برهم‌كنش بيوچار با اجزاي خاك و پايداري آن در طول زمان

زمينه و هدف: بيوچار يك ماده كربني مقاوم به تجزيه است كه از حرارت دادن انواع زيست‌توده‌هاي آلي در يك محيط عاري از اكسيژن و يا با اكسيژن محدود توليد مي‌شود و با هدف افزايش كربن آلي و بهبود ويژگي‌هاي فيزيكي، شيميايي و زيستي خاك به كار برده مي‌شود. بنابراين كاربرد آن در خاك‌هاي كم‌حاصلخيز مناطق گرم و خشك ايران كه غالباً دچار كمبود كربن آلي هستند، حائز اهميت است. علاوه‌بر آن، بيوچار به علت پايداري بسيار زياد در خاك، مي‌تواند دي‌اكسيدكربن اتمسفري را براي مدت چند صد الي چند هزار سال در خاك ترسيب نمايد. همچنين، مي تواند حاصلخيزي خاك را براي مدت طولاني با تأثير بر خواص فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي آن بهبود ببخشد. بنابراين، پايداري بيوچار تحت‌تأثير عوامل متعددي همچون ويژگي‌هاي بيوچار و خاك، برهم‌كنش بيوچار با اجزاي خاك و عوامل محيطي قرار مي‌گيرد كه در اين مقاله مورد بررسي قرار مي‌گيرد. استفاده از بيوچار در خاك هاي مناطق خشك و نيمه خشك ايران كه اغلب داراي كمبود كربن آلي هستند، حائز اهميت است.روش پژوهش: در اين مقاله مروري، ضمن بررسي شواهدي از پايداري زياد بيوچار در خاك‌ها، مهم‌ترين عوامل مؤثر در سرنوشت بيوچار شامل سازوكارهاي خروج بيوچار از خاك، تثبيت بيوچار و برهم‌كنش‌هاي بيوچار با اجزاي خاك مورد بررسي قرار گرفته و خلأها و زمينه‌هاي تحقيقاتي مورد نياز در اين زمينه ارائه مي‌شود.يافته‌ها: بيوچار در مقايسه با اجزاي اصلي كربن در زيست‌توده مقاومت بيشتري براي تجزيه و تخريب دارد. با اين حال، با برهم‌كنش با اجزاي خاك، به مرور زمان دچار تغيير و تحول شده و از خاك خارج مي‌شود. شدت اين تغيير و تحول‌ها و مدت‌زمان ماندگاري بيوچار در خاك به نوع بيوچار بستگي دارد؛ به‌طوري كه بيوچارهاي توليد شده از زيست‌توده‌هاي علفي و بيوچارهاي توليد شده در دماهاي پايين پايداري كمتري دارند. علاوه‌برآن، بيوچار با تمام اجزاي خاك شامل، مواد آلي، ذرات معدني، عناصر غذايي، موجودات زنده و آب و هواي خاك برهم‌كنش داشته و برآيند اين برهم‌كنش‌ها ميزان پايداري بيوچار در خاك را تعيين مي‌نمايد. عوامل بيروني مانند حضور گياه و تغييرات القايي ريشه، فرسايش‌هاي بادي و آبي، آبشويي و آتش‌سوزي نيز بر سرنوشت بيوچار در خاك تأثير مي‌گذارند. از اين ميان، با توجه به برهم‌كنش‌هاي بين ريزجانداران و بيوچار در خاك، به نظر مي‌رسد ريزجانداران خاك مهم‌ترين نقش را در تجزيه و تخريب بيوچار ايفا مي‌كنند. با اين حال، سازوكارهايي مانند حبس شدن ذرات بيوچار در داخل خاك‌دانه‌ها، پيوند بيوچار با اجزاي آلي و معدني خاك و غيرفعال‌سازي آنزيم‌هاي خاك توسط بيوچار مي‌تواند پايداري و ماندگاري بيوچار را در خاك افزايش دهد.نتايج: با توجه به پايداري بسيار زياد بيوچار در خاك و ضرورت افزايش كربن آلي خاك به‌عنوان اصلي‌ترين عامل حاصلخيزي، كاربرد بيوچار در خاك‌هاي ايران مي‌تواند ضمن افزايش كربن آلي خاك، به‌طور مستقيم و غيرمستقيم حاصلخيزي اين خاك‌ها را بهبود بخشد. با اين حال، بيوچار بعد از افزوده شدن به خاك، با اجزاي خاك وارد برهم‌كنش شده و ويژگي‌هاي آن در طي زمان دچار تغيير و تحول مي‌شود و به‌علت نوظهور بودن فناوري بيوچار و گستردگي زمينه‌هاي كاربرد آن، هنوز اطلاعات ما در زمينه برهم‌كنش‌هاي آن با اجزاي مختلف خاك و تغيير و تحولات بلندمدت آن در خاك و محيط زيست به روشني مشخص نشده و تحقيقات زيادي در اين زمينه مورد نياز است.