인산염을 보조하는 소나무톱밥 바이오숯 생산

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 12815(2022) 이 기사 인용

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우리는 카리브해 소나무 톱밥을 원료로 만든 바이오 숯을 생산하고 특성화했습니다. biochar(BC500)는 Allium cepa L. 식물에 인산염 용해 박테리아(PSB)(BC500/PSB)를 온실 규모로 4개월 동안 공동 접종하기 위한 생체 적합성 지지체로 사용되었습니다. 세 가지 생체 재료 연구에는 근접 분석, 원소 분석, 방향성 분석, 주사 전자 현미경, 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR), 다양한 pH에서의 흡착 연구 및 시간 함수에 따른 PSB 안정성이 포함되었습니다. 결과는 BC500이 인산염(PR)에서 인을 용해시킬 수 있는 PSB의 생존 가능성을 유지하기 위한 유기 지지체 또는 고체 매트릭스로 적합하다는 것을 나타냅니다. 생물비료(BC500/PSB)는 Allium cepa L.의 발아, 묘목 성장, 영양분 동화 및 성장을 증가시킵니다. 왜냐하면 BC500에 고정된 PSB가 화분 규모에서 Allium cepa L.을 재배하는 동안 영양분 동원, 특히 P의 동원을 촉진했기 때문입니다. 생물비료(BC500/PSB)를 평가하기 위한 두 가지 처리법은 A. cepa L에서 1.25 ± 0.13 및 1.38 ± 0.14 mg 구근으로 총 P 농도가 가장 높았습니다. 이 연구는 자연적으로 박테리아를 기반으로 한 신제품의 이점을 제시합니다. 양파 및 유기 물질(BC500)과 관련되어 반응성이 높은 영양분의 흡착 면적을 증가시켜 다른 영양분과의 침출 또는 침전을 줄이고 토양의 고체 매트릭스에 고정시키는 박테리아 운반체 역할을 합니다.

콜롬비아는 상업적 재조림 프로그램을 시행할 가능성이 있는 산림 직업 국가입니다. 콜롬비아의 지정학적 위치는 혼농임업 제품 무역에 유리합니다1. 상업적 목적으로 가장 많이 재배되는 속과 종은 Pinus caribaea, Tabebuia rosea, Tectona grandis 및 Eucalyptus pellita2,3,4입니다. 생산을 위해 임업 회사는 고품질 종자 또는 복제, 종묘장, 산림 농장 및 수확 지역에서의 식물 재료 번식을 포함한 전체 생산 공정을 구현합니다3,4,5. 수확 단계에서 리그노셀룰로오스 바이오매스가 풍부한 대량의 고형 폐기물(톱밥, 부스러기, 나무껍질, 잎 또는 줄기)이 생성되며 이는 가공된 목재의 최대 50%에 해당할 수 있습니다6,7,8. 이 폐기물은 리그닌, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스로 구성되어 있기 때문에 분해 속도가 느립니다9,10. 이러한 폴리머는 복잡하고 저항성이 있으며 소수성이며 생물학적 변형(매립 및 퇴비화 과정)이 느립니다7,11,12,13. 그 결과 이러한 폐기물 중 높은 비율이 적절하게 사용되지 않거나 농산업 공정에서 퇴비 생산을 위한 충전제 혼합물11,14, 가금류, 돼지 및 가축 사육장용 단열재15,16,17로 원시(가공되지 않은)로 사용되며 사용됩니다. 산림 종묘장6,7,18에서 식물 재료의 번식을 위한 심기 기질로 사용됩니다.

이러한 가공되지 않은 또는 부분적으로 변형된 농산업 부산물의 사용이 전 세계적으로 널리 퍼져 있지만, 환원된 조건이나 산소가 없는 조건에서 열 전환 또는 열분해와 같은 다른 대안을 평가할 수 있습니다. 이러한 물리적 공정을 통해 바이오 숯, 오일, 가스 및 휘발성 화합물과 같은 새로운 제품을 얻을 수 있습니다19,20,21,22. 소나무 톱밥은 가격이 저렴하여 가장 많이 사용되는 재료 중 하나이며 대량으로 발견되며 다양한 목적으로 사용될 수 있습니다19,23,24.

일반적으로 바이오 숯은 초기 바이오매스와 관련된 높은 표면적, 다공성, 영양분 및 물과 미생물을 보유하는 능력을 제공하며25,26,27,28,29,30 농업에서 유기 개량제 또는 유기 토양 개량제로 성공적으로 사용됩니다. 토양 구조적 안정성, 다공성, 수력 전도도, 토양 통기 및 양이온 교환 용량을 향상시킵니다26,31,32; 영양 가용성, 토양 비옥도가 증가하여 다양한 작물에 유익한 효과가 발생합니다31. 또한, 높은 다공성으로 인해 바이오 숯은 토양 미생물에 유리한 틈새를 제공하거나 식물 성장 촉진 뿌리박테리아(PGPR)라고 불리는 생물학적 접종제로 첨가되어 오랫동안 생존 가능하고 대사 활성을 유지할 수 있습니다25,33,34,35, 36. PGPR은 식물 성장을 촉진하는 직간접적인 메커니즘을 가지고 있습니다. 직접적인 메커니즘에는 식물의 생물비료 활동, 뿌리 성장 자극, 뿌리 줄기 치료 및 스트레스 조절이 포함됩니다25,32,36,37,38. 간접적 메커니즘에는 식물의 항생제, 경쟁 및 전신 저항 유도와 같은 생물학적 제어가 포함됩니다25,39,40,41.

30 and lower than 60%) 65./p> pHzpc). Under these conditions, different interactions could occur between BC500 and adsorbates (bacteria and orthophosphates)66./p>

0.05) appeared between these two treatments (Fig. 4A). No significant differences (p > 0.05) were observed for bulb-fresh and leaf-fresh weight (Fig. 4A)./p> 0.05) appeared among treatments regarding the variables of total dry weight, bulbs dry weight, and leaf dry weight (Fig. 4B)./p> 0.05), the content of P, N, K, Ca y S in plants of T2 (Abundagro + 2% Biochar + PSB) is noteworthy (Table 4). Concerning the micronutrients, the differences were significant (p < 0.05) for Fe and Cu, for Fe the highest concentration was in T2 (0.1217 ± 0.0243 mg bulb−1), followed by T1 (0.0710 ± 0.0204 mg bulb−1) and T6 (0.0690 ± 0.0137 mg bulb−1), while the highest Cu content was found in T1 (0.0016 ± 0.0006 mg bulb-1), followed by T2, T3 and T4 (Table 4). No significant differences (p > 0.05) were observed for Na, Mn, and Zn. The values for T2 plants were 1.6455 ± 0.2156, 0.0262 ± 0.0038 and 0.0202 ± 0.0024 mg bulb−1, respectively. The B content ranged from 0.0194 ± 0.0023 to 0.0333 ± 0.0032 mg bulb−1 in all treatments (Table 4)./p> pHzp), causing an electrostatic repulsion between the PSB and the BC500. This electrostatic repulsion was more evident at pH 8.0 than at pH 5.0, indicating that at pH 5.0 coexist both positively and negatively charged functional groups25./p> pHzp) and generates an electrostatic repulsion with the orthophosphate ions, which are also negatively charged49. A similar result reported by Lou et al.49, in their work produced biochar at 300 and 600 °C, observing that phosphorus removal was low at pH under the isoelectric point49. On the other hand, the graphene layers formed during the pyrolysis process can also acquire a negative charge at pH above pHzpc, contributing to a decrease in the adsorption of ions negatively charges75./p>