Zöldhulladékból készült bioszén növény növekedésre gyakorolt hatása homokos talajban

Data provider

Budapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group

Organisation/Data provider's nameBudapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group
Name of contact
Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória
Contact details
Telephone/fax
+36-1-4632347
Compulsory sheet of the technology
Technology Hungarian nameZöldhulladékból készült bioszén növény növekedésre gyakorolt hatása homokos talajban
Technology name
The Influence of Biochar on Growth of Lettuce and Potato
Country of origin
Ausztrália
Stage of development
after application
Standard number
n.a.
Financing of the project
Name and number of the project
n.a.
Start of the development
2010
End of the development
2014
Own resources
n.a.
National resources
n.a.
Name of the National Programme
n.a.
International resources
n.a.
Name of the International Programme
n.a.
Application sphere
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter
Other soil degradation process
n.a.
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Elektromos vezetőképesség (EC) változása bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
dS/m
Typical initial value
0.26
Maximum initial value
0.27
Typical final value
0.54
Maximum final value
0.55
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter
Other soil degradation process
n.a.
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
pH változása bioszén kezelés hatására
Typical initial value
7.60
Maximum initial value
7.77
Typical final value
8.68
Maximum final value
8.83
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter
Other soil degradation process
n.a.
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
sókoncentráció változása bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
%
Typical initial value
0.089
Maximum initial value
0.092
Typical final value
0.184
Maximum final value
0.187
Information on the technology
Environmental element/phase the method may be applied to
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Technology type
simple
Basis of the technology
Chemical
Biological
Technology description

A bioszén egy elsősorban szerves hulladékból (fa és fakéreg, kukoricacsutka, állati trágya és egyéb hulladékok) pirolízis útján előállított anyag - faszén és hamu keveréke, (Biomassza oxigénmentes magas hőmérsékleten történő elégetése során visszamaradt stabil anyag.) amely alkalmas talajjavításra, a talajrendszer segítésére, talajkimosódás csökkentésére, valamint mikrobák számára kedvezőbb táptalaj biztosítására, és a szén megkötésére a talajban - ezáltal az üvegházhatású gázok csökkentésére és az éghajlatváltozás mérséklésére (ami viszont egyelőre gazdaságosan nem megvalósítható).

A vizsgálat során zöldhulladékból készült bioszén került alkalmazásra saláta, burgonya és hajtásvágással kezelt burgonya esetében üvegházban konténeres ültetéssel. Ennek során azt tapasztalták, hogy az általános hatása a növekedési paramétereket illetően volt kiemelkedő.

Kezelés:
5 eltérő mennyiségben kijuttatott valósult meg, nevezetesen 0, 10, 30, 50, és 100 t/ha formájában.
Saláta és hajtásvágott burgonya esetében 5, (normál) burgonya esetében 10 lépésben üvegházban.
A bioszén homokkal került összekeverésre, és ebbe a mixbe lettek beleültetve a növények (egyenként konténerekbe).

Vizsgált (mért) tényezők saláta esetében, bioszén hatása a:
- növény magasságra és levélszámra
- hajtás és gyökér friss tömegre
- hajtások és gyökér száraz tömegére
- teljes friss és száraz tömegre
- gyökér hossz és szélességre
- hajtás - gyökér arányra.

Vizsgált (mért) tényezők burgonya esetében, bioszén hatása a:
- növénymagasságra
- levelek számára növényenként
- gumók számára növényenként
- sztólóra (tarack) növényenként.

* Az említett adatok közül a növény magassága és a levelek száma hetente került feljegyzésre, a többi tényező a betakarítást követően.

Description of the novelty of the technology

A bioszén alkalmazása egy viszonylag új technológiának számít.
Elterjedése a mezőgazdaságban nem általános sem Ausztráliában, sem pedig máshol a világon, mivel a termésmennyiségre és a talaj életre vonatkoztatott agronómiai értékeinek előnyei nem eléggé számszerűsíthetők széles körben alkalmazva - a hitelesítés szempontjából viszont a konkrét ajánlás elengedhetetlen.
A bioszén maga egy hasznos környezetbarát anyagnak tekinthető, mivel hulladékból állítják elő (elsősorban zöldhulladékból), újabbat nem eredményez, viszont elősegíti a növény növekedését környezetbarát módon (vegyszermentesen), hatása azonban számos tényezőtől függ (talajtípus, növényfajta és annak állapota elültetéskor).

Technology classification
Class of the technology
  • Soil amelioration with biochar
  • Soil amelioration with biochar from agricultural and forestry waste
Technology-monitoring
Technological parameters
Soil flux
Monitored environmental element
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Costs of the technology
Capital costs
40.000 - 200.000 Euro
Specific operation costs
200 - 400 Euro
Specific energy costs
20 - 40 Euro
Specific labour costs
80 - 200 Euro
Specific total costs
above 400 Euro
Remarks on cost calculation

Beruházás költségei: Fóliasátor / üvegház létesítése, öntözőrendszer kialakítása (méret és technológia függő költségek), palánták / növénymagok beszerzési ára, gyökérközeg anyag beszerzési költségei (anyagfüggő, pl: tőzeg, kókuszrost, perlit, kőgyapot, szalma, homok, zeolit stb.) munkadíj, felmerülő logisztikai és egyéb gépészeti berendezések költségei.

