Перспективи застосування деревного вугілля (біочару) як ефективного контр¬заходу для радіоактивно забруднених і деградованих лісових екосистем

Ключові слова: лісовідновлення; лісозбереження; ремедіація територій; радіоактивне забруднення; KCl; біодобрива

Анотація

Описано власні експериментальні дослідження та проаналізовано наукові праці інших дослідників, що, в підсумку, дає розуміння необхідності дослідити деревний попіл (отриманий за технологією біочару) як унікального й водночас універсального засобу ремедіації порушених, деградованих територій, підвищення ефективності лісокористування. Особливо актуальними майбутні дослідження можуть бути для територій, що зазнали радіоактивного забруднення. Протирадіаційна ефективність деревного вугілля або біочару мало досліджена, оскільки на момент написання статті, не вдалось знайти жодної інформації про подібні роботи. У цьому дослідженні визначено добрива (KCl, деревний попіл, деревне вугілля, біочар), які покращують або можуть покращити фітосанітарний стан лісів, а також протидіяти міграції радіонуклідів у системі ґрунт – рослина. Оцінено ступінь впливу таких добрив на лісову флору. Описано досвід застосування деревного вугілля та біочару (ці поняття іноді можуть бути синонімами) для покращення якості ґрунту та відновлення лісових екосистем. Експериментально перевірено та порівняно вплив калійного добрива, "чистого" деревного попелу та "забрудненого 137Cs" деревного попелу на перехід радіоцезію із ґрунту в лісові рослини. Результати досліду вказують на те, що внесення чистого або забрудненого деревного попелу у лісові (підкислені) ґрунти є ефективнішим контрзаходом, ніж внесення KCl. Основна перевага деревного попелу – відсутність хлору. Деревне вугілля ж за низкою параметрів має переваги над деревним попелом і, відповідно, може бути ще ефективнішим контрзасобом. З'ясовано, що деревне вугілля покращує якість ґрунту на тривалий термін (сотні – тисячі років), сприяє лісовідновленню та лісозбереженню, може бути одним з найперспективніших контрзаходів на радіоактивно забруднених територіях. Ми припускаємо, що весь корисний потенціал деревного вугілля досі не розкрито, а подальші його дослідження сприятимуть ефективнішому використанню. Застосування деревного вугілля у лісових екосистемах, на нашу думку, дасть змогу пом'якшити негативний вплив глобального потепління і техногенних змін, підвищити стійкість екосистем, сприятиме відновленню порушених фітоценозів та зменшенню концентрації деяких парникових газів (СО2, сполуки азоту) у повітрі.

Біографії авторів

Ю. Н. Мандро, Державний університет "Житомирська політехніка", м. Житомир

мол. наук. співробітник, кафедра екології

І. В. Давидова, Державний університет "Житомирська політехніка", м. Житомир

канд. с.-г. наук, доцент, кафедра екології

Посилання

Добриво з деревного вугілля. (2019). Біопаливо та котли України. Retrieved from: https://bio.Ukr.bio/ua/articles/3267/ (Date of application: 10.12.2019).

Документальний фільм. (2002). Режисер: Девід Сінгтон. DOX Productions. Вперше випущений программою Horizon на BBC.

Мандро, Ю. ., & Вінічук, М. М. (2015). Деревний попіл як засіб зниження переходу 137Cs з ґрунту в рослини горобини звичайної (Sorbus aucuparia L.) та крушини ламкої (Rhamnus frangula L.) в лісових екосистемах Полісся України. Науковий вісник Східноєвропейського національного університету імені Лесі Українки, 12, 19–25.

Aro, L., & Rantavaara, A. (2011). Long-term effect of fertilization on 137Cs concentration in Scots pine needles. Radioprotection, 46(6), 479–482. https://doi.org/10.1051/radiopro/20116663s

Atkinson, C. J., Fitzgerald, J. D., & Hipps, N. A. (2010). Potential mechanisms for achieving agricultural benefits from biochar application to temperate soils. Plant Soil., 1–18. https://doi.org/10.1007/s11104-010-0464-5

Biochar Soil Amendment FAQ. (2019). American public gardens association. website. Retrieved from: https://www.publicgardens.org (Date of application: 15.12.2019).

Biochar. (2019). A better start to rain forest restoration. Wake Forest News Wake Forest University. Retrieved from: https://prod.wp.cdn.aws.wfu.edu/assets/biochar.html (Date of application: 15.12.2019).

