The effects of spruce biochar on soil fertility and barley (Hordeum vulgare L.) yield formation eight years after application to nutrient deficient soil

Biohiiliä, eli pyrolyysimenetelmällä valmistettuja hiilipitoisia aineita, voidaan hyödyntää pitkäikäisenä maanparannusaineina. Biohiilien pitkä säilyvyys maassa mahdollistaa myös hiilen sitomisen ilmakehästä maaperään, mikä vähentää ilmakehässä olevan hiilidioksidin määrää. Biohiilet voivat parantaa maan mururakennetta ja vesi- ja ravinnetaloutta, ja erityisen suuria vaikutuksia niillä voi olla happamilla tai vain vähän hiiltä sisältävillä mailla. Biohiilien positiiviset vaikutukset maaperään voivat myös heijastua suurempiin viljelykasvien satoihin. Merkittävä osa biohiilien vaikutuksia käsittelevistä tutkimuksista on kuitenkin tehty trooppisessa tai lauhkeassa ilmastossa, eikä tietoa ole juurikaan saatavilla biohiilien vaikutuksista viljojen, ja erityisesti ohran satokomponenttien muodostumiseen. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää kuusipohjaisen biohiilen vaikutuksia peltomaan vesi- ja ravinnetalouteen, sekä ohran (Hordeum vulgare L.) satokomponentteihin 8 vuotta biohiilen lisäyksen (5, 10, 20 ja 30 t ha-1) jälkeen. Lisäksi tutkimuksessa selvitettiin eloperäisen ja mineraalilannoitteen vaikutuksia, yksin ja yhdessä biohiilen kanssa, maan ravinne- ja kosteuspitoisuuteen sekä ohran satokomponentteihin. Biohiili ei vaikuttanut merkitsevästi maan kosteus- tai ravinnepitoisuuteen, eikä myöskään ohran satokomponentteihin. Lannoituskäsittelyt vaikuttivat merkitsevästi maan kosteus- ja ravinnepitoisuuksiin, johtolukuun, pH-arvoon, ohrakasvuston lehtivihreäpitoisuuteen, biomassaan, jyvien määrään ja painoon sekä satoon. Biohiilen vähäiset vaikutukset voivat johtua maan korkeasta lähtökohtaisesta hiilipitoisuudesta, ja vastaavia tuloksia on myös saatu koekentältä edeltävinä vuosina. Lisätty biohiili on myös voinut kulkeutua syvemmälle maahan maanmuokkauksen yhteydessä, ja osa biohiilihiukkasista on voinut rapautua. Kasvukausi 2018 oli myös poikkeuksellisen kuiva, ja kevään kuivuus yhdistettynä suureen rikkakasvimäärään vaikeutti kasvuston kehittymistä, jolloin mitattava sato jäi tavanomaista pienemmäksi.

Biochars are soil amendment materials produced via pyrolysis of biomass. They are resistant to degradation and can be used as a way to sequester carbon from the atmosphere. Biochars can improve soil structure and water and nutrient retention capacity, and significant positive effects on soil aggregate stability, water retention capacity and nutrient availability have been observed in acidic soils with low carbon content. The positive effects of biochar on soil properties can also increase crop yields. However, most studies on the effects of biochar have been conducted in tropical or temperate climates, and currently very little is known on its effects on the yield formation of cereals, and more specifically, barley. The aim of this study was to determine the effects of softwood biochar on field soil moisture and nutrient contents, as well as its effects on yield components of barley (Hordeum vulgare L.) 8 years after its application (0, 5, 10, 20 and 30 t ha-1) to boreal soil. In addition, the effects of organic and mineral fertilizers, alone and together with biochar, on soil moisture, nutrient contents and barley yield components were studied. Biochar did not have significant effects on soil moisture or nutrient contents or on barley yield components. Fertilization had significant effects on contents of soil moisture and nutrients, electrical conductivity, pH and the biomass, leaf chlorophyll content, number and weight of seeds and the final yield of barley. The non-significant effects of biochar can be due to the high amount of carbon already present in the soil, and similar results have been observed on the research site in previous years. The added biochar may also have been misplaced by soil management or degraded by weathering. The growing season of 2018 was drier and warmer than the long-term average and drought during the beginning of the growing season combined with issues with weeds negatively affected crop development and yield components.