Fajlagos költségek: Munkadíj 1 ha területre számolva napi 8 óra munkával a növénnyel való foglalkozási igénynek megfelelően, Növényház fűtése / hűtése és megvilágítása, valamint egyéb energiaszükséglet és gépészet költségei (pl: vízszükséglet, öntözés, szivattyú használat - villamosenergia igény), tápanyagpótlás, bioszén kezelések kijuttatásához tartozó logisztikai költségek.

Fajlagos összköltség: A korábban felsoroltak összessége.

A költségek értékei hozzávetőleges átlag értékek.

SWOT (evalaution based on scores)
Costs
3-medium
Time requirement
2-high
Space requirement
3-medium
Workload requirement
2-high
Equipment, apparata requirement
3-medium
Qualified labour
3-medium
Environmental risk and workplace risks
4-low
Ability to meet the target value
3-medium
Environmental efficiency
4-high
Cost efficiency
3-average
Generation of any recyclable byproduct
no
Generation of any byproduct to be treated
no
Automation/remote control
no
Feasibility
4-good
Availability
3-average
Well known
1-bad
SWOT (evaluation in words)
Strengths

- Környezetbarát vegyszermentes technológia
- Veszélyes melléktermék nem keletkezik általa
- Pozitív hatással van a növény növekedésre és produktumra

Weaknesses

- Pozitív hatása nem megfelelő mennyiségben számszerűsíthető, ezért nem elterjedt
- Hatását befolyásolja a talajtípus, a növényfajta és annak fejlettségi állapota
- Csak bizonyos mennyiség alkalmazása esetén van pozitív változás, egyébként semleges a hatása

Possibilities

- szerves hulladékból készül, így az egyéb mezőgazdasági és faipari melléktermékek hatékonyan hasznosíthatók, felhasználhatók

Threats

A bioszén alkalmazásának mennyiségével arányban növekszik a talaj:
- pH értéke
- EC (elektromos vezetőképesség) értéke
- Sókoncentráció tartalma

Completed applications
Site name
Mezőgazdasági és Élelmiszertudományi Egyetem
Location of the application, country
Queensland Egyetem, Ausztrália
Location of the application, town and/or region
Gatton
Start date of the application
2011
End date of the application
2011
Application stages
Demonstration
Landuse
  • Agricultural
Other landuse
n.a.
Summary of the charasteristic parameters of application

30 t/ha bioszén alkalmazása során saláta esetében a következő eredmények voltak tapasztalhatók:

- Jelentős különbség a heti növénymagasságban mutatkozott a 'kezelések' hatására, azonban ezek befolyása a növénynövekedésre minden héttel egyre csökkent.

A végeredmény számokban kifejezve a következőképpen alakult:
- Friss hajtástömeg: 36 g (gramm) (kezdeti mért érték: 16,5 g)
- Gyökér friss tömeg: 8,5 g (kezdeti mért érték: 5,7 g)
- Hajtás száraz tömeg: 3,65 g (kezdeti mért érték: 2,0 g)
- Teljes friss tömeg: 43,5 g (kezdeti mért érték: 24,5 g)
- Teljes száraz tömeg: 4,8 g (kezdeti mért érték: 3,0 g)
- Gyökérhossz: 15 cm (kezdeti mért érték: 12,8 cm)

Növénymagasság alakulása/változása 30 t/ha bioszén kezelés során:
1. hét: 1,84 cm
2. hét: 3,70 cm
3. hét: 6,34 cm
4. hét: 11,12 cm
5. hét: 12,74 cm
6. hét: 12,90 cm
7. hét: 13,04 cm

Levélszám alakulása 30 t/ha bioszén kezelés esetén:
1. hét: 4
2. hét: 4,4
3. hét: 6,6
4. hét: 10,0
5. hét: 11,6
6. hét: 12,8
7. hét: 13,0

Soil degradation process
Class of soil degradation process
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter
Other soil degradation process
n.a.
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
pH változása bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
-
Typical initial value
7.60
Maximum initial value
7.77
Typical final value
8.68
Maximum final value
8.83
Class of soil degradation process
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter
Other soil degradation process
n.a.
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
sókoncentráció változása bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
%
Typical initial value
0.089
Maximum initial value
0.092
Typical final value
0.184
Maximum final value
0.187
Class of soil degradation process
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter
Other soil degradation process
n.a.
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Elektromos vezetőképesség (EC) változása bioszén kezelés hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
dS
Typical initial value
0.26
Maximum initial value
0.27
Typical final value
0.54
Maximum final value
0.55
Site name
Mezőgazdasági és Élelmiszertudományi Egyetem
Location of the application, country
Queensland Egyetem, Ausztrália
Location of the application, town and/or region
Gatton
Publications, references
Publications

Kalika P Upadhyay, Doug George, Roger S Swift and Victor Galea (2014) The Influence of Biochar on Growth of Lettuce and Potato, Journal of Integrative Agriculture 13(3): 541-546, doi: 10.1016/S2095-3119(13)60710-8

References

Brandstaka T, Helenius J, Hovi J, Kivelä J, Koppelmäki
K, Simojoki A, Soinne H, Tammeorg P. 2010.
Biochar filter: Use of biochar in agriculture as soil
conditioner.
Chan KY, Dorahy C, Tyler S. 2007. Determining the
agronomic value of composts produced from greenwaste
from metropolitan areas of New SouthWales, Australia.
Australian Journal of Experimental Agriculture, 47,
1377-1382.
Chan K, van Zwieten L, Meszaros I, Downie A, Joseph S.
2008a. Agronomic values of greenwaste biochar as a soil
amendment. Soil Research, 45, 629-634.
Chan K, van Zwieten L, Meszaros I, Downie A, Joseph S.
2008b. Using poultry litter biochars as soil amendments.
Soil Research, 46, 437-444.
Day D, Evans R J, Lee J W, Reicosky D. 2004. Valuable
and stable carbon co-product from fossil fuel exhaust
scrubbing. Journal of the American Chemical Society,
49, 352-355.
Demirbas A. 2004. Effects of temperature and particle size
on bio-char yield from pyrolysis of agricultural residues.
Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 72, 243-248.
Downie A, Klatt P, Munroe P. 2007. Slow pyrolysis:
Australian demonstration plant successful on multifeedstocks.
In: Bioenergy 2007 Conference. Jyvaskyla,
Finland. pp. 225-257.
Glaser B, Balashov E, Haumaier L, Guggenberger G,
Zech W. 2000. Black carbon in density fractions of
anthropogenic soils of the Brazilian Amazon region.
Organic Geochemistry, 31, 669-678.
Ioannidou O, Zabaniotou A. 2007. Agricultural residues as
precursors for activated carbon production - A review.
Renewable and Sustainable Energy Reviews, 11, 1966-
2005.
Lehmann J , Gaunt J , Rondon M. 2006. Bio-char
sequestration in terrestrial ecosystems - A review.
Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change,
11, 395-419.
Lehmann J, Pereira da Silva J, Steiner C, Nehls T, Zech
W, Glaser B. 2003. Nutrient availability and leaching
in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the
Central Amazon basin: Fertilizer, manure and charcoal
amendments. Plant and Soil, 249, 343-357.
Lehmann J. 2007. Bio-energy in the black. Frontiers in
Ecology and the Environment, 5, 381-387.
Lima I M, McAloon A, Boateng A A. 2008. Activated
carbon from broiler litter: process description and cost of
production. Biomass Bioenergy, 32, 568-572.
Luostarinen K, Vakkilainen E, Bergamov G. 2010. Biochar
filter - Carbon containing ashes for agricultural purposes.
In: Report for Baltic Sea Action Summit (BSAS)
Commitment 2010. University of Helsinki, Finland. p. 3.
Major J, Steiner C, Downie A, Lehmann J. 2009. Biochar
effects on nutrient leaching. In: Lehmann J, Stephen J,
eds., Biochar for Environmental Management: Science
and Technology. Earthscan, London. pp. 271-287.
Rayment G E, Higginson F R. 1992. Australian Laboratory
Handbook of Soil and Water Chemical Methods. Inkata
Press, Melbourne, Sydney.
Sharma S K, Bryan G J, Winfield M O, Millan S. 2007.
Stability of potato (Solanum tuberosum L.) plants
regenerated via somatic embryos, axillary bud
proliferated shoots, microtubers and true potato seeds:
A comparative phenotypic, cytogenetic and molecular
assessment. Planta, 226, 1449-1158.
Skjemstad J O, Reicosky D C, Wilts A R, McGowan J A.
2002. Charcoal carbon in US agricultural soils. Soil
Science Society of America Journal, 66, 1249-1255.
Sohi S, Lopez-Capel E, Krull E, Bol R. 2009. Biochar,
climate change and soil: A review to guide future
research, CSIRO. Land and Water Science Report, 5, 17-
31.
van Zwieten L, Kimber S, Morris S, Chan K, Downie A,
Rust J, Joseph S, Cowie A. 2010. Effects of biochar
from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic
performance and soil fertility. Plant Soil, 327, 235-246.

Properties of the datasheet
Datasheet id (original)
1747
Creator
Elek Györgyi
Status
Verified
Adatlap típusaSoil amelioration technology
Létrehozás2015-04-10
Módosítás2018-06-22