4.1. Nutrient release and control by biochar properties
Cumulative releases of DOC, N and P from fresh biochar in batch extractions as well as column leaching studies were in the range of 464–8622, 23–635, and 46–1664 mg kg− 1, respectively (Supplemental Table S5). These were much greater (5 to 100 times) than the measured BY and GA soil nutrient release rates of 85–134, 7–12 and 1–14 mg kg− 1 for DOC, N and P, respectively, that are typical for soils. In comparison, the only other studies to examine leachates of pure biochar (1 g biochar in five 20 ml leachings), recorded much lower release rates of 90–1810, 2–9 and 0–1 mg kg− 1 for DOC, NH4-N and NO3-N, respectively (Gaskin et al., 2008 and Gundale and DeLuca, 2006). The little N released from biochars, except in the case of those made from animal waste (Chan et al., 2008), has been noted by others (Gaskin et al., 2010, Joseph et al., 2010 and Yao et al., 2010) and has been attributed to the minor amounts of N present in bulk biochar, as well as to the formation of heterocyclic N compounds (so-called ‘black N’) which cannot be easily solubilized (Knicker, 2010).
Amounts of P extracted from the biochars of this study were similar to that of peanut hull biochars, but 10 times less from poultry litter biochar and 20 times more than pine chip biochar, all made at 400 and 500 °C (Gaskin et al., 2008). Another study, using a corn cob biochar produced by a hydrothermal process at 305 °C, found amounts of extractable P (either by water or Mehlich-3) that were on the order of 100 times less than those of this study, but similar to our aged biochar (Hossain et al., 2011). This indicates, and our data suggests, both that there is much variability in available P among biochar types and that the method of extraction (5 min in the former studies versus 24 h in this study) is a controlling factor.
Tabulation of the total nutrient losses by the biochars relative to their initial concentration (Table 2) shows that C and N losses represented a small, but significant, portion of that initially present in the biochar (0.1–1.7 and 0.8–5.3%, respectively). Losses of P, however, were a substantial portion, ranging from 5 to 151%. The impossible losses of greater than 100% are likely due to the inadequacy of the acid digestion technique used to measure total P in the solid biochar (AOAC 985.01). In other words, not all the P in biochar was extracted by ashing followed by acid digestion, or more likely, much of the organic P was lost during dry ashing. Table 2 also shows that, not only do lower temperature and grass biochars release greater amounts of nutrients, but they also release a much greater proportion of the C, N and P initially present in them. Thus, the nutrients in these chars are likely present in a more solublizable form. Not incidentally, these char types also show the greatest C mineralization rates (Zimmerman, 2010).
The factors that control biochar nutrient loss rates may be related to either the chemical form in which the nutrient occurs or the physical association or location of the nutrient within the biochar. To distinguish between these, linear correlation coefficients (R2) were calculated for the relationships between various chemical and physical and nutrient release parameters of the biochars (Table 3, using the full set of 18 biochars). Amounts of both DOC and N extracted from biochar were most strongly correlated with the chemical properties of acid functional group density (AFG) and volatile matter (VM) content. These biochar parameters have been previously found to be inter-correlated and inversely related to micropore surface area (Mukherjee et al., 2011), indicating that the material that fills biochar's pores carries its acidity and also, apparently, contains the portion of biochar C and N most susceptible to leaching. This makes intuitive sense in that it is likely that the material richest in AFG is most hydrophilic. Relatedly, VM was found to be the biochar parameter most strongly correlated to its C mineralization rate (Zimmerman, 2010) and to the stimulation of microbial growth and N immobilization (Deenik et al., 2010). The VM of the aged biochars was not significantly different from the fresh biochars (Mukherjee, 2011), which accounts for the similarity of organic C and N release rates from fresh and aged biochars. However, given that biochar is hypothesized be a very chemically and physically heterogeneous material (Kasozi et al., 2010, Masiello, 2004 and Zimmerman, 2010), no single measureable parameter is likely to perfectly represent the nutrient release behavior of a sample. Different leachable components containing different nutrients are likely released at different rates, as evidenced by the increasing time required for desorption equilibrium observed here with increasing extractant volume.
