Talajjavítás bioszénnel, és annak hatása a mikrobiális közösségekre mérsékelt talajon (PLFA vizsgálat)

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
E-mail
mmolnar@mail.bme.hu
vfeigl@mail.bme.hu
Website
http://envirotox.hu
Compulsory sheet of the technology
Technology Hungarian nameTalajjavítás bioszénnel, és annak hatása a mikrobiális közösségekre mérsékelt talajon (PLFA vizsgálat)
Technology name
Biochar amendment to agricultural soils and affects to the biomass of microbial communities
Country of origin
Ausztria
Stage of development
under demonstration
Standard number
n.a
Financing of the project
Name and number of the project
Austrian FFG project nr. 825438
Start of the development
2009
End of the development
2012
Name of the National Programme
KLI.EN funds program, Neue Energien 2020
Application sphere
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Egyéb biológiai degradáció
Other soil degradation process
PLFA (foszfolipid zsírsav) koncentráció változása a talajban
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
PLFA koncentráció változása a vizsgált talajban (Eschenau)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
nmol PLFA/g talaj
Typical initial value
45
Maximum initial value
92
Typical final value
40
Maximum final value
50
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Decrease in soil organic matter
Other soil degradation process
szerves C tartalom csökkenés
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
alapvető szerves C változás a talajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/100g szárított talaj
Typical initial value
3.3
Maximum initial value
3.3
Typical final value
3.1
Maximum final value
3.1
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Decrease in macro elements
Other soil degradation process
teljes N tartalom változás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Teljes N tartalom változása a talajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/100g szárított talaj
Typical initial value
0.17
Maximum initial value
0.17
Typical final value
0.11
Maximum final value
0.11
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Egyéb biológiai degradáció
Other soil degradation process
PLFA koncentráció változása
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
PLFA koncentráció változása a vizsgált talajban (fából készült bioszén alkalmazásával)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
nmol PLFA/g talaj
Typical initial value
50
Maximum initial value
90
Typical final value
50
Maximum final value
80
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Egyéb biológiai degradáció
Other soil degradation process
PLFA koncentráció változás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
PLFA koncentráció változása a vizsgált talajban (Gram pozitív baktériumok vizsgálatával)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
nmol PLFA/g talaj
Typical initial value
2
Maximum initial value
4
Typical final value
2.2
Maximum final value
5.8
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Egyéb biológiai degradáció
Other soil degradation process
PLFA koncentráció változás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
PLFA koncentráció változása a vizsgált talajban (Gram negatív baktériumok vizsgálatával)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
nmol PLFA/g talaj
Typical initial value
1.9
Maximum initial value
2.1
Typical final value
1
Maximum final value
1.8
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Egyéb biológiai degradáció
Other soil degradation process
PLFA koncentráció változás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
PLFA koncentráció változása a vizsgált talajban (actynomices baktérium vizsgálatával)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
nmol PLFA/g talaj
Typical initial value
1.9
Maximum initial value
2.1
Typical final value
4.1
Maximum final value
7.5
Soil degradation process to be considered
  • Biological soil degradation
  • Egyéb biológiai degradáció
Other soil degradation process
PLFA koncentráció változás
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
PLFA koncentráció változása a vizsgált talajban (gomba vizsgálatával)
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
nmol PLFA/g talaj
Typical initial value
1.8
Maximum initial value
2.3
Typical final value
0.5
Maximum final value
0.8
Soil degradation process to be considered
  • *Physical soil degradation
  • Decrease in moisture content
Other soil degradation process
Vízvisszatartás (WHC)
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
Vízvisszatartás a háromfajta talajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
g/100g
Typical initial value
40
Maximum initial value
45
Typical final value
>40
Maximum final value
>45
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Soil acidification
Other soil degradation process
talaj pH változása
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
A három vizsgált talaj kezdeti pH értékei átlagolva
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
pH
Typical initial value
6.4
Maximum initial value
7.4
Typical final value
>6.4
Maximum final value
>7.4
Soil degradation process to be considered
  • Chemical soil degradation
  • Other
Other soil degradation process
Sóháztartás eltolódása
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
CEC kation cserélődési képesség kezdeti átlaga a három talajban
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mmol kg-1
Typical initial value
164
Maximum initial value
209
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
Ecological
Technology description

A vizsgálat során különböző eredetű bioszenek hatását vizsgálták három féle talajban élő mikrobaközösségekre nézve. A vizsgálatot mind üvegházban, mind szabadföldön is elvégezték, szerves hulladékból készült bioszeneket használva.
Többször vettek mintát a talajból, és vizsgálták a biomassza mennyiséget PLFA módszerrel.

Description of the novelty of the technology

A bioszén alkalmazása egy viszonylag új technológiának számít. Elterjedése a mezőgazdaságban nem általános még egyik országban sem, mivel talajjavító és biomassza növelő hatása még nem egyértelműen bizonyított.

