DOI: https://doi.org/10.3389/fsoil.2025.1685994
تاريخ النشر: 2026-01-12
المؤلف: Rebecca B. Abney وآخرون
الموضوع الرئيسي: الفحم ومنتجاته الثانوية
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة إمكانيات رماد الخشب، وهو منتج ثانوي من إنتاج الأخشاب، كتحسين للتربة لتعزيز خصائص التربة وتعزيز نمو عشب البرمودا (Cynodon dactylon). شملت الأبحاث تعديل التربة الزراعية برماد الخشب ومقارنة تأثيراته مع عدة علاجات، بما في ذلك الجير، والأسمدة، ومزيج منها، لرفع درجة حموضة التربة من 5.35 إلى 6.5. على مدى فترة خمسة أشهر، تم مراقبة الترب المعدلة للتغيرات في نمو النباتات وخصائص التربة. أظهرت النتائج أن العلاجات التي تضمنت رماد الخشب تفوقت بشكل كبير على التحكم، حيث أنتجت ضعف الكتلة الحيوية في القطع الأول وأظهرت تحسينات ملحوظة في محتوى الكربون في التربة (حوالي 1% أعلى)، وسعة تبادل الكاتيونات (زيادة بمقدار 2×)، وتركيزات العناصر الغذائية (الفوسفور والبوتاسيوم).
تشير النتائج إلى أن رماد الخشب يمكن أن يعمل بشكل فعال كعامل جير ويعزز صحة التربة، خاصة في التربة الزراعية المتدهورة في منطقة البيدمونت الجنوبية الشرقية. على الرغم من التحديات المتعلقة بتباين الخصائص الكيميائية لرماد الخشب، تدعم الدراسة فكرة أن استخدام رماد الخشب لا ي divert النفايات من مدافن النفايات فحسب، بل يساهم أيضًا في احتجاز الكربون وتحسين الإنتاجية الزراعية. بشكل عام، تتماشى الأبحاث مع الأدبيات الموجودة التي تدعو إلى استخدام رماد الخشب كتحسين مفيد للتربة الحمضية والتي تعاني من نقص العناصر الغذائية، مما يعزز كل من نتائج الإنتاج الزراعي والغابي.
طرق البحث
تم إجراء الدراسة في روستون، مقاطعة هارت، جورجيا، التي تتميز بمناخ شبه استوائي رطب واستخدمت سابقًا كحقل فلفل بيمنتو. استخدم التصميم التجريبي نهج الكتل العشوائية مع خمس كتل لأخذ اختلافات الانحدار في الاعتبار، تحتوي كل منها على ستة علاجات: التحكم، الجير، الرماد، الأسمدة، الجير + الأسمدة، والرماد + الأسمدة. تم تطبيق الجير والرماد بمعدل 20 طن/هكتار لتحقيق هدف درجة حموضة التربة 6.5، بعد اختبار التربة الأولي الذي أظهر عدم وجود اختلافات كبيرة (p > 0.05) في درجة الحموضة، والكثافة الكلية، والكربون (C)، والنيتروجين (N)، وسعة تبادل الكاتيونات (CEC)، أو محتوى الطين بين العلاجات، على الرغم من ملاحظة اختلافات كبيرة بين الكتل لعدة معايير.
تم دمج تحسينات التربة إلى عمق 10 سم، وكان الهدف من أخذ عينات التربة اللاحقة في 19 مارس 2021 هو تقييم التغيرات في درجة الحموضة. بعد ذلك، تم زراعة القطع بعشب البرمودا بمعدل 145 كجم/هكتار وتم تخصيبها بمعدل 112 كجم/هكتار لتعزيز النمو الصيفي. كما تم ري القطع لضمان حد أدنى من 2.5 سم من الماء في الأسبوع من 6 مايو 2021، حتى أخذ العينات النهائية في سبتمبر 2021. كان هذا النهج المنهجي يهدف إلى تقييم تأثيرات تحسينات التربة المختلفة على خصائص التربة وتأسيس العشب في بيئة محكومة.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على فعالية رماد الخشب كتحسين للتربة، خاصة في زيادة درجة حموضة التربة وتعزيز احتباس العناصر الغذائية مقارنة بعلاجات الجير التقليدية. وجدت الدراسة أن تطبيق الرماد أدى إلى زيادة كبيرة في درجة حموضة التربة (معادلة 20% من الجير) وتحسين سعة تبادل الكاتيونات (CEC)، وهو أمر حاسم لاحتباس العناصر الغذائية. بشكل ملحوظ، أظهرت التربة المعالجة بالرماد، سواء بمفردها أو بالاشتراك مع الأسمدة، ضعف إنتاج الكتلة الحيوية الأولية والتغطية الأرضية مقارنة بعلاجات التحكم والجير. بالإضافة إلى ذلك، أدى تطبيق الرماد إلى تقليل كثافة التربة بشكل كبير، مما يدل على إمكانيته في تحسين بنية التربة.
