Изменение биологических и физических параметров почв разного гранулометрического состава после внесения биоугля
Автор: Бучкина Н.П., Балашов Е.В., Шимански В., Игаз Д., Хорак Я.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Агрофизический институт: от физических исследований к практике растениеводства (1932-2017)
Статья в выпуске: 3 т.52, 2017 года.
Бесплатный доступ
Сохранение благоприятного микробиологического и физического состояния почв с помощью новых рациональных мероприятий относится к числу приоритетных направлений устойчивого землепользования. Применение биоугля (БУ) в качестве органического мелиоранта - один из перспективных способов повышения качества и устойчивости почв благодаря секвестрации углерода и улучшению свойств почв. Биоуголь производят из различных типов биомассы с помощью медленного и быстрого пиролиза. Технологические условия пиролиза и тип биомассы оказывают решающее влияние на свойства БУ и его взаимодействие с почвами. Результаты многих исследований подтвердили позитивное влияние БУ на свойства почв и урожай культур. Тем не менее, существуют неопределенности в понимании влияния БУ на микробиологические процессы трансформации азота и углерода в почвах. В работе исследовали два типа БУ - БУ1 и БУ2, произведенные в результате медленного и быстрого пиролиза древесных отходов. Цели исследований заключались, во-первых, в выявлении различий в действии БУ1 и БУ2 на гидрофизические свойства супесчаной и тяжелосуглинистой почвы, во-вторых, в оценке влияния разного гранулометрического состава почв на степень воздействия БУ1 и БУ2 на нитрификацию и денитрификацию. В исследованиях использовали образцы глееватой аллювиальной супесчаной и тяжелосуглинистой почвы (Словакия). Количество БУ1 и БУ2, внесенного в почвы в пересчете на гектар, составляло 15 и 30 т. Водоудерживающую способность образцов измеряли с помощью мембранного пресса при потенциалах влаги от -0,1 до -300 кПа. Интенсивность нитрификации и денитрификации определяли по продуцированию закиси азота образцами почв в течение 48-часового инкубирования при температуре 25 °С и влажности, соответствующей 48-55 % полной влагоемкости. Результаты проведенных исследований показали, что внесение БУ1 и БУ2 в большей степени способствовало повышению водоудерживающей способности супесчаной, чем тяжелосуглинистой почвы во всем диапазоне потенциалов влаги. При этом увеличение водоудерживающей способности обеих почв было более высоким при использовании БУ2. Добавление БУ1 вызвало достоверное (p
Почвы, гранулометрический состав, биоуголь, медленный пиролиз, быстрый пиролиз, водоудерживающая способность, нитрификация, денитрификация
Короткий адрес: https://sciup.org/142214046
IDR: 142214046 | DOI: 10.15389/agrobiology.2017.3.471rus
Список литературы Изменение биологических и физических параметров почв разного гранулометрического состава после внесения биоугля
- Ajayi A.E., Horn R. Modification of chemical and hydrophysical properties of two texturally differentiated soils due to varying magnitudes of added biochar. Soil and Tillage Research, 2016, 164: 34-44 ( ) DOI: 10.1016/j.still.2016.01.011
- Glaser B., Lehmann J., Zech W. Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal -a review. Biol. Fertil. Soils, 2002, 35(4): 219-230 ( ) DOI: 10.1007/s00374-002-0466-4
- Jones D.L., Rousk J., Edwards-Jones G., DeLuca T.H., Murphy D.V. Biochar-mediated changes in soil quality and plant growth in a three year field trial. Soil Biol. Biochem., 2012, 45: 113-124 ( ) DOI: 10.1016/j.soilbio.2011.10.012
- Lehmann J., Gaunt J., Rondon M. Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems -a review. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 2006, 11(2): 395-419 ( ) DOI: 10.1007/s11027-005-9006-5
- Ippolito J.A., Laird D.A., Busscher W.J. Environmental benefits of biochar. J. Environ. Qual., 2012, 41(4): 967-972 ( ) DOI: 10.2134/jeq2012.0151
- Bridgwater A.V. The production of biofuels and renewable chemicals by fast pyrolysis of biomass. International Journal of Global Energy Issues, 2007, 27(2): 160-203 ( ) DOI: 10.1504/IJGEI.2007.013654
- Kong Z., Liaw S.B., Gao X., Yu Y., Wu H. Leaching characteristics of inherent inorganic nutrients in biochars from the slow and fast pyrolysis of mallee biomass. Fuel, 2014, 128: 433-441 ( ) DOI: 10.1016/j.fuel.2014.03.025
