IN A LABORATORY EXPERIMENT WITH GROWINGMISCANTHUS SACCHARIFLORUS APPLICATION OF BIOCHARL REDUCES CO2 FLUX FROM SOIL

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The aim of the work was to assess CO2 emission from soil when adding several types of biochars. In a laboratory experiment, the effects of adding different biochars to the soil were studied. They were recommended for different purposes based on their properties: soil melioration (from Amaranthus cruentus biomass) or carbon sequestration (from Betula sp. wood and Miscanthus sacchariflorus biomass). Soil respiration (in the absence of vegetative plants) and ecosystem respiration (in the presence of vegetative M. sacchariflorus individuals) were assessed. Addition of all biochar varieties resulted in a decrease in CO2 emission from the soil surface. The CO2 flux in the absence of living M. sacchariflorus plants in the vegetation vessels decreased to a similar extent when adding biochars of all varieties. However, in the presence of living M. sacchariflorus plants in the vegetation vessels, differences were found in the intensity of ecosystem respiration in the variants with different biochar varieties. In the presence of M. sacchariflorus plants, the highest CO2 flux was observed with the addition of biochar from A. cruentus, and the lowest with the addition of biochar from Betula sp. Thus, firstly, the addition of biochar reduced the CO2 flux from the soil and, secondly, the presence of vegetative plants is a significant factor modifying the differences in respiratory activity between substrates with biochars of different origins.

Sobre autores

A. Malakheeva

Ural Federal University; Institute of Plant and Animal Ecology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: alina.malakheeva@gmail.com
Russia 620083 Yekaterinburg, Mira Ave., 19; Russia 620144 Yekaterinburg, 8 Marta St., 202

I. Smorkalov

Institute of Plant and Animal Ecology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: alina.malakheeva@gmail.com
Russia 620144 Yekaterinburg, 8 Marta St., 202

V. Valdayskikh

Ural Federal University

Email: alina.malakheeva@gmail.com
Russia 620083 Yekaterinburg, Mira Ave., 19

D. Veselkin

Institute of Plant and Animal Ecology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: alina.malakheeva@gmail.com
Russia 620144 Yekaterinburg, 8 Marta St., 202

A. Betekhtina

Ural Federal University

Autor responsável pela correspondência
Email: alina.malakheeva@gmail.com
Russia 620083 Yekaterinburg, Mira Ave., 19

Bibliografia

  1. Lehmann J., Gaunt J., Rondon M. Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems // A Review. Mitig. Adapt. Strateg. Glob. Chang. 2006. V. 11. P. 395–419. https://doi.org/10.1007/s11027-005-9006-5
  2. LehmannJ. A Handful of carbon // Nature. 2007. V. 447. P. 143–144. https://doi.org/10.1038/447143a
  3. Laird D.A.The charcoal vision: a win–win–win scenario for simultaneously producing bioenergy, permanently sequestering carbon, while improving soil and water quality // Agron. J. 2008. V. 100. P. 178–181.
  4. Kauffman N., Dumortier J., Hayes D.J.et al. Producing energy while sequestering carbon? The relationship between biochar and agricultural productivity // Biomass and Bioenergy. 2014. V. 63. P. 167–176. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2014.01.049
  5. Nguyen D.H., Scheer C., Rowlings D.W., Grace P.R. Rice husk biochar and crop residue amendment in subtropical cropping soils: Effect on biomass production, nitrogen use efficiency and greenhouse gas emissions // Biol. Fertil. Soils. 2016. V. 52. P. 261–270. https://doi.org/10.1007/s00374-015-1074-4
  6. Tu P., Zhang G., Wei G.et al. Influence of pyrolysis temperature on the physicochemical properties of biochars obtained from herbaceous and woody plants // Bioresour.Bioprocess. 2022. V. 9. Art. 131. https://doi.org/10.1186/s40643-022-00618-z
  7. Cantrell K.B., Hunt P.G., Uchimiya M.et al.Impact of pyrolysis temperature and manure source on physicochemical characteristics of biochar // Bioresource Technology. 2012. V. 107.P. 419–428. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.11.084
  8. Zhao L., Cao X., Mašek O., Zimmerman A.Heterogeneity of biochar properties as a function of feedstock sources and production temperatures // Journal of Hazardous Materials. 2013. V. 256–257. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.04.015
  9. Collard F.X., Blin J.A review on pyrolysis of biomass constituents: Mechanisms and composition of the products obtained from the conversion of cellulose, hemicelluloses and lignin // Renew. Sustain. Energy Rev. 2014. V. 38. P. 594–608. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.06.013
  10. Atoloye I.A., Adesina I.S., Sharma H.et al. Hemp biochar impacts on selected biological soil health indicators across different soil types and moisture cycles // Plosone. 2022. V. 17. № 2.Art. e0264620. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0264620
  11. Артемьева Е.П., Валдайских В.В., Радченко Т.А., Карпухин М.Ю. Перспективы выращивания высокотравных растений в качестве углероддепонирующих культур // Аграрный вестник Урала. 2022. № 12 (227). С. 2–10.
  12. Малахеева А.В. Секвестрация углерода из биомассы крупнотравных растений путем получения биоуглей // Экология: факты, гипотезы, модели: Всерос. конф. молодых ученых. Екатеринбург, 2023. С. 154–159. https://doi.org/10.5281/zenodo.10039195.
  13. Dondini M., Hastings A., Saiz G.et al.The potential ofmiscanthusto sequester carbon in soils: Comparing field measurements in Carlow, Ireland to modelpredictions // GCB Bioenergy 2009. V. 1. P. 413–425. https://doi.org/10.1111/j.1757-1707.2010.0103
  14. Hudiburg T.W., Davis S.C., Parton W., Delucia E.H. Bioenergy crop greenhouse gas mitigation potential under a range of management practices // GCB Bioenergy. 2015. V. 7. № 2. P. 366–374. https://doi.org/10.1111/gcbb.12152
  15. Adjuik T., Rodjom A.M., Miller K.E.et al. Application of hydrochar, digestate, and synthetic fertilizer to a Miscanthusxgiganteus crop: implications for biomass and greenhouse gas emissions // Appl. Sci. 2020. V. 10. № 24. Art. 8953. https://doi.org/10.3390/app10248953
  16. Robertson A.D., Whitaker J., Morrison R.et al. AMiscanthusplantation can be carbon neutral without increasing soil carbon stocks // GCB Bioenergy. 2017. V. 9. P. 645–661. https://doi.org/10.1111/gcbb.12397
  17. Wang W., Bai J.H., Lu Q.Q.et al. Pyrolysis temperature and feedstock alter the functional groups and carbon sequestration potential ofPhragmites australis- andSpartina alterniflora-derived biochars // GCB Bioenergy. 2021. V. 13. №3. P. 493–506. https://doi.org/10.1111/gcbb.12795
  18. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. 488 с.
  19. Воробьева Л.А. Теория и практика химического анализа почв.M.: ГЕОС, 2006. 400 с.
  20. Song X., Pan G., Zhang C.et al.Effects of biochar application on fluxes of three biogenic greenhouse gases: a meta-analysis // Ecosyst. Heal. Sustain. 2016. V. 2. № 2. e01202. https://doi.org/10.1002/ehs2.1202
  21. Liu S., Zhang Y., Zong Y.et al. Response of soil carbondioxide fluxes, soil organic carbon and microbial biomass carbon to biochar amendment: a meta-analysis // GCB Bioenergy. 2016. V. 8. № 2. P. 392–406. https://doi.org/10.1111/gcbb.12265.
  22. He Y., Zhou X., Jiang L. et al. Effects of biochar application on soil greenhouse gas fluxes: a meta-analysis // GCB Bioenergy. 2017. V. 9. № 4. P. 743–755. https://doi.org/10.1111/gcbb.12376
  23. Fidel R.B., Laird D.A., Parkin T.B.Effect of biochar on soil greenhouse gas emissions at the laboratory and field scales // Soil Systems. 2019. V. 3. № 1. Art. 8. https://doi.org/10.3390/soilsystems3010008
  24. Кузяков Я.В., Ларионова А.А.Вклад ризомикробного и корневого дыхания в эмиссию СО2из почвы (обзор) // Почвоведение. 2006. № 7. С. 842–854.
  25. Lehmann J., Rillig M.C., Thies J. et al. Biochar effects on soil biota – A review // Soil Biol. Biochem. 2011. V. 43. № 9. P. 1812–1836. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.04.022
  26. Cross A., Sohi S.P.The priming potential of biochar products in relation to labile carbon contents and soil organic matter status // Soil Biol. Biochem. 2011. V. 43. № 10. P. 2127–2134. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.06.016
  27. El-Naggar A., El-Naggar A.H., Shaheen S.M. et al. Biochar composition-dependent impacts on soil nutrient release, carbon mineralization, and potential environmental risk: a review // Journal of Environmental Management. 2019. V. 241. P. 458–467. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.02.044
  28. Xiang Y., Deng Q., Duan H., Guo Y.Effects of biochar application on root traits: a meta-analysis // GCB Bioenergy. 2017. V. 9. P. 1563–1572. https://doi.org/10.1111/gcbb.12449

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».