AGRIS - 

2023

Salina, Yu.B. | Shantasov, A.M. | Gorlenko, M.V. | Kostina, N.V.

Interest of agricultural enterprises in biochar is increasing every year, as it is able to retain moisture and soil nutrients, preventing leaching of them from the root zone, which allows improving the agrochemical parameters of the soil, and also provides ideal conditions for the habitat of soil microorganisms. However, empirical data is still scarce from a wide variety of feedstock for the production of biochar, natural and climatic factors, and others. In experiment in 2020-2021, the effect of various rates of biochar obtained during pyrolysis of rice husks on the microbiological and physicochemical properties of the low-density alluvial-turf soil situated in the Astrakhan region was investigated. The application of biochar into the soil at a concentration of 0.5 kg/m2 leads to a significant increase in the content of the main plant nutritients: nitrate nitrogen, exchangeable potassium and mobile phosphorus. Other indicators (humus content, density, humidity and reaction of the soil environment), did not change greatly compared to the control. With an increase in the concentration to 1.0 and 3.0 kg/m2, there was a discrepancy in the content of exchangeable potassium and ammonium nitrogen compared with the control. Based on the analysis of the parameters of functional diversity according to multisubstrate testing, it has been found that the application of biochar in an amount of 0.5 to 3 kg/m2 increases stability, functional diversity, and metabolic activity of microbial communities. | Интерес к биоуглю со стороны с.-х. предприятий возрастает с каждым годом, так как он способен удерживать влагу и питательные вещества почвы, препятствуя их вымыванию из корневой зоны, что позволяет улучшать агрохимические показатели почвы, а также обеспечивает идеальные условия для обитания почвенных микроорганизмов. Однако эмпирических данных все еще мало из-за большого разнообразия исходного материала для производства биоугля, природно-климатических факторов и других. В опыте в 2020-2021 гг. исследовано влияние различных доз биоугля, полученного при пиролизе рисовой шелухи, на микробиологические и физико-химические свойства малогумусированной аллювиально-дерновой почвы Астраханской области. Внесение биоугля в почву в концентрации 0,5 кг/м2 приводит к значительному увеличению содержания основных элементов питания растений: нитратного азота, обменного калия и подвижного фосфора. Остальные показатели (содержание гумуса, плотность, влажность и реакция почвенной среды) не изменились значительно по сравнению с контролем. При повышении концентрации до 1,0 и 3,0 кг/м2 отмечено расхождение в содержании обменного калия и аммонийного азота по сравнению с контролем. На основании анализа параметров функционального разнообразия по данным мультисубстратного тестирования, установлено, что внесение биоугля в количестве от 0,5 до 3 кг/м2 увеличивает стабильность, функциональное разнообразие и метаболическую активность микробных сообществ.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Bryndina, L.V. | Svistova, I.D. | Baklanova, O.V.

