Βιοκυκλικό Χουμόχωμα – Μετάβαση σε ένα Σύστημα Βιοκυκλικής Φυτοπονίας Παραγωγής Τροφίμων

Εξευγενισμός κομποστοποιημένου υλικού και παραγωγή βιοκυκλικού χουμοχώματος. Ποιά η σημασία του για την μετάβαση στην βιοκυκλική φυτοπονία για την παραγωγή τροφίμων;

Το βιοκυκλικό χουμόχωμα παρέχει ένα υπόστρωμα για την παραγωγή ποιοτικών λαχανικών που πληροί τις απαιτήσεις του Πρότυπο Βιοκυκλικής Φυτοπονίας (Biocyclic Vegan Standard), καθώς δεν χρησιμοποιούνται συστατικά από την εμπορική κτηνοτροφία. Επιπλέον, το βιοκυκλικό χουμόχωμα αντιπροσωπεύει μια μόνιμη αποθήκη άνθρακα, η οποία, σε αντίθεση με άλλες μορφές οργανικής λίπανσης, όπως η κοπριά ή η χλωρή λίπανση, δεν υπόκειται σε περαιτέρω μικροβιακή αποικοδόμηση, πράγμα που σημαίνει ότι ο προκρυσταλλικός άνθρακας που παράγεται δεν μπορεί πλέον να διαφύγει στην ατμόσφαιρα. Λόγω της μακρομοριακής του δομής, το βιοκυκλικό χουμόχωμα δεν κινδυνεύει πλέον από έκπλυση και επομένως δεν δημιουργεί περιβαλλοντική ρύπανση. Τα φυτά που αναπτύσσονται σε βιοκυκλικό χουμόχωμα σε μικτή καλλιέργεια συμβιώνουν με μεγάλο αριθμό οργανισμών του εδάφους, οι οποίοι είναι επίσης εξειδικευμένοι στην δέσμευση του ατμοσφαιρικού αζώτου. Σε συνδυασμό με τα μέταλλα που υπάρχουν σε αφθονία στο χουμόχωμα, η διαθεσιμότητα αυτού του αζώτου οδηγεί σε αποδόσεις που είναι πολύ πάνω από το σημερινό επίπεδο όχι μόνο στην βιολογική, αλλά και στην συμβατική γεωργία. Έτσι, το βιοκυκλικό χουμόχωμα αντικαθιστά τόσο τα ζωικά όσο και τα συνθετικά χημικά λιπάσματα, διασφαλίζει τον εφοδιασμό τροφίμων σε παγκόσμιο επίπεδο και συμβάλλει ενεργά στην προστασία του κλίματος και του περιβάλλοντος. Το αν θα είναι δυνατή ή όχι η παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων βιοκυκλικού χουμοχώματος παγκοσμίως, θα καθορίσει το πότε θα έχουμε πλήρη μετασχηματισμό της γεωργίας.

Εισαγωγή – Τι είναι το Βιοκυκλικό Χουμόχωμα;

Λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν ότι ο χούμος του εδάφους που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην γεωργία και την κηπουρική διαδραματίζει καίριο ρόλο στην επιβίωση μας σε παγκόσμιο επίπεδο. Η χρήση υδατοδιαλυτών αλάτων για την θρέψη των φυτών κατέστησε δυνατή την προσωρινή αύξηση των αποδόσεων. Ωστόσο, οι φυσικοί μηχανισμοί που συμβάλλουν στον σχηματισμό του εδάφους και, ως εκ τούτου, στην ενίσχυση της γονιμότητας, συνεχίζουν να υποβαθμίζονται. Η μείωση της φυσικής γονιμότητας του εδάφους, η οποία μπορεί επίσης να εκφραστεί ως απώλεια οργανικής ύλης – μια διαδικασία που απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες άνθρακα – αντισταθμίστηκε από ολοένα υψηλότερους ρυθμούς εφαρμογής χημικών θρεπτικών αλάτων, τα οποία απελευθέρωσαν ακόμη περισσότερο άνθρακα στην ατμόσφαιρα μέσω της καύσης ορυκτών καυσίμων. Αυτή η αυτοκαταστροφική διαδικασία μπορεί να διακοπεί μόνο εάν ληφθούν στοχευμένα μέτρα σχηματισμού εδάφους.

1.Παραγωγή ποιοτικού κομπόστ

Η Βιοκυκλική Φυτοπονία δεν σημαίνει μόνο αποχή από την κτηνοτροφία και την χρησιμοποίηση κάθε είδους ζωικών περιττωμάτων ή μερών του σώματος ζώων για λίπανση ή φυτοπροστασία. Σημαίνει επίσης προώθηση της βιοποικιλότητας και, κυρίως, “κλείσιμο των κύκλων οργανικής ύλης και ενέργειας”, που εκφράζεται με τον όρο «βιοκυκλικό» (βίος = ζωή, κύκλος).

Το κλείσιμο τέτοιων κύκλων δεν μπορεί σε καμία περίπτωση να πραγματοποιηθεί μόνο εντός της ίδιας της γεωργικής δραστηριότητας, αλλά πρέπει να πραγματοποιηθεί σε τέσσερα επίπεδα.

1. Στο αγρόκτημα. Για παράδειγμα, κομποστοποίηση ή άλλη αξιοποίηση υπολειμμάτων καλλιεργειών (π.χ. Αξιοποίηση λιβαδιών που δεν χρησιμοποιούνται πλέον για κτηνοτροφία, εφαρμογή χλωρής λίπανσης).
2. Σε τοπικό επίπεδο. Για παράδειγμα, κομποστοποίηση στο αγρόκτημα ή επιτόπια κομποστοποίηση οργανικών υποπροϊόντων από την παραγωγή τροφίμων (πχ, ζαχαρότευτλα, υπολείμματα από την επεξεργασία λαχανικών).
3. Σε περιφεριακό επίπεδο. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας έτοιμα κομπόστ από άλλες περιοχές που έχουν πλεόνασμα βιομάζας.
4. Σε παγκόσμιο επίπεδο. Για παράδειγμα, επεξεργασία βιομάζας από υδάτινα ή θαλάσσια οικοσυστήματα.

Το κλείσιμο των κύκλων εσωτερικά μπορεί να επιτευχθεί μέσω διαφόρων μεθόδων επεξεργασίας και θεραπείας, ανάλογα με τον τύπο και την ποσότητα της διαθέσιμης φυτικής βιομάζας. Ωστόσο, η κομποστοποίηση είναι απαραίτητη για την επεξεργασία της βιομάζας σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο. Το αν σε μια γεωργική εκμετάλλευση πραγματοποιείται κομποστοποίηση ή χρησιμοποιείται κομπόστ που παράγεται εξωτερικά εξαρτάται από τις εκάστοτε συνθήκες.

Για να είναι δυνατή η παραγωγή κομπόστ υψηλής ποιότητας, πρέπει να πληρούνται ορισμένες προϋποθέσεις. Αυτές οι προϋποθέσεις περιλαμβάνουν:

1. Μια επιφάνεια, η οποία θα πρέπει να αντιστοιχεί περίπου στο 25-30% της συνολικής επιφάνειας που απαιτείται για την κομποστοποίηση. Αυτή η επιφάνεια θα πρέπει να μπορεί να σφραγιστεί.
2. Πρέπει να υπάρχει διαθέσιμη τορνευτική μηχανή.
3. Πρέπει να χρησιμοποιούνται όργανα μέτρησης για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας, της περιεκτικότητας σε CO2 και της υγρασίας.
4. Πρέπει να χρησιμοποιείται υλικό προστασίας, καθώς και ένα σύστημα άρδευσης για τον έλεγχο της ισορροπίας της υγρασίας κατά τη διάρκεια της χώνευσης του κομπόστ.
5. Ο υπεύθυνος της κομποστοποίησης πρέπει να έχει επαρκείς γνώσεις και, ιδανικά, να διαθέτει σχετικό πιστοποιητικό (με βάση τη μέθοδο Lübke-Hildebrandt).

Ο στόχος της αερόβιας κομποστοποίησης, η οποία είναι κατάλληλη για βιοκυκλική φυτοπονία, είναι η βελτιστοποίηση της διαδικασίας χώνευσης αποφεύγοντας, όσο το δυνατόν περισσότερο την απώλεια οξυγόνου και έκπλυσης. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί μόνο εάν διατηρούνται οι βέλτιστες συνθήκες ανάπτυξης για τις διεργασίες μικροβιακής αποσύνθεσης. Για παράδειγμα, συνίσταται η αποφυγή σωρών κομποστοποίησης σε πολύ ψηλά σημεία, με σκοπό την εξασφάλιση σωστού αερισμού. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό η αποσύνθεση της οργανικής ύλης να οδηγεί μόνο σε ωφέλιμα προϊόντα αποσύνθεσης παρουσία οξυγόνου. Εκτός από τα εκπαιδευτικά προγράμματα πάνω στην βιοκυκλική φυτοπονία κομποστοποίηση, αυτή την στιγμή αναπτύσσεται και μια εφαρμογή για κινητά smartphone που θα επιτρέπει σε όλους τους υπεύθυνους μονάδων κομποστοποίησης, γεωργικών ή εμπορικών, να παρακολουθούν τις παραμέτρους και να συμμετέχουν σε ένα διεθνές δίκτυο.

