Исследование влияния биоугля на биологические свойства почвы и качество сеянцев хвойных пород в лесных питомниках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.03.01, кандидат наук Дурова Анастасия Сергеевна

• Дурова Анастасия Сергеевна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Дурова Анастасия Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Исторические предпосылки применения биоугля

1.2 Перспективы применения биоугля

1.3 Современные карбонизированные материалы, получаемые пиролизом биомасс и их применение

1.4 Характеристики биоугля

1.5 Перспективность применения биоугля в посевных отделениях лесных питомников

ГЛАВА 2. ОБЬЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты исследования

2.2 Методы исследований

ГЛАВА 3. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВ ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКОВ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Выводы по главе

ГЛАВА 4 МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ БИОУГЛЯ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ, БИОЛОГИЧЕСКИЕ И АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПОЧВ

4.1 Влияние биоугля на физические свойства почвы

4.2 Влияние внесения биоугля на биологические свойства почвы

4.3 Влияние внесения биоугля на агрохимические свойства почвы

Выводы по главе

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ БИОУГЛЯ НА ПОЧВЫ ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКОВ, РОСТ И РАЗВИТИЕ СЕЯНЦЕВ ЕЛИ

Выводы по главе

ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ БИОУГЛЯ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ СЕЯНЦЕВ ХВОЙНЫХ ПОРОД

6.1 Влияние биоугля на всхожесть и энергию прорастания семян хвойных культур

6.2 Изучение механизмов влияния биоугля на рост хвойныхв условиях закрытого грунта

ГЛАВА 7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

7.1 Влияние биоугля на потребность в известковании почв

7.2 Влияние биоугля на потребность органических удобрениях

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. На территории Российской Федерации площади лесных питомников занимают около 12 тыс. гектар. В настоящее время в посевных отделениях лесных питомников, расположенных на территории Российской Федерации, выращивается 19 млн. саженцев; 771 млн. сеянцев с открытой корневой системой, а также 14 млн. шт. сеянцев с закрытой корневой системой. (Лесной Фонд, 2018). Однако часть получаемого посадочного материала не соответствует требованиям стандарта. (ГОСТ 3317-90, 2018)

Низкое качество посадочного материала и удлинение сроков его выращивания, обусловлено совокупностью негативных факторов. Одним из основных является недостаточное плодородие почв, а также нарушение технологии работ в паровых полях и при подкормках сеянцев и саженцев минеральными удобрениями (Маркова и Жигунов, 2005).

При решении указанных проблем биоуголь является одним из самых перспективных мелиорантов, поскольку при его внесении в почву прослеживается положительное влияние не только на рост и развитие растений, но и на плодородие почвы. Так, при внесении биоугля в пахотный горизонт улучшается структурность почвы, снижается эмиссия парниковых газов, нормализуется кислотность почв. При этом, в отличие от многих минеральных удобрений исследуемый мелиорант не содержит тяжелых металлов в концентрациях, превышающих ПДК для почв.

Степень разработанности темы. Вопросы применения биоугля при выращивании сельскохозяйственных культур изучаются не только на территории РФ, но даже в большей степени в ряде Европейских стран. В течение последних 15 лет проведено множество экспериментов и издано большое количество работ, изучающих влияние биоугля на эмиссию парниковых газов, плодородие почв различных областей и урожайность сельскохозяйственных культур в различных географических и почвенных условиях.

Однако для лесного хозяйства России внесение биоугля на поля посевных отделений питомников с целью улучшения плодородия почв, а также для секвестрации углерода почв полей питомников является новым направлением. Вопросы о перспективности применения биоугля на полях лесных питомников, а также в процессе выращивания сеянцев хвойных пород (в том числе в контролируемых условиях закрытого грунта) в современной научной литературе ранее затронут не был.

Наиболее эффективно внесение исследуемого мелиоранта отмечено на бедных почвах, характеризующихся пониженными значениями кислотности.

По результатам агрохимических обследования полей посевных отделений питомников, Ленинградской области, можно предположить, что внесение биоугля положительно повлияет на агрохимические и биологические параметры почв, а также на рост и развитие сеянцев

хвойных пород.

Цели и задачи исследования. Целью исследований являлась оценка влияния биоугля на физические, химические и биологические параметры плодородия почв различного гранулометрического состава, а также на качество сеянцев хвойных пород в лесных питомниках.

В ходе выполнения поставленной цели, решались следующие задачи:

- Охарактеризовать состояние почв полей в посевных отделениях лесных питомников Ленинградской области и перспективность применения биоугля на данных территориях.

- Оценить изменения и охарактеризовать механизмы, происходящие в почвах различного гранулометрического состава под влиянием биоугля.

- Изучить влияние биоугля на рост и развитие сеянцев хвойных пород как в условиях закрытого грунта, так и в полевых экспериментах.

- На основе результатов, полученных в лабораторных и полевых исследованиях, оценить биологическую и экономическую перспективность внедрения, исследуемого мелиоранта при выращивании сеянцев хвойных пород.

Научная новизна. Большинство современных работ, посвященных влиянию биоугля на агроэкосистемы, рассматривает исследуемый мелиорант, как средство снижения эмиссии парниковых газов из пахотных почв и повышения параметров их плодородия. Часто отмечается факт повышения урожайности сельскохозяйственных культур при использовании различных доз и видов биоуглей. Однако описанные исследования проводятся зачастую на хорошо окультуренных южных почвах, при выращивании риса, кукурузы и других сельскохозяйственных культур.

В представленной работе проведена комплексная оценка механизмов воздействия биоугля на физические, биологические и агрохимические параметры типичных для Ленинградской области агродерново-подзолистых почв. В лабораторных и полевых исследованиях изучались почвы различной степени окультуренности и разного гранулометрического состава.

Впервые установлено положительное влияние биоугля на плодородие почв лесных питомников, а также биометрические показатели роста и развития сеянцев хвойных пород. Оценка роста и биометрических параметров проведена как в контролируемых условиях закрытого грунта (при выращивании на торфяных субстратах в поликарбонатной теплице), так и в вегетационных опытах.

Теоретическая и практическая значимость работы. Исследования восполняют данные об особенностях влияния биоугля на агрохимические, физико-химические и биологические показатели дерново-подзолистой почвы различного гранулометрического

состава, расширяют современные представления о применении биоугля при выращивании сеянцев хвойных пород, как в открытом, так и в закрытом грунте.

Методология и методы исследования.

Методология исследований предусматривала анализ имеющихся в научной литературе сведений по проблемам плодородия почв, а также выращивания посадочного материала в лесных питомниках. Методологическая основа исследования составили вегетационные, полевые и лабораторные эксперименты.

Все проведенные исследования базируются на системном комплексном подходе к решению поставленной задачи и основываются на приме нении широко известных апробированных методик. При решении поставленных задач применялась общенаучная методология, включающая методы эксперимента, анализа, синтеза, обработка полученных данных проведена с применением методов математической статистики.

Основные физические параметры изучались с помощью методов, предложенных в практическом руководстве по физике почв (Растворова, 1983; Растворова и др., 1995), минеральные формы азота - по методикам из практикума по агрохимии (Минеев и Ремпе, 1990; Минеев, 2004).

Измерение концентрации N2O и СО2 в образцах воздуха проводили на газовом хроматографе Carlo Erba Strumentazione 4130, оснащенного детектором электронного захвата, по ГОСТ 3022-80. Пакет программ Statistics 5.0 использовали для статистической обработки результатов измерений. (p < 0,05). Достоверность различий средних значений и уровень достоверности различий оценивали с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA).

Метаболическое частное рассчитывалось как отношение микробиологической активности почвы к содержанию углерода микробной биомассы (Anderson and Domsh, 1978).

Степень влияния различных доз биоугля на рост и развитие сеянцев ели оценивалась по показателям всхожести семян, динамике роста, диаметра у корневой шейки и массе сеянцев ели обыкновенной Picea abies (L.), в условиях полевого эксперимента. В конце вегетационного периода у всех сеянцев на опытных делянках определялась высота сеянца линейкой с точностью до 0,1 см и диаметр корневой шейки штангенциркулем, с точностью до 0,01 мм. Для определения массы было отобрано 30 модельных сеянцев. Масса определялась после высушивания до постоянного веса при температуре 80о С.

Оценку параметров почвенного плодородия питомников проводили по показателям содержания углерода органического вещества, кислотности, а также содержание доступных форм азота, фосфора и калия. Выполнения анализов производилось по стандартным методикам агрохимического анализа. (Крейер и др., 2005). Отбор проб почвы производится методом

конверта в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83 (ГОСТ 17.4.3.01-83, 2008). Пробоподготовка включала просеивание высушенных образцов почвы через сито с диаметром отверстий 1 мм для удаления биоугля не вошедшего в почвенную фракцию.

Статистическая обработка данных, (p < 0,05) полученных в полевых исследованиях, проводилась стандартными методами вариационной статистики с помощью однофакторного дисперсионного анализа.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Внесение биоугля положительно влияет на физико-химические, агрохимические и биологические показатели агродерново-подзолистой супесчаной почвы.

2. Современное состояние почв полей лесных питомников требует комплексных мер по восстановлению и увеличению параметров плодородия.

3. Применение биоугля при мелиорации агродерново-подзолистой супесчаной и песчаной почвы посевного отделения лесных питомников улучшает агрохимические характеристики почв, что приводит к увеличению выхода и улучшению биометрических показателей сеянцев ели.

4. Применение биоугля в качестве мелиоранта в лесных питомниках способствует секвестрации почвенного углерода за счет внесения его лабильных форм, а также снижает объемы выбросов парниковых газов из пахотных площадей.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность и обоснованность результатов исследований подтверждается комплексным подходом к их проведению и значительным объемом собранных материалов.

Все виды работ по теме диссертации, включая сбор экспериментальных материалов, обработку и анализ полученных данных, выполнены автором лично или в составе рабочей группы лабораторного комплекса. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на конференциях. Ниже приведен перечень публикаций по теме диссертации:

Научные статьи в изданиях, входящих в Web of Science (Core Collection), Scopus:

1. Rizhiya E.Y., Buchkina N.P., Mukhina I.M., Belinets A.S., Balashov E.V. «Effect of biochar on the properties of loamy sand spodosol soil samples with different fertility levels: a laboratory experiment»; Eurasian Soil Science. 2015. Т. 48. № 2. С

Рижия Е.Я.

2. Рижия Е.Я., Бучкина Н.П., Балашов Е.В. Белинец А.С., Мухина И.М.@ Влияние биоугля на свойства образцов дерново-подзолистой супесчаной почвы с разной степенью окультуренности (лабораторный эксперимент)». Почвоведение, 2015. Т. 48. № 2. С

Научные статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, в ходящих в Перечень ВАК России:

3. Белинец А.С. «Влияние биоугля на физические свойства дерново-подзолистой почвы» Материалы по изучению русских почв, выпуск 7(14) СПбГУ 2013. С

4. Мухина И.М., Дурова А.С. «Влияние биоугля на биологические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы и эффективность использования растениями питательных веществ» Агрофизика. 2017. № 1. С

5. Дурова А.С., Жигунов А.В. «Влияние биоугля на всхожесть семян и рост сеянцев хвойных пород в условиях закрытого грунта» Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2017. № 219. С

6. Дурова А.С., Жигунов А.В. «Влияние биоугля на показатели плодородия почв и рост сеянцев ели в посевных отделениях лесных питомников» Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2018. Вып.223 С

Публикации в материалах конференций, индексируемых в РИНЦ:

7. Рижия Е.Я., Белинец А.С., Мухина И.М., Бучкина Н.П., Балашов Е.В. «Влияние биоугля на свойства лёгкой дерново-подзолистой почвы разной степени окультуренности» в сборнике: Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию кафедры агрохимии нижегородской ГСХА. 2011. С

8. Рижия Е.Я., Бучкина Н.П., Мухина И.М., Белинец А.С., Балашов Е.В. «Влияние биоугля на водно-физические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы» в сборнике: Тенденции развития агрофизики в условиях изменяющегося климата Материалы Международной конференции, посвященной 80-летию Агрофизического НИИ. 2012. С

9. Белинец А.С. «Влияние биоугля на физические свойства дерново-подзолистой почвы» в сборнике: Материалы XV Докучаевских молодёжных чтений. Почва как природная биомембрана. 1 -3 марта 2012. С

10. Рижия Е.Я., Бучкина Н.П., Белинец А.С., Балашов Е.В «Влияние биоугля на эмиссию закиси азота из дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожай ярового ячменя» в сборнике: Международный агроэкологический форум Материалы в трех томах. 2013. С

11. Белинец А.С., Банкина Т.А., Рижия А.Я., Бучкина Н.П. «Использование протекторных свойств биоугля для оптимизации жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и оценки изменения свойств почвы при моделировании поведения в ней пестицидов» в сборнике: Фитосанитарная оптимизация агроэкосистем Материалы 3-го Всероссийского съезда по защите растений в 3-х томах. Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

(ВИЗР); 2013. С

12. Белинец А.С. «Влияние биоугля на динамику минеральных форм азота в почве и продуктивность ячменя» в книге: Законы почвоведения: новые вызовы. Материалы международной научной конференции XVI Докучаевске молодежные чтения, 4-6 марта 2013. С

13. Белинец А.С. «Влияние биоугля на прорастание семян ели и сосны». В книге: Новые вехи в развитии почвоведения: Современные технологии как средства познания. Материалы международной научной конференции XVII Докучаевске молодежные чтения, 3-6 марта 2014. С

14. Belinec A.S., Bankina Т. А., Rizhiya E.Y., Buchkina N.P. «The use of the protective properties of biochar for optimizing the activity of the soil microorganisms and observation of changes in soil properties when simulating the pesticides' behavior in it» В сборнике: Mathematical modeling in plant protection Dedicated to the memory of Professor R.A. Poluektov. All-Russia Institute of Plant Protection, Agrophysical Research Institute, Saint-Petersburg State University; Editors: V.A. Pavljushin, N.N. Semenova. 2014. С

15. Дурова А.С. «Применение биоугля как мелиоранта при выращивании ели обыкновенной в посевном отделении питомника» в книге: Леса России: политика, промышленность, наука, образование материалы научно-технической конференции. Под. ред. В.М. Гедьо. 2016. С

16. Дурова А.С. «Влияние биоугля на всхожесть семян, рост и развитие однолетних сеянцев ели в посевном отделении питомника» в книге: Материалы 54-й Международной научной студенческой конференции МНСК-2016. С

17. Орлова Н.Е., Банкина Т.А., Жигунов А.В., Белинец А.С. «Влияние биоугля на свойства почвы и продуктивность растений» в книге: Почвоведение - продовольственной и экологической безопасности страны. Тезисы докладов VII Съезда почвоведов им. В.В. Докучаева и Всероссийской с международным участием научной конференции. 2016. С

18. Дурова А.С. «Применение биоугля как мелиоранта при выращивании ели обыкновенной в посевном отделении питомника» в книге: Леса России: политика, промышленность, наука, образование материалы научно-технической конференции. Под. ред. В.М. Гедьо. 2016. С

19. Дурова А.С., Жигунов А.В. «Влияние биоугля на свойства почв лесных питомников и качество выращиваемого посадочного материала» в сборнике: Теоретические и прикладные аспекты лесного почвоведения. Сборник материалов VII всероссийской научной конференции

по лесному почвоведению с международным участием. Петрозаводск; Карельский научный центр РАН, 2017г. С

20. Дурова А.С., Жигунов А.В. «Влияние биоугля на некоторые агрохимические показатели почв полей лесных питомников различного гранулометрического состава» в книге: Леса России: политика, промышленность, наука, образование материалы научно-технической конференции. Под. ред. В.М. Гедьо. 2018. С

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 156 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав и заключения. Библиографический список включает 209 наименований, в т. ч. 45 иностранных авторов. Текст иллюстрирован 49 таблицами и 39 рисунками.

Личный вклад автора. Личный вклад автора заключается в обосновании темы, определении целей и задач исследования, разработке программы и методики исследований, сборе полевых материалов, и их анализе.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Исторические предпосылки применения биоугля

Использование продуктов карбонизации различных органических материалов для улучшения плодородия почв - давно и успешно применяемая технология. В 2000-х данная идея стала очень популярна. Эта популярность связана с исследованиями ученых из Германии и США (Glaser et al., 2011), обративших внимание на сельскохозяйственные почвы стран Латинской Америки (Бразилия, Колумбия, Эквадор, Французская Гвиана). Дело в том, что почвы Латинской Америке характеризуются низким плодородием, однако, встречаются отдельные высокоплодородные участки в бразильской области Амазонки, где земля имеет необычный для тех мест черный цвет. Эти почвы стали называть «Terra Pretta» (черная земля) (Юрьев, 2007).

Агрохимические показатели этих почв сильно отличаются от естественных малоплодородных почв данной местности, а очень высокие показатели их плодородия связывают с накоплением большого количества угля в профиле (Glaser et al., 2002).

Некоторые участки данных почв датируются, по результатам спектрального и радиологического анализов угля, началом нашей эры (Lehmann and Joseph, 2009; Glaser et al., 2011).

Затем, в ходе дальнейших исследований, аналогичные агроземы были найдены в Африке (Гана, Сьерра-Леоне, Либерия, Гвинея), в Индонезии (Gehrt et al., 2002; Gerlach et al., 2006) и на Европейском континенте - немецкие территории «германских черноземов».

На территории нашей страны период перехода многих кочевых племен к оседлому образу жизни связывают с распространением подсечно-огневого земледелия и увеличением урожайности растений. В XX веке измельченный древесный уголь вводили в рацион крупного рогатого скота и свиней. Угольную пыль вносили в почву при посадке корнеплодов и луковичных, для борьбы с болезнями растений. Внесение золы, как поставщика макро- и микроэлементов, практикуется фермерами на садово-приусадебных участках и в настоящее время (Юрьев, 2007).

Уголь сорбируя влагу и питательные вещества, в данных почвах оказывал благоприятное влияние на плодородие почвы. Кроме того, при применении биоугля снижалось количество вредителей и болезней растений. (Glaser and Guggenberger, 2003; Glaser and Birk, 2012; Schmidt et al., 2011; Lehmann, 2007; Lehmann et al., 2003).

Благодаря грантам, направленным на создание оборудования по производству биоугля из отходов с/х промышленности, в Канаде, США и по всей Европе проводились опыты по внесению биоугля под различные культуры. (Marris, 2006; Petrus and Noordermeer 2006; Luo and

Weng, 2011). Урожайность корнеплодов, зерновых, овощных и плодовых культур в заложенных экспериментах при применении биоугля достоверно увеличивалась. Несмотря на это, к настоящему времени проведено недостаточно работ по изучению различных видов биоугля, полученных из биомассы различных отходов сельскохозяйственной промышленности, и соответственно, различающихся по химическому составу.

1.2 Перспективы применения биоугля

В последние годы все большую актуальность приобретают вопросы использования возобновляемых биоресурсов и ресурсосберегающих технологий. Это связано с сокращением обрабатываемых площадей и вынужденной интенсификацией используемых территорий. Так, в период с 1990 года до 2011 года количество земель сельскохозяйственного назначения уменьшилось на 31,2% (-41,3 млн. га) (Lyuri, 2015).

Интенсификация необходима для увеличения эффективности использования земельных ресурсов с одной стороны, а также для минимизации экологических и экономических рисков с другой. Однако, интенсификация сельскохозяйственного производства приводит к росту количества отходов и увеличению их воздействия на окружающую среду (Пхванцева и Шипилов, 2007).

Существует несколько типов сельскохозяйственных отходов:

-отходы растениеводства;

-отходы животноводческих комплексов;

-остаточные концентрации удобрений и ядохимикатов и др.

В общей сложности в год на территории РФ образуется около 320 млн. т органических отходов, 250 млн. т из которых — отходы сельского хозяйства (Пхванцева, 2002). При этом, отходы сельского хозяйства могут достигать до 40% и более от доли всей произведенной продукции (Пугач и др., 2006).

Переработка отходов должна проводиться с соблюдением законодательной базы нашей страны.

Так, согласно статье 51 ФЗ «Об охране окружающей среды», от 10.01.2002 № 7 (Федеральный закон № 7-ФЗ., 2002) регламентировано, что «отходы производства и потребления подлежат сбору, использованию, обезвреживанию, транспортировке, хранению и захоронению, условия и способы, которые должны быть безопасными для окружающей среды и регулироваться законодательством РФ».

Так же существует Постановление Правительства РФ «О противопожарном режиме» от 10.11.2015 №1213 (Постановление № 1213, 2015), которым «запрещается выжигание сухой

травянистой растительности и прочих органических отходов на землях сельскохозяйственного назначения и землях запаса, а также разведение костров на полях» (п. 218).

Статья 18 ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» от 04.05.1999 №96 (от 13.07.2015) (Статья 18 ФЗ, 2015) гласит: «хранение, захоронение и обезвреживание на территории организаций, загрязняющих атмосферный воздух отходов, а также сжигание таких отходов без специальных установок запрещается».

Одним из оптимальных способов переработки органических отходов является их обугливание в пиролизных печах (Юдкевич и др., 2002).

Применение карбонизирования биомассы пиролизным способом позволяет решить проблему утилизации органических отходов, а также поддерживает закон РФ №7 «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 (Федеральный закон №7-ФЗ., 2002).

1.3 Современные карбонизированные материалы, получаемые пиролизом биомасс

и их применение

Карбонизация - это естественный или искусственный термохимический процесс (пиролиз), протекающий без доступа кислорода, в ходе которого органический материал или его остатки, через увеличение степени ароматизации углерода, преобразуются в уголь (Б^егоу е! а1., 2009).

Получаемый при пиролизе уголь может обладать различными характеристиками, зависящими от технологии производства, а также используемых для пиролиза органических материалов. Так, наиболее крупный устойчивый уголь получается из отходов деревообрабатывающей промышленности, а более мелкий и богатый лабильными соединениями уголь получают из растительных остатков (соломы злаковых и других пожнивных остатков, стеблей кукурузы, рисовой шелухи или скорлупы различных орехов), навоза и водорослей ("^И81еу, 2007). Процесс карбонизации напрямую влияет на процентное содержание углерода и степень его ароматизации в конечном продукте. Чем ниже температура карбонизации, тем ниже содержание высоко ароматичных соединений углерода в получаемом продукте (Рижия и др., 2014) Чем короче время карбонизации, тем больше воды и кислородсодержащих соединений содержит готовый продукт, тем выше его кислотность и ниже термическая стабильность (Бйегоу е! а1., 2009).

Карбонизированные материалы, произведённые в разных технологических условиях, различаются по физико-механическому составу, по пористости, плотности сложения, прочности, гигроскопичности и влагопоглощению, обладают разным элементным составом, зольностью, ароматичностью и кислотностью (Бйегоу е! а1., 2009).

В настоящее время различают несколько видов карбонизированной биомассы:

• Биоуголь — это твердый продукт пиролиза биомассы при повышенных температурах (>300 °С) и в отсутствии кислорода. Используется для секвестрации углерода в почвах и увеличения плодородия почв (Рижия и др., 2014).

• Гидроуголь — твердый продукт гидротермического обугливания, отличный от биоугля процессом производства и свойствами (Libra et al., 2011) В основном гидроуголь имеет более высокое соотношение H/C (Glaser et al., 2011) и меньшую ароматичность, чем биоуголь. Используется для секвестрации углерода в почвах и увеличения плодородия почв (Рижия и др., 2015).

• Уголь — результат неполного сгорания органических материалов в природных и антропогенных пожарах. Используется в промышленности для выработки тепла и энергии.

• Древесный уголь — продукт, полученный при термохимическом превращении биомассы (главным образом древесины) для выработки энергии. Классифицирован в системе стандартов — (ГОСТ 7657-84, 2018). Применяется для очистки, разделения, извлечения различных веществ, в качестве антисептика, очистителя, поглотителя воды. Например, в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, чёрных и цветных металлов, активированного угля, как бытовое топливо, в садоводстве, в комнатном цветоводстве и для производства органического удобрения Терра Прета. (Юдкевич и др., 2002).

• Активированный уголь — пористое вещество, которое получают из различных углеродосодержащих материалов органического происхождения: древесного угля, каменноугольного кокса, нефтяного кокса, скорлупы кокосовых орехов и других материалов. Содержит огромное количество пор и поэтому имеет очень большую удельную поверхность на единицу массы, вследствие чего обладает высокой адсорбционной способностью (ГОСТ 6217-74; ГОСТ 6217-74). Так же ведутся исследования по влиянию активированного угля на плодородие почв.

• Сажа - аморфный углерод, продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов в неконтролируемых условиях. В больших количествах её используют для приготовления чёрной краски в полиграфической и лакокрасочной промышленности. (электронный источник) Угли могут содержать сажу в своем составе.

• Зола - несгораемый остаток, образующийся из минеральных примесей при полном сгорании исходного вещества. (Lehmann and Joseph, 2015; Lehman et al., 2011)

• Содержание золы в каменных и бурых углях находится в пределах примерно от 1 до 45% и более, в горючих сланцах от 50 до 80%, в топливном торфе от 2 до 30%, в дровах от 0.5% до 2%, в растительном топливе др. видов от 3 до 5%, в мазуте — до 0,15%, но

иногда выше; в плодах граната 0,5-0,7%. Верхний предел содержания минеральных примесей определяет техническую возможность и экономическую целесообразность использования данного ископаемого в качестве топлива (электронный источник).

Все вышеперечисленные карбонизированные материалы могут быть использованы в самых различных областях - энергетике, промышленности, медицине. Но только биоуголь, гидроуголь, зола и активированный уголь могут быть использованы в сельском хозяйстве.

Полученные многими исследованиями данные показали, что применение биоугля решает сразу несколько задач:

-секвестрацию углерода на длительное время;

-улучшение качества почв и урожайность посевов;

-переработку органических отходов;

-увеличение микробного разнообразия и количества микоризы грибов в почве;

-снижение эмиссии парниковых газов;

-снижение кислотности почв. (Verheijen et al., 2009; Petrus and Noordermeer, 2006).

1.4 Характеристики биоугля

1.4.1 Состав и свойства биоугля

В данном разделе рассматриваются усредненные характеристики биоуглей,

произведенных из различных органических материалов, в связи с чем указанные значения некоторых показателей могут отличаться от параметров изучаемого нами биоугля произведенного из древесины березы.

В таблице 1 приведен диапазон изменения элементного состава биоугля, полученного в различных исследованиях (Chan et al., 2007). Данные указаны в виде диапазона значений, в связи с их возможной корреляцией в зависимости от исходного материала (древесина, солома, отходы производств с/х продукции, отстои сточных вод, и др.) взятого при производстве биоугля, а также от условий пиролиза биомассы.

Таблица 1.Состав биоугля в зависимости от исходного материала и условий пиролиза, по данным различных исследований.

Показатели рн С N N (N03- С^ Р Са К

(г/кг) (г/кг) +Ш4+) (г/кг) (г/кг) (г/кг)

(мг/кг)

Диапазон

(от-до)

Среднее 8.1 543 22.3 - 61 23.7 2,4

Технический состав углей всех типов характеризуется содержанием нелетучего углерода, летучих веществ и золы. Нелетучим углеродом называется твердый углеродный остаток, образующийся в результате прокаливания угля при температуре 860 °С в течение 7 минут.

Если зольность угля и выход летучих веществ известны, то содержание нелетучего углерода Снел (%) определяется по уравнению:

Формула 1:

Снел=100-(А 1+А 2),

Где: ААх - - Содержание летучих веществ, включая влагу, %;

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование влияния биоугля на биологические свойства почвы и качество сеянцев хвойных пород в лесных питомниках»

АА2 - - Зольность угля, %.

Содержание и состав золы в угле очень изменчиво и кроме температуры и метода пиролиза зависит от характеристик биомассы, взятой для переработки.

Так, например, при всасывании воды из почвы в дерево поступают растворимые в воде соли, поэтому древесина, заготовленная летом, содержит больше золы, чем древесина зимней заготовки. Состав поступающих в дерево солей зависит от химического состава почвы, который по содержанию элементов может быть весьма разнообразен. При сплаве древесина загрязняется илом и песком, вследствие чего уголь из сплавленной древесины имеет зольность выше, чем уголь, доставленный сухопутным транспортом (Юрьев, 2007).

Уголь принадлежит к пористым веществам. Общий объем его пор достигает 70 % и более от объема. В этот объем входят поры разных размеров, начиная от крупных, видимых простым глазом, и кончая самыми мелкими, диаметр которых сравним с молекулярными размерами.

Пористость древесного угля обуславливает и его высокую удельную поверхность. Значение величины удельной поверхности угля зависит от многих факторов пиролиза, среди которых можно выделить исходный биоматериал и условия пиролиза, от которых зависит объем «закрытых» пор. Различают 4 типа пор:

- Макропоры с диаметром более 50 нм;

- Мезо поры (переходные), диаметром от 2 до 50 нм;

- Микропоры с диаметром от 0.4 до 2 нм;

- Субмикропоры с диаметром менее 0.4 нм.

Все эти виды пор в той или иной степени имеются в угле. Наличие микро- и переходных пор обусловливает повышенные размеры удельной поверхности материала, которая играет важную роль в химических реакциях, протекающих при сравнительно невысоких температурах. Макропоры мало увеличивают удельную поверхность угля, но они облегчают доступ молекул реагентов к его внутренней поверхности, способствуя ускорению химических превращений. (Юрьев, 2007).

Реакционная способность угля зависит от размера его кусков, от степени пористости, а также от модификации углерода, содержащегося в стенках ячеек угля. Эти качества угля, в свою очередь, зависят от породы и качества исходной древесины и от условий карбонизации. Наибольшей реакционной способностью и горючестью обладает аморфный углерод угля.

Однако в состав древесного угля, кроме аморфного углерода, входит углерод угля в паракристаллической форме. Такой уголь, хотя и имеет развитую поверхность, но обладает значительно меньшей реакционной способностью даже при высоких температурах (Юрьев, 2007; Юрьев, 1997).

Угли относятся к гидрофобным материалам. Гигроскопичность угля зависит от степени окисления, поэтому свежий уголь более гидрофобен, чем уголь, хранившийся длительное время на воздухе. Конечная температура пиролиза также влияет на гигроскопичность древесного угля. Например, при намокании древесный уголь способен поглощать количество воды, превышающее его собственный вес.

Влагопоглощение, как и обратный процесс высыхания, определяется скоростью диффузии воды в порах угля, поэтому зависит от размера кусков. Кроме того, на скорость поглощения воды и высыхания угля влияет общая пористость, распределение пор по размерам и смачиваемость поверхности пор (Юрьев, 2007).

1.4.2 Производство биоугля

Современная, экологически безопасная, технология производства биоугля основана на

применении углевыжигательных печей ретортного типа (Юрьев, 1997). Принцип работы таких

печей состоит в том, что биоматериалы помещаются в печь в ретортах, имеющих специальные устройства для отвода газов в топку. Таким образом, выделяющиеся из древесины при нагреве пиролизные газы уходят в топку и там сжигаются, давая необходимый нагрев для работы установки.

В результате пиролиза происходит переход углеродных пулов биомассы в недоступную для микроорганизмов и растений ароматическую форму, что снижает скорость, с которой поглощённый растениями в ходе фотосинтеза углерод возвращается в атмосферу (Glaser, 2003; Lehmann et al., 2003)

Для производства биоугля чаще всего используются отходы лесной промышленности и сельского хозяйства.

Отходы лесной промышленности представлены следующими материалами: -отходами древообработки

-отходами целлюлозно-бумажной промышленности -отходами от производства фанеры -а также вторично-переработанной древесины К отходам сельского хозяйства относят

- пожнивные остатки с/х культур

- остатки перерабатывающей промышленности — шелуху, мякину, кожуру и прочее. -отходы птицефабрик и ферм крупного рогатого скота. Подобные продукты (навоз,

птичий помет и др.) в случае отсутствия возможности использования в виде органического удобрения, также рекомендовано конвертировать в биоуголь (Brodowski et al., 2016).

1.4.3 Влияние биоугля на урожайность с/х культур

Как уже было отмечено, идея внесения биоугля появилась при изучении почв в пределах

Бассейна амазонки (Spokas and Reikosky, 2009; Brodowski et al., 2016; Glaser and Guggenberger, 2003). Они распространены на значительных территориях и содержат устойчивые органические соединения, которые увеличивают запас углерода в почве (Lehman et al., 2003; Steiner et al., 2007; Marris, 2006; Lehmann, 2007; Gehrt et al., 2002).

В большинстве экспериментов, внесение биоугля в почву приводило к повышению урожайности с/х культур (Lehmann et al., 2003; Рижия и др., 2011; Lehmann, 2007). В большинстве исследований (> 90 %) было показано, что внесение биоугля взывает увеличение урожайности. В исследованиях Леманна и Rondon (Lehmann et al. 2008) указаны оптимальные дозы внесения биоугля. По их данным, максимальный эффект был достигнут при внесении от 20 % до 220 % биоугля в почву (по массе).

Множеством исследований было показано, что внесение в почву биоугля может способствовать улучшению роста растений. (Glaser et al., 2002; Libra et al., 2011; Lehmann et al., 2003; Lehman et al., 2011; Yamato et al., 2006; Steinbeiss et al., 2009; Rondon et al., 2010; Kimetu et al., 2008; Atkinson et al., 2010).

Почти все эксперименты проводились в тропиках, однако испытания в умеренных областях были начаты относительно недавно. Результаты этих экспериментов так же говорят о увеличении урожайности большинства сельскохозяйственных культур. Однако, на данный момент список исследованных культур ограничен и не включает работ над полями, кустами и деревьями, и множеством с/х культур.

1.4.4 Влияние биоугля на физические свойства почвы

Внесение биоугля в почву изменяет на такие ее физические свойства как плотность,

пористость, ОГХ, изменяет ее структуру и водно-воздушный режим. Изменение физических параметров почвы - одна из причин положительного влияния внесения биоугля на рост растений и сложность обработки почвы.

Биоуголь, в зависимости от исходной биомассы и особенностей производства, характеризуется не только размером и распределением пор, но также возможностью к аккумуляции, механической устойчивостью частиц, а также возможностью миграции частиц биоугля с почвой. Все вышеперечисленные характеристики биоугля являются важными факторами, приводящими к различным результатам в различных климатических условиях и при различных способах возделывания почвы.

Очевидно, что внесение биоугля может увеличиваться или уменьшаться пористость почвы. Так же внесение биоугля увеличивает поверхностную площадь почвы (Kimetu et al., 2008), улучшает влагоудерживающую способность почвы (Downie et al., 2009) и улучшает аэрированность, особенно глинистых почв (Kolb, 2007).

Увеличение пористости почв может увеличить сорбционные характеристики почвы, а также создать условия для увеличения численности и разнообразия почвообитающих микроорганизмов. Кроме того, физические параметры почвы могут быть изменены в связи с частичной или полной блокировкой пор почвы наименьшей фракцией частиц биоугля, что уменьшает скорость просачивания и интенсивность выщелачивания в почве.

Однако, для прогнозирования таких механизмов пока мало экспериментальных данных и, поэтому, влияние распределения размера пор в биоугле на свойства почвы и ее функции все еще не ясно, по крайней мере, на данной стадии изучения вопроса.

Дальнейшие исследования, проводимые для полной оценки степени и значения размера частиц биоугля должны учитывать распределение частиц и степень влияния частиц биоугля на

процессы и функционирование почвы, так же и на подвижность биоугля и его дальнейшую судьбу в окружающей среде.

Так же следует указать классификацию размеров пор, применяемую в почвоведении и в физико-математических науках. Сравнение двух классификаций показано в таблице 2. Таблица 2.Сравнение классификаций размера пор в физике и почвоведении

В физике В почвоведении

Размер поры (мм)

Криптопоры - <0.1

Ультра микропоры - 0.1-5

Микропоры <0.002 5-30

Мезопоры 0.002-0.05 30-75

Макропоры > 0.05 > 75

Различия порядков величин при разделении классов, обладающих одинаковыми названиями, может усложнять понимание существующих проблем и задач при общении исследователей из разных групп во время исследований взаимодействия биоугля и почв.

Внесение биоугля в почву изменяет химические и физические свойства почв. Однако, результаты от применения, исследуемого мелиоранта будут зависеть не только от физико-химических особенностей почвы. Не менее важны и другие решающие факторы, в том числе климатические условия, особенности выращиваемых культур, количество и способ внесения биоугля в почву.

Улучшение агрохимических показателей почв, при внесении биоугля, а также урожайности многих сельскохозяйственных культур связывают с улучшением влагоемкости почв и/или адсорбцией питательных веществ.

С другой стороны, большинство проведенных исследований проводились на участках с определенными почвенными условиями, а поставленные опыты выполнены с внесением биоугля, полученного только из одного, вида исходного сырья. Так же список культур, применительно к которым изучалось внесение биоугля ограничен основным перечнем сельскохозяйственных культур.

1.4.4.1 Влияние биоугля на водоудерживающие свойства и пористость почв

Механизмы, влияющие на улучшение параметра влагоемкости почвы при использовании биоугля, достаточно очевидны. Так, внесение биоугля влияет на время и скорость

передвижения воды в почве, а эффективность применения биоугля регулируется размерами вносимого биоугля и гранулометрическим составом почвы, в которую он вносится.

В исследованиях (Kim et al., 2004) была оценена внутренняя поверхность древесного

угля, полученного при температурах от 400 и до 1000°C, и полученные значения находились в

2 -1

пределах от 200 до 400 м /г . В другом исследовании, (Van Zwieten and Joseph, 2009)

проводились измерения сорбционной поверхности биоугля полученного при медленном

2 -1

пиролизе отходов бумажной фабрики, полученные результаты колебались в районе 115 м /г- . Так, благодаря большому объёму пор биоуголь взаимодействует с органическим веществом, минералами и микроорганизмами почв, но также и изменяет структуру пор почвы, улучшая ее физико-химические показатели. При применении биоугля в дозе 200т/га устойчивость пор почвы увеличивалась на 130% (Mao et al., 2012) так же было отмечено значительное увеличение процента гуминовых кислот.

Длительность эффекта от разового внесения биоугля может быть различна. Эффективность зависит не только от дозы внесения биоугля, но и от типа исходного сырья, способа внесения мелиоранта и исходных почвенных условий.

С другой стороны, постепенное разрушение структуры биоугля в почве потенциально может привести к засорению или цементированию почвы. При изучении влияния биоугля полученного из древесины на хорошо окультуренные, плодородные почвы (Glaser, Birk, 2012) увеличение показателей полевой влагоемкости (на 18 %). В другом исследовании (Юдкевич и др. , 2002) изучалось влияние древесного угля на доступность воды в почвах различного гранулометрического состава. Так, на песчаной почве влагоемкость почв увеличивалась на 18 -45 %. В глинистой почве при внесении древесного угля не было никаких изменений, а с увеличением доз угля в глинистой почве содержание доступной воды уменьшилось. Полученные данные были объяснены гидрофобностью древесного угля, однако, возможно, биоуголь увеличивал влагоемкость за счет увеличения количества глинистых частиц, a не за счет сорбционных свойств мелиоранта. Большая площадь поверхности биоугля может увеличить влагоемкость, хотя эффективность будет зависеть от изначальной структуры почвы. Таким образом, увеличение влагоемкости почвы при внесении угля будет наибольшим на грубо-текстурированных почвах.

Так же существенные недостаток большого объема пор биоугля - это потребность в поливе, при внесении больших доз биоугля. Полив необходим для нормализации водного режима почвы в связи с увеличением уровня ее влагоемкости. Так, влагоемкость сельскохозяйственной почвы, влияет на время и количество воды которая будет сорбирована и доступна для растений. В исследованиях (Ture, 1995) говорится, что активированный биоуголь содержит около 95 % микропор с диаметром <2 нм. Поскольку пористость биоугля напрямую

зависит от микропор, то фактически количество доступной для растений влаги будет зависеть от исходного материала, использованного при создании биоугля и от структуры изучаемой почвы.

В данный момент этот аспект применения биоугля еще изучается. С одной стороны, увеличение влагоемкости почвы может гипотетически уменьшить частоту или объем ирригационного полива. С другой стороны, теоретическая возможность цементирования пор почвы мелкой фракцией биоугля, может привести к увеличению норм полива и уменьшению впитываемости.

Указанные вопросы указывают на потребность в детальном понимании и дальнейшем изучении прямых и косвенных эффектов внесения биоугля на влагоемкость почвы.

1.4.4.2 Влияние биоугля на гидрофобность почвы

Гидрофобность определяется как временной отрезок в пределах от нескольких секунд до часов, дней или недель, за который происходит адсорбция воды почвой (King et al., 2004).

Гидрофобность является широко распространённым явлением, связанным с уменьшенным объёмов и снижением скорости проникновения воды в почву. На сельскохозяйственных землях повышенная гидрофобность приводит к попаданию гербицидов и пестицидов в грунтовые воды сквозь трещины в почве, что может приводить к загрязнению окружающей среды.

Чаще всего в научной литературе гидрофобные свойства почвы объясняют переориентацией амфифильных молекул (Dobbie and Smith, 2003). В другой гипотезе, (Sohi et al., 2009 ) проводят аналогию между воздействием внесения биоугля и изменением гидрофобности почв в результате воздействия огня. Перестановка амфифильных молекул высокой температурой, как предложил (Dobbie and Smith, 2003), не затронуло бы почву, но могло затронуть сам биоуголь, непосредственно в течение его пиролиза.

