Влияние биоугля на дисперсное и минерально-связанное органическое вещество дерново-подзолистой супесчаной почвы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В четырехлетнем полевом эксперименте изучили влияние внесения биоугля в дозе 20 т/га на содержание общего органического углерода (Сорг), углерода дисперсного пула, углерода минерально-связанного органического вещества и углерода илистой фракции почвы (Сил). Полевой эксперимент был заложен на Агрофизическом стационаре Меньковской опытной станции (Ленинградская обл.). Сельскохозяйственный участок занят дерново-подзолистой супесчаной почвой, которая различалась по степени окультуренности: среднеокультуренная (СОК) и высокоокультуренная (ВОК). На участках с разной окультуренностью заложены варианты: контроль (без биоугля) и с биоуглем в дозе 20 т/га. Содержание Сорг определяли по методу Тюрина. Выделение дисперсного пула (РОМ) и минерально-связанного (МАОМ) осуществляли по следующей методике. В пробу почвы массой 10 г, пропущенную через сито с ячейками 2 мм, добавляли 30 мл раствора гексаметафосфата натрия (Na6P6O18) (5 г/л), затем взбалтывали на шейкере 15 ч (скорость 180 об. мин). Полученную суспензию пропускали через сито с диаметром ячеек 0.053 мм. На сите собирали фракцию РОМ, под ситом – фракцию МАОМ. Выделение илистой фракции почвы осуществляли методом седиментации после обработки проб ультразвуком. В результате 4-летнего эксперимента при внесении биоугля произошло увеличение содержания Сорг в среднеокультуренной почве на 2.8%, в высокоокультуренной почве – на 21.3%. Отмечено увеличение массы РОМ в варианте с биоуглем среднеокультуренной почвы на 8%, в высокоокультуренной почве с биоуглем, напротив, отмечено уменьшение содержания РОМ на 4% по сравнению с контролем. Биоуголь способствовал увеличению углеродистости дисперсного пула. Содержание углерода в дисперсном пуле почвы СОК увеличилось на 15%, почвы ВОК – на 20.8% по сравнению с контролем. Внесение биоугля привело к уменьшению массы пула МАОМ на 4-й год исследования в среднеокультуренной почве на 17.6% и увеличению его содержания в высокоокультуренной почве на 16.5%. Биоуголь способствовал уменьшению содержания углерода в МАОМ пуле в почве СОК на 20.8% и увеличению его содержания в почве ВОК на 25.5% по сравнению с контролем. Биоуголь способствовал увеличению содержания Сил в пересчете на массу почвы в среднеокультуренной на 4.0%, в высокоокультуренной почве на 6.8%. На 4-й год эксперимента влияние биоугля ослабело.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. В. Бойцова

Агрофизический научно-исследовательский институт

Автор, ответственный за переписку.
Email: larisa30.05@mail.ru
Россия, 195220 Санкт-Петербург, Гражданский просп., 14

Е. Г. Зинчук

Агрофизический научно-исследовательский институт

Email: larisa30.05@mail.ru
Россия, 195220 Санкт-Петербург, Гражданский просп., 14

