Vliv biouhlu na aktivitu půdních rhizobakterií

Abstract

Biouhel (BC) je materiál používaný v zemědělství ke zlepšení fyzikálně-chemických vlastností půdy a zvýšení produkce plodin. Podle charakteru výchozí biomasy a typu zpracování při výrobě biouhlu lze jeho použitím upravovat vlastnosti půdy. Tato práce se zabývala tím, jak aplikace biouhlu ovlivní mikrobiální složení půdy, především společenství půdních rhizobakterií, která rovněž ovlivňují vlastnosti půdy. Zároveň byl sledován i vliv aplikace biouhlu na vybrané fyzikálně-chemické vlastnosti půdy (složení organické a anorganické frakce, pH, konduktivita). V první části práce byla provedena charakterizace vzorků rozdílných biouhlů (BC NovoCarbo, BC Sonnenerde, BC Karbohran, BC Zera). Pevné vzorky byly analyzovány metodou termogravimetrické analýzy (TGA) za účelem stanovení organického a anorganického podílu ve vzorku. Pro sledování fyzikálně-chemických vlastností, jako je pH, konduktivita a absorbance, byly připraveny roztoky v ultračisté vodě a modelové dešťové vodě, která simulovala působení deště po aplikaci biouhlu v půdě. Pro zjištění prvkového složení roztoků byly vzorky změřeny metodou optické emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-OES). Z těchto měření byla získána data pro posouzení vhodnosti jednotlivých biouhlů pro aplikaci do půdy. Následně byl proveden kultivační experiment, ve kterém byly tyto biouhly aplikovány do uměle namíchané půdy (směs písku, substrátu a perlitu) s modelovou rostlinou (kukuřice setá cukrová). Po ukončení kultivačního experimentu byl na získaných rhizopůdách pozorován vliv aplikace biouhlu na půdní mikrobiální charakteristiky a efekty rhizobakterií podporujících růst rostlin (PGPR). Mikrobiální charakteristiky byly analyzovány na Petriho miskách s agarovým médiem a pomocí sady BIOLOG EcoPlate™. Z PGPR efektů byla sledována schopnost solubilizace fosfátů, produkce sideroforů a produkce kyseliny indol-3-octové (IAA). Zároveň byl i pozorován vliv biouhlu na fyzikálně-chemické vlastnosti půdy. Půda před kultivačním experimentem a rhizopůdy po ošetření biouhlem byly analyzovány technikami TGA a ICP-OES a byly změřeny jejich vlastnosti: pH a konduktivita. Byly pozorovány změny mezi jednotlivými ošetřeními. Porovnáním dat získaných z ošetřené a neošetřené půdy byl posouzen vliv aplikace biouhlu na mikrobiální charakteristiky půdy. Na základě získaných výsledků bylo rovněž potvrzeno, že biouhel může představovat zajímavý půdní doplněk v zemědělství, kde pozitivně působí na fyzikálně-chemické i mikrobiální charakteristiky půdy.Biochar (BC) is a material used in agriculture to improve the physicochemical properties of soil and increase crop yields. Depending on the nature of the starting biomass and the type of processing used in its production, biochar can be used to modify soil properties. This work focuses on how the application of biochar affects the microbial composition of soil, particularly the community of soil rhizobacteria, which also influence soil characteristics. At the same time, the effect of biochar application on selected physicochemical soil properties (organic and inorganic fraction composition, pH, conductivity) was also monitored. In the first part of the study, samples of different types of biochars (BC NovoCarbo, BC Sonnenerde, BC Karbohran, BC Zera) were characterized. Solid samples were analysed using thermogravimetric analysis (TGA) to determine the proportions of organic and inorganic matter. To monitor physicochemical properties such as pH, conductivity, and absorbance, solutions were prepared in ultrapure water and model rainwater, which simulated rainfall following the application of biochar to soil. The elemental composition of the solutions was determined using inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). Data obtained from these measurements were used to assess the suitability of each biochar for its application to soil. Subsequently, a laboratory cultivation experiment was conducted in which the biochars were applied to artificially mixed soil (a mixture of sand, substrate, and perlite) with a model plant (sweet corn). After the cultivation period, the effect of biochar application on soil microbial characteristics and activity of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) were observed on the obtained rhizosphere. Microbial characteristics were analysed on Petri dishes with agar medium and by the BIOLOG EcoPlate™ set. PGPR-related traits such as phosphate solubilization, siderophore production, and indole-3-acetic acid (IAA) production were monitored. The effect of biochar on the physicochemical properties of the soil was also observed. Soil samples taken before the cultivation experiment and rhizosphere soils after biochar treatment were analysed using TGA and ICP-OES methods, and their pH and conductivity were measured. Differences between the individual treatments were observed. By comparing the data obtained from the treated and untreated soil, the effect of biochar application on the soil microbial characteristics was assessed. Based on the obtained results, it was confirmed that biochar can be a valuable soil amendment in agriculture, positively affecting both physicochemical and microbial properties of the soil.