In contrast to DOC and N, extractable P was significantly related to the ash (i.e. mineral) content of biochar. This relationship was stronger for Mehlich extraction versus water whereas water-extractable P was most strongly related to AFG content. This suggests that, a portion of the P (presumably ortho-P, ~ 50% on average) was only released by enhancing the solubility of mineral-incorporated P such as in iron, aluminum or calcium phosphates with weak acid. Carbonate mineral crystals have been observed on biochar's surface (Inyang et al., 2011) and phosphate sorption from aqueous solution by biochar has been associated with the formation of nano-sized MgO crystals on its surface (Yao et al., 2011). We thus propose that organic P is primarily found, with DOC and N, in the volatile acid-rich portion of biochar, while inorganic P is mineral-bound or incorporated. These results are supported by the work of others that have found biochar P to be mainly found in the ash fraction, with pH-dependent reactions controlling its solubilization (DeLuca et al., 2009). A better understanding of the controlling nutrient release mechanisms could be developed through the measurement of these parameters, along with all species of solubilized DOC, N and P, on a greater number of biochars.
4.2. Soil/biochar interaction with nutrient leachates
Although biochar released DOC, N and P, biochar leachates might be readily sorbed by soil. Conversely, biochar might sorb nutrient forms released from soils, resulting in the sometimes observed net reductions in nutrient leaching following biochar amendment. The cumulative amounts of DOC, N and P leached from soil/biochar columns in this study, 81–172, 5–12, and 0.2–25 mg kg− 1, respectively, were generally greater than those from unamended soils (Alva, 2006, Qiang et al., 2004 and Yang et al., 2008), as well as the BY and GA soils studied here. So it is likely that biochar leachate nutrients are not completely sorbed by the soils to which they are amended.
To estimate the degree to which released nutrients may have been sorbed, we compare the cumulative mass of nutrients estimated to have been leached from the soil and biochar in each column, separately (i.e. the additive amount assuming no soil–biochar interaction), with that measured to have been leached from columns containing corresponding soil/biochar mixtures (with soil–biochar interaction). Greater than predicted cumulative release of nutrients (Fig. 3, wider open bars) than that actually measured (thinner striped bars), indicate ‘lost’ leachate nutrients due to soil–biochar interaction. All combinations of soil and biochar showed ‘lost’ DOC, N and P except in the cases of DOC and N from the GA/biochar columns. The greatest losses of DOC and N were in BY soil columns (20–40%). Losses of P ranged 16–35% in BY soil/biochar columns and were about 97% in GA soil/biochar columns. Mixtures of BY soil with higher temperature biochars lost DOC, N and P to greater degrees than those with lower temperature biochars.
Explanations for the generally lower leachate nutrients due to soil–biochar interaction, include 1) soil microbial consumption/transformation of nutrients which may have been stimulated by the presence of biochar, 2) sorption of leached soil nutrients released by biochar, and 3) sorption of leached biochar nutrients by soil. The first mechanism, while possible to some degree, does not likely predominate because of the short column flushing period, 3–4 days, whereas microbial activity response to biochar addition is typically on the order of weeks to months (Bruun et al., 2008 and Zimmerman et al., 2011). It is notable, however, that the spike in NO3− in the final BY soil column leachates, which were even greater in BY/biochar columns, might be attributed to nitrification, oxidation of NH4+ or organic N in biochar leachates. There is evidence, however, for the occurrence of nutrient sorption, interaction mechanisms #2 and #3. First, the nutrient release curves, at least for BY soil, bear some similarity to typical breakthrough curves, providing evidence for the interaction of leached nutrients with soil. Second, in some cases, more DOC, N or P was ‘lost’ than was released by biochar, indicating at least some soil nutrient sorption by biochar. In the case of GA/biochar columns, much more P was missing than was released by soil-alone, indicating biochar P sorption by the soil. Third, patterns of nutrient loss indicate both nutrient sorption by both soil and by biochar. For example, soil columns with high temperature biochar usually displayed greatest nutrient sorption, as would be expected given their greater surface area and OM sorption capacity (Kasozi et al., 2010). Also, nearly all P released from GA soil columns was in organic form, suggesting that all PO4− 3-P had been sorbed. This would be expected given that the GA soil had about three times the amorphous iron and alumina content of BY soil and a pH range suitable to ‘fix’ most of the available organo-P (Supplemental Table S1), driven either by solid-solution equilibrium or ligand exchange. The higher pH and lower in amorphous Fe and Al of the BY soil is likely responsible for its greater loss of biochar-derived P. Notably, the oxyhydroxide and clay minerals of GA soil did not cause enhanced N sorption, as hypothesized by Singh et al. (2010b), perhaps because much of the N was in organic form. As a whole, these data suggests the previously unacknowledged importance of biochar as a source of organic nutrients and the sorption of soil OM by biochar in producing the chemical and biological changed observed in biochar–amended soils. These complexities explain the contradictory results found in past studies of the effect of biochar addition on soil nutrient bioavailability and uptake.
