Agromerały

Wygląd roślin pomidora, gdy brakuje im niezbędnych składników odżywczych

Agromerały (znane również jako chleb kamienny lub nawóz do benzyny ) są minerałami ważnymi dla rolnictwa i ogrodnictwa , ponieważ mogą dostarczać roślinom niezbędnych składników odżywczych . Niektóre agromerały występują naturalnie lub mogą być przetwarzane w celu wykorzystania jako alternatywne nawozy lub dodatki do gleby . Termin agrominerał powstał w XIX wieku i jest obecnie jednym z wiodących tematów badań nad zrównoważonym rolnictwem . Te geomateriały są używane do uzupełniania składników odżywczych i poprawiania gleb. Agromerały zaczęły się od małych zastosowań, najczęściej spotykanych w ogrodnictwie hobbystycznym, ale przenoszą się na znacznie większą skalę, na przykład do komercyjnych operacji rolniczych, które zajmują 100 akrów ziemi. W tym przejściu skupiono się bardziej na naziemnych składnikach odżywczych, głównie na trzech głównych składnikach pokarmowych roślin: azocie (N), fosforze (P) i potasie (K). Dwa z trzech pierwiastków są zbierane tylko z geomateriału zwanego potasem. Badane są alternatywne źródła ze względu na ograniczone zasoby i koszty potażu. Proces stosowania agrominerałów rozpoczyna się od kruszenia skał na „proszek skalny”, a następnie wykorzystania proszku do uzupełnienia składników odżywczych w glebie. Proces uzupełniania poziomu składników mineralnych w glebie nazywany jest remineralizacją gleby . Badając alternatywne sposoby uzupełniania składników odżywczych w glebie, odkryto, że agromerały mogą również pomóc w łagodzeniu innych problemów, takich jak zmiana klimatu , ochrona wody i zarządzanie glebą .

Historia

Badanie agrominerałów nazywane jest agrogeologią , a agrogeolodzy zajmują się takimi kwestiami, jak uzupełnianie żyzności gleby na obszarach, na których agromerały zostały wyczerpane przez niezrównoważone metody uprawy. Oczekuje się, że przy obecnej praktyce rolniczej system będzie zapewniał wysoką produkcję roślinną przy niskiej jakości gleby. Z biegiem czasu przy tego typu praktykach, składniki odżywcze gleby zostały wyczerpane, co doprowadziło do wzrostu zużycia nawozów chemicznych. Wykazano, że nawozy chemiczne mają spływ i mogą zanieczyszczać wody gruntowe i nie są ekonomicznie wykonalne dla krajów trzeciego świata. Jednym z głównych źródeł nawozów sztucznych jest ruda potażu. Innym problemem związanym z rudą potażu jest to, że podaż jest ograniczona i wyczerpuje się, stąd wzrost cen. Potaż jest jednym z głównych źródeł potasu i fosforu oraz jednym z pierwotnych agromerałów. Znalezienie alternatywnych źródeł tych agrominerałów było koncepcją, która została stworzona, aby skoncentrować się na rekultywacji gleby , aby zwiększyć produktywność przy niskich kosztach.

Początkowo agrominerałów używano do odtworzenia warunków glebowych dla roślin egzotycznych. Były to proste praktyki, które występują na znacznie mniejszą skalę. Obejmują one stosowanie perlitu w celu zwiększenia napowietrzania gleby, stosowanie pumeksu do kontrolowania parowania oraz stosowanie wermikulitu i zeolitów do magazynowania wilgoci. Ta modyfikacja gleby była początkiem koncepcji agromineralnej i przekształciła się w poszukiwanie alternatywnych źródeł pozyskiwania trzech głównych składników odżywczych. Remineralizacja jest terminem stworzonym dla wprowadzenia do gleby proszków skalnych jako źródła składników odżywczych. Proces ten został wdrożony w większych operacjach i odniósł wielki sukces w miejscach takich jak Brazylia, Niemcy, Norwegia, RPA, Sri Lanka i Uganda.

