The 24 h Mehlich-1 extraction of biochar yielded similar amounts of DOC, but about twice the amount of N and P of a 24 h single water extraction (Supplemental Table S4). Aged biochars yielded 87% less or 62% less total P then fresh biochar when extracted by Melich1 or water, respectively.
3.2. Column leaching
Column leaching of biochars (in quartz sand) displayed some trends similar to those of batch experiments, but also some distinct features. Similar to the batch extractions, column leaching showed greater nutrient releases from low versus high temperature biochars (sand/biochar columns: Fig. 2a–c). Release of nutrients generally decreased over time, or rather with flush volume, but not exponentially as it did for the batch leachates. In fact, DOC release from Grass-250 biochar was greater in the second flush. Amounts of nutrient release generally did not stabilize until after about 700 mL flush volume.
Due to their greater nutrient release rates, the two grass biochars (250 and 650 °C) were chosen for column experimentation in combination with soils. In general, soil/Grass-250 exhibited greater nutrients release throughout column leaching experiments compared to each corresponding soil-alone control (Fig. 2d–i). Soil/Grass-650 mixtures, however, exhibited equal or less nutrient release compared to each soil-alone control. For the BY soil, for example, DOC, N and P release was 19, 3 and 69% greater, on average, when combined with Grass-250 biochar and 14, 31, and 77% less, on average, when combined with Grass-650 biochar, respectively. Compared to BY soil, there were smaller differences in nutrient release between columns with GA soil and GA soil/biochar mixtures.
The nutrient species distribution in biochar column leachates varied with biomass type and as leaching of columns progressed (Table 1). Much as in batch leachates, NH4+ was usually the largest source of N in most of the biochar/sand leachates. However, nitrate ranged between 2 and 30% of the N in the leachates and organic N was made up the 59% of N in the initial Grass-250 biochar column leachate. Because nitrate usually represented a very small portion of the N leached from the biochars, as found by others (Gaskin et al., 2008 and Yao et al., 2010), use of TKN analyses (NH4+-N and organic N) as an estimator of total N in other portions of the experiments was justified. Organic P represented a much greater portion of the P in column leachates compared to batch experiments, making up 41 to 93% of the P in the initial leachates and 0 to 67% in the final biochar leachates (Supplemental Table S3).
The initial column leachates from the BY soil (with no biochar) had N forms distributed 3.3, 1.1 and 0.07 mg L− 1 for organic N, NH4+, and NO3−, respectively (Table 1). With the addition of Grass-250 biochar, organic N in the initial leachate was 69% greater, NH4+ was 43% less and NO3− was little changed. This suggests that biochar, at least initially, released organic N and sorbed NH4+. In the final leachate, BY soil had only slightly reduced organic N and NH4+ concentrations, but there was a large spike in NO3−, reaching 19 mg L− 1. With the addition of grass biochar, the final leachate was depleted in organic N and even more enriched in NO3−, especially for the Grass-250 biochar (74% greater). These N trends were similar for GA soil and GA soil/biochar combinations except that high concentrations of NO3− were not measured (Table 1). Phosphate was consistently the dominant form of P in BY soil and BY/biochar leachates, while in GA soil and GA soil/biochar leachates, while much lower, organic P was the dominant P form.
4. Discussion
One limitations of this study is that there was no replication of experimental treatments (i.e. multiple extractions of the same biochar or soil/biochar column) due to limitations of funds and time.
Due to variation in column packing and thus flow regimes, could lead to slightly different results. However, the replication encompassed in the time series data somewhat reduces this uncertainty and trends in nutrient release were consistent through time and consistently different across various biochar types and nutrient species. Thus, while actual nutrient loss or gain in various biochar–soil-hydrological systems will certainly vary, this research establishes a number of important principles governing biochar nutrient loss which should be universal.
