Журнал «Агропромышленные технологии Центральной России»

Выпуск №3 (29) (2023)

УДК 66.092-977: 631.879
DOI 10.24888/2541-7835-2023-29-68-75

БИОУГЛИ: МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ, ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В МЕЛИОРАЦИИ

Автор(ы): Дрягина Алина Александровна, Пономарев Константин Олегович, Кремлева Татьяна Анатольевна, Петухов Александр Сергеевич

Статья посвящена оценке микроэлементного состава (кислоторастворимых и подвижных форм тяжелых металлов) биоуглей, полученных в процессе пиролиза при 600 °С разного вида сырья, характерного для Западной Сибири. В условиях Тюменской области установлено, что в качестве мелиорантов почвы целесообразно использовать биоугли из отходов жизнедеятельности крупного рогатого скота и пшеничной соломы. Эти биоугли содержат минимальное количество (значительно ниже ПДК) токсичных тяжелых металлов и большее количество питательных элементов в высоких концентрациях (например, в биоугле из соломы концентрация Si составляла 1817 мг/кг, что в 7 раз больше, чем в биоуглях из других органических отходов) для растений по сравнению с биоуглями из скорлупы кедровых орехов и сосновых опилок, а значит наиболее эффективны с точки зрения повышения качества почвы. Результаты исследований показали, что во всех исследуемых биоуглях концентрации наиболее токсичных элементов (свинца и кадмия) минимальны. На основании полученных результатов сформулирована гипотеза о том, что биоугли из разного органического сырья, доминирующего в Западной Сибири, не токсичны и не нанесут вреда почве, в которую они будут внесены в качестве мелиорантов.

Ключевые слова
биоуголь; пиролиз; органические отходы; микроэлементный состав; тяжелые металлы

BIOCHAR: MICROELEMENT COMPOSITION, PROSPECTS FOR USE IN MELIORATION

Author: Dryagina Alina A., Ponomarev Konstantin O., Kremleva Tatyana A., Petukhov Alexander S.

The article is devoted to the assessment of the microelement composition (heavy metals acid-soluble and mobile forms) of biochars produced by slow pyrolysis at 600 °C of various types of raw materials, typical for Western Siberia. In the Tyumen region conditions it was found that it is advisable to use biochars from the waste products of cattle and wheat straw as soil ameliorants. These biochars contain a minimal amount (well below the MPC) of toxic heavy metals and a greater amount of nutrients in high concentrations (for example, in biochar from straw, the concentration of Si was 1817 mg/kg, which is 7 times more than in biochars from other organic waste) for plants compared to biochars from pine nut shells and pine sawdust, and therefore the most effective in terms of improving soil quality. The research results showed that in all the biochars studied, the concentrations of the most toxic elements (lead and cadmium) are minimal. Based on the results obtained, a hypothesis was formulated that biochars from various organic raw materials that dominate in Western Siberia are non-toxic and will not harm the soil into which they will be introduced as ameliorants.

Key words:
biochar; pyrolysis; organic waste; microelement composition; heavy metals

Список литературы

Безручко Е.В. Кремний - недооцененный элемент питания растений // Земледелие. 2020. № 4. С. 40-46.
Власюк П.А. Биологические элементы в жизнедеятельности растений. Киев: Наукова думка, 1969. 516 c.
Влияние биоугля на развитие яровой пшеницы (Triticum aestivum L.) и кислотность дерново-подзолистой почвы в Западной Сибири / К.О. Пономарев, А.Н. Первушина, К.С. Коротаева, А.А. Юртаев, А.С. Петухов, Р.Б. Табакаев, И.И. Шаненков // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2022. № 113. C. 110-137.
Леонова Ю.В., Сюняева О.И., Тютюнькова М.В. Агроэкологическая оценка применения удобрения-мелиоранта СУПРОДИТ-М на дерново-подзолистых супесчаных почвах Калужской области // Агропромышленные Технологии Центральной России. 2022. № 24 (2). C. 71-75.
Мелиоративные свойства и удобрительная ценность различных по размеру фракций биоугля (по данным лабораторных экспериментов) / А. В. Литвинович, А. А. М. Хаммам, А. В. Лаврищев, О. Ю. Павлова // Агрохимия. 2016. № 9. C. 39-46.
Неверов А.А. Стимулирующая роль микроэлементов на стадии прорастания семян ячменя // Животноводство и кормопроизводство. 2022. № 1 (105). C. 159-170.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве (ГН 2.1.7.2041-06). М: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. C. 1-16.
Balidakis A., Matsi T., Karagianni A. G., Ipsilantis I. Soil application of sewage sludge treated with clay minerals or biochar and its effect on soil properties and white clover’s (Trifolium repens L.) growth and arbuscular mycorrhizal fungal root colonization // Applied Sciences (Switzerland). 2022. No. 22 (12). Pp. 11382.
Buss W., Wurzer C., Manning D. A. C., E. J. Rohling, J. Borevitz, O. Mašek. Mineral-enriched biochar delivers enhanced nutrient recovery and carbon dioxide removal // Communications Earth and Environment. 2022. No. 1 (3). Pp. 67.
Carter S., Shackley S., Sohi S., Suy T. B., Haefele S. The impact of biochar application on soil properties and plant growth of pot grown lettuce (Lactuca sativa) and cabbage (brassica chinensis) // Agronomy. 2013. No. 2 (3). Pp. 404-418.
Clemente J. S., Beauchemin S., Thibault Y., Mackinnon T., Smith D. Differentiating inorganics in biochars produced at commercial scale using principal component analysis // ACS Omega. 2018. No. 6 (3). Pp. 6931-6944.
Gonzalez Sarango E. M., Leimer S., Valarezo Manosalvas C., Wilcke W. Does biochar improve nutrient availability in Ultisols of tree plantations in the Ecuadorian Amazonia? // Soil Science Society of America Journal. 2022. No. 4 (86). Pp. 1072-1085.
Li H., Wu W., Min X., Zhan W., Fang T., Dong X., Shi Y. Immobilization and assessment of heavy metals in chicken manure compost amended with rice straw-derived biochar // Environmental Pollutants and Bioavailability. 2021. No 1 (33). Pp. 1-10.
Li Z., Delvaux B. Phytolith-rich biochar: A potential Si fertilizer in desilicated soils // Gcb Bioenergy. 2019. No. 11 (11). Pp. 1264-1282.
Lu T., Yuan H., Wang Y., Huang H., Chen Y. Characteristic of heavy metals in biochar derived from sewage sludge // Journal of Material Cycles and Waste Management. 2016. No. 4 (18). Pp. 725-733.
Wang Y., Xiao X., Chen B. Biochar impacts on soil silicon dissolution kinetics and their interaction mechanisms // Scientific Reports. 2018. No. 1 (8). Pp. 1-11.
Yang X., Li Q., Tang Z., Zhang W., Yu G., Shen Q., Zhao F. J. Heavy metal concentrations and arsenic speciation in animal manure composts in China // Waste Management. 2017. (64). Pp. 333-339.
Zielińska A., Oleszczuk P., Charmas B., Skubiszewska-Zięba J., Pasieczna-Patkowska S. Effect of sewage sludge properties on the biochar characteristic // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2015. (112). Pp. 201-213.