Bioszén hatása az USA közép-nyugati részén található mezőgazdasági talajra

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 hatása az USA közép-nyugati részén található mezőgazdasági talajra
Technology name
Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil
Country of origin
United States
Stage of development
after application
Standard number
n.a
Name and number of the project
n.a
Start of the development
2009
End of the development
2010
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
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter
Other soil degradation process
Széntartalom csökkenése (Adatok az 1. csatolmányban)
Typical measured/quantitative value of environmental risk
összes széntartalom növekedés bioszén hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
%
Typical initial value
1.99
Maximum initial value
2.00
Typical final value
3.51
Maximum final value
3.51
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter
Other soil degradation process
Nitrogéntartalom csökkenése (Adatok az 1.csatolmányban)
Typical measured/quantitative value of environmental risk
összes nitrogéntartalom növekedés bioszén hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
%
Typical initial value
0.168
Maximum initial value
0.167
Typical final value
0.180
Maximum final value
0.178
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter
Other soil degradation process
C:N arány csökkenése (Adatok az 1. csatolmányban)
Typical measured/quantitative value of environmental risk
C:N arány növekedés
Typical initial value
11.9
Maximum initial value
12.0
Typical final value
19.5
Maximum final value
19.5
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Other
Other soil degradation process
Kationcserélő kapacitás csökkenése (Adatok az 1.csatolmányban)
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Kationcserélő kapacitás növekedés
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
cmol/kg
Typical initial value
17.1
Maximum initial value
17.6
Typical final value
20.8
Maximum final value
20.8
Soil degradation process to be considered
  • *Physical soil degradation
  • Structure destruction
Other soil degradation process
Fajlagos felület csökkenése (Adatok a 3. csatolmányban)
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Fajlagos felület növekedés bioszén hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
m2/g
Typical initial value
130
Typical final value
153
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Soil acidification
Other soil degradation process
pH csökkenése (Adatok az 1. csatolmányban)
Typical measured/quantitative value of environmental risk
talaj pH növekedés bioszén hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
egység
Typical initial value
6.4
Maximum initial value
6.6
Typical final value
7.13
Maximum final value
7.25
Soil degradation process to be considered
  • *Physical soil degradation
  • Decrease in moisture content
Other soil degradation process
Víztartalom csökkenése (Adatok a 2. csatolmányban)
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Talaj víztartalom növekedés bioszén hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/g
Maximum initial value
0.10
Maximum final value
0.27
Soil degradation process to be considered
  • *Physical soil degradation
  • Decrease in moisture content
Other soil degradation process
Vízáteresztés csökkenése (Adatok a 2. csatolmányban)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/g
Typical initial value
0.31
Typical final value
0.36
Soil degradation process to be considered
  • *Physical soil degradation
  • Soil compaction
Other soil degradation process
Sűrűség csökkenése (Adatok a 4.csatolmányban)
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Talaj sűrűség növekedés bioszén hatására
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/cm3
Maximum initial value
1.2
Maximum final value
1.35
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in micro elements
Other soil degradation process
Mikroelem tartalom csökkenése Cu, Fe, Mn, Zn esetében (Adatok az 5. és 6.csatolmányban)
Environmental element/phase the method may be applied to
Unsaturated (whole) soil
Technology type
simple
Basis of the technology
Physical- chemical
Technology description

USA közép-nyugati mezőgazdasági területen, Clarion talajból vett minták oszlopba töltésével (25 cm hosszúságú, 7,7 cm átmérőjű) vizsgálták a bioszén kezelés hatását, trágya hozzáadással és a talajoszlop mélységével összevetve. A mérés a mintákba 0, 5, 10, 20 g/kg mennyiségű bioszén került, majd 500 napig inkubálás következett 25°C-on, 80% relatív páratartalom mellett. Az inkubálás során hetente egyszer átmosták a talajt 200 ml 0,001 M kalcium-kloriddal. A 12. héten a minták felébe (24 mintába) 5 g száraz sertéstrágya került. Az eredmények azt mutatták, hogy az összes szerves C mennyisége nőtt a csak bioszénnel kezelt mintákban, míg a trágyával kezelt talajoknál nem volt szignifikáns hatás. Az összes N tartalma a csak bioszénnel kezelt mintáknak nőtt a bioszén mennyiségének hozzáadásával. A bioszénnel és trágyával kezelt talajok eredményei azt mutatták, hogy a bioszén a trágya által hozzáadott nitrogént segített stabilizálni. A bioszénnel kezelt talajok vízvisszatartása, fajlagos felülete, kationcserélő kapacitása, pH-ja, P visszatartása nőtt. A Mehlich 3 extrahálható P, K, Ca, Mn nőtt a bioszénnel kezelt talajokban, míg a Mg, Cu, és Zn-re nem volt jelentős hatása.

Description of the novelty of the technology

Természetes anyag (bioszén) használata talajjavításra.

Class of the technology
  • Soil amelioration with biochar
  • Soil amelioration with biochar from agricultural and forestry waste
Other technology
Talaj minőségének javítása bioszenes kezeléssel
Technological parameters
pH
Cation/anion exchange capacity
Specific surface
Nutrient content
Other
Other technological parameter

Sűrűség, vízvisszatartás, víztartalom,

Monitored environmental element
Unsaturated (whole) soil
Other
Capital costs
20.000 - 40.000 Euro
Specific operation costs
no estimation
Specific energy costs
no estimation
Specific material costs
200 - 400 Euro
Specific labour costs
200 - 400 Euro
Specific total costs
200 - 400 Euro
Remarks on cost calculation

A bioszén ára körülbelül 100000 Ft/ha-ra tehető.

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

A talajminőség javítása számottevő. A kezelés könnyen kialakítható, nincsenek nagyobb költségek. Túlzott emberi beavatkozást nem igényel. Környezethatékonysága jó. Alkalmazása során a veszélyhelyzetek minimálisak. Kiválóan alkalmazható. Alkalmazása során nem keletkeznek ártalmatlanítandó melléktermékek sem.

Weaknesses

A kezelést az adott talajtípushoz kell igazítani. A javulás mértékének számszerűsítéséhez műszerezettség szükséges (főként nyomelemek esetében). A hatás nem azonnali.

Possibilities

A technológia talajjavításra és szennyezőanyagok eltávolítására is használható, akár trágya használatával egyidejűleg. Csökkenti a talaj dinitrogén-oxid és metán kibocsátását.

Threats

A bioszén PAH és toxikus fémtartalma veszélyt jelenthet, melyeket ökotoxikológiai tesztekkel lehet kimutatni. Hatással van a N ciklusra. A beszerzésnél ügyelni kell arra, hogy megfelelő körülmények között előállított bioszenet vásároljunk (különben nem nevezhető bioszénnek).

Site name
Boone Country Iowa, Iowa State University
Location of the application, country
United States
Location of the application, town and/or region
Iowa
Landuse
  • Agricultural
Summary of the charasteristic parameters of application

Keményfából lassú pirolízissel előállított bioszénnel, talajkezelési technológiát alkalmaztak tipikus Közép-nyugati talajokon (Clarion/finomanyagos, szuperaktív) a talaj minőségének javítása céljából. Laboratóriumi körülmények között vizsgálták a minták tápanyag ellátottságát, pH-ját, kationcserélő kapacitását, sűrűségét, vízáteresztő képességét és víztartalmát bioszén illetve bioszén és trágya hozzáadásával. A kapott eredmények azt mutatták, hogy a bioszénnel történő kezelés szinte minden paraméter esetében jobb eredményt mutatott, mint a kontroll mintánál. A trágya és bioszén együttes alkalmazása nem mutatott jelentős különbséget, a csak bioszénnel kezelt talajokhoz képest.

Soil degradation process
Class of soil degradation process
  • Other soil degradation
Publications

Laird, D.A., Fleming, P., Davis, D.D., Horton, R., Wang, B., Karlen, D.L. 2010. Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil. Geoderma 158, 443-449.

References

Laird, D.A., Fleming, P., Davis, D.D., Horton, R., Wang, B., Karlen, D.L. 2010. Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil. Geoderma 158, 443-449.

Datasheet id (original)
1813
Creator
Csendes Kitti Anita
Status
Verified
Adatlap típusaSoil amelioration technology
Létrehozás
Módosítás