Vliv mikrobiální degradace biouhlu v půdě na jeho fyzikálně-chemické charakteristiky
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Tato diplomová práce studuje jednotlivé činitele, které mohou působit na biouhel v půdě a působit jeho degradaci. Mezi tyto činitele patří závlaha, kořenové exsudáty a působení mikroorganismů. V experimentální části byla degradace biouhlu v půdním prostředí studována dvojím způsobem, nejprve bez působení mikroorganismů, kdy vliv závlahy byl simulován výluhy biouhlů v ultračisté destilované vodě a modelové dešťové vodě, a vliv kořenových exsudátů byl simulován extrakcemi biouhlů v kyselině citronové, jakožto modelového kořenového exsudátu kukuřice seté. Extrahované roztoky biouhlů bez předchozí kultivace v půdě byly charakterizovány pomocí pH, vodivosti, UV-VIS analýzy a prvkové analýzy. U zbytků biouhlů po extrakcích byla charakterizována morfologie pomocí SEM, strukturní změny pomocí FTIR a obsah organiky a minerální části pomocí TGA analýzy. Na vzorcích biouhlů po kultivaci v půdě byly provedeny extrakce za stejných podmínek a byly provedeny tytéž analýzy. Vlivem kultivace v půdě u biouhlů došlo ke změně prvkového složení, poklesu alkality biouhlu a byly pozorovány změny poměru organické hmoty a minerální složky. Pokles pH a vodivosti biouhlů souvisí zejména s vyluhováním draslíku. Strukturní a morfologická analýza naznačila, že vlivem promývání ani kultivací v půdě nedochází k výraznější degradaci jeho struktury, ale dochází k částečnému zanášení pórů biouhlů nízkomolekulárními nečistotami z půdy. Tyto výsledky naznačují krátkodobé působení biouhlů v půdách jakožto zdroj živin (draslík, fosfor) a naopak dlouhodobé působení jakožto půdní kondicionér.
This master‘s thesis studies the different factors that can affect biochar in soil and cause its degradation. These factors include irrigation, root exudates and the action of microorganisms. In the experimental part, the degradation of biochar in the soil environment was studied in two ways, firstly without the action of microorganisms, where the effect of irrigation was simulated by leaching biochar in ultrapure distilled water and model rainwater, and the effect of root exudates was simulated by extracting of biochar in citric acid as a model root exudate of maize sown. The extracted biochar solutions without prior cultivation in soil were characterized by pH, conductivity, UV-VIS analysis and elemental analysis. The biochar residues after extractions were characterized for morphology by SEM, structural differences by FTIR, and organic and mineral content by TGA analysis. The biochar samples after cultivation in soil were subjected to extractions under the same conditions and the same analyses were performed. The effect of cultivation in soil on biochar resulted in a change in elemental composition, a decrease in biochar alkalinity and changes in the ratio of organic matter and mineral fraction were observed. The decrease in pH and conductivity of biochar was mainly related to potassium leaching. The structural and morphological analysis indicated that there is no significant degradation of the structure of the biochar due to washing or cultivation in soil, but there is a partial fouling of the biochar pores by low molecular weight impurities from the soil. These results suggest a short-term action of biochar in soils as a source of nutrients (potassium, phosphorus) and, conversely, a long-term action as a soil conditioner.
This master‘s thesis studies the different factors that can affect biochar in soil and cause its degradation. These factors include irrigation, root exudates and the action of microorganisms. In the experimental part, the degradation of biochar in the soil environment was studied in two ways, firstly without the action of microorganisms, where the effect of irrigation was simulated by leaching biochar in ultrapure distilled water and model rainwater, and the effect of root exudates was simulated by extracting of biochar in citric acid as a model root exudate of maize sown. The extracted biochar solutions without prior cultivation in soil were characterized by pH, conductivity, UV-VIS analysis and elemental analysis. The biochar residues after extractions were characterized for morphology by SEM, structural differences by FTIR, and organic and mineral content by TGA analysis. The biochar samples after cultivation in soil were subjected to extractions under the same conditions and the same analyses were performed. The effect of cultivation in soil on biochar resulted in a change in elemental composition, a decrease in biochar alkalinity and changes in the ratio of organic matter and mineral fraction were observed. The decrease in pH and conductivity of biochar was mainly related to potassium leaching. The structural and morphological analysis indicated that there is no significant degradation of the structure of the biochar due to washing or cultivation in soil, but there is a partial fouling of the biochar pores by low molecular weight impurities from the soil. These results suggest a short-term action of biochar in soils as a source of nutrients (potassium, phosphorus) and, conversely, a long-term action as a soil conditioner.
Description
Citation
KURKOVÁ, M. Vliv mikrobiální degradace biouhlu v půdě na jeho fyzikálně-chemické charakteristiky [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Spotřební chemie
Comittee
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Boleslav Taraba, CSc. (člen)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Marián Lehocký, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2022-05-30
Defence
Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace studentky-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla výborný výtah výsledků své diplomové práce, řádně zodpověděla všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagovala na připomínky. V diskusi tak studentka prokázala výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky diplomové práce. Komise zhodnotila její diplomovou práci celkově jako výbornou.
Pekař: Jaká byla koncentrace kyseliny citronové?
Taraba: Jaká je definice biouhlu?
Dzik: Jaké roztoky byly použity pro sledování- pH a vodivosti? Jaká byla motivace pro výběr vzorků biouhlu?
Kozáková: Jaké bylo složení modelové dešťové vody?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení