מהימן.

סיכום

במחקר ביקשתי לבחון את האפשרות להחליף מצעי שתילה מחצביים ויקרים אנרגטית וכלכלית במצע שתילה מבוסס ביוצ'אר בייצור עצמי. מצע שתילה שכזה יקטין את ההוצאה הכלכלית, יקטין את המשמעויות הסביבתיות שיש בהובלת כבול, פרלייט וורמיקוליט אלפי קילומטרים, ישפר את תכונות המצע כך שייטיבו עם הזרעים והצמחים ויהווה פיסה בתמונה הגדולה של המאבק בשינוי האקלים בעזרת קיבוע פחמן אטמוספרי בקרקע. תוצאות המחקר פתחו יותר שאלות חדשות מאשר ענו על שאלות ישנות, אך המניע הראשוני של מחקר זה – לנסות ולהפחית את השימוש במרכיבים פוסיליים, יקרים ומיובאים במצע השתילה של הגן הבוטני – קיבל מענה בדרך עקיפה ומפתיעה. יישום ביוצ'אר כמרכיב במצע השתילה מצריך עוד מחקר רב, אך האישור החד משמעי לכך שקומפוסט בשל הינו מתאים ביותר להנבטה ולצימוח במשתלה, לכל הפחות בעגבניה, עשוי לחסוך כסף רב לגן הבוטני באורנים בפרט ולמשתלות בכלל, ולהקטין את טביעת הרגל הפחמנית של המצע בשיעור מוערך של סדרי גודל. מצעי השתילה הקלאסים מורכבים ממחצבים שאינם מתחדשים ומובלים על פני הגלובוס כולו, בעוד שהקומפוסט הבשל המסחרי הינו משאב מתחדש, שבמצב אחרת הופך לזיהום מקומי חריף, ומובל כ150 ק"מ בלבד. זאת ועוד, את הקומפוסט המסחרי ניתן להנדס לאחור ולהכין במקום, עם פסולת מקומית, עם עלות אנרגטית, פחמנית וכלכלית זניחה. עם זאת, נדרש מחקר נוסף על מנת להעריך את ההשפעה של קומפוסט ממקורות שונים כמצע נביטה ושתילה עבור זני צמחים נוספים. מחקר נוסף שעשוי להניב תוצאות מעניינות הוא לנסות לפחם (להעביר תהליך פיחום, פירוליזה) את הקומפוסט עצמו, ולבחון את איכותו של הביוצ'אר במשתלה בהשפעה על נביטה וצימוח ראשוני, כפי שנבחנו במחקר זה.

במבט מעט רחב יותר מגבולות הגן הבוטני, אם השימוש התעשייתי בביומאסה לייצור אנרגיה יגבר, אפשר שהזמינות של ביוצ'אר תגדל, עובדה שככל הנראה תוזיל את העלות היחסית של הביוצ'אר עבור שימושים כמו מצעי שתילה, עלות שכיום, ללא מפעל ביואנרגיה זמין במרחק נסיעה משתווה ואף עולה לעלות מצעי שתילה קונבנציונאלים (Northup, 2013).

בעולם המחקר הצעיר של הביוצ'אר, חוקרים רבים מעמיסים אחריות גדולה וציפיות רבות על הטכנולוגיה, כפתרון לקיבוע פחמן אטמוספרי וכתוסף קרקע בעל פוטנציאל להקטין או אפילו להפוך את נזקי החקלאות הקונבנציונאלית. ארגון הביוצ'אר הבינלאומי שואף להגיע ליעד של קיבוע מליון טונות ביוצ'ר בכל שנה עד שנת 2050. על מנת להגיע לכמות זו, ניתן לדמיין אוסף של מערכות הפקה קטנות בהן אדם מייצר 100 קילוגרם ביוצ'אר בשנה, או לוקח חלק בקהילה בה הביוצ'אר מיוצר באופן קולקטיבי עבורו. לפי חישוב גס, ניתן לומר שעל מנת להתמודד עם כל פליטת הפחמן האנתרופוגנית, מבלי לשנות את אורח חיינו, ולאפס אותה עד שנת 2050, נזדקק להגיע מאוד קרוב לשיא כושר הצימוח של כדור הארץ (היכולת לגדל צמחים), לבנות מערכים הנדסיים בקנה מידה גלובאלי, ולערב בתכנית מדינות, חברות, ואת הציבור הרחב בתיאום מעולה על מנת להצליח במשימה. במצב כזה, אפשר לומר שאולי גם הביוצ'אר, כמו טכנולוגיות בנות-קיימא פוטנציאליות אחרות, נוטה להכשל במבחן קנה המידה. (Rhodes, 2012). אם לסיים בנימה אופטימית – לדידי, יותר מהכל, היכולת של כל אדם, גנן, וחקלאי בכל קנה מידה לייצר באמצעים פשוטים, גם אם לא יעילים בצורה האופטימלית, ביוצ'אר ובטווח הארוך – טרה פרטה נובה, היא משמעותית ומהפכנית (Kawa & Oyuela-Caycedo, 2008).