Fabbri, D., Torri, C., & Spokas, K. A. (2012). Analytical pyrolysis of synthetic chars derived from biomass with potential agronomic application (biochar). Relationships with impacts on microbial carbon dioxide production. Journal of analytical and applied pyrolysis, 93, 77–84. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2011.09.012

Glaser, B. (2006). Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the twenty-first century. Philosophic Transactions Royal Society, 362, 187–196. https://doi.org/10.1098/rstb.2006.1978

Glaser, B., Haumaier, L., Guggenberger, G., & Zech, W. (2001). The 'Terra Preta' phenomenon: a model for sustainable agriculture in the humid tropic. Naturwissenschaften, 88, 37–41. https://doi.org/10.1007/s001140000193

Keiluweit, M., Nico, P. S., Johnson, M. G., & Kleber, M. (2010). Dynamic molecular structure of plant biomass-derived black carbon (biochar). Environmental Science & Technology, 44, 1247–1253. https://doi.org/10.1021/es9031419

Lefebvre, D., Román-Dañobeytia, F. J., Soete, J., et al. (2019). Biochar Effects on Two Tropical Tree Species and Its Potential as a Tool for Reforestation. Forests, 10(8), 678 p. https://doi.org/10.3390/f10080678

Lehmann, J., et al. (2003). Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments. Plant and Soil., 249, 343–357. https://doi.org/10.1023/A:1022833116184

Lehmann, J., Rillig, M. C., Thies, J. E., Masiello, C. A., Hockaday, W. C., & Crowley, D. (2011). Biochar effects on soil biota – a review. Soil Biology and Biochemistry, 43, 1812–1836. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.04.022Yu

Levula, T., Saarsalmi, A., & Rantavaara, A. (2000). Effects of ash fertilization and prescribed burning on macronutrient, heavy metal, sulphur and 137Cs concentrations in lingonberries (Vaccinium vitis-idaea). Forest Ecology and Management, 126, 269–279. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(99)00110-3

Li, Y., et al. (2018). Effect of biochar application in forest ecosystems on soil properties and greenhouse gas emission: a review. J. Soils Sediments, 546–563. https://doi.org/10.1007/s11368-017-1906-y

Minamino, Y., Fujitake, N., Suzuki, T., et al. (2019). Effect of biochar addition on leaf-litter decomposition at soil surface during three years in a warm-temperate secondary deciduous forest, Japan. Sci Re., 9,16961. https://doi.org/10.1038/s41598-019-53615-2

Moilanen, M., Fritze, H., Nieminen, M., et al. (2006). Does wood ash application increase heavy metal accumulation in forest berries and mushrooms? Forest Ecology and Management, 226, 153–160. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2006.01.033

Palviainen, M., et al. (2018). Effects of biochar on carbon and nitrogen fluxes in boreal forest soil. Plant Soil., 71–85. https://doi.org/10.1007/s11104-018-3568-y

Robison, W. L., Stone, E. L., Hamilton, T. F., Conrado, C. L. (2006). Long-term reduction in 137Cs concentration in food crops on coral atolls resulting from potassium treatment. Journal of Environmental Radioactivity, 88, 251–266. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2006.02.007

Rosén, K., Vinichuk, M., Nikolova, I., & Johanson, K. (2011). Long-term effect of a single potassium fertilization on 137Cs levels in plants and fungi in a boreal forest ecosystem. Journal of Environmental Radioactivity, 102(2), 178–184. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2010.11.009

Sagrilo, E., Jeffery, S., Hoffland, E., & Kuyper, T. W. (2014). Emission of CO2 from biochar-amended soils and implications for soil organic carbon. GCB Bioenergy, 7, 1294–1304. https://doi.org/10.1111/gcbb.12234

Strandberg, M., & Johansson, M. (1998). 134Cs in heather seed plants grown with and without mycorrhiza. Journal of Environmental Radioactivity, 40, 175–184. https://doi.org/10.1016/S0265-931X(97)00074-X

Terra Preta de Indio. (2008). Soil Biogeochemistry. Johannes Lehmann. Cornell University. Retrieved from: https://web.archive.org/web/20080423103456/http:/www.css.cornell.edu/faculty/lehmann/terra_preta/TerraPretahome.htm (Date of application: 05.12.2019).

Terra preta. Wikipedia. (2016). Retrieved from: https://es.wikipedia.org/wiki/Terra_preta (Date of application: 10.12.2019).

Vinichuk, M. M., Mandro, Y. N., & Rozen, K. (2016). The application of mineral fertilizers in order to restore forest ecosystems contaminated with radionuclide 137Cs. Агроекологічний журнал, 1, 37–41.

Wiedemeier, D. B., Abiven, S., Hockaday, W. C., Keiluweit, M., Kleber, M., Masiello, C. A., et al. (2015). Aromaticity and degree of aromatic condensation of char. Organic Geochemistry, 78, 135–143. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2014.10.002

Zibold, G., Klemt, E., Konopleva, I. & Konoplev, A. (2009). Influence of fertilizing on the 137Cs soil – plant transfer in a spruce forest of Southern Germany. Journal of Environmental Radioactivity, 100, 489–496. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2009.03.011

Опубліковано
2020-09-17
Як цитувати
Мандро, Ю. Н., & Давидова, І. В. (2020). Перспективи застосування деревного вугілля (біочару) як ефективного контр¬заходу для радіоактивно забруднених і деградованих лісових екосистем. Науковий вісник НЛТУ України, 30(4), 92-98. https://doi.org/10.36930/40300416
Розділ
Екологія та довкілля

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають