RAZVOJ NETKANOG AGROTEKSTILA IZ PRIRODNIH I OBNOVLJIVIH IZVORA ZA PRIMJENU U MALČIRANJU

Abstract

Over the past decade, growing awareness of the environmental impact of consumer products has driven a shift toward sustainable materials. The trend extends to textiles, including agrotextiles, since agrotextiles are predominantly fossil-based and pose significant ecological challenges due to their disposal. The doctoral dissertation focuses on developing nonwoven fabrics made from natural and renewable sources for mulching applications. Nonwoven mulches are produced mechanically on the card and bonded by the needle-punching process. The dissertation is divided into two experiments. The first experiment evaluates the biodegradability, weed control and soil quality impact of nonwoven mulches made from viscose (CV), jute, hemp and polylactic acid (PLA) fibres, and mulch blends made from viscose (CV), jute and hemp fibres blended with PLA fibres in a ratio of 80:20 as a potential sustainable alternative to conventional low-density polyethylene (LDPE) agrofoil. The second experiment investigates the impact of the same nonwoven mulches on lettuce growth and yield, comparing them to a control field (bare soil) and conventional PE agrofoil. Field experiments revealed significant visual and morphological changes confirmed by SEM analysis and structural and mechanical changes in the nonwoven mulches during exposure due to field conditions. Field conditions during experiments affected the mass per unit area, thickness, air permeability, and tensile properties of mulches, where PLA mulches and mulch blends with PLA show superior stability over time. The molecular degradation of cellulose-based fibres was confirmed through FTIR and WAXD analyses. The PLA mulches demonstrated greater resilience to open field conditions. Nonwoven mulches enhance soil conditions by stabilising soil temperature and moisture, increasing organic carbon levels, and promoting microbial activity, often outperforming PE agrofoil. Weed suppression of nonwoven mulches was confirmed, where PLA-based mulches maintain effectiveness during an extended period of exposure, since the cellulose-based mulches, by degradation, lose weed suppression ability. In the lettuce cultivation, CV and jute blends with PLA outperformed PE agrofoil in productivity and nutrient content in lettuce and soil, highlighting their potential for sustainable agriculture. The results confirm that nonwoven mulches successfully suppress weed growth, are biodegradable without negatively impacting soil quality, and increase lettuce yield through their impact on the soil. This makes them a viable replacement for conventional PE agrofoil, where the possibility of their application significantly contributes to ecologically sustainable agricultural practices.Tijekom prošlog desetljeća, rastuća svjesnost o utjecaju proizvoda na okoliš potaknula je prelazak na održive proizvode. Trend obuhvaća i tekstil, uključujući agrotekstile, koji se uglavnom proizvode iz fosilnih izvora predstavljajući značajan ekološki izazov kod gospodarenja otpadom nakon upotrebe. Doktorska disertacija usmjerena je na razvoj netkanih tekstila proizvedenih od prirodnih vlakana te vlakana iz obnovljivih izvora za primjenu u malčiranju. Malčevi od netkanog tekstila proizvedeni su mehaničkim procesom na grebenaljci i učvršćeni postupkom iglanja. Disertacija je podijeljena u dva eksperimenta. Prvi eksperiment procjenjuje biorazgradljivost, učinak suzbijanja rasta korova i utjecaj na kvalitetu tla netkanih malčeva proizvedenih od vlakana viskoze (CV), jute, konoplje i polimliječne kiseline (PLA), te malčeva proizvedenih iz vlakana viskoze (CV), jute i konoplje u mješavini s PLA vlaknima u omjeru 80:20 kao potencijalnu održivu alternativu konvencionalnoj polietilenskoj agrofoliji niske gustoće (LDPE). Drugi eksperiment, istražuje utjecaj istih netkanih malčeva na rast salate i prinos, u usporedbi s kontrolnim poljem (neprekriveno tlo) i konvencionalnom PE agrofolijom. Istraživanja na polju otkrili su značajne vizualne, morfološke promjene potvrđene SEM analizom, te mehaničke i strukturne promjene netkanih malčeva tijekom izlaganja poljskim uvjetima. Uvjeti na polju tijekom istraživanja utjecali su na masu po jedinici površine, debljinu, propusnost zraka i vlačna svojstva netkanih malčeva. Malčevi proizvedeni iz PLA vlakana i u mješavinama s PLA vlaknima pokazuju bolju stabilnost tijekom vremena izlaganja. Molekularna razgradnja celuloznih vlakana potvrđena je FTIR i WAXD analizama, dok su PLA vlakna pokazala veću otpornost na vanjske uvjete polja. Netkani malčevi poboljšali su uvjete tla stabilizacijom temperature i vlage, povećanjem razine organskog ugljika i povećanjem aktivnosti mikroba u tlu, često nadmašujući PE agrofoliju. Potvrđeno je suzbijanje korova netkanim malčevima, pri čemu su malčevi proizvedeni u mješavinama s PLA vlaknima učinkovitiji tijekom duljeg razdoblja izloženosti, budući da malčevi na bazi celuloze razgradnjom gube sposobnost suzbijanja korova. Pri uzgoju salate,malčevi proizvedeni iz mješavina vlakana jute i PLA, te vlakana CV i PLA, nadmašili su PE agrofoliju u prinosu i sadržaju hranjivih tvari salate i tla, naglašavajući njihov potencijal za korištenje u održivoj poljoprivredi. Rezultati potvrđuju da netkani malčevi uspješno suzbijaju rast korova, biorazgradivi su bez negativnog utjecaja na kvalitetu tla i svojim djelovanjem na tlo povećvaju prinos salate. To ih čini održivom zamjenom konvencionalne PE agrofolije, a mogućnost njihove primjene značajnim doprinosom ekološki održivim poljoprivrednim praksama