שהמחקר הקיים עדיין איננו מסוגל להסביר את הטווח הגדול ביציבות הביוצ'אר בקרקע (בין שנים לאלפי שנים), כך שעל אף האופטימיות שעוטפת מספר ארגונים בינלאומיים וחוקרים, קשה להעמיד על כתפיו של הביוצ'אר את כל נושא קיבוע הפחמן האנושי (Gurwick et al., 2013).

לאמיתו של דבר, נאלץ לתכנן מחדש את הצורה בה אנו חיים, לא רק על ידי הפחתת השימוש ברכב פרטי, אלא על ידי מחזור חנקן ואשלגן מזבל בעלי חיים, כולל בני אדם, על מנת לגדל מזון, וזאת בלי לציין גידולים לשימוש משני. באידיאל, אפשר לשלב בין קיבוע פחמן בקרקע (והקטנת הפחמן האטמוספרי במעשה זה) ושיפור הפוריות של האדמות החקלאיות (Rhodes, 2012). קיבוע פחמן באמצעות ביוצ'אר לא יכול להיות הפתרון היחיד לקיבוע פחמן, וקיבוע פחמן לא יכול להיות הפתרון היחיד לחיים ברי-קיימא לאורך זמן (Lehmann, 2007; Rhodes, 2012).

"שום טכנולוגיה לא נותנת מענה לתרבות שאינה יודעת שובע – תרבות המקדשת את הצריכה והנהתנות" (אטינגר, ל. 2007)

נספחים

נספח א' – ניסוי מקדים

נפח של כ-80 ליטר ביוצ'אר הוכן בשיטה מקובלת לקנה מידה קטן לאורך שעה וחצי מתחילת הבעירה ועד סופה, בטמפרטורה של לא יותר מ-500 מעלות בשיא, כשרוב התהליך ככל הנראה נעשה בפחות מ-400 מעלות (לפי העין וידע כללי). חומר המוצא היה עץ קשה – שבבי אקפליטוס אדום, שנאספו מעבודות פיסול בעץ בבית הספר האנתרופוסופי.

לאחר ההתקררות, הביוצ'אר חולק לארבע מיכלים מנוקבים בתחתיתם. בכל מיכל הביוצ'אר עורבב עם קומפוסט קנוי של מרום-גולן. ביחסי נפח עולים של 1:3 (25% ביוצ'אר, 75% קומפוסט), 2:2, 3:1, ו-100% ביוצ'אר, תערובות מס' 1 עד 4 בהתאמה. המיכלים נשטפו בהשקייה ידנית לפחות פעם ביומיים במשך שבועיים (הרטבה בצינור עד שהמיכל מלא, כשהמים מתנקזים לבד בחופשיות), לפי נוהל מקובל והמלצות מעוגנות במחקר (Rogovska et al., 2012).

נקנו זרעי עגבניה (Solanum lycopersicum) מזן "מרמנד" ותירס (Zea mays) מזן "סופר מתוק צהוב" ממשווק זרעים מוכר. לקראת הזריעה במגשים, הוכנה תערובת נוספת, כקבוצת ביקורת, על פי היחס המקובל בגן הבוטני לתערובת למצע זריעה (דיווח ע"י מר אורן עזרי) – 70% כבול, 20% פרלייט, ו-10% וורמיקוליט. חמשת הטיפולים השונים (ארבעה טיפולי ביוצ'אר וקבוצת ביקורת אחת) ייושמו על שני סוגי הזרעים, ונעשה 4 חזרות לכל טיפול (זריעה ב-4 מגשי שתילה נפרדים). בכל חזרה, הקבוצות עורבבו בצורה רנדומלית, על מנת לנטרל השפעות אפשריות של מיקום הקבוצות בתוך מגש השתילה. מיקומי המגשים בתוך המשתלה. המגשים הונחו בחממה ב-20.5 לאורך אותו שולחן השתילה.

איור7: הבדלים בין הקבוצות בעין בלתי מזוינת במגש מס' 4

איור7: הבדלים בין הקבוצות בעין בלתי מזוינת במגש מס' 4

השערות הניסוי היו כי תערובת מס' 1 (25% ביוצ'אר, 75% קומפוסט) תהיה המוצלחת מכולן במדדי צימוח ובריאות הצמח; כי תערובת מס' 4 (100% ביוצ'אר) תהיה הכי פחות מוצלחת, וכי קבוצת הביקורת תתייצב היכן שהוא סביב הממוצע.

בניסוי א' התרחשו שתי תקלות: כוסיות השתילה קטנות מדי לזרעי התירס והרבה מהם “דחפו” את עצמם החוצה בחלק מהמגשים, ובנוסף פיזור המים לשניים מהמגשים היה לקוי, וחלקים גדולים במגש לא הורטבו כלל מן ההתחלה. על אף התקלות ניתן היה להבחין בעין בלתי מזויינת בכמה מסקנות שעזרו לתכנן את ניסוי ב':

בניסוי על התירס הביוצ'אר לא היה ניתן להבחין בהבדלים משמעותיים, אך אחוזי השרדות וקצב צימוח בעגבניות, אפשר היה להבחין בעין בהבדלים משמעותיים מאוד בין התערובות. תערובת מס' 1 מאוד מוצלחת (25% ביוצ'אר) ו4 (100% ביוצ'אר) הכי פחות (כמצופה). על כן, מכיוון שהתירס לא הראה הבדלים ברורים מספיק בנביטה ובצימוח ומכיוון שבעגבניות כן ניתן היה לזהות הבדלים ואפילו הבדלים וויזואליים, החלטתי להתמקד בעגבניות בלבד בניסוי השני.
על מנת לנטרל את הבעיה שהתפתחה עקב כוסיות שתילה קטנות מדי, החלטתי להקטין את מספר הפריטים ולהגדיל את כוסות השתילה לכוסות של חצי ליטר.
הביוצ'אר בניסוי א' הוכן מעץ שמקורו אינו מובטח עבור הגן הבוטני. על מנת להציע אלטרנטיבה ואמיתית למצע זריעה חדש, יש להשתמש בחומר גלם שקיים בשפע ושהאפשרות להמשיך ולהשיג אותו אינה מוטלת בספק.

זאת ועוד, בזמן התייעצות, מר יונתן גל, שהינו אגרונום, גנן מנוסה ועובד בגן הבואני, הסב את תשומת ליבי לכך שאפשר שהקומפוסט הקנוי הינו תערובת זריעה מספיק טובה כבר כמו שהוא, מאחר והוא בשל ועשוי להיות תערובת שתילה אופטימלית בפני עצמו מבחינת פירוק החומר האורגני, קצב ואופי החלחול והמצאות הנטוריינטים במצע. השערה זו אוששה בספרות רק בשלב זה של המחקר מכיוון שלא עלתה בעת תכנון המחקר הראשוני (Ribeiro et al., 2007). במבט על הנתונים מניסוי א' כאשר ברור שכושר ההשרדות, בריאות הצמח והצימוח גדלים ככל שריכוז הקומפוסט עולה, החלטתי להוסיף תערובת זריעה שישית שבה מצע הגידול יהיה 100% מקומפוסט, ללא ביוצ'אר כלל.

וכך, אם נבחין בניסוי ב' שאין הבדלים במדדים הנבחרים בין התערובת המוצלחת ביותר בניסוי א' (1 ביוצ'אר: 3 קומפוסט) לבין מצע זריעה בהרכב של 100% קומפוסט, או לחילופין, שהביצועים של האחרון טובים יותר מהראשון, נוכל להסיק מכך, ספציפית לניסוי זה, את מידת ההשפעה של הביוצ'אר על הנביטה והצימוח הראשוני ביחס למצע גידול המורכב מ-100% קומפוסט בשל ו0% ביוצ'אר.

ביבליוגרפיה

Atkinson, C. J., Fitzgerald, J. D., & Hipps, N. A. (2010). Potential mechanisms for achieving agricultural benefits from biochar application to temperate soils: a review. Plant and Soil, 337(1-2), 1–18.

Denevan, W. M., & Woods, W. I. (2004). Discovery and awareness of anthropogenic Amazonian Dark Earth (Terra Preta).

Deska, J., Jankowski, K., Bombik, A., & Jankowska, J. (2011). Effect of growing medium pH on germination and initial development of some grassland plants. University of Natural Sciences and Humanities, 10, 45–56.

Diamond, J. M. (2005). Collapse: how societies choose to fail or succeed. New York: Viking.

Glaser, B., Haumaier, L., Guggenberger, G., & Zech, W. (2001). The “Terra Preta” phenomenon: a model for sustainable agriculture in the humid tropics. Naturwissenschaften, 88(1), 37–41.

Glaser, B., Lehmann, J., & Zech, W. (2002). Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal–a review. Biology and Fertility of Soils, 35(4), 219–230.

Graber, E. R., Meller Harel, Y., Kolton, M., Cytryn, E., Silber, A., Rav David, D., … Elad, Y. (2010). Biochar impact on development and productivity of pepper and tomato grown in fertigated soilless media. Plant and Soil, 337(1-2), 481–496.

Gurwick, N. P., Moore, L. A., Kelly, C., & Elias, P. (2013). A Systematic Review of Biochar Research, with a Focus on Its Stability in situ and Its Promise as a Climate Mitigation Strategy. Plos One, 8(9), 1–10.

Kawa, N. C., & Oyuela-Caycedo, A. (2008). Amazonian Dark Earth: A Model of Sustainable Agriculture of thePast and Future? The International Journal Of Environmental, Cultural, Economic And Soical Sustainability, 4(3), 9–16.

Lehmann, J. (Ed.). (2003). Amazonian dark earths: origin properties management. Dordrecht ; Boston: Kluwer Academic Publishers.

Lehmann, J. (2007). Bio-energy in the black. Frontiers in Ecology and the Environment, 5(7), 381–387.

Liu, G., Porterfield, D. M., Li, Y., & Waldemar, K. (2012). Increased Oxygen Bioavailability Improved Vigor and Germination of Aged Vegetable Seeds. Hortscience, 47(12), 1714–1721.

Mann, C. C. (2002). The Real Dirt on Rainforest Fertility. Science.

Northup, J. (2013). Biochar as a replacement for perlite in greenhouse soilless substrates. Graduate Theses and Dissertations, Iowa State University.

Raviv, M., & Lieth, J. H. (2008). Soilless culture theory and practice. Amsterdam; Boston: Elsevier Science. Retrieved from http://site.ebrary.com/id/10204210

Rhodes, C. J. (2012). Biochar, and its potential contribution to improving soil quality and carbon capture. Science Progress, 95(3), 330–340.

Ribeiro, H. M., Romero, A. M., Pereira, H., Borges, P., Cabral, F., & Vasconcelos, E. (2007). Evaluation of a compost obtained from forestry wastes and solid phase of pig slurry as a substrate for seedlings production. Bioresource Technology, 98(17), 3294–3297.

Rogovska, N., Laird, D., Cruse, R. M., Trabue, S., & Heaton, E. (2012). Germination Tests for Assessing Biochar Quality. Journal of Environment Quality, 41(4), 1014.

Shackley, S., & Sohi, S. (n.d.). An Assessment of the benefits and issues associated with the application of Biochar to Soil. A report commissioned by the United Kingdom Department for Environment, Food and Rural Affairs, and Department of Energy and Climate Change, UK Biochar Research Centre.

Solaiman, Z. M., Murphy, D. V., & Abbott, L. K. (2012). Biochars influence seed germination and early growth of seedlings. Plant and Soil, 353(1-2), 273–287.

Sombroek, W. G. (1966). Amazon Soils. Wageningen, Netherlands: Centre For Agricultural Publications and Documantation.

Spokas, K. A., Cantrell, K. B., Novak, J. M., Archer, D. W., Ippolito, J. A., Collins, H. P., Nichols, K. A. (2012). Biochar: A Synthesis of Its Agronomic Impact beyond Carbon Sequestration. Journal of Environment Quality, 41(4), 973.

Taghizadeh-Toosi, A., Clough, T. J., Sherlock, R. R., & Condron, L. M. (2012a). A wood based low-temperature biochar captures NH3-N generated from ruminant urine-N, retaining its bioavailability. Plant and Soil, 353(1-2), 73–84.

Taghizadeh-Toosi, A., Clough, T. J., Sherlock, R. R., & Condron, L. M. (2012b). Biochar adsorbed ammonia is bioavailable. Plant and Soil, 350(1-2), 57–69.

לתוכן זה נכתבו 2 תגובות

  • גור רתם |

    הביוצ'אר הזיק לצמחים כיון שלא היה מוטען!
    הוא לקח את הנוטריאנטים שיש בקומפוסט, לעצמו, ולצמחים לא נשאר

עליך להתחבר כדי לבצע פעולה זו...

הצטרפות