3.2.1. Effect of “aging” of biochar

3.2.1. Effect of “aging” of biochars on sorption
Due to the propensity of biochars to undergo a range of biogeochemical interactions in soil, their properties are expected to change with time in soil, a process commonly referred to as “aging.” Sorption of environmental constituents, especially natural organic matter (NOM) and oxidation reactions are major contributors in aging of biochars (Uchimiya et al., 2010a). It has been shown that NOM can suppress sorption of organic contaminants on environmental BC by blocking micropores (Pignatello et al., 2006). The presence of various metallic ions such as copper and silver at environmental relevant concentrations (50 mg/L) may also alter surface chemistry and/or pore-network structure of the char through complexation (Chen et al., 1997).

In terms of mineral–biochar interactions, it is possible that with time mineral surfaces may cover the reactive surfaces of biochar and thereby mask the true sorption capacity of biochars for organic compounds such as pesticides and other agrochemicals. The studies based on sorption of pesticides before and after removal of paramagnetic materials (e.g., sesquioxides) from carbon surfaces by hydrofluoric acid treatment (needed for NMR studies) have shown that sorption on natural charcoal in soils increases by a factor of 2–3 after such a treatment (e.g., Ahangar et al., 2008 and Singh and Kookana, 2009). This has been attributed to the organomineral interactions gradually masking sorptive surfaces of aged charcoal in soils.

As highlighted earlier, high specific surface areas, microporosity, and charge characteristics make biochars very efficient sorbents for a range of organic chemicals which are of agronomic and environmental importance. However, such behavior may change with time in soils due to myriad of biogeochemical interactions biochar is likely to undergo in soils. In the following sections, we discuss how biochar–chemical interactions may result in beneficial as well as unintended consequences for crop productivity, soil health, and the environment.

4. Agronomic Implications
Biochar has the potential to alter a wide range of chemical, physical, and biological properties of soil (Joseph et al., 2010). Depending on the feedstock used, biochars can contain significant nutrient content (e.g., Chan and Xu, 2009, Chan et al., 2008, Singh et al., 2010b, Van Zwieten et al., 2010a and Van Zwieten et al., 2010b) and offer direct nutritional value. Some biochars can also help improve nutrient use efficiency (indirectly through nutrient sorption), particularly in soils where leaching or off-site migration of nutrients is a concern. Nutrient use efficiency is important both from the water quality and from the greenhouse gas emissions perspective (Lehmann and Joseph, 2009).

Several articles have already articulated agronomic benefits that may potentially be realized from using biochar as a soil amendment (e.g., Atkinson et al., 2010, Glaser et al., 2009, Lehmann and Joseph, 2009, Lehmann et al., 2006 and Sohi et al., 2010). Figure 1 summarizes some of the potential benefits and implications associated with biochar amendments to soil, but caution is warranted as some potential negative impacts are also possible. These negative impacts can include binding and deactivation of agrochemicals (herbicides and nutrients) in soil, release of toxicants that may be present in biochar (e.g., heavy metals), oversupply of nutrients, increase in EC and pH, and impacts on germination and soil biological processes. Here, we explore some of these unintended implications that have not been fully appreciated in the biochar–soil literature so far.

4.1. Herbicide efficacy and development of weed resistance
Biochar is a particularly interesting material from the standpoint of its ability to bind agrochemicals and potentially reduce their efficacy. Indeed, the incorporation of a small amount of some fresh biochars in soil has been shown to strongly bind organic compounds (e.g., pesticides) and inhibit their microbial degradation resulting in reduced bioavailability and efficacy to plants (Yang et al., 2006, Yu et al., 2009 and Zhang et al., 2005). Numerous examples demonstrating increased sorption or reduced bioavailability of pesticides following biochar application to soil exist in the literature (Table 1). These observations have direct implications for the effectiveness of pesticides in controlling target organisms as well as on the label rates required for pest control.

In Australia, some 35 years ago, Toth and Milham (1975) observed the effect of combustion materials produced by burning paspalum (Paspalum dilatatum L.) under a wide range of conditions and noted that these adsorbed appreciable quantities of diuron from aqueous solution. However, these were ash materials and not biochars. They noted that one of the two ash-C products caused a significant reduction in the phytotoxicity of ≥ 16 kg diuron/ha. They subsequently reported markedly reduced efficacy (by 60%) of two preemergent herbicides, thiobencarb (S-eithyl hexahydro-1,4-azepine-l-thiolcarbamate) and molinate (S-(4-chlorobenzyl)-N.N-diethylithiolcarbamate), when the herbicides were applied over rice stubble ash ( Toth et al., 1981). Similarly, decreased phytotoxicity of diuron herbicide was noted when applied over the ash of recently burned kangaroo grass (Themeda australis (R.Br.) Stapf; Toth et al., 1999).

