Bioszén alkalmazása homokos és agyagos talaj javítására és kukorica termés növelésére. Tenyészedényes kísérlet.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Tanszék, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutatócsoport

Szervezet/Adatszolgáltató neveBudapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Tanszék, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutatócsoport
Kapcsolattartó személy neve
Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória
Technológia neveBioszén alkalmazása homokos és agyagos talaj javítására és kukorica termés növelésére. Tenyészedényes kísérlet.
Technológia angol neve
Biochar characteristics and application rates affecting corn growth and properties of soils contrasting in texture and
Kifejlesztés országa
Hawaii, USA
A fejlesztés fázisa
demonstráció alatt
Szabadalom száma
na
Fejlesztési projekt neve, száma
TRF Basic Research Programs; theWater, Energy, and Soil Sustainability (WESS) Program
Fejlesztés kezdete
2008
Fejlesztés befejezése
2013
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
mobilis Al-koncentráció változása bioszénnel kezelt homokos talajban (1. periódus)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
mg/kg
Jellemző kezdeti érték
24.82
Maximális kezdeti érték
24.82
Jellemző végérték
0.15
Maximális végérték
0.15
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Mobilis Al-koncentráció változása homokos talajban bioszén hatására (2. periódus)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
mg/kg;
Jellemző kezdeti érték
10.22
Maximális kezdeti érték
10.22
Jellemző végérték
0.07
Maximális végérték
0.07
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Mobilisa Mn-koncentráció változása bioszénnel kezelt homokos talajban (1. periódus)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
mg/L
Jellemző kezdeti érték
0.81
Maximális kezdeti érték
0.81
Jellemző végérték
4.61
Maximális végérték
4.61
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Mobilis Mn-koncentráció változása homokos talajban bioszén ahtására (2. periódus)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
mg/L
Jellemző kezdeti érték
1.12
Maximális kezdeti érték
1.12
Jellemző végérték
2.37
Maximális végérték
2.37
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Kukorica Mn felvételének csökkenése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
g/kg
Jellemző kezdeti érték
0.41
Maximális kezdeti érték
0.41
Jellemző végérték
0.7
Maximális végérték
0.7
Talajromlási folyamat, amire alkalmazható
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Kukorica Mn felvételének csökkenése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
g/kg
Jellemző kezdeti érték
0.41
Maximális kezdeti érték
0.41
Jellemző végérték
0.08
Maximális végérték
0.08
Környezeti elem/fázis, amelyre a módszer alkalmazható
Telített talaj
Telítetlen (teljes) talaj
Pórusvíz
Egyéb
Technológia típusa
Egyszerű
Technológia alapja
Kémiai
A technológia általános ismertetése

A talajjavítási technológia során két különböző (alacsony és magas) hőmérsékleten két Eukaliptusz-fajtából gyártott bioszenet adagoltak különböző tömegszázalékban (0, 1, 2 és 4 w/w%) két talajtípushoz (savanyú homokos vályogtalaj és agyagos vályogtalaj). A bioszén talajjavító hatása a bioszén tulajdonságaitól, az alkalmazás időtartamától és a talajtípustól függ. Két, egymást követő kukorica-termésen vizsgálták a bioszén időbeli hatását. A vizsgálatokat tenyészedényes kísérletben végezték és azt kísérték figyelemmel, hogy a különböző körülmények között gyártott bioszén milyen módon hat a talaj termékenységére, a növénynövekedésre és a talajban kimutatott Mn és Al fitotoxikusságára.

A technológia újdonsága

A bioszén talajjavító és termésnövelő hatása érvényesült a technológia során. Homoktalajra alkalmazva nőtt a talaj termékenysége, a növényeket gyorsabb növekedésre késztette, illetve lecsökkentette a Mn növény általi felvételét, bár a talajban nőtt a Mn és Al oldhatósága. Ezáltal csökkent Mn fitotoxikus hatása a kukoricára, így a bioszén hozzájárult a kukorica termés növeléséhez.