Список литературы

  1. Chatterjee R., Sajjadi B., Chen W.-Y., Mattern D.L., Hammer N., Raman V., Dorris A. Effect of pyrolysis temperature on physics-chemical properties and acoustic-based amination of biochar for efficient CO2 adsorption // Front. Energy Res. 2020. V. 8. Art. 85. doi: 10.3389/fenrg.2020.00085
  2. Lavallee J.M., Soong J.L., Cotrufo M.F. Conceptualizing soil organic matter into particulate and mineral-associated forms to address global change in the 21st century // Global Change Biol. 2020. V. 26 (1). P. 261–273. doi: 10.1111/gcb.14859
  3. Meng Yu. G., Tong J., Xiao Ri H., Jin Feng Y. Effects of applying biochar–based fertilizer and biochar on organic carbon fractions and contents of brown soil // J. Sci. Agricult. Sinica. 2018. V. 51. Iss. 11. P. 2126–2135. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.11.010
  4. Coopera J., Greenbergb I., Ludwigb B., Hippichb L., Fischerc D., Glaserc B., Kaisera M. Effect of biochar and compost on soil properties and organic matter in aggregate size fractions under field conditions // Agricult. Ecosyst. Environ. 2020. V. 295. 106882. doi: 10.1016/j.agee.2020.106882
  5. Shi S., Zhang Q., Lou Y., Du Z., Wang Q., Hu N., Wang Y., Gunina A., Song J. Soil organic and inorganic carbon sequestration by consecutive biochar application: results from a decade field experiment // Soil Use Manag. 2021. V. 37. P. 95–103.
  6. Zhang R., Qu Z., Liu L., Yang W., Wang L., Li J., Zhang D. Soil respiration and organic carbon response to biochar and their influencing factors // Atmosphere. 2022. V. 13. 2038. DOI: 10.3390/ atmos13122038
  7. Giannetta B., Plaza C., Galluzzi G., Benavente-Ferraces I., García-Gil J.C., Panettieri M., Gasco´ G., Zaccone C. Distribution of soil organic carbon between particulate and mineral-associated fractions as affected by biochar and its co-application with other amendments // Agricult. Ecosyst. Environ. 2024. V. 360. 108777. doi: 10.1016/j.agee.2023.108777
  8. Mavi M.S., Singh G., Singh B.P., Sekhon B.S., Choudhary O.P., Sagi S., Berry R. Interactive effects of rice–residue biochar and N-fertilizer on soil functions and crop biomass in contrasting soils // J. Soil Sci. Plant Nutr. 2018. V. 18. № 1. P. 41–59. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-95162018005000201
  9. Demisie W., Liu Z., Zhang M. Effect of biochar on carbon fractions and enzyme activity of red soil // Catena. 2014. V. 121. P. 214–221.
  10. Tian J., Wanga J., Dippold M., Gao Y., Blagodatskaya E., Kuzyakov Ya. Biochar affects soil organic matter cycling and microbial functions but does not alter microbial community structure in a paddy soil // Sci. Total Environ. 2016. V. 556. P. 89–97. doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.03.010
  11. Fernández-Ugalde O., Gartzia-Bengoetxea N., Arostegi J., Moragues L., Arias-González A. Storage and stability of biochar-derived carbon and total organic carbon in relation to minerals in an acid forest soil of the Spanish Atlantic area // Sci. Total Environ. 2017. V. 587–588. P. 204–213. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.02.121
  12. Cotrufo M.F., Ranalli M.G., Haddix M.L., Six J., Lugato E. Soil carbon storage informed by particulate and mineral-associated organic matter // Nat. Geosci. 2019. V. 12. P. 989–994. doi: 10.1038/s41561-019-0484-6
  13. Kalu S., Seppänen A., Mganga K.Z., Sietiö O.-M., Glaser B., Karhu K. Biochar reduced the mineralization of native and added soil organic carbon: evidence of negative priming and enhanced microbial carbon use efciency // Biochar. 2024. V. 6. Art. 7. doi: 10.1007/s42773-023-00294-y
  14. Sun Q., Yang X., Bao Z., Gao J., Meng J., Han X., Lan Y., Liu Z., Chen W. Responses of microbial necromass carbon and microbial community structure to straw- and straw-derived biochar in brown earth soil of Northeast China // Front. Microbiol. 2022. V. 13. Art. 967746. doi: 10.3389/fmicb.2022.967746
  15. Qianjin C., Min L., Zhongsheng Z. Effects of biochar application on soil organic carbon in degraded saline-sodic wetlands of Songnen Plain, Northeast China // Chin. Geograph. Sci. 2021. V. 31(5). P. 877−887. DOI: 10.1007/ s11769-021-1232-6