Recent studies have confirmed similar reductions in the efficacy of pesticides in the presence of biochars in soil. For example, Yang et al. (2006) reported reduced herbicidal efficacy of diuron, while Xu et al. (2008) reported reduced efficacy of clomazone to control weeds in soils amended with so-called wheat and rice straw biochars,1 respectively. The study by Yang et al. (2006) highlighted that with increasing biochar content in soil, much higher rates of application of herbicides were needed to get the desired weed control. Their study showed that even doubling the application rate of diuron failed to control the weed growth in the presence of 0.5% of wheat biochar in soil (as shown in Plate 1). It was noted that even at low application rate (0.1%), biochar in soil would appreciably reduce the bioavailability of diuron. It is worth noting that Yang et al. (2006) used materials produced by open air burning of wheat/rice residues, and thus these may more appropriately be termed as ash materials (as per some earlier publications using these materials) rather than biochars. The biochars produced through pyrolysis of woody materials are likely to be more effective in reducing the herbicide efficacy due to their greater sorption affinity to herbicides than grass biochars (Bornemann et al., 2007 and Yu et al., 2006).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

3.2.1. ผลของ "อายุ" ของ biochars ดูด
เนื่องจากสิ่งของ biochars การรับช่วงของโต้ biogeochemical ในดิน คุณสมบัติคาดว่าจะเปลี่ยนแปลงในดิน กระบวนการโดยทั่วไปเรียกว่า "อายุ" ดูดของ constituents สิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งธรรมชาติอินทรีย์ (นม) และปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นผู้ให้การสนับสนุนหลักในการคำนวณอายุของ biochars (Uchimiya et al., 2010a) มันได้ถูกแสดงว่า นมสามารถระงับดูดของสารปนเปื้อนอินทรีย์บน BC ด้านสิ่งแวดล้อม โดยการบล็อก micropores (Pignatello และ al., 2006) ของประจุโลหะต่าง ๆ เช่นทองแดงและเงินที่ความเข้มข้นที่เกี่ยวข้องด้านสิ่งแวดล้อม (50 mg/L) นอกจากนี้ยังอาจเปลี่ยนโครงสร้างเคมีและ/หรือเครือข่ายรูขุมขนของอักขระที่ไม่ผ่าน complexation (Chen et al., 1997) ผิวได้

ในแร่ – biochar โต้ เป็นไปได้ว่า เวลา ผิวแร่อาจครอบคลุมพื้นผิวปฏิกิริยาของ biochar และหน้ากากดูดจริงกำลังการผลิตของ biochars สำหรับสารอินทรีย์เช่นยาฆ่าแมลงและอื่น ๆ สูบจึง ศึกษาตามดูดสารกำจัดศัตรูพืชก่อน และหลัง จากการกำจัดวัสดุ paramagnetic (เช่น sesquioxides) จากคาร์บอน ผิวบำบัดกรดไฮโดรฟลูออริก (จำเป็นสำหรับการศึกษา NMR) โดยได้แสดงที่ดูดบนถ่านธรรมชาติในดินเนื้อปูนเพิ่มขึ้น โดยปัจจัย 2-3 หลังจากที่การรักษาดังกล่าว (เช่น Ahangar et al., 2008 และสิงห์ และ Kookana, 2009) นี้มีการบันทึกการโต้ตอบ organomineral ค่อย ๆ กำบังผิว sorptive อายุถ่านในดินเนื้อปูน

เป็นเน้นก่อนหน้า สูงเฉพาะพื้นผิวต่าง ๆ microporosity และลักษณะค่าได้ biochars sorbents มากสำหรับช่วงสารอินทรีย์ซึ่งมีความสำคัญด้านสิ่งแวดล้อม และลักษณะทาง อย่างไรก็ตาม พฤติกรรมดังกล่าวอาจเปลี่ยนแปลงเวลาในดินเนื้อปูนจากมายโต้ biogeochemical biochar มีแนวโน้มที่จะรับในดินเนื้อปูน ในส่วนต่อไปนี้ เราพูดคุยโต้ตอบวิธี biochar – เคมีอาจทำให้เกิดผลเป็นประโยชน์ ตลอดจนตั้งใจ เพื่อเพิ่มผลผลิตพืช ดิน สภาพแวดล้อมได้

4 ลักษณะทางผล
Biochar มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติทางเคมี กายภาพ และชีวภาพของดิน (โจเซฟ et al., 2010) ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ใช้ biochars อาจประกอบด้วยเนื้อหาสำคัญธาตุอาหาร (เช่น จันทร์และ Xu, 2009 จันทร์ร้อยเอ็ด al., 2008, al. et สิงห์ 2010b, Van Zwieten et al., 2010a และแวน Zwieten et al., 2010b) และมีคุณค่าทางโภชนาการโดยตรงได้ Biochars บางอย่างสามารถยังช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้ธาตุอาหาร (โดยทางอ้อมผ่านธาตุอาหารดูด), โดยเฉพาะอย่างยิ่งในดินเนื้อปูนที่ละลาย หรือไฟล์ย้ายของสารอาหารจะต้องคำนึงถึง ประสิทธิภาพการใช้ธาตุอาหารเป็นสิ่งสำคัญทั้ง จากคุณภาพน้ำ และเรือนกระจกก๊าซปล่อยมุมมอง (Lehmann และโจเซฟ 2009)