Вопрос гидрофобных свойствах биоугля или древесного угля не изучен в научной литературе и очень мало освещен применительно к древесному углю, оставшемуся на территориях после лесных пожаров. Интересно исследование проведенное (Briggs et al., 2012), в котором было отмечено резкое изменение размеров частиц угля, найденного на поверхности и в толще почвы, оставшегося после пожара в сосновом лесу.

Как напрямую или же опосредованно биоуголь может влиять на почвенную влагу, является темой, которая все еще требует серьезного изучения.

1.4.5 Влияние биоугля на агрохимические показатели плодородия почв

1.4.5.1 Влияние биоугля на кислотность почв

Как было отмечено ранее, кислотность биоугля изменяется от нейтральной до основной (щелочной). Улучшение кислотности почв, при использовании биоугля часто указывают как один из наиболее эффективных механизмов улучшения почвенного плодородия. Этот механизм влияния биоугля на почву один из наиболее хорошо изученных и подтвержденных. Есть исследования показывающие длительное влияние биоугля на кислотность почвы (до 70 лет) (Chan et al., 2007).

В экспериментальных исследованиях на среднекислых почвах, внесение биоугля повышало рН исходной почвы в среднем от 5,3(контрольные участки) до 6,2 (при применении биоугля) (Рижия и др., 2015). Однако, при изучении биоугля, изготовленного из отходов птицефабрики, на кислых почвах, pH почв изменился от 4.8 до 7.8 (Рижия и др, 2014).

Низкие показатели кислотности почв приводят к уменьшению подвижности и доступности питательных веществ. Так, при исследованиях эффективности биоугля во многих тропических почвах было отмечено снижение токсичности алюминия, что в совокупности с нормализацией кислотности почв и являлось основной причиной увеличения урожайности сельскохозяйственных культур.

1.4.5.2 Влияние биоугля на концентрацию и доступность питательных элементов в

почве

Доступность питательных элементов - один из определяющих факторов, влияющих на рост и развитие растений. Одним из жизненно необходимых для жизни и роста растений является такой питательный элемент, как азот.

Азот в почве существует в виде органических соединений, которые в последствии подвергаются аммонификации, под воздействием почвенных организмов. Так же хорошо известно и то, что для почв характерно динамическое изменение содержания различных форм азота, в зависимости от активности микроорганизмов (Knowles et al., 2011; Gaunt and Lehmann 2008; DeLuca and Gundale, 2009).

Исследования, проведенные в саваннах, показывают усиление процессов аккумуляция азота в почве при пожарах, возможно, это происходит из-за того, что Р, содержащийся в угле, стимулирует азот фиксацию циано бактериями или усиливает уровень азот фиксации клубеньковыми бактериями (Anderson and Domsh, 1978), в то же время, внесение биоугля интенсифицирует фиксацию N бобовыми, в симбиозе с Rhizobia spp. (Lehmann, 2007; Rondon et al., 2010). Исследований влияния биоугля на свободноживущих азотфиксаторов в настоящее время нет.

В самом биоугле могут содержаться значительные количества питательных элементов (Опарин, 1979; Rovira et al., 2009), так содержание азота в исследуемом мелиоранте может колебаться от 21 до 370 мг в кг.

При низких температурах пиролиза (100°C) соединения азота и кислорода могут испаряться, однако для подвижности фосфора необходима температура порядка 700 градусов. Поэтому процесс пиролиза увеличивает доступность и концентрацию фосфора в биоугле (DeLuca and Gundale, 2015; Tagoe et al., 2008).

С другой стороны, многими авторами (De a and Gundale., 2015; Tagoe et al., 2008).

Высказывалось мнение о недостаточно эффективном влиянии биоугля

на концентрацию и доступность питательных элементов в почве, а в основе его положительного действия лежит в основном совместное использование биоугля и минеральных или органических удобрений. Основным плюсом при применении биоугля, в данной теории, является возможность снижения доз применяемых удобрений в связи со снижением интенсивности выщелачивания в исследуемой почве (Lehmann et al., 2003).

В любом случае, вопрос влияние биоугля на содержание и доступность элементов питания активно изучается, а в ранее рассматриваемых почвах Pretta содержится значительно большие количества N, Р и других питательных элементов, что может указывать на эффективность исследуемого мелиоранта. (Glaser et al., 2011; Lehmann et al., 2003; Steinbeiss et al., 2009).

Изучалось и влияние биоугля на лесные почвы. Внесение в них биоугля стимулировало азот фиксацию (DeLuca et al., 2009), однако динамика N не была полностью понятна. Провидимому, биоуголь способен адсорбировать N (NH 4), что приводит к увеличению уровня доступности азота для растений, и является одним из механизмов улучшения плодородия почв при его применении. Принимая во внимание данный эффект легко объяснить данные лабораторного эксперимента с выращиванием редьки (Raphanus sativus). В нем при внесении биоугля увеличения урожая отмечено не было, в то же время при использовании биоугля совместно с удобрениями привело к достоверному увеличению урожайности, то есть наблюдался синергетический эффект взаимодействия двух компонентов (Steiner et al., 2007).

Если говорить о доступности Р для растений, при применении биоугля, то действуют иные механизмы. Биоуголь меняет степень доступности Р фосфора при изменении всего ППК целиком. Скорость осаждения фосфора напрямую влияет на его растворимость и доступность для растений и зависит от силы ионного обмена с которой фосфор вступает в реакцию и формирует нерастворимые соли. Чем ниже кислотность среды, тем более прочные и малодоступные соединения формирует фосфор. Так, нормализация кислотности приводит к окислению таких элементов, как алюминий и железо, что не помешает им связывать доступный

фосфор, который в таком случае, связывается биоуглем. Увеличение рН так же моет снизить подвижность алюминия, концентрация которого является одним из существенных факторов, влияющих на растворимость фосфора. (DeLuca et al., 2009).

Другая ситуация складывается в почвах с щелочным и нейтральным рН. В щелочных почвах внесение биоугля потенциально может усилить связываемость фосфора с щелочными металлами и снизить его подвижность.

С другой стороны, биоуголь косвенно повлиять на доступность фосфора, изменяя структуру почвы и создавая новые микроореалы обитания для почвообитащих микроорганизмов. Грибы-симбионты, как хорошо известно, часто усиливают доступность фосфора для растений, особенно в условиях его дефицита на бедных почвах. Именно в таких условиях внесение биоугля увеличило урожайность арахиса и кукурузы, в связи с изменением доступности фосфора (Yamato et al., 2006).

Все эти вопросы, исследуемые в последние годы, указывают на потребность в значительно более глубоком понимании механизмов влияния биоугля на различных почвах и в разных климатических условиях.

1.4.5.2 Сорбция биоуглем гидрофобных органических соединений

Пестициды и гербициды - гидрофобные органические соединения антропогенного происхождения. В почвенном профиле данные органические вещества сорбируются как органическим веществом, исходно содержащимся в почве, так и биоуглем (Cornelissen et al., 2013; Kittelson Koelmans et al., 2006).

Все виды углей и сажа обладают высокой сорбционной способностью, превышающей показатели всех углеродных соединений в почве в 10 - 1000 раз (Chiou et al., 2004; Busch et al., 2012).

Углеродосодержащие соединения в некоторых почвах и элювиальных наносах могут на 80-9 0% состоять из угля, полученного при естественных пожарах (те из природного биоугля) (Cornelissen et al., 2013).

Таким образом, существует намного больше разновидностей углей, чем предполагалось раньше (Busch et al., 2012; Cornelissen et al., 2013).

Таким образом, повышая сорбционную вместимость почв, (Chiou et al., 2004) биоуголь повлияет на подвижность и степень токсичности загрязнителей уже присутствующих или только проникающих в почвенный профиль. Так, например, при внесении биоугля, изготовленного из соломы риса и пшеницы, отмечалось увеличение сорбции пестицидов в

суглинистой почве (Sheng et al., 2005), было отмечено повышение анионной и катионной активности (Hiller et al., 2007; Sheng et al., 2005).

Впрочем, внесение биоугля будет способствовать снижению подвижности различных загрязнителей почв. Данный эффект может быть выгоден при дальнейшей ремидиации почв так как локальное накопление загрязнителя приведет к ингибированию отрицательных эффектов воздействия загрязнителей на окружающую среду.

С другой стороны, данный вопрос изучен пока не в полном объёме и, не смотря на проведенные исследования (Chandra et al., 2011), говорящие о физической природе сорбционных особенностей биоугля, глубина и обратимость процессов адсорбции и десорбции пока не столь очевидна (Chiou et al., 2004; Jonker et al., 2005). Экспериментально было показано, что биоуголь поглощает вещества из растворов примерно в одинаковом объёме вне зависимости от концентрации элементов в исследуемых растворах. А степень адсорбции биоуглем питательных веществ, напротив, напрямую зависела от степени насыщенности раствора (Chan et al., 2007, Wang and Hou, 2010; Chiou et al., 2004), и при этом, максимальная адсорбция элемента биоуглем наблюдалась при наименьших концентрациях элемента в растворе. (Wang and Hou 2010; Cornelissen et al., 2013).

В аналогичных исследованиях древесных углей была показана зависимость интенсивности адсорбции от физических и химических свойств адсорбированного элемента. (Cornelissen et al., 2013; Zhang, 2010), так же на адсорбцию загрязнителя влияли характеристики исследуемого угля (размеры пор, размер вносимых частиц и т. д.) (Chan et al., 2007, Wang and Hou, 2010). Например, при исследовании возможностей биоугля полученного из древесины клена (при 400°C), сорбция таких сложных органических соединений как трихлорбензол, тринитротолуол и тетраметилбензол была сильно ограничена из-за большого объёма молекул толуола и бензола (Zhang, 2010; Pignatello et al., 2006).

Впрочем, большинство исследований говорят о снижении реакционной способности загрязняющих веществ при их взаимодействии с биоуглем, так же стоит отметить низкую степень десорбции таких веществ (Jonker et al., 2005). Большие органические молекулы не проникают в микропоры биоугля (Burgin and Groffman 2012), а адсорбируются на его поверхности (Pignatello et al., 2006).

Много работ было посвящено способностям различных органических соединений, являющихся сильными окислителями, адсорбировать различные ароматические соединения, однако при изучении вопроса сорбции таких веществ следует учитывать гидрофобные взаимодействия (Keiluweit and Kleber, 2009). Таким образом, не смотря на множественные исследования, вопрос применения биоугля для адсорбции различных загрязнителей изучен далеко не полностью.

При применении углей любого вида наблюдается усиленная сорбция любых химических соединений, что традиционно принято связывать с усилением гидрофобности и увеличением площади реагирующей поверхности. (Jonker et al., 2005; Tsui and Roy, 2008).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дурова Анастасия Сергеевна, 2018 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Anderson J.P.E Domsh K.H. A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils [Статья] // Soil Biol. Biochem. - 1978 г.. - 10. - стр. 215-221. Atkinson C.J. Fitzgerald J.D., Hipps N.A. Potential mechanisms for achieving agricultural benefits from biochar application to temperate soils: A review [Журнал] // Plant and Soil. - 2010 г.. - 337. -стр. 1-18.

Briggs C. Breiner J., Graham R. Physical and chemical properties of Pinus ponderosa charcoal: implications for soil modification [Журнал] // Soil Science. - 2012 г.. - 177. - стр. 263-286. Brodowski S. John H., Fless J. Aggregate-occluded black carbon in soil [Журнал] // European J. of Soil Science. - 2016 г.. - 57 : Т. 4. - стр. 539-546.

Bruun E. Müller-Stover D., Ambus P., Hauggaard-Nielsen H. Application of biochar to soil and N2O emissions: potential effects of blending fast-pyrolysis biochar with anaerobically digested slurry [Журнал] // European Journal of Soil Science. - 2012 г..

Burgin A.J Groffman P.M. Soil O2 controls denitrification rates and N2O yield in a riparian wetland [В Интернете] // J. Geophys. Res. Biogeosci.. - 2012 г..

Busch D. Kammann С., Grünhage L. Simple biotoxicity tests for evaluation of carbonaceous soil additives: establishment and reproducibility of four test procedures [Журнал] // Journal of Environmental Quality. - 2012 г.. - 41. - стр. 1-10.

Castaldi S. Riondino M., Baronti S. Impact of biochar application to a Mediterranean wheat crop on soil microbial activity and greenhouse gas fluxes [Журнал] // Chemosphere. - 2011 г.. - 85. - стр. 1464-1471.

Cayuela M. Oenema O., Kuikman P., Bakker R., van Groenigen G. Bioenergy by-products as soil amendments? Implications for carbon sequestration and greenhouse gas emissions [Журнал] // GCB Bioenergy. - 2009 г.. - стр. 201-213.

Chan K. Biochar: Nutrient Properties and Their Enhancement [Конференция] // Biochar for Environmental Management: Science and Technology. - Корнуэлл : [б.н.], 2009. - стр. 67-84. Chan K. Van Zwieten, Meszaros L., Downie A., Joseph S. Agronomic values of greenwaste biochar as a soil amendment [Журнал] // Australian Journal of Soil Researches. - 2007 г.. - 45 : Т. 8. - стр. 629-634.

Chandra U. Guiotoku M., Rambo C., Maia C., Hotza D. Synthesis of carbon-based materials by microwave-assisted hydrothermal process [Журнал]. - 2011 г.. - стр. 291-308. Chiou C. Cornelissen G., Gustafsson O. Sorption of phenanthrene to environmental black carbon in sediment with and without organic matter and native sorbates [Журнал] // Environmental Science and Technology. - 2004 г.. - стр. 148-155.

Cornelissen G. Martinsend V., Shitumbanuma V. Biochar effect on maize yield and soil characteristics in five conservation farming sites in Zambia [Журнал] // Agronomy. - 2013 г.. - 3. -стр. 256-274.

Cross A. Sohi S. The priming potential of biochar products in relation to labile carbon contents and soil organic matter status [Журнал] // Soil Biology and Biochemistry. - 2011 г.. - 43. - стр. 21272134.

DeLuca T. Gundale M. Biochar effects on soil nutrient transformations [Журнал]. - London: Earths : [б.н.], 2015 г..

DeLuca T. MacKenzie M., Gundale M. Biochar effects on soil nutrient transformations [Журнал] //

Biochar for Environmental Management. - London : [б.н.], 2009 г.. - стр. 251-270.

Dobbie K. Smith R. Impact of different forms of N fertilizers on N 2 O emission from intensive

grassland [Журнал] // Nutrient Cycling in Agroecosytems. - 2003 г.. - 67. - стр. 37-46.

Downie A. Crosky A., Munroe P. Physical properties of biochar [Журнал] // Biochar for

Environmental Management: Science and Technology. - Earthscan : [б.н.], 2009 г..

Enders A. Hanley K., Whitman T., Joseph S., Lehmann J. Characterization of biochars to evaluate

recalcitrance and agronomic performance [Журнал] // Bioresource Technology. - 2012 : [б.н.]. - 114. -

стр. 644- 653.

Gaunt J Lehmann G Energy balance and emissions associated with biochar sequestration and pyrolysis bioenergy production [Журнал] // Environmental Science and Technology. - 2008 г.. - 42. -стр. 4152-4158.

Gehrt E. Geschwinde M., Schmidt M. Neolithikum, Feur und Techernosem - order:Was haben die Linienbandkermiker mit der Schwarzerde zu tun? [Журнал] // Archaologisches Korrespondenzblatt. -2002 г.. - 32 : Т. 1. - стр. 21-30.

Gerlach R. Baumewerd-Schmidt H., vanden Borg K. Prehistoric alteration of soil in the Lower Rhine Basin, Northwest Germany - archeological, 14C and geochemical evidence [Журнал] // Geoderma. - 2006 г.. - 136. - стр. 38-50.

Glaser B. Birk J. State of the scientific knowledge on properties and genesis of Anthropogenic Dark Earths in Central Amazonia )terra petra de Indio) [Журнал] // Geochimica Et Cosmochimica Acta. -2012 г.. - 82. - стр. 39-51.

Glaser B. Guggenberger G. Soil organic matter stability in Amazonian Dark Earths [Раздел книги]. - [б.м.] : Kulwer, 2003.

Glaser B. Lehmann J., Zech W. Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soil in the Tropics with charcjal - a review [Журнал] // Biol. Fertil. Soil. - 2002 г.. - 35. - стр. 219230.

Glaser B. Yfumaier L., Guggenberger G. The "Terrf Petra" phenomenon: F model for sustainable agriculture in the humid tropics [Журнал] // Naturwissenschaften. - 2011 г.. - 88 : Т. 1. - стр. 37-41. Granli T. B0ckmann O. Nitrous oxide from agriculture [Журнал] // Norwegian Journal of Agricultural Sciences. - 1994 г.. - стр. 1-128.

Hiller E. Fargasova A., Zemanova L., Bartal M Influenc of wheat ash on the MCPA imobilization in agricultural soils [Журнал] // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology . - 2007 г.. - 78. - стр. 345-348.

Hockaday W.C. Grannas A.M., Kim S., Hatcher P.G The transformation and mobility of charcoal in a fire-impacted watershed [Журнал] // Geochimica et Cosmochimica Acta. - Wiley & Sons Ltd, UK : 71, 2007 г.. - Т. 14. - стр. 3432-3445.

Ishii K. Effects of charcoal as a soil conditioner on citrus growth and vesicular-arbuscular mycorrhizal development [Журнал] // Journal of the Japanese Society of Horticulture Science. - 1994 г.. - стр. 529-535. - 63.

Jeffery S.A. Verheijen F.G., M. van der Velde, Bastos A.C quantitative review of the effects of biochar application to soils on crop productivity using meta-analysis [Журнал] // Agriculture, Ecosystems and Environment. - 2011 г.. - 144. - стр. 175-184.

Jonker M. Koelmans A. Sorption of polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated biphenyls to soot and soot-like materials in the aqeous environment: mechanistic considerations [Журнал] // Environmental Science and Technology. - 2002 г.. - стр. 23-29.

Jonker M. T. O. Hawthorne S. B., Koelmans A. A., Extremely Slowly Desorbing Polycyclic Aromatic Hydrocarbons from Soot and Soot-like Materials [Журнал] // Environmental Science and Technology. - 2005 г..

Kammann C. Ratering S., Eckhard C. Biochar and hydrochar effects on greenhouse gas (carbon dioxide, nitrous oxide, and methane) fluxes from soils [Журнал] // Journal of Environmental Quality. -2012 г.. - 41. - стр. 1052-1066..

Keiluweit M. Kleber M. Molecular level interactions in soil and sediments: the role of aromatic n-systems. [Журнал] // Environmental Science and Technology . - 2009 г.. - 43. - стр. 3421-3429. Keith A. Singh B., Singh B. Interactive priming of biochar and labile organic matter mineralization in a smectite-rich soil [Журнал] // Environmental Science and Technology.. - 2011 : [б.н.]. - стр. 96119618. - 45.

Kharecha Kilduff J. E. Wigton A. Sorption of TCE by humic-preloaded activated carbon: Incorporating size-exclusion and pore blockage phenomena in a competitive adsorption model [Журнал] // Environmental Science and Technology. - 1999 г.. - стр. 250-255.

Kim S. Kaplan L. A., Brenner R., Hatcher P. G Hydrogen-deficinet molecules in natural riverine water samples - Evidence for the existence of black carbon in DOM. [Журнал] // Chemistry. - 2004 г.. - 92. - стр. 225-234.

Kimetu J.M. Lehmann J., Ngoze S.O., Mugendi D.N., Kinyangi J.M., Riha S., Verchot L., Recha J.W., Pell A.N. Reversibility of soil productivity decline with organic matter of differing quality along a degradation gradient [Журнал] // Ecosystems. - 2008 г.. - 11 : Т. 5. - стр. 726-739. King J.A. Bradley R.I, Harrison R., Carter A.D. Carbon sequestration and saving potential associated with changes to the management of agricultural soils in England. Soil Use and Management [Книга]. - 2004.

Kittelson Koelmans A. A., Jonker, M. T. O., Cornelissen, G., Bucheli, T. D. Black carbon: the reverse of its black side [Журнал] // Chemosphere. - 2006 г.. - 63. - стр. 365-377. Klemedtsson L, B.H. Svensson, T. Rosswall Dinitrogen and nitrous oxide produced by denitrification and nitrification in soil with and without barley plants [Журнал] // Plant Soil. - 1987 : [б.н.]. - 99. - стр. 303-319.

Knowles O Robinson H, Contangelo A Biochar for the mitigation of nitrate leaching from soil amended with biosolids [Журнал] // Science of the Total Environment. - 2011 г.. - 409. - стр. 32063210.

Kolb S. Understanding the Mechanisms by which a Manure-Based Charcoal Product Affects Microbial Biomass and Activity [Книга]. - University of Wisconsin : [б.н.], 2007. - стр. 74. Laird D.A. The charcoal vision: a win-win-win scenario for simultaneously producing bioenergy, permanently sequestering carbon, while improving soil and water quality [Журнал] // Agronomy Journal.. - 2008 г.. - 100. - стр. 178-181.