  16. Jiang M., Li C., Gao W., Cai K., Tang Y., Cheng J. Comparison of long-term effects of biochar application on soil organic carbon and its fractions in two ecological sites in karst regions // Geoderma Region. 2022. V. 28. e00477. doi: 10.1016/j.geodrs.2021.e00477 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S235200942100122X
  17. Моисеев К.Г., Рижия Е.Я., Бойцова Л.В., Зинчук Е.Г., Гончаров В.Д. Корректировочные работы по крупномасштабному почвенному картографированию Меньковского филиала Агрофизического института Россельхозакадемии // Агрофизика. 2013. № 1. С. 30–36.
  18. Бойцова Л.В., Рижия Е.Я., Москвин М.А. Содержание минеральных форм азота в дерново-подзолис- той супесчаной почве разной степени окультуренности при внесении в нее биоугля // Агрохимия. 2021. № 11. С. 25–32.
  19. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. 419 с.
  20. Растворова О.Г., Андреев Д.П., Гагарина Э.И., Касаткина Г.А., Федорова Н.Н. Химический анализ почв. СПб.: СПбГУ, 1995.
  21. Cambardella C.A., Elliott E.T. particulate soil organic-matter changes across a grassland cultivation sequence // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1992. V. 56. № 3. P. 777–783. doi: 10.2136/sssaj1992.03615995005600030017x
  22. Семенов В.М., Лебедева Т.Н., Лопес де Гереню В.О., Овсепян Л.А., Семенов М.В., Курганова И.Н. Пулы и фракции органического углерода в почве: структура, функции и методы определения // Почвы и окруж. среда. 2023. Т. 6(1). e199. doi: 10.31251/pos.v6i1.199
  23. Бойцова Л.В., Непримерова С.В., Зинчук Е.Г. Влияние минералогического состава почв на стабилизацию в них органического углерода // Агрофизика. 2019. № 4. С. 1–8. DOI: 10.25695/ AGRPH.2019.04.01
  24. Pokharel P., Ma Z., Chang S.X. Biochar increases soil microbial biomass with changes in extra- and intracellular enzyme activities: a global meta-analysis // Biochar. 2020. V. 2. P. 65–79. doi: 10.1007/s42773-020-00039-1
  25. Chen H.X., Du Z.L., Guo W., Zhang Q.Z. Effects of biochar amendment on cropland soil bulk density, cation exchange capacity, and particulate organic matter content in the North China Plain // Chinese. 2011. V. 22(11). 2930–4. PMID: 22303671 URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22303671/
  26. Akpinar D., Tian J., Shepherd E., Imhoff P.T. Impact of wood-derived biochar on the hydrologic performance of bioretention media: effects on aggregation, root growth, and water retention // J. Environ. Manage. 2023. V. 339. 117864. doi: 10.1016/j.jenvm.an.2023.117864
  27. Weng Z., Van Zwieten L., Singh B.P., Tavakkoli E., Joseph S., Macdonald L.M., Rose T.J., Rose M.T., Kimber S.W.L., Morris S., Cozzolino D., Araujo J.R, Archanjo B.S., Cowie A. Biochar built soil carbon over a decade by stabilizing rhizodeposits // Nat. Clim. Change. 2017. V. 7. P. 371–376. doi: 10.1038/nclimate3276
  28. Бойцова Л.В. Органическое вещество и его легкая фракция в профиле дерново-подзолистой супесчаной почвы // Агрофизика. 2015. № 3. С. 1–8.
  29. Zimmerman A.R., Gao B., Ahn M.-Y. Positive and negative carbon mineralization priming effects among a variety of biochar-amended soils // Soil Biol. Biochem. 2011. V. 43. P. 1169–1179. doi: 10.1016/j.soilbio.2011.02.005
  30. Yu Z., Ling L., Singh B.P., Luo Y., Xu J. Gain in carbon: deciphering the abiotic and biotic mechanisms of biochar-induced negative priming effects in contrasting soils // Sci. Total Environ. 2020. V. 746. 141057. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.141057
  31. Bernard L., Basile-Doelsch I., Derrien D., Fanin N., Fontaine S., Guenet B., Karimi B., Marsden C., Maron P.-A. Advancing the mechanistic understanding of the priming effect on soil organic matter mineralization // Funct. Ecol. 2022. V. 36. P. 1355–1377. doi: 10.1111/1365-2435.14038

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Содержание: общего органического углерода (Сорг) – (а), углерода дисперсного органического вещества (Сром) – (б), углерода минерально-связанного органического вещества (Смаом) – (в), углерода илистой фракции (Сил) – (г) в дерново-подзолистой супесчаной почве; варианты: с биоуглем – Б и без биоугля, контроль – К.

Скачать (54KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 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».