Στο τέλος της διαδικασίας βιοκυκλικής κομποστοποίησης, παράγεται βιοκυκλικό φυτικό κομπόστ, που είναι καλά δομημένο και σταθεροποιημένο σε θρεπτικά συστατικά ποιοτικό κομπόστ. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας στην γεωργία και την κηπουρική. Κατά την εφαρμογή κομπόστ, ωστόσο, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα μέγιστα όρια, ανάλογα με τις ισχύουσες νομικές απαιτήσεις. Για παράδειγμα, ο γερμανικός κανονισμός για τα λιπάσματα συσχετίζει τη μέγιστη ποσότητα λιπάσματος που πρέπει να εφαρμόζεται ανά εκτάριο με την περιεκτικότητα σε άζωτο, ενώ περιορίζει την ποσότητα ολικού αζώτου που εφαρμόζεται μέσω κομπόστ στα 170 kg ανά εκτάριο και έτος, ανεξάρτητα από τον βαθμό ωριμότητας ή στα 510 kg ανά εκτάριο στην περίπτωση που γίνεται μια εφαρμογή για 3 χρόνια (LINTZEN 2020).

Η παραγωγική διαδικασία και το προϊόν που προκύπτει μπορούν να πιστοποιηθούν από το CERES ως προς την καταλληλότητά τους για βιοκυκλική φυτοπονία. Στο πλαίσιο της βιοκυκλικής κομποστοποίησης, ωστόσο, η παρασκευή φυτοπονικού κομπόστ (κομπόστ φυτικής προέλευσης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας ως υπόστρωμα για φύτευση δενδρυλλίων και φυτών) είναι μόνο το πρώτο βήμα στην παραγωγή βιοκυκλικού χουμοχώματος, το οποίο περιγράφεται λεπτομερέστερα στην επόμενη ενότητα.

2.Εξευγενισμός φυτοπονικού υποστρώματος κομπόστ σε βιοκυκλικό χουμόχωμα

2.1 Η διαφορά μεταξύ κομπόστ και βιοκυκλικού χουμοχώματος

Εάν εφαρμόσετε καλά χωνεμένο και σταθεροποιημένο κομπόστ στο χωράφι, το έδαφος αναζωογονείται αμέσως. Το κομπόστ λοιπόν δικαίως θεωρείται εδαφοβελτιωτικό. Η βελτίωση του εδάφους βασίζεται στην ταχεία αύξηση της μικροβιακής δραστηριότητας και στην αναπαραγωγή οργανισμών που ζουν εν μέρει στο κομπόστ και εν μέρει στο έδαφος, οι οποίοι βρίσκουν πλούσια τροφή και ιδανικές συνθήκες επιβίωσης στα περισσότερο ή λιγότερο αποσυντεθειμένα οργανικά συστατικά του κομπόστ. Λόγω αυτού του συνδυασμού παραγόντων, η οργανική ύλη που παρέχεται αποσυντίθεται γρήγορα, σχεδόν πλήρως. Η δυναμική ανάπτυξης των οργανισμών του εδάφους μπορεί ακόμη και να ευνοηθεί σε τέτοιο βαθμό που μεταβολίζονται όχι μόνο τα συστατικά της οργανικής ύλης που περιέχονται στο κομπόστ αλλά και εκείνα που υπάρχουν στο έδαφος που δεν έχει ακόμη αποσυντεθεί πλήρως. Πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι οποιαδήποτε μηχανική επέμβαση στο έδαφος, όπως το όργωμα, μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση του ρυθμού μικροβιακής αποσύνθεσης. Ο άνθρακας που περιέχεται στην οργανική ύλη και απελευθερώνεται κατά την μικροβιακή ανάπτυξη γίνεται συστατικό για την ανάπτυξη των μυκήτων, των βακτηρίων και άλλων οργανισμών του εδάφους και, έπειτα, εισέρχεται ξανά στην ατμόσφαιρα. Επομένως, μόνο η εφαρμογή κομπόστ  δεν συνεπάγεται αναγκαστικά ότι ο άνθρακας θα παραμείνει στο έδαφος με τη μορφή μόνιμου χούμου.

Δικαιολογημένα, λοιπόν, υπάρχει προβληματισμός γύρω από την άποψη ότι μπορεί κανείς να συμβάλει στη μόνιμη δέσμευση του ατμοσφαιρικού άνθρακα στο έδαφος και συνεπώς στον μετριασμό της υπερθέρμανσης του πλανήτη και της κλιματικής αλλαγής με τη συστηματική εφαρμογή κομπόστ. Κατά κανόνα, ο άνθρακας που εφαρμόζεται μέσω της χλωρής λίπανσης, του κομπόστ, καθώς και άλλων μεθόδων χάνεται μετά από μία ή δύο βλαστικές περιόδους και δεν επιτυγχάνεται η επιθυμητή συσσώρευση χούμου (KÖGEL-KNABNER 2008).

Η κατάσταση με το βιοκυκλικό χουμόχωμα είναι διαφορετική, καθώς αποτελεί μια μορφή μόνιμου χούμου. Ωστόσο, μέχρι στιγμής δεν έχει αξιοποιηθεί σε μεγάλο βαθμό. Τα τελευταία επιστημονικά ευρήματα από τους τομείς της βιολογίας του εδάφους και της θρέψης των φυτών επιβεβαιώνουν τα συμπεράσματα του έργου «Biocyclic Park» με επικεφαλής τον Δρ. Johannes και τη Lydia Eisenbach στην Καλαμάτα/Ελλάδα (2005) ότι το φυτικό κομπόστ υψηλής ποιότητας μπορεί να εξευγενιστεί σε σταθεροποιημένο σε θρεπτικά συστατικά και άνθρακα εδαφικό υπόστρωμα με τη βοήθεια στοχευμένης επεξεργασίας. Σε αυτή την διαδικασία, το αρχικό κομπόστ μετασχηματίζεται σταδιακά υπό την επίδραση της μόνιμης βλάστησης με τέτοιο τρόπο ώστε να αναπτύσσονται εντελώς νέες ιδιότητες.

Για να προσδιοριστεί εάν το εξευγενισμένο αυτό υλικό μπορεί να περιγραφεί ως βιοκυκλικό χουμόχωμα, πρέπει να πληρούνται τα ακόλουθα:

1. Πολύ υψηλή περιεκτικότητα για κομπόστ σε θρεπτικά συστατικά (π.χ. 2,5-3% N (άζωτο)).
2. Πολύ χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (μικρότερη από 600 μS/cm).
3. Η πλήρης απουσία υδατοδιαλυτών θρεπτικών συστατικών.
4. Μια αναλογία C:N κάτω από 10.
5. Υψηλή ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων άνω των 80 meq/100g.
6. Υψηλή πυκνότητα, με ειδικό βάρος πάνω από 820g/l.
7. Υψηλή ικανότητα συγκράτησης νερού άνω του 80%.
8. Μετρήσιμα αποτέλεσματα λίπανσης ακόμη και σε σπορόφυτα (πάνω από 110%).
9. Άοσμο.

Αυξημένη ανάπτυξη και παραγωγής της καλλιέργειας με βιοκυκλικό χουμόχωμα

Τα φυτά που αναπτύσσονται σε βιοκυκλικό χουμόχωμα παρουσιάζουν ασυνήθιστα πλούσια ανάπτυξη, με δυναμικό απόδοσης έως και τρεις φορές υψηλότερο από αυτό που μπορεί να επιτευχθεί με συνθετικά χημικά λιπάσματα (EISENBACH et al., 2018). Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα είναι η καλή γεύση, η καλή καρπόδεση και το μεγαλύτερο ριζικό σύστημα. Επιπλέον, ενισχύεται η αντοχή σε μυκητιασικές ασθένειες. Ομοίως, επιτάχυνση της φάσης βλάστησης μπορεί να παρατηρηθεί με απευθείας σπορά σε βιοκυκλικό χουμόχωμα.

Το βιοκυκλικό χουμόχωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καλλιέργεια δενδρυλλίων, για την παραγωγή λαχανικών σε θερμοκήπια ή στο χωράφι, για φύτευση νέων δέντρων ή για λίπανση ήδη εγκατεστημένων καλλιεργειών. Λόγω της παντελούς απουσίας υδατοδιαλυτών θρεπτικών συστατικών με τη μορφή αλάτων, δεν μπορεί να γίνει υπερλίπανση. Για τον ίδιο λόγο, το βιοκυκλικό χουμόχωμα δεν θέτει σε κίνδυνο τα υπόγεια ύδατα, όπως συμβαίνει με τα κοινά κομπόστ (SIEDT 2021). Επομένως, το χουμόχωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς περιορισμό στην ποσότητα, καθώς δεν υπάρχει σύσταση για μέγιστη ποσότητα ανά εκτάριο. Τα καλύτερα αποτελέσματα ανάπτυξης επιτυγχάνονται όταν οι ρίζες των φυτών έρχονται σε άμεση επαφή με το χουμόχωμα.

