Состав золы древесной: Древесная зола как удобрение для растений – состав, применение и польза

Содержание

Зола древесная – Справочник химика 21

    Зола древесного топлива. … 782 0,131 — [c.628]

    Продукты сухой перегонки древесины. Состав древесного угля до 80% углерода, 4% водорода, до 16% кислорода и азота, 3— 5% влаги, 1% золы. Древесный уголь применяется при выплавке некоторых сортов чугуна, в кузницах и литейных. Малая зольность, незначительное содержание фосфора и отсутствие серы в древесном угле позволяют выплавлять на нем металл особо высокого качества. Путем специальной обработки (например, паром) может быть получен пористый древесный уголь, так называемый активированный /голь, обладающий хорошей поглотительной способностью и применяемый для наполнения коробок противогазов и улавливания (адсорбции) паров летучих веществ в химических производствах. [c.75]


    Зола древесная, торфяная и прочая растительная. … [c.326]

    Количество калия в золе травянистых растений выше, чем в золе древесных, а из древесных им богаче лиственные породы.

В золе фосфора по сравнению с калием меньше, но он усваивается растениями не хуже, чем из преципитата и томасшлака, и в отличие от суперфосфата не подвержен сильному связыванию в кислых почвах в трудно доступные растениям соединения. [c.310]

    Канифоль омыляется как едкими, так и углекислыми щелочами. Удовлетворительное канифольное мыло молшо сварить как при помощи кальцинированной соды, так и поташа и даже концентрированного раствора древесной золы — древесного щелока. Однако, эти мыла долнсны рассматриваться в качестве заменителей мыла, а не как полноценные мыла. [c.45]

    Суперфосфат простой Суперфосфат двойной Сульфат калия Хлорид калия Зола древесная Навоз (в кг/м2) [c.21]

    II — зона перегрева паров серы до температуры, необходимой для протекания основной реакции образования сероуглерода. Пары серы, проходя через раскаленный древесный уголь как через насадку, перегреваются и диссоциируют до Зг, практически не вступая в реакцию с углеродом древесного угля, что подтверждается сохранением в этой части реактора крупных кусков угля, не прореагировавших с серой.

В этой же зоне накапливаются шлаки — продукты взаимодействия серы или сернистого мышьяка с золой древесного угля. [c.79]

    Количество калия в золе травянистых растений выше, чем в золе древесных, и достигает 36%. Из древесных растений богаче калием лиственные породы. Фосфора в золе по сравнению с калием меньше, но он усваивается растениями не хуже, чем из томасшлака и преципитата. [c.150]

    Сажа каменноугольная . . . Зола древесная невыщелочная Отходы производства синька- [c.66]

    Весьма ценным местным источником калия, фосфора, извести и микроэлементов является печная зола, которую надо тщательно собирать, хранить в сухом помещении и полностью использовать. Зола содержит от 5—6 до 30—40% калия. Более богата калием зола соломы, особенно гречишной и стеблей подсолнечника. Беднее — зола древесных пород. Торфяная зола представляет ценность лишь как известковое удобрение. 

[c.103]

    В соответствии с ГОСТ древесный уголь должен содержать не более 3% золы, 20% летучих веществ, 10% влаги (при погрузке), 2% посторон1Шх примесей (головней и др. ) и иметь кусков менее 25 мм не более 5%. Обычно уголь содержит 4—13% влаги, 15—20% летучих, 1—3% золы и 70—78,0% твердого углерода. Зола древесного угля заводов Закарпатья обычно имеет такой состав 3,5—6,4% SiOa 0,6—3,4% РегОз 33,8—56% СаО 5—9% MgO 1—4% АШз  [c.68]

    Высокая тиореакционная способность древесных углей, объясняемая их структурой, зависит также и от наличия в них некоторых минеральных солей. Анализ золы древесных углей показывает содержание в ней до 50% солей щелочных металлов. 

[c.48]


    Как видно, почти половину всех компонентов шпаков составляет кальций, а оксид кальция способен вступать с глиноземом футеровки в соединения, плавящиеся при 1100-1200 °С. Об образовании таких соединений свидетельствует большое количество алюминия в шлаке — до 18%, в то время как зола древесного угля содержит его всего 3—4%. В этих условиях наиболее надежной следует считать футеровку, нижний пояс которой на высоту около 2 м от подины выполнен из магнезита.[c.130]

    Работы 3. Ф. Чуханова, Н. В. Лаврова, Н. А. Каржави-ной и других но окислению древесного угля, электродных углей, антрацита при температурах до 700° с учетом реакции окисления окиси углерода в реакционной зоне дали возможность определить в полученном газе отношение первичных СО и Oj. Оно оказалось равным примерно единице. При изучении окисления древесного угля удалось сохранить лишь 10—40% первичной окиси углерода, так как зола древесного угля катализирует реакцию окисления СО, при окислении антрацита сохраняется около /4 первичной окиси углерода, так как зола антрацита в меньшей степени катализирует реакции окисления СО. При окислении обеззоленпого топлива получаются равные количества СО и СО . Ввиду того, что реакции окисления древесного угля и окиси углерода протекают параллельно и имеют примерно одинаковую энергию активации (по данным Чуханова), то, чтобы уменьшить роль реакции догорания СО (2С0 -f- Og) в газообразовании, надо уменьшить время, в течение которого СО и О2 находятся в горячей зоне (кислородная зона).

Практически этого можно достигнуть увеличением концентрации углерода в единице объема тогда кислород будет быстро расходоваться, что приведет к сокращению кислородной зоны, т. е. будут благоприятные условия для выноса СО из кислородной зоны. Наибольшая концентрация углерода в единице объема будет находиться в плотном слое топлива. Вынос первичной окиси углерода из горячей зоны осуществляется нри высокой скорости дутья. Так, в опытах Каржавиной по окислению древесного угля при 720° с малой скоростью дутья (0,015 м сек) почти вся первичная окись углерода окислялась ( O/ Og = /4) при высокой скорости дутья (0,64 м/сек) первичная окись углерода почти вся сохранилась, так как в этом случае были лучшие условия выноса СО из зоны окисления. На сохранение окиси углерода при низких температурах (до 650—730°) влияет каталитическое действие золы топлива. 
[c.79]

    Калийные удобрения. При снятии урожая часть калия уносится из почвы. Эта убыль восполняется внесением калийных удобрений.

В качестве калийных удобрений используют природные минералы сильвинит (КС1 Na l) и каинит (КС1 MgS04 ЗН2О), а также соли, получаемые переработкой природных соединений. Важнейшая соль калия, имеющая большое значение в сельском хозяйстве, — хлористый калий, который добывается главным образом из соликамских залежей. Ценным калийным удобрением является зола (древесная, соломенная, торфяная). Содержание калия в ней достигает 28%. [c.212]

    Меры б о р ь б ы. В открытом грунте плодосмен, уничтожение растительных остатков, зяблевая перекопка почвы. В защищенном грунте культурооборот замена, дезинфекция или снятие тонкого (2—4 см) слоя грунта поддержание в теплицах и парниках оптимальных условий для развития растений огурца (с. 246) полив теплой водой и некорневая подкормка растений не высаживать петрушку на лист в теплицах, где будут выращивать огурцы при появлении признаков заболевания на стеблях обтирание пораженных мест и последующее опудривание их толченым углем, мелом либо известью-пушонкой удаление пораженных и лишних листьев в жаркие часы дня для быстрого подсыхания ран удаление погибших растений вместе с комом земли посыпка вокруг растений золы (древесной либо торфяной) или толченого угля.

[c.247]

    При анализе цементной пыли и печной золы (древесной, ки-зячной или соломенной) на содержание калия вытяжку готовят следующим образом. Навеску удобрения 0,25 г (отобранную из средней пробы) переносят в небольшую фарфоровую чапп у и смачивают 10 мл дистиллированной воды, а затем туда же из калель-ницы приливают по капле осторожно (во избежание разбрызгивания содержимого чашки) концентрированную соляную кислоту (удельный вес 1,19) с примесью концентрированной азотной кислоты. [c.169]

    Хорошим источником бора для картофеля является печная зола (древесная, соломенная, кизячная), которая к тому же богата и калием, в подходящей для этой культуры форме (карбонат). 

[c.341]

    Что касается количества золы, доставляемой соломой, то, по подсчетам, приведенным в Руководстве по товароведению , изданном под редакцией профессора П. П. Петрова (ч. I, Москва, 1913), сжигаемая в топках солома заменяет в Европейской России такое количество дров, какое отвечает 1/5 общей массы сжигаемого древесного топлива если примем, что солома дает лишь в 10 раз больше золы, чем дрова, то это будет значить, что золы соломы (более ценной) получается вдвое больше, чем золы древесной (т. е. 70 млн. пудов), а количество всей золы для Европейской России окажется равным 105 млн. пудов. Если же (по другим подсчетам) принять, что солома заменяет лишь 1/10 часть дровяного топлива, то получим равные количества золы от обоих видов топлива, а общую сумму равной 70 млн. пудов ежегодно. Как бы ни считать2, мы имеем дело с неиспользованными источниками калия громадного значения достаточно напомнить, что мы ввозили из Германии всего лишь около 5 млн. пудов калийных солей. Отсюда ясно, что пока для нас вопрос о правильном использовании золы важнее вопроса о ввозе стассфуртских солей из Германии. 

[c.215]


    Сорбционный метод нашел достаточно широкое применение для очистки стоков от нефтепродуктов. В качестве сорбентов рекомендуются активированный уголь, древесная в каменноугольная зола, древесные опилки, сера, кварц, тальк, доломит, каолин, целлюлоза и т.д. для промышленной очистки больших объемов сточных вод чаще всего применяют кварц, тальк, доломит и известняк. Например, применение талька из расчета 740 мг/дм способствует снижению содержания керосина в сточных водах обогатительных фабрик с 6 до 0,1-0,5 мг/дм (в зависимости от продолжительности агитации). Применение пылевидных материалов (известковая и доломитовая пыленка) и саморассы-пающихся отходов производства (феррохромовый шлак и шлак электросталеплавильных печей металлургических заводов) из расчета 75-200 мг/рм и агитация в течение 15 мин способствуют снижению содержания мазута с 500 до 10 мr/дм а при расходе до 400 мг/дм — до 5 мг/дм . 
[c.344]

описание, свойства, применение в качестве удобрения для моркови

Древесная зола — одно из немногочисленных удобряющих средств, применение, которого насчитывает уже не одну сотню лет. В составе этого натурального вещества содержится большое количество химических элементов, которые используются растениями в питании для обеспечения нормального роста и развития. В этот перечень входят такие химические элементы, как натрий, кальций, калий, магний и много других.

Древесная зола

Определить точное содержание данного средства практически невозможно, так как, во-первых, оно является продуктом природного, натурального происхождения, а, во-вторых — наличие тех или иных химических элементов в составе всегда варьируется и зависит от того, из какого растения получилась зола. Несмотря на это, вот уже более чем полтора века существует приблизительная формулы, описывающая состав данного удобрения. Для этого используется примерное количество вещества — 100 грамм.

Процентное соотношение химических элементов в составе золы. Расчётная формула.

В составе древесной золы содержится множество различных микроэлементов, способствующих выполнению тех или иных функций растений — росту и развитию, устойчивости к вредителям и болезням. Концентрация веществ и элементов чаще всего немного не соответствует заявленной в связи со сложностью измерений. Следующие показатели являются примерными:

  • Кальциевый карбонат — около 17 процентов в составе;
  • Кальциевый силикат — около 16,6 процента;
  • Кальциевый сульфат — около 14 процентов;
  • Хлористый кальций — около 12 процентов;
  • Калиевый ортофосфат — около 13 процентов;
  • Магниевый карбонат — около 4 процентов;
  • Магниевый силикат — около 4 процентов;
  • Магниевый сульфат — около 4 процентов;
  • Натриевый ортофосфат — около 15 процентов;
  • Хлористый натрий — около 0,5 процента.

На основании вышеприведённых показателей можно сделать вывод о том, что в составе древесной золы, как удобрения, содержится один из самых важных химических микроэлементов, активно участвующий в процессе питания растений — кальций. Этот химический элемент способствует лучшему усвоению азота и его соединений растениями, а, следовательно, влияет на развитие зелёной массы на первых порах. Также он поддерживает сбалансированное питание во время всего вегетационного периода. Особенно важно это для некоторых овощных культур, произрастающих на огороде, например, для помидоров, огурцов, тыкв, моркови и других.

Как улучшить урожайность?

Нам постоянно пишут письма, в которых любители садоводы переживают, что из-за холодного лета в этом году плохой урожай картофеля, помидоров, огурцов, и других овощей. В прошлом году мы публиковали СОВЕТЫ, по этому поводу. Но к сожалению многие не прислушались, но некоторые все же применили. Вот отчет от нашей читательницы, хотим посоветовать биостимуляторы роста растений, которые помогут увеличить урожай до 50-70%.

Советуем ЗАБЛАГОВРЕМЕННО готовиться к дачному сезону, обратите внимание на этот биопрепарат. Очень много позитивных откликов.

Прочитать…

Свойства веществ, входящих в состав древесной золы

Кальциевый карбонат

Использование золы в качестве подкормки положительно сказывается на времени, затрачиваемом на созревание такими растениями, как помидоры. Данное вещество оказывает воздействие на активность протекания процессов обмена. Кальциевый карбонат увеличивает скорость перемещения химических элементов по клеткам растений, а также приводит в норму протекание процессов, связанных с биохимией. Положительно сказывается применение золы и на цветах: карбонат кальция способствует увеличению размеров и пышности бутонов.

Для огурцов зола — одно из самых хороших удобрений, так как для качественного развития этому растению требуется именно кальций.

Кальциевый силикат

Это химические соединение способствует хорошему усвоению витаминов многими растительными организмами. К примеру, лук очень сильно зависит от силиката кальция, так как без него луковица растения начинает быстро расслаиваться и сохнуть. Чтобы этого избежать, используют настоявшийся раствор воды с золой.

Кальциевый сульфат

Это химическое соединение является солью серной кислоты и используется в качестве одного из компонентов суперфосфата — минерального удобрения, пользующегося огромной популярностью. Находясь в составе древесной золы, это соединение оказывает не такое сильное воздействие, как в суперфосфате, но зато более продолжительное.

Кальций, содержащийся в этом соединении, является очень важным химическим элементом, который участвует в образовании первичной зелёной массы растений. С течением времени он скапливается внутри стеблей и листьев, а после гибели растительных организмов снова попадает в почвенный слой.

Как правильно применять золу

Каменная соль

Этот компонент древесной золы выступает в качестве катализатора роста для некоторых культур, например, огурцов, тыкв, кабачков. Эта способность обуславливается тем, что каменная соль позволяет растительным клеткам задерживать влагу, которая скапливается и используется при необходимости — во время засухи

Калиевый ортофосфат

Является соединением, влияющим на регуляцию водного баланса внутри растительного организма. При нехватке этого соединения происходит накопление аммиачных соединений внутри стебля и корневой системы. Этот процесс значительно затормаживает общий рост. Помимо этого, калиевый ортофосфат способствует повышению устойчивости растений к низким температурам теплолюбивых культур — к примеру, винограда. Содержащийся в составе этого химического соединения калий подщелачивает почву, создавая тем самым благоприятные условия для садовых цветов.

Хлористый кальций

Хлор, часто являющийся противопоказанным для многих растений, в составе древесной золы оказывает благоприятное воздействие на некоторые овощные и плодовые культуры. Данное соединение выступает катализатором начала образования ферментов и активизации фотосинтеза, а также способствует передаче питательных элементов. Также хлористый кальций увеличивает стойкость плодовых растений и винограда к низким температурам, помогая тем самым растить эти теплолюбивые культуры в прохладных районах.

Можно выделить несколько проблем, от которых спасает хлорид кальция:

  • Процесс гниения хранящихся яблок;
  • Чернение томатов;
  • Образование трещин на моркови;
  • Гниение и почернение картофеля при хранении и росту;
  • Раннее опадания винограда.
Нехватка хлорида кальция томатам

Хлористый кальций позволяет избежать некоторых болезней корневой системы растений (чаще всего — гниения). Это химическое соединение является очень полезным для роз. Именно ему золу можно применять для подкормки домашних растений.

Нахождение в почвенном слое хлорида кальция влияет на образование азотнокислых солей из аммония. Получаемое вещество чрезвычайно полезно для развития растений. Этот эффект часто используется для пользы огурцов, требовательных к содержанию азотных соединений.

Удобрение золой моркови

Зола используется для подкормки моркови во время второй половины периода вегетации. Для этого изготавливается настоявшийся раствор золы (соотношение к воде 1 к 10), который применяется для полива моркови. Результат такого удобрения отлично скажется на урожае и развитии корнеплода, требующего большое количество калия, который как раз содержит такое удобрение.

Также древесная зола способствует защите моркови от нашествий вредителей. Для этого грядке периодически посыпаются этим веществом. Данная процедура является обязательной, так как в противном случае остаётся большой риск поражения моркови мухами, любящими это растение.

Кроме того, подкормка моркови данным веществом способствует подщелачиванию почвенного слоя, что благоприятно сказывается на росте культуры (на кислых почвах она не растёт).

И немного о секретах Автора

Вы когда-нибудь испытывали невыносимые боли в суставах? И Вы не понаслышке знаете, что такое:

  • невозможность легко и комфортно передвигаться;
  • дискомфорт при подъемах и спусках по лестнице;
  • неприятный хруст, щелканье не по собственному желанию;
  • боль во время или после физических упражнений;
  • воспаление в области суставов и припухлости;
  • беспричинные и порой невыносимые ноющие боли в суставах. ..

А теперь ответьте на вопрос: вас это устраивает? Разве такую боль можно терпеть? А сколько денег вы уже “слили” на неэффективное лечение? Правильно – пора с этим кончать! Согласны? Именно поэтому мы решили опубликовать эксклюзивное интервью Олега Газманова, в котором он раскрыл секреты избавления от болей в суставах, артритов и артрозов.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Рекомендации наших Читателей

Похожие Материалы:

Все, что нужно знать о древесной золе

Одно из самых популярных удобрений – древесная зола. У неё есть масса преимуществ. Это структурирование почвы, улучшение её химического и механического состава, понижение кислотности, ускорение дозревание компоста и многое другое. Если земля на участке удобрена золой, то жизнедеятельность полезных для почвы микроорганизмов в не й протекает в разы комфортнее.

Состав золы и её преимущества

Популярность древесной золы во многом обусловлена содержащимися в её составе элементами – это фосфор, калий и кальций. Интересно, что в золе от лиственной и хвойной пород древесины пропорции этих элементов могут меняться. Вот сравнительная таблица:

Порода древесиныФосфорКалийКальций
Лиственные 3,5 10,0 30,0
Хвойные 2,5 6,0 35,0

Фосфор улучшает жизнь теплолюбивым растениям, например, винограду. Калий отвечает за рост садовых культур и комнатных растений. Задача кальция – обеспечивать растениям при росте необходимый набор зеленой массы.

Использование в качестве удобрения

Когда использовать золу в огороде на дачном участке? Разумеется, весной. В это время она принесет больше пользы, так как дольше задержится в земле. Можно добавлять и осенью, во время перекапывания земли, но рекомендуется это делать исключительно в тяжелые почвы. Из легких почв удобрение быстро вымоется.

Когда именно засыпать? Во время перекопки земли под посадку. Также можно подсыпать золу в подготовленные для посадки деревьев и растений ямки.

Как узнать, что нужно удобрить землю древесной золой? Очень просто. По следующим параметрам:

  • Пожелтевшие края листовых пластин у растений
  • Пятна на поверхности листов
  • Деформация листов

Какие растения больше всего любят древесную золу?

  • Огурцы
  • Лук
  • Томаты
  • Перцы
  • Баклажаны
  • Капуста
  • Кабачки
  • Картофель

Применение золы на огороде и в саду

Древесная зола может использоваться на огороде и в саду круглый год. И вот зачем:

  • Весна – добавляют в почву при вскапывании огорода и при высадке рассады.
  • Лето – подкормка растений для улучшения их вегетации
  • Осень – золу разбрасывают по грядкам
  • Зима (в конце зимы) – золу раскидывают по снегу, что способствует ускорению его таяния и улучшению прогревания почвы перед высадкой ранних культур.

Подкормка рассады золой

Выше мы упомянули об использовании золы для подкормки при высадке рассады. Расскажем об этом подробнее.

Древесную золу используют для подкормки почвы в сухом или жидком виде. Самый простой способ – первый, так как можно просто брать пепел и засыпать его в почву в виде удобрения.

Для начала важно проверить уровень кислотности почвы. Если грунт щелочной, то зола не нужна – она только усилит щелочные показатели. Куда лучше, если золу добавить в кислую землю.

И запомните – нельзя подкармливать почву древесной золой, если сжигались бытовые отходы!

  • Опыление рассады слоем древесной золы должно происходить каждые 8-10 дней. Это ускорит рост рассады и защитит растения от вредителей.
  • Когда на растениях появилось хотя бы 2-3 листочка, опудрите их смесью золы и табачной пыли в пропорциях 50/50. Это даст защиту уже самим листочкам.
  • При высадке рассады в грунт в каждую лунку добавляется 1-2 столовых ложки сухой древесной золы. Это делается для удобрения почвы и улучшения приживания растений.

Как удобрять почву древесной золой?

