Maris Kauk, Märt Nõges, Jaanus Rebane Põllumajandusuuringute Keskus

1. Glomaliin, AMF, Terra Preta ja CO2 – negatiivne energeetika Maris Kauk, Märt Nõges, Jaanus Rebane Põllumajandusuuringute Keskus Saku - 2008.a.

2. Glomaliin ja AMF • Mõningad tunnustatud tõed: • suurem osa taimsest materjalist lagundatakse mitmesuguste mullabakterite poolt (~6000 taksonit/1cm3 metsamullas) • mulla orgaaniline aine koosneb põhiliselt erinevas lagunemise staadiumis olevatest taimeosadest • sellise lagunemise lõpp-produktid on huumus ja CO2 • huumus on mulla kõige väärtuslikum osa • huumus kui selline on küll defineeritud, kuid seda pole võimalik kvantitatiivselt mõõta • mulla huumusesisaldust iseloomustatakse suuruste kaudu,mis on huumusesisaldusega positiivses korrelatsioonis –SOM ja SOC

3. huumuse põhikomponendid on fulvohapped, humiinhapped ja humiin • nende määramine on äärmiselt tööd- ja aega- nõudev so. tüüpiline “märg keemia”. • 1997.a. Dr Sara Wright Marylandi Ülikoolist (USA) taasavastas mulla huumusest uue komponendi – glomaliini • Glomaliin on glükoproteiin, mida eritavad ja sisaldavad arbuskulaarsed mükoriisat moodustavad mullaseened perekonnast Glomales

4. Mõningaid glomaliini omadusi: • molekulmass ~60 kD • konsistents – väga kleepuv – bioloogiline “superliim” • termiliselt ja keemiliselt väga stabiilne – kuulub nn. termoshokiproteiinide hulka (laktoferriin,hüdrofobiinid) • sisaldab 3-8% rauda • nõrgalt hüdrofoobne • kergelt antibakteriaalne ja antifungaalne • värvus – tume punakaspruun • omab väga spetsiifilist NMR spektrit, mis erineb tunduvalt teiste huumuse komponentide spektrist • Mida glomaliin mullas teeb: • kui “superliim” annab mullale tekstuuri sidudes agregaatideks orgaanilise aine, savi ja ibe osakesed NB! glomaliin moodustab kuni 40% SOC-st • takistab tuule- ja vee-erosiooni

5. annab mullale veesidumisvõime ja seob toiteelemente, toksilisi elemente ja muid saasteaineid • antibakteriaalsete omadustega takistab mullast orgaa- nilise aine “väljapõlemist” bakterite toimel – seda eriti intensiivharimise puhul • kaitseb taimejuuri mõningate hallitusseente (Fusarium) ja nematoodide eest • Glomaliin on mulla huumuskompleksi äärmiselt oluline osa – ilma glomaliinita on huumus hall pude ja mullast veega kergesti väljauhutav pulber • Suhteliselt väike glomaliinisisaldus (~1 mg/g) on intensiivselt haritavates ja tugevasti väetatud muldades, kõrge glomaliinisisaldusega (kuni 150 mg/g) on mõnin- gad Havai ja Jaapani mullad • annab mullale veesidumisvõime ja seob toitelemente, toksilisi elemente ja muid saateaineid • antibakteriaalsete omadustega takistab mullast orgaani- lise aine “väljapõlemist” bakterite toimel – seda eriti intensiivharimise puhul • kaitseb taimejuuri mõningate hallitusseente (Fusaarium) ja nematoodide eest

6. Sümbioosi taimede ja AMF vahel arvatakse kõige vanemaks sümbioosiliigiks, mis algas Devonis kui taimed tulid ookeanist maale (~450 milj.) aasta eest ja kui puudus praeguses mõistes muld • AM on kõige tihedam sümbioosi liik – arbuskleid moodustavad seene hüüfid tungivad otse taime juurtesse. Tekib nn. “ühine torusüsteem”, mille kaudu seen saab taimest oma elutegevuseks vajalikku süsinikku ja teisipidi transpordib taimele mullast toiteelemente (põhiliselt P ja N ja mikro- elemendid • ~80% taimedest osaleb AM-s sh. suurem osa kultuur- taimedest AM sümbioosis ei osale osa paljasseemnelistest (mänd ja kadakas) tatralised ja ristõielised (raps, kapsas etc)

7. AM esineb valdavalt mineraalmuldadel. Väga kuivas, niiskes ja kõrge temperatuuriga (troopilised vihma- metsad) ja tugevasti väetatud mullas on AMF kasv tugevasti pärsitud. • Kirjanduses on palju ja muljetavaldavaid põld- ja poti- katsete tulemusi mis näitavad, kuidas kõrgema glomaliinisisaldusega kaasneb märkimisväärne saagi tõus • Järeldused: • glomaliin omab väga tähtsat osa mulla orgaanilise aine fikseerimisel ning säilitamisel • glomaliinil on suur roll toitainete kaitsmisel leostumise eest • AM on tähtis taimede toitainetega varustamise kanal • Taimede toitumine on suures osas mükoriisatoitumine Terra Preta • On üldteada, et troopiliste vihmametsade mullas on

8. madal SOC sisaldus(~0,5%). See tuleneb AMF-le • ebasoodsatest tingimustest ja sellest tingitud madalast glomaliinisisaldusest. • Varisest tekkinud SOM pestakse vihmade poolt mullast • välja. • Samal ajal esinevad ka erandid–mõningates piirkonda- des (jõgede kallastel) esinevad küllalt suurtel aladel mullad kus süsiniku sisaldus ~13%. Sellest ~9% moodustab elementaarne süsinik (süsi) • Tegu on indiaanlaste mahajäetud põldudega (konkidas- toorid koos tuberkuloosi, rõugete ja mumpsiga). • Peale 500 aastast vihma käes ligunemist pole neist mul- dadest midagi leostunud – tegu on maailma viljakaima- te muldadega • Selliseid antropogeenseid muldi on leitud ka mujalt: Jaapanist, Ekuadorist, Inglismaalt (sic!) – see on üks osa vanast traditsioonilisest põllundusest

9. Selle põllunduse olulisim osa oli orgaanilise massi (puude) põletamine (miiliahjudes) ja mulla rikastamine mittetäielikul põlemisel tekkinud söega. • Kütuste keemias nimetatakse sellist protsessi püro- lüüsiks • Kaasajal nimetatakse sellist aktiivsütt BioChar või Agrichar ja seda toodetakse tööstuslikult • Kuna BioChar-il on väga suur eripind siis mullas töötab ta analoogselt huumusega kuid ei hävine intensiivhari- misel (söe “pooldumisaeg mullas on >1000 aastat. • Kirjanduses on BioChar-i kui mulla parendaja kohta hulgaliselt muljetavaldavaid tulemusi. • On olemas samanimeline ÜRO poolt toetatav organisatsioon • Traditsioonilise süsinikuenergeetika lõpp-produktideks on soojusenergia, Co2 ja H2O (seda ka Kioto protokollis märgitud taastuvenergial)

10. CO2- negatiivsest energeetikast • Traditsioonilise süsinikuenergeetika lõpp-produktideks on soojusenergia CO2 ja H2O (seda ka Kioto proto- kollis märgitud taastuvenergial) • Kui kasutada orgaanilise aine pürolüütilist lagundamist (näit puit) on lõpp-produktideks soojusenergia, vesinik (~60% põlemisgaasist),süsinikdioksiid(~20%), vingugaas (~7%), metaan (~3%). 50% biomassi süsinikust kulub protsess käimas- hoidmiseks ja soojusenergia saamiseks, 50% süsinikust on Biochar. • Kui seda Biochar – kasutada mullas on tulemus selgelt CO2 negatiivne sellele lisanduvad mullas veel 2 täienda- vat efekti C neelamine AMF poolt ja SOC stabiliseerimine • Kuigi sellise soojustootmise kasutegur on väiksem kui tavalisel põletamisel siis arvestades praegusi CO2 kvoodi hindu (~20 EUR/t) on selline soojusetootmine kasumlik.