24 ชม Mehlich-1 สกัด biochar ผลคล้ายยอด ของ DOC แต่ เกี่ยวกับสองจำนวน N และ P ของการสกัดน้ำเดียว 24 ชม (เพิ่มเติมตาราง S4) Biochars อายุผล 87% น้อยหรือ 62% P รวมแล้วสด biochar เมื่อสกัด ด้วยน้ำ หรือ Melich1 ตามลำดับ
3.2 คอลัมน์ละลาย
คอลัมน์ละลายของ biochars (ในควอตซ์ทราย) แสดงแนวโน้มบางอย่างคล้ายกับชุดทดลอง แต่ยังคุณลักษณะบางอย่างแตกต่างกัน เช่นเดียวกับการสกัดชุด คอลัมน์ละลายได้แสดงออกมากกว่าธาตุอาหารจากต่ำสุดเมื่อเทียบกับอุณหภูมิสูง biochars (ทราย/biochar คอลัมน์: Fig. 2a – c) ของสารอาหารลดลงโดยทั่วไปช่วงเวลา หรือมากกว่าด้วยปริมาณล้าง แต่สร้างไม่เป็นสำหรับ leachates ชุด ในความเป็นจริง ออกเอกสารจากหญ้า 250 biochar ได้มากขึ้นในการลบรายการบัญชีสอง จำนวนปล่อยธาตุอาหารโดยทั่วไปก็ไม่อยู่ดีจนกว่าหลังจากประมาณ 700 mL ล้างไดรฟ์ข้อมูล
เนื่องจากอัตราการปล่อยธาตุอาหารมากกว่า หญ้าสอง biochars (250 และ 650 ° C) ถูกเลือกสำหรับคอลัมน์ทดลองร่วมกับดินเนื้อปูน ทั่วไป ดินหญ้า-250 จัดแสดงมากกว่าสารอาหารปล่อยตลอดคอลัมน์ละลายทดลองเปรียบเทียบแต่ละควบคุมดินเพียงอย่างเดียวที่สอดคล้องกัน (Fig. 2d – i) น้ำยาผสมดิน/หญ้า-650 ไร จัดแสดงออกเท่า หรือธาตุอาหารน้อยเมื่อเทียบกับแต่ละตัวควบคุมดินเพียงอย่างเดียว สำหรับดิน BY เช่น ย่อยเอกสาร N และ P เป็น 19, 3 และ 69% มากกว่า เฉลี่ย เมื่อรวมกับหญ้า 250 biochar และ 14, 31 และ 77% น้อย เฉลี่ย เมื่อรวมกับหญ้า 650 biochar ตามลำดับ เปรียบเทียบกับ โดยดิน มีความแตกต่างขนาดเล็กในรุ่นธาตุอาหารระหว่างคอลัมน์กับดิน GA และน้ำยาผสม ดิน/biochar GA.
การกระจายพันธุ์ธาตุอาหารใน biochar leachates คอลัมน์ที่แตกต่างกัน กับชนิดของชีวมวล และละลายของคอลัมน์หน้าไปเพียงใด (ตารางที่ 1) มากในชุด leachates, NH4 ได้ปกติแหล่งใหญ่ที่สุดของ N ส่วนใหญ่ leachates biochar/ทราย อย่างไรก็ตาม ไนเตรตที่อยู่ในช่วงระหว่าง 2 และ 30% ของ N ใน leachates และ N อินทรีย์ทำขึ้น 59% ของ N ในการเริ่มต้นหญ้า 250 biochar คอลัมน์ leachate เนื่องจากไนเตรตแทนส่วนเล็ก ๆ ของ leached จาก biochars พบผู้อื่นเป็นปกติ (Gaskin et al., 2008 และยาว et al., 2010), ใช้วิเคราะห์ TKN (NH4 -N และ N อินทรีย์) เป็นการประมาณของ N รวมในส่วนอื่นของการทดลองเป็นธรรม P อินทรีย์แสดงมากมากกว่าส่วนของ P ในคอลัมน์ leachates เปรียบเทียบกับชุดทดลอง สร้าง 93% ของ P ใน leachates เริ่มต้นและ 0-67% ใน leachates biochar ขั้นสุดท้าย (เพิ่มเติมตาราง S3) 41.
Leachates คอลัมน์ที่เริ่มต้นจากการ BY ดิน (ด้วยไม่ biochar) มีฟอร์ม N กระจาย 3.3, 1.1 และ 0.07 มิลลิกรัม L− 1 การอินทรีย์ N, NH4, NO3− ตามลำดับ (ตารางที่ 1) แห่ง biochar หญ้า 250, N อินทรีย์ใน leachate เริ่มต้นถูกมาก 69%, NH4 ได้ 43% น้อย และ NO3− มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย นี้แนะนำว่า biochar น้อยเริ่ม ออก N อินทรีย์ และ sorbed NH4 ใน leachate สุดท้าย โดยดินมีเพียงเล็กน้อยลดอินทรีย์ NH4 และ N ความเข้มข้น แต่มีแกนใหญ่ใน NO3− ถึง 19 มิลลิกรัม L− 1 แห่งหญ้า biochar, leachate สุดท้ายถูกพร่องใน N อินทรีย์และยิ่งอุดมไปใน NO3− โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ biochar หญ้า 250 (มากกว่า 74%) แนวโน้มเหล่านี้ N ได้คล้าย GA ดินและชุด ดิน/biochar GA แต่ไม่มีความเข้มข้นสูงของ NO3− วัด (ตารางที่ 1) ฟอสเฟตอย่างสม่ำเสมอเป็นรูปแบบหลักของ P ในดินและ BY / biochar leachates ในขณะที่ในดิน GA GA ดิน/biochar leachates ในขณะที่ต่ำมาก อินทรีย์ P ได้ตัว P ฟอร์ม
4 สนทนา
ข้อจำกัดหนึ่งของการศึกษานี้คือการ ที่มีการจำลองแบบไม่ทดลองบำบัด (เช่นหลายสกัดในคอลัมน์ biochar หรือ ดิน/biochar เดียว) เนื่องจากข้อจำกัดของเงินทุนและเวลา
เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในคอลัมน์บรรจุ จึงไหลระบอบ อาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม การจำลองแบบที่ผ่านในเวลาข้อมูลชุดค่อนข้างลดความไม่แน่นอนนี้และแนวโน้มในการนำธาตุอาหารได้แตกต่างกันอย่างต่อเนื่อง และสอดคล้องกันผ่านเวลา biochar ชนิดและธาตุอาหารชนิดต่าง ๆ ดังนั้น ขณะสูญเสียธาตุอาหารจริง หรือได้รับทางระบบ biochar – ดินอุทกวิทยาจะแตกต่างกัน อย่างแน่นอน งานวิจัยนี้สร้างจำนวนหลักสำคัญที่ควบคุม biochar สูญเสียธาตุอาหารซึ่งควรเป็นสากล
การแปล กรุณารอสักครู่..
24 ชั่วโมง mehlich-1 การสกัดไบโอชาร์ให้ผลในปริมาณที่คล้ายกันของหมอ แต่ประมาณสองเท่าของ N และ P ในการสกัดน้ำ 24 ชั่วโมงเดียว ( โต๊ะ S4 เสริม ) biochars อายุจาก 87% น้อยกว่า หรือ 62 รวมน้อยกว่า P แล้วสดไบโอชาร์เมื่อสกัดด้วยน้ำหรือ melich1 ตามลำดับ
2 .
คอลัมน์ชะ24 ชั่วโมง mehlich-1 การสกัดไบโอชาร์ให้ผลในปริมาณที่คล้ายกันของหมอ แต่ประมาณสองเท่าของ N และ P ในการสกัดน้ำ 24 ชั่วโมงเดียว ( โต๊ะ S4 เสริม ) biochars อายุจาก 87% น้อยกว่า หรือ 62 รวมน้อยกว่า P แล้วสดไบโอชาร์เมื่อสกัดด้วยน้ำหรือ melich1 ตามลำดับ
2 .
คอลัมน์ชะการละลายของ biochars ( ในคอลัมน์ทรายควอตซ์ ) แสดงแนวโน้มบางอย่างคล้ายกับบรรดาของชุดการทดลอง แต่ยังมีบางส่วนที่แตกต่างกันคุณสมบัติ คล้ายกับชุดสกัด การชะล้างธาตุอาหารมีคอลัมน์มากกว่ารุ่นจากต่ำเมื่อเทียบกับ biochars อุณหภูมิสูง ( ทราย / ไบโอชาร์คอลัมน์ : รูปที่ 2A ( C ) ปล่อยสารอาหารโดยทั่วไปลดลงในช่วงเวลาหรือมากกว่า ด้วยการล้างปริมาณแต่ไม่ได้ชี้แจงเป็นมันสำหรับชุดค่า . ในความเป็นจริง หมอปล่อยจาก grass-250 ไบโอชาร์ได้มากขึ้นในการล้าง 2 ปริมาณการปลดปล่อยธาตุอาหารโดยทั่วไปจะไม่คงที่จนถึงประมาณ 700 ml ล้างปริมาณ
เนื่องจากอัตราการปลดปล่อยธาตุอาหารของตนเองมากขึ้น สองหญ้า biochars ( 250 และ 650 ° C ) ถูกเลือกสำหรับคอลัมน์การทดลองผสมกับดิน โดยทั่วไปดิน / grass-250 จัดแสดงมากกว่ารังปล่อยตลอดการทดลองเปรียบเทียบกับแต่ละคอลัมน์ของที่ดินเท่านั้น ( รูปที่ 2 ) ผม ) ดิน / grass-650 ผสม อย่างไรก็ตาม มีสารอาหารน้อยกว่าหรือเท่ากับรุ่นเมื่อเทียบกับดินแต่ละคนเดียวควบคุม สำหรับ โดยดิน เช่น หมอ , N และ P รุ่นอายุ 19 3 และ 69 % มากขึ้น เฉลี่ยเมื่อรวมกับไบโอชาร์ grass-250 และ 14 , 31 , และ 77 % น้อย เฉลี่ย เมื่อรวมกับ grass-650 ไบโอชาร์ตามลำดับ เมื่อเทียบกับโดยดินมีขนาดเล็ก ความแตกต่างในการปลดปล่อยธาตุอาหารระหว่างคอลัมน์ดิน GA GA ดิน / ไบโอชาร์ผสม
การกระจายชนิด ธาตุอาหารในน้ำสกัดมีค่าไบโอชาร์คอลัมน์ประเภทชีวมวลและการชะล้างของคอลัมน์ก้าวหน้า ( ตารางที่ 1 )มากในค่าชุด NH4 มักจะแหล่งใหญ่ที่สุดของ n ในส่วนของไบโอชาร์ / ทรายค่า . อย่างไรก็ตาม ไนเตรทอยู่ระหว่าง 2 และ 30 เปอร์เซ็นต์ของไนโตรเจนในน้ำสกัดและอินทรีย์ไนโตรเจนถูกสร้างขึ้น 59% ของ n ในเบื้องต้น grass-250 ไบโอชาร์คอลัมน์ขยะ เพราะไนมักจะแสดงส่วนที่มีขนาดเล็กมากของเอ็นที่ถูกชะล้างจาก biochars เท่าที่พบโดยคนอื่น ๆ ( กัสคิ่น et al . ,2008 และเย้า et al . , 2010 ) , การวิเคราะห์การใช้ไนโตรเจน ( NH4 ) และอินทรีย์ไนโตรเจน ) เป็นการประมาณการของไนโตรเจนในส่วนอื่น ๆของการทดลอง คือ ธรรม อินทรีย์ P แทนมากขึ้น ส่วนของ P ในค่าคอลัมน์เมื่อเปรียบเทียบกับชุดการทดลอง การสร้าง 41 ถึง 93% ของ P ในค่าเริ่มต้นและ 0 ถึง 67% ในน้ำสกัดไบโอชาร์สุดท้าย ( S3
โต๊ะเสริม )ค่าจากคอลัมน์เริ่มต้นด้วยดิน ( ไม่มีไบโอชาร์ ) มี N รูปแบบกระจาย 3.3 , 1.1 และ 0.07 มิลลิกรัม 1 − l สำหรับอินทรีย์ , NH4 และ− 3 ตามลำดับ ( ตารางที่ 1 ) ด้วยการเพิ่ม grass-250 ไบโอชาร์ อินทรีย์ไนโตรเจนในน้ำเสียเริ่มต้น 69 % มากกว่า NH4 เป็น 43% น้อยและ 3 −มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย . นี้แสดงให้เห็นว่าไบโอชาร์ อย่างน้อยเริ่มต้นปล่อยอินทรีย์และดูดซับ NH4 .ในน้ำสุดท้าย โดยดินมีอินทรีย์ ( NH4 ) ลดลงเล็กน้อย แต่ยังมีเข็มขนาดใหญ่ใน 3 −ถึง 19 mg L − 1 ด้วยนอกเหนือจากหญ้าไบโอชาร์ , น้ำสุดท้ายได้หมดลงในอินทรีย์ และยิ่งอุดมใน 3 − , โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ grass-250 ไบโอชาร์ ( 74% มากขึ้น )เหล่านี้มีความคล้ายคลึงกับ N แนวโน้มกา ดิน และ กา ดิน / ไบโอชาร์ชุดยกเว้นความเข้มข้นสูงของ 3 −ไม่ได้วัด ( ตารางที่ 1 ) ฟอสเฟตต่อเนื่องเป็นเด่น รูปแบบของ P ในดินโดย / ไบโอชาร์ค่าในขณะที่ดินกา กา ดิน / ไบโอชาร์ค่าในขณะที่ลดมาก , อินทรีย์ P เป็นเด่น P รูป
4 . การอภิปราย
หนึ่ง ข้อจำกัดของการศึกษานี้คือไม่มีการการทดลองรักษา ( เช่นหลายทีมของไบโอชาร์เดียวกันหรือดิน / ไบโอชาร์คอลัมน์ ) เนื่องจากข้อ จำกัด ของเงินทุนและเวลา
เนื่องจากการบรรจุคอลัมน์ และดังนั้นจึง ไหล regimes อาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันเล็กน้อย อย่างไรก็ตามงานวิจัยนี้สร้างจำนวนหลักสำคัญว่าด้วยไบโอชาร์การสูญเสีย ธาตุอาหาร ซึ่งควรเป็นสากลการปรับปรุงบริเวณใกล้เคียงในข้อมูลอนุกรมเวลาค่อนข้างลดความไม่แน่นอนและแนวโน้มในการปลดปล่อยธาตุอาหารที่สอดคล้องผ่านเวลาและอย่างต่อเนื่องในแต่ละประเภทไบโอชาร์ต่างๆและชนิดของสารอาหาร ดังนั้น , ในขณะที่การสูญเสีย ธาตุอาหารต่าง ๆหรือได้รับจริงในไบโอชาร์–ดินอุทกวิทยาระบบอย่างแน่นอนจะแตกต่างกัน
การแปล กรุณารอสักครู่..