Напоследок мы перечислим основные правила и рекомендации по удобрению земли древесной золой:

  • При высадке в грунт добавляют 1-2 столовых ложки просеянной золы в ямку для посадки
  • При перекопке грунта добавляют 3 стакана золы на 1 кв. м
  • Если сажать плодовые деревья, в частности, вишни и сливы, то надо вносить 3 стакана золы в посадочную ямку и перемешать с землей.
  • Зола наиболее эффективна при совместном использовании с перегноем и торфом
  • Чтобы зола не утратила своих полезных свойств, хранить её надо в сухом месте в абсолютно герметичной таре.
  • Если на вашем участке тяжелая глинистая и суглинистая почва, то добавлять золу надо осенью
  • Если на участке супесчаная и торфянистая земля, то добавляйте золу весной
  • Количество используемой в качестве удобрений золы нужно рассчитывать в зависимости от размеров участка – 1-5 ведер обычно хватает для стандартного российского дачного участка.
  • Золой можно обогащать компост, каждый слой которого посыпается пеплом, что создает комфортные условия для размножения необходимых микроорганизмов.

НЕ НУЖНО:

  • Смешивать золу с перегноем, с минеральными удобрениями на основе азота или фосфора,
  • использовать золу в слишком щелочной почве – в грунте с показателем рН выше 7
  • применять золу для черники и рододендрона, для репы и редиски
  • Добавлять золу ДО появления третьих листков на ростках
  • Допускать соприкосновения корней рассады и золы

Зола как удобрение – преимущества, недостатки, состав


Все органические вещества рано или поздно возвращаются в почву – опавшие листья, ботва, овощи и фрукты, сухая трава. Это приносит пользу растениям в следующем сезоне, так как почвенные бактерии переваривают органику и вырабатывают гумус.

Это вещество является основным показателем качества грунта. Чем больше его в земле, тем больше питания для огородных культур. Органику можно вносить в свежем виде, но тогда процесс ее расщепления будет длиться дольше. Один из способов обогащения грунта – приготовление древесной золы путем сжигания растительных остатков.

Состав питательных веществ

В зависимости от того, из каких частей растений была получена древесная зола как удобрение, количество питательных элементов отличается. Например, из сухих листьев или травы можно получить больше калия. Если сырьем для нее служит древесина, то растения и грунт получат больше кальция, фосфора.

Перед применением на огороде нужно разобраться: зола это какое удобрение – азотное, фосфорное или калийное, чтобы правильно соотнести данные с типом грунта и не причинить вред растениям.

При сжигании все летучие вещества исчезают в атмосфере. Прежде всего – азот, поэтому его в составе практически нет. Поэтому, используя древесную золу как удобрение, придется дополнительно вносить азот в виде мочевины, селитры или комплексных туков.

Химический состав древесной золы как удобрения не ограничивается макроэлементами и кальцием. В ней в микродозах находится почти вся таблица Менделеева. Растениям важны такие микроэлементы, что содержатся в древесной золе, влияющие на внешний вид – магний, железо, а также улучшающие обмен веществ – йод, цинк и сера.

Все они находятся в соединениях и становятся доступными для корневой системы после переработки почвенными микроорганизмами. Химический состав золы древесной и лиственной отличается, но в любом случае использовать ее можно, так как вещество является питанием для бактерий. Если их в почве будет достаточно, то и другие подкормки будут усваиваться полностью.

Разновидности золы

Древесная зола как удобрение и ее полезные свойства способны не только давать питание растениям, но и корректировать кислотность грунта. Выбор сырья влияет на химический состав. Конечно, на маленьком дачном участке трудно собрать нужное количество пепла, чтобы хватило для всех грядок, но если поблизости есть поля или торфяные залежи, то это можно использовать для своего огорода.

Торф является богатым источником кальция, поэтому после сжигания им можно раскислять грунт. Подзолистые почвы или те, которые часто удобряли минеральными туками, не приносят большого урожая по причине низкого уровня pH. Чтобы его повысить, используют известь, мел или пепел.

При сжигании хвои можно получить золу в качестве удобрения удобрения, что содержит большой процент фосфора. Фосфор содержится также в коре деревьев, пшеничной и ржаной соломе. Обычные листья дают больше калия, который влияет на цветение и плодоношение. Растения с жестким стеблем – кукуруза, подсолнечник – также дают в остатках больше калия.

Влияние золы на качество грунта

Ежегодные посадки овощей и картофеля истощают грунт, а использование одних только минеральных удобрений ускоряет этот процесс. Почве необходима органика, так как микроорганизмы размножаются тогда, когда есть питание и вода. Навоз, использование золы для растений, сидератов, компоста помогают восстановить плодородие грунта и сделать урожаи стабильными.

Даже если постоянно пользоваться минеральными смесями, то раз в 2 – 3 года нужно внести органику, чтобы было кому перерабатывать питательные вещества. Большинство из них попадает в ткани растений только после ферментации в пищеварительном тракте бактерий. При отсутствии микроорганизмов или их малом количестве удобрения не перерабатываются, а происходит засоление почвы, что плохо сказывается на росте культур.

Применение золы как удобрения осенью или весной позволяет стимулировать возрождение колоний микроорганизмов, которые своей деятельностью прямо влияют на урожайность и иммунитет растений. Кроме того, важно, как вносить золу в почву, потому что полезные бактерии нуждаются в воде, чтобы питаться и размножаться.

Показания и противопоказания к применению

Применение золы показано на кислых или подзолистых грунтах для восстановления баланса кислых и щелочных микроэлементов. Есть растения, которые предпочитают кислые почвы, но большая часть ягодных и овощных культур хорошо растут на слабокислых грунтах.

Слабокислая реакция необходима для растворения некоторых питательных веществ. К примеру, фосфор в щелочной среде превращается в недоступные соединения и не приносит пользы растениям.

Удобрение из золы в своем составе не содержит хлор, поэтому оно рекомендовано для тех растений, рост которых угнетают соединения хлора. Для его устранения из почвы должно пройти время, поэтому хлористые составы применяют в основном осенью.

Если весной или летом возникает дефицит питательных веществ, то лучшим способом подпитать культуры будет настой золы для подкормки растений. Сделать его можно за неделю, залив водой и дождавшись, когда большинство микроэлементов перейдут в жидкость.

Если регулярно применять мочевину, то растения будут хорошо наращивать зеленую массу. При этом цвести и завязывать плоды они не смогут, так как вся энергия пойдет в рост листьев и побегов. Чтобы был баланс питательных элементов, нужен калий и фосфор, тогда урожай гарантированно будет высоким.

Противопоказание для подкормок золой – высокий pH грунта. Если проводилось известкование почвы, то древесную золу 1 – 2 года не применяют. А также:

  • нельзя вносить одновременно пепел и фосфаты;
  • использовать на огороде золу, полученную из мусора – пластика, резины, окрашенного дерева;
  • нельзя одновременно вносить азотные удобрения и пепел, так как эти вещества нейтрализуют действие друг друга, то есть кислота нейтрализуется щелочью;
  • не будет пользы от пепла, который хранился длительное время на открытом воздухе, дождь вымывает питательные вещества в грунт.

Для приготовления и хранения вещества есть правила и рекомендации.

Польза против вредителей растений

При закислении грунта растения теряют иммунитет, так как не могут правильно питаться и распределять вещества в тканях. Грибковые болезни – главный бич огородников.

Распространяются споры быстро и за неделю могут уничтожить весь урожай. Чтобы этого не произошло, лучше регулярно делать профилактические поливы почвы зольным настоем, а также опрыскивать листья.

Щелочь не дает приблизиться к посадкам таким насекомым как муравьи, улитки или слизни. Нашествие можно прекратить, посыпав вокруг культур сухую золу. Слизни получают ожоги и погибают, ползая по пеплу.

Если организовать правильное полноценное питание растениям, они сами усиливают собственный иммунитет и могут бороться с вредителями с помощью синтезируемых химических соединений.

Разновидности подкормок из древесного пепла

Можно использовать золу в качестве удобрения как в жидкой, так и в сухой форме. Если на огородных культурах появились какие-либо признаки голодания, то больше пользы будет от жидких подкормок.

При каких условиях нужно вносить питание:

  • Листья меняют окрас на фиолетовый, бурый или синий. Это свидетельствует либо о повышении в грунте количества щелочных элементов (перебор извести), либо о недостатке фосфатов. В первом случае вносить удобрение золу нельзя, так как это еще более усугубит проблему. Во втором случае нужно вносить либо суперфосфат, либо зольный раствор. Вместе эти вещества не заделывают в почву.
  • Листья сохнут по краям. Краевой ожог свидетельствует о недостатке калия. Также могут запаздывать завязи на овощах или бутона на цветах. Также поможет водный раствор золы.

Кроме макроэлементов растениям может не хватать кальция, серы, магния, цинка, молибдена или железа. При недостатке кальция нарушаются обменные процессы, растение выглядит слабым. При недостатке магния, молибдена и железа возникает хлороз – листья теряют насыщенный зеленый цвет.

Это может возникать по причине нарушения кислотно-щелочного баланса, а может быть признаком недостатка питательных элементов.

Для каких растений применять

Какие растения любят золу – древесную или лиственную:

  • Ягодники. Калий и кальций влияют на размер, вкус и питательные характеристики плодов.
  • Картофель. Калий и фосфор помогают накоплению крахмала и сахара в клубнях.
  • Огурцы и помидоры – основной полезный элемент золы – калий и кремний.
  • Декоративные цветущие культуры. Для них калий является основным питательным компонентом, так как влияет на качество и длительность цветения.

Для овощных культур – по 2 столовые ложки на куст, ягодникам – стакан. Для помидоров необходимо 3 стакана зольного удобрения за сезон плодоношения. Сколько золы вносить в почву, зависит от того, как давно применялась органика на дачном участке.

Жидкое удобрение – рецепт

Чтобы приготовить настой, то рекомендуется использовать пластиковую бочку, чтобы микроэлементы не окислялись под действием металла. На 200 л бочку нужно 2 ведра пепла, чтобы приготовить маточный раствор. После замачивания жидкость должна постоять 3 – 4 дня. Бочку надо закрыть, чтобы солнечные лучи не попадали на удобрение. Мешать настой нужно 2 – 3 раза в день.

Видео: Особенности применения золы

В качестве фунгицида можно использовать неразбавленный раствор, предварительно добавив туда хозяйственное мыло. Для полива разводят маточный настой водой ½, для рассады 1/3 и поливают кусты.

Добавки в сухом виде – когда и сколько

Как удобрять золой почву осенью – важный момент. Дело в том, что начинающие дачники просто рассыпают ее по поверхности грунта. Больше толку будет, если ее полностью заделать в почву, к корням, где работают бактерии.

Ведь именно они сделают из пепла удобрение. Осенью сухой пепел вносят под деревья, а затем обильно поливают. Грунт должен быть хорошо увлажнен. На квадратный метр вносят около 300 г сухого вещества.

Весной, чтобы удобрение частично растворилось и питательные вещества поступили к корням растений, нужно вносить золу за 2 недели до посадок. Если почва влажная, процесс пойдет быстрее.

Спасибо, что посетили наш проект. Надеемся, статья оказалась вам полезной. Пора отдохнуть от чтения. На десерт – 3 часа очень приятной музыки для сна и медитации со звуками леса. Просто включайте фоном и наслаждайтесь 🙂


Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Здравия, дорогие читатели! Я — создатель проекта «Удобрения.NET».  Рад видеть каждого из вас на его страницах. Надеюсь, информация из статьи была полезна. Всегда открыт для общения — замечания, предложения, что ещё хотите видеть на сайте, и даже критику, можно написать мне ВКонтакте, Instagram или Facebook (круглые иконки ниже). Всем мира и счастья! 🙂

Вам также будет интересно почитать:

Свойства древесной золы. Сад и город

Древесная зола добывается из твердых пород деревьев. Состав золы из дуба, лиственницы, тополя или клена особенно богат калием. Кроме этого полезного химического вещества в древесной золе содержится большое количество фосфора, марганца, что делает ее отличным удобрением.

Особенно действенно такое удобрение при улучшении кислых почв. Зола богата цинком, магнием, кальцием, серой и железом, поэтому идеально подходит для удобрения сельскохозяйственных почв. Обогащенная золой земля содержит все необходимые микроэлементы для выращивания деревьев и овощных культур. В золе нет хлорных соединений.

Поскольку хлор губителен для цитрусовых растений, картофеля, винограда, малины, смородины и земляники, следует подсыпать золу в грунт, в котором произрастают эти культуры. Для капусты зола обладает целебными свойствами, она способна вылечить растение от некоторых заболеваний. Регулярное опыление ягод земляники в период созревания зольным раствором позволит избавить культуру от вредителей.

Чтобы помочь садовым культурам и обогатить почву золой, нужно добавить пару столовых ложек золы в ямочки при посадке рассады или семян. Также есть норма, согласно которой следует добавлять один стакан золы на квадратный метр участка грядки. Если вы садите томаты, баклажаны, кабачки и сладкий перец, то стоит добавить в лунки по три столовые ложки, а затем перемешать золу с почвой. Активно откликаются на удобрение в виде золы сливы и вишни.

Их нужно удобрять один раз в три или четыре года. Вишневые деревья удобряют путем добавления удобрения в канавку вокруг кроны, глубина которой составляет до пятнадцати сантиметров. Для этих целей можно приготовить зольный раствор, разведя в ведре воды примерно два стакана золы.

Существует удобрение золой путем опудривания ею растений. Эту процедуру проводят в утреннее время, когда на листьях накапливается роса. Для этого готовят зольный раствор и опрыскивают им стебли, это отпугнет улиток и слизней от вашего огорода. Если вы хотите внести золу в тяжелую почву, то это необходимо проделать весной или осенью в период перекопки земли. Легкие, супесчаные почвы удобряют в весеннее время года.

Обычно на один квадратный метр вносится около двухсот грамм удобрения, содержащего золу. Такое удобрение, богатое азотфиксирующими бактериями, значительно повышают жизнестойкость и здоровье растений. После внесения в землю золы, она будет распространять свое благоприятное действие на протяжении четырех лет.

Зола имеет множество функций. Она вносится в грунт как удобрение различных типов почв, питает растения, нейтрализует кислотность почв, подкармливает микроэлементами фруктовые деревья, помогает справиться с болезнями и вредителями на садовом участке. Довольно эффективна смесь золы с торфом и перегноем.

Равномерная консистенция позволяет правильно распределить органно-минеральную смесь по необходимой территории, также в таком виде все удобрения быстрее усваиваются произрастающими культурами и мгновенно насыщаются питательными веществами. Опытные садоводы добавляют золу в компост, что увеличивает скорость органического разложения и активизирует деятельность микроорганизмов.

Многие готовят эффективные торфозольные компосты, улучшающие качество земли и ее питательные свойства. Но следует избегать соединения золы с сульфатом аммония, навозом и птичьим пометом, поскольку это вызовет неизбежную потерю азотных соединений. Если смешать золу с фосфоритной мукой или суперфосфатом, это не даст растению получить достаточное количество фосфора.

Древесная зола как удобрение | ЧАСТНЫЙ ДОМ. САД И ОГОРОД

Древесная зола – ценнейшее удобрение и защита растений от вредителей

Здравствуйте, уважаемые друзья!

О том, как проявляет себя древесная зола как удобрение для наших любимых растений и для каких целей ее еще можно применять на участке, мы поговорим с вами сегодня.

Применение древесной золы как удобрения в саду и огороде не теряет актуальности в наше время. Получаемая в результате сжигания органических отходов садоводства (стволы и ветви деревьев, ботва, картон, бумага) она является превосходным комплексным удобрением.

С помощью древесной золы можно спасти многие дачные растения от болезней, подкормить их и защитить от нашествия вредителей.

Посредством внесения золы раскисляют почву, вот почему ее применение целесообразно на кислых или нейтральных почвах. Калий, фосфор, кальций, железо, цинк, бор, сера, магний и прочие минеральные составляющие древесной золы обогащают землю, создавая условия для гармоничного развития и роста огородных культур. Особо ценно то, что фосфор и калий находятся в легкодоступной для корневой системы растений форме. Золой подкармливают плодовые деревья, кустарники, овощные и ягодные культуры, цветы.

В химическом составе золы отсутствует хлор, вот почему так полезно ее применение для растений, отрицательно реагирующих на данный химический элемент, в частности, кустов малины и смородины, земляники, помидоров, огурцов, баклажанов, болгарского перца, патиссонов, кабачков, тыквы, картофеля.

Почему золу нельзя применять одновременно с органикой

Следует отметить, что вносить в почву золу одновременно с органическими удобрениями не рекомендуется. Все дело в химическом составе субстрата. Зола содержит некоторые едкие соединения кальция, поглощающие азот, выделяемый из навоза и другой органики в виде аммиака. Наибольшей популярностью пользуется следующий вариант удобрения участка – навоз разбрасывают осенью, древесную золу – при весенней пахоте. Практикуется добавление в зольные настои и отвары растворов минеральных удобрений, но, ни в коем случае, не органических.

Применение золы для удобрения растений

Чаще всего золу разбрасывают на грядках под перекопку земли ранней весной. Количество золы на квадратный метр зависит от качества почвы, ее кислотности и потребностей разных видов растений. Практикуют и внесение состава непосредственно в посадочные лунки или бороздки, прорытые между рядами растений. При посадке выращенной заранее рассады в каждую лунку добавляют по одной-две столовые ложечки древесной золы.

Чтобы подкормить деревья в приствольном круге по контуру делают канавку и насыпают в нее субстрат. Норма для одного дерева – около 2 кг древесной золы. Такую процедуру следует делать раз в три года. Опытные агрономы утверждают, что полезное действие состава продолжается в почве от 3 до 4 лет, поэтому удобрение деревьев золой не целесообразно проводить чаще.

Древесная зола от вредителей

Личинки колорадского жука погибают в течение 48 часов, если посадки опудривать сухой золой. Всходы капусты защитит от вредителей опыление золой, которое следует проводить с помощью сита. Помогает зола и в борьбе с моллюсками, ею посыпают землю вокруг каждого растения. Однако, после дождя (при намокании) ее активные вещества утрачивают силу против слизней и улиток, вот почему золой целесообразно пользоваться в сухую погоду, а в остальное время ту же защитную функцию выполняет порошок молотого горького перца (чили).

Состав для обработки растений против опасных насекомых

300 гр древесной золы залить малым количеством воды (чтобы она покрыла субстрат), прокипятить на малом огне не менее 30 минут, процедить и разбавить ведром воды. Для лучшего прилипания средства в него добавляют натертое хозяйственное мыло (50 гр). Не допускайте попадания раствора на кожу, используйте резиновые перчатки. Составом опрыскивают растения от тлей, гусениц, мучнистой росы крыжовника.

Если вы заготавливаете золу осенью, то позаботьтесь о сухом месте для ее хранения. Лучше всего золу держать в бумажных пакетах, ни в коем случае не допуская попадания влаги, поскольку при намокании в составе разрушается одно из самых ценных веществ – калий. Намокшая древесная зола как удобрение в качестве природной альтернативы калийным удобрениям не годится, а используется для внесения в жидком виде или для добавления в компост.

Каждый опытный огородник старается собирать золу. Чаще всего нет необходимости в ее покупке, ведь осенью требуется сжечь большое количество садового мусора. Вот почему рачительные хозяева всегда имеют это экологически чистое, безопасное, природное средство под рукой. Хороших вам урожаев в будущем сезоне! До встречи!


Древесная зола, как удобрение – правила применения в саду

Зола, образовавшаяся при сжигании древесных пород, является ценным удобрительным составом. В ней имеется такое количество питательных элементов, какое необходимо для нормального развития практически любого растения. Древесная зола, как удобрение — правила применения в саду с другими компонентами для роста растений.

Древесная зола, как удобрение — чем полезна зола, какие вещества содержит

Считается, что зола богата фосфором и калием, рекомендована к использованию по кислым и нейтральным почвенным составам. Кроме этих основных элементов в ней присутствует кальций, цинк, магний, железо, сера и другие микроэлементы, необходимые растениям в вашем саду.

Недостаточное содержание калия в земле можно определить по самим растениям – края листьев начинают желтеть, принимая вид обожженных. В такой ситуации следует очень быстро развести древесную золу в воде и выполнить подкормку своего огорода.

Правила применения золы в саду

  • Применять золу на огороде лучше всего весной, в противном случае осенняя закладка будет просто вымыта водой из почвы.
  • Отсутствие хлора позволяет использовать зольный состав под землянику, малину, картофель – одним словом, под культуры, негативно воспринимающие хлор.
  • На капустные грядки зола древесная оказывает защитные свойства от различных болезней. Хорошо воспринимают такое удобрение огурцы, кабачки. А всего лишь необходимо перед посадкой в лунку внести пару ложек состава и смешать с почвой.
  • Многие садоводы рекомендуют использовать золу от дерева при посадке слив или вишен. А можно просто вносить этот компонент в приствольные круги деревьев, выполняя таким образом подкормку.
  • Можно подготовить из золы раствор и такое жидкое удобрение вливать в борозды грядок. Таким методом подкармливают помидоры, огурцы, кабачки.
  • Еще один вид применения золы – опрыскивание ей растений с целью защиты от паразитов. Процедуру необходимо проводить ранним утром по еще не спавшей росе или в вечернее время. Чтобы организовать защиту от слизней и улиток, достаточно сухую золу рассыпать у растений.
  • Чтобы увеличить эффективность воздействия древесной золы на растения, ее советуют применять в комплексе с торфом либо перегноем, создавая таким образом органично —  минеральный комплекс. Смешивать золу необходимо в пропорции 1 к 4, чтобы состав равными долями распределился по грядкам. Да и растениям процесс усвояемости будет существенно облегчен.
  • Правильным, и даже полезным решением будет применение золы в компосте, чтобы органические элементы могли активней разлагаться.
  • Не рекомендуется перемешивать зольный компонент с сульфатом аммония или навозом, его жижей, пометом птиц. Этот метод приведет к утрате содержащегося в составе азота.
  • Если применить решили в комплексе с суперфосфатом или фосфоритной мукой – рискуете растерять весь запас фосфора. Такая же причина не дает возможность применять золу вперемешку с известью.