Technology classification
Class of the technology
  • Soil amelioration with biochar
  • Soil amelioration with biochar from agricultural and forestry waste
Other technology
Három fajta mezőgazdasági hulladékból készült bioszén mellett importált bioszenet is használtak
Technology-monitoring
Technological parameters
Soil flux
Water flux
Water consumption
Biological activity
Biological indicators
pH
Nutrient content
Organic matter content
Plant growth
Monitored environmental element
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Costs of the technology
Capital costs
4.000 - 8.000 Euro
Specific operation costs
above 400 Euro
Specific energy costs
200 - 400 Euro
Specific material costs
200 - 400 Euro
Specific labour costs
above 400 Euro
Specific total costs
above 400 Euro
SWOT (evalaution based on scores)
Costs
3-medium
Time requirement
3-medium
Space requirement
4-low
Workload requirement
4-low
Equipment, apparata requirement
2-high
Qualified labour
3-medium
Environmental risk and workplace risks
0-non relevant
Ability to meet the target value
2-low
Environmental efficiency
4-high
Cost efficiency
3-average
Generation of any recyclable byproduct
yes
Generation of any byproduct to be treated
no
Automation/remote control
yes
Feasibility
2-weak
Availability
2-weak
Well known
3-average
SWOT (evaluation in words)
Strengths

Környezetbarát technológia, hulladékot használnak fel a bioszén előállításához így nem terheli a környezetet. Segíti a növények tápanyag felvételét és javítja a talajok ásványianyag tartalmát. Hasznlata során nem keletkezik toxikus melléktermék

Weaknesses

Alkalmazásának előnyei még nem bizonyítottak, ezért egyelőre nem terjedt el széles körben. Hatása nagymértékben függ a talaj típusától és ásványi anyag tartalmától, illetve a bioszén összetételétől.

Possibilities

Hulladék újrahasznosításra kiváló. Kisebb hőmérsékletű pirolízissel jobb eredmények érhetők el.

Threats

Biomassza pirolízis során PAH-ok keletkezhetnek a tökéletlen égés folyamán, melyek erősen toxikus vegyületek

Completed applications
Site name
AIT Austrian Intitute of Technology
Location of the application, country
Ausztria
Location of the application, town and/or region
Vienna
Start date of the application
2009
End date of the application
2012
Application stages
Demonstration
Size of the treated area
Length (m)
7.0
Depth (m)
1.00
Landuse
  • Agricultural
Other landuse
Üvegház
Summary of the charasteristic parameters of application

A vizsgálat során különböző eredetű bioszenek hatását vizsgálták három féle talajban élő mikrobaközösségekre nézve. A vizsgálatot mind üvegházban, mind szabadföldön is elvégezték, szerves hulladékból készült bioszeneket használva.
A felhasznált bioszén fajták: fakeverék, szalma, szőlővessző (400 és 525°C-on pirolizálva), valamint importált fakeverék (80% bükkfa, 20% egyéb kemény fa, Romániából). A bioszén talajjavító hatása a bioszén tulajdonságaitól, az alkalmazás időtartamától, és a talajtípustól függ.
Az üvegházas kísérletben 1 éven keresztül kontrolláltan öntözték a talajt, melyben vetésforgóban először mustár, később árpa, majd vörös lóhere nőtt. A talajból bizonyos időközönként mintát vettek, és PLFA módszerrel vizsgálták a biomassza tartalmát, illetve a C és N tartalmat. Havonta ellenőrizték a pH-t, ammónium és DOC tartalmat.
A szabadföldi vizsgálat során 2 területről gyűjtöttek talajmintát, és abban helyeztek el bioszenet más-más koncentrációban talajjavításra (1%, 3%, bioszén nélkül csak NPK trágya). A talajban vetésforgóban kukorica, árpa, majd napraforgó nőtt. Többször vettek mintát, és vizsgálták a biomassza mennyiséget PLFA módszerrel.
PLFA vizsgálat: foszfolipid zsírsavak, melyek értéke a talajban megegyezik a biomassza tömegével. PLFA bioindikátorok voltak: Gram pozitív baktériumok, Gram negatív baktériumok, actinomycetes baktériumok, gombák, és nem minősített baktériumok. Nem a PLFA-k összességét használták, hanem egy általános reprezentatív PLFA-t minden csoportban.
A bioszén jelenléte nem befolyásolta a biomassza növekedést illetve csökkenést, a 400°C on pirolizált szőlővesszőből készült bioszén kivételével, mely használata során nőtt a mikroba koncentráció a talajban. Arra a konklúzióra jutottak, hogy a mikroba koncentráció változása a talajban nem direkt, hanem indirekt módon megy végbe, és inkább a talaj szerkezetétől, összetételétől és ásványi anyag tartalmától függ, mint a bioszén jelenlététől.

Publications, references
Publications

Anders, E., Watzinger, A., Rempt, F., Kitzler, B.,
Wimmer, B., Zehetner, F., Stahr, K., ZechmeisterBoltenstern,
S., Soja, G. 2013. Biochar affects the
structure rather than the total biomass of microbial
communities in temperate soils. Agricultural and Food
Science 22, 404-423.

References

Abit, S.M., Bolster C.H., Cai, P&Walker, S.L. 2012. Influence of Feedstock and Pyrolysis Temperature of Biochar Amendments on Transport of Escherichia coli in Saturated and Unsaturated Soil. Environmental Science and Technology 46: 8097-8105
Anders, E., Watzinger, A., Rempt, F., Kitzler, B.,
Wimmer, B., Zehetner, F., Stahr, K., ZechmeisterBoltenstern,
S., Soja, G. 2013. Biochar affects the
structure rather than the total biomass of microbial
communities in temperate soils. Agricultural and Food
Science 22, 404-423.
Bligh E. & Dyer W. 1959. A rapid method of total lipid extraction and purification. Canadian Journal of Biochemistry and Physiology 37: 911-917

Pictures
Táblázat a felhasznált bioszén alapanyagokról
Properties of the datasheet
Datasheet id (original)
1799
Creator
Bellaagh Daniella
Status
Verified
Adatlap típusaSoil amelioration technology
Létrehozás
Módosítás