[ca] Les aportacions de nitrogen reactiu (N) mitjançant el procés Haber-Bosch (fixació industrial de N2 per produir fertilitzants) i el cultiu de lleguminoses són responsables de més de la meitat de l'aportació de N als ecosistemes terrestres. Aquests inputs excessius provinents dels agroecosistemes han augmentat els fluxos d'òxid nitrós (N2O), amoníac (NH3) i nitrat (NO3−), provocant efectes tals com l'acceleració de l'escalfament global, l'eutrofització i la reducció de l'ozó estratosfèric, entre d'altres. L'esmena del sòl amb biochar, el sòlid ric en carboni (C) produït per la conversió termoquímica de biomassa en condicions limitants d'oxigen, podria ser una eina valuosa per fer front als fluxos elevats de N. No obstant, la implementació a gran escala de biochar es veu compromesa per les incerteses sobre possibles conseqüències adverses, així com pels seus efectes a llarg termini sobre la qualitat del sòl, atesa la seva persistència al sòl. Per tal d'escurçar aquests buits de coneixement, es va avaluar en condicions d'hivernacle (Capítol 1) i en condicions de camp (Capítol 2) un biochar de gasificació que va demostrar prèviament poder reduir el nivell de NO3− soluble al sòl. El Capítol 1 examinà la possible mitigació de la lixiviació de nitrats tant a curt com a llarg termini i a dues dosis d'aplicació contrastades (12 i 50 t ha-1). Es van examinar columnes de sòl amb biochar fresc i biochar envellit 6 anys al camp. Al cap de 8 mesos, es va trobar una reducció significativa de NO3− en la solució del sòl, així com d'altres ions (incloent clorur, magnesi, sodi i calci), per a les dues dosis d'aplicació de biochar fresc. Aquest fenòmen s'atribuí a la formació d'un recobriment organo-mineral sobre els porus del biochar, tot atrapant aigua i nutrients dins els porus del biochar. Tot i la disminució de NO3− en la solució del sòl, la lixiviació no va veure's afectada pel biochar, posant en dubte la seva capacitat de mitigació. Al Capítol 2, s'avaluà la qualitat del sòl mitjançant el seguiment de diverses propietats del sòl en mesocosmos de camp establerts fa 6 anys (d'on provenen les mescles sòl-biochar envellit utilitzats al Capítol 1). La dosi de 50 t ha-1 fou la més eficaç en el segrest de C i va millorar el contingut d'humitat al sòl puntualment. No obstant, aquesta dosi representà un trade-off ja que va impactar negativament les comunitats de fauna del sòl (nematodes i col·lèmbols), i també va augmentar les emissions de metà (CH4). Encara que la dosi de 12 t ha-1 no presentà aquests efectes negatius, va mostrar indicis de metabolisme de compostos recalcitrants de C, que, si es mantingués en el temps, podria afectar el potencial de segrest de C del biochar. En conjunt, es pot concloure que al nostre agroecosistema la dosi de 12 t ha-1 representa un escenari amb menys riscos. Finalment, el Capítol 3 va abordar els possibles beneficis agronòmics d'incloure un biochar de piròlisi lenta en tres formulacions de fertilitzants organo-minerals (NPK, NP i K). La lixiviació de nutrients es va alentir en la formulació amb biochar i NPK (NPK + B). Probablement, el C làbil incorporat amb el biochar i l'input simultani de diversos nutrients podria haver estimulat el creixement microbià causant un emmagatzematge temporal de nutrients a la biomassa microbiana. Tot i que el fertilitzant NPK + B només va millorar significativament la biomassa de palla d'ordi i no el gra, tots els fertilitzants formulats amb biochar van provocar un millor estat nutricional vegetal ( en relació al potassi, sofre, calci i manganès). Aquests resultats indiquen que les formulacions investigades són prometedores per al desenvolupament de fertilitzants de nova generació.

[en] Anthropogenic inputs of reactive nitrogen (N) via the Haber-Bosch process (synthetic N2 fixation for fertiliser production) and legume cultivation are responsible for over half of the input of N to terrestrial ecosystems. These excessive inputs from agroecosystems have resulted in enhanced fluxes of nitrous oxide (N2O), ammonia (NH3), and nitrate (NO3−), which induce far-reaching adverse effects, including the acceleration of global warming, promoting eutrophication, and depleting stratospheric ozone, among others. Soil-application of biochar, the carbon(C)-rich solid produced by thermochemical conversion of biomass under oxygen-limited conditions, could be a valuable tool to cope with elevated N fluxes. However, broad-scale biochar implementation is hindered by the uncertainties concerning possible unintended consequences as well as its long-term effects on soil quality, given its persistence in soil. In order to fill in some of these knowledge gaps, a pine gasification biochar that was found to reduce nitrate contents in soil solution in a previous study was assessed both under greenhouse conditions (Chapter 1) and under field conditions (Chapter 2). Chapter 1 was aimed at evaluating whether this particular biochar could induce a nitrate leaching mitigation response both in the short and long-term and at two contrasted application rates (12 and 50 t ha-1). To do so, soil columns filled with either fresh biochar or 6-yr field-aged biochar were monitored for 8 months. At the end of the trial, a significant reduction of NO3− in soil solution as well as other ions (including chloride, magnesium, sodium, and calcium) was found for both application rates in the fresh biochar-amended columns but not in the aged biochar scenario. The formation of an organo-mineral coating that entrapped nutrient-enriched water into biochar pores was ascribed as the most plausible explanation. Despite the alleviation of NO3− in soil solution, its leaching was unaffected by biochar treatment, casting doubt about possible environmental effects. In Chapter 2, by monitoring a wide range of soil properties in 6-yr old field mesocosms (from where the soil-aged biochar mixtures of Chapter 1 were taken), a soil quality assessment was conducted. The 50 t ha-1 application rate was the most effective in sequestering C and presented enhanced water contents at some sampling dates. However, an important trade-off emerged, since it exerted negative effects towards soil fauna communities (nematodes and collembolans), and also it boosted methane (CH4) soil emissions. Conversely, the 12 t ha-1 rate did not pose serious risks to soil faunal communities and soils acted as a CH4 sink. On the other hand, this same treatment showed signs of promotion of recalcitrant carbon metabolism, which, if maintained over time, could affect biochar's C sequestration potential and reduce its expected persistence. Taking all into consideration, in our agroecosystem, the 12 t ha-1 rate would be safer to apply. Finally, Chapter 3 addressed the potential agronomical benefits of including biochar into fertiliser formulation. Particularly, a slow pyrolysis biochar was included in three organo-mineral fertiliser formulations (NPK, NP, and K). Nutrient leaching was slowed down in the formulation combining biochar and NPK (NPK+B). This effect was plausibly attributed to the labile-C added with the slow-pyrolysis biochar and the concomitant provision of NPK, which could have promoted microbial growth and caused a temporary storage of nutrients in microbial biomass. While the NPK+B fertiliser only significantly enhanced barley straw biomass and not grain, all biochar-based fertilisers presented improved plant nutrient content and export (regarding potassium, sulphur, calcium, and manganese). Both the improved nutrient release pattern in NPK+B and the enhanced crop nutrient status found for all biochar-based fertilisers indicate that the investigated formulations hold promise for further research and development of new generation fertilisers.