Лучше всего зола сохраняется в сухом помещении, имея защищенность от доступа влаги. Это потому, что вода вымывает из нее полезные составы в виде калия, тем самым существенно понижая ценность золы для растений.

Помните, что не всякий состав золы из топки годится для огорода. Если вами сжигался пенопласт, рубероид, резина и  другие не природные материалы – от такого состава необходимо избавиться – для огорода его применять нельзя. Не следует применять и состав золы, в котором имеются продукты сгорания угля. Древесная зола должна быть получена только сжиганием древесных пород.

Таким образом, самостоятельно можно получить достаточно ценный состав удобрения для ваших грядок. Плюс ко всему, он не окажет нисколько вредных воздействий на ваш урожай.

Характеристика древесного угля и золы для использования в сельском хозяйстве африканских пригородов | Химические и биологические технологии в сельском хозяйстве

Зола pH, электропроводность и эквивалент карбоната кальция

Зола древесного угля и дров различается по химическому и минералогическому составу. Это связано с тем, что зола древесного угля является продуктом медленного пиролиза в условиях ограниченного количества кислорода и горения в условиях насыщения кислородом в сочетании с улетучиванием компонентов, в отличие от золы дров, которая является продуктом однократного сжигания древесины в ее составе. естественная форма в условиях насыщения кислородом.Это отразилось на более высоких значениях pH, EC и CCE в золе древесного угля по сравнению с золой дров. Значения pH, полученные для золы дров, аналогичны значениям, обнаруженным в руандийской золе древесного угля с преобладанием эвкалипта и дров, собранных за 3-месячный период (Neina, неопубликованные данные). Аналогичным образом, pH 13,8 в смеси дров и древесного угля был обнаружен в золе из Аккры, Гана [4], а диапазон 9–13,5 также был получен в других местах [5, 7].

Значения ЕС были близки к значениям 59 dS m -1 , обнаруженным в смеси древесной и угольной золы, собранной в Аккре [4].Аналогичным образом, значение ЕС 50 dS m -1 в золе от завода по производству крафт-целлюлозы в США [8]. Это контрастирует со значениями ЕС 3,1 dS m −1 от сжигания биомассы только одного вида деревьев [5], которые могут быть разными для золы разных видов. Далее, значения CCE также попадают в диапазон, найденный многими авторами [6,7,8]. В целом, значения pH, EC и CCE связаны с содержанием щелочных и щелочноземельных металлов в золе, которые часто преобладают в золе из-за их высоких температур испарения [23, 24].Предположительно, это изменение pH связано с изменениями в составе золы, вызванными воздействием температуры горения, помимо влияния типа и источника биомассы. Например, Qian et al. [24] обнаружили резкое повышение pH золы с температурой от pH 4,9 при 250 ° C до pH 10 при 450 ° C во время исследования влияния температуры горения на формы питательных веществ золы и их доступность из рогоза ( Typha domingensis Pers.) и пилорама ( Cladium jamaicense Crantz) во Флориде, Эверглейдс.Напротив, повышение pH составило от 450 до 550 ° C [24].

Элементный состав

Помимо pH, EC и CCE, анализ содержания питательных элементов и микроэлементов также показал, что зола от дров имеет более высокое содержание As, Cu, Mg и Zn, чем ее аналог. Мышьяк и Cu были обнаружены в меньших количествах, в то время как Zn был среди четырех микроэлементов (Mn, Ni, Pb и Zn), количество которых составляло порядка сотен. Это подтверждает данные о дне и летучей золе [25, 26].Эти элементы являются наиболее распространенными микроэлементами в некоторых почвах Ганы [27], что может быть причиной их преобладания в золе. Это, однако, противоречит выводам о дне и летучей золе твердых бытовых отходов [28]. Количество элементов, экстрагированных экстрагентами, было в следующем порядке: уксус> царская водка> H 2 SO 4 > вода, тогда как количество конкретных извлеченных элементов происходило в порядке Ca> K> Mg> Na> P для обеих зол. . Это контрастирует с результатами других авторов [14, 29, 30], которые нашли порядок Ca> Mg> K> Na.Из взаимоотношений очевидно, что царская водка и уксус подходят для Ca; кислотные экстрагенты для Mg; царская водка и H 2 SO 4 для P и H 2 SO 4 и почти все растворы уксуса для K и Na (Таблица 2).

О более высоком содержании Ca сообщалось в предыдущих исследованиях золы [9, 22, 31]. Минералы кальция и магния были обнаружены во многих исследованиях донной и летучей золы [9, 22, 25]. Калий следует за Ca и согласуется с результатами Misra et al.[29]. Более ранние исследования Neina и Dowuona [3] показали, что водорастворимый K составляет 43% экстрагируемого кислотой K. В золе, образующейся из систем открытого сжигания, K и Na в основном растворимы в воде [5, 24]. Многие виды золы являются источником калия в виде поташа или щелочи для местного мыловарения и приготовления пищи во многих африканских странах [32,33,34].

Минералогический состав

Минеральные соединения, обнаруженные в золе, являются основой их состава, выявляя различия между древесным углем и дровами.Это отражается в большем количестве минеральных соединений в золе дров. Эти различия можно объяснить влиянием температуры горения, как отмечалось ранее [24, 35, 36]. Это приводит к увеличению количества менее летучих компонентов [24], вызывая заметные различия в минеральных составляющих. Во время горения происходят разложение и улетучивание, которые в основном ответственны за исчезновение [29] компонентов золы, таких как CaCO 3 , CaO, As, Cd, Pb, Hg и Zn [30, 37, 38]. Установлено, что разложение гидроксидов Ca и Mg, а также CaCO 3 происходит при температурах 350–450 ° C и 500–600 ° C соответственно [39].При температурах пиролиза (500–800 ° C) [39, 40], CaCO 3 и K 2 преобладают Ca (CO 3 ) 2 [29, 39] наряду с растворимой щелочностью, которая снижает от 800 до 1000 ° C [39]. Улетучивание может привести к снижению содержания Mg, As, Cu, Zn и ряда минеральных соединений в древесном угле.

Помимо температуры горения, кислородные или бескислородные условия играют роль в составе золы. Это могло привести к присутствию многих оксидных минералов в золе дров, которая является продуктом прямого сгорания в кислородных условиях.Для угольной золы первая стадия сжигания включает медленный пиролиз при температурах от 400 до 500 ° C [40, 41] с последующим сжиганием в кислородных условиях различной степени в зависимости от типа используемой печи. Например, в Гане древесный уголь сжигают в глиняных или металлических кухонных печах различных форм, форм и размеров, что может повлиять на подачу кислорода во время горения и, следовательно, на состав золы. Другим фактором, который может играть роль в составе золы, является присутствие Si, Mn, Fe, Al, которые могут легко образовывать кислые оксиды [29].В некоторых случаях при увлажнении золы могут образовываться новые минералы, например портландит [22]. В некоторых из золы дров продавцы еды использовали воду, чтобы погасить янтарь перед сбором золы. Это могло быть источником портландита в золе.

Могут возникнуть опасения по поводу количества Mn, Ni, Pb и Zn, кажется, существует пороговая норма внесения, за которой элементы могут накапливаться в растениях [5, 42]. Накопление микроэлементов в растениях часто связано с повышенным внесением золы [5, 43].Тем не менее было обнаружено, что pH почвы является основным определяющим фактором вымывания и поглощения элементов [43]. Тем не менее, это создает еще одну возможность для дальнейших исследований порогового содержания микроэлементов в древесной золе и их взаимосвязи с поглощением растениями при различных pH и типах почвы. Это исследование было задумано как начало будущих агрономических и микробных исследований в этой области. Следовательно, поглощение микроэлементов растениями и почвенными микроорганизмами не может быть определено в текущем исследовании, поскольку этот процесс сильно зависит от видов и разновидностей растений, pH почвы и химического состава почвенного раствора.

Ясень – Энергетическое образование

Зола – твердое, несколько порошкообразное вещество, которое остается после сжигания любого топлива. Вообще говоря, угольная зола и древесная зола являются двумя наиболее обсуждаемыми типами золы, хотя зола образуется во время любого процесса неполного сгорания. Из-за разнообразия потенциальных видов топлива химический состав и даже внешний вид золы могут сильно различаться.

Неполное сгорание означает, что при сгорании материала недостаточно кислорода для полного потребления топлива. [2] Вместо образования только диоксида углерода и водяного пара неполное сгорание может привести к образованию сажи, дыма и золы. В зависимости от того, что сжигается, зола может состоять из разных химических компонентов. Однако основным химическим компонентом золы является углерод с различным количеством других элементов, включая кальций, магний, калий и фосфор, которые не сжигались при использовании топлива.

Угольная зола

основная статья

Угольная зола представляет собой совокупность твердых частиц разного размера, которые образуются в результате сжигания угля на угольной электростанции.Эту золу можно разделить на несколько различных категорий материалов, включая летучую золу, зольный остаток, котельный шлак и материал для десульфуризации дымовых газов. [3] Производство угольной золы вызывает озабоченность просто потому, что в больших количествах она производится в результате использования угля. Помимо опасений по поводу огромного количества угольной золы, сама угольная зола вредна, если попадает в окружающую среду, поскольку содержит свинец, мышьяк, ртуть, кадмий и уран. [4] Эти загрязнители, содержащиеся в золе, делают экологически важным надлежащее удаление золы.

Ясень древесный

Древесная зола – это совокупность твердых частиц разного размера, которые образуются в результате сгорания древесины. Эта зола обычно порошкообразная и может быть довольно полезной из-за высокого содержания в ней различных минералов. Древесную золу можно использовать для отпугивания слизней и улиток в садах, удаления скунсов с домашних животных, таяния льда, очистки стекла, обогащения компоста и даже сияния серебра. [5]

Воздействие на здоровье

Традиционная древесная зола, производимая в небольших количествах в домашних каминах, обычно не вредна, если не вдыхать ее.Тем не менее, дома, которые используют дровяной огонь для обогрева, освещения или приготовления пищи, могут иметь более высокий уровень загрязнения воздуха внутри помещений, что вредно для здоровья человека. Отсутствие доступа к нетвердому топливу для использования внутри дома является серьезной проблемой в некоторых частях мира. Для получения дополнительной информации, в частности, по этой теме, щелкните здесь. Пепел может попадать в воздух с дымом при сжигании древесины, и это загрязнение частицами может повредить ткань легких и привести к серьезным респираторным проблемам. [6]

Угольная зола более вредна для здоровья человека, поскольку иногда она выбрасывается в воздух и содержит более широкий спектр потенциально опасных химикатов.В частности, летучая зола является загрязнителем и содержит кислотные, токсичные и радиоактивные вещества. [7] Эта зола может содержать свинец, мышьяк, ртуть, кадмий и уран. [3] EPA обнаружило, что значительное воздействие летучей золы и других компонентов угольной золы увеличивает риск развития рака и других респираторных заболеваний. Вдыхание не является такой серьезной проблемой для зольного остатка, поскольку оно намного тяжелее летучей золы, но попадание в организм зольного остатка может оказывать воздействие на нервную систему, вызывать когнитивные дефекты, задержку развития и поведенческие проблемы, а также повышать вероятность развития легких. болезни, болезни почек и желудочно-кишечные заболевания. [8]

Для дальнейшего чтения

Список литературы

  1. ↑ Wikimedia Commons. (12 сентября 2015 г.). Древесный ясень [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/Wood_ash.jpg
  2. ↑ ScienceLearn. (12 сентября 2015 г.). Что такое дым? [Онлайн]. Доступно: http://sciencelearn.org.nz/Contexts/Fire/Science-Ideas-and-Concepts/What-is-smoke
  3. 3,0 3,1 Эд Додж. (12 сентября 2015 г.). Могут ли отходы летучей золы найти хорошее применение? [Интернет]. Доступно: http://breakingenergy.com/2014/02/18/can-coal-fly-ash-waste-be-put-to-good-use/
  4. ↑ Clean Water Action. (12 сентября 2015 г.). Управление угольной золой [онлайн]. Доступно: http://cleanwateraction.org/page/managing-coal-ash
  5. ↑ Марк Фейрер. (12 сентября 2015 г.). 10 видов использования древесной золы [Online]. Доступно: http://www.thisoldhouse.com/toh/article/0,,1581470,00.html
  6. ↑ Агентство по охране окружающей среды США.(12 сентября 2015 г.). Воздух в помещении: сжигание древесины в жилых помещениях [Онлайн]. Доступно: http://www.epa.gov/airquality/community/details/i-woodstoves_addl_info.html
  7. ↑ Дж. Фэй, Д. Голомб. Энергия и окружающая среда , 1-е изд. Нью-Йорк, США: Оксфорд, 2002.
  8. ↑ PSR. (12 сентября 2015 г.). Угольная зола: опасна для здоровья человека [Интернет]. Доступно: http://www.psr.org/assets/pdfs/coal-ash-hazardous-to-human-health.pdf

Канадская база данных по химическому составу древесной золы

Канадская база данных по химическому составу древесной золы содержит информацию о химическом составе древесной золы, взятой из 21 канадского котла, работающего на биомассе: 10 целлюлозно-бумажных заводов и 11 установок по производству биоэнергетики.На девяти из этих объектов для анализа были отобраны отдельные пробы зольного остатка и летучей золы.

Целью канадской базы данных по химии древесной золы является предоставление информации об уровнях и вариациях концентраций элементов в летучей и донной золе, образующихся при сгорании древесной биомассы, и о том, как они соотносятся с пределами содержания микроэлементов, установленными Канадским советом. министров окружающей среды (CCME).

Графики и таблицы

Приведенные ниже данные суммируют химический состав 19 проб зольного остатка и 12 проб зольного остатка.Каждая цифра также включает значения для образца пепла, собранного в результате лесного пожара, произошедшего в июле 2017 года в Каледене, Британская Колумбия, и среднее значение 13 пепла из жилых печей, собранных зимой 2016–2017 годов в регионе Мускока в Онтарио.

Если у вас есть данные о химическом составе древесной золы, которые вы можете внести в эту базу данных, или образцы золы, которые мы могли бы проанализировать для добавления новых данных, обратитесь к Кэролайн Эмилсон, Дорин Черчилль или Жерому Лаганье.

Концентрация pH, углерода и питательных веществ в золе канадской мухи и донной древесной золе

Рисунок 1.Концентрации pH, углерода и биогенных веществ в золе канадской мухи и донной древесной золы, а также контрольная точка для концентраций в 1 образцах золы от лесных пожаров и 13 образцах золы из жилых печей в граммах на килограмм (-1 г кг). Данные представляют собой среднее значение и стандартное отклонение.

Сводка графика

По видам золы концентрации азота, серы и фосфора в целом были ниже по сравнению с магнием, калием и кальцием. Средние концентрации биогенных веществ в золе-уносе были выше, чем в золе-уносе.По сравнению с летучей и зольной пылью, пепел от лесных пожаров, как правило, имеет более высокую концентрацию азота и фосфора, более низкий pH, более низкую концентрацию калия, кальция, магния и серы. Бытовая зола имеет более высокую концентрацию калия и кальция по сравнению с летучей и зольной пылью.

Данные графика
В таблице показаны концентрации pH, углерода и питательных веществ в золе канадской мухи и донной золы, а также контрольная точка для концентраций от 1 пепла от лесных пожаров и от 13 золы из бытовых печей, в граммах на килограмм (g кг – 1 ).Данные представляют собой среднее значение и диапазон (в скобках).
pH, углерод и питательные вещества Зола уноса Пепельный пепел Ясень лесных пожаров Ясень жилой
pH в H 2 O 11,2 (8,1 – 13,8) 11,3 (7,5 – 12,5) 12,2
Всего C (г кг -1 ) 162,3 (27,3 – 429,9) 173.6 (5,0 – 517,7) 208,3
Общий N (г кг -1 ) 1,62 (0,40 – 3,84) 0,82 (<0,01 - 2,63) 12,3
Всего P (г кг -1 ) 6,1 (1,9 – 10,6) 5,1 (0,1 – 11,9) 9,6 6,5 (5,5 – 7,8)
Всего K (г кг -1 ) 37,0 (11.7 – 96,6) 28,3 (0,8 – 71,8) 15,5 76,6 (60,6 – 97,7)
Общий Ca (г кг -1 ) 170,8 (47,7 – 402,5) 120,7 (3,9 – 327,5) 56,5 303,0 (260,0 – 380,0)
Всего Mg (г кг -1 ) 14,8 (6,4 – 29,4) 13,3 (0,6 – 33,1) 6,6 19,0 (15,1 – 40,9)
Всего S (г кг -1 ) 13.8 (0,0 – 42,2) 4,2 (0,0 – 33,5) 0,0 3,7 (1,9 – 4,9)

Концентрации микроэлементов в золе канадской мухи и донной древесной золы для мышьяка, кадмия, молибдена и селена

Рис. 2. Концентрации микроэлементов в золе канадской летучей и донной древесной золы, а также контрольная точка для концентраций в 1 образцах золы от лесных пожаров и 13 образцах золы из жилых печей в миллиграммах на килограмм (–1 мг кг).Данные представляют собой среднее значение и стандартное отклонение.

Сводка графика

Средние концентрации мышьяка, кадмия, молибдена и селена в летучей золе и зольном остатке, как правило, превышали пределы для компоста категории A, но меньше пределов для компоста категории B. Древесная зола с таким содержанием микроэлементов классифицируется как «ограниченная». Эту золу можно использовать для внесения в землю, но она должна соответствовать провинциальным и территориальным нормам.

Концентрации пепла от лесных пожаров и бытового пепла, как правило, были ниже концентраций мышьяка и селена в летучем или зольном остатке.

Руководящие документы, излагающие правила, перечислены в Правилах и руководствах по использованию древесной золы в качестве улучшения почвы в канадских лесах. Информационный отчет GLC-X- 17 (2016).

Данные графика
В таблице показаны концентрации микроэлементов канадской мухи и донной золы, а также контрольная точка для концентраций от 1 пепла от лесных пожаров и от 13 золы от дровяных печей в миллиграммах на килограмм (-1 мг кг) для мышьяк, кадмий, молибден и селен.Данные представляют собой среднее значение и диапазон (в скобках). Он также отображает пределы содержания следов металлов в компосте категорий A и B.
Микроэлемент Зола уноса Пепельный пепел Ясень лесных пожаров Ясень жилой Компост категории А Компост категории B
Мышьяк (мг кг -1 ) 10,3 (0,6 – 27,9) 17.3 (<0,1 - 139,0) 2,7 0,7 (0,2 – 2,5) 13 75
Кадмий (мг кг -1 ) 11,1 (2,3 – 24,6) 2,6 (0,1 – 8,3) 3,7 2,1 (0,3 – 5,6) 3 20
Молибден (мг кг -1 ) 7,5 (2,9 – 36,9) 3,1 (0,2 – 6,2) 7,1 2.8 (1,0–5,0) 5 20
Селен (мг кг -1 ) 7,0 (0,7 – 20,0) 5,1 (<0,1 - 24,2) 1,9 0,2 (0,2 – 0,4) 2 14
Примечания

Компост категории A: Древесная зола с концентрациями микроэлементов ниже пределов, установленных CCME для компоста категории A, считается «неограниченной» и может использоваться в качестве удобрения почвы в любом применении.

Компост категории B: Древесная зола с концентрациями микроэлементов, которые превышают пределы CCME для компоста категории A, но ниже пределов для компоста категории B. Использование компоста «ограничено» и «может потребоваться дополнительный контроль, если провинция или территория сочтут это необходимым». Древесная зола с концентрацией микроэлементов выше пределов для компоста категории B «должна использоваться или утилизироваться надлежащим образом».

Концентрации микроэлементов канадской летучей и донной древесной золы для хрома, кобальта, меди, свинца, никеля и цинка

Рисунок 3.Концентрации микроэлементов в золе канадской летучей и донной древесной золы, а также контрольная точка для концентраций в 1 образцах золы от лесных пожаров и 13 образцах золы из бытовых печей в миллиграммах на килограмм (-1 мг кг). Данные представляют собой среднее значение и стандартное отклонение.

Сводка графика

Средние концентрации хрома, кобальта, меди, свинца и никеля в летучей, донной, лесной и жилой золе были ниже пределов для компоста категории А. Древесная зола с таким уровнем содержания микроэлементов классифицируется как «неограниченная» и может использоваться на любых землях.

Средние концентрации цинка в золе-уносе были выше пределов для компоста Категории A, в результате чего зола была отнесена к категории «с ограничениями». Эту золу можно было бы использовать для внесения в землю, но она требовала бы соблюдения местных и территориальных нормативных требований.

Руководящие документы, излагающие правила, перечислены в Правилах и руководствах по использованию древесной золы в качестве улучшения почвы в канадских лесах. Информационный отчет GLC-X- 17 (2016).

