Obrana doktorskog rada :: Jelena Horvatinec, mag. ing. agr.
Učinci biopepela na kemijske značajke kiselih tala te prinos i mineralni sastav poljoprivrednih kultura
9.4.2025. u 10:00 sati, Velika vijećnica Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet (VI. paviljon)
Mentor doktorskog rada:
- prof. dr. sc. Gabrijel Ondrašek
Povjerenstvo za obranu doktorskog rada:
- doc. dr. sc. Marina Bubalo Kovačić, Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet
- prof. dr. sc. Lepomir Čoga, Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet
- doc. dr. sc. Sanja Stipičević, Institut za medicinska istraživanja i medicinu rada, Zagreb
Sažetak doktorskog rada:
Biopepeo je nusproizvod nastao spaljivanjem certificirane šumske biomase te ima specifična fizikalno-kemijska i mineraloška svojstva. S obzirom na to da sadrži visoke količine hraniva (P, K, Ca i Mg) te je izrazito alkalan (pH > 12), pretpostavka je da će imati značajni melioracijski učinak u kiselim i hranivima siromašnim tlima te utjecati na povećanje prinosa u biljnoj proizvodnji. Navedena pretpostavka testirana je tijekom dvogodišnjeg poljskog istraživanja u uvjetima ekološke poljoprivredne proizvodnje, na dvije lokacije koje odlikuju kisela lesivirana tla na području Đakovštine. Ciljevi istraživanja bili su utvrditi utjecaj rastućih doza biopepela na: i) kemijske značajke (pH, EC, sadržaj makro i mikroelemenata) istraživanih tala te ii) visinu prinosa i mineralni sastav biljnih organa testnih kultura. Istraživanje je organizirano prema slučajnom bloknom rasporedu s pet doza biopepela (0,0 – 17,2 t/ha) u tri repeticije na ukupno 30 pokusnih parcela. Preliminarnim istraživanjem utvrđen je kemijski sastav biopepela: pH, EC, topivost, ukupni sadržaj C, P2O5, K2O, CaO, MgO, MnO, Fe2O3, Al2O3, SiO2, Na2O, Zn, Cu, Ni, Mo i Co. Daljnjim analizama utvrđen je sadržaj neesencijalnih toksičnih metala (Cd, Pb, Cr, Hg i As), policikličkih aromatskih ugljikovodika (PAH) i polikloriranih bifenila (PCB) koji je bio ispod maksimalno dozvoljenih količina za primjenu u poljoprivednom tlu. Analiza XRD-om pokazala je ujednačen mineralni sastav biopepela u kojem su prevladavali kalcit, kvarc, hidroksilapatit, arkanit, portlandit, piroluzit, kristobalit i fairchildit. SEM-EDS analiza potvrdila je složenu strukturu nano- i mikročestica biopepela različitih veličina i oblika, s visokom zastupljenošću Ca, Mg, P, K i Si te dobro razvijenom površinom. Analiza SIMS-a utvrdila je dominantne elemente: K, Ca, Si, Mg, Fe i Na te njihove specifične izotope. Spektri FTIR-ATR biopepela potvrdili su prisutnost alkalijskih oksida. Radiološke analize utvrdile su razine prirodnih radionuklida u biopepelu (40K, 238U, 226Ra) koje su bile niže od razina detektiranih u komercijalnim mineralnim gnojivima. Kondicioniranje luvisola s biopepelom značajno je povisilo pH tla na obje lokacije, kao i udjele makro (P2O5 i K2O, ukupni Ca, C i H) i mikroelemenata (Fe, Zn, Cu, Mn i Mo) te neesencijalnog teškog metala (Cd) bez ugrožavanja tla od (an)organske kontaminacije (toksični metali, PAH i PCB). Iako se EC tla značajno povisio nakon prve vegetacijske sezone, taj trend nije uočen nakon druge vegetacije, što ukazuje na ispiranje iona. Primjena biopepela značajno je povećala prinos zrna i suhu tvar stabljike prosa i suncokreta, suhu tvar korijena prosa te svježi prinos sjemenki buče. Ovi pozitivni učinci bili su praćeni značajnim porastom udjela makroelemenata (Ca, C, N i S) i mikroelemenata (Fe, Mn i Zn), kao i povećanom akumulacijom određenih makroelemenata (Ca, Mg, C, N, H i S), mikroelemenata (Zn, Fe, Mn i Mo) te korisnog elementa natrija (Na) u različitim biljnim organima.
Dobiveni rezultati doprinose novim znanstvenim spoznajama o melioracijskim učincima biopepela na kemijska svojstva kiselih tala siromašnih makro- i mikroelementima u uvjetima ekološke proizvodnje. Također potvrđuju njegov pozitivan utjecaj na usvajanje hraniva u biljku, uz naglašenu potrebu za utvrđivanjem optimalnih doza primjene biopepela koje ne uzrokuju negativne učinke na okoliš ili biljke.
Ključne riječi: biopepeo, kisela tla, luvisol, poljsko istraživanje, biljna hraniva, ekološka poljoprivreda