يقدم التباين في التركيب الكيميائي لرماد الخشب، المتأثر بعوامل مثل مادة المصدر وظروف الاحتراق، فرصًا وتحديات لاستخدامه كتحسين للتربة. بينما أظهر الرماد المستخدم في هذه الدراسة درجة حموضة عالية ومحتوى غذائي، فإن تباينه يتطلب اعتبارًا دقيقًا لمعدلات التطبيق ومراقبة مقاييس صحة التربة. تشير النتائج إلى أن رماد الخشب لا يعمل فقط كعامل جير فعال ولكنه يساهم أيضًا في تعزيز خصوبة التربة وتحسين إنتاجية العشب، خاصة لعشب البرمودا في التربة المتدهورة. بشكل عام، تؤكد الدراسة على إمكانيات استخدام رماد الخشب كبديل مستدام لتحسينات التربة التقليدية، مع آثار على كل من الإنتاجية الزراعية وإدارة النفايات في صناعة الغابات.
DOI: https://doi.org/10.3389/fsoil.2025.1685994
Publication Date: 2026-01-12
Author(s): Rebecca B. Abney et al.
Primary Topic: Coal and Its By-products
Overview
This study explores the potential of wood ash, a by-product of timber production, as a soil amendment to enhance soil properties and promote the growth of bermudagrass (Cynodon dactylon). The research involved amending agricultural soil with wood ash and comparing its effects against several treatments, including lime, fertilizer, and combinations thereof, to elevate soil pH from 5.35 to 6.5. Over a five-month period, the amended soils were monitored for changes in plant growth and soil characteristics. Results indicated that treatments incorporating wood ash significantly outperformed the control, yielding twice the biomass in the first cutting and demonstrating notable improvements in soil carbon content (approximately 1% higher), cation exchange capacity (2× increase), and nutrient concentrations (phosphorus and potassium).
The findings suggest that wood ash can effectively serve as a liming agent and enhance soil health, particularly in degraded southeastern piedmont agricultural soils. Despite challenges related to the variability in wood ash’s chemical properties, the study supports the notion that utilizing wood ash not only diverts waste from landfills but also contributes to carbon sequestration and improved agricultural productivity. Overall, the research aligns with existing literature advocating for the use of wood ash as a beneficial amendment for acidic and nutrient-deficient soils, thereby enhancing both agricultural and forest production outcomes.
Methods
The study was conducted in Royston, Hart County, GA, characterized by a humid subtropical climate and previously utilized as a pimento pepper field. The experimental design employed a randomized block approach with five blocks to account for slope variations, each containing six treatments: control, lime, ash, fertilizer, lime + fertilizer, and ash + fertilizer. Lime and ash were applied at a rate of 20 tons/hectare to achieve a target soil pH of 6.5, following initial soil testing that revealed no significant differences (p > 0.05) in pH, bulk density, carbon (C), nitrogen (N), cation exchange capacity (CEC), or clay content among treatments, although significant differences were noted between blocks for several parameters.
Soil amendments were incorporated to a depth of 10 cm, and subsequent soil sampling on March 19, 2021, aimed to assess pH changes. Following this, the plots were seeded with bermudagrass at a rate of 145 kg/ha and fertilized at 112 kg/ha to promote summer growth. The plots were also irrigated to ensure a minimum of 2.5 cm of water per week from May 6, 2021, until the final sampling in September 2021. This methodical approach aimed to evaluate the effects of various soil amendments on soil properties and grass establishment in a controlled environment.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the effectiveness of wood ash as a soil amendment, particularly in increasing soil pH and enhancing nutrient retention compared to traditional lime treatments. The study found that ash application resulted in a significant increase in soil pH (20% lime equivalence) and improved cation exchange capacity (CEC), which is crucial for nutrient retention. Notably, soils treated with ash, either alone or in combination with fertilizer, exhibited twice the initial biomass yield and ground coverage compared to control and lime treatments. Additionally, the application of ash significantly reduced soil bulk density, indicating its potential to improve soil structure.
The variability in the chemical composition of wood ash, influenced by factors such as the source material and combustion conditions, presents both opportunities and challenges for its use as a soil amendment. While the ash used in this study demonstrated a high pH and nutrient content, its heterogeneity necessitates careful consideration of application rates and monitoring of soil health metrics. The findings suggest that wood ash not only serves as an effective liming agent but also contributes to enhanced soil fertility and improved grass productivity, particularly for bermudagrass in degraded soils. Overall, the study underscores the potential of utilizing wood ash as a sustainable alternative to conventional soil amendments, with implications for both agricultural productivity and waste management in the forestry industry.