biochar อาจ sorb ฟอร์มธาตุอาหารออกจากดินเนื้อปูน ผลในการลดสุทธิสังเกตบางครั้งในการละลายธาตุอาหารตามแก้ไข biochar ยอดเงินสะสมของ DOC, N และ P leached จาก ดิน/biochar คอลัมน์ในการศึกษานี้ 81-172, 5 – 12 และ 0.2 – 25 มิลลิกรัม kg− 1 ตามลำดับ ได้โดยทั่วไปสูงกว่าจากดินเนื้อปูน unamended (Alva ปี 2006 เกวียง et al.,ตรงข้าม DOC และ N, extractable P ได้อย่างมีนัยสำคัญที่เกี่ยวข้องกับเนื้อหา (เช่นแร่) เถ้าของ biochar ความสัมพันธ์นี้มีกำลังการแยก Mehlich กับน้ำขณะน้ำ extractable P สุดขอเกี่ยวเนื้อหา AFG นี้ชี้ให้เห็นว่า ส่วนของ P (สันนิษฐานว่า ortho-P ~ 50% โดยเฉลี่ย) เท่านั้นออก โดยการเพิ่มการละลายของแร่รวม P เช่นเหล็ก อลูมิเนียม หรือฟอสเฟตแคลเซียมกับกรดอ่อน มีการสังเกตผลึกแร่คาร์บอเนตบนพื้นผิวของ biochar (Inyang et al., 2011) และดูดฟอสเฟตละลายโดย biochar ได้เชื่อมโยงกับการก่อตัวของนาโนขนาดผลึก MgO บนพื้นผิวของ (ยาว et al., 2011) เราจึงเสนอว่า P อินทรีย์หลักพบ N และเอกสารในส่วนอุดมไปด้วยกรดระเหยของ biochar, P อนินทรีย์เป็นแร่ที่ถูกผูกไว้ หรือรวมกัน ผลลัพธ์เหล่านี้ได้รับการสนับสนุน โดยการทำงานของผู้อื่นที่ได้พบ biochar P ส่วนใหญ่พบในเศษเถ้า มีปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับค่า pH ที่ควบคุมการ solubilization (DeLuca et al., 2009) biochar อาจ sorb ฟอร์มธาตุอาหารออกจากดินเนื้อปูน ผลในการลดสุทธิสังเกตบางครั้งในการละลายธาตุอาหารตามแก้ไข biochar ยอดเงินสะสมของ DOC, N และ P leached จาก ดิน/biochar คอลัมน์ในการศึกษานี้ 81-172, 5 – 12 และ 0.2 – 25 มิลลิกรัม kg− 1 ตามลำดับ ได้โดยทั่วไปสูงกว่าจากดินเนื้อปูน unamended (Alva ปี 2006 เกวียง et al., สามารถพัฒนาความเข้าใจกลไกการปล่อยธาตุอาหารควบคุมผ่านค่าของพารามิเตอร์เหล่านี้ พร้อมพันธุ์ solubilized DOC, N และ P จำนวนที่มากขึ้นของ biochars ทั้งหมด
4.2 ได้ ดิน/biochar ติดต่อกับ leachates ธาตุอาหาร
แม้ biochar ออก DOC, N และ P, biochar leachates อาจจะพร้อม sorbed จากดินได้ ในทางกลับกัน สามารถยอดโดยไม่โต้ตอบดิน – biochar), ที่วัดจะมีการ leached จากคอลัมน์ที่ประกอบด้วยส่วนผสม ดิน/biochar สอดคล้อง (กับโต้ตอบดิน – biochar) มากกว่าคาดการณ์ปล่อยสะสมสารอาหาร (Fig. 3 บาร์เปิดกว้าง) มากกว่าที่จะวัด (ทินเนอร์ลายแท่ง) ระบุสารอาหาร leachate 'หายไป' จากดิน – biochar โต้ตอบ ชุดทั้งหมดของดินและ biochar พบ 'หายไป' DOC, N และ P ยกเว้นในกรณีของเอกสารและ N จากคอลัมน์ GA/biochar สูญเสียยิ่งใหญ่ที่สุดของเอกสารและ N อยู่ในคอลัมน์ดิน (20-40%) ขาดทุนของ P อยู่ในช่วง 16-35% ใน ดิน/biochar คอลัมน์ และมีประมาณร้อย ละ 97 ในคอลัมน์ ดิน/biochar GA BY ผสมดินกับ biochars อุณหภูมิสูงที่สูญหาย เอกสาร 2004 และ Yang et al., 2008), และดินเนื้อปูนของ BY และ GA ที่เรียนที่นี่ ดังนั้นจึงมีแนวโน้มว่า biochar leachate สารอาหารจะไม่สมบูรณ์ sorbed โดยดินเนื้อปูนที่พวกเขาจะแก้ไข
ประเมินระดับที่ปล่อยสารอาหารอาจมีการ sorbed เราเปรียบเทียบมวลของสารอาหารที่คาดว่าจะได้รับ leached จากดินและในแต่ละคอลัมน์ biochar ต่างหากสะสม (เช่น N และ P องศาสูงกว่าผู้ที่มีต่ำกว่าอุณหภูมิ biochars.