This paper presents the results of a study the effect of biochar, carbon sorbent obtained from sewage sludge and sawdust, on the restoration of soil microbiome after herbicide treatment. At the genus level, 28 representatives were found in the original soil, 35.7% of which were aerobes. Of these, Gaiella and Methylotenera predominated. The most abundant of the anaerobic were Veillonella and Faecalibacterium. The proportion of microorganisms affected by the herbicide was 71.4%. 32% of microorganisms completely disappeared from the soil microbial community, 39.3% recovered after the biochar introduction. There was a recovery almost to the original value of microorganism numbers in the genera Veillonella, Faecalibacterium, Gaiella, Ilumatobacter, Gemmatimonas. The number of Azotobacter increased by 7.3 times. In the soil subjected to herbicide action, the proportion of microorganisms exhibiting catalase activity decreases or completely disappears. Members of the Gaiella genus, known as catalase-positive bacteria, were absent in herbicide-treated soil. Their population resumed after soil treatment with biochar. Intrasporangium, also being catalase positive, were reduced by more than 4 times under the action of the herbicide. Cleaning the soil with a biosorbent made it possible to restore their numbers by 56%. The introduction of biochar from sewage sludge and sawdust into the soil activated the soil microbiota. The assessment of alpha-diversity by the Shannon index showed a 1.5-fold decrease in the species diversity of the microbial community of the soil treated with the herbicide. Cleaning the soil with biochar restored population and diversity of the soil microbiome, to the Shannon index of 2.4. | Представлены результаты исследования влияния углеродного сорбента (биочара) из осадков сточных вод и древесных опилок на восстановление почвенного микробиома после гербицидного воздействия. На уровне рода в исходной почве было обнаружено 28 представителей, из которых 35,7% составили аэробы. Из них преобладали бактерии Gaiella и Methylotenera. Из анаэробных больше всего было Veillonella и Faecalibacterium. Доля подверженных влиянию гербицида микроорганизмов составила 71,4%. Исчезли полностью из почвенного микробного сообщества 32%, восстановились после внесения биочара – 39,3%. Наблюдалось восстановление практически до первоначального значения микроорганизмов родов Veillonella, Faecalibacterium, Gaiella, Ilumatobacter, Gemmatimonas, численность Azotobacter увеличилась в 7,3 раза. В почве, подвергнутой обработке гербицидом, снижается или полностью исчезает доля микроорганизмов, проявляющих каталазную активность. Представители рода Gaiella, известные как каталазоположительные бактерии, отсутствовали в почве с гербицидом. После обработки почвы биоуглем их популяция возобновилась. Intrasporangium, также, будучи каталазоположительными, сократились более чем в 4 раза под действием гербицида. Очистка почвы биосорбентом позволила восстановить их численность на 56%. Внесение в почву биоугля из осадков сточных вод и древесных опилок активизировало почвенную микробиоту. Оценка альфа-разнообразия по индексу Шеннона показала снижение видового разнообразия микробного сообщества почвы, обработанной гербицидом, в 1,5 раза. Очистка почвы биочаром восстанавливала почвенный микробиом, при этом индекс Шеннона составил 2,4.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2020

Ivanov, A.I. | Ivanova, Zh.A., Agrophysics Research and Development Inst., St. Petersburg

21 ref. | Summaries (En, Ru) | A model field experiment in grass rotation link was carried out in Pskov region in 2017-2019. Agronomic efficiency of incorporation woody-shrub vegetation derivatives in the form of chips and biochar into heavy loamy soil of abandoned land under reclamation was studied. A significant advantage of biochar was established when it was applied both in pure form and in conjunction with traditional chemical ameliorants. In the year of application, yield of annual herbs decreased by 55 and 46% respectively.. Against a background of wood chips ploughed in, there was deterioration in the feed value of the products due to a decrease in the contents of crude protein and ash substances. Combined use of wood chips and biochar with a complex of chemical ameliorants allowed to prevent the noted damages and to increase the grass rotation link performance by 18 and 28% respectively (up to 18,7 и 20,4 t/ha of forage units). Crop rotation link productivity during biochar applying was 21% higher than after chips ploughing and 9% higher after joint applying with ameliorant complex. A reduction in carbon dioxide potential deposition into atmosphere when biochar was applied was 3.5–4.5 times lower than under the technology of tree and shrubbery vegetation reduction adopted today. With the combined application of biochar with a complex of ameliorants, the maximum indicators of optimization of acid-base properties, nitrogen and phosphate regimes of the soil, as well as the quality of the green matter of annual and perennial grasses were achieved. | 3 tables | Модельно-полевой опыт в травяном звене севооборота проводили в Псковской обл. в 2017-2019 гг. Сравнивали агрономическую эффективность заделки в тяжелосуглинистую почву осваиваемой залежи продуктов переработки древесно-кустарниковой растительности в форме щепы и биоугля. Установлено значительное преимущество последнего при внесении, как в чистом виде, так и совместно с традиционными химическими мелиорантами. В год их внесения наблюдалось снижение урожайности однолетних трав на 55 и 46% соответственно. На фоне запаханной щепы имело место и ухудшение кормовой ценности продукции вследствие снижения содержания сырого протеина и зольных веществ. Совместное применение щепы и биоугля с комплексом химических мелиорантов позволило не только предотвратить отмеченный ущерб, но и повысить продуктивность звена севооборота на 18 и 28% соответственно (до 18,7 и 20,4 т корм.ед/га). При одностороннем внесении биоугля и щепы продуктивность звена севооборота по фону первого продукта была выше на 21%, при совместном с комплексом мелиорантов – на 9%. Выявлено 3,5-4,5-кратное сокращение при его внесении потенциала депонирования в атмосферу углекислого газа относительно принятых сегодня технологий сведения древесно-кустарниковой растительности. При совместном внесении биоугля с комплексом мелиорантов достигнуты максимальные показатели оптимизации кислотно-основных свойств, азотного и фосфатного режимов почвы, а также качества зеленой массы однолетних и многолетних трав.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2020