2.2 Από το εξευγενισμένο υλικό στο βιοκυκλικό χουμόχωμα

Ωστόσο, στην μαζική παραγωγή χουμοχώματος από εμπορικές μονάδες κομποστοποίησης συναντώνται κάποιοι οικονομικοί περιορισμοί, καθώς η φάση εξευγενισμού από ένα ώριμο και ποιοτικό κομπόστ έως το βιοκυκλικό χουμόχωμα μπορεί να διαρκέσει έως και πέντε χρόνια. Σε αυτό το πλαίσιο, προβλέπεται η δημιουργία ενός ταμείου Biocyclic Humus Soil Fund (“terra plena Fund”) που θα αναπτύξει κατάλληλα μοντέλα χρηματοδότησης για να καταστήσει δυνατή την ανάθεση της φάσης βελτίωσης σε εξωτερικούς συνεργάτες και την διάθεση του υλικού σε πιστοποιημένες βιοκυκλικές φυτοπονικές γεωργικές εκμεταλλεύσεις.

Ενώ η βελτιστοποιημένη παραγωγή ποιοτικού κομπόστ μέχρι το στάδιο του φυτοπονικού κομπόστ δημιουργεί αυξημένες απαιτήσεις σε ό,τι αφορά την τεχνολογία παραγωγής και μέτρησης, είναι καθήκον των υπεύθυνων κάθε μονάδας κομποστοποίησης, να πραγματοποιούν την βελτίωση σε βιοκυκλικό χουμόχωμα χωρίς μεγάλη τεχνική προσπάθεια. Ένα αντίστοιχο σύστημα για την αποκεντρωμένη, αλλά συντονισμένη, τόσο διαδικαστικά όσο και επιστημονικά διαδικασία εξευγενισμού μεγάλων ποσοτήτων βρίσκεται επί του παρόντος υπό προετοιμασία.

Η παροχή μιας υπηρεσίας μεταποίησης σε συνδυασμό με τη βιοκυκλική φυτοπονία συμβολαιακή γεωργία δημιουργεί νέες πηγές εισοδήματος για τους συμμετέχοντες φορείς.

2.3 Η μικροβιολογία πίσω από την επίδραση του βιοκυκλικού χουμοχώματος

Ο λόγος για την ασυνήθιστη απόδοση των καλλιεργειών στις οποίες έχει χρησιμοποιηθεί χουμόχωμα είναι ότι «αναγκάζονται» να ενεργοποιήσουν τους φυσικούς μηχανισμούς πρόσληψης θρεπτικών συστατικών, που περιλαμβάνουν μια ποικιλία δυνατοτήτων όπως η απέκκριση ριζικών οξέων, η συμβίωση με μυκόρριζες ή βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο (Azotobacter). Έτσι λειτουργούν και τα φυτά που βρίσκονται σε φυσικά οικοσυστήματα, όπου τα υδατοδιαλυτά θρεπτικά συστατικά δεν είναι διαθέσιμα. Ενεργοποιώντας αυτές τις δυνατότητες, το φυτό μπορεί να καλύψει επιλεκτικά τις ανάγκες σε θρεπτικά συστατικά στο εκάστοτε στάδιο ανάπτυξης, ακόμη και χωρίς την παρουσία υδατοδιαλυτών θρεπτικών συστατικών. Το γεγονός ότι τα φυτά μπορούν να καλλιεργηθούν με εφαρμογή θρεπτικών αλάτων (συμβατική γεωργία), καθώς και με χρήση θρεπτικών διαλυμάτων (υδροπονία) δίνει λύση στο ότι τυ φυτό αδυνατεί να απορροφήσει τα θρεπτικά συστατικά. Αυτή η «αδυναμία» είναι η βάση της θεωρίας της θρέψης των φυτών στη σύγχρονη γεωργία, η οποία, βασισμένη σε σχεδόν 200 χρόνια εντατικής επιστημονικής έρευνας σε αυτό το φαινόμενο, επιτάσσει σχεδόν αποκλειστικά την χορήγηση υδατοδιαλυτών – ορυκτών ή οργανικών – λιπασμάτων για την θρέψη των φυτών. Λόγω των θετικών αποτελεσμάτων που επιτεύχθηκαν από τον δέκατο ένατο αιώνια κιόλας, δεν δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στην έρευνα, καθώς υπό φυσικές συνθήκες, η πρόσληψη νερού και η παροχή θρεπτικών ουσιών υπόκεινται σε εντελώς διαφορετικούς μηχανισμούς δράσης. Πρόσφατα, λοιπόν, εμφανίστηκαν νέοι ερευνητικοί τομείς σε πολλά μέρη παγκοσμίως που ασχολούνται με αυτό το γνωστικό αντικείμενο (EISENBACH et al. 2019; PONGE 2022).

Ένα επεξηγηματικό μοντέλο σχετικά με τις ιδιότητες του βιοκυκλικού χουμοχώματος και τις επιπτώσεις του στην ανάπτυξη των φυτών υποστηρίζει ότι το βιοκυκλικό χουμόχωμα είναι ένα σταθερό υπόστρωμα, στο οποίο ο αρχικά οργανικά δεσμευμένος άνθρακας φυτικής προέλευσης αποκτάει μια προκρυσταλλική δομή, λόγω της ταχείας μικροβιακής αποικοδόμησης υπό βέλτιστες συνθήκες σε συνδυασμό με συμβιωτικές διεργασίες. Δεν έχει διευκρινιστεί ακόμη εάν αυτή η προστασία οφείλεται αποκλειστικά στην δομή των συσσωματωμάτων άνθρακα, τα οποία είναι πολύ πυκνά για την διείσδυση μορίων νερού ή στον μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που βρίσκουν ιδανικές συνθήκες μέσα στις δομές που έχουν δημιουργηθεί. Στο πλαίσιο της σημασίας της δομής του άνθρακα, μπορούν να αποδειχθούν ομοιότητες μεταξύ του βιοκυκλικού χουμοχώματος και του terra preta (FISCHER 2008).

Μελέτες στον τομέα της βιολογίας του εδάφους (JONES 2008) δείχνουν ότι οι διαδικασίες δημιουργίας εδάφους δεν πυροδοτούνται μόνο από τη διάβρωση του πετρώματος ή από την αποσύνθεση της οργανικής ύλης στο έδαφος, αλλά κυρίως από τα ίδια τα φυτά.

Μέσω της φωτοσύνθεσης, το φυτό αφομοιώνει το διοξείδιο του άνθρακα που υπάρχει στον αέρα, το οποίο χρειάζεται ως δομικό στοιχείο για την κατασκευή του φυτικού ιστού. Από την άλλη πλευρά, το ίδιο το φυτό δεν μπορεί να αφομοιώσει το άζωτο που υπάρχει άφθονο στην ατμόσφαιρα (78%), το στοιχείο που απαιτείται κυρίως για την κατασκευή πρωτεϊνών. Για να γίνει αυτό, παίζει σημαντικό ρόλο η συνεργασία των οργανισμών του εδάφους που εγκαθίστανται υπό φυσικές συνθήκες σε άμεση γειτνίαση με τις λεπτές ρίζες. Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης, αναπτύχθηκαν πολύ στενές σχέσεις, οι οποίες, στην περίπτωση των οσπρίων, οδήγησαν ακόμη και σε συμβίωση βακτηρίων που συλλέγουν άζωτο μέσα στη ρίζα (ριζόβιο), ενώ άλλα, όπως το αζωτοβακτήριο που ζει ελεύθερα, τροφοδοτούν τη ρίζα του φυτού με άζωτο από έξω.

Ένα σημαντικό ποσοστό των υδρογονανθράκων που σχηματίζονται από την φωτοσύνθεση αποβάλλεται από το φυτό μέσω της ρίζας και είναι διαθέσιμο ως δομικό υλικό και πηγή ενέργειας σε ελεύθερα ζωντανά βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο. Μια έντονη ανταλλαγή ουσιών λαμβάνει χώρα μεταξύ της ρίζας και του μικροβιώματος που την περιβάλλει, η οποία διεγείρει την ανάπτυξη των φυτών, ενώ ταυτόχρονα, διοχετεύονται μεγάλες ποσότητες άνθρακα στο έδαφος εκτός από την φυτική και ριζική μάζα που σχηματίζεται. Οι δομές που προκύπτουν φαίνεται να προσφέρουν ολοένα και καλύτερες συνθήκες για τον αποικισμό των αζωτοβακίλλων καθώς προχωρά η διαδικασία εξευγενισμού. Οι αυξανόμενες αποδόσεις φυτικής μάζας από χρόνο σε χρόνο κατά τη φάση της εξευγενισμού μπορούν να εξηγηθούν εύλογα με αυτόν τον τρόπο.

Η παρατηρούμενη επίδραση είναι ισχυρότερη όσο περισσότερα φυτικά είδη αναπτύσσονται ταυτόχρονα στην επιφάνεια βιοκυκλικού χουμοχώματος. Σε μονοκαλλιέργειες και με την παρουσία θρεπτικών αλατούχων διαλυμάτων, αυτός ο μηχανισμός αναιρείται μερικώς ή πλήρως. 

Υπάρχουν, λοιπόν, ειδικές συνθήκες που επιτρέπουν ή ευνοούν τον σχηματισμό βιοκυκλικού χουμοχώματος, που συναντώνται σπάνια ή καθόλου στην συμβατική γεωργία. Το αποτέλεσμα είναι η υποβάθμιση των εδαφών, σε συνδυασμό με μείωση της φυσικής γονιμότητας του εδάφους και την επακόλουθη ανάγκη για συνεχή εξωτερική παροχή αζώτου.

Ένα μεγάλο μέρος της ζωής του εδάφους, επομένως, δεν ασχολείται με την αποσύνθεση της οργανικής ύλης αλλά απευθείας με την παροχή αζώτου στο φυτό. Σε αυτό προστίθενται οι διαφορετικοί μηχανισμοί ανταλλαγής μέσω μυκήτων και μυκόρριζων. Είναι προφανές ότι αυτές οι διαδικασίες απαιτούν επαρκή παροχή αέρα (οξυγόνου και αζώτου) στο έδαφος. Σε αυτή την συναρπαστική αλληλεπίδραση των μορφών ζωής, το φυτό λειτουργεί ως «αντλία άνθρακα» από την ατμόσφαιρα στο έδαφος, ενώ η μεγάλη ομάδα Azotobacter καθιστά το ατμοσφαιρικό άζωτο προσβάσιμο στο φυτό μέσω του εδάφους. Έτσι, ο «βιοκύκλος», δηλαδή ο «κύκλος της ζωής της γονιμότητας», ξεκινά στη ριζόσφαιρα, η οποία, μαζί με την παροχή νερού και αέρα, είναι η προϋπόθεση για την επιβίωση της ανθρωπότητας.

Δεδομένου ότι έχει πλέον γίνει αντιληπτό ότι οι διεργασίες στο έδαφος είναι πολύ περίπλοκες, γίνεται ολοένα και μεγαλύτερη έρευνα γύρω από τους άγνωστους μηχανισμούς που σχετίζονται με την ανάπτυξη της φυσικής γονιμότητας του εδάφους μέσω του σχηματισμού εδάφους και της συσσώρευσης χούμου (PONGE 2022).

2.4 Συμβολή του βιοκυκλικού χουμοχώματος στον μετασχηματισμό της γεωργίας

Έχει ήδη αναγνωριστεί ότι οι προαναφερθείσες διαδικασίες σχηματισμού εδάφους που προκαλούνται από τα φυτά παρεμποδίζονται ή καταστρέφονται ολοκληρωτικά λόγω παρουσίας αλάτων, δηλ. υδατοδιαλυτών θρεπτικών διαλυμάτων, καθώς και λόγω της σποράς ή της φύτευσης μονοκαλλιεργειών. Δεδομένου ότι η ανθρωπότητα πάντα συνέδεε την γεωργία με την χορήγηση περισσότερο ή λιγότερο υδατοδιαλυτών λιπασμάτων, είτε με τη μορφή χωνεμένης ή υγρής κοπριάς ζώων είτε, εδώ και περίπου 100 χρόνια, με την μορφή συνθετικών χημικών ορυκτών λιπασμάτων, υπήρξε ιστορικά ένας μόνιμος κίνδυνος υποβάθμισης του εδάφους και η έντονη μείωση της γονιμότητάς του σχετίζεται με την απώλεια των φυσικών διαδικασιών σχηματισμού του. Η εντατικοποίηση της γεωργίας με τις μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν μέχρι τώρα θα οδηγήσει σε επιταχυνόμενη απώλεια της γονιμότητας του εδάφους καθώς ο παγκόσμιος πληθυσμός συνεχίζει να αυξάνεται, γεγονός που, σε συνδυασμό με τις επιπτώσεις της ολοένα και πιο αισθητής κλιματικής αλλαγής, θα αυξήσει τον κίνδυνο ελλείψεων τροφίμων στο μέλλον .

Με την παραγωγή του βιοκυκλικού χουμοχώματος, καταφέραμε για πρώτη φορά όχι μόνο να μιμηθούμε τις διαδικασίες σχηματισμού εδάφους που προκαλούνται από τα φυτά των φυσικών οικοσυστημάτων, αλλά και να τα ενισχύσουμε παρέχοντας συμπυκνωμένες θρεπτικές ουσίες κατά την διαδικασία της βιοκυκλικής κομποστοποίησης που περιγράφεται παραπάνω, καθιστώντας τα έτσι άμεσα χρήσιμα στον άνθρωπο για τη γεωργία.

Η παραγωγή βιοκυκλικού χουμοχώματος από το επίπεδο ωριμότητας V, σύμφωνα με την κατηγοριοποίηση RAL του Γερμανικού Συνδέσμου Ποιότητας Κομπόστ, είναι μια αγροτική-παραγωγική διαδικασία κατά την οποία μπορούν να καλλιεργηθούν λαχανικά υψηλής ποιότητας στο πλαίσιο της βιοκυκλικής φυτοπονίας.

Θα έπρεπε να έχει γίνει ήδη σαφές ότι η καλλιέργεια λαχανικών σε μικτές καλλιέργειες δεν είναι μόνο μια πιθανή χρήση του κομπόστ που χρησιμοποιείται για τον εξευγενισμό σε χουμόχωμα, αλλά είναι ταυτόχρονα αιτία για τον σχηματισμό του. Λόγω των πολλαπλών, καλύτερων συνθηκών ανάπτυξης και πολλαπλασιασμού των μικροοργανισμών που εμπλέκονται στην ανάπτυξη των φυτών σε σύγκριση με αυτές που βρίσκονται στα φυσικά οικοσυστήματα, οι διεργασίες που συμβαίνουν αργά στη φύση κατά τη φάση της κομποστοποίησης σε βιοκυκλικό χουμόχωμα λαμβάνουν χώρα σε σύντομους χρόνους. Το αποτέλεσμα είναι να έχουμε καλλιέργειες με αυξανόμενη απόδοση και δυνατότητα αξιοποίησης κατά την διάρκεια της διαδικασίας βελτίωσης. 

Όλες αυτές οι επιδράσεις σχετίζονται με την βιολογικά ενεργή μοριακή δομή του βιοκυκλικού χουμοχώματος, το οποίο είναι επίσης υπεύθυνο για την μόνιμη δέσμευση του άνθρακα στο έδαφος. Οι υπολογισμοί έχουν δείξει ότι 2,5 τόνοι χουμοχώματος αντιστοιχούν σε περίπου 1 τόνο ισοδύναμων CO2 (VHE 2020). Αυτό το σημαντικά αυξημένο δυναμικό δέσμευσης του βιοκυκλικού χουμοχώματος σε σύγκριση με άλλες μορφές οργανικής ύλης επιτρέπει στην γεωργία να αποτελεί μέρος της λύσης για την καταπολέμηση των αιτίων της κλιματικής αλλαγής. Αν σκεφτεί κανείς την δυνατότητα αποτελεσματικής προστασίας των υπόγειων υδάτων παρά την εντατική μορφή παραγωγής λαχανικών και την αύξηση της γονιμότητας του εδάφους, για παράδειγμα, σε προηγουμένως άγονες ή ακόμα και αστικές τοποθεσίες («αστική γεωργία» ή «κάθετη γεωργία» ), γίνεται σαφές ότι η δημιουργία συνθηκών που ευνοούν την ανάπτυξη του βιοκυκλικού χουμοχώματος έχει τεράστιες προοπτικές.

Βιβλιογραφία:

1. D. EISENBACH, A. FOLINA, C. ZISI, I. ROUSSIS, I. TABAXI, P. PAPASTYLIANOU, I. KAKABOUKI, A. EFTHIMIADOU, D. J. BILALIS, «Effect of Biocyclic Humus Soil on Yield and Quality Parameters of Processing Tomato (Lycopersicon esculentum Mill.)», Bulletin UASVM Horticulture 76(1) / 2019, pp. 47-51, 2019.
2. D. EISENBACH, A. FOLINA, C. ZISI, I. ROUSSIS, I. TABAXI, P. PAPASTYLIANOU, I. KAKABOUKI, A. EFTHIMIADOU, D. J. BILALIS, «Effect of Biocyclic Humus Soil on Yield and Quality Parameters of Sweet Potato (Ipomoea batatas L.)», Scientific Papers. Series A. Agronomy, Vol. LXI, No. 1, 2018, pp. 210-217, 2018.
3. FISCHER, B. GLASER, «Synergisms between Compost and Biochar for Sustainable Soil Amelioration», Halle 2012.
4. E. JONES, «Liquid carbon pathway». Australian Farm Journal, July 2008, pp. 15-17.
5. Kögel-Knabner, K. Ekschmitt, H. Flessa, G. Guggenberger, E. Matzner, B. Marschner, M. von Lützow, «An integrative approach of organic matter stabilization in temperate soils: Linking chemistry, physics, and biology. », Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 171: pp. 5-13, 2008.
6. T. LINTZEN, «Kompost-/Champostdüngung, was gilt es düngerechtlich zu berücksichtigen?», Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen, Ökologischer Acker- und Feldgemüseanbau- Ökoteam. Informationsdienst Nr. 23 vom 12.11.2020
7. J.-F. PONGE, «Dark side of life or intractable “aether”?», Article. Pedosphere, April 2022.
8. Siedt, A. Schäffer, K. E.C. Smith, M. Nabel, M. RoSS-Nickoll, J. T. van Dongen, «Comparing straw, compost, and biochar regarding their suitability as agricultural soil amendments to affect soil structure, nutrient leaching, microbial communities, and the fate of pesticides.», Review. Science of the Total Environment 751, 2021.
9. VHE – VERBAND DER HUMUS- UND ERDENWIRTSCHAFT e.V., «Humusaufbau – Der Landwirt als Klimawirt», HuMussLand, Informationen über Kompostprodukte für Landwirte Nr.7, 2020.