Lehman J Rilling MC, Tiers J Biochareffects on soil biota [Конференция] // Soil Biology and Biochemistry. - 2011. - стр. 1812-1836. - 43.

Lehmann J A handfui of carbon [Журнал] // Nature. - 2007 г.. - 447. - стр. 143-144. Lehmann J Gaunt J, Rondon M Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems - a review [Журнал] // Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. - 2008 г.. - 11. - стр. 403-427. Lehmann J Joseph S Biochar for environmental management: an introduction [Журнал] // Biochar for Environmental Management: Science, Technology and Impelementation. - [б.м.] : Routledge, 2015 г.. - стр. 1-13.

lehmann J Joseph S Biochar for environmental managment: Biochar effects on Soil Nutrient Transformations [Конференция] // Biochar for Environmental Management: Seience and Tehnology. - London : Earthscan, 2009. - стр. 251-265.

Lehmann J. Pereira da Silva., Steiner C., Zech W/ Nutrient avalibility and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin [Журнал] // Plant and Soil. -2003 г.. - Т. 249. - стр. 343-357.

Lehmann J^ Bio-energy in the black [Журнал] // Frontiers in Ecology and the Environment.. - 2007 г.. - стр. 381-387.

Libra J RoS, Kammann C Hydrothermal carbonization of biomass residuals: a comparative review of the chemistry, processes and applications of wet and dry pyrolysis [Журнал] // Adv. Biofuels. -2011 г.. - 2. - стр. 89-124.

Luo YQ Weng ES Dynamic disequilibrium of terrestrial carbon cycle under global change [Журнал]. - 2011 г.. - 26. - стр. 96-104.

Lyuri D Dinamics of agricultural land in Russia and in the World in the 20 Centry [Отчет]. -Пущино : [б.н.], 2015.

M.L. Cayuela M.A. Sánchez-Monedero, A. Roig Biochar and denitrification in soils: when, how much and why does biochar reduce N2O emissions? [Журнал] // Sci. Rep.. - 2013 г.. - стр. 1732. Mahall B. Callaway R. Root communication mechanisms and intracommunity distributions of two Mojave Desert shrubs [Журнал] // Ecology. - 1992 г.. - стр. 2145-2151.

Mao J Johnson R, Lehmann J Abundant and Stable Char Residues in Soils: Implications for Soil Fertility and Carbon Sequestration [Журнал] // Environmental Science & Technology. - 2012 г.. -46. - стр. 9571-9576.

Marris E Black is the new green [Журнал] // Nature. - 2006 г.. - 442. - стр. 624-626.

Marris E. Putting the carbon back: Black is the new green. [Журнал] // Nature. - 2006 г.. - 7103 : Т.

442.

Mosier A.R. Duxbury J.M., Freney J.R. Nitrous oxide emissions from agricultural fields: assessment, measurement and mitigation [Журнал] // Plant Soi. - 1997 : [б.н.]. - 181. - стр. 95-108. N.P. Buchkina E.V. Balashov, E.Y. Rizhiya Nutrient Cycling in Agroecosystems [Журнал] // Nitrous oxide emissions from a light-textured arable soil of North-Western Russia: effects of crops, fertilizers, manures and climate parame. - : [б.н.], 2010 г.. - 8.

Nishio N Microbial fertilizers in Japan [Журнал] // FFTC-Extension Bulletins National Institute of Agro-Environmental Sciences. . - 1996 г..

O'Neill B. Grossman J., Tsai M. T., Gomes J. E., Lehmann J., Peterson J., Neves E., Thies J.

Bacterial Community Composition in Brazilian Anthrosols and Adjacent Soils Characterized Using Culturing and Molecular Identification [Журнал] // Microbial Ecology. - 2009 г.. - стр. 1-13. Petrus L Noordemmer MA Biomass to biofuels, a chemical perspective [Журнал] // Green Cemestry. - 2006 г.. - 8. - стр. 861-867.

Petrus L Noordermeer M Green Chemistry [Журнал]. - 2006 г.. - 8.

Pignatello J Kwon S, Lu Y Effect of Natural Organic Substances on the Surface and Adsorptive properties of Environmental Black Carbon (Char): Attenuation of Surface Activity by Humic and Fulvic Acids. [Журнал] // Environmental Science and Technolology. - 2006 г.. R. Cambridge Contribution of Working Group III to the Intergovernmental anel on Climate Change [В Интернете] // IPCC. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability. - Fourth Assessment Report., 2007 г.. - https://www.ipcc.ch/.

Rillig M Wagner M, Salem M Material derived from hydrothermal carbonization: Effects of plant growth and arbuscular mycorrhiza [Журнал] // Applied Soil Ecology. - 2010 г.. - стр. 238-242. Rondon M Lehmann J, Ramirez J Biological nitrogen fixation by common beans (Phaseolus vulgaris L.) increases with bio-char additions [Журнал] // Biology and Fertility of Soils. - 2010 г.. -стр. 699-708. - 43.

Rovira P Duguy B, Vallejo V Black carbon in wildfire-affected shrubland Mediterranean soils [Журнал] // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. - 2009 г.. - 172. - стр. 43-52. Saito M Marumoto M. Inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi: the status quo in Japan and the future prospects [Журнал] // Plant and Soil. - 2002 г.. - стр. 273-279. - 244.

Salem M Kohler J, Rillig M Palatability of carbonized materials to Collembola [Журнал] // Applied Soil Ecology. - 2013 г.. - 64. - стр. 63-69.

Schmidt MW Tomas MS, Adiven S Persistence of soil organic matter as an ecosistem property [Журнал] // Nature. - 2011 г.. - стр. 49-56.

Shackley S Ibarrola Esteinou, Hopkins D Biochar Quality Mandate (BQM) version 1.0 [Отчет]. -[б.м.] : British Biochar Foundation, 2014. - стр. 58.

Sheng G. Yang Y., Huang M., and Yang K. Influence of pH on pesticide sorption by soil containing wheat residue-derived char. [Журнал] // Environmental Pollution . - 2005 г.. - 134. - стр. 457-463. Slavich P.G. Sinclair K, Morris S Contrasting effects of manure and green waste biochars on the properties of an acidic ferralsol and productivity of a subtropical pasture [Журнал] // Plant and Soil. -2013 г.. - 366. - стр. 213-227.

Sohi S Krull E, Lopez-Capel F A review of biochar and its use and function in soil [Журнал] // Advances in Agronomy. - 2010 г.. - 105. - стр. 47-82.

Sohi S. Lopez-Capel E., Krull E., and Bol R., Biochar, climate change and soil: a review to guide future research. CSIRO Land and Water Science Report [Отчет]. - 2009 .

Spokas K.A. Reikosky D.C. Impacts of sixteen different biochars on soil greenhouse gas production [Журнал] // Annals of Environmental Science. - 2009 г.. - 3. - стр. 179-193.

Steinbeiss S Gleixner G, Antonietti M Effect of biochar amendment on soil carbon balance and soil microbial activity [Журнал] // Soil Biology and Biochemistry. - 2009 г.. - 41. - стр. 1301-1310.

Steiner C. Teixeira W.G., Lehman J. Long term effects of manure, charcoal and mineral fertilization on crop production and fertility on a highly weathered central Amazonian upland soil [Журнал] // Plant and Soil. - 2007 г.. - 291. - стр. 275-290.

Strezov V Patterson, Zymla Strezov V. Fundamental aspects of biomass carbonization [Журнал] // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. - 2009 г.. - 79. - стр. 112-129.

Taghizadeh-Toosi Biochar incorporation into pasture soil suppresses in situ nitrous oxide emissions from ruminant urine patches [Отчет]. - 2001.

Tagoe S Horiuchi T, Matsui T Effects of carbonized and dried chicken manures on the growth, yield,

and N content of soybean [Журнал] // Plant and Soi. - 2008 г.. - 306. - стр. 211-220.

Topoliantz S Ponge J Charcoal consumption and casting activity by Pontoscolex corethrurus

(Glossoscolecidae) [Журнал] // Applied Soil Ecology. - 2005 г.. - 28. - стр. 217-224.

Tsui L. and Roy, W.R., The potential applications of using compost chars for removing the

hydrophobic herbicide atrazine from solution. [Журнал] // Bioresource Technology. - 2008 г.. - 99. -

стр. 5673-5678.

Ture E R The effect of certain adsorbents on the nodulation of clover plants. Annals of Botany [Журнал] // Annals of Botany. - 1995 г.. - 19. - стр. 149-160.

Van Zwieten Singh B, Josep S Biochar for environmental management: science and technology [Конференция] // Biochar and emissions of non-CO2 greenhouse gases from soil. - 2009. - стр. 227250.

Verheijen F Jeffery S, Bastos A Biochar application to soils, a critical scientific review of effects on soil properties, processes and functions [Журнал] // Office for the Official Publications of the European Communities. - Luxembourg : [б.н.], 2009 г..

Wang H Lin K, Hou Z Sorption of the herbicide terbuthylazine in two New Zealand forest soils amended with biosolids and biochars [Журнал] // Journal of Soil and Sediments. - 2010 г.. - 10 : Т. 2. - стр. 283-289.

Warnock D Lehmann J, Kuype T Mycorrhizal responses to biochar in soil — concepts and mechanisms [Журнал] // Plant and Soi. - 2007 г.. - 300. - стр. 9-20.

Winsley C Biochar and Bionenergy Production for Climate Change [Журнал] // New Zealand Science Review.. - 2007 г.. - 64 : Т. 1. - стр. 1-10.

Yamato M Okimori Y, Wibowo I Effects of the application of charred bark of Acacia mangium on the yield of maize, cowpea and peanut, and soil chemical properties in South Sumatra [Журнал] // Soil Science and Plant Nutrition. - Indonesia : [б.н.], 2006 г..

Yanai Y Toyota K, Okazaki M Effects of charcoal addition on N2O emissions from soil resulting from rewetting air-dried soil in short-term laboratory experiments [Журнал] // Soil Sci. Plant Nutr. -2007 г.. - 53 : Т. 2. - стр. 181-188..

Zhang A Effect of biochar amendment on yield and methane and nitrous oxide emissions from a rice paddy from Tai Lake plain [Журнал] // China. Agr. Ecosyst. Environ. - 2010 г.. - 139. - стр. 469-475. Блэк КА Растения и почва [Книга]. - Москва : М.: Колос, 1973. - стр. 502.

Бобринев В.П. Пак Л.Н., Банщикова Е.А Агротехника выращивания сеянцев ели сибирской в забайкальском крае [Журнал] // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. - 2017 г.. - 357 : Т. 3. - стр. 70-77.

