Modeliranje toka vode i pronosa fosfora kod tla s primjenom gradskog i poljoprivrednog bio-otpada

diplomski rad

• Naslov (engleski): Modelling water flow and phosphorus transport in soil using municipal and agricultural bio-waste amendments
• Autor: Petra Grubić
• Mentor: Vilim Filipović (mentor)
• Član povjerenstva: Vilim Filipović (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Ivan Mustać (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Jana Šic Žlabur (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Agronomski fakultet; (Melioracije); Zagreb
• Datum i država obrane: 2020-09-29, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: BIOTEHNIČKE ZNANOSTI; Poljoprivreda (agronomija)

Sažetak

Neobrađeni poljoprivredni i gradski otpad predstavlja prijetnju onečišćenju okoliša, ali obradom može postati isto tako kvalitetno gnojivo. Od istog se može napraviti kompost i biočar te on u tom slučaju može vrlo povoljno utjecati na hidraulička i na kemijska svojstva tla. Upotreba kompostiranog komunalnog mulja i maslinove komine, kao i upotreba biočara iz tih materijala, postala je sve zanimljivija zbog njihovog pozitivnog utjecaja na strukturu i plodnost tla, vraćanje hranjiva u tlo te prinos. Organski otpad je često bogat fosforom, posebice komunalni mulj i može imati utjecaj na hidrauličke i transportne procese u tlu. Utjecaj primjene bio-otpada na tlo i na procese toka vode i transporta moguće je između ostalog kvantificirati i putem numeričkih simulacija.
Cilj rada je istražiti učinke biočara i komposta proizvedenog iz mulja iz otpadnih voda i komine masline na hidraulička svojstva tla, tok vode i transport fosfora numeričkim modeliranjem pomoću modela HIDRUS-1D. Dodane su dvije vrste gnojiva (biočar i kompost), iz komunalnog mulja i komine masline, koje su primijenjene pri dvjema koncentracijama fosfora (stopa dodatka koja sadržava koncentraciju fosfora prema hrvatskom zakonodavstvu i stopa deset puta viša) na dva tipa tla (crvenica i rendzina). Pomiješano tlo je postavljeno u lonce (20 tretmana). Za modeliranje toka vode i transporta fosfora (P) u nesaturiranoj zoni tla, odnosno u ovom slučaju na pokusnim loncima, koristio se program HYDRUS. Numerički model testirao se na temelju podataka dobivenih iz pojedinih lonaca (istek perkolata i koncentracije PO4-P. Hidraulički parametri tla analizirani su HYPROP-FIT sustavom, za pojedine kombinacije komunalnog mulja i komine masline.
Rezultati su pokazali visoku sorpciju fosfora kod svih tretmana (Kd 21,24 do 53,68 cm3 g-1) i visoku pouzdanost modela van Genuchten kod primjene obrnutog modeliranja (R2 0,93 do 0,99). Općenito, dodavanje mulja iz komposta ili komine masline kao komposta ili biočara u oba slučaja primjene poboljšalo je zadržavanje vode u crvenici i rendzini, ali nije povećalo mobilnost fosfora u tom tlu, što se pokazalo održivim izvorom materijala bogatih ugljikom i fosforom.

Sažetak (engleski)

Untreated agricultural and municipal waste poses a threat to environmental pollution, however, it can became valuable fertilizer after the appropriate treatment. The fertilizer can be prepared as compost and biochar, in which case it can have a positive influence on hydraulic and chemical soil properties. The use of composted sewage sludge and olive pomace, as well as the use of biochars from these materials, has become increasingly interesting due to their positive impact on soil structure and fertility, nutrient returns to the soil and crop yield. Organic waste is often rich in phosphorus, especially municipal sludge and can have an impact on hydraulic and transport processes in the soil. The influence of the application of bio-waste on soil and on water flow and transport processes can be quantified by numerical simulations, among other techniques.
The aim of this thesis was to investigate the effects of biochar and compost produced from sludge from waste waters and olive pomace on hydraulic properties of soil, water flow and transport of phosphorus by numerical modelling using the HYDRUS-1D model. Two amendments were added (biochar and compost), from municipal sludge and olive pomace, which were applied at two application rates calculated on a P content basis (amendment rate containing P concentration according to the Croatian legislation, and at a rate ten times (10×) higher) to two soil types (Terra Rosa and rendzina). The mixed soil was placed in pots (20 treatments). The HYDRUS program was used for modeling of water flow and phosphorus transport (P) in the unsaturated soil zone, in this case on test pots. The numerical model was tested on the basis of data obtained from individual pots (termination of percolate and concentration of PO4-P. Soil hydraulic parameters were analyzed by HYPROP-FIT system, for individual combinations of municipal sludge and olive pomace.
The results showed high phosphorus sorption in all treatments (Kd 21.24 to 53.68 cm3 g-1) and high reliability of the van Genuchten model in inverse modelling (R2 0.93 to 0.99). Overall, the addition of compost of sewage sludge or olive pomace as compost or biochar in both cases improved water retention in Terra Rosa and Rendzina, but did not increase phosphorus mobility in that soil, which proved to be a sustainable source of carbon and phosphorus-rich materials.

• Ključne riječi: numeričko modeliranje; fosfor; biočar; kompost; komunalni mulj
• Ključne riječi (engleski): numerical modelling; phosphorus; biochar; compost; sewage sludge
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:204:379297
• Studijski program: Naziv: Agroekologija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/ magistra inženjer/inženjerka agroekologije (mag. ing. agr.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2020-10-02 10:51:59