หลายบทความแล้วได้พูดชัดแจ้งลักษณะทางผลประโยชน์ที่อาจจะรู้อาจใช้ biochar เป็นแก้ไขดิน (เช่น อันดับ et al., 2010, Glaser et al. ปี 2009, Lehmann และโจเซฟ 2009, Lehmann และ al., 2006 และโซฮี et al, 2010) รูปที่ 1 สรุปของประโยชน์และผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับแก้ไข biochar ดินมีศักยภาพ แต่ข้อควรระวังคือ warranted ยังมีผลกระทบลบบางอย่างอาจเกิดขึ้นได้ ผลกระทบเชิงลบเหล่านี้สามารถรวมรวมและปิดใช้งานของสูบ (สารเคมีกำจัดวัชพืชและสารอาหาร) ในดิน รุ่น toxicants ที่อาจอยู่ใน biochar (เช่น โลหะหนัก), ล้นสารอาหาร EC และค่า pH และผลกระทบต่อกระบวนการทางชีวภาพดินและการงอกเพิ่มขึ้น ที่นี่ เราสำรวจบางส่วนของผลกระทบเหล่านี้ไม่ได้ตั้งใจที่มีไม่ได้อย่างชื่นชมในวรรณคดี biochar – ดิน เพื่อ far.

4.1 ประสิทธิภาพของสารกำจัดวัชพืชและพัฒนาความต้านทานกับ weed
Biochar เป็นวัสดุที่น่าสนใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากการมองความสามารถใน การผูกสูบอาจลดประสิทธิภาพของพวกเขา แน่นอน จดทะเบียนของบาง biochars สดในดินน้อยได้รับรับการแสดงเพื่อขอผูกสารอินทรีย์ (เช่น ยาฆ่าแมลง) และขัดขวางการย่อยสลายของจุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นในการดูดซึมลดลงและประสิทธิภาพการพืช (Yang et alปี 2006, Yu et al., 2009 และเตียว et al., 2005) ตัวอย่างจำนวนมากเห็นดูดเพิ่มขึ้นหรือลดลงการดูดซึมของสารกำจัดศัตรูพืชต่อโปรแกรมประยุกต์ biochar ดินมีอยู่ในวรรณคดี (ตาราง 1) ข้อสังเกตเหล่านี้มีผลกระทบโดยตรงสำหรับประสิทธิภาพของยาฆ่าแมลง ในการควบคุมสิ่งมีชีวิตเป้าหมาย และค่าป้ายชื่อที่จำเป็นสำหรับการควบคุมศัตรูพืช

ในออสเตรเลีย บาง 35 ปีที่ผ่านมา Toth และ Milham (1975) สังเกตผลของการเผาไหม้วัสดุผลิต โดยเขียน paspalum (Paspalum dilatatum L.) ภายใต้เงื่อนไขที่หลากหลาย และตั้งข้อสังเกตว่า เหล่านี้ adsorbed diuron ละลายเห็นปริมาณ อย่างไรก็ตาม มีวัสดุเถ้าและ biochars ไม่ พวกเขากล่าวว่า หนึ่งสองเถ้า C ผลิตภัณฑ์เกิดการลดลงอย่างมีนัยสำคัญใน phytotoxicity ของ≥ 16 กก. diuron/ฮา พวกเขามารายงานประสิทธิภาพลดลงอย่างเด่นชัด (60%) ของสอง preemergent สารเคมีกำจัดวัชพืช thiobencarb (S-eithyl hexahydro-1,4-azepine-l-thiolcarbamate) และ molinate (S-(4-chlorobenzyl)-N.N-diethylithiolcarbamate) เมื่อสารเคมีกำจัดวัชพืชที่ถูกนำไปใช้มากกว่าข้าวตุ๊กตาเถ้า (Toth et al., 1981) ในทำนองเดียวกัน phytotoxicity ลดลงของสารกำจัดวัชพืช diuron ถูกบันทึกเมื่อใช้ผ่านเถ้าหญ้าแกงการูเพิ่งเขียน (Themeda รลส์ (R.Br) Stapf Toth et al., 1999)