ГОСТ 17.4.3.01-83 ГОСТ 17.4.3.01-83 Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб [В Интернете] // ГОСТ 17.4.3.01-S3. - Сб. ГОСТов. М.: Стандартинформ. текст документа подготовлен ЗАО "Кодекс@, 2008 г..

ГОСТ 3317-90 ГОСТ 3317-90. Сеянцы деревьев и кустарников. Технические условия [В Интернете]. - 1 1 2018 г.. - 3 3 2018 г.. - http://internet-law.ru/gosts/gost/2S350/. ГОСТ 6217-74 ГОСТ 6217-74 Уголь активный древесный дробленый. Технические условия [В Интернете]. - 1974 г.. - http://internet-law.ru/gosts/gost/17175/.

ГОСТ 7657-84 ГОСТ 7657-84. Уголь древесный. Технические условия [В Интернете] // ГОСТ 7657-84. Уголь древесный. Технические условия. - 2018 г.. -http://polyform.com.ru/gost/gost 7657-S4.html.

ГОСТ 13857-95 Семена деревьев и кустарников. Посевные качества. Технические условия [В Интернете] // ГОСТ 13857-95 Семена деревьев и кустарников. Посевные качества. Технические условия 2018 г.. - http://polyform.com.ru/gost/gost 7657-S4.html.

Жигунов А.В. Данилов Ю.И., Посадочный материал для создания древесных насаждений на постагрогенных землях [Журнал] // Актуальные проблемы лесного комплекса.. - 2016 г.. - стр. 96-100.

Кабанова С.А. Данченко М.А., Борцов В.А., Кочегаров И.С Результаты предпосевной обработки семя сосны обыкновенной стимуляторами роста [Журнал] // Лесотехнический журнал. - 2017 г.. - 26 : Т. 2. - стр. 75-S3.

Крейер К.Г. Банкина Т.А., Орлова Н.Е. Практикум по агрохимическому анализу почв [Книга]. - Санкт-Петербург : СПбГУ, 2005. - стр. 88.

Кротких Т.А., Михайлова Л.А. Воспроизводство и оптимизация плодородия почв при возделывании с.х. культур в севооборотах и выводных полях [Текст]: методическое пособие/ М-во с.х. РФ, ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА». - Пермь: Изд-во ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2009. - 24 с.

Кузнецов А.А. Лысыч М.Н. Опыт производства посадочного материала в обьединении "Русский лес" [Журнал] // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки.. - 2007 г.. - 4. - стр. 110-111.

Лесной Фонд Природа росси: Лесной фонд [В Интернете]. - 2018 г.. - 10 3 2018 г.. -www.priroda.ru/regions/forest/index.php?SECTION_ID=586.

Лесопромышленный Портал Первый лесопромышленный портал [В Интернете] // Первый лесопромышленный портал. - 2014 г.. - http://www.wood.ru/ru/lonewsid-59986.html. Макарова И.А. Лесокультурное дело на Северо-Западе России [Книга]. - Санкт-Петербург : СПбГЛТУ, 2013. - Т. 1 : стр. 179.

Маркова И.А. Жигунов А.В. Производство посадочного материала в лесных питомниках Северо-Запада [Книга]. - Санкт-Петербург : СПбГЛТА, 2005.

Минеев В Г Агрохимия. Учебник [Книга]. - Москва : МГУ "Колос", 2004. - 2 : стр. 720. Минеев ВГ Ремпе ЕХ Агрохимия, биология и экология почвы [Книга]. - [б.м.] : Росагропромиздат, 1990. - стр. 9-41.

Моисеев К.Г. Определение удельной поверхности почв на основе величины гигроскопической влажности [Журнал] // Почвоведение.. - 2008 г.. - 7. - стр. 845-849.

Однополова И С Агротехника выращивания сеянцев хвойных пород в питомнике волжского лесничества. [Журнал] // Эпоха науки. - 2017 г.. - 9. - стр. 183-19.

Опарин В Е Влияние норм. способов посева и удобрений на урожай покровной культуры и клевера красного [Журнал] // Научные основы повышения плодородия почв и культуры земледелия в Кировской области. - 1979 г.. - Т. 64. - стр. 62-67.

Постановление № 1213 Постановление № 1213 "О внесении изменений в Правила противопожарного режима в Российской Федерации" [В Интернете]. - 10 11 2015 г.. -http://www.mchs.gov.ru/document/5288545.

Правила противопожарного режима в РФ «О внесении изменений в Правила противопожарного режима в Российской Федерации» = Постановление Правительства РФ от 10.11.2015 №1213. - [б.м.] : www.consultant.ru., 2015 г..

Проказин Н.Е. Казаков В.И., Лобанова Е.Н. Механизация выкопки и сортировки посадочного материала в лесных питомниках [Журнал] // Лесохозяйственный журнал. - 2017 г.. - стр. 34-45.

Пугач ЛИ Серант ФА, Серант ДФ Нетрадиционная энергетика - возобновляемые источники, использование биомассы, термохимическая подготовка, экологическая безопасность: учебное пособие [Книга]. - Новосибирск : НГТУ, 2006. - стр. 347.

Пхванцева ЕС Пожарнов Е, Кошкин И Биомасса источник топлива и энергии [Журнал] // Энергия: экономика, техника эколлогия. - 2002 г.. - 9. - стр. 21-25.

Пхванцева ЕС Шипилов ММ Биоэнергетика в агропромышленном комплексе России [Конференция] // Энергия: экономика, ткхника,экология. - 2007. - стр. 30-34.

Пятое национальное сообщение РФ Пятое национальное сообщение РФ [В Интернете]. -Израэль ЮА, Берицкий АИ, Фролов АВ, 2014 г.. -

http://unfccc.int/resource/docs/natc/rus_nc5_resubmit.pdf.

Растворова О Г Физика почв: Практическое руководство [Книга]. - Ленинград : ЛГУ, 1983. -стр. 193.

Растворова ОГ Андреев ДП, Гагарина ЭИ Химический анализ почв: учебное пособие [Книга]. - СпБ : СПбГУ, 1995. - стр. 264.

Рижия Е.Я. Бойцова Л.В., Бучкина Н.П , Панова Г.Г. Влияние пожнивных остатков с различным отношением С/№ на эмиссию закиси азота из дерново-подзолистой супесчаной почвы [Журнал] // Почвоведение. - СпБ : [б.н.], 2011 г.. - стр. 1251-1259. - 10. Рижия Е.Я. Бучкина Н.П., Мухина И.М. Почвоведение [Конференция] // Влияние биоугля на свойства образцов дерново-подзолистой супесчаной почвы с разной степенью окультуренности (лабораторный эксперимент). - СпБ : [б.н.], 2015. - Т. 2. - стр. 211-220. - 48.

Рижия Е.Я. Бучкина Н.П., Мухина И.М. Применение биоугля в сельском хозяйстве Российской Федерации. Методические рекомендации [Книга]. - СПб: АФИ : [б.н.], 2014. Рижия Е.Я. Мухина И.М., Бучкина Н.П., Н.П. Балашов Н.П. Изменение нитрификационной и денитрификационной способности дерново-подзолистой супесчаной почвы при внесении биоугля [Журнал] // Агрофизика. - 2016 г.. - стр. 17-23.

Рижия Е.Я. Мухина И.М., Москвин М.А., Бучкина Н.П и Е.В. Балашов Потенциальная нитрификационная и денитрификационная способность автоморфных и полугидроморфных дерново-подзолистых почв [Журнал] // Агрофизика. - 2014 г.. - 2. - стр. 1-7. Рижия ЕА Белинец АС, Мухина ИМ,Бучкина МП,Балашов ЕВ Материалы международной научно-практической конференции «Нетрадиционные источники и приёмы организации питания растений» [Конференция] // Влияние биоугля на свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы разной степени окультуренности. - Нижний новгород : [б.н.], 2011. - стр. 268269.

Романчук А В Некоторые свойства почв и повышение их плодородия в посевном отделении сосны обыкновенной в открытом грунтелесных питомников [Журнал] // Лесное хозяйство. Труды БГТУ. - 2016 г.. - 184 : Т. 1. - стр. 129-133.

Романчук А.В. Некоторые свойства почв и повышение их плодородия в посевном отделении сосны обыкновенной в открытом грунте лесных питомников [Журнал] // Лесное хозяйство. Труды БГТУ. - 2016 г.. - 184 : Т. 1. - стр. 129-133.

Статья 18 ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» [В Интернете] // Статья 18 ФЗ от 04.05.1999 №96-ФЗ. - 13 07 2015 г.. - www.consultant.ru.

Федеральный закон № 7-ФЗ. Федеральный закон № 7-ФЗ. [В Интернете] // Об охране окружающей среды. - 10 1 2002 г.. - http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34823/. Федеральный закон №7-ФЗ. Об охране окружающей среды [В Интернете] // Федеральный закон №7-ФЗ.. - 10 1 2002 г.. - http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34823/. Чурагулова З.С. Садыкова Ф.В. Черноземы оподзоленные и изменение лесорастительных свойств почв при выращивании лесопосадочного материала [Журнал] // Лесной вестник. - 2002 г.. - 3. - стр. 116-128.

Чурагулова З.С. Садыкова Ф.В. Черноземы оподзоленные и изменение лесорастительных свойств при выращивании посадочного материала [Журнал] // Лесной вестник. - 2002 г.. - 3. -стр. 116-128.

Шаймухаметов М. Ш. Титова Н. А., Травникова Л. С., Лабенец С. М. Применение физических методов фракционирования для характеристики органического вещества почв [Журнал] // Почвоведение.. - 1984 г.. - 8. - стр. 131-141.

Юдкевич ЮД Васильев СН, Ягодин ВИ Получение химических продуктов из древесных отходов [Книга]. - Санкт-Петербург : ЛТА, 2002.

Юрьев Ю. Л. Древесный уголь. Справочник [Книга]. - Екатеринбург : Сократ, 2007. - Т. 1 : стр. 184.

Юрьев Ю.Л. Пиролиз древесины: Учебное пособие для вузов [Книга]. - Екатеренбург : УГЛТА, 1997. - стр. 99.

Якимов Н.И. Крук Н.К., Носников В.В., Юреня А.В Пути повышения плодородия почв лесных питомников [Журнал] // Труды БГТУ№1. Лесное хозяйство. - 2012 г.. - стр. 215-217. Якимов Н.И. Крук Н.К., Носников В.В., Юреня А.В Пути повышения плодородия почв лесных питомников [Журнал] // Труды БГТУ№1. Лесное хозяйство. - 2012 г.. - стр. 215-217.