بیوچار؛ ایده‌ای قدیمی برای کشاورزی آینده

مدت‌ها قبل از کشف دنیای جدید (قاره آمریکا) توسط اروپایی‌ها، قبایل بومی مناطق آمازون از تکنیکی برای افزایش حاصلخیزی زمین‌های‌شان استفاده می‌کردند. مسلم است که آنها از علوم شیمی و زیست‌شناسی اطلاعاتی نداشتند و این روش را با کمک آزمون و خطا یافته بودند. تکنیک آنها شامل سوزاندن ضایعات کشاورزی بود، درحالی‌که روی آنها را با خاک پوشانده بودند و در واقع بقایای گیاهی را در شرایط غیرهوازی می‌سوزاندند. آنچه در اثر این فرآیند (پیرولیز) ایجاد می‌شود، نوعی زغال یا کربن فعال است به نام بیوچار. این ماده به علت سرعت تجزیه پایین نسبت به سایر مواد آلی ظرفیت زیادی برای كاهش گازهای گلخانه‌ای از قبیل دی اكسید كربن و متان كه از ضایعات کشاورزی آزاد می‌شود، دارد و می‌‌تواند كربن را برای دوره‌های طولانی ذخیره كند.

از دیدگاه کشت و کار یكی از مزایای بیوچار، مدیریت ضایعات كشاورزی است. گسترش كشاورزی ارگانیك از یك سو و آلودگی‌های جوی از سوی دیگر باعث شده تا استفاده از این ترکیب در دنیا روزبه‌روز افزایش پیدا كند. خاک‌های حاصلخیز تراپرتا در برزیل نتیجه کاربرد بیوچار طی سالیان دراز، بیش از هزار سال است. در ژاپن هم از این تکنیک (استفاده از نیم سوخته ضایعات کشاورزی) استفاده می‌شده است و در سال‌های گذشته احیا شده است. کشور‌های دیگر هم کم‌کم به کاربرد این روش سنتی و مؤثر علاقه‌مند می‌شوند و استفاده از بیوچار به روشی احیا شده از دوران قدیم برای کشاورزی در آینده تبدیل می‌شود.

بهبود‌دهنده خاک

بیوچار به‌عنوان یک نوع بهبود‌دهنده خاک در نظر گرفته می‌شود. کاربرد این ترکیب با مکانیسم‌هایی می‌تواند سبب بهبود سلامتی خاک شود. بسیاری از ویژگی‌های مفید این زغال فعال به علت ساختار متخلخل آن است که می‌تواند رطوبت و همچنین عناصر غذایی حل شده در آب را نگه دارد. بیوچار می‌تواند سکونتگاه تعداد زیادی از میکروارگانیسم‌های مفید خاک باشد و در نتیجه سبب بهبود وضعیت خاک و سلامتی گیاهان شود. پژوهش‌ها نشان می‌دهد که کاربرد بیوچار در گیاهانی که نیاز بیشتری به کود‌های پتاسیم‌دار و پی اچ‌های بالاتر دارند می‌تواند عملکرد را افزایش دهد. کاربرد این نوع فعال کربن می‌تواند سبب بهبودی کیفیت آب، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، آب‌شویی عناصر غذایی، اسیدیته خاک، نیاز به آبیاری و نیاز کودی شود.

در پاره‌ای از پژوهش‌ها گزارش شده که بیوچار می‌تواند سبب القای پاسخ سیستمیک گیاه به بیماری‌های قارچی برگی و بهبود پاسخ‌ها به عوامل بیماری زای خاک‌زی شود. اثرات متنوع بیوچار وابسته به میزان کاربرد و ویژگی‌های آن دارد و در حال حاضر در مورد جزییات دقیق مکانیسم‌های اثر‌گذاری این ترکیب اطلاعات دقیقی در دست نیست. این ترکیب می‌تواند بقایای سموم و علف‌کش‌های به کار رفته در مزرعه را به خود جدب کند و در نهایت سبب تولید محصولاتی سالم‌تر شود.

سینک کربن

سوختن و تجزیه بقایای زیستی و ترکیبات آلی میزان زیادی گاز دی اکسیدکربن وارد جو زمین می‌کند. بیوچار کربن تثبیت شده و با ثباتی است که می‌تواند میزان زیادی گاز‌های گلخانه‌ای را برای مدت زیاد (قرن ها) درون خود انبار سازد و در نتیجه سطوح گازهای گلخانه‌ای را کنترل کند. نشان داده شده که کاربرد میزان متوسط بیوچار می‌تواند انتشار اکسیدنیتروژن (N2O) را تا 80 درصد و متان را تا 100 درصد کاهش دهد. هر دو گاز از آلاینده‌های جوی و گاز‌های ایجاد‌کننده پدیده گلخانه‌ای هستند. بیوچار می‌تواند سبب ترسیب کربن (carbon sequestration) در خاک برای هزاران سال شود (ترسیب کربن به معنای رسوب دادن و تخلیه کربن موجود در اتمسفر است و به عبارت دیگر، به جذب دی‌اکسیدکربن اضافی جو توسط اندام‌های هوایی و زیرزمینی گیاهان، بقایای گیاهی و جلبک‌ها برای کاهش آثار سوءپدیده گرم شدن زمین اطلاق می‌شود)

بین سال‌های 2005 تا 2012 بیش از هزار مقاله علمی با کاربرد کلمه بیوچار در پایگاه ISI ثبت شده است. همچنین پژوهش‌ها روی این ترکیب ادامه دارد. در ایران استفاده از بیوچار تاکنون مورد بی‌توجهی قرار گرفته است. اما به نظر می‌رسد آینده کشاورزی در کشور نیازمند تغییرات ساختاری است که خود می‌تواند سبب توجه به روش‌های جدید شد. تولید و کاربرد بیوچار با توجه به ویژگی‌های مثبت آن می‌تواند به‌عنوان یک ایده جدید در برنامه دانشگاه‌ها و مراکز پژوهشی کشاورزی قرار بگیرد و استفاده از آن ترویج یابد.

* کارشناس کشاورزی