4.1 รุ่นธาตุอาหารและควบคุม โดยคุณสมบัติ biochar
รุ่นสะสมของ DOC, N และ P จาก biochar สดในชุดสกัดละลายศึกษาคอลัมน์อยู่ในช่วง ของ 464 – 8622, 23 – 635, kg− 46 – 1664 มิลลิกรัม 1 ตามลำดับ (เพิ่มเติมตาราง S5) มีความยิ่งใหญ่ (5 ถึง 100 เท่า) กว่าการวัดโดยและอัตราปล่อยธาตุอาหารดิน GA 85 – 134 7 – 12 และ kg− 1-14 มิลลิกรัม 1 DOC, N และ P ตามลำดับ ที่ได้ทั่วไปในดินเนื้อปูน ในการเปรียบเทียบ เฉพาะอื่น ๆ ศึกษา leachates biochar บริสุทธิ์ (1 g biochar ในห้า 20 ml leachings), ตรวจสอบบันทึกราคารุ่นล่างมาก 90-1810, 2-9 และ 0 – 1 มิลลิกรัม kg− 1 การ DOC, NH4 N NO3-N ตามลำดับ (Gaskin et al., 2008 และ Gundale และ DeLuca, 2006) N น้อยออกจาก biochars ยกเว้นที่ทำจากสัตว์เสีย (จันทร์ร้อยเอ็ด al., 2008), มีการสังเกต โดยผู้อื่น (Gaskin et al., 2010 โจเซฟ et al., 2010 และยาว et al., 2010) และมีการบันทึกจำนวนเงินเล็กน้อยของ N ใน biochar จำนวนมาก เช่น เดียว กับการก่อตัวของ ๔๒๓ N สาร (เรียกว่า 'สีดำ N') ซึ่งไม่สามารถ solubilized ได้ง่าย (Knicker, 2010) .
จำนวน P สกัดจาก biochars การศึกษานี้ได้ biochars ฮัลล์ถั่วลิสง แต่ 10 ครั้งน้อยจากสัตว์ปีกทิ้งขยะ biochar และ 20 เท่ามากกว่าสนชิ biochar ทั้งหมดทำที่ 400 และ 500 ° C (Gaskin et al., 2008) ศึกษาอื่น ใช้ biochar cob ข้าวโพดการผลิตโดยกระบวน hydrothermal ที่ 305 ° C พบจำนวน extractable P (หรือน้ำหรือ Mehlich-3) ที่ขั้น 100 ครั้งน้อยกว่าผู้ที่ศึกษานี้ แต่เหมือนกับเรา biochar อายุ (Hossain et al., 2011) บ่งชี้ และข้อมูลแนะ นำ ทั้ง ที่มีความแปรผันมากใน P ว่างระหว่าง biochar ชนิด และวิธีการสกัด (5 นาทีในการศึกษาอดีตกับ 24 ชมในการศึกษานี้) เป็นการควบคุมปัจจัย
Tabulation ของการสูญเสียธาตุอาหารทั้งหมดโดย biochars สัมพันธ์กับความเข้มข้นเริ่มต้น (ตารางที่ 2) แสดงว่า ขาดทุน C และ N แทนขนาดเล็ก สำคัญ, ส่วนของที่เริ่มอยู่ในการ biochar (0.1 – 1.7 และ 0.8 – 5.3% ตามลำดับ) ขาดทุนของ P อย่างไรก็ตาม มีบางส่วนพบ ตั้งแต่ 5% 151 การสูญเสียได้มากกว่า 100% ของมีแนวโน้มจาก inadequacy เทคนิคกรดย่อยอาหารใช้วัด P รวมใน biochar ทึบ (AOAC 985.01) ในคำอื่น ๆ ไม่ทั้งหมด P ใน biochar ถูกสกัด โดย ashing ตาม ด้วยกรดย่อยอาหาร หรือว่า มาก P อินทรีย์สูญเสียระหว่าง ashing แห้ง ตารางที่ 2 แสดงที่ ไม่เพียงแต่ทำ biochars อุณหภูมิและหญ้าต่ำปล่อยสารอาหารจำนวนมาก แต่พวกเขายังปล่อยมากมากกว่าสัดส่วนของ C, N และ P ตอนแรกอยู่ใน ดังนั้น สารอาหารในข้อมูลอักขระเหล่านี้มีแนวโน้มปัจจุบันในแบบฟอร์มเพิ่มเติม solublizable ไม่โต้เถียง ชนิดอักขระเหล่านี้ยังแสดงยิ่งใหญ่ C mineralization ราคา (Zimmerman, 2010) .
อาจเกี่ยวข้องกับแบบฟอร์มเคมีในปัจจัยที่ควบคุมอัตราการสูญเสียธาตุอาหาร biochar ซึ่งสารเกิดขึ้น หรือความสัมพันธ์ทางกายภาพ หรือสถานที่ของธาตุอาหารภายใน biochar ได้ แยกแยะเหล่านี้ มีคำนวณค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์เชิงเส้น (R2) สำหรับความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ย่อยทางเคมี และทางกายภาพ และธาตุอาหารต่าง ๆ ของ biochars (ตาราง 3 ใช้ชุดทั้งหมด 18 biochars) จำนวนเอกสารและแยกจาก biochar N ถูกสุดอย่างยิ่ง correlated กับคุณสมบัติทางเคมีของกรด functional กลุ่มความหนาแน่น (AFG) และระเหยเรื่อง (VM) เนื้อหา พารามิเตอร์เหล่านี้ biochar ก่อนหน้านี้พบระหว่าง correlated และ inversely ที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่ micropore (Mukherjee et al., 2011), บ่งชี้ว่า หมายความว่าวัสดุที่รูขุมขนของ biochar และ เห็นได้ชัด ประกอบด้วยส่วนของ biochar C และ N ที่สุดไวต่อการละลาย นี้ทำให้รู้สึกง่ายที่เป็นไปได้ว่าวัสดุที่รวยที่สุดใน AFG hydrophilic มากที่สุด VM ได้ค้นพบเป็น พารามิเตอร์ biochar correlated สุดขออัตรา mineralization ของ C (Zimmerman, relatedly 2010) และการกระตุ้นของการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และการตรึง N (Deenik et al., 2010) VM biochars อายุไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญจาก biochars สด (Mukherjee, 2011), บัญชีใดสำหรับความคล้ายกันของอินทรีย์ C และ N ปล่อยราคา biochars สด และมีอายุ อย่างไรก็ตาม ระบุว่ามีการตั้งสมมติฐานว่า biochar เป็นวัสดุที่แตกต่างกันมากสารเคมี และทางกายภาพ (Kasozi et al., 2010, Masiello, 2004 และ Zimmerman, 2010), ไม่มีพารามิเตอร์ measureable เดียวจะแทนลักษณะการทำงานของตัวอย่างการปล่อยธาตุอาหารอย่างสมบูรณ์ ส่วนประกอบอื่น ๆ ที่ประกอบด้วยสารอาหารอื่น leachable อาจได้รับการปล่อยตัวที่อัตราต่าง ๆ เห็นการเพิ่มจำเป็นสำหรับสมดุล desorption สังเกตที่นี่ ด้วยการเพิ่มระดับเสียง extractant
การแปล กรุณารอสักครู่..
4.1. Nutrient release and control by biochar properties
Cumulative releases of DOC, N and P from fresh biochar in batch extractions as well as column leaching studies were in the range of 464–8622, 23–635, and 46–1664 mg kg− 1, respectively (Supplemental Table S5). These were much greater (5 to 100 times) than the measured BY and GA soil nutrient release rates of 85–134, 7–12 and 1–14 mg kg− 1 for DOC, N and P, respectively, that are typical for soils. In comparison, the only other studies to examine leachates of pure biochar (1 g biochar in five 20 ml leachings), recorded much lower release rates of 90–1810, 2–9 and 0–1 mg kg− 1 for DOC, NH4-N and NO3-N, respectively (Gaskin et al., 2008 and Gundale and DeLuca, 2006). The little N released from biochars, except in the case of those made from animal waste (Chan et al., 2008), has been noted by others (Gaskin et al., 2010, Joseph et al., 2010 and Yao et al., 2010) and has been attributed to the minor amounts of N present in bulk biochar, as well as to the formation of heterocyclic N compounds (so-called ‘black N’) which cannot be easily solubilized (Knicker, 2010).
Amounts of P extracted from the biochars of this study were similar to that of peanut hull biochars, but 10 times less from poultry litter biochar and 20 times more than pine chip biochar, all made at 400 and 500 °C (Gaskin et al., 2008). Another study, using a corn cob biochar produced by a hydrothermal process at 305 °C, found amounts of extractable P (either by water or Mehlich-3) that were on the order of 100 times less than those of this study, but similar to our aged biochar (Hossain et al., 2011). This indicates, and our data suggests, both that there is much variability in available P among biochar types and that the method of extraction (5 min in the former studies versus 24 h in this study) is a controlling factor.
Tabulation of the total nutrient losses by the biochars relative to their initial concentration (Table 2) shows that C and N losses represented a small, but significant, portion of that initially present in the biochar (0.1–1.7 and 0.8–5.3%, respectively). Losses of P, however, were a substantial portion, ranging from 5 to 151%. The impossible losses of greater than 100% are likely due to the inadequacy of the acid digestion technique used to measure total P in the solid biochar (AOAC 985.01). In other words, not all the P in biochar was extracted by ashing followed by acid digestion, or more likely, much of the organic P was lost during dry ashing. Table 2 also shows that, not only do lower temperature and grass biochars release greater amounts of nutrients, but they also release a much greater proportion of the C, N and P initially present in them. Thus, the nutrients in these chars are likely present in a more solublizable form. Not incidentally, these char types also show the greatest C mineralization rates (Zimmerman, 2010).
The factors that control biochar nutrient loss rates may be related to either the chemical form in which the nutrient occurs or the physical association or location of the nutrient within the biochar. To distinguish between these, linear correlation coefficients (R2) were calculated for the relationships between various chemical and physical and nutrient release parameters of the biochars (Table 3, using the full set of 18 biochars). Amounts of both DOC and N extracted from biochar were most strongly correlated with the chemical properties of acid functional group density (AFG) and volatile matter (VM) content. These biochar parameters have been previously found to be inter-correlated and inversely related to micropore surface area (Mukherjee et al., 2011), indicating that the material that fills biochar's pores carries its acidity and also, apparently, contains the portion of biochar C and N most susceptible to leaching. This makes intuitive sense in that it is likely that the material richest in AFG is most hydrophilic. Relatedly, VM was found to be the biochar parameter most strongly correlated to its C mineralization rate (Zimmerman, 2010) and to the stimulation of microbial growth and N immobilization (Deenik et al., 2010). The VM of the aged biochars was not significantly different from the fresh biochars (Mukherjee, 2011), which accounts for the similarity of organic C and N release rates from fresh and aged biochars. However, given that biochar is hypothesized be a very chemically and physically heterogeneous material (Kasozi et al., 2010, Masiello, 2004 and Zimmerman, 2010), no single measureable parameter is likely to perfectly represent the nutrient release behavior of a sample. Different leachable components containing different nutrients are likely released at different rates, as evidenced by the increasing time required for desorption equilibrium observed here with increasing extractant volume.
การแปล กรุณารอสักครู่..
4.1 . ควบคุมการปล่อยและสารอาหาร โดยคุณสมบัติของไบโอชาร์
สะสมรุ่น DOC , N และ P จากไบโอชาร์สดในการสกัดชุดรวมทั้งคอลัมน์การศึกษาการชะละลายอยู่ในช่วงตั้งแต่ - 8622 23 – 635 , และ 46 – 1664 − 1 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม ตามลำดับ ( ตารางที่ S5 เพิ่มเติม ) เหล่านี้มีมากขึ้น ( 5 ถึง 100 เท่า ) กว่าวัด โดยอัตราการปลดปล่อยธาตุอาหารในดิน และ กา 85 – 134 ,7 – 12 – 14 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมและ 1 − 1 สำหรับ DOC , N และ P ส่วนที่เป็นปกติสำหรับดิน ในการเปรียบเทียบ แต่การศึกษาอื่น ๆเพื่อตรวจสอบค่าของเพียวไบโอชาร์ ( 1 กรัมในห้าไบโอชาร์ 20 ml leachings ) บันทึกที่ต่ำกว่าปล่อยอัตรา 90 – 1810 2 – 0 – 9 และ 1 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม− 1 สำหรับหมอ nh4-n และ no3-n ตามลำดับ ( กัสคิ่น et al . , 2008 gundale Deluca และและ , 2006 ) เล็ก ๆน้อย ๆที่ออกมาจาก biochars n ,ยกเว้นในกรณีของผู้ที่ผลิตจากของเสียจากสัตว์ ( ชาน et al . , 2008 ) , ได้รับการบันทึกโดยคนอื่น ๆ ( กัสคิ่น et al . , 2010 , โจเซฟ et al . , 2010 และเย้า et al . , 2010 ) และได้ถูกว่าผู้เยาว์ปริมาณ N ปัจจุบันเป็นกลุ่มไบโอชาร์ เช่นเดียวกับ การก่อตัวของสารประกอบเฮเทอโรไซคลิก N ( เรียกว่า ' ดำ ' ) ซึ่งจะสามารถสร้าง ( หนึ่งปอนด์สเตอริง (
, )ปริมาณของฟอสฟอรัสที่สกัดจาก biochars ของการศึกษานี้คล้ายกับที่ของ biochars เปลือกถั่วลิสง แต่ 10 ครั้งน้อยกว่าจากไบโอชาร์แคร่สัตว์ปีกและมากกว่าไบโอชาร์ชิพสน 20 ครั้ง ทำทั้งหมดที่ 400 และ 500 ° C ( กัสคิ่น et al . , 2008 ) การศึกษาอื่นโดยใช้ซังข้าวโพดไบโอชาร์ผลิตโดยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลที่ 305 ° Cพบว่าปริมาณธาตุ P ( ทั้งจากน้ำหรือ mehlich-3 ) ที่บนเพื่อของ 100 ครั้งน้อยกว่าการศึกษาแต่คล้ายกับของเราอายุไบโอชาร์ ( Hossain et al . , 2011 ) นี้บ่งชี้ และข้อมูลที่เราบอกทั้งสองมีความแปรปรวนมากใน P ระหว่างชนิดไบโอชาร์และวิธีการสกัด ( 5 นาทีในการศึกษาอดีตและ 24 ชั่วโมงในการศึกษา ) เป็นปัจจัยควบคุม
ตารางสารอาหารทั้งหมดที่ขาดทุน โดย biochars ญาติของความเข้มข้น ( ตารางที่ 2 ) พบว่า การสูญเสีย C และ N แทน ขนาดเล็ก แต่ที่สำคัญส่วนของที่ตอนแรกอยู่ในไบโอชาร์ ( 0.1 – 1.7 และ 0.8 – 5.3 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ) ความสูญเสียของพี แต่เป็นส่วนที่สำคัญตั้งแต่ 5 ถึง 80 % ความสูญเสียที่เป็นไปไม่ได้มากกว่า 100 % ก็น่าจะเกิดจากความไม่เพียงพอของกรดย่อยอาหารเทคนิคที่ใช้ในการวัดปริมาณฟอสฟอรัสในไบโอชาร์แข็ง ( ไม่ 985.01 ) ในคำอื่น ๆไม่ทุกจุดในไบโอชาร์ถูกสกัดโดยการย่อยแบบตามด้วยกรด หรือมีโอกาสมากขึ้น , มากของอินทรีย์ P หลงทางในวิมเบิลดัน . ตารางที่ 2 ยังแสดงให้เห็นว่าไม่เพียง แต่ทำให้อุณหภูมิลดลง และหญ้า biochars ปล่อยปริมาณมากขึ้นของสารอาหาร แต่พวกเขายังปล่อยสัดส่วนยิ่งใหญ่ของ C , N และ P ในตอนแรกอยู่ในพวกเขา ดังนั้นสารอาหารในตัวอักษรเหล่านี้มักจะอยู่ในรูปแบบ solublizable เพิ่มเติม ไม่ได้บังเอิญชนิด char เหล่านี้ยังแสดงมากที่สุด C อัตราการ ( Zimmerman , 2010 ) .
ปัจจัยที่ควบคุมอัตราการสูญเสีย ธาตุอาหาร ไบโอชาร์อาจจะเกี่ยวข้องกับทั้งเคมีฟอร์มซึ่งธาตุอาหารเกิดขึ้นหรือทางกายภาพสมาคมหรือที่ตั้งของสารอาหารภายในไบโอชาร์ .เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างเหล่านี้ สัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์เชิงเส้น ( R2 ) ถูกคำนวณสำหรับความสัมพันธ์ระหว่างเคมีและทางกายภาพต่างๆและการปลดปล่อยธาตุอาหารพารามิเตอร์ของ biochars ( ตารางที่ 3 การใช้ชุดเต็มของ 18 biochars )ปริมาณของทั้งหมอและสกัดจากไบโอชาร์ส่วนใหญ่มีความสัมพันธ์กับสมบัติทาง เคมีของกรดหมู่ฟังก์ชันความหนาแน่น ( AFC Asian Cup ) และสารระเหย ( VM ) เนื้อหา พารามิเตอร์ไบโอชาร์เหล่านี้ได้รับการพบก่อนหน้านี้จะมีความสัมพันธ์ผกผันระหว่างและที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่ผิว micropore ( ชี et al . , 2011 )ระบุว่าวัสดุที่เติมไบโอชาร์รูประกอบของกรดและยังเห็นได้ชัดว่า ประกอบด้วยส่วนของไบโอชาร์ C และ N อ่อนไหวมากที่สุดต่อการชะล้าง . นี้ทำให้รู้สึกง่ายในการที่มีแนวโน้มว่า วัสดุที่ร่ำรวยที่สุดใน AFC Asian Cup คือน้ำมากที่สุด relatedly , VM ได้ไบโอชาร์พารามิเตอร์อย่างมากที่สุด ความสัมพันธ์ของ ซี สูงเท่ากัน ( Zimmerman ,2010 ) และการกระตุ้นการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และการตรึง ( deenik et al . , 2010 ) VM ของผู้สูงอายุ biochars ไม่แตกต่างจาก biochars สด ( ชี , 2011 ) ซึ่งบัญชีสำหรับความคล้ายคลึงกันของอินทรีย์ C และ N ปล่อยอัตราจาก biochars สด และผู้สูงอายุ อย่างไรก็ตามระบุว่าไบโอชาร์ตั้งสมมติฐานเป็นทางเคมีและทางกายภาพที่แตกต่างกันวัสดุ ( kasozi et al . , 2010 , masiello 2004 และ Zimmerman , 2010 ) เดียวไม่มี measureable พารามิเตอร์มีแนวโน้มที่จะแสดงการปลดปล่อยธาตุอาหารอย่างสมบูรณ์พฤติกรรมของกลุ่มตัวอย่าง ที่แตกต่างกัน leachable ส่วนประกอบที่มีสารอาหารที่แตกต่างกันมักจะออกในอัตราที่แตกต่างกันเป็น evidenced โดยเพิ่มเวลาที่จำเป็นสำหรับความสมดุลการคายสังเกตที่นี่ เพิ่มสารสกัด ปริมาณ
การแปล กรุณารอสักครู่..