A technológia típusa
  • Talajjavítás bioszénnel
  • Talajjavítás mezőgazdasági és erdészeti hulladékból készült bioszénnel
Egyéb technológia
Talajjavítás a talaj szerkezeti és ásványi összetétel változtatásával, növénynövekedés serkentése
Technológiai paraméterek
Anyagfogyasztás
pH
Kation/anioncserélő kapacitás
Textúra
Tápelemtartalom
Szervesanyag-tartalom
Növénynövekedés
Környezetmonitoring helye
Telítetlen (teljes) talaj
Beruházási költség
500.000 - 1.000.000 HUF
Fajlagos müködtetési költség
nincs rá becslés
Fajlagos energia költség
nincs rá becslés
Fajlagos munkaerőköltség
20 000 - 50 000 HUF
Fajlagos összköltség
100 000 HUF felett
Költségszámítással kapcsolatos megjegyzések

A technológiát csak kísérleti körülmények között tesztelték, ezért a két bioszén típus tényleges alkalmazása esetén a beruházás meghatározása nehézségekbe ütközik. A kukoricatermelés idő- és pénzigényes, valamint az alkalmazott eszközöket -égetőkemence, villanófényes karbonizátor-, szállítás költségeit is figyelembe kell venni.

Költség
3-közepes
Időigény
2-nagy
Helyigény
2-nagy
Munkaigény
3-közepes
Felszerelés, műszerigény
2-nagy
Szakember-igény
2-nagy
Környezeti és munkahelyi kockázatok
4-kicsi
Célérték teljesítésének képessége
4-nagy
Környezethatékonyság
3-közepes
Költséghatékonyság
3-közepes
Hasznosítható melléktermék keletkezése
igen
Ártalmatlanítást igénylő melléktermék keletkezése
nem
Automatizálhatóság / távvezérelhetőség
nem
Alkalmazhatóság
3-közepes
Elérhetőség
4-jó
Ismertség
2-gyenge
Erősségek

Környezetbarát technológia. Bioszenek alkalmazása segíti a növények tápanyagfelvételét és növekedési ütemük gyorsulását, mindenképpen javítja a talaj szerkezetét és ásványi anyag összetételét.

Gyengeségek

Az eukaliptusz bioszén alkalmazásának hatékonysága talajtípustól függ, valamint az alkalmazott bioszén gyártási technológiájától. Ezért további vizsgálat szükséges ahhoz, hogy tisztázódjon a bioszén és Mn közötti kölcsönhatás mechanizmusa a Mn fitotoxikussága csökkentése érdekébennagy Mn tartalmú talajokban.

Lehetőségek

Az eukaliptuszból készült bioszenek alkalmazása más típusú talajok javítására, illetve más mezőgazdasági növények termésnövelésére.

Veszélyek

Ezt a kísérletet még csak a Hawaii egyetemhez tartozó 'tankertben' végezték el kétféle talajtípusra, hatása más körülmények között még ismeretlen.

A terület neve
Khorat, Waihawa talaj
Alkalmazás helye, ország
Hawaii
Alkalmazás helye, város
Honolulu
Alkalmazás kezdő időpontja
2008
Alkalmazás befejező időpontja
2013
Alkalmazás fázisa
Demonstráció
Területhasználat
  • Egyéb
Összefoglaló az alkalmazásról

A talajjavítási technológia során alacsony (350°C) és magas (850°C) hőmérsékleten kezelt bioszenet adtak savanyú homokos vályogtalajhoz és agyagos vályogtalajhoz különböző (1, 2, 4 m/m%)tömegszázalékban. A talajtípusok Khorat (származás: Thaiföld) és Wahiawa (származás: Hawaii) voltak, a bioszenek két Eukalpitusz-fajtából származtak. Az alacsonyabb hőmérsékleten kezelt bioszénnek kevesebb hamuösszetétele (2,4%) volt, mint a magasabb hőmérsékletűnek (3,9%). A bioszeneket két féle technológiával állították elő: Thaiföldön tradicionális égetőkemencével (TK), illetve Hawaii-on villanófény karbonizálással(FC). A vizsgálatokat két egymást követő kukorica-termésen vizsgálták és összehasonlították a kontroll mintával (bioszenet nem tartalmazott). Az eredmények azt mutatták, hogy az első kukorica-termés pH-ja nőtt (5,88) a kontrollhoz (4,74) képest mind a két talajtípusban, illetve jelentősen nőtt a szöveti K-felvétel és csökkent a szöveti Ca és Mg felvétel. A második termésben azonban K, Ca, és Mg növekedés figyelhető meg, de a szöveti Al és Mn koncentráció csökkent. Megállapították, hogy a bioszén növeli a talajban oldható Mn koncentrációt, illetve csökkenti a növények Mn felvételét. Az alacsony hőmérsékleten gyártott bioszén jobb eredményeket produkált a magasabb hőmérsékletűhöz képest.
Az Al koncentráció a Khorat (savanyú homokos vályogtalaj) talajban az 1. termésperiódusban jelentősen csökkent (0.15 mg/kg) a kontrollhoz (24.82 mg/kg) képest, mind a KT-, illetve mind az FC-kezelt bioszén növekvő adagolásával. Az FC-kezelt 2 és 4%-os bioszénnel érték el a legjobb eredményeket (0.33 és 0.15 mg/kg), ami a 2. termésperiódusban is folytatódott(1.78 és 0.07 mg/kg). A Wahiawa (agyagos vályogtalaj) talajban a Mn koncentráció oldhatósága szintén az FC-kezelt 2 és 4%-os bioszén adagolásánál volt a legpozitívabb mind a kettő termésperiódusban, bár az előbbinek (3.06 és 4.61 mg/kg) látványosabb a hatása az utóbbihoz (1.56 és 2.37 mg/kg) képest

Talajromlási folyamat
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Talajjavítás a talaj szerkezeti és ásványi összetétel változtatásával, növénynövekedés serkentése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Mobilis Al-koncentráció változása homokos talajban bioszén hatására (1. periódus)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
mg/kg
Jellemző kezdeti érték
24.82
Maximális kezdeti érték
24.82
Jellemző végérték
0.15
Maximális végérték
0.15
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Talajjavítás a talaj szerkezeti és ásványi összetétel változtatásával, növénynövekedés serkentése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Mobilis Al-koncentráció változása homokos talajban bioszén hatására (2. periódus)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
mg/kg
Jellemző kezdeti érték
10.22
Maximális kezdeti érték
10.22
Jellemző végérték
0.07
Maximális végérték
0.07
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Talajjavítás a talaj szerkezeti és ásványi összetétel változtatásával, növénynövekedés serkentése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Mobilis Mn-koncentráció változása bioszénnel kezelt homokos talajban (1. periódus)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
mg/L
Jellemző kezdeti érték
0.81
Maximális kezdeti érték
0.81
Jellemző végérték
4.61
Maximális végérték
4.61
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Talajjavítás a talaj szerkezeti és ásványi összetétel változtatásával, növénynövekedés serkentése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Mobilis Mn-koncentráció változása homokos talajban bioszén hatására (2. periódus)
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
mg/L
Jellemző kezdeti érték
1.12
Maximális kezdeti érték
1.12
Jellemző végérték
2.37
Maximális végérték
2.37
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták
  • Kémiai degradáció
  • NPK-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Kukorica Mn felvételének csökkenése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
g/kg
Jellemző kezdeti érték
0.41
Maximális kezdeti érték
0.41
Jellemző végérték
0.7
Maximális végérték
0.7
Talajromlási folyamat, amire alkalmazták
  • Kémiai degradáció
  • Mikroelem-tartalom csökkenése
Egyéb talajromlási folyamat
Növény Al- és Mn-felvételének csökkentése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám
Kukorica Mn felvételének csökkenése
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége
g/kg
Jellemző kezdeti érték
0.41
Maximális kezdeti érték
0.41
Jellemző végérték
0.08
Maximális végérték
0.08
Publikációk

Somchai Butnan, Jonathan L. Deenik, Banyong Toomsan, Michael J. Antal, Patma Vityakon: Biochar characteristics and application rates affecting corn growth
and properties of soils contrasting in texture and mineralogy, Geoderma 237–238 (2015) 105–116

Referenciák

Somchai Butnan, Jonathan L. Deenik, Banyong Toomsan, Michael J. Antal, Patma Vityakon: Biochar characteristics and application rates affecting corn growth
and properties of soils contrasting in texture and mineralogy, Geoderma 237–238 (2015) 105–116

Adatlap azonosító (eredeti)
1748
Bevivő
Piblinger Brigitta
Státusz
Publikált
Adatlap típusaTalajjavítási technológia
Létrehozás
Módosítás