การศึกษาล่าสุดได้ยืนยันลดคล้ายในประสิทธิภาพของยาฆ่าแมลงในต่อหน้าของ biochars ในดิน ตัวอย่าง Yang et al (2006) รายงานลด herbicidal ประสิทธิภาพของ diuron ในขณะที่เขาและ al. (2008) รายงานลดลงประสิทธิภาพของ clomazone เพื่อควบคุมวัชพืชในดินเนื้อปูนแก้ไขเรียกว่าข้าวสาลีและข้าวฟาง biochars, 1 ตามลำดับ การศึกษาโดย Yang et al. (2006) เน้นว่า มีการเพิ่มเนื้อหา biochar ในดิน สูงอัตราการใช้สารเคมีกำจัดวัชพืชถูกต้องควบคุมวัชพืชต้อง การศึกษาพบว่าแม้จะอัตราสมัคร diuron ล้มเหลวในการควบคุมการเจริญเติบโตวัชพืชในต่อหน้าของ 0.5% ของข้าวสาลี biochar ในดิน (ดังที่แสดงใน 1 จาน) มันถูกตั้งข้อสังเกตว่า แม้ในอัตราสมัครต่ำ (0.1%), biochar ในดินจะ appreciably ลดชีวปริมาณออกฤทธิ์ของ diuron ก็เร็ว ๆ นี้ที่ Yang et al (2006) วัสดุที่ใช้ผลิตโดยเปิดอากาศเขียนของข้าวสาลี/ข้าวตก และดังนั้น เหล่านี้อาจเพิ่มเติมอย่างเหมาะสมเรียกว่าเป็นวัสดุเถ้า (ต่อบางสิ่งก่อนที่ใช้วัสดุเหล่านี้) แทนที่จะ biochars Biochars การผลิตชีวภาพวัสดุวู้ดดี้มีแนวโน้มที่จะเพิ่มประสิทธิภาพในการลดประสิทธิภาพของสารกำจัดวัชพืชเนื่องจากของพวกเขามากกว่าดูดความเกี่ยวข้องกับสารเคมีกำจัดวัชพืชกว่าหญ้า biochars (Bornemann et al., 2007 และ Yu et al., 2006)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3.2.1 ผลของการ "อายุ" ของ biochars ในการดูดซับ
เนื่องจากแนวโน้มของ biochars จะได้รับช่วงของการปฏิสัมพันธ์ทางชีวเคมีในดิน, คุณสมบัติของพวกเขาที่คาดว่าจะเปลี่ยนแปลงกับเวลาในดินกระบวนการปกติจะเรียกว่า "ความชรา". การดูดซับความชื้นขององค์ประกอบด้านสิ่งแวดล้อม , โดยเฉพาะอย่างยิ่งเรื่องธรรมชาติอินทรีย์ (NOM) และปฏิกิริยาออกซิเดชันมีส่วนร่วมสำคัญในอายุของ biochars (Uchimiya ตอัล. 2010A) มันได้รับการแสดง NOM ที่สามารถปราบปรามการดูดซับของสารปนเปื้อนอินทรีย์ที่มีต่อคริสตศักราชสิ่งแวดล้อมโดยการปิดกั้นการ micropores (Pignatello และคณะ. 2006) การแสดงตนของไอออนโลหะต่างๆเช่นทองแดงและเงินที่มีความเข้มข้นที่เกี่ยวข้องด้านสิ่งแวดล้อม (50 mg / L) นอกจากนี้ยังอาจเปลี่ยนแปลงทางเคมีพื้นผิวและ / หรือโครงสร้างรูขุมขนเครือข่ายของถ่านผ่านเชิงซ้อน (เฉินและคณะ. 1997) ในแง่ของการ ปฏิสัมพันธ์แร่ biochar ก็เป็นไปได้ที่จะมีเวลาพื้นผิวแร่อาจครอบคลุมพื้นผิวที่เกิดปฏิกิริยาของ biochar และจึงหน้ากากดูดซับกำลังการผลิตที่แท้จริงของ biochars สารประกอบอินทรีย์เช่นยาฆ่าแมลงและสารเคมีอื่น ๆ การศึกษาบนพื้นฐานของการดูดซับของสารกำจัดศัตรูพืชก่อนและหลังการกำจัดของวัสดุ paramagnetic (เช่น sesquioxides) จากพื้นผิวคาร์บอนโดยการรักษากรด (ที่จำเป็นสำหรับการศึกษา NMR) ได้แสดงให้เห็นการดูดซับบนถ่านธรรมชาติที่เพิ่มขึ้นในดินโดยปัจจัยที่ 2-3 หลังจากที่ เช่นการรักษา (เช่น Ahangar ตอัล. ปี 2008 และซิงห์และ Kookana, 2009) นี้ได้รับการบันทึกให้มีปฏิสัมพันธ์ organomineral ค่อยๆกำบังพื้นผิวของถ่าน sorptive อายุในดินในฐานะที่เป็นไฮไลต์ก่อนหน้านี้สูงพื้นที่เฉพาะผิว microporosity และลักษณะค่าใช้จ่ายให้ biochars ตัวดูดซับที่มีประสิทธิภาพมากสำหรับช่วงของสารอินทรีย์ที่มีความสำคัญทางการเกษตรและสิ่งแวดล้อม . แต่พฤติกรรมดังกล่าวอาจมีการเปลี่ยนแปลงกับเวลาในดินเนื่องจากการมากมายของการมีปฏิสัมพันธ์ทางชีวเคมี biochar มีโอกาสที่จะได้รับในดิน ในส่วนต่อไปนี้เราจะหารือถึงวิธีการปฏิสัมพันธ์ biochar เคมีอาจทำให้เกิดผลกระทบที่เป็นประโยชน์เช่นเดียวกับที่ไม่ได้ตั้งใจสำหรับการผลิตพืชสุขภาพดินและสภาพแวดล้อมที่4 ผลกระทบทางการเกษตรBiochar มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงที่หลากหลายของคุณสมบัติทางเคมีกายภาพและชีวภาพของดิน (โจเซฟและคณะ. 2010) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ใช้ biochars สามารถมีปริมาณสารอาหารที่สำคัญ (เช่นจันทน์และ Xu, 2009, จันทร์, et al., 2008, ซิงห์และอัล. 2010b แวน Zwieten ตอัล. 2010A และแวน Zwieten ตอัล. 2010b ) และมีคุณค่าทางโภชนาการโดยตรง biochars บางคนยังสามารถช่วยปรับปรุงการใช้สารอาหารที่มีประสิทธิภาพ (ทางอ้อมผ่านการดูดซับสารอาหาร) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในดินที่ชะล้างหรือย้ายออกจากเว็บไซต์ของสารอาหารที่เป็นกังวล การใช้สารอาหารที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญทั้งจากคุณภาพน้ำและจากมุมมองของการปล่อยก๊าซเรือนกระจก (มาห์และโจเซฟ, 