Данные графика
В таблице показаны концентрации микроэлементов канадской летучей и донной золы, а также контрольная точка для концентраций из 1 пепла от лесных пожаров и 13 золы из бытовых дров, в миллиграммах на килограмм (-1 мг) для хрома. , кобальт, медь, свинец, никель и цинк.Данные представляют собой среднее значение и диапазон (в скобках). Он также отображает пределы содержания следов металлов в компосте категорий A и B.
Микроэлемент Зола уноса Пепельный пепел Ясень лесных пожаров Ясень жилой Компост категории А Компост категории B
Хром (мг кг -1 ) 32,9 (15,0 – 67.9) 44,9 (7,8 – 182,0) 62,3 6,4 (0,6 – 42) 210 1060
Кобальт (мг кг -1 ) 10,3 (4,8 – 20,1) 9,5 (0,1 – 15,6) 8,4 1,4 (0,5 – 4,2) 34 150
Медь (-1 мг кг) 80,8 (35,0 – 144,6) 61,0 (<0,1 - 205,0) 31.6 110,5 (76,0 – 212,0 400 757
Свинец (мг кг -1 ) 21,1 (3,3 – 61,3) 47,5 (0,5 – 369,0) 24,5 6,1 (1,5 – 38,5) 150 500
Ртуть (мг кг -1 ) н / д н / д н / д н / д 0,8 5
Никель (мг кг -1 ) 36.5 (10,3 – 184,4) 30,2 (3,3 – 153,3) 19,8 4,4 (0,3 – 9,2) 62 180
Цинк (мг кг -1 ) 1167,5 (250,2 – 2661,5) 411,6 (32,1 – 1504,0) 205 536,0 (264,0 – 720,0) 700 1850
Примечания

Компост категории A: Древесная зола с концентрациями микроэлементов ниже пределов, установленных CCME для компоста категории A, считается «неограниченной» и может использоваться в качестве удобрения почвы в любом применении.

Компост категории B: Древесная зола с концентрациями микроэлементов, которые превышают пределы CCME для компоста категории A, но ниже пределов для компоста категории B. Использование компоста «ограничено» и «может потребоваться дополнительный контроль, если провинция или территория сочтут это необходимым». Древесная зола с концентрацией микроэлементов выше пределов для компоста категории B «должна использоваться или утилизироваться надлежащим образом».

Пределы содержания микроэлементов CCME в миллиграммах на килограмм (-1 мг кг).Эти ограничения изначально были разработаны для компоста. Пределы содержания микроэлементов для хрома и меди не были установлены, но они составили бы 1060 мг кг -1 и 757 мг кг -1 , соответственно, если бы рассчитывались с использованием того же метода, который использовался для установления пределов для других девяти микроэлементов (Канадский совет Министров окружающей среды 2005 [920.3 Kb PDF] ).

Различия в концентрациях микроэлементов между парной летучей золой и древесной золой

Рисунок 4.Различия в концентрациях микроэлементов между парной летучей золой и древесной золой, взятой из девяти канадских котлов, работающих на биомассе. (Различные символы обозначают отдельные котлы, работающие на биомассе)

Сводка графика

Концентрации микроэлементов в летучей золе были преимущественно выше, чем концентрации микроэлементов в зольном остатке для проб из того же котла, работающего на биомассе. Концентрации цинка больше всего различались между летучей золой и зольным остатком. Исключение составляли кобальт и никель, причем более высокие концентрации были в зольном остатке на шести и пяти из девяти котлов соответственно.

Данные графика
Таблица, показывающая различия в концентрациях микроэлементов между парной летучей золой и древесной золой, взятыми из девяти канадских котлов, работающих на биомассе.
Котел №1 Котел №2 Котел №3 Котел №4 Котел №5 Котел №6 Котел №7 Котел №8 Котел №9
Мышьяк 9.0338 3,0292 17,5794 0,1843 -5,3172 -0,7628 3,5364 0,1846 0,4554
Кадмий 8,3431 5.1443 13,4973 1.9982 5.1276 8,3074 17.6696 24,0259 21,6561
Хром 4.3652 0,3292 27,6719 -6,503 -4,7022 -3,0197 60,1079 -4,9132 -8,2243
Кобальт 7,9241 -1,3959 8,9762 -4,7974 -0,4784 -1,8794 12,3809 -3,5512 -1,1978
Медь 43.7913 23,6275 43,7123 0,8982 9,1122 -19,8927 142,2584 50.9435 0,6402
Свинец 14.9886 5,9771 43,6978 3,8695 1.4917 2,134 21.0371 35,3676 17.6405
молибден 2.0742 1,6636 3,4668 33,8473 -0,0759 1.0197 3,8438 3,2326 1,6314
Никель 156,5232 -0,4009 16,6552 -4,5393 -1,0324 -3,0928 26,3957 18,4744 -3,1198
Селен -1.8575 13,8838 9,4604 – 2,9942 4,1309 -4,2297 1,5112 -1,1171 -0,214
цинк 1137,6927 561.2883 1777.5209 337.1577 598,3535 565,9733 2629,3787 1008.759 1894.216
Примечания

Данные представляют собой рассчитанные различия между концентрациями микроэлементов уноса и зольного остатка для отдельных котлов.Значения больше нуля указывают на то, что следовые элементы были больше сконцентрированы в летучей золе; значения меньше нуля указывают на то, что следовые элементы были больше сконцентрированы в зольном остатке.


Источники и информация

Инженерное поведение и характеристики древесной золы и золы сахарного тростника

3.1. Материалы

Зола из древесины и жома сахарного тростника, которая является наиболее распространенной золой биомассы, используется в данном исследовании в качестве золы биомассы. Кроме того, песок и угольная зола Ottawa 20/30 класса C используются для сравнения с золой биомассы в испытаниях.Лабораторные испытания проводятся для определения характеристик. Древесная зола доставляется из компании по производству древесины RoyOMartin в Луизиане, которую получают после сжигания древесных остатков южных желтых сосен. Пепел из жома сахарного тростника собирается на заводе по производству сахарного тростника плантации Альма в Лейкленде, штат Луизиана, после сжигания листьев, ветвей, стеблей и других остаточных частей. Зола биомассы, используемая в этом исследовании, представляет собой зольную пыль. Обе компании использовали метод сжигания биомассы в ASTM E1755; (1) образец отбирают при температуре 0–250 ° C в течение 1 часа, (2) образец выдерживают при 250 ° C еще не менее 1 часа.Затем (3) температура повышается с 250–575 ° C за 30 минут, (4) она поддерживается постоянной на уровне 575 ° C в течение не менее 2 часов, (5) образец извлекается из печи и измеряется масса. (6) Наконец, описанный выше процесс повторяется два раза. Таким образом, в общей сложности образец остается на ночь в печи на 9 ч.

3.3. Экспериментальные методы

Характеристика. Ситовой анализ (ASTM C117) и испытания на ареометре (ASTM D422) проводятся с песком Ottawa 20/30, древесной золой, золой сахарного тростника и летучей золой угля класса C.Удельную поверхность (ASTM C1069-09) измеряют для древесной золы, золы из жома сахарного тростника и летучей золы класса C с использованием анализатора удельной поверхности (Gemini VII 2390, Micrameritics, Norcross, GA, США). Испытания на удельный вес проводят с помощью пикнометра для воды на 500 мл и вакуумного насоса для удаления пузырьков воздуха из пор (ASTM D854). pH материалов измеряется с помощью настольного pH-метра (Thermo Scientific Orion, 2 звезды, Fisher Scientific, Питтсбург, Пенсильвания, США). Собирают десять граммов материала и смешивают с 10 мл воды в центрифужной пробирке.Затем пробирки помещают в центрифугу перед вращением этих образцов для извлечения воды из пор материалов и измерения pH (ASTM D4972). Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) (JEOL, Пибоди, Массачусетс, США) используется для исследования микроструктуры материалов. Образцы фиксируются двухслойными клеящимися угольными и алюминиевыми шпильками для установки в адаптер SEM. Поскольку зола биомассы не является проводящим материалом, образцы необходимо покрыть проводящим слоем золота, чтобы предотвратить зарядку образца.После нанесения покрытия штифты вставляются в предметный столик для обработки изображения с помощью сканирующего электронного микроскопа. Рентгеновская дифракция (XRD), Empyrean производства Panalytical (Паналитикал, Вестборо, Массачусетс, США), используется для анализа качественного и количественного химического состава золы биомассы и угольной летучей золы класса C. Кроме того, концентрации тяжелых металлов в золе биомассы были исследованы методом полного анализа металлов с использованием оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES) (PerkinElmer, Waltham, MA, USA).Образцы, обработанные в сильнокислом (pH <2) растворе при 90 ° C, были подготовлены для анализа ICP-OES без кипячения. Химически связанные металлы в образце были выпущены в раствор (US EPA, 1996). Смесь раствора кислоты и образца фильтровали для удаления мелких частиц, и фильтрат анализировали с использованием Perkin Elmer Optima 7300 DV ICP-OES (PerkinElmer).

Гидравлическая проводимость. Испытания с постоянным напором (ASTM D2434) проводятся с использованием песка Ottawa 20/30. Диаметр образца ( D = 10.2 см), высоту образца ( L, = 11,6 см), перепад высоты головы (Δ H = 25 см) и коэффициент пустот ( e = 0,56 ~ 0,70). Испытания падающей головы проводятся с золой биомассы (ASTM D5084). Диаметр образца ( D = 7,62 см), высота образца ( L = 14,61 см), начальная разница напора (Δ H = 36,7 см) и коэффициент пустот ( e = 1,20 ~ 3,47) составляют контролируется. Кроме того, смеси песка и зольной массы Ottawa 20/30, включая 0,5%, 1%, 1.Зола биомассы 5% и 4% используется при таком же начальном соотношении пустот ( e = 0,571 ~ 0,654), что и песок Ottawa 20/30 при испытаниях с постоянным напором.

Консолидация. Испытания на одномерное уплотнение проводятся с золой биомассы, песками Ottawa 20/30 и смесями песка Ottawa 20/30 и золы биомассы с различными соотношениями сухой массы (2%, 4%, 6%, 8%, 10%). ) (ASTM D2435). Образцы для испытаний помещают в камеру из нержавеющей стали, которая состоит из двух верхней и нижней пластин с дренажными портами для предотвращения сегрегации ().Диаметр образца ( D = 6,4 см) и высота образца ( L = 4,0 см) контролируются. Начальные отношения пустот песка Оттавы 20/30 ( e = 0,632–0,674) и золы биомассы ( e = 1,55–2,77) контролируются. Начальные пустоты смесей песка и биомассы Ottawa 20/30 аналогичны песчаным смесям Ottawa 20/30 ( e = 0,632–0,674). Нагрузка (12–192 кПа), разгрузка (192–24 кПа) и повторная загрузка (24–1536 кПа) с тем же коэффициентом приращения, эквивалентным 1, применяются к образцу с помощью автоматической системы загрузки GeoJac, изготовленной GeoTAC (Хьюстон, Техас, США, США). USA), который оснащен датчиком нагрузки на 2000 фунтов в нижней части корпуса и датчиком смещения постоянного тока (DCDT) сверху.Эта система загрузки управляется с помощью программного обеспечения Sigma-1 ICON (GeoTAC) для Windows. График загрузки устанавливается на GeoJac в начале испытаний, и интервал нагрузки для образцов был определен как 12 часов в соответствии с несколькими предварительными испытаниями, которые подтверждают окончание первичного уплотнения этих материалов для предложенных этапов загрузки. (Примечание: в предварительных тестах все первичные консолидации золы биомассы завершаются в течение 4-6 часов).

Схематический чертеж установки для измерения скорости поперечной волны во время консолидации.

Скорость поперечной волны. Пока проводятся испытания одномерного уплотнения, скорость поперечной волны измеряется для каждого приращения нагрузки с использованием изгибающих элементов, установленных внутри модифицированной эдометрической ячейки, что позволяет измерять скорость поперечной волны как функцию увеличения напряжения консолидации [28] ( ). Поперечная волна, проходящая через образец почвы, генерируется функциональным генератором (33210A, Agilient, Санта-Клара, Калифорния, США) с прямоугольной волной с частотой = 20 Гц и амплитудой = 10 В, который подключен к источнику изгиба. элемент.Изгибающий элемент, который действует как приемник сигнала, подключен к усилителю фильтра (3364, Krohn-Hite, Brockton, MA, USA), который, в свою очередь, подключен к цифровому осциллографу (DSO6014A, Agilent, Санта-Клара, Калифорния, США). . Суммируются 1024 сигнала, чтобы уменьшить влияние некоррелированного шума. Время прохождения поперечной волны определяется с использованием оцифрованного сигнала, зарегистрированного осциллографом [24], в то время как расстояние от наконечника до наконечника (расстояние от наконечника элемента изгиба источника до конца элемента изгиба приемника) равно используется как расстояние перемещения [28,29].

Факты о древесном ясене | Resource Management Inc.

Что входит в состав древесной золы Heart & Soil®?

Древесная зола является побочным продуктом установок для сжигания биомассы, которые используются для производства электроэнергии. Чтобы его можно было использовать для улучшения почвы, источником топлива должна быть чистая древесина, она не может включать обработанные, окрашенные или иным образом загрязненные изделия из древесины.

Какова ценность удобрений древесной золы?

Обычно древесная зола содержит менее 10 процентов калия, 1 процент фосфатов и следовые количества питательных микроэлементов, таких как железо, марганец, бор, медь и цинк.Ценность удобрений несколько варьируется в зависимости от используемой породы дерева. Также могут присутствовать следовые количества тяжелых металлов, таких как свинец, кадмий, никель и хром. Древесная зола не содержит азота.

Что входит в состав древесного ясеня?

Самый большой компонент древесной золы (около 25 процентов) – это карбонат кальция, обычный известковый материал, повышающий щелочность почвы. Heart & Soil Wood Ash имеет очень мелкие частицы, поэтому она быстро и полностью вступает в реакцию в почве. Хотя древесная зола действительно содержит небольшое количество питательных веществ, основной эффект – это эффект известкования.

Как древесная ясень помогает растениям в питании?

Древесная зола увеличивает щелочность почвы, благотворно влияя на питание растений. Питательные вещества наиболее доступны для растений, когда почва слегка кислая. По мере увеличения щелочности почвы и повышения pH выше 7,0 питательные вещества, такие как фосфор, железо, бор, марганец, медь, цинк и калий, становятся химически связанными с почвой и становятся менее доступными для использования растениями.

Как узнать, нужна ли для моей почвы древесная зола?

Кислые почвы (pH менее 5.5), вероятно, будет улучшен добавлением древесной золы. Слабокислые почвы (pH 6,0–6,5) не пострадают от внесения 3 влажных тонн на акр. Если вы не знаете кислотность или щелочность почвы, проверьте ее на pH.

Древесная ясень лучше подходит для одних культур, чем для других?

Обязательно следует учитывать устойчивость сельскохозяйственных культур к щелочным почвам. Некоторые растения, такие как спаржа и можжевельник, более терпимы к слабощелочным условиям, чем «любящие кислоту» растения, такие как картофель, рододендроны и черника.Никогда не используйте древесную золу на кислотолюбивых растениях.

Древесная зола – это то же самое, что и сельскохозяйственная известь?

Кальций является наиболее распространенным элементом в древесной золе и придает ей свойства, схожие с сельскохозяйственной известью. Древесная зола также является хорошим источником калия, фосфора, магния и алюминия. Что касается товарных удобрений, древесная зола имеет в среднем 0-0-2,9 N-P-K. В дополнение к этим макроэлементам древесная зола также является хорошим источником многих микроэлементов, которые необходимы в следовых количествах для нормального роста растений.Древесная ясень содержит несколько элементов, которые создают экологические проблемы. Концентрации тяжелых металлов, как правило, невысоки и не находятся в хорошо извлекаемой или доступной форме.

Безопасно ли использовать древесную ясень?

Полевые и тепличные исследования подтвердили безопасность и практичность применения древесной золы на сельскохозяйственных землях. Древесная зола обладает эффектом известкования, составляющим около 30% (по сырому весу) от общей нейтрализующей способности извести.

Как мне разложить древесную ясень?

Древесную ясень можно вносить с помощью обычного сельскохозяйственного оборудования.Его можно разбрасывать с помощью разбрасывателя навоза или разбрасывателя извести.

Как доставляется ясень?

Resource Management, Inc. занимается только оптовыми заказами. Это означает, что вся древесная зола доставляется грузовым тягачом. Размеры груза могут варьироваться от 20 до 30 мокрых тонн в зависимости от прицепа, но для всех поставок требуется доступ к прицепу трактора, включая большую ровную площадку, достаточную для того, чтобы грузовик мог развернуться и безопасно разгрузить заказ.

границ | Изменения pH, вызванные древесной золой, сильно влияют на количество бактерий в почве и состав населения

Введение

Растущее использование древесины для производства энергии приводит к увеличению производства древесной золы (Karltun et al., 2008; Huotari et al., 2015). Древесная зола часто рассматривается как отходы из-за содержания в ней токсичных элементов (например, Cd, As, Cr и Ni), поэтому большая часть производимой древесной золы откладывается на свалках (Vance, 1996; Demeyer et al. ., 2001). Это приводит к значительной потере ценных питательных веществ для растений и потенциальному закислению экосистем лесных плантаций (Olsson et al., 1996; Augusto et al., 2008). Древесная зола сохраняет большинство основных минеральных питательных веществ для растений, за исключением азота, и обладает известковыми свойствами благодаря высокому содержанию оксидов и гидроксидов металлов (Demeyer et al., 2001; Августо и др., 2008). Таким образом, рециркуляция древесной золы в лесные почвы может возвращать ценные питательные вещества в лесные экосистемы и противодействовать закислению почвы, делая производство энергии путем сжигания древесины более устойчивым.

Древесная зола очень реактивна в почве (Karltun et al., 2008) и изменяет некоторые физико-химические свойства почвы. Следовательно, добавление древесной золы приводит к увеличению pH почвы и электропроводности поровых вод, а также к увеличению концентрации таких элементов, как питательные вещества K, S, B, Na, Ca, Mg, Si, Fe и P (Оно и Сьюзан Эрих , 1990; Демейер и др., 2001; Питман, 2006; Августо и др., 2008). Повышение pH также изменяет биодоступность питательных веществ почвы из-за pH-зависимого химического равновесия почвы (Khanna et al., 1994; Demeyer et al., 2001). Известно, что почвенные микроорганизмы реагируют на эти изменения, вызванные древесной золой (Aronsson, Ekelund, 2004; Huotari et al., 2015). В частности, pH почвы (Fierer, Jackson, 2006; Lauber et al., 2009; Rousk et al., 2010; Kaiser et al., 2016; Kim et al., 2016) и электропроводность (которая коррелирует с содержанием соли в поровой воде). концентрация) (Lozupone, Knight, 2007; Kim et al., 2016), являются основными движущими силами в формировании бактериальных сообществ в различных почвах. Кроме того, известно, что заметные изменения в почвенных системах вызывают споруляцию почвенных бактерий как механизм выживания в неблагоприятных условиях (Lowe et al., 1989; Nicholson et al., 2000).

Почвенные бактерии являются важными движущими силами экосистемы лесных почв, осуществляющими такие процессы, как разложение органических веществ, круговорот питательных веществ и производство парниковых газов, и играют решающую роль как часть нижних трофических уровней почвенной пищевой сети (Paul, 2014).Таким образом, изменения в бактериальном сообществе могут влиять на функционирование и качество почвы (Wittebolle et al., 2009; Philippot et al., 2013). Косвенные измерения воздействия древесной золы на почвенные бактерии выявили увеличение общей минерализации (Zimmermann and Frey, 2002; Björk et al., 2010; Saarsalmi et al., 2010, 2012), разложения (Weber et al., 1985; Moilanen et al., 2002) и частоты дыхания (Båth and Arnebrant, 1994; Fritze et al., 2000; Perkiömäki, Fritze, 2002; Zimmermann and Frey, 2002; Perkiömäki et al., 2003). Прямые реакции бактерий на добавление древесной золы включают изменения в количестве бактерий, измеренные с помощью колониеобразующих единиц (КОЕ) (Båth and Arnebrant, 1994; Fritze et al., 2000), скорости роста бактерий, измеренные по включению 3 H-тимидина (Båth and Arnebrant, 1994; Fritze et al., 2000). Arnebrant, 1994; Fritze et al., 2000; Perkiömäki and Fritze, 2002), структуры бактериальных сообществ проанализированы с использованием PLFA (Frostegård et al., 1993; Fritze et al., 2000; Liiri et al., 2002; Perkiömäki and Fritze, 2002; Махмуд и др., 2003; Пелтониеми и др., 2016; Cruz-Paredes et al., 2017), 16S рРНК DGGE (Perkiömäki and Fritze, 2003), T-RFLP (Noyce et al., 2016) и секвенирование ампликона (Noyce et al., 2016) и использование бактериального субстрата с использованием планшетов Biolog (Fritze et al., 2000; Merino et al., 2016). В большинстве этих исследований сообщается об увеличении скорости роста и количества бактерий после добавления древесной золы в сочетании с изменениями в структуре и функции бактериального сообщества. Эти изменения коррелируют с внесенной дозой древесной золы и, как правило, связаны с вызванным золой повышением pH в почве.Несмотря на это, сообщения о реакции бактерий на добавление золы остаются относительно редкими и неоднозначными (Aronsson and Ekelund, 2004). Кроме того, подавляющее большинство зарегистрированных ответов бактериального сообщества являются результатами методов, которые выявляют только сдвиги в бактериальном сообществе на общем таксономическом уровне (например, PLFA, DGGE и T-RFLP). Таким образом, для выявления реакций, вызываемых древесной золой, у конкретных групп бактерий, которые важны для функционирования почвенной экосистемы, настоятельно необходимы дополнительные знания о реакциях бактерий на более низких таксономических уровнях.

В нашем исследовании мы стремимся изучить реакцию бактериального сообщества на добавление древесной золы в почве елового леса с использованием секвенирования ампликона 16S бактериальной рДНК и трех подходов КОЕ. Техника высокопроизводительного секвенирования позволяет проводить углубленный анализ бактериальных сообществ. Мы исследуем применение древесной золы в дозах в рамках действующего законодательства (5 т га -1 ), в четыре раза превышающей допустимую в настоящее время дозу (22 т га -1 ) и в предельной дозе 167 т га -1. .Чрезвычайная доза была включена, чтобы мы могли исследовать, могут ли высокие дозы золы опрокинуть систему и вызвать пагубные последствия для сообщества почвенных бактерий. Кроме того, поскольку мы предполагаем, что изменения pH почвы, вызванные древесной золой, будут основным фактором формирования бактериального сообщества почвы, выбранные дозы древесной золы отражают повышение pH почвы от кислых до нейтральных к щелочным условиям.

Мы предполагаем, что изменения pH и солености, вызванные внесением древесной золы, вызовут значительные изменения в бактериальном сообществе почвы и что эти изменения сообщества можно наблюдать постепенно с течением времени.Мы также предполагаем, что численность бактерий (КОЕ) первоначально будет стимулироваться увеличением дозы древесной золы, поскольку pH кислой лесной почвы будет увеличиваться до максимума, при котором численность бактерий снижается из-за щелочного pH или из-за того, что другие свойства древесной золы становятся вредны для большинства почвенных бактерий. Наконец, мы также предполагаем, что внесение древесной золы в высоких дозах вызовет неблагоприятные условия для большинства местных бактерий, которые адаптированы к необработанной почве, что приведет к увеличению числа спорообразующих бактерий.

Материалы и методы

Ясень почвенный и древесный

Почва была собрана в мае 2014 г. с «Gedhus Plantage» (56 ° 16′38 ″ с.ш., 09 ° 05′12 ″ в.д.) 57-летней ели обыкновенной 2-го поколения [ Picea abies (L.) Karst .] плантация, расположенная на относительно нетронутой (то есть без обработки почвы или внесения удобрений) ранее пустоши. Климат умеренный, со средним годовым количеством осадков 850 мм и средней годовой температурой 8,4 ° C. Почву, классифицируемую как подзол, собирали из горизонта О (0–10 см) и гомогенизировали, удаляя сначала крупные корни с последующим просеиванием (размер ячейки 4 мм).

Древесная зола представляла собой смесь донной и летучей золы, собранной на местной теплоцентрали Бранде, полученной путем сжигания древесной щепы преимущественно хвойных деревьев. Зола гомогенизировалась просеиванием (сито 2 мм).

Свойства почвы и древесной золы представлены в таблице 1. Дополнительный элементный состав почвы и древесной золы может быть дополнительно исследован в Qin et al. (2017), где почва и зола, использованные в настоящем исследовании, были названы «почва Gedhus» и «брандский ясень» соответственно.

ТАБЛИЦА 1. Свойства почвы и древесной золы.

Микрокосмы

Гомогенизированная почва и древесная зола были раздельно и многократно обработаны с помощью делителя для получения достаточного количества репрезентативных образцов. Микрокосмы были установлены в трех экземплярах: 150 г почвы в стеклянных бутылках с завинчивающейся крышкой объемом 1 л с добавлением древесной золы в дозах 0, 5, 22 и 167 т га -1 (см. Дополнительную информацию 1 для расчета концентрации древесной золы).Дозы золы были выбраны на основе пилотных экспериментов, показывающих, что этот диапазон дозировок приводит к изменению pH в почве от кислого до нейтрального и щелочного. Кроме того, доза древесной золы 5 т га -1 примерно соответствует верхнему пределу того, что в настоящее время разрешено добавлять в лесные почвы в Скандинавских странах (Huotari et al., 2015), в то время как дозы в 22 и 167 т га -1 были включены для тестирования бактериальной реакции в почве с дозами, превышающими пороговые значения действующего законодательства.В микрокосмы добавляли воду, соответствующую 50% влагоудерживающей способности почвы, и золу хорошо перемешивали для получения однородной смеси. Микрокосмы инкубировали при 10 ° C в темноте и в аэробных условиях в течение 42 дней, и образцы почвы собирали в асептических условиях из микрокосмов в течение всего периода инкубации для анализа изменений pH, электропроводности и бактериального сообщества с использованием подходов, основанных на культивировании, и гена 16S рРНК. секвенирование ампликона, как описано ниже.

Электропроводность и pH

Электропроводность и pH измеряли через 1, 3, 7, 15, 28 и 42 дня после начала инкубации. Почвенные суспензии из 5 г почвы в 25 мл воды Milli-Q встряхивали в течение 1 часа с последующим осаждением в течение 2 часов. Затем измеряли электрическую проводимость в надосадочной жидкости с помощью электрода TetraCon 325, адаптированного к кондуктометру Cond 340i (WTW, Weilheim, Германия), с последующим измерением pH с помощью электрода Sentix 940, подключенного к pH-метру Multi 9310 (WTW).

Культивирование бактерий

Почва для оценки количества КОЕ была взята из микрокосмов через 3 дня после начала инкубации. Из каждого микрокосма было собрано 0,1 г почвы и использовалось для создания серии разведений в 1-кратном фосфатно-солевом буфере (PBS) (pH 7,4) в диапазоне от 10 -1 до 10 -5 . Части 50 мкл соответствующих разведений почвы помещали на агаризованную среду для количественного определения (i) общих бактерий, (ii) спорообразующих бактерий и (iii) Pseudomonas .

(i) Среду для выращивания обычных бактерий готовили путем объединения 7,5 г агара Difco TM , гранулированного (Becton, Dickinson and Company, Франклин Лейкс, Нью-Джерси, США) в качестве отвердителя, 0,3 г триптического соевого бульона (TSB ) (MoBio, Карлсбад, Калифорния, США) в качестве среды для культивирования и добавляли воду Milli-Q до конечного объема 500 мл. Среду автоклавировали при 121 ° C в течение 20 минут и оставляли охлаждаться до 50 ° C перед добавлением 1 мл противогрибкового агента Delvo-Cid (100 мг / л -1 в конечном растворе; DSM Food Specialties, Heerlen, Нидерланды). .

(ii) Среду для выращивания спорообразующих бактерий готовили, как описано выше, только с модификацией с использованием 1,5 г TSB (MoBio). Растворы почвы, использованные на этой среде, были пастеризованы, то есть нагреты до 80 ° C в течение 10 минут и охлаждались до комнатной температуры перед инокуляцией на TSA, чтобы в значительной степени уничтожить вегетативные бактерии и, таким образом, отобрать спорообразующие бактерии (Vieira and Nahas, 2005). ).

(iii) Среда S1 Гулда (Gould et al., 1985), селективная в отношении Pseudomonas , была приготовлена ​​путем объединения 9 г агара Difco TM (Becton, Dickinson and Company), 5 г сахарозы, 5 мл глицерина, 2.5 г казаминокислот (Becton, Dickinson and Company), 0,5 г NaHCO 3 , 0,5 г MgSO 4 ⋅7H 2 O, 1,15 г K 2 HPO 4 , 0,6 г лауроилсаркозина натрия (293,4 M), 20 мг триметоприма (Sigma – Aldrich, Сент-Луис, Миссури, США) и добавили воду Milli-Q до объема 500 мл.

Разведения всех образцов инокулировали на разные среды пятью каплями по 10 мкл и инкубировали в течение 7 дней при 10 ° C. КОЕ определяли путем визуального подсчета колоний на стереомикроскопе CK40 (Olympus, Япония).

Подготовка библиотеки для экстракции и секвенирования ДНК

ДНК

экстрагировали из 0,25 г почвы, собранной из каждого микрокосма через 1, 3, 7, 15, 28 и 42 дня после начала инкубации (всего 72 образца), используя PowerLyzer TM PowerSoil ® DNA Isolation Kit (MoBio ). Спектрофотометр NanoDrop ND-1000 (Thermo Fischer Scientific Inc., Уолтем, Массачусетс, США) использовали для измерения концентрации ДНК и проверки чистоты ДНК.

Для амплификации бактериального сообщества из образцов почвы использовали пару праймеров 515f / 806r, нацеленную на область V4 гена 16S рРНК [515f: 5′-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3 ‘; 806r: 5’-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3 ‘; (Caporaso et al., 2012)]. ПЦР-амплификации выполняли с праймерами, содержащими специфичные для матрицы последовательности, расширенные 2-нуклеотидным линкером и 4-6-нуклеотидным штрих-кодом (нуклеотиды последовательностей системы штрих-кодов перечислены в дополнительной таблице 1). Каждая из трех независимых 10 мкл реакций на образец ДНК содержала 2 мкл реакционного буфера 5x PCRBIO (PCR Biosystems Ltd., Лондон, Великобритания), 1 мкл бычьего сывороточного альбумина (BSA) (Bioron, Людвигсхафен, Германия), 0,2 мкл dNTP (10 мкл). мМ), 0,5 мкл каждого праймера (10 мкМ каждый) с комбинациями штрих-кода, специфичными для образца, 0.1 мкл полимеразы PCRBIO HIFI (PCR Biosystems Ltd., Лондон, Великобритания), 0,5 мкл ДНК-матрицы и 5,2 мкл ddH 2 О. Условия цикла были следующими: 95 ° C в течение 1 мин, затем 30 циклов при 95 ° C. ° C в течение 15 с, 50 ​​° C в течение 20 с, затем 72 ° C в течение 20 с, 72 ° C в течение 5 минут. Полученные ампликоны из трех технических повторений объединяли, и амплификацию проверяли электрофорезом в агарозном геле. Ампликоны очищали с использованием системы очистки HighPrep TM PCR (Magbio Genomics, Gaithersburg, MD, США), концентрацию ДНК определяли количественно с помощью анализа ДНК Qubit ® HS (Life Technologies, Дармштадт, Германия), и образцы объединяли эквимолярно.

Лигирование адаптеров Illumina выполняли с использованием набора TruSeq DNA PCR-Free LT Sample Prep Kit (Illumina, Сан-Диего, Калифорния, США). Конечная библиотека ампликонов была подвергнута секвенированию на парно-концевой платформе Illumina MiSeq 2 × 250 п.н. в Национальном центре высокопроизводительного секвенирования ДНК (Копенгаген, Дания).

Биоинформатика

Последовательности

(депонированные в GenBank, номера доступа SAMN06628931 – SAMN06629002) были обработаны и проанализированы с использованием следующего конвейера: чтения с парных концов были объединены с использованием PEAR (Zhang et al., 2014) с минимальным размером перекрытия 45 п.н. Демультиплексирование и качественная фильтрация выполнялись с использованием QIIME 1.9.1 (Caporaso et al., 2010b) со следующими настройками качественной фильтрации: максимальное количество последовательных базовых вызовов низкого качества составляло 5, удаление считываний со средним показателем качества Phred ниже 25, минимум и максимальная длина последовательности составляла 200 и 320 соответственно, максимальное количество гомополимеров составляло 6, и последовательности, содержащие неоднозначные нуклеотиды, были удалены. Химеры были удалены с помощью ChimeraSlayer со справочной базой данных «Gold» (Haas et al., 2011). Операционные таксономические единицы (OTU) были отобраны de novo с использованием UCHIME (Edgar et al., 2011) с <97% сходства последовательностей с отдельными OTU. Последовательности центроидов для каждой OTU были определены с использованием UCLUST (Edgar, 2010) с последующим выравниванием последовательностей с использованием PyNAST (Caporaso et al., 2010a) и присвоением таксономии с использованием UCLUST по базе данных Greengenes (v. 13_8) (DeSantis et al., 2006). ). Филогенетическое дерево приблизительно максимального правдоподобия было построено из последовательностей центроидов с использованием FastTree (Price et al., 2010).

R (v. 3.3.1) (R Core Team, 2017) и пакеты vegan (Oksanen et al., 2008) и Phyloseq (McMurdie and Holmes, 2013) были использованы для дальнейшей обработки, анализа и графической визуализации OTU. таблица после удаления синглтонов, как описано ниже.

Показатели богатства (количество наблюдаемых OTU) и разнообразия (разнообразие Шеннона) были рассчитаны на основе уменьшенного количества последовательностей в выборке. Рарефикация была сделана, чтобы компенсировать вариацию числа считываний в разных выборках (предел, установленный для выборки с наименьшим количеством последовательностей: 10 527 последовательностей).

Таблица OTU была нормализована с использованием DeSeq2 (Love et al., 2014) до расчета матрицы расстояний с бета-разнесением с использованием взвешенной метрики UniFrac. Взвешенная матрица несходства UniFrac была построена с использованием анализа главных координат (PCoA).

Статистический анализ

Двусторонний дисперсионный анализ (ANOVA) был использован для проверки влияния дозы золы и времени инкубации на pH почвы, электропроводность, наблюдаемые OTU и разнообразие Шеннона. Поскольку взаимодействия присутствовали во всех случаях, однофакторный дисперсионный анализ ANOVA проводился в пределах каждой дозы золы для проверки значительных изменений в измерениях, перечисленных выше, только с учетом времени инкубации.Односторонний дисперсионный анализ ANOVA использовался для проверки значимости различий в КОЕ при разных дозах древесной золы как внутри, так и между тремя исследованными группами бактерий (общие бактерии, спорообразующие бактерии и Pseudomonas ). Следующее применимо ко всем описанным выше ANOVA: (i) Тест Шапиро – Уилка был использован для проверки нормального распределения данных. (ii) Тест Левенеса использовался для проверки равенства дисперсий перед запуском дисперсионного анализа, а преобразование данных с квадратным корнем использовалось, когда тест Левенеса показал значительные различия (верно только для результатов КОЕ).(iii) Все ANOVA сопровождались апостериорными тестами попарных сравнений с использованием честного метода значимых различий Тьюки.

Линейные корреляции Пирсона были сделаны для проверки корреляции между концентрациями древесной золы, pH почвы и проводимостью почвы. Корреляция Пирсона также использовалась для проверки корреляции между концентрацией древесной золы, pH и проводимостью почвы с наблюдаемыми OTU и разнообразием Шеннона.

Непараметрический тест

Уайта t -тест был использован для проверки значительных различий в относительной численности в бактериальных группах Alkalibacterium , Paenibacillus и Pseudomonadaceae .Эти тесты проводились между 1-м днем ​​и оставшимся временем инкубации в каждой из бактериальных групп и в каждой дозе золы. p -значения были скорректированы на частоту ложных открытий с использованием метода Бенджамини – Хохберга. Для проведения этих тестов использовалось программное обеспечение «Статистический анализ метагеномных профилей» (STAMP) (Parks and Beiko, 2010).

Adonis (PERMANOVA) на взвешенной матрице несходства UniFrac был использован для проверки значимых различий в составе сообщества с переменными концентрацией золы, pH, электропроводностью и временем инкубации.Функция вегана Бетадиспер использовалась для проверки однородности групповых дисперсий.

Результаты

pH и электропроводность

Внесение древесной золы

положительно коррелировало с pH почвы ( r = 0,95, p <0,001) и электропроводностью ( r = 0,92, p <0,001) (Рисунок 1). PH почвы положительно коррелировал с электропроводностью ( r = 0,98, p <0,001). Время инкубации не оказало значительного влияния на pH ( p = 0.856) и электропроводности ( p = 0,767). Однако имело место значительное ( p = 0,003) взаимодействие между временем и концентрацией золы с pH, о чем свидетельствует значительное увеличение pH со временем при дозах древесной золы 5 т га -1 ( p = 0,016) и 22 т га -1 ( p = 0,011), тогда как время не повлияло на дозы древесной золы 0 и 167 т га -1 . Не наблюдалось значимого ( p > 0,05) взаимодействия между временем и концентрацией золы на электропроводность почвы.

РИСУНОК 1. pH почвы (вверху) и электропроводность (внизу) во время инкубации. Различные концентрации древесной золы представлены разными цветами и символами. Каждый символ обозначает среднее трех повторов ± SEM.

Культурные бактерии

Добавление древесной золы значительно ( p <0,05) повлияло на колониеобразующие единицы (КОЕ) трех бактериальных групп, исследованных через 3 дня после начала инкубации (рис. 2).Все изменения КОЕ происходили одинаково для всех трех бактериальных групп со значительным увеличением ( p <0,05) КОЕ от дозы золы 0 т га -1 до 22 т га -1 с последующим значительным снижением ( p <0,05) в КОЕ из дозы древесной золы 22 т га -1 –167 т га -1 . Подсчет КОЕ показал, что в почве было значительно ( p <0,001) меньше спорообразующих бактерий, чем обычных бактерий при дозе золы 0, 5 и 22 т га -1 , но не было значимо ( p > 0.05) различия наблюдались при дозе золы 167 т га -1 . Отношение спорообразующих бактерий к обычным бактериям при различных концентрациях золы показано на дополнительном рисунке 1.

РИСУНОК 2. Колониеобразующих единиц (КОЕ) на грамм почвы в микрокосмах возрастающей концентрации древесной золы на 3-й день инкубации на агаровой среде, выбор: (A) Общие бактерии, (B) спорообразующие бактерии и (C) Pseudomonas spp.Статистически значимое влияние добавления древесной золы на количество КОЕ ( p <0,05) в пределах каждого типа среды обозначено разными буквами. Столбики представляют собой средние КОЕ г -1 почвы в трех повторностях ± SEM. Предел обнаружения для обычных бактерий и спорообразующих бактерий составлял 200 КОЕ на -1 почвы и 400 КОЕ на -1 почвы для селективной среды Pseudomonas.

Последовательности бактериального сообщества

Всего после качественной фильтрации и удаления химер и синглетонов осталось 2139860 считываний с 10 527 до 48 759 последовательностей на образец.Всего из этих последовательностей было получено 69 690 уникальных OTU.

Богатство и разнообразие

Функциональное разнообразие таксономических единиц (количество OTU) и разнообразие Шеннона значительно ( p <0,001 для обоих показателей) снизились с увеличением доз древесной золы (Рисунок 3). Взаимодействие между дозой золы и временем было значимым для обоих показателей (наблюдаемые OTU: p = 0,002; разнообразие Шеннона: p = 0,015), и поэтому мы выполнили однофакторный дисперсионный анализ с последующим анализом Тьюки для каждой концентрации золы, чтобы проверить наличие значительное влияние времени на богатство и разнообразие.При концентрации золы -1 167 т га количество наблюдаемых OTU значительно ( p = 0,009) уменьшалось со временем, в то время как разнообразие Шеннона показало тенденцию ( p = 0,082) к уменьшению во время инкубации. Тест Тьюки показал, что это снижение присутствовало при сравнении времени инкубации 1 и 7 дней с 42 днями. При дозе золы 0 т га -1 два показателя достоверно (наблюдаемые ОТЕ: p = 0,042; разнообразие Шеннона: p = 0,044) во время инкубации.Тест Тьюки показал, что эти значения присутствуют только при сравнении 1–42 дней инкубации. Оба показателя существенно не изменились ( p > 0,05) во время инкубации при концентрации древесной золы 5 и 22 т га -1 .

РИСУНОК 3. Показатели альфа-разнообразия числа наблюдаемых OTU (вверху) и разнообразия Шеннона (внизу) в зависимости от времени инкубации. Разные цвета и формы представляют разные концентрации добавленной древесной золы.Каждая точка представляет собой среднее значение трех повторов ± SEM.

Богатство и разнообразие Шеннона значительно отрицательно коррелировали с концентрацией древесной золы, pH и электропроводностью (рис. 4). Количество OTU было наиболее сильно отрицательно коррелировано с pH ( r = -0,65), за которым следовала немного более слабая корреляция с концентрацией золы ( r = -0,61) и электропроводностью ( r = -0,48). Разнообразие Шеннона было наиболее сильно отрицательно коррелировано с концентрацией древесной золы ( r = -0.51), за которым следует немного более слабая корреляция с pH ( r = -0,50) и более слабая корреляция с электропроводностью ( r = -0,33) (Рисунок 4).

РИСУНОК 4. Корреляции Пирсона количества ОТЕ (верхний ряд) и разнообразия Шеннона (нижний ряд) к pH почвы (левый столбец) , концентрации древесной золы (средний столбец) и электропроводности (правый столбец) . r- и p – значения каждой корреляции Пирсона приведены в нижнем левом углу каждого графика с p <0.001 обозначается как ∗∗∗ .