- Sohi S.P., Krull E., Lopez-Capel E., Bol R. Chapter 2. A review of biochar and its use and function in soil. Adv. Agron., 2010, 105: 47-82 ( ) DOI: 10.1016/S0065-2113(10)05002-9
- Bruun E.W., Hauggaard-Nielsen H., Ibrahim N., Egsgaard H., Ambus P., Jensen P.A., Dam-Johansen K. Influence of fast pyrolysis temperature on biochar labile fraction and short-term carbon loss in a loamy soil. Biomass and Bioenergy, 2011, 35(3): 1182-1189 ( ) DOI: 10.1016/j.biombioe.2010.12.008
- Brewer C.E., Unger R., Schmidt-Rohr K., Brown R.C. Criteria to select biochars for field studies based on biochar chemical properties. BioEnergy Research, 2011, 4: 312-323 ( ) DOI: 10.1007/s12155-011-9133-7
- Kinney T.J., Masiello T.A., Dugan B., Hockaday W.C., Dean M.R., Zygourakis K., Barnes R.T. Hydrologic properties of biochars produced at different temperatures. Biomass and Bioenergy, 2012, 41: 34-43 ( ) DOI: 10.1016/j.biombioe.2012.01.033
- Antal M.J., Grønli M. The art, science, and technology of charcoal production. Ind. Eng. Chem. Res., 2003, 42(8): 1619-1640 ( ) DOI: 10.1021/ie0207919
- Keiluweit M., Nico P.S., Johnson M.G., Kleber M. Dynamic molecular structure of plant biomass-derived black carbon (biochar). Environ. Sci. Technol., 2010, 44(4): 1247-1253 ( ) DOI: 10.1021/es9031419
- Рижия Е.Я., Бучкина Н.П., Мухина И.М., Белинец А.С., Балашов Е.В. Влияние биоугля на свойства образцов дерново-подзолистой супесчаной почвы с разной степенью окультуренности (лабораторный эксперимент). Почвоведение, 2015, 2: 211-220.
- Abel S., Peters A., Trinks S., Schonsky H., Facklam M., Wessolek G. Impact of biochar and hydrocar addition on water retention and water repellency of sandy soil. Geoderma, 2013, 2002-2003: 183-191 ( ) DOI: 10.1016/j.geoderma.2013.03.003
- Jien S.H., Wang C.S. Effects of biochar on soil properties and erosion potential in a highly weathered soil. Catena, 2013, 110: 225-233 ( ) DOI: 10.1016/j.catena.2013.06.021
- Van Zwieten L., Kimber S., Morris S., Chan K.Y., Downie A., Rust J., Cowie A. Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility. Plant Soil, 2010, 327(1-2): 235-246 ( ) DOI: 10.1007/s11104-009-0050-x
- Zhang A., Liu Y., Pan G., Hussain Q., Li L., Zheng J., Zhang H. Effect of biochar amendment on maize yield and greenhouse gas emissions from a soil organic poor calcacerous loamy sand soil from Central China Plain. Plant Soil, 2012, 351: 263-275 ( ) DOI: 10.1007/s11104-011-0957-x
- Schmidt H.-P., Kammann C., Niggli C., Evangelou M.W.H., Mackie K.A., Abiven S. Biochar and biochar-compost as soil amendments to a vineyard soil: Influences on plant growth, nutrient uptake, plant health and grape quality. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2014, 119: 117-123 ( ) DOI: 10.1016/j.agee.2014.04.001
- Elzobair K.A., Stromberger M.E., Ippolito J.A., Lentz R.D. Contrasting effects of biochar versus manure on soil microbial communities and enzyme activities in an Aridisol. Chemosphere, 2016, 142: 145-152 ( ) DOI: 10.1016/j.chemosphere.2015.06.044
- Dempster D.N., Gleeson D.B., Solaiman Z.I., Jones D.L., Murphy D.V. Decreased soil microbial biomass and nitrogen mineralisation with Eucalyptus biochar addition to a coarse textured soil. Plant Soil, 2012, 354(1-2): 311-324 ( ) DOI: 10.1007/s11104-011-1067-5
- Nguyen T.T.N., Xu C.Y., Tahmasbian I., Che R., Xu Z., Zhou X., Wallace H.M., Bai S.H. Effects of biochar on soil available inorganic nitrogen: A review and meta-analysis. Geoderma, 2017, 288: 79-96 ( ) DOI: 10.1016/j.geoderma.2016.11.004
- Troy S.M., Lawror P.G., O’Flynn C.O., Healy M.G. Impact of biochar addition following pig manure application. Soil Biol. Biochem., 2013, 60: 173-181 ( ) DOI: 10.1016/j.soilbio.2013.01.019
- Angst T.E., Six J., Reay D.S., Sohi S.P. Impact of pine chip biochar on trace greenhouse gas emissions and soil nutrient dynamics in an annual ryegrass system in California. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2014, 191: 17-26 ( ) DOI: 10.1016/j.agee.2014.03.009
- Hergoualc'h K., Harmand J.M., Cannavo P., Skiba U., Oliver R., Hénault C. The utility of process-based models for simulating N2O emissions from soils: a case study based on Costa Rican coffee plantations. Soil Biol. Biochem., 2009, 41(11): 2343-2355 ( ) DOI: 10.1016/j.soilbio.2009.08.023
