극심한 성장 조건은 모래 광산에서의 복원을 방해한다.
바이오차, 퇴비, 및 수지상체 균근 곰팡이 (AMF)와 같은 복합 토양개량제는 이러한 스트레스를 완화하고 더 성공적인 복원을 할 수 있다.
우리는 산업 규모의 초원 복원 협약에 따라 캐나다 온타리오 주 남부의 모래밭에서 다년간 복원 실험을 수행했다. 모래밭은 탄소와 영양소가 부족한 토양으로 이루어져 있었다.
우리는 두 가지 실험(plant plug vs. seed application)에서 바이오차, 퇴비 및 AMF 접종의 영향을 테스트했다. 식물 플러그 시험에서, 우리는 목초지에 자라는 8개의 식물 종의 성장과, AMF에 의한 식물 뿌리의 군집화과정에서 2개의 성장기에 동안의 처리 효과를 조사했다.
우리는 퇴비와 바이오차(20t/ha + 10t/ ha)로 이루어진 개량토양이 다른 개량조합보다 더 유익하다는 것을 발견했다. AMF를 포함한 수정은 AMF가없는 것보다 식물 성장에 유리하지 않았다.
종자 적용 시험에서, 고용량의 퇴비를 첨가(20t/ha 또는 40t/ha)한 AMF 직접 접종이 다른 처리 조합에 비해 가장 높은 식물 녹화를 초래했다.
결과로 바이오차, 퇴비, AMF와 이의 복합토양개량제는 초원 복원 능력을 향상시키는 데 효과적이라고 할 수 있다.
Chen, De, et al. "Effects of biochar on availability and plant uptake of heavy metals–A meta-analysis." Journal of environmental management 222 (2018): 76-85.
Biochar는 오염된 토양에서 중금속을 고정시키기 위한 효과적인 방법이 될 수 있지만, 처리된 토양의 화학적 물리적 특성의 영향을 받는다.
토양, 바이오차, 식물의 변화에 따른 식물에서의 중금속 축적에 대한 바이오차의 영향 범위를 조사하기 위해 2016년 3월 이전에 출판 된 문헌을 메타 분석했다.
출판된 74편의 논문 중 총 1298편의 독립적인 관찰을 수집했다.
모든 연구에서 결과는 토양에 대한 바이오차 첨가가 식물 조직에서 Cd, Pb, Cu, Zn에 대하여 각각 평균 38, 39, 25, 17%를 감소시킨다는 것을 보였다.
식물의 중금속 농도에 대한 바이오차의 영향은 토양 특성, 바이오차 유형, 식물 수종 및 금속 오염 물질에 따라 다양하게 변한다.
식물내 중금속 농도의 가장 큰 감소는 바이오 차가 처리된 거친 토양에서의 실험이었다. 바이오차는 Pb 농도에는 상대적으로 적은 영향을 미쳤지 만 알칼리 토양에 적용는 경우, Cu 농도에 큰 영향을 미쳤다.
식물의 Pb, Cu, Zn 흡수량은 유기 탄소 함량이 높은 토양에서 낮았다. 분뇨-기반 바이오차는 다른 공급원에서 추출한 바이오차에 비해 식물의 Cd 및 Pb 농도를 줄이는 데 가장 효과적이었다.
바이오차는 높은 pH를 갖고 있고 고농도 처리에서 식물 중금속 흡수량이 컸다. 메타 분석은 다른 토양에서 다른 바이오차 물질에 대한 효과를 예상할 수 있는 유용한 지침을 제공한다.
Tan, Zhongxin, et al. "Application of the 15N tracer method to study the effect of pyrolysis temperature and atmosphere on the distribution of biochar nitrogen in the biomass–biochar-plant system." Science of the Total Environment 622 (2018): 79-87.
바이오차의 질소는 토양 비옥도를 개선하는 데 가장 중요한 요소이지만, biomass-biochar-plant system에서의 바이오차 질소분배는 여전히 불분명하다.
바이오차 질소분배를 연구하기 위하여 바이오차를 토양에 첨가하기 전과 후에 15N 추적 방법을 사용하였다.
그 결과는 다음과 같이 요약된다.
1) CO2 조건에서 열분해 온도가 400에서 800°C로 증가함에 따라 바이오차의 15N의 체류율은 45.23%에서 20.09%로 감소하였다.
2) 600℃ 미만의 조건에서 CO2 조건하에서 만들어진 바이오차의 15N 체류율이 N2 조건하에서 제조된 것보다 높았다.
3) 바이오차 N은 식물의 질소흡착을 서서히 촉진할 뿐만 아니라, 토양에 바이오차를 첨가하면 토양 질소를 식물로 공급하는 것을 촉진할 수 있다. 대조적으로, 밀짚 바이오매스를 토양으로 직접 복귀시키는 것은 식물에 의한 토양 질소의 흡수를 억제한다.
4) 400℃, CO2 조건에서 밀짚의 열분해 과정에 의해 바이오차가 제조될 때, 45.23% 질소를 유지하였고, 이 바이오차를 토양에 첨가한 후, 39.99%의 질소가 바이오차 잔류물에 보존되었다. 4.55%가 토양으로 방출되었고, 31일 동안의 성장 후 밀에는 0.69%의 질소가 함유되어 있었다.
따라서 이 연구는 biomass-biochar-plant system에서의 질소분배를 매우 명확하게 보여주었다.
Plant response to biochar, compost, and mycorrhizal fungal amendments in post‐mine sandpits.pdf