Bharat Sharma Acharya1*, Siam Dodla2*, Jim J. Wang3, Kiran Pavuluri2, Murali Darapuneni4, Sanku Dattamudi5, Bijesh Maharjan6 e Gehendra Kharel7
1 Rodale Institute-Southeast Organic Center, 7850 Rico Rd, Chattahoochee Hills, GA 30268, USA.
2 Centro internazionale per lo sviluppo dei fertilizzanti, Muscle Shoals, AL 35662, USA.
3 Facoltà di Scienze vegetali, ambientali e del suolo, Louisiana State University Agricultural Center, Baton Rouge, LA 70803, USA.
4 Stazione sperimentale agricola e centro scientifico di Tucumcari, New Mexico State University, 6502 Quay Rd. AM.
5 Tucumcari, NM 88401, USA. 5 Dipartimento di Agricoltura, Agroalimentare e Scienze Ambientali, Texas A&M University-Kingsville, Kingsville, TX 78363, USA.
6 Dipartimento di Agronomia e Orticoltura, Università del Nebraska-Lincoln, Scottsbluf, NE 69361, USA.
7 Dipartimento di Scienze Ambientali, Texas Christian University, Fort Worth, TX 76129, USA.
*Corrispondenza: Bharat Sharma Acharya, bharat.acharya@rodaleinstitute.org; Grazie mille, sdodla@ifdc.org
Astratto
In un contesto di crescente domanda globale di acqua agricola, l'ottimizzazione delle pratiche di gestione e la comprensione del ruolo degli emendamenti del suolo, in particolare del biochar (BC), nella modulazione delle dinamiche dell'acqua nel suolo sono fondamentali. Qui, esaminiamo i potenziali impatti del BC sulle dinamiche dell'acqua nel suolo, chiariamo i fondamenti meccanicistici e identifichiamo lacune critiche nella ricerca e prospettive. In generale, il BC modifica la struttura del suolo, le proprietà idrauliche, l'albedo superficiale e i flussi di calore, che influenzano l'immagazzinamento dell'acqua nel suolo, il bilancio energetico e i paradigmi di irrigazione. A seconda della tessitura del suolo e delle proprietà del BC, il BC dimostra una maggiore riduzione della densità apparente e della conduttività idraulica satura nei suoli a tessitura grossolana rispetto ai suoli a tessitura fine. L'applicazione del BC generalmente aumenta la capacità di ritenzione idrica (WHC) senza mostrare alcun impatto coerente sull'infiltrazione dell'acqua nel suolo. L'aumento della WHC dei suoli deriva da una maggiore porosità, area superficiale e aggregazione del suolo. L'aumento della porosità deriva da una confluenza di fattori, che comprendono la formazione di nuovi pori, la riorganizzazione dei pori, l'aumento dell'aggregazione del suolo, gli effetti di diluizione del BC, la riduzione della compattazione del suolo e le interazioni biotiche, tra cui l'aumento della popolazione di invertebrati scavatori. Il BC tende ad aumentare l'acqua disponibile per le piante nei terreni più grossolani, attribuito alla sua natura idrofila, all'aumento dell'area superficiale specifica e alla maggiore porosità complessiva. Tuttavia, il BC può indurre la repellenza all'acqua del suolo, in base a variabili quali la composizione della materia prima, la temperatura di pirolisi e gli attributi specifici del suolo. Mentre il BC mostra un potenziale trasformativo nel migliorare le proprietà idrauliche del suolo, i problemi di scalabilità e la fattibilità economica pongono sfide alla sua diffusa applicazione agricola. Nel complesso, il BC offre promettenti strade per una gestione sostenibile dell'acqua. Tuttavia, è fondamentale esplorare applicazioni su larga scala e condurre studi sul campo a lungo termine in diversi tipi di gestione, clima e suolo per comprendere appieno in che modo i diversi tipi di BC influenzano le dinamiche dell'acqua nel suolo.
Highlight
- In genere il biochar migliora la ritenzione idrica nei terreni a tessitura grossolana.
- Nei terreni a tessitura grossolana, il biochar aumenta la porosità e il PAW ma diminuisce la densità apparente e il Ksat.
- Gli effetti del biochar sui tassi di infiltrazione variano a seconda del tipo di terreno, della dimensione delle particelle di biochar, della temperatura di produzione e della profondità di posizionamento.
- Sono necessari ulteriori studi sui meccanismi che regolano la ritenzione idrica nei terreni modificati con biochar.
- Sono necessari studi a lungo termine che comprendano vari tipi di terreno e di biochar.
parole chiave: Biochar, Conduttività idraulica, Infiltrazione, Acqua disponibile per le piante, Porosità, Idrologia del suolo, Capacità di ritenzione idrica