คำอธิบายสำหรับสารอาหาร leachate ล่างโดยทั่วไปเนื่องจากดิน – biochar โต้ รวม 1) ดินจุลินทรีย์ปริมาณ/การเปลี่ยนแปลงของสารอาหารที่อาจมีการถูกกระตุ้น โดยสถานะ biochar, 2) ดูดสารอาหารดิน leached ออก โดย biochar และ 3) ดูดสารอาหาร leached biochar โดยดิน กลไกแรก ขณะไปกับ ไม่อาจ predominate เนื่องจากคอลัมน์ย่อลบรอบระยะเวลา 3 – 4 วัน ในขณะที่ตอบสนองกิจกรรมจุลินทรีย์ biochar เพิ่มเป็นปกติขั้นสัปดาห์เดือน (Bruun et al., 2008 และ Zimmerman et al., 2011) น่า อย่างไรก็ตาม ที่เก็บชั่วคราวใน NO3− ใน BY สุดท้ายดินคอลัมน์ leachates ซึ่งมีขึ้นใน BY / คอลัมน์ biochar อาจเกิดจากการอนาม็อกซ์ ออกซิเดชันของ NH4 หรือ N อินทรีย์ใน biochar leachates มีหลักฐาน อย่างไรก็ตาม สำหรับการเกิดขึ้นของการดูดธาตุอาหาร โต้ตอบกลไก #2 และ #3 แรก เส้นโค้ง ปล่อยธาตุอาหารน้อย สำหรับ ด้วยดิน หมีบางคล้ายกับเส้นโค้งของความก้าวหน้าทั่วไป ให้หลักฐานการโต้ตอบของสารอาหาร leached กับดิน ที่สอง ในบางกรณี เอกสารเพิ่มเติม N หรือ P 'สูญเสีย ' กว่าออก โดย biochar บ่งชี้บางอย่างดูดธาตุอาหารในดิน โดย biochar อีกครั้ง ในกรณีของ GA/biochar คอลัมน์ P มากได้หายไปกว่าออกจากดินเดียว แสดงดูด biochar P โดยดิน ที่สาม รูปแบบของการสูญเสียธาตุอาหารบ่งชี้ทั้งดูดธาตุอาหาร โดยทั้งดิน และ biochar ตัวอย่าง ดินคอลัมน์ ด้วยอุณหภูมิสูง biochar แสดงมากที่สุดธาตุอาหารดูด จะต้องการพื้นที่มากกว่าและกำลังดูดออม (Kasozi et al., 2010) , P เกือบทั้งหมดออกจากคอลัมน์ดิน GA เป็นในแบบฟอร์มอินทรีย์ แนะนำที่ได้รับ sorbed 3-P PO4− ทั้งหมด นี้จะคาดหวังที่ดิน GA ได้ประมาณสามครั้งไปเหล็กและอลูมินาเนื้อหาของดินและช่วงค่า pH เหมาะสม 'แก้ไข' ของว่างประจำ-P (S1 ตารางเพิ่มเติม), ขับเคลื่อนทั้ง ด้วยโซลูชันของแข็งสมดุลหรือลิแกนด์แลกเปลี่ยน ค่า pH สูงและต่ำกว่าไป Fe และ Al ของดิน BY มีแนวโน้มที่รับผิดชอบสำหรับความสูญเสียมากกว่าของมา biochar P. ยวด oxyhydroxide และแร่ดินเหนียวของดิน GA ไม่ไม่ทำเพิ่ม N ดูด ตั้งสมมติฐานว่าโดยสิงห์ et al. (2010b), ทีมาก N เพราะในฟอร์มอินทรีย์ ทั้งหมด ข้อมูลเหล่านี้ชี้ให้เห็นความสำคัญ unacknowledged ก่อนหน้านี้ของ biochar เป็นแหล่งของสารอาหารอินทรีย์ และดูดของดินออมโดย biochar ในการผลิตสารเคมีและชีวภาพเปลี่ยนแปลงพบในดินเนื้อปูน biochar – แก้ไข ความซับซ้อนเหล่านี้อธิบายผลขัดแย้งที่พบในการศึกษาอดีตของผลของ biochar เพิ่มการดูดซึมธาตุอาหารของดินและดูดธาตุอาหาร
การแปล กรุณารอสักครู่..