Degtyareva, I.A. | Babynin, Eh.V. | Motina, T.Yu. | Gazizov, R.R., Tatarstan Research and Development Inst. of Agrochemistry and Soil Science, Kazan

4 ill. | Summaries (En, Ru) | 16 ref. | Assessment of the effects caused by nanostructured coal (NC) on the mutation process in Salmonella typhimurium strains is presented. SOS-lux test found that NC has no genotoxicity and it is safe in relation to mutagenic activity. It was investigated how NC modifies cell response to DNA-damaging activity of some compounds: mitomycin C, hydrogen peroxide and ofloxacin. During mitomycin C and NC interacting there was a weak suppression of SOS-inducing activity of this compound. Hydrogen peroxide and NC combination did not show a significant antimutagenic effect. During interacting with ofloxacin, NC increased the effect of this compound by 1.5-2.0 times. Thus, NC in studies on bacterial test systems did not show mutagenic activity. It can be considered as safe for environment and can be recommended for agricultural purposes using, for example, as an additive to biopreparations. NC antimutagenic properties are ambiguous and require more detailed study. At the moment, there is no reason to recommend NC using as an antimutagen. | Представлен материал об оценке эффектов, вызванных наноструктурным углем (НУ) на мутационный процесс у штаммов Salmonella typhimurium. В SOS-lux тесте установлено отсутствие генотоксичности у НУ, а также его безопасность в отношении мутагенной активности. Исследовано, как НУ модифицирует ответ клеток на ДНК-повреждающую активность различных соединений – митомицина С, перекиси водорода, офлоксацина. При взаимодействии с митомицином С НУ оказывает слабое подавление SOS-индуцирующей активности этого соединения, c перекисью водорода НУ не показал достоверного антимутагенного эффекта, а при взаимодействии с офлоксацином он усиливал в 1,5-2,0 раза эффект этого соединения. Таким образом, НУ в исследованиях на бактериальных тест-системах не проявил мутагенной активности, поэтому его можно считать безопасными для окружающей среды и использовать в агропромышленности, в частности в качестве добавки к биопрепарату. Антимутагенные свойства НУ неоднозначны, а механизм такого взаимодействия требует более детального изучения. В настоящий момент нет оснований рекомендовать использовать НУ как антимутаген.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Buchkina, N.P. | Balashov, E.V., Agrophysics Research and Development Inst., St. Petersburg