Zmiany rudy potażu w latach 1800-2015

Źródła

Pierwotnym agrominerałem jest potaż, w ten sposób nawozy chemiczne pozyskują potas i fosfor w dzisiejszych czasach. Ze względu na tak duży popyt ruda jest na wyczerpaniu, co zwiększyło jej wartość rynkową. Największym czynnikiem ograniczającym jest potas, który pomimo tego, że jest czwartym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej, ma tylko jedno główne źródło, którym jest potaż. Jednym z popularnych alternatywnych pomysłów na odejście od stosowania nawozów chemicznych jest rozrzucanie na polu mączki skalnej jako źródła składników odżywczych. Jednym z głównych obszarów badawczych jest poszukiwanie skaleni i skaleni oraz określanie, które z nich byłyby bardziej efektywne w użyciu. W jednym z badań wykazano, że nefelina skaleniowata ma znacznie wyższą szybkość rozpuszczania, co czyni ją bardziej wydajnym źródłem potasu niż inne skały, które są znacznie bogatsze w potas, takie jak skały granitowe .

Istnieje nacisk na odejście od nawozów chemicznych, ponieważ wiąże się to z zanieczyszczeniem wód gruntowych. Nastąpiło przejście do patrzenia na mielenie skał na proszek, który można włączyć do ziemi jako nowy sposób dodawania składników odżywczych do gleby. Pomysł stojący za proszkiem kamiennym wywodzi się z idei, że skały wietrzeją i jest to sposób, w jaki składniki odżywcze zostały pierwotnie wprowadzone do gleby; gleba to zwietrzała skała. Dzięki tej koncepcji ustalono, że źródło skały jest bardzo ważne, ponieważ skała może zawierać niepożądane pierwiastki, które mogą być toksyczne zarówno dla rośliny, jak i dla spożywających ją ludzi. Przeprowadzono badania na skałach, takich jak bazalt i dacyt ; każdy kamień miał swoje wady i zalety. Na powodzenie proszku kamiennego może mieć wpływ cykl upraw. Na przykład bazalt był skuteczny w przypadku upraw o długim cyklu, ale w przypadku upraw o krótkim cyklu nie był tak skuteczny jak nawozy chemiczne. W przypadku niektórych proszków kamiennych uzyskanie wyników może zająć od 1 do 5 lat. Największy wkład w to, że skały są skutecznym proszkiem skalnym, sprowadza się do mineralogii i składu chemicznego. Po znalezieniu źródeł skał, które mają odpowiednie pierwiastki i skuteczność, ograniczeniem do proszków skalnych staje się sposób ich mielenia. Rozdrabnianie minerału, takiego jak oliwin , do rozmiaru cząstek, który byłby skuteczny w ziemi (1 μm), zajmuje około 1,5 gigadżuli na tonę skały. Potrzebne będą badania, aby znaleźć skuteczniejsze sposoby kruszenia skały w celu uzyskania proszków skalnych, które będą trwałym rozwiązaniem dla uzupełniania składników odżywczych roślin.

Uprawa jest powszechnym sposobem wprowadzania proszku skalnego do gleby

Remineralizacja

Agromerały pozwalają na dodanie składników odżywczych do gleby po długiej historii wyczerpywania jej przez uprawy. Przemysł rolniczy cierpi z powodu wysokiego wskaźnika utraty warstw ornych w glebie i składników odżywczych w glebie w porównaniu z naturalnym tempem uzupełniania. Remineralizacja dotyczy procesu pobierania proszków skalnych i włączania ich do gleby jako sposobu na uzupełnienie składników odżywczych w glebie. Dzięki proszkowi kamiennemu roślina wchłania tylko to, czego potrzebuje, a wszelkie niewykorzystane minerały pozostaną skrystalizowane, dopóki nie zostaną wykorzystane. Podczas gdy nawozy chemiczne wykorzystują rozpuszczalne sole do dostarczania składników odżywczych do rośliny, to, co nie zostanie wchłonięte, spłynie do najbliższych wód gruntowych.

Skały stały się tanim produktem ubocznym w wielu gałęziach przemysłu, dlatego istnieje potencjał masowej podaży opłacalnych skał po niskiej cenie. Remineralizacja za pomocą mączki kamiennej może zapewnić do 5 lat wartości składników odżywczych w glebie. W połączeniu z nawozem organicznym proszek kamienny okazał się równie skuteczny jak nawóz chemiczny przy znacznie niższych kosztach. Wykazano nawet, że ma wyższe plony w przypadku upraw długoterminowych. Podczas stosowania proszku kamiennego rośliny wyglądały zdrowiej i stwierdzono, że proszek pomaga w utrzymaniu wilgotności. Skuteczność procesu remineralizacji zależy od mineralogii i składu chemicznego mączki skalnej oraz właściwości gleby.

Wyzwaniem związanym z proszkami skalnymi jest zrozumienie szybkości rozpuszczania proszków skalnych. Stawki zależą od czynników, takich jak materia organiczna, poziomy pH, wtórne wytrącanie gliny. Jest to główny obszar badań, ponieważ kinetyka ich rozpuszczania nie jest w pełni poznana. Jednym z głównych wyzwań jest odtworzenie warunków terenowych w laboratorium, w wielu przypadkach rozpuszczalność w laboratorium jest o 2-5 magnitudo wyższa niż w terenie. Ważne jest, aby w pełni zrozumieć skład mineralogiczny i chemiczny skały. Uważano, że skały wulkaniczne są dobrym źródłem proszku skalnego, ale ustalono, że zawiera on również pierwiastki toksyczne. Przeprowadzono badania nad fosforytami, ale one również mają problem z zawartością ciężkich i radioaktywnych pierwiastków.

Wykorzystanie proszku skalnego w remineralizacji może potencjalnie pomóc w złagodzeniu globalnego ocieplenia . Kiedy składniki odżywcze z niektórych proszków są wchłaniane, kationy są uwalniane w glebie, która reaguje z dwutlenkiem węgla, tworząc węglanowe , które mogą służyć jako pochłaniacz węgla w obiegu węgla . Dzięki temu odkryciu nastąpił impuls do dalszych badań nad remineralizacją przy użyciu proszków skalnych ze względu na ich potencjał w zakresie zrównoważonego rozwoju zarówno od strony rolnictwa, jak i globalnej zmiany klimatu.

Zobacz też

^; ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^hi ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s ^t ^u ^v ^w Zhang, Guanru Kanga, Jintinga; Wang, Tianxing; Zhu, Chen (2017). „Przegląd i perspektywy badań agromineralnych w rolnictwie i łagodzeniu klimatu” . Badania gleby . 56 (2): 113–122. doi : 10.1071/SR17157 . ISSN 1838-6768 .
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^hi ^Manning , David AC (2010). „Mineralne źródła potasu do żywienia roślin. Przegląd” . Agronomia dla Zrównoważonego Rozwoju . 30 (2): 281–294. doi : 10.1051/agro/2009023 . ISSN 1773-0155 . S2CID 25963588 .
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s Ramos, Claudete Gindri; Hower, James C.; Blanco, Erika; Oliveira, Marcos Leandro Silva; Theodoro, Suzi Huff (2021). „Możliwości wykorzystania proszku krzemianowego: przegląd” . Granice Nauk o Ziemi . 13 : 101185. doi : 10.1016/j.gsf.2021.101185 . ISSN 1674-9871 . S2CID 233699192 .

[:0-1] ; ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^hi ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s ^t ^u ^v ^w Zhang, Guanru Kanga, Jintinga; Wang, Tianxing; Zhu, Chen (2017). „Przegląd i perspektywy badań agromineralnych w rolnictwie i łagodzeniu klimatu” . Badania gleby . 56 (2): 113–122. doi : 10.1071/SR17157 . ISSN 1838-6768 .

[:1-2] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^hi ^Manning , David AC (2010). „Mineralne źródła potasu do żywienia roślin. Przegląd” . Agronomia dla Zrównoważonego Rozwoju . 30 (2): 281–294. doi : 10.1051/agro/2009023 . ISSN 1773-0155 . S2CID 25963588 .

[:2-3] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s Ramos, Claudete Gindri; Hower, James C.; Blanco, Erika; Oliveira, Marcos Leandro Silva; Theodoro, Suzi Huff (2021). „Możliwości wykorzystania proszku krzemianowego: przegląd” . Granice Nauk o Ziemi . 13 : 101185. doi : 10.1016/j.gsf.2021.101185 . ISSN 1674-9871 . S2CID 233699192 .