The effects of different particle sizes of biochar on soil biological properties and yield of wheat crop

Abstract

Despite the increasing interest in biochar as a soil amendment, a knowledge gap remains on its impacts on clay soil and its effect on soil microbiota. We hypothesized that biochar particle size and application rate can play a role in the betterment of soil microbiota in turn have improved crop yield. Hardwood biochar produced by the process of gasification was incorporated in soil at four particle size classes: fine (< 0.5 mm), fine-medium (0.5-1 mm), medium-coarse (1-2mm), and coarse (2-4mm), and at three dose level: 05%, 1% and 2% w/w. A four-month green-house experiment was conducted using wheat as an indicator plant to check the effects of biochar fraction and concentration on the yield of the crop. Thereafter, plants were harvested and plant yield parameters were recorded while soil samples were collected for further lab soil chemical and biological analysis. It was noted that plant biomass & spike height was higher for biochar fraction class of medium-coarse(1-2mm) and coarse(2-4mm) whereas all other yield parameter were overall higher than control. Findings for soil biological analysis implies that treatment of biochar application improved soil microbial growth activity. Results suggest that for biochar particle size class: medium- coarse(1-2mm) and coarse (2-4mm) at 1% and 2% concentration had higher results than other biochar fraction. It was also note that biochar treatment with fine(<0.5mm) and fine- medium (0.5-1mm) at 1% and 2% concentration in some cases show even decreased results than control.

Toprak ıslahında biochar'a artan ilgiye rağmen, biyokömür'ün killi toprak üzerindeki etkileri ve toprak mikrobiyotası üzerindeki etkisi hakkında bilgi boşluğu devam etmektedir. Farklı parçacık büyüklüğüne sahip biyokömürün farklı uygulama dozlarının toprak mikrobiyotasının iyileştirilmesinde rol oynayabileceğini ve bunun sonucunda ürün verimini artıracağı hipotezi üzerine bu çalışma planlanmıştır. Dört farklı parçacık boyutuna sahip Ağaç dallarının pirolizi sonunda elde edilen biyokömürün Gazlaştırma işlemiyle üretilen sert ağaç biyokömürün (ince (< 0,5 mm), ince-orta (0,5-1 mm), orta-kaba (1-2 mm) ve kaba (2-4 mm)) artan seviyelerdeki 3 dozu (%05, %1 ve %2 w/w) topraklara ilave edilmiştir. Farklı parçacık büyüklüğüne ve uygulama dozlarına sahip biyokömürün, buğday bitkisinin verimi üzerine etkisinin belirlenmesi amacıyla dört aylık bir sera denemesi yapılmıştır. Bitkilerin haşatını takiben buğday bitkisinin ürün verimi ile verim unsurları belirlenmiş, her bir saksıdan alınan toprak örneklerinde bazı kimyasal ve biyolojik analizler yapılmıştır. Deneme sonunda, Orta-kaba (1-2mm) ve kaba (2-4mm) biokömür fraksiyonların bitki biyokütlesi ve başak yüksekliğinin daha yüksek olduğu, diğer tüm verim parametrelerinin ise kontrolden genel olarak daha yüksek olduğu saptanmıştır. Toprakların biyolojik analizine yönelik bulgular ise, topraklara biyokömür uygulamasının toprak mikrobiyal aktivitesini artırdığını ortaya koymuştur. Elde edilen sonuçlara göre, biyokömürün %1 ve %2 uygulama dozunda orta-iri (1-2 mm) ve kaba (2-4 mm) fraksiyonlarının diğer fraksiyonlara göre daha yüksek etki gösterdiğini ortaya koymaktadır. Buna karşın, biyokömürün %1 ve %2 uygulama dozundaki ince (<0.5 mm) ve ince- orta (0,5-1 mm) fraksiyonların kontrole göre toprakların biyolojik özelliklerini daha az etkilediğini ortaya konulmuştur.