Application of biochar (BC) as an organic ameliorant is one of the new ways to improve soil quality and sustainability by increasing carbon sequestration and making significant changes in soil properties. In the present study, two types of BC were used: BC1 and BC2 were produced by fast and slow pyrolysis of wood waste. The aims of the study were, firstly, to assess differences in the effects of BC1 and BC2 on hydrophysical properties of sandy and clay loam soils, and, secondly, to assess the effects of differences in soil texture on the degree of impacts of BCs on soil nitrification and denitrification. Samples of sandy and clay loam gleyic Fluvisols (Slovakia) were used in the experiment. An amount of the applied BC per hectar was equal to 15 and 30 t. Water retention of the soil samples was measured using a pressure mambrane apparatus at water potentials of from -0.1 to -300 kPa. Nitrification and denitrification rates were determined in laboratory conditions by measuring nitrous oxide accumulation in flasks in which the soils were incubated for 48 hours at 25 °С. Soil moisture content for nitrification and denitrification was equal to 48-55 % of the full saturation and 100 % saturation, respectively. The results indicate that BC1 and BC2 application increased water retention more for the sandy soil than for the clay loam soil in the whole range of water potentials. Of the two biochars, BC2 had a greater influence on the water retention of both soils. Application of BC1 resulted in a significant decrease (p less than 0.01) while application of BC2 produced only an insignificant decrease in nitrification rates in the clay loam soil. BC1 and BC2 had no effect on nitrification rates in the sandy soil. Moreover, the application of the BCs at both rates contributed to a greater decrease in nitrification rates in the clayloam soil than in the sandy soil. | Применение биоугля (БУ) в качестве органического мелиоранта - один из перспективных способов повышения качества и устойчивости почв благодаря секвестрации углерода и улучшению свойств почв. Исследовали два типа БУ - БУ1 и БУ2, произведенные в результате медленного и быстрого пиролиза древесных отходов. Цели исследований заключались в выявлении различий в действии БУ1 и БУ2 на гидрофизические свойства супесчаной и тяжелосуглинистой почвы, а также в оценке влияния разного гранулометрического состава почв на степень воздействия БУ1 и БУ2 на нитрификацию и денитрификацию. В исследованиях использовали образцы глееватой аллювиальной супесчаной и тяжелосуглинистой почвы (Словакия). Количество БУ1 и БУ2, внесенного в почвы в пересчете на гектар, составляло 15 и 30 т. Водоудерживающую способность образцов измеряли с помощью мембранного пресса при потенциалах влаги от -0,1 до -300 кПа. Интенсивность нитрификации и денитрификации определяли по продуцированию закиси азота образцами почв в течение 48-часового инкубирования при температуре 25 град. С и влажности, соответствующей 48-55 % полной влагоемкости. Результаты проведенных исследований показали, что внесение БУ1 и БУ2 в большей степени способствовало повышению водоудерживающей способности супесчаной, чем тяжелосуглинистой почвы во всем диапазоне потенциалов влаги. При этом увеличение водоудерживающей способности обеих почв было более высоким при использовании БУ2. Добавление БУ1 вызвало достоверное (p меньше 0,01), БУ2 - недостоверное снижение интенсивности нитрификации в тяжелосуглинистой почве. Оба исследованных биоугля не оказали влияния на интенсивность нитрификации в супесчаной почве. Применение БУ1 и БУ2 в обеих дозах способствовало увеличению интенсивностей денитрификации в тяжелосуглинистой почве в большей степени, чем в супесчаной почве.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Rizhiya, E.Ya. | Mukhina, I.M. | Vertebnyj, V.E., Agrophysics Research and Development Inst., St. Petersburg

Soil amendment with biochar has been proposed as a tool to mitigate soil N2O emissions by altering soil physical, chemical and biological properties. Little work has been focused on the effect of biochar on the soil enzymatic activity as the most sensitive indicator to diagnose the changes in soil quality. The 90-day laboratory experiment to study the effect of biochar on the dynamics of some soil enzymes and cumulative N2O emissions from the loamy sand Spodosol was conducted with the aim to justify the sensitiveness of the enzymes to soil amendments with biochar. The experimental setup was a randomized block design with 9 replicates and included the soil control

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation