Bioszén alkalmazása homokos és agyagos talaj javítására és kukorica termés növelésére. Tenyészedényes kísérlet.

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
Telephone/fax
+36-1-4632347
Technology Hungarian nameBioszén alkalmazása homokos és agyagos talaj javítására és kukorica termés növelésére. Tenyészedényes kísérlet.
Technology name
Biochar characteristics and application rates affecting corn growth and properties of soils contrasting in texture and
Country of origin
Hawaii, USA
Stage of development
under demonstration
Standard number
na
Name and number of the project
TRF Basic Research Programs; theWater, Energy, and Soil Sustainability (WESS) Program
Start of the development
2008
End of the development
2013
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements
Other soil degradation process
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
Typical measured/quantitative value of environmental risk
mobilis Al-koncentráció változása bioszénnel kezelt homokos talajban (1. periódus)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
24.82
Maximum initial value
24.82
Typical final value
0.15
Maximum final value
0.15
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements
Other soil degradation process
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Mobilis Al-koncentráció változása homokos talajban bioszén hatására (2. periódus)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg;
Typical initial value
10.22
Maximum initial value
10.22
Typical final value
0.07
Maximum final value
0.07
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements
Other soil degradation process
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Mobilisa Mn-koncentráció változása bioszénnel kezelt homokos talajban (1. periódus)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/L
Typical initial value
0.81
Maximum initial value
0.81
Typical final value
4.61
Maximum final value
4.61
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements
Other soil degradation process
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Mobilis Mn-koncentráció változása homokos talajban bioszén ahtására (2. periódus)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/L
Typical initial value
1.12
Maximum initial value
1.12
Typical final value
2.37
Maximum final value
2.37
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements
Other soil degradation process
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Kukorica Mn felvételének csökkenése
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/kg
Typical initial value
0.41
Maximum initial value
0.41
Typical final value
0.7
Maximum final value
0.7
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements
Other soil degradation process
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Kukorica Mn felvételének csökkenése
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/kg
Typical initial value
0.41
Maximum initial value
0.41
Typical final value
0.08
Maximum final value
0.08
Environmental element/phase the method may be applied to
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Pore water
Other
Technology type
simple
Basis of the technology
Chemical
Technology description

A talajjavítási technológia során két különböző (alacsony és magas) hőmérsékleten két Eukaliptusz-fajtából gyártott bioszenet adagoltak különböző tömegszázalékban (0, 1, 2 és 4 w/w%) két talajtípushoz (savanyú homokos vályogtalaj és agyagos vályogtalaj). A bioszén talajjavító hatása a bioszén tulajdonságaitól, az alkalmazás időtartamától és a talajtípustól függ. Két, egymást követő kukorica-termésen vizsgálták a bioszén időbeli hatását. A vizsgálatokat tenyészedényes kísérletben végezték és azt kísérték figyelemmel, hogy a különböző körülmények között gyártott bioszén milyen módon hat a talaj termékenységére, a növénynövekedésre és a talajban kimutatott Mn és Al fitotoxikusságára.

Description of the novelty of the technology

A bioszén talajjavító és termésnövelő hatása érvényesült a technológia során. Homoktalajra alkalmazva nőtt a talaj termékenysége, a növényeket gyorsabb növekedésre késztette, illetve lecsökkentette a Mn növény általi felvételét, bár a talajban nőtt a Mn és Al oldhatósága. Ezáltal csökkent Mn fitotoxikus hatása a kukoricára, így a bioszén hozzájárult a kukorica termés növeléséhez.

Class of the technology
  • Soil amelioration with biochar
  • Soil amelioration with biochar from agricultural and forestry waste
Other technology
Talajjavítás a talaj szerkezeti és ásványi összetétel változtatásával, növénynövekedés serkentése
Technological parameters
Material consumption
pH
Cation/anion exchange capacity
Texture
Nutrient content
Organic matter content
Plant growth
Monitored environmental element
Unsaturated (whole) soil
Capital costs
2.000 - 4.000 Euro
Specific operation costs
no estimation
Specific energy costs
no estimation
Specific labour costs
80 - 200 Euro
Specific total costs
above 400 Euro
Remarks on cost calculation

A technológiát csak kísérleti körülmények között tesztelték, ezért a két bioszén típus tényleges alkalmazása esetén a beruházás meghatározása nehézségekbe ütközik. A kukoricatermelés idő- és pénzigényes, valamint az alkalmazott eszközöket -égetőkemence, villanófényes karbonizátor-, szállítás költségeit is figyelembe kell venni.

Costs
3-medium
Time requirement
2-high
Space requirement
2-high
Workload requirement
3-medium
Equipment, apparata requirement
2-high
Qualified labour
2-high
Environmental risk and workplace risks
4-low
Ability to meet the target value
4-high
Environmental efficiency
3-medium
Cost efficiency
3-average
Generation of any recyclable byproduct
yes
Generation of any byproduct to be treated
no
Automation/remote control
no
Feasibility
3-average
Availability
4-good
Well known
2-weak
Strengths

Környezetbarát technológia. Bioszenek alkalmazása segíti a növények tápanyagfelvételét és növekedési ütemük gyorsulását, mindenképpen javítja a talaj szerkezetét és ásványi anyag összetételét.

Weaknesses

Az eukaliptusz bioszén alkalmazásának hatékonysága talajtípustól függ, valamint az alkalmazott bioszén gyártási technológiájától. Ezért további vizsgálat szükséges ahhoz, hogy tisztázódjon a bioszén és Mn közötti kölcsönhatás mechanizmusa a Mn fitotoxikussága csökkentése érdekébennagy Mn tartalmú talajokban.

Possibilities

Az eukaliptuszból készült bioszenek alkalmazása más típusú talajok javítására, illetve más mezőgazdasági növények termésnövelésére.

Threats

Ezt a kísérletet még csak a Hawaii egyetemhez tartozó 'tankertben' végezték el kétféle talajtípusra, hatása más körülmények között még ismeretlen.

Site name
Khorat, Waihawa talaj
Location of the application, country
Hawaii
Location of the application, town and/or region
Honolulu
Start date of the application
2008
End date of the application
2013
Application stages
Demonstration
Landuse
  • Other
Summary of the charasteristic parameters of application

A talajjavítási technológia során alacsony (350°C) és magas (850°C) hőmérsékleten kezelt bioszenet adtak savanyú homokos vályogtalajhoz és agyagos vályogtalajhoz különböző (1, 2, 4 m/m%)tömegszázalékban. A talajtípusok Khorat (származás: Thaiföld) és Wahiawa (származás: Hawaii) voltak, a bioszenek két Eukalpitusz-fajtából származtak. Az alacsonyabb hőmérsékleten kezelt bioszénnek kevesebb hamuösszetétele (2,4%) volt, mint a magasabb hőmérsékletűnek (3,9%). A bioszeneket két féle technológiával állították elő: Thaiföldön tradicionális égetőkemencével (TK), illetve Hawaii-on villanófény karbonizálással(FC). A vizsgálatokat két egymást követő kukorica-termésen vizsgálták és összehasonlították a kontroll mintával (bioszenet nem tartalmazott). Az eredmények azt mutatták, hogy az első kukorica-termés pH-ja nőtt (5,88) a kontrollhoz (4,74) képest mind a két talajtípusban, illetve jelentősen nőtt a szöveti K-felvétel és csökkent a szöveti Ca és Mg felvétel. A második termésben azonban K, Ca, és Mg növekedés figyelhető meg, de a szöveti Al és Mn koncentráció csökkent. Megállapították, hogy a bioszén növeli a talajban oldható Mn koncentrációt, illetve csökkenti a növények Mn felvételét. Az alacsony hőmérsékleten gyártott bioszén jobb eredményeket produkált a magasabb hőmérsékletűhöz képest.
Az Al koncentráció a Khorat (savanyú homokos vályogtalaj) talajban az 1. termésperiódusban jelentősen csökkent (0.15 mg/kg) a kontrollhoz (24.82 mg/kg) képest, mind a KT-, illetve mind az FC-kezelt bioszén növekvő adagolásával. Az FC-kezelt 2 és 4%-os bioszénnel érték el a legjobb eredményeket (0.33 és 0.15 mg/kg), ami a 2. termésperiódusban is folytatódott(1.78 és 0.07 mg/kg). A Wahiawa (agyagos vályogtalaj) talajban a Mn koncentráció oldhatósága szintén az FC-kezelt 2 és 4%-os bioszén adagolásánál volt a legpozitívabb mind a kettő termésperiódusban, bár az előbbinek (3.06 és 4.61 mg/kg) látványosabb a hatása az utóbbihoz (1.56 és 2.37 mg/kg) képest

Soil degradation process
Class of soil degradation process
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements
Other soil degradation process
Talajjavítás a talaj szerkezeti és ásványi összetétel változtatásával, növénynövekedés serkentése
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Mobilis Al-koncentráció változása homokos talajban bioszén hatására (1. periódus)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
24.82
Maximum initial value
24.82
Typical final value
0.15
Maximum final value
0.15
Class of soil degradation process
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements
Other soil degradation process
Talajjavítás a talaj szerkezeti és ásványi összetétel változtatásával, növénynövekedés serkentése
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Mobilis Al-koncentráció változása homokos talajban bioszén hatására (2. periódus)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
10.22
Maximum initial value
10.22
Typical final value
0.07
Maximum final value
0.07
Class of soil degradation process
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements
Other soil degradation process
Talajjavítás a talaj szerkezeti és ásványi összetétel változtatásával, növénynövekedés serkentése
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Mobilis Mn-koncentráció változása bioszénnel kezelt homokos talajban (1. periódus)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/L
Typical initial value
0.81
Maximum initial value
0.81
Typical final value
4.61
Maximum final value
4.61
Class of soil degradation process
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements
Other soil degradation process
Talajjavítás a talaj szerkezeti és ásványi összetétel változtatásával, növénynövekedés serkentése
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Mobilis Mn-koncentráció változása homokos talajban bioszén hatására (2. periódus)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/L
Typical initial value
1.12
Maximum initial value
1.12
Typical final value
2.37
Maximum final value
2.37
Class of soil degradation process
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements
Other soil degradation process
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Kukorica Mn felvételének csökkenése
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/kg
Typical initial value
0.41
Maximum initial value
0.41
Typical final value
0.7
Maximum final value
0.7
Class of soil degradation process
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements
Other soil degradation process
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Kukorica Mn felvételének csökkenése
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/kg
Typical initial value
0.41
Maximum initial value
0.41
Typical final value
0.08
Maximum final value
0.08
Publications

Somchai Butnan, Jonathan L. Deenik, Banyong Toomsan, Michael J. Antal, Patma Vityakon: Biochar characteristics and application rates affecting corn growth
and properties of soils contrasting in texture and mineralogy, Geoderma 237–238 (2015) 105–116

References

Somchai Butnan, Jonathan L. Deenik, Banyong Toomsan, Michael J. Antal, Patma Vityakon: Biochar characteristics and application rates affecting corn growth
and properties of soils contrasting in texture and mineralogy, Geoderma 237–238 (2015) 105–116

Datasheet id (original)
1748
Creator
Piblinger Brigitta
Status
Verified
Adatlap típusaSoil amelioration technology
Létrehozás2015-04-11
Módosítás2018-06-22