2009) บทความที่หลายคนได้พูดชัดแจ้งแล้วประโยชน์ทางการเกษตรที่อาจอาจจะได้จากการใช้ biochar เป็นปรับปรุงดิน (เช่นแอตกินสันและอัล ., 2010, ตับ, et al., 2009, มาห์และโจเซฟ, 2009, มาห์และอัล. ปี 2006 และ Sohi, et al., 2010) รูปที่ 1 สรุปบางส่วนของผลประโยชน์ที่อาจเกิดขึ้นและผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับการแก้ไข biochar ดิน แต่ข้อควรระวังคือการรับประกันผลกระทบเชิงลบบางอย่างที่อาจเกิดขึ้นยังเป็นไปได้ ผลกระทบด้านลบเหล่านี้อาจรวมถึงการที่มีผลผูกพันและการเสื่อมของสารเคมี (สารเคมีกำจัดวัชพืชและสารอาหาร) ในดินปล่อยสารพิษที่อาจจะอยู่ใน biochar (เช่นโลหะหนัก) ปริมาณของสารอาหารที่เพิ่มขึ้นในอีซีและพีเอชและผลกระทบต่อการงอกและดิน กระบวนการทางชีวภาพ ที่นี่เราสำรวจบางส่วนของผลกระทบที่ไม่ได้ตั้งใจเหล่านี้ที่ยังไม่ได้รับการชื่นชมอย่างเต็มที่ในวรรณคดี biochar ดินจนถึง4.1 ประสิทธิภาพสารกำจัดวัชพืชและการพัฒนาของความต้านทานวัชพืชBiochar เป็นวัสดุที่น่าสนใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากมุมมองของความสามารถในการผูกสารเคมีและอาจลดประสิทธิภาพของพวกเขา แท้จริงรวมตัวกันของจำนวนเล็กน้อยบาง biochars สดในดินได้รับการแสดงเพื่อขอผูกสารประกอบอินทรีย์ (เช่นสารกำจัดศัตรูพืช) และยับยั้งการย่อยสลายของจุลินทรีย์ของพวกเขาทำให้เกิดการดูดซึมลดลงและมีประสิทธิภาพต่อพืช (ยางและคณะ. 2006 ยูเอ อัล. ปี 2009 และ Zhang et al,. 2005) ตัวอย่างจำนวนมากแสดงให้เห็นถึงการดูดซับเพิ่มขึ้นหรือลดลงดูดซึมของสารกำจัดศัตรูพืชต่อไปนี้โปรแกรม biochar ดินที่มีอยู่ในวรรณคดี (ตารางที่ 1) ข้อสังเกตเหล่านี้มีผลกระทบโดยตรงสำหรับประสิทธิภาพของสารกำจัดศัตรูพืชในการควบคุมสิ่งมีชีวิตเป้าหมายเช่นเดียวกับอัตราการติดฉลากที่จำเป็นสำหรับการควบคุมศัตรูพืชในประเทศออสเตรเลียบาง 35 ปีที่ผ่านมา Toth และ Milham (1975) ตั้งข้อสังเกตผลกระทบของการเผาไหม้วัสดุที่ผลิตจากการเผาไหม้หญ้า (Paspalum dilatatum ลิตร) ภายใต้ความหลากหลายของเงื่อนไขและสังเกตเห็นว่าสิ่งเหล่านี้เห็นได้ดูดซับปริมาณของ diuron จากสารละลาย แต่เหล่านี้เป็นวัสดุเถ้าและไม่ biochars พวกเขาตั้งข้อสังเกตว่าหนึ่งในสองผลิตภัณฑ์เถ้า-C ที่เกิดจากการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในอาการเป็นพิษของ≥ 16 กิโลกรัม diuron / เฮกแต พวกเขาก็ลดลงอย่างเห็นได้ชัดรายงานประสิทธิภาพ (60%) ของทั้งสองสารเคมีกำจัดวัชพืช preemergent, thiobencarb (S-eithyl hexahydro-1 ,4-azepine-L-thiolcarbamate) และ molinate (S-(4-chlorobenzyl) NN-diethylithiolcarbamate) เมื่อ สารเคมีกำจัดวัชพืชที่ถูกนำมาใช้ตอซังข้าวเถ้า (Toth เอตอัล. 1981) ในทำนองเดียวกันลดลงอาการเป็นพิษของสารกำจัดวัชพืช diuron ก็สังเกตเห็นว่าเมื่อนำมาใช้เถ้าของหญ้าจิงโจ้เพิ่งเผา (Australis Themeda (R.Br. ) Stapf. Toth เอตอัล, 1999) การศึกษาล่าสุดได้รับการยืนยันที่คล้ายกันในการลดประสิทธิภาพของสารกำจัดศัตรูพืชใน การปรากฏตัวของ biochars ในดิน ตัวอย่างเช่นยางและอัล (2006) รายงานการลดลงของการรับรู้ความสามารถ herbicidal diuron ในขณะที่เสี่ยวเอตอัล (2008) รายงานการรับรู้ความสามารถของ clomazone ลดลงในการควบคุมวัชพืชในดินที่มีการแก้ไขเพิ่มเติมที่เรียกว่าข้าวสาลีและ biochars ฟางข้าว, 1 ตามลำดับ การศึกษาโดยยางและอัล (2006) ไฮไลต์ที่ว่าด้วยการเพิ่มเนื้อหา biochar ในดินในอัตราที่สูงมากของการประยุกต์ใช้สารเคมีกำจัดวัชพืชเป็นสิ่งที่จำเป็นที่จะได้รับการควบคุมวัชพืชที่ต้องการ การศึกษาของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าแม้จะเป็นสองเท่าของอัตราการประยุกต์ใช้ diuron ล้มเหลวในการควบคุมการเจริญเติบโตของวัชพืชในที่ที่มี 0.5% ของ biochar ข้าวสาลีในดิน (ดังแสดงในแผ่นที่ 1) มันเป็นข้อสังเกตว่าแม้อัตราการใช้ต่ำ (0.1%), biochar ในดินจะลดการประเมินดูดซึมของ diuron เป็นมูลค่า noting ที่ยางและอัล (2006) ที่ใช้วัสดุที่ผลิตโดยการเผาไหม้ที่โล่งตกค้างข้าวสาลี / ข้าวและทำให้เหล่านี้อาจมากขึ้นอย่างเหมาะสมจะเรียกว่าเป็นวัสดุเถ้า (ตามสิ่งพิมพ์บางอย่างก่อนหน้านี้โดยใช้วัสดุเหล่านี้) มากกว่า biochars biochars ผลิตโดยไพโรไลซิของวัสดุไม้มีแนวโน้มที่จะมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการลดประสิทธิภาพของสารกำจัดวัชพืชเนื่องจากความสัมพันธ์ของพวกเขาดูดซับมากขึ้นกว่าสารเคมีกำจัดวัชพืช biochars หญ้า (Bornemann และคณะ. 2007 และยูเอตอัล. 2006)

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ดำเนินงาน . ผลของ " อายุ " ของ biochars ในการดูดซับ
เนื่องจากมีความโน้มเอียงของ biochars ผ่านช่วงของชีวธรณีเคมีปฏิสัมพันธ์ในดิน คุณสมบัติของพวกเขาที่คาดว่าจะเปลี่ยนแปลงกับเวลาในดิน กระบวนการโดยทั่วไปเรียกว่า " แก่ " การดูดซับขององค์ประกอบด้านสิ่งแวดล้อมสารอินทรีย์ธรรมชาติโดยเฉพาะ ( ชื่อ ) และปฏิกิริยาออกซิเดชัน เป็นผู้สนับสนุนหลักในอายุของ biochars ( uchimiya et al . , 2010a ) มันได้ถูกแสดงว่านมสามารถระงับการดูดซับสารปนเปื้อนอินทรีย์ในพ.ศ. สิ่งแวดล้อมโดยการปิดกั้น micropores ( pignatello et al . , 2006 )การปรากฏตัวของไอออนโลหะต่างๆ เช่น ทองแดง และเงิน ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อม ( ความเข้มข้น 50 มิลลิกรัมต่อลิตร ) นอกจากนี้ยังอาจปรับเปลี่ยนพื้นผิวเคมีและ / หรือโครงสร้างรูพรุนของถ่านผ่านเครือข่ายการ ( Chen et al . , 1997 ) .

ในแง่ของแร่และปฏิกิริยาไบโอชาร์ ,มันเป็นไปได้ว่ามีพื้นผิวแร่อาจครอบคลุมพื้นผิวของปฏิกิริยาไบโอชาร์และจึงปกปิดจริงการดูดซับความสามารถของ biochars สำหรับอินทรียสาร เช่น ยาฆ่าแมลง และสารเคมีอื่น ๆ การศึกษาบนพื้นฐานของการดูดซับยาฆ่าแมลงก่อนและหลังการกำจัดวัสดุพาราแมกเนติก ( เช่นเซสควิอ ไซด์ ) จากคาร์บอนพื้นผิวโดยการรักษากรดไฮโดรฟลูออริก ( ที่จำเป็นสำหรับ NMR ศึกษา ) ได้แสดงให้เห็นว่าการดูดซับบนถ่านธรรมชาติในดินเพิ่มขึ้น โดยปัจจัย 2 – 3 หลังจากการรักษาดังกล่าว ( เช่น ahangar et al . , 2008 และซิงห์และ kookana , 2009 ) นี้ได้ถูกนำมาประกอบกับ organomineral ปฏิสัมพันธ์ค่อยๆกาว sorptive พื้นผิวของอายุถ่านในดิน

เป็นไฮไลต์ก่อนหน้านี้ พื้นที่ผิวจำเพาะสูง microporosity คุณลักษณะและค่าใช้จ่ายให้ biochars ดูดซับที่มีประสิทธิภาพมากสำหรับช่วงของสารเคมีอินทรีย์ ซึ่งมีลักษณะทางพืชไร่และความสำคัญของสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม พฤติกรรมดังกล่าวอาจเปลี่ยนไปตามกาลเวลา ในดินเนื่องจากมีมากมายของชีวธรณีเคมีปฏิกิริยาไบโอชาร์มีแนวโน้มที่จะผ่านในดิน ในหัวข้อต่อไปเราหารือถึงวิธีการไบโอชาร์–ปฏิกิริยาทางเคมีอาจเป็นผลประโยชน์ ตลอดจนผลที่ไม่ตั้งใจให้ผลผลิต ดิน สุขภาพ และสิ่งแวดล้อม .

4 . โดยนัย
ไบโอชาร์มีศักยภาพที่จะเปลี่ยนแปลงหลากหลายทางเคมี กายภาพ และชีวภาพของดิน ( โจเซฟ et al . , 2010 ) ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ใช้biochars สามารถประกอบด้วยสารอาหารที่สำคัญ เช่น ชาน และ ซอ , 2009 , ชาน et al . , 2008 , Singh et al . , 2010b , รถตู้ zwieten et al . , 2010a และรถตู้ zwieten et al . , 2010b ) และให้คุณค่าทางโภชนาการโดยตรง บาง biochars ยังสามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการใช้ธาตุอาหาร ( โดยทางอ้อมผ่านการดูดซับสารอาหาร โดยเฉพาะในดินที่ละลายหรือไฟล์การย้ายถิ่นของสารอาหารที่เป็นกังวลประสิทธิภาพของการใช้ธาตุอาหารสำคัญ ทั้งจากน้ำและจากการปล่อยก๊าซเรือนกระจก มุมมอง ( เลห์มันน์และโจเซฟ , 2009 ) .

หลายบทความได้พูดชัดแจ้งต่อผลประโยชน์ที่อาจจะได้รับจากการใช้ไบโอชาร์เป็นปรับปรุงดิน ( เช่น คิน et al . , 2010 , เกลเซอร์ et al . , 2009 , เลห์แมน โยเซฟ ทั้งนี้ เลห์มันน์ et al . , 2006 และ sohi et al . , 2010 )รูปที่ 1 สรุปบางส่วนของศักยภาพและผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับไบโอชาร์แก้ไขดิน แต่ข้อควรระวังคือการรับประกันเป็นผลกระทบที่มีศักยภาพบางนอกจากนี้ยังเป็นไปได้ ผลกระทบเชิงลบเหล่านี้จะรวมถึงการเสื่อมของสารเคมี ( สารกำจัดวัชพืชและสารอาหารในดิน ปล่อยสารพิษที่อาจจะอยู่ในไบโอชาร์ ( เช่นโลหะหนัก )ราคาของสารอาหารที่เพิ่มขึ้นและ pH และ EC , ผลกระทบต่อความงอกและกระบวนการทางชีวภาพของดิน ที่นี่เราจะสำรวจบางส่วนของผลกระทบเหล่านี้อย่างที่ได้รับการชื่นชมอย่างเต็มที่ ในไบโอชาร์–ดินวรรณกรรมมาก . .