Состав бактериального сообщества

Всего в почве было обнаружено 25 типов бактерий. В бактериальных сообществах преобладали (средняя относительная численность> 2%) семь типов, что вместе составляло 83,7% ± 1,0% (SEM, n = 72) от общей относительной численности бактериального сообщества (рис. 5). Типы Proteobacteria, Bacteroidetes и Acidobacteria были тремя наиболее доминирующими типами во всех выборках, составляя в среднем 64.1 ± 3,0% от общей относительной численности. Наиболее заметными изменениями относительной численности (%) были: ацидобактерии снизились с 26,9 ± 0,5% в первый день без добавления золы до 23,5 ± 0,3%, 17,6 ± 4,2%, 10,1 ± 2,0% и 8,2 ± 5,7% через 42 дня. при дозе золы 0, 5, 22 и 167 т га -1 соответственно. Bacteroidetes увеличилось с 14,2 ± 0,1% в 1-й день без добавления золы до 17,3 ± 0,6%, 35,6 ± 5,1% и 41,4 ± 0,6% через 42 дня при дозах золы 0, 5 и 22 т га -1 , соответственно. , и уменьшение до 1.9 ± 0,9% через 42 дня при дозе золы 167 т га -1 . Фирмикуты увеличились с 0,1 ± 0,01% в первый день без добавления золы до 5,1 ± 3,5%, 15,0 ± 0,2% и 56,9 ± 23,4% через 42 дня при дозах золы 5, 22 и 167 т га -1 , соответственно. . Относительное количество Proteobacteria снизилось с 1 по 42 день для всех исследованных доз золы с 30,2 ± 0,7% до 19,4 ± 0,1%, 34,0 ± 1,3% до 22,6 ± 0,7%, 37,5 ± 1,0% до 25,9 ± 2,7% и 32,8 ± От 1,1% до 12,5 ± 7,1 для доз золы 0, 5, 22 и 167 т га -1 , соответственно.Дополнительная таблица 2 показывает относительную численность семи наиболее распространенных типов для каждой дозы золы в дни 1 и 42, где наблюдались наиболее выраженные различия в доминирующих типах.

РИСУНОК 5. Структура бактериального сообщества на уровне филума для увеличения концентрации древесной золы и увеличения времени инкубации. Представленные типы имеют среднюю относительную численность ≥2%. «Прочие» представляют все типы со средней относительной численностью <2%. Каждая полоса представляет собой среднее значение трех повторов.

Три таксономические группы на более низком таксономическом уровне, чем тип (род: Alkalibacterium ; род Paenibacillus ; семейство: Pseudomonadaceae ), демонстрируют интересные отклики в относительной численности после внесения древесной золы и представлены на рисунке 6. Полный обзор относительная численность всего бактериального сообщества от типа до уровня рода доступна в дополнительных данных 1.

РИСУНОК 6. Относительная численность (%) рода Alkalibacterium (синие столбцы), рода Paenibacillus (желтые столбцы) и семейства Pseudomonadaceae (красные столбцы) увеличения количества древесной золы (от 0 т га. -1 в левом столбце до 167 т га -1 в правом столбце) с увеличением времени инкубации по оси x на каждом участке.Столбцы представляют собой среднее значение трех повторов ± SEM. Звездочки ( * ) указывают на значительную ( p <0,05) разницу в относительной численности к 1-му дню в пределах одной и той же таксономической группы и концентрации золы.

Добавленные дозы золы привели к значительному ( p <0,001, R 2 = 0,276; Adonis (PERMANOVA) при взвешенном несходстве единичных ГРП) различных бактериальных сообществах (Рисунок 7). Результаты попарного сравнения бактериальных сообществ при разных дозах золы можно увидеть в дополнительной таблице 3.PH почвы, электропроводность и время инкубации также объясняют группировку бактериальных сообществ (все p <0,001), но с более низкими значениями R 2 (0,243, 0,218 и 0,068 для pH, электропроводности и времени инкубации, соответственно), чем доза золы.

РИСУНОК 7. Анализ главных координат (PCoA) на основе взвешенного несходства UniFrac. Каждая точка соответствует образцу. Разные цвета соответствуют разному времени инкубации, а разные символы соответствуют разным концентрациям древесной золы (как показано в легенде).Пунктирные кружки представляют собой эллипс с доверительной вероятностью 90% вокруг образцов с одинаковой концентрацией древесной золы (концентрации представлены внутри разных эллипсов). Процент отклонения, объясняемый нанесенными на график главными координатами, указан на осях.

Обсуждение

Влияние добавления древесной золы на pH почвы и электропроводность

pH почвы и электропроводность существенно коррелировали с дозой золы, внесенной в почву елового леса. Эти наблюдения согласуются с ранее сообщавшимися об увеличении pH почвы (Оно и Сьюзан Эрих, 1990; Clapham, Zibilske, 1992; Kahl et al., 1996; Demeyer et al., 2001) и электропроводности (Clapham, Zibilske, 1992; Eriksson et al., 1998; Arvidsson, Lundkvist, 2003) в различных типах почв после внесения золы. Повышение pH почвы и электропроводности наблюдалось через 1 день после инкубации и оставалось стабильным (без значительных изменений) в течение всего инкубационного периода (Рисунок 1). Таким образом, взаимодействие почвы и золы достигло своего равновесия вскоре после внесения золы в почву. Эти наблюдения согласуются с другими исследованиями, показывающими, что рыхлая и мелкодисперсная древесная зола обладает высокой реакционной способностью в почвах (Clapham and Zibilske, 1992; Ulery et al., 1993; Муза и Митчелл, 1995; Вэнс, 1996; Карлтун и др., 2008). Однако pH продолжал увеличиваться во время инкубации для примененных концентраций золы 5 и 22 т га -1 с увеличением с 5,0 до 5,5 и с 6,9 до 7,7 с 1-го дня инкубации до 48 дней, соответственно.

Влияние добавления древесной золы на культивируемые почвенные бактерии и образование спор

, измеренные как КОЕ, бактерии стимулировались внесением древесной золы для всех исследованных групп бактерий до дозы золы 22 т га -1 с последующим значительным снижением на 167 т га -1 добавлением древесной золы (Рисунок 2 ).Увеличение количества бактерий после внесения золы согласуется с ранее сообщавшимися об увеличении количества микробов и роста бактерий после внесения золы (Båth and Arnebrant, 1994; Fritze et al., 2000; Perkiömäki and Fritze, 2002; Aronsson and Ekelund, 2004). Стимуляция численности бактерий в значительной степени объясняется повышением pH почвы. Уровень pH почвы был повышен с кислого (pH 4,3) при дозе золы 0 т га -1 до примерно нейтрального (pH 7,2) при дозе золы 22 т га -1 , что сопоставимо с исследованиями, наблюдающими увеличение бактериального заражения. темпы роста и численность в почве с увеличением pH почвы (Rousk et al., 2009, 2010; Фернандес-Кальвиньо и др., 2011). Наблюдаемое увеличение количества бактерий произошло уже через 3 дня после внесения золы, что, скорее всего, является результатом того, что быстрорастущие копиотрофы ( r -стратегист) имеют благоприятные условия в почве после внесения золы. Это подтверждается увеличением количества Pseudomonas до дозы золы 22 т га -1 (рис. 2C), поскольку бактерии рода Pseudomonas обычно считаются копиотрофными (Smit et al., 2001; Inceoğlu et al., 2011; Льядо и Балдриан, 2017). Улучшение роста копиотрофных бактерий после внесения древесной золы, вероятно, связано с повышенной доступностью питательных веществ. Питательные вещества добавляются непосредственно с древесной золой, но легкодоступные питательные вещества, вероятно, также высвобождаются из лизированных микроорганизмов, которые погибают в результате вызванных золой изменений в почвенной системе. Кроме того, повышенный pH почвы влияет на долю биодоступных питательных веществ в почве, что потенциально улучшает условия, благоприятствующие копиотрофным бактериям (Demeyer et al., 2001).

Доза древесной золы в размере 167 т га -1 привела к пагубному воздействию на численность почвенных бактерий со значительным снижением. Насколько нам известно, об уменьшении количества бактерий после внесения золы ранее не сообщалось. Доза золы -1 в 167 т га, по общему признанию, является экстремальной дозой, вызывающей серьезные изменения в почвенной системе. При этой дозе золы почвенные бактерии подвергаются воздействию pH почвы 11,3 и 30-кратному увеличению электропроводности по сравнению с контрольной почвой.Эти экстремальные условия, вероятно, являются серьезным стрессом для многих почвенных бактерий, адаптированных к условиям кислой почвы без обработки. Другие присущие золе компоненты, такие как высокая концентрация ионов, которые изменяют осмолярность почвенной воды, и тяжелые металлы, также известны как токсичные для микроорганизмов и, возможно, способствуют пагубному влиянию на численность бактерий при дозировке золы 167 т га -1. .

Количество спорообразующих бактерий существенно не отличалось от количества обычных бактерий при дозе золы 167 т га -1 (Рисунки 2A, B).Более того, соотношение спорообразующих бактерий к обычным бактериям заметно увеличилось с 0,012 до 0,019 при дозах золы 0–22 т га –1 до 0,26 при дозе золы 167 т га –1 (дополнительный рисунок 1) . Значительная часть бактерий, выживших при концентрации золы 167 т га -1 , таким образом, переходят в стадию спящих спор, чтобы противостоять экстремальным условиям (Rothschild and Mancinelli, 2001). Для доз золы 0, 5 и 22 т га -1 было значительно больше общих бактерий, чем спорообразующих бактерий, и соотношение спорообразующих бактерий к обычным бактериям было низким, что указывает на то, что бактерии не обязательно должны находиться в споре. Этап, чтобы пережить здесь изменения почвы, вызванные пеплом.

Влияние добавления древесной золы на бактериальное сообщество почвы

Богатство (наблюдаемые OTU) и разнообразие (разнообразие Шеннона) уменьшались с увеличением концентрации древесной золы (Рисунки 3, 4). Богатство и разнообразие показали четкую отрицательную корреляцию с pH почвы, концентрацией древесной золы и электропроводностью. Из трех переменных у pH была самая сильная, а у электропроводности самая слабая корреляция с богатством (рис. 4). С потерей бактериального богатства и разнообразия общий генофонд почвы сокращается, что потенциально снижает функционирование почвы и стабильность экосистемы (Wittebolle et al., 2009; Philippot et al., 2013).

Однако ANOVA с апостериорным тестом Tukey показал, что уменьшение богатства и разнообразия впервые стало значительным через 42 дня на 167 т га -1 древесной золы (рис. 3). Концентрации древесной золы 5 и 22 т га -1 не привели к значительным различиям в богатстве или разнообразии в течение экспериментального периода. Это демонстрирует, что действительно требуются экстремальные концентрации золы, чтобы вызвать значительное влияние на богатство и разнообразие бактериального сообщества в этой лесной почве.Более того, поскольку бактерии, казалось, реагировали постепенно в течение некоторого времени после внесения золы, потребовалось 42 дня для наблюдения значительного влияния на бактериальное богатство и разнообразие.

Добавление древесной золы изменило состав бактериального сообщества, и добавленные дозы древесной золы были лучшей объясняющей переменной для группировок бактериального сообщества. Чем выше дозы золы, добавленные в почву, тем больше наблюдаются отдаленные бактериальные сообщества (рисунки 5, 7 и дополнительная таблица 3).Кроме того, переменные pH, электропроводность и время инкубации также могут в значительной степени объяснить наблюдаемую группировку бактериальных сообществ, но с более слабой объяснительной силой, чем концентрация древесной золы [более низкие значения R 2 с использованием адониса (PERMANOVA)]. Показатели pH почвы и электропроводности показали лишь немного более слабую объяснительную силу, чем концентрация древесной золы, тогда как объяснительная сила времени была намного слабее. Это указывает на то, что изменения pH и электропроводности, вызванные древесной золой, являются важными определяющими переменными для наблюдаемых изменений в составе бактериального сообщества.Более того, результаты показывают, что pH является более важной переменной из двух для наблюдаемых группировок бактериального сообщества из-за немного более высокой объясняющей силы pH по сравнению с электрической проводимостью. Это согласуется с другими исследованиями, показывающими, что pH и электропроводность (часто используемые в качестве меры засоления) определяют структуру микробного сообщества почвы (Fierer, Jackson, 2006; Fierer et al., 2007; Lauber et al., 2009; Rousk). et al., 2010; Kim et al., 2016; Ma et al., 2016). Инкубационный эффект на бактериальные сообщества проявлялся в постепенном изменении бактериальных сообществ почвы, инкубированной без древесной золы (Рисунок 7). Однако это постепенное изменение с течением времени также наблюдалось в образцах с добавлением древесной золы, и поскольку эти образцы привели к значительным различиям между бактериальными сообществами по сравнению с контрольной почвой, наблюдаемые изменения бактериального сообщества следует рассматривать в основном как реакцию на добавленную древесину. пепел.

Ответы на состав бактериального сообщества на уровне филума (рис. 5 и дополнительная таблица 2) показывают несколько тенденций, которые можно объяснить изменениями pH и экологической классификацией, предложенной Fierer et al.(2007) с копиотрофными (аналог r -стратеги: быстрорастущие при высокой доступности питательных веществ, сильно варьирующийся размер популяции) и олиготрофными (аналог K -стратегия: медленнорастущий, более стабильный размер популяции) группами бактерий, как обсуждается ниже.

Относительное количество ацидобактерий уменьшилось с добавлением древесной золы. Это похоже на предыдущие данные о почве после внесения древесной золы (Noyce et al., 2016). Ацидобактерии преобладают в условиях низкого pH (Rousk et al., 2010; Kielak et al., 2016) и повышение pH почвы после добавления древесной золы могут объяснить наблюдаемое снижение. Кроме того, ацидобактерии, как правило, олиготрофны (Smit et al., 2001; Fierer et al., 2007; Inceoğlu et al., 2011; Kielak et al., 2016) и усиление конкуренции с копиотрофными бактериями после добавления питательных веществ, присущих древесной золе. может также объяснить относительное уменьшение количества ацидобактерий.

Относительная численность

Bacteroidetes увеличилась до 22 т га -1 древесной золы, а затем уменьшилась при внесении 167 т га -1 древесной золы.Ранее сообщалось об увеличении Bacteroidetes в почве после внесения древесной золы (Noyce et al., 2016). Было показано, что Bacteroidetes положительно коррелирует с pH почвы (Lauber et al., 2009; Kim et al., 2016). Кроме того, Bacteroidetes демонстрируют копиотрофный образ жизни (Fierer et al., 2007) и, как было показано, являются одними из первых метаболизаторов лабильного углерода в почве (Padmanabhan et al., 2003). Внесение древесной золы обычно увеличивает концентрацию биодоступных питательных веществ и растворенного органического углерода (DOC) в почве (Demeyer et al., 2001; Августо и др., 2008). Наблюдаемое увеличение DOC было объяснено увеличением скорости минерализации. Результаты Jokinen et al. (2006) показали, что микробная активность увеличивается с увеличением pH почвы (от кислого до нейтрального) и концентрации DOC после внесения древесной золы в почву. Увеличение количества питательных веществ, возможное увеличение легкодоступного углерода и более нейтральный pH при дозе золы 22 т га -1 создают благоприятные условия для роста копиотрофных Bacteroidetes, в результате чего большая часть бактериального сообщества занята этой группой.Bacteroidetes, похоже, не в состоянии справиться с экстремальными условиями в почве после добавления высокой дозы золы (167 т га -1 ), что привело к резкому снижению относительной численности этого типа. Интересно, что Pseudomonas , другая важная копиотрофная группа, следовала той же тенденции, что и Bacteroidetes (Smit et al., 2001). Это видно по результату КОЕ (рис. 2С) и по относительной численности результатов секвенирования 16S Pseudomonadaceae (рис. 6) со стимулированным количеством и относительной численностью до 22 т га. -1 добавление древесной золы с последующим добавлением древесной золы. уменьшение на 167 т га -1 добавка древесной золы.

Относительная численность доминирующего типа Proteobacteria снизилась с 1 по 42 день для всех примененных доз золы, но не было обнаружено четкой тенденции на более низких таксономических уровнях, проверяющих классы α-, β-, γ- и δ-Proteobacteria, которые в противном случае было показано, что они реагируют на изменения pH (Rousk et al., 2010) и являются копиотрофными бактериями (Fierer et al., 2007). Однако протеобактерии оставались на высоком относительном уровне (12,5–37,4%) во всех добавленных дозах золы. Это можно объяснить тем, что Proteobacteria в целом довольно устойчивы к изменениям окружающей среды (Barnard et al., 2013).

Относительное обилие

Firmicutes увеличилось с добавлением золы. Особенно это проявляется через 28–42 дня при дозе золы 167 т га -1 . Известно, что Firmicutes способны справляться с различными стрессами окружающей среды (Barnard et al., 2013) и далее известны как бактерии, образующие эндоспоры (de Hoon et al., 2010). Таким образом, фирмы Firmicutes способны выживать и противостоять экстремальным условиям, вызванным концентрацией древесной золы -1 в размере 167 т га.Это согласуется с результатами КОЕ настоящего исследования, показывающими, что общее количество культивируемых бактерий существенно не отличается от количества спорообразующих бактерий, которые присутствуют в почве после внесения золы в размере 167 т га -1 . Увеличение количества Firmicutes можно в значительной степени объяснить увеличением рода Alkalibacterium (Рисунок 6), который доминирует в бактериальном сообществе через 42 дня с добавлением золы на 167 т га -1 . Известно, что Alkalibacterium состоит из алкалифильных и галофильных видов (Ntougias, Russell, 2001; Nakajima et al., 2005; Исикава и др., 2009, 2013). Это может объяснить, почему этот род выживает при резком повышении pH и засоленности (здесь измеряется косвенно по электропроводности) после добавления в почву 167 т га древесной золы -1 за счет других таксонов бактерий.

Виды в пределах рода Paenibacillus обладают многими известными способностями стимулирования роста растений, такими как N 2 фиксация и подавление вредителей и патогенов растений (McSpadden Gardener, 2004; Lal et al., 2016; Рыбакова и др., 2016). Таким образом, ответы в группе, подобной Paenibacillus , могут указывать на изменения общего качества почвы, которые очень важны для лесных плантаций, подобных той, которая исследовалась в настоящем исследовании. Представленные данные ДНК позволили нам увидеть изменения в этом важном роде с внесением золы, где мы увидели увеличение относительной численности при дозе золы 22 т га -1 . Сообщается, что виды Paenibacillus могут расти при pH 5,0–12.0 с оптимумом 7,0–7,2 (von der Weid et al., 2002; Smith et al., 2009; Wang et al., 2013). Оптимум pH около нейтрального хорошо соответствует наблюдаемому увеличению относительной численности Paenibacillus при дозе золы 22 т га -1 , потому что pH почвы здесь близок к оптимуму для роста. Семейство Pseudomonadaceae также включает многие виды, важные для здоровья растений и качества почвы (Martínez-Viveros et al., 2010; Pereg and McMillan, 2015). Pseudomonadaceae увеличение относительной численности на 22 т га -1 добавление золы, что согласуется с подсчетом КОЕ, описанным выше.

Увеличение времени инкубации усиливало реакцию бактериального сообщества (рисунки 3, 5, 7). Это показывает постепенную реакцию почвенных бактерий на вызванные древесной золой изменения в почвенной системе. Напротив, культивируемые бактерии отреагировали уже через 3 дня инкубации (рис. 2). Это можно объяснить медленной деградацией внеклеточной ДНК в почве (Pietramellara et al., 2009), что дает задержку в реакции бактериального сообщества, как видно из секвенирования ДНК 16S. Если это правда, то может быть более быстрая реакция бактерий на внесение золы, которую мы наблюдаем только постепенно, поскольку ДНК разрушается в почве. Будущие исследования, изучающие краткосрочные микробные реакции после внесения древесной золы, могут обойти этот потенциальный мешающий эффект с помощью анализа на основе транскриптов из-за высокой скорости обновления РНК в почве.

Наши результаты показывают, что внесение древесной золы в концентрациях, сопоставимых с верхними пределами действующего законодательства в Скандинавских странах (5 т га -1 ), увеличивало количество бактерий и увеличивало относительное количество копиотрофных бактериальных групп за счет олиготрофных групп.Аналогичная реакция наблюдалась при внесении 22 т га -1 , но с более выраженными эффектами, чем при внесении 5 т га -1 . Ни одна из этих наблюдаемых бактериальных реакций на площади 5–22 т га –1 не указала на потенциальное разрушающее воздействие на экосистему исследуемых здесь еловых лесных насаждений. Однако пагубное воздействие на почвенные бактерии наблюдалось при дозе древесной золы 167 т га -1 со значительным уменьшением разнообразия и количества культивируемых бактерий вместе с преобладанием алкалифильных, галофильных и спорообразующих бактерий.Эти пагубные последствия могут вызвать нежелательное воздействие на функционирование экосистемы. Уже 22 т га -1 – это нереальная дозировка золы для применения в лесном хозяйстве, но отсутствие вредного воздействия при такой высокой дозе дает более надежное основание для вывода о том, что текущие допустимые дозировки древесной золы безопасны. Наблюдаемые бактериальные реакции можно объяснить увеличением pH, электропроводности и питательных веществ после внесения древесной золы. Таким образом, начальный уровень pH почвы, ее буферная способность и щелочность внесенной древесной золы определяют потенциальное пагубное воздействие на сообщества почвенных бактерий и, следовательно, на функционирование экосистемы.

Заключение

Результаты этого исследования показывают, что внесение древесной золы в лесную почву может вызвать значительные изменения в количестве, богатстве, разнообразии и составе сообществ бактерий. Внесенные дозы золы 5 и 22 т га -1 увеличили количество почвенных бактерий и привели к созданию благоприятных условий для копиотрофных бактерий и менее благоприятных для олиготрофных бактерий, что можно было непосредственно увидеть в постепенном изменении состава бактериального сообщества.Пагубное воздействие на почвенные бактерии наблюдалось только при экстремальной обработке 167 т га -1 с уменьшением численности бактерий и резким изменением состава бактериального сообщества. Единственный род, который, как известно, процветает в щелочных условиях, доминировал в бактериальном сообществе, что соответствовало высокой дозе золы (167 т га -1 ), которая действительно делала почву очень щелочной. Спорообразующие бактерии представляют собой большинство бактерий, способных выжить при высокой дозе золы.

Взносы авторов

TB-A, JTN, JV, JH, RR, RK, HCBH и CSJ разработали исследование.TB-A, JTN, JV и JH провели экспериментальную работу и анализ данных. TB-A написал статью в сотрудничестве со всеми соавторами.

Финансирование

Эта работа была поддержана проектом «Центр по переработке биоэнергии (ASHBACK)», финансируемым Датским советом по стратегическим исследованиям (грант № 0603-00587B) и Датским геоцентром (грант № 5298507).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарность

Мы благодарим Пиа Бах Якобсен за руководство лабораторией.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fmicb.2017.01400/full#supplementary-material

Список литературы

Аронссон, К. А., Экелунд, Н. Г. А. (2004). Биологические последствия внесения древесной золы в лесные и водные экосистемы. J. Environ. Qual. 33, 1595–1605.DOI: 10.2134 / jeq2004.1595

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Арвидссон, Х., и Лундквист, Х. (2003). Влияние измельченной древесной золы на химический состав почвы молодых еловых насаждений. Для. Ecol. Manag. 176, 121–132. DOI: 10.1016 / S0378-1127 (02) 00278-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аугусто, Л., Баккер, М. Р., и Мередье, К. (2008). Применение древесной золы в лесных экосистемах умеренного пояса – потенциальные преимущества и недостатки. Почва растений 306, 181–198. DOI: 10.1007 / s11104-008-9570-z

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бот, Э., и Арнебрант, К. (1994). Скорость роста и реакция бактериальных сообществ на pH в известковых и обработанных золой лесных почвах. Soil Biol. Biochem. 26, 995–1001. DOI: 10.1016 / 0038-0717 (94) -7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барнард Р. Л., Осборн К. А. и Файерстоун М. К. (2013). Реакция почвенных бактериальных и грибных сообществ на сильное высыхание и повторное заболачивание. ISME J. 7, 2229–2241. DOI: 10.1038 / ismej.2013.104

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Björk, R.G., Ernfors, M., Sikström, U., Nilsson, M.B., Andersson, M.X., Rütting, T., et al. (2010). Контрастное влияние применения древесной золы на структуру микробного сообщества, биомассу и процессы на осушенных лесных торфяниках. FEMS Microbiol. Ecol. 73, 550–562. DOI: 10.1111 / j.1574-6941.2010.00911.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Капорасо, Дж.Г., Биттингер К., Бушман Ф. Д., ДеСантис Т. З., Андерсен Г. Л. и Найт Р. (2010a). PyNAST: гибкий инструмент для выравнивания последовательностей по шаблону. Биоинформатика 26, 266–267. DOI: 10.1093 / биоинформатика / btp636

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Caporaso, J. G., Kuczynski, J., Stombaugh, J., Bittinger, K., Bushman, F. D., Costello, E. K., et al. (2010b). QIIME позволяет анализировать данные секвенирования сообщества с высокой пропускной способностью. Nat. Методы 7, 335–336. DOI: 10.1038 / nmeth.f.303

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Caporaso, J. G., Lauber, C. L., Walters, W. A., Berg-Lyons, D., Huntley, J., Fierer, N., et al. (2012). Сверхвысокопроизводительный анализ микробного сообщества на платформах Illumina HiSeq и MiSeq. ISME J. 6, 1621–1624. DOI: 10.1038 / ismej.2012.8

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Clapham, W.М. и Зибильске Л. М. (1992). Древесная зола как добавка к известкованию. Commun. Почвоведение. Завод анальный. 23, 1209–1227. DOI: 10.1080 / 0010362

68661

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cruz-Paredes, C., Wallander, H., Kjøller, R., and Rousk, J. (2017). Использование распределения признаков по сообществам для определения реакции микробов на изменения pH и Cd в лесных почвах, обработанных древесной золой. Soil Biol. Biochem. 112, 153–164. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2017.05.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демейер, А., Вунди Нкана, Дж., И Верлоо, М. (2001). Характеристики древесной золы и влияние на свойства почвы и усвоение питательных веществ: обзор. Биоресурсы. Technol. 77, 287–295. DOI: 10.1016 / S0960-8524 (00) 00043-2

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

ДеСантис, Т.З., Хугенхольц, П., Ларсен, Н., Рохас, М., Броди, Э.Л., Келлер, К. и др. (2006). Greengenes, проверенная химерами база данных генов 16S рРНК и рабочая среда, совместимая с ARB. Заявл.Environ. Microbiol. 72, 5069–5072. DOI: 10.1128 / AEM.03006-05

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эдгар Р. К., Хаас Б. Дж., Клементе Дж. К., Айва К. и Найт Р. (2011). UCHIME улучшает чувствительность и скорость обнаружения химер. Биоинформатика 27, 2194–2200. DOI: 10.1093 / биоинформатика / btr381

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эрикссон, Х. М., Нильссон, Т., и Нордин, А. (1998).Раннее влияние извести, затвердевшей и незатвердевшей золы на pH и электрическую проводимость лесной подстилки, отношение к некоторым свойствам золы и извести. Scand. J. For. Res. 2, 56–66.

Google Scholar

Фернандес-Кальвиньо, Д., Руск, Дж., Брукс, П. К., и Бат, Э. (2011). Бактериальный pH-оптимум для pH почвы следа роста, но выше ожидаемого при низком pH. Soil Biol. Biochem. 43, 1569–1575. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2011.04.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фирер, Н., Брэдфорд, М.А., и Джексон, Р.Б. (2007). К экологической классификации почвенных бактерий. Экология 88, 1354–1364.

Google Scholar

Фритце, Х., Перкиёмяки, Дж., Саарела, У., Катайнен, Р., Тикка, П., Юрьяля, К. и др. (2000). Влияние Cd-содержащей древесной золы на микрофлору гумуса хвойных лесов. FEMS Microbiol. Ecol. 32, 43–51. DOI: 10.1111 / j.1574-6941.2000.tb00697.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Frostegård, Å, Båth, E., и Тунлио, А. (1993). Изменения в структуре микробных сообществ почвы в известняковых лесах, выявленные с помощью анализа жирных кислот фосфолипидов. Soil Biol. Biochem. 25, 723–730. DOI: 10.1016 / 0038-0717 (93)

  • -P

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Гулд В. Д., Хагедорн К., Бардинелли Т. Р. и Заблотович Р. М. (1985). Новые селективные среды для подсчета и выделения флуоресцентных псевдомонад из различных местообитаний. Заявл. Environ. Microbiol. 49, 28–32.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Хаас, Б. Дж., Геверс, Д., Эрл, А. М., Фельдгарден, М., Уорд, Д. В., Яннукос, Г., и др. (2011). Образование и обнаружение последовательности химерной 16S рРНК в ПЦР-ампликонах с секвенированием по Сэнгеру и 454-пиросеквенированием. Genome Res. 21, 494–504. DOI: 10.1101 / gr.112730.110

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Хуотари, Н., Тиллман-Сутела, Э., Мойланен, М., и Лайхо, Р. (2015). Переработка золы – на благо окружающей среды? Для.Ecol. Manag. 348, 226–240. DOI: 10.1016 / j.foreco.2015.03.008

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Инчеоглу, О., Аль-Суд, В. А., Саллес, Дж. Ф., Семенов, А. В., и ван Эльзас, Дж. Д. (2011). Сравнительный анализ бактериальных сообществ на картофельном поле, определяемый пиросеквенированием. PLoS ONE 6: e23321. DOI: 10.1371 / journal.pone.0023321

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Исикава, М., Танасупават, С., Накадзима, К., Канамори, Х., Ишизаки, С., Кодама, К. и др. (2009). Алкалибактерия талалий sp. nov., Alkalibacterium pelagium sp. nov., Alkalibacterium putridalgicola sp. ноя и Alkalibacterium kapii sp. nov., слабогалофильные и алкалифильные морские молочнокислые бактерии, выделенные из морских организмов и соленых пищевых продуктов, собранных в Японии и Таиланде. Внутр. J. Syst. Evol. Microbiol. 59, 1215–1226. DOI: 10.1099 / ijs.0.65602-0

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Исикава, М., Ямасато К., Кодама К., Ясуда Х., Мацуяма М., Окамото-Кайнума А. и др. (2013). Alkalibacterium gilvum sp. nov., слабогалофильная и алкалифильная молочнокислая бактерия, выделенная из мягких и полутвердых сыров. Внутр. J. Syst. Evol. Microbiol. 63, 1471–1478. DOI: 10.1099 / ijs.0.042556-0

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Йокинен, Х. К., Кииккиля, О., и Фритце, Х. (2006). Изучение механизмов повышения микробной активности после внесения древесной золы. Soil Biol. Biochem. 38, 2285–2291. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2006.02.007

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Каль, Дж. С., Фернандес, И. Дж., Рустад, Л. Е., и Пекенхэм, Дж. (1996). Пороговые нормы внесения древесной золы в кислую лесную почву. J. Environ. Qual. 25, 220. DOI: 10.2134 / jeq1996.00472425002500020003x

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Kaiser, K., Wemheuer, B., Korolkow, V., Wemheuer, F., Nacke, H., Schöning, I., et al. (2016). Движущие силы структуры, разнообразия и функционирования сообщества почвенных бактерий на лугах и лесах умеренного пояса. Sci. Отчет 6: 33696. DOI: 10.1038 / srep33696

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Карлтун Э., Саарсалми А., Ингерслев М., Мандре М., Андерссон С., Гайтниекс Т. и др. (2008). «Переработка древесной золы – возможности и риски», в Устойчивое использование лесной биомассы для получения энергии , ред.Рёзер, А. Асикайнен, К. Раулунд-Расмуссен и И. Ступак (Дордрехт: Springer), 79–108. DOI: 10.1007 / 978-1-4020-5054-1-4

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ханна, П. К., Райсон, Р. Дж., И Фолкинер, Р. А. (1994). Химические свойства золы, полученной из подстилки эвкалипта, и ее влияние на лесные почвы. Для. Ecol. Manag. 66, 107–125. DOI: 10.1016 / 0378-1127 (94)

    -1

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Келак, А. М., Баррето, К.К., Ковальчук, Г. А., ван Вин, Дж. А., и Курамаэ, Э. Э. (2016). Экология ацидобактерий: выход за рамки генов и геномов. Фронт. Microbiol. 7: 744. DOI: 10.3389 / fmicb.2016.00744

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ким, Дж. М., Ро, А.-С., Чой, С.-К., Ким, Э.-Дж., Чой, М.-Т., Ан, Б.-К., и др. (2016). PH почвы и электропроводность являются ключевыми почвенными факторами, формирующими бактериальные сообщества тепличных почв в Корее. Дж.Microbiol. 54, 838–845. DOI: 10.1007 / s12275-016-6526-5

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Лал С., Кьярини Л. и Табаккиони С. (2016). «Новые данные о связанных с растениями видах Paenibacillus : биоконтроль и активность, стимулирующая рост растений», в Bacilli and Agrobiotechnology , ред. М.Т. Ислам, М. Рахман, П. Пандей, К. К. Джа и А. Аэрон (Cham: Springer International Publishing), 237–279. DOI: 10.1007 / 978-3-319-44409-3-11

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Лаубер, К.Л., Хамади, М., Найт, Р., Фирер, Н. (2009). Оценка pH почвы на основе пиросеквенирования как предиктор структуры почвенного бактериального сообщества в континентальном масштабе. Заявл. Environ. Microbiol. 75, 5111–5120. DOI: 10.1128 / AEM.00335-09

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Лиири М., Сетяля Х., Хайми Дж., Пеннанен Т. и Фритце Х. (2002). На почвенные процессы не влияет функциональная сложность пищевых цепей-разложителей почвы при их нарушении. Soil Biol. Biochem. 34, 1009–1020. DOI: 10.1016 / S0038-0717 (02) 00034-2

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Льядо, С., и Балдриан, П. (2017). Анализ физиологического профиля на уровне сообществ показывает возможность выявления копиотрофных бактерий, присутствующих в почвенной среде. PLoS ONE 12: e0171638. DOI: 10.1371 / journal.pone.0171638

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Лоу, С. Э., Панкрац, Х. С.и Зейкус Дж. Г. (1989). Влияние экстремальных значений pH на споруляцию и ультраструктуру Sarcina ventriculi. J. Bacteriol. 171, 3775–3781.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Ма, Дж., Ибекве, А. М., Янг, Ч.-Х., и Кроули, Д. Э. (2016). На разнообразие и состав бактерий в почвах, где выращивают основные свежие продукты, влияют физико-химические свойства и географическое положение. Sci. Total Environ. 56, 199–209. DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2016.04.122

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Махмуд, С., Финли, Р. Д., Франссон, А.-М., и Валландер, Х. (2003). Влияние затвердевшей древесной золы на микробную активность, рост растений и потребление питательных веществ проростками ели эктомикоризной. FEMS Microbiol. Ecol. 43, 121–131. DOI: 10.1111 / j.1574-6941.2003.tb01051.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Мартинес-Виверос, О., Хоркера, М., Кроули, Д., Гахардо, Г., и Мора, М. (2010). Механизмы и практические соображения, связанные с стимулированием роста растений ризобактериями. J. Soil Sci. Завод Нутр. 10, 293–319. DOI: 10.4067 / S0718-95162010000100006

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Мак-Мерди, П. Дж., И Холмс, С. (2013). phyloseq: пакет R для воспроизводимого интерактивного анализа и графики данных переписи микробиома. PLoS ONE 8: e61217. DOI: 10.1371 / journal.pone.0061217

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Мерино, А., Омил, Б., Фонтурбель, М. Т., Вега, Дж. А., и Бальбоа, М.А. (2016). Рекультивация интенсивно обрабатываемых почв в регионах с умеренным климатом путем добавления древесной золы, содержащей древесный уголь: состав ПОВ и функциональное разнообразие микробов. Заявл. Soil Ecol. 100, 195–206. DOI: 10.1016 / j.apsoil.2015.11.029

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Мойланен М., Сильфверберг К. и Хокканен Т. Дж. (2002). Влияние древесной золы на рост деревьев, растительность и качество субстрата осушенного болота: тематическое исследование. Для. Ecol.Manag. 171, 321–338. DOI: 10.1016 / S0378-1127 (01) 00789-7

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Muse, J. K., and Mitchell, C. C. (1995). Зола из котлов бумажных фабрик и побочные продукты извести в качестве материалов для известкования почвы. Agron. J. 87, 432. DOI: 10.2134 / agronj1995.00021962008700030008x

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Накадзима К., Хирота К., Нодасака Ю. и Юмото И. (2005). Alkalibacterium iburiense sp. nov., облигатный алкалифил, восстанавливающий краситель индиго. Внутр. J. Syst. Evol. Microbiol. 55, 1525–1530. DOI: 10.1099 / ijs.0.63487-0

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Николсон, В. Л., Мунаката, Н., Хорнек, Г., Мелош, Х. Дж., И Сетлоу, П. (2000). Устойчивость эндоспор Bacillus к экстремальным земным и внеземным условиям. Microbiol. Мол. Биол. Ред. 64, 548–572. DOI: 10.1128 / MMBR.64.3.548-572.2000

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Нойс, Г.Л., Фулторп, Р., Горголевски, А., Хазлет, П., Тран, Х., Басилико, Н. (2016). Реакция почвенных микробов на добавление древесной золы и лесные пожары в управляемых лесах Онтарио. Заявл. Soil Ecol. 107, 368–380. DOI: 10.1016 / j.apsoil.2016.07.006

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Нтугиас, С., Рассел, Н. Дж. (2001). Alkalibacterium olivoapovliticus gen. nov., sp. nov., новая облигатно алкалифильная бактерия, выделенная из промывных вод съедобных оливок. Внутр. J. Syst. Evol. Microbiol. 51, 1161–1170. DOI: 10.1099 / 00207713-51-3-1161

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Оно, Т., и Сьюзан Эрих, М. (1990). Влияние внесения древесной золы на pH почвы и уровни питательных веществ в почвенных тестах. Agric. Экосист. Environ. 32, 223–239. DOI: 10.1016 / 0167-8809 (90) -7

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Оксанен, Дж., Киндт, Р., Лежандр, П., О’Хара, Б., Симпсон, Г.L., Solymos, P., et al. (2008). веганский: Экологический пакет сообщества . Доступно по адресу: https://cran.r-project.org/web/packages/vegan/

    Google Scholar

    Олссон, Б.А., Бенгтссон, Дж., И Лундквист, Х. (1996). Влияние различной интенсивности лесозаготовок на запасы обменных катионов в почвах хвойных лесов. Для. Ecol. Manag. 84, 135–147. DOI: 10.1016 / 0378-1127 (96) 03730-9

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Падманабхан, П., Падманабхан, С., ДеРито, К., Грей, А., Ганнон, Д., Снейп, Дж. Р. и др. (2003). Дыхание 13C-меченых субстратов, добавленных в почву в поле, и последующий анализ гена 16S рРНК 13C-меченой почвенной ДНК. Заявл. Environ. Microbiol. 69, 1614–1622. DOI: 10.1128 / AEM.69.3.1614-1622.2003

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Паркс, Д. Х., Бейко, Р. Г. (2010). Выявление биологически значимых различий между метагеномными сообществами. Биоинформатика 26, 715–721. DOI: 10.1093 / биоинформатика / btq041

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Пол, Э. А. (2014). Почвенная микробиология, экология и биохимия , 4-е изд. Уолтем, Массачусетс: Academic Press.

    Google Scholar

    Пелтониеми К., Пирхёнен М., Лайхо Р., Мойланен М. и Фритце Х. (2016). Микробные сообщества после удобрения древесной золой в бореальном осушенном торфяном лесу. Eur.Журнал Soil Biol. 76, 95–102. DOI: 10.1016 / j.ejsobi.2016.08.004

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Перег, Л., и Макмиллан, М. (2015). Определение потенциального использования полезных микроорганизмов для повышения продуктивности в системах выращивания хлопка. Soil Biol. Biochem. 80, 349–358. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2014.10.020

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Перкиёмяки Дж. И Фритце Х. (2002). Краткосрочное и долгосрочное воздействие древесной золы на микробное сообщество гумуса бореальных лесов. Soil Biol. Biochem. 34, 1343–1353. DOI: 10.1016 / S0038-0717 (02) 00079-2

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Перкиёмяки Дж. И Фритце Х. (2003). Увеличивает ли имитация кислотных дождей выщелачивание кадмия из древесной золы до токсичных уровней для гумусовых микробов хвойных лесов? FEMS Microbiol. Ecol. 44, 27–33. DOI: 10.1111 / j.1574-6941.2003.tb01087.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Perkiömäki, J., Tom-Petersen, A., Nybroe, O., и Fritze, H. (2003). Микробное сообщество бореальных лесов после длительного воздействия кислот и металлов в полевых условиях и возможное восстановление с помощью древесной золы. Soil Biol. Biochem. 35, 1517–1526. DOI: 10.1016 / S0038-0717 (03) 00250-5

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Филиппо, Л., Спор, А., Эно, К., Брю, Д., Бизуар, Ф., Джонс, К. М. и др. (2013). Утрата микробного разнообразия влияет на круговорот азота в почве. ISME J. 7, 1609–1619.DOI: 10.1038 / ismej.2013.34

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Пьетрамеллара Г., Ашер Дж., Боргони Ф., Чекерини М. Т., Герри Г. и Наннипьери П. (2009). Внеклеточная ДНК в почве и отложениях: судьба и экологическая значимость. Biol. Fertil. Почвы 45, 219–235. DOI: 10.1007 / s00374-008-0345-8

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Qin, J., Hovmand, M. F., Ekelund, F., Rønn, R., Christensen, S., Groot, G.A., et al. (2017). Внесение древесной золы увеличивает pH, но не вредит мезофауне почвы. Environ. Загрязнение. 224, 581–589. DOI: 10.1016 / j.envpol.2017.02.041

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Rousk, J., Båth, E., Brookes, P.C., Lauber, C.L., Lozupone, C., Caporaso, J.G., et al. (2010). Сообщества почвенных бактерий и грибов через градиент pH в пахотной почве. ISME J. 4, 1340–1351. DOI: 10.1038 / ismej.2010.58

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Руск, Дж., Брукс, П. К., и Бэт, Э. (2009). Противоположное влияние pH почвы на рост грибков и бактерий предполагает функциональную избыточность минерализации углерода. Заявл. Environ. Microbiol. 75, 1589–1596. DOI: 10.1128 / AEM.02775-08

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Рыбакова Д., Чернава Т., Кёберл М., Либмингер С., Этемади М. и Берг Г. (2016). Биоконтроль с помощью эндофитов: новое понимание экологии и механизма действия Paenibacillus.Почва растений 405, 125–140. DOI: 10.1007 / s11104-015-2526-1

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Саарсалми А., Смоландер А., Куккола М. и Арола М. (2010). Влияние древесной золы и азотных удобрений на химические свойства почвы, микробные процессы в почве и рост древостоя в двух хвойных насаждениях в Финляндии. Почва растений 331, 329–340. DOI: 10.1007 / s11104-009-0256-y

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Саарсалми А., Смоландер А., Куккола, М., Мойланен, М., и Сарамяки, Дж. (2012). 30-летнее влияние древесной золы и азотных удобрений на химические свойства почвы, микробные процессы в почве и рост древостоя в древостоях сосны обыкновенной. Для. Ecol. Manag. 278, 63–70. DOI: 10.1016 / j.foreco.2012.05.006

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Смит, Э., Лифланг, П., Гомманс, С., ван ден Брук, Дж., Ван Мил, С., и Вернарс, К. (2001). Разнообразие и сезонные колебания доминирующих представителей бактериального почвенного сообщества на пшеничном поле, определяемые методами культивирования и молекулярными методами. Заявл. Environ. Microbiol. 67, 2284–2291. DOI: 10.1128 / AEM.67.5.2284-2291.2001

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Смит, С. А., Бенардини, Дж. Н., Ремень, Дж. Л. и Кроуфорд, Р. Л. (2009). Разнообразие аэробных и факультативных алкалитолерантных и галотолерантных эндоспорообразователей в почве бассейна Алворд, штат Орегон. Syst. Прил. Microbiol. 32, 233–244. DOI: 10.1016 / j.syapm.2008.09.008

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Улери, А.Л., Грэхем, Р. К., и Амрейн, К. (1993). Зольный состав и pH почвы после интенсивного горения. Почвоведение. 156, 358–364. DOI: 10.1097 / 00010694-199311000-00008

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Вэнс, Э. Д. (1996). Внесение золы дровяных и комбинированных котлов в землю: обзор. J. Environ. Qual. 25, 937. DOI: 10.2134 / jeq1996.00472425002500050002x

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Виейра, Ф.С.С., и Нахас, Э. (2005). Сравнение численности микробов в почвах с использованием различных питательных сред и температур. Microbiol. Res. 160, 197–202. DOI: 10.1016 / j.micres.2005.01.004

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    фон дер Вейд И., Дуарте Г. Ф., ван Эльзас Дж. Д. и Селдин Л. (2002). Paenibacillus brasilensis sp. nov., новый азотфиксирующий вид, выделенный из ризосферы кукурузы в Бразилии. Внутр. J. Syst.Evol. Microbiol. 52, 2147–2153. DOI: 10.1099 / 00207713-52-6-2147

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Wang, L.-Y., Li, J., Li, Q.X., and Chen, S.-F. (2013). Paenibacillus beijingensis sp. nov., азотфиксирующий вид, выделенный из почвы ризосферы пшеницы. Антони Ван Левенгук 104, 675–683. DOI: 10.1007 / s10482-013-9974-5

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Вебер, А., Карсисто, М., Леппянен, Р., Сундман, В., и Скуиньш, Дж. (1985). Микробная активность в гистозоле: влияние древесной золы и удобрений NPK. Soil Biol. Biochem. 17, 291–296. DOI: 10.1016 / 0038-0717 (85) -X

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Виттеболле Л., Марзорати М., Клемент Л., Баллой А., Даффончио Д., Хейлен К. и др. (2009). Первоначальная равномерность сообщества способствует функциональности в условиях выборочного стресса. Природа 458, 623–626. DOI: 10.1038 / природа07840

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Чжан Дж., Коберт К., Флури Т. и Стаматакис А. (2014). PEAR: быстрое и точное слияние Illumina Paired-End reAd reAd. Биоинформатика 30, 614–620. DOI: 10.1093 / биоинформатика / btt593

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Циммерманн, С., Фрей, Б. (2002). Дыхание почвы и микробные свойства в кислой лесной почве: влияние древесной золы. Soil Biol. Biochem. 34, 1727–1737. DOI: 10.1016 / S0038-0717 (02) 00160-8

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Геотехнические свойства композитного мелкозернистого грунта на основе древесной золы

    В Бангладеш наблюдается широкое использование древесины в качестве твердой биомассы для производства тепла и электроэнергии, что привело к увеличению количества остатков сгорания, известных как пепел. Этот пепел выбрасывают и сбрасывают кое-где, что приводит к загрязнению окружающей среды.С этим можно справиться, используя древесную золу в качестве стабилизатора мягкой глины. Обнаружено улучшение инженерных свойств существующего грунта в стабилизированных формах, в частности прочности на неограниченное сжатие (UCS), параметров прочности на сдвиг, удобоукладываемости, а также характеристик уплотнения и сжимаемости. Поэтому лабораторные испытания, связанные с этими свойствами, были выполнены для некоторого выбранного процентного содержания древесной золы, например, 0%, 5%, 7,5%, 10% и 12,5%. Химическое исследование древесной золы показывает, что она содержит около 30% CaO, что позволяет ей вести себя как пуццолановый материал.Кроме того, результат теста свидетельствует о том, что почву можно сделать легче за счет увеличения влажности, прочности и снижения сжимаемости за счет добавления зольности.

    1. Введение

    В последние десятилетия наблюдаются некоторые трудности при строительстве фундаментов на мягкой глине. Эти почвы считаются проблемными, поскольку они обладают высокой сжимаемостью и низкой прочностью на сдвиг. Они также могут набухать и сжиматься. Одним из показателей для мягкого грунта является сопротивление недренированному сдвигу менее 40 кПа [1].Эти почвы обладают более высокой прочностью в сухом состоянии и теряют свою прочность при повышении содержания влаги. Эти типы дисперсных почв также очень подвержены эрозии [2]. Следовательно, эти почвы не подходят для строительства на них инфраструктуры, так как они имеют высокий риск оседания. Более того, доступная земля для строительства очень ограничена. Следовательно, для инженера-основателя стало сложной задачей спроектировать и построить фундамент на таком мягком грунте. Существуют различные методы улучшения инженерных свойств таких грунтов, такие как стабилизация, цементация, удаление и замена, удаление и повторное уплотнение, предварительная нагрузка, виброфлотация, каменные колонны, а также динамическое уплотнение и армирование с использованием геосинтетических материалов [3–8].Эти методы улучшают физические и химические свойства почвы таким образом, что она становится однородной; следовательно, прочность увеличивается, а деформируемость и проницаемость снижаются. Хотя методы уплотнения и уплотнения очень хорошо подходят для гранулированного грунта, для уплотнения грунта требуется много времени (от месяцев до лет), особенно со связным грунтом [9]. Более того, в случае высокоорганической мягкой почвы невозможно улучшить геотехнические свойства почвы с помощью этих методов.Методы замены могут быть возможным решением для органического грунта, когда органический грунт на достаточную глубину заменяется зернистым грунтом, таким как песок и щебень, или предварительная нагрузка для улучшения инженерных свойств [10]. Химическая стабилизация является альтернативным недорогим решением, при котором стабилизирующие агенты, такие как цемент, известь, летучая зола и другие связующие, быстро стабилизируют органический грунт посредством химических реакций [11–13].

    9018 9018

    Свойства Грунт

    Предел жидкости (%) 46
    9018 Пластик гравитация 2.71
    OMC (%) 22
    MDD (кг / м 3 ) 1550
    Прочность на сдвиг без нагрузки, S u 8
    9018

    Стабилизация почвы с использованием химических добавок, таких как цемент, зола рисовой шелухи (RHA), летучая зола и известь, широко используется из-за их вяжущих компонентов [14–18]. Эти вяжущие компоненты модифицируют и стабилизируют мягкий грунт посредством катионного обмена, флокуляции и агломерации, а также реакций [19].Однако выбор химических добавок зависит от нескольких факторов, таких как плотность в сухом состоянии, прочность на сдвиг [20, 21], удобоукладываемость (в методах улучшения поверхности) и долговечность [22]. Барендс [23] классифицировал методы улучшения почвы для мягкой почвы в зависимости от способа обработки почвы.

    Древесина, которая широко используется в качестве источника топлива и энергии, привела к значительному увеличению количества остатков сгорания. Древесная зола – это серый материал, получаемый при сгорании древесины.Обычно его выбрасывают как отходы и вывозят вне дома или на свалку, что увеличивает объем свалки. В такой стране, как Бангладеш, где плотность населения очень высока, необходимо надлежащим образом управлять этими отходами на ограниченной площади полигона. Поэтому в качестве альтернативного решения эта зола может быть использована в качестве потенциального стабилизатора почвы посредством химической реакции. Химический состав древесной золы предполагает, что ее можно использовать в качестве заменителя CaO (который содержит около 30% CaO) для стабилизации почвы.Он не обладает пластичными свойствами, поскольку частицы в большинстве своем имеют размер менее 0,075 миллиметра. Из литературы установлено, что содержание тяжелых металлов в древесной золе очень низкое [24, 25]. Однако эта зола может выщелачивать тяжелые металлы в почву, но концентрация металлов движется медленно. Медленное движение фильтрата объясняется снижением растворимости фильтрата из-за влияния значения pH древесной золы. Пока значение pH выше 6, металлы будут оставаться связанными в почве, химически зафиксированными на месте [26, 27].

    Кхулна – юго-западная часть Бангладеш с мелкозернистой почвой с некоторыми органическими отложениями, которые из-за более низкой несущей способности не подходят для фундаментов мелкого заложения [28]. В настоящем исследовании древесная зола рассматривается как заменитель извести (CaO) для улучшения сжимаемости и прочностных характеристик.

    2. Материалы и методы
    2.1. Материалы

    Образец почвы был собран в КУЭТ, Кхулна, Бангладеш (758686,70 м в.д., 2529312,06 м северной широты, высота 3 м) в нарушенном состоянии путем раскопок вручную.Затем его высушили и измельчили с помощью ручного молотка. Измельченный грунт просеивали через сито с отверстием 4,75 мм. Почва может быть классифицирована как A-7-6 и CL (глина с низкой пластичностью) согласно AASHTO и Единой системе классификации почв (USCS), соответственно (Рисунок 1). Физические свойства почвы приведены в Таблице 1.


    Древесная мука была собрана на местной лесопилке и просто сожжена для получения золы. В этом случае измельченная древесина хранилась в стальном ящике на 1 шт.Размеры 5 м × 1,5 м. Для измерения температуры горения использовались пять термопар с подключенным регистратором данных. Брикеты использовались в качестве топлива для разжигания и поддержания огня. Древесная зола содержала около 30% CaO, что является ключевым фактором улучшения свойств почвы (Таблица 2).

    2.2. Методология

    Почву и древесную золу хранили в печи при 105 ° C в течение ночи для удаления влаги и подавления микробной активности. Измельченный грунт и зола были смешаны вручную в большом лотке в сухом состоянии с должной осторожностью, поскольку согласно таблице 3 существует вероятность неравномерного перемешивания.

    9018 9018 9018 9018 SO 2 SO

    Составляющие % в древесной золе

    CaO 29.80
    29.80 9,55
    Fe 2 O 3 0,95
    Na 2 O 7,50
    SiO 2 25.8
    Al 2 O 3 14,72
    P 2 O 5 2,33
    TiO 2 0,70 0,70 0,70
    Потери при воспламенении, LOI 2,70

    9018 9181 9018 9181 Образец 9018 9181 Описание образца 9018 922 ) Механические свойства обработанных образцов крайне важны для поддержания согласованности между приготовлениями образцов. Было решающим, что согласованность между образцами может быть достигнута путем контроля воды для смешивания.В этом исследовании образцы были подготовлены с использованием соответствующего оптимального содержания влаги (OMC) для сохранения консистенции. Был проведен ряд лабораторных испытаний, включая индексные испытания, испытание на уплотнение, испытание на UCS, испытание на прямой сдвиг и испытание на уплотнение на необработанных, а также обработанных золой почвах.

    Перед проведением испытания на уплотнение необработанные и обработанные золой почвы (содержание золы 5, 7,5, 10 и 12,5%) вручную смешивали с водой в течение примерно десяти минут.После этого смеси помещали в полиэтиленовые мешки и продолжали перемешивание встряхиванием, переворачиванием и надавливанием мешка для выдавливания воздуха из пустот в почве. Серия стандартных тестов Проктора, теста удельного веса и теста предела Аттерберга на необработанных и обработанных золой почвах была проведена в соответствии с ASTM D 698, ASTM D854 и ASTM D-4318 соответственно.

    Затем образец статически уплотняли в три слоя внутри цилиндрической разъемной формы, которую смазывали так, чтобы каждый слой достиг заданной плотности в сухом состоянии.Верх первого и второго слоев слегка скарифицирован. После процесса формования образец сразу извлекали из разъемной формы. Затем образцы были измерены в соответствии с требованиями для различных испытаний и помещены в пластиковые пакеты, чтобы избежать значительных колебаний содержания влаги перед испытанием.

    Испытания на неограниченное сжатие использовались в большинстве экспериментальных программ для проверки эффективности обработанного грунта. Прочность на сжатие без отверждения цилиндрических образцов (диаметр 36 мм и длина 71 мм) определяли в соответствии с ASTM D-2166.Параметры прочности на сдвиг ( c и φ ) были определены путем испытания на прямой сдвиг (ASTM D 3080) уплотненных образцов грунта (диаметром 60 мм и высотой 25 мм). Осадочные характеристики грунтов определялись путем проведения испытания на уплотнение (ASTM D-2435) на образцах диаметром 63,5 мм и высотой 25 мм.

    3. Результаты и обсуждение
    3.1. Результат испытания пределов Аттерберга

    Пределы Аттерберга очень важны для характеристики почвы в пределах широкой категории.Вариации предела жидкости и предела пластичности в зависимости от процентного содержания древесной золы показаны на Рисунке 2. Результаты предельного значения Аттерберга показывают, что как предел жидкости, так и предел пластичности увеличиваются с увеличением процентного содержания древесной золы. Предел текучести составлял от 46 до 56%, а предел пластичности от 27 до 40%, что приводило к снижению значений индекса пластичности от 19 до 16%. Okagbue [29] показал аналогичные результаты и объяснил, что эти полезные изменения в технических свойствах главным образом приписываются катионному обмену, флокуляции глины, агломерации и пуццолановым реакциям.Например, быстрые и немедленные изменения пластичности произошли из-за катионного обмена и флокуляции глины. Эти тенденции аналогичны тем, которые возникают при обработке почвы известью, золой рисовой шелухи и цементом [30–32].


    Диаграмма пластичности, показанная на рисунке 1, показывает изменение формы зерна почвы при добавлении древесной золы. Эта кривая показывает, что почва изначально содержала глину средней пластичности, а после добавления золы она меняет форму с глины на ил.Это изменение формы объясняется агломерацией частиц глины из-за образования геля силиката кальция. Этот гель покрывает обломки глины, связывая их вместе и заполняя поры, что приводит к снижению водопоглощения и усадки, как описано в Okagbue [29].

    3.2. Характеристики уплотнения

    На рисунке 3 показано влияние древесной золы на оптимальное содержание влаги (OMC) и максимальную сухую плотность почвы. Видно, что максимальная сухая плотность уменьшается с увеличением количества древесной золы, а оптимальная влажность постепенно увеличивается с 22% до 27.1% с добавкой 12,5% золы. Эта тенденция аналогична Okagbue [29], и он описывает, что уменьшение максимальной плотности в сухом состоянии объясняется агломерацией и флокуляцией глинистых частиц в результате реакции катионообмена, что приводит к заниманию большего пространства, а также к уменьшению отношения массы к объему. Это также может быть связано с заменой частиц почвы относительно того же объема древесной золой, имеющей более низкий удельный вес (1,67). Например, удельный вес почвы уменьшен с 2.От 71 до 2,54 после добавления зольности 12,5%.


    С другой стороны, оптимальная влажность почвы увеличивается с увеличением содержания древесной золы, поскольку для образования известкового продукта Ca (OH) 2 и его растворения требуется больше воды. продукт на ионы Ca 2+ и OH , чтобы обеспечить большее количество ионов Ca 2+ для реакции катионного обмена. Кроме того, чем больше мелких частиц, тем больше площадь поверхности, поэтому для обеспечения хорошей смазки требуется больше воды.Зольность также снижает количество свободного ила и глинистой фракции, образуя более грубые материалы, которые занимают большие пространства для удержания воды.

    3.3. Прочностные характеристики
    3.3.1. Прочность на неограниченное сжатие (UCS)

    Для оценки полезности древесной золы для улучшения свойств почвы были проведены испытания прочности на неограниченное сжатие. На рис. 4 графически показано поведение напряженно-деформированного состояния исходного грунта и грунта, обработанного древесной золой, при вертикальной нагрузке.Первоначально напряжение быстро увеличивается с увеличением напряжения до достижения пикового значения. После достижения максимального напряжения оно уменьшается с увеличением напряжения как для обработанных древесной золой, так и для исходных почв. Также видно, что исходная почва разрушилась при более высокой пластической деформации по сравнению с почвой, обработанной древесной золой.


    На рисунке 5 показано изменение UCS с добавлением древесной золы. В целом, по мере увеличения доли древесины процент UCS значительно увеличивается по сравнению с необработанной почвой ( q u = 60 кПа).На рисунке показано, что при добавлении зольности до 10% происходит быстрое увеличение UCS, а при дальнейшем содержании золы 2,5% значение UCS существенно не увеличивается. Okagbue [29] также сообщил, что 10% зольность дает оптимальное значение UCS для неотвержденных образцов. Он также оценил значение UCS для различных дней отверждения, хотя не было обнаружено значительного улучшения прочности. Причиной этого улучшения является образование вяжущих гелей (гидратов) из-за реакций между CaO в золе с Al 2 O 3 и SiO 2 почвы.Это приводит к агломерации частиц большого размера и вызывает повышение прочности на сжатие. Следовательно, древесную золу можно рассматривать как потенциальную добавку для стабилизации мягкой глины.


    3.3.2. Параметры прочности на сдвиг

    Прочность на сдвиг по Мору – Кулону охватывает исходный грунт и композитные грунты на основе древесной золы, показанные на рисунке 6. Этот рисунок показывает, что напряжение сдвига увеличивается с каждым приращением нормального напряжения, а также крутизна кривой. увеличивается с увеличением зольности до 10%.Однако кривая для почвы, обработанной 12,5% золы, не показала значительного увеличения крутизны.


    Несоответствие когезии ( c ) и угла трения ( φ ) с увеличением% зольности показано на рисунке 7. Наблюдается, что значение когезии постепенно увеличивается с 33,43 кПа до 35,3 кПа при добавке древесной золы до 10%. После этого это значение внезапно падает до 34,02 кПа для дальнейшего увеличения зольности. Аналогичную тенденцию можно наблюдать в случае угла трения, поскольку он быстро увеличивается с 18 ° до 33 ° до 10% зольности, и это значение уменьшается еще 2 раза.5% содержания древесной золы. Таким образом, оптимальные параметры прочности на сдвиг были найдены при содержании золы 10%, и древесная зола может быть полезной добавкой против разрушения почвы при сдвиге.


    3.4. Характеристики уплотнения

    Испытание одномерного уплотнения проводилось для определения характеристик уплотнения как необработанной, так и обработанной древесной золой почвы. На рисунке 8 представлена ​​зависимость между коэффициентом пустотности и приложенным напряжением. Видно, что все кривые показывают аналогичную тенденцию для коэффициента пустотности в зависимости от приложенного давления.Было обнаружено, что коэффициент пустотности уменьшается с увеличением приложенного давления во время периода нагружения, тогда как коэффициент пустотности увеличивается из-за сброса приложенного давления, но коэффициент пустотности не возвращается в исходное состояние, поскольку он подвергается условиям пластической деформации.


    Изменение индекса сжатия и начального коэффициента пустотности в зависимости от содержания древесной золы показано на рисунке 9. Наблюдается, что индекс сжатия ( C c ) постепенно уменьшается от 0.19-0,12 для обработки почвы древесной золой до 12,5%. Это уменьшение индекса сжатия подразумевает, что это могло быть результатом повышенного образования продуктов в поровых пространствах почвы в результате физико-химических изменений, которые приводят к снижению индекса сжатия [33]. С другой стороны, значение начального коэффициента пустотности ( e 0 ) постепенно увеличивалось при добавлении содержания древесной золы до 7,5%, а после этого оно снижалось при увеличении содержания золы.Уменьшение доли пустот в образце почвы при добавлении древесной золы более 7,5% объясняется быстрым пуццолановым действием почвенно-зольной смеси.


    4. Выводы

    В этом исследовании оценивалась степень, в которой древесная зола может улучшить основные геотехнические свойства, такие как консистенция, уплотнение, UCS, прочность на сдвиг и характеристики осадки необработанной глинистой почвы и глинистой почвы на основе древесной золы. Почва стабилизировалась на 5%, 7,5%, 10% и 12%.Содержание древесной золы 5%. Наблюдается улучшение геотехнических свойств обработанного золой грунта. На основании результатов, полученных после завершения экспериментальной программы, можно сделать следующие выводы: (i) Древесная зола снижает пластичность и максимальную сухую плотность глины, в то время как больше воды требуется для агломерации и флокуляции глинистых частиц посредством реакции катионообмена. и коагуляция с последующим уменьшением количества мелких частиц. (ii) Стабилизация золы приводит к увеличению прочности на неограниченное сжатие в мягком глинистом грунте, а 10% -ная смесь древесной золы и глины оптимизирует результаты.Чем больше процент добавленной золы, тем выше прочность. (Iii) При добавлении древесной золы наблюдается резкое улучшение параметров прочности на сдвиг. Угол внутреннего трения увеличился примерно на 85% при добавлении 10% цемента, в то время как значение когезии улучшилось только примерно на 6% при добавлении 10% золы.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.


    Древесная зола (г) Содержание золы (%)

    Исходный грунт 6000 0
    W1 6000
    W2 6000 450 7.5
    W3 6000 600 10
    W4 6000 750 12,5