wtorek, 6 lipca 2010

Stabilność materii organicznej, tempo jej rozkładu i jak można to wykorzystać

Kilka razy już na blogu poruszałem kwestie tego jak ważna jest materia organiczna (M.O.) w glebie. Dziś poruszę ten temat ponownie z uwzględnieniem zastosowania tej wiedzy również w... architekturze.

Od dłuższego czasu czułem, że materia organiczna materii organicznej nie jest równa. Jest przecież obornik kurzy (bardzo bogaty w azot), jest słoma i jest również drewno (które są ubogie w azot). Wszystkie te produkty rozkładają się z różną szybkością. Właśnie o tym i konsekwencjach tego będzie ten wpis. Wszystkie informacje dotyczące materiałów będą dotyczyć materii organicznej naturalnego pochodzenia. Stosunek węgla(C) do azotu (N) podaje się w formie liczbowej - pierwsza liczba oznacza ilość węgla druga ilość azotu. Im mniej węgla przypada na jednostkę azotu tym bardziej bogata w azot dana substancja jest. Dla przypomnienia wkleję ponownie proporcje węgla ( C ) do azotu (N) w poszczególnych materiałach:

Proporcje węgla (C) do azotu (N) w poszczególnych materiałach
Materiały bogate w węgiel:
  • Karton 350:1
  • Łęty kukurydzy 75:1
  • Odpady od owoców 35:1
  • Liście 60:1
  • Gazety 175:1
  • Łupiny od orzeszków ziemnych 35:1
  • Igliwie sosen 80:1
  • Trociny 325:1
  • Słoma 75:1
  • Zrębki drzew 400:1

Materiały bogate w azot:
  • Mocz 0,8 :1
  • Lucerna 12:1
  • Koniczyna 23:1
  • Fusy kawy 20:1
  • Odpady kuchenne 20:1
  • Odpady ogrodnicze 30:1
  • Ścinki traw 20:1
  • Siano 25:1
  • Obornik 15:1
  • Wodorosty morskie 19:1
  • Resztki warzyw 25:1
  • Chwasty 30:1

Od czego zależy szybkość rozkładu materii organicznej?


Tempo rozkładu materii organicznej zależy w dużej mierze od zawartości w niej azotu a ściśle mówiąc od proporcji węgla do azotu. Można przyjąć, że materiały bogate w azot rozkładają się szybciej. Między innymi dlatego ciepłym, dobrym i naturalnym materiałem budulcowym jest słoma (C:N 1:75) a nie wykorzystuje się siana (C:N 1:25). Wykorzystuje się ja np. do budowy z glinosłomobeli (z ang. strawbale). Siano na pierwszy rzut oka jest materiałem bardzo podobnym, jednak wysoka zawartość białka (każde białko zawiera azot) w sianie sprawia, że jest ono dość łatwo i szybko rozkładane przez różne mikro i makroorganizmy.
Drewno jest przykładem ubogiego w azot materiału, będzie zatem rozkładać się stosunkowo długo. Przy okazji dostarczy pożywienia grzybom saprobiontycznym i mikoryzowym.

Innym tradycyjnym, ubogim w azot materiałem budulcowym jest trzcina, która wykorzystywana była (a w niektórych rejonach świata nadal jest) jako materiał do budowy dachu - strzechy. Ta sama trzcina  jeśli jednak rośnie w warunkach dużej ilości azotu (jak np. w przydomowych oczyszczalniach ścieków) sama zawiera większą ilość azotu co dyskwalifikuje ją jak materiał budowlany.

Kolejnym czynnikiem, który wpływa na tempo rozkładu materii organicznej to temperatura. Generalnie im wyższa temperatura tym szybciej materia organiczna się rozkłada. Jednak po przekroczeniu pewnej temperatury (najprawdopodobniej około 70 stopni C) organizmy rozkładające materię organiczną zaczynają wymierać (jak np. w kompoście) i proces kompostowania zwalnia, gdyż nadmiar ciepła ogranicza aktywność destruentów.
Niskie temperatury sprawiają, że rozkład materii organicznej jest spowolniony a zimą (zwłaszcza podczas srogiej zimy) ustaje on całkiem.

Następny czynnik, który ma wpływ na stabilność materii organicznej to wilgotność. Jeżeli wilgotność jest niska, to i aktywność mikroorganizmów jest mniejsza (a to główni sprawcy rozkładu materii organicznej). Na suchych terenach praktycznie nie dochodzi do rozkładu materii organicznej przy udziale mikroorganizmów. Zatem jeżeli na tych obszarach nie ma wielkich przeżuwaczy (antylop, słoni, krów, bizonów...) które sprawią, że w materia organiczna rozłoży się w ich żołądkach (przy udziale mikroorganizmów zresztą) to uschnięte trawy czy krzewy w ogóle się nie rozkładają w procesie biologicznym a są utleniane w procesie chemicznym. Takie utlenienie trwa często wiele dziesięcioleci, co sprawia, że pierwiastki zawarte w tej uschniętej roślinie są w ekosystemie związane na kilkadziesiąt lat! Mocno spowalnia to obieg materii a to wpływa bezpośrednio na produktywność tych i tak stosunkowo małoproduktywnych terenów.
Poniekąd proces ten można zaobserwować czasami w (niektórych) polskich lasach prywatnych, zwłaszcza na plantacjach sosny na suchych stanowiskach. Jeśli właściciel zaniedba czyszczenia i trzebieże, to część drzew, które przegrało w walce o światło usycha*. Jeśli nie zostaną przerobione na ścinki czy trociny to wiążą w swojej biomasie stosunkowo dużo różnych pierwiastków, czasowo (kilkanaście - kilkadziesiąt lat?) zubażając ekosystem młodego lasu.
Z drugiej strony zwłaszcza w zimniejszym klimacie szczątki roślin czy zwierząt dobrze konserwowane są w torfowiskach (które charakteryzują się wysoką wilgotnością). Czasami da się nawet rozpoznać zawartość żołądka zwierząt, które zginęły kilka tysięcy lat temu. Wiąże się to jednak z małą ilością tlenu o czym napiszę dalej.

Następnym istotnym czynnikiem, który wpływa na tempo rozkładu materii organicznej jest jej wielkość cząstek tej M.O. Dużo szybciej rozłoży się tona sieczki niż 1 ważący tonę pień drzewa. Ma to związek ze zwiększeniem powierzchni na którą mogą działać mikro i makroorganizmy. Szerzej opisuję to we wpisie o efekcie brzegu.

Kwestia powierzchni rozkładu wiąże się również z odpowiednim napowietrzeniem gleby. Jedną z praktyk, które obniża poziom materii organicznej w glebie jest  oranie. Główną przyczyną jej utraty jest nadmierne natlenienie gleby (do którego oranie się przyczynia).

Zwykle również materia organiczna rozkłada się szybciej w glebach piaszczystych z racji ich lepszego napowietrzenia by nie rzec nadmiernego. Stąd trudniej podnieść poziom materii organicznej w glebie piaszczystej niż w ciężkiej, gliniastej.

*Martwe, stojące drzewa są istotną częścią ekosystemu lasu. Młode, uschnięte drzewa nie powinny jednak w lesie występować masowo, gdyż stanowią bardzo dobre paliwo w czasie pożaru.

Jak wykorzystać informacje o tempie rozkładu materii organicznej w praktyce?

Zastosowanie ww. informacji ma miejsce głównie w obszarach w których pracujemy z glebą i roślinami, ale również w wielu innych przypadkach.

Materiały bogate w azot (obornik, gnojówka, pokrzywy, żywokost...) szybciej się rozkładają, co sprawia, że mogą dać roślinom zastrzyk energii. To istotne zwłaszcza dla młodych roślin, które jeszcze rosną wegetatywnie(wzrost liści i gałęzi). Z drugiej strony szybko rozkładające się M.O. sprawia, że jej poziom w glebie również szybko spada. Materiały uboższe w azot (węgiel kamienny i drzewny, słoma, trociny, liście...) rozkładają się dłużej, łatwiej zatem doprowadzić do akumulacji (trwałego zwiększenia) poziomu materii organicznej w glebie przy ich pomocy. Nie oznacza to, że jedne materiały są lepsze a inne gorsze - różne formy materii organicznej mają po prostu różne zastosowanie. Te bogate w azot dadzą po prostu szybciej zauważalne efekty a te ubogie bardziej długofalowe.

Jest to jeden z głównych powodów dla którego konwencjonalnym działkowcom, nawet takim nie stosującym "chemii" poprawa gleby zajmuje bardzo dużo czasu (kilka, kilkanaście lat) a nie jak to jest możliwe jeden sezon. Wynika to z tego, że polegają oni na materiałach szybko działających typu obornik czy standardowy kompost. Jeśli są stosowane nawozy zielone (w celu podniesienia poziomu M.O.) to są one ścinane i przyorywane zanim roślina zakwitnie, czyli wtedy kiedy jest bogata w białko (azot). Wszystko to daje zwykle dobre, choć krótkotrwałe efekty.

Jak już wspomniałem wcześniej proporcje węgla do azotu zależą również od stadium w którym znajduje się dana roślina. Zwykle im młodsza tym więcej białka (a więc azotu) zawiera dana roślina. W czasie dojrzewania nasion roślin większość dostępnego w tej roślinie azotu jest przekazywana do produkcji nasion (które to są zwykle bogate w białko). To zaś sprawia, że masa rośliny jest bogata w celulozę i ligninę, czyli substancje "ciężkostrawne" (a więc dłużej pozostające w glebie) dla życia glebowego. Dobrym sposobem na zielony nawóz jest zastosowanie bobu - mamy smaczne, choć czasami antyspołeczne ;) pożywienie i dużą ilość zielonego nawozu, który do czasu aż zbierzemy nasiona zdąży już nieźle zdrewnieć.

Jeszcze innym zastosowaniem wiedzy na temat rozkładu materii organicznej jest unikanie sadzenia wysokich drzew w miejscach gdzie mamy pokryty dach drewnianym gontem. Wynika to z tego, że drzewa na jesień zrzucają liście, które potem mogą zostawać na dachu, gdzie będą zwiększać wilgotność drewna i przyspieszać jego rozkład.


Kolejny sposób w jaki możemy wykorzystać te informacje to produkcja ciepła z kompostu. Szerzej piszę o tym tutaj.

Dla osób, które chcą zgłębić temat materii organicznej w glebie polecam przeczytanie punktu 2.4 (zaczyna się na stronie 10) tej książki (dostęp darmowy).

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz

Podziel się wiedzą ze znajomymi!