. . ส่วนประสิทธิภาพและการพัฒนา
ต้านทานวัชพืชไบโอชาร์เป็นวัสดุที่น่าสนใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของความสามารถในการผูกสารเคมีและลดศักยภาพประสิทธิภาพของพวกเขา แน่นอน การเพิ่มจำนวนเล็ก ๆของ biochars สูดในดินได้ถูกแสดงเพื่อขอผูกสารประกอบอินทรีย์ ( เช่น ยาฆ่าแมลง ) และยับยั้งการย่อยสลายของจุลินทรีย์ลดลงส่งผลให้ประสิทธิภาพการดูดซึมและพืช ( หยาง et al .2549 , ยู et al . , 2009 และ Zhang et al . , 2005 ) ตัวอย่างมากมาย แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของสารกำจัดศัตรูพืชต่อการดูดซึมไบโอชาร์ใช้ดินอยู่ในวรรณคดี ( ตารางที่ 1 ) ข้อสังเกตเหล่านี้มีผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพของสารกำจัดศัตรูพืชในการควบคุมสิ่งมีชีวิตเป้าหมายเช่นเดียวกับบนฉลากราคาที่จำเป็นสำหรับการควบคุมศัตรูพืช

ในออสเตรเลียบาง 35 ปีที่ผ่านมา ทอธ และ milham ( 1975 ) สังเกตผลจากการเผาไหม้วัสดุที่ผลิตโดยการเผาไหม้หญ้า ( หญ้า dilatatum L . ) ภายใต้ความหลากหลายของเงื่อนไขและระบุเหล่านี้ดูดซับชดช้อย ปริมาณของไดยูรอนออกจากสารละลาย . แต่เหล่านี้เป็นวัสดุเถ้าลอยและไม่ biochars .พวกเขากล่าวว่าหนึ่งในสอง ash-c ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการในเขตของ≥ยาจก 16 กิโลกรัม / ไร่ พวกเขาสามารถรายงานประสิทธิภาพลดลงอย่างเห็นได้ชัด ( ร้อยละ 60 ) 2 preemergent วัชพืชสารไธโอเบนคาร์บ ( s-eithyl hexahydro-1,4-azepine-l-thiolcarbamate ) และ molinate ( s - ( 4-chlorobenzyl ) - n.n-diethylithiolcarbamate )เมื่อใช้สาร 2 กว่าเถ้าตอซัง ( ทอธ et al . , 1981 ) และความเป็นพิษของสารกำจัดวัชพืชลดลงไดยูรอนถูกบันทึกเมื่อใช้ไปในเถ้าเผาหญ้านี้จิงโจ้ ( themeda Australis ( ทาง ) Stapf ; ทอธ et al . , 1999 ) .

การศึกษาล่าสุดได้รับการยืนยันที่คล้ายกันซึ่งประสิทธิภาพของสารกำจัดศัตรูพืชในการแสดงตนของ biochars ในดิน ตัวอย่างเช่น ยาง et al .( 2006 ) รายงานลดประสิทธิภาพเมื่อไดยูรอน ในขณะที่ Xu et al . ( 2008 ) รายงานการลดประสิทธิภาพของ clomazone การควบคุมวัชพืชในดินที่ผสมกับเรียกว่าข้าวสาลีและข้าวฟาง biochars , 1 ตามลำดับ การศึกษาโดยยาง et al . ( 2006 ) เน้นที่การเพิ่มปริมาณไบโอชาร์ในดิน อัตราที่สูงมากของการใช้สารกำจัดวัชพืชเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อให้ได้รับการควบคุมวัชพืช .การศึกษาแสดงให้เห็นว่าแม้เป็นสองเท่าอัตราการล้มเหลวในการควบคุมวัชพืชเจริญเติบโตไดยูรอนต่อหน้า 0.5% ของข้าวสาลีไบโอชาร์ในดิน ( ตามที่แสดงใน 1 จาน ) มันเป็นข้อสังเกตว่าแม้อัตราการต่ำ ( 0.1 % ) ไบโอชาร์ในดิน จะได้ลดปริมาณยาจก . เป็นมูลค่า noting ว่าหยาง et al .( 2006 ) วัสดุที่ใช้ผลิต โดยการเปิดแอร์ ของข้าวสาลี ข้าว / ตกค้าง และเหล่านี้จึงอาจเหมาะสมเป็น termed เป็นวัสดุเถ้า ( ตามสิ่งพิมพ์บางก่อนการใช้วัสดุเหล่านี้ ) มากกว่า biochars .การ biochars ผลิตโดยไพโรไลซิสของวัสดุไม้มีแนวโน้มที่จะมีประสิทธิภาพในการลดประสิทธิภาพของสารกำจัดวัชพืช เนื่องจากการดูดซับสารมากขึ้นความสัมพันธ์กับกว่าหญ้า biochars ( บอร์นเมิ่น et al . , 2007 และยู et al . , 2006 )