Biochar application can mitigate NH3 volatilization in acidic forest and upland soils but stimulates gaseous N losses in flooded acidic paddy soil

Resumo

O biochar (BC) tem atraído atenção para o sequestro de carbono, uma estratégia para mitigar as mudanças climáticas e aliviar a acidificação do solo. A maioria das meta-análises não elaborou suficientemente os efeitos do BC na transformação do N do solo, de modo que a importância prática do BC não pôde ser avaliada. Neste estudo, um estudo de rastreamento ¹⁵N foi conduzido para investigar os efeitos da aplicação de BC nas transformações brutas de N do solo em solos ácidos com diferentes tipos de uso da terra. Os resultados mostram que a aplicação de BC acelerou a taxa bruta de mineralização do N orgânico lável para NH₄⁺ (MNlab) (3%–128%), o que foi associado a um aumento no nitrogênio total. O BC mitigou a volatilização de NH₃ (VNH₃) (52%–99%) em solos de terras altas e florestais devido à adsorção de NH₄⁺/NH₃, enquanto causou maiores perdas gasosas de N (NH₃ e N₂O) em solos de arrozal alagado. Uma função importante foi o efeito da adição de BC na oxidação de NH₄⁺ (ONH₄). Enquanto a ONH₄ aumentou (4%–19%) em solos de terras altas, foi inibida (34%–71%) em solos de arrozal e não mostrou resposta em solos florestais. No geral, a aplicação de BC reduziu o risco potencial de perda de N (PRL), especialmente em solos florestais (82%–98%). Este estudo também mostra que o efeito do BC no ciclo do N do solo é específico do uso da terra. A adequação das práticas que incluem BC depende dos efeitos sobre as perdas gasosas de N.

Abstract

Biochar (BC) has attracted attention for carbon sequestration, a strategy to mitigate climate change and alleviate soil acidification. Most meta-analyses have insufficiently elaborated the effects of BC on soil N transformation so the practical importance of BC could not be assessed. In this study, a 15N tracing study was conducted to investigate the effects of BC amendment on soil gross N transformations in acidic soils with different land-use types. The results show that the BC amendment accelerated the soil gross mineralization rate of labile organic N to NH4+ (MNlab) (3 %–128 %) which was associated with an increase in total nitrogen. BC mitigated NH3 volatilization (VNH3) (52 %–99 %) in upland and forest soils due to NH4+/NH3 adsorption, while it caused higher gaseous N losses (NH3 and N2O) in flooded paddy soils. An important function was the effect of BC addition on NH4+ oxidation (ONH4). While ONH4 increased (4 %–19 %) in upland soils, it was inhibited (34 %–71 %) in paddy soils and did not show a response in forest soils. Overall, the BC amendment reduced the potential risk of N loss (PRL), especially in forest soils (82 %–98 %). This study also shows that the BC effect on soil N cycling is land-use specific. The suitability of practices including BC hinges on the effects on gaseous N losses.