BACKGROUND: Biochar is a solid material converted from agricultural biomass such as crop residues and pruning branch through pyrolysis under limited oxygen supply. Biochar consists of non-degradable carbon (C) double bonds and aromatic ring that are not readily broken down by microbial degradation in the soils. Due to the recalcitrancy of C in biochar, biochar application to the soils is of help in enhancing soil carbon sequestration in arable lands that might be a strategy of agricultural sector to mitigate climate change. METHODS AND RESULTS: Data were collected from studies on the effect of biochar application on soil C content conducted in East Asian countries including China, Japan and Korea under different experimental conditions (incubation, column, pot, and field). The magnitude of soil C storage was positively correlated (p < 0.001) with biochar application rate under field conditions, reflecting accumulation of recalcitrant black C in the biochar. However, The changes in soil C contents per C input from biochar (% per t/ha) were 6.80 in field condition, and 12.58 in laboratory condition. The magnitude of increment of soil C was lower in field than in laboratory conditions due to potential loss of C through weathering of biochar under field conditions. Biochar production condition also affected soil C increment; more C increment was found with biochar produced at a high temperature (over 450℃). CONCLUSION: This review suggests that biochar application is a potential measures of C sequestration in agricultural soils. However, as the increment of soil C biochar was affected by biochar types, further studies are necessary to find better biochar types for enhanced soil C storage.
The aim of the study was to reveal the scope and benefits derives from establishing carbon forests in a country like Bangladesh. Carbon forestry is the modernized forestry practice that evolves no cutting of trees or vegetation rather conserves them in the wood. Trees might be the source of carbon sink at large scale by establishing carbon forests. To find out how and in what extent forests of Bangladesh could contribute to global emission reduction, tree species of economic importance were taken into account about their carbon sequestration potential. Data source was a secondary one. Bangladesh has subtropical evergreen and deciduous forest tree species. Here trees can sequester almost 45-55 percent organic carbon in their biomass. On an average, trees in different types of stands can sequester 150-300 tC/ha. Carbon value of these forests might be 7,500-15,000 USD per hactre (assuming 50 USD per equivalent $tCO_2$). Thus, accounting tree carbon credits of total forested lands of Bangladesh, there might be a lump sum value of $1.89{\times}10^{10}-3.79{\times}10^{10}$ USD. If soil carbon is added, this amount would jump. Alternatively, there are two times higher spaces as marginal lands than this for starting carbon forestry. However, carbon forestry concept is still a theoretical conception unless otherwise their challenges are addressed and solved. Despite of this, forests of Bangladesh might be the key showcase for conserving biodiversity in association with carbon capture. Protected areas in Bangladesh are of government wealth, however, degraded and denuded waste and marginal lands might be the best fit for establishing carbon forests.
Background: For various reasons such as agricultural and economical purposes, land-use changes are rapidly increasing not only in Korea but also in the world, leading to shifts in the characteristics of local carbon cycle. Therefore, in order to understand the large-scale ecosystem carbon cycle, it is necessary first to understand vegetation on this local scale. As a result, it is essential to comprehend change of the carbon balance attributed by the land-use changes. In this study, we attempt to understand accumulated soil carbon (ASC) and soil respiration (Rs) related to carbon cycle in two ecosystems, artificially turned forest into pastureland from forest and a native deciduous temperate forest, resulted from different land-use in the same area. Results: Rs were shown typical seasonal changes in the alpine pastureland (AP) and temperate deciduous forest (TDF). The annual average Rs was $160.5mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ in the AP, but it was $405.1mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ in the TDF, indicating that the Rs in the AP was lower about 54% than that in the TDF. Also, ASC in the AP was $124.49Mg\;C\;ha^{-1}$ from litter layer to 30-cm soil depth. The ASC was about $88.9Mg\;C\;ha^{-1}$, and it was 71.5% of that of the AP. The temperature factors in the AP was high about $4^{\circ}C$ on average compared to the TDF. In AP, it was observed high amount of sunlight entering near the soil surface which is related to high soil temperature is due to low canopy structure. This tendency is due to the smaller emission of organic carbon that is accumulated in the soil, which means a higher ASC in the AP compared to the TDF. Conclusions: The artificial transformation of natural ecosystems into different ecosystems is proceeding widely in the world as well as Korea. The change in land-use type is caused to make the different characteristics of carbon cycle and storage in same region. For evaluating and predicting the carbon cycle in the vegetation modified by the human activity, it is necessary to understand the carbon cycle and storage characteristics of natural ecosystems and converted ecosystems. In this study, we studied the characteristics of ecosystem carbon cycle using different forms in the same region. The land-use changes from a TDF to AP leads to changes in dominant vegetation. Removal of canopy increased light and temperature conditions and slightly decreased SMC during the growing season. Also, land-use change led to an increase of ASC and decrease of Rs in AP. In terms of ecosystem carbon sequestration, AP showed a greater amount of carbon stored in the soil due to sustained supply of above-ground liters and lower degradation rate (soil respiration) than TDF in the high mountains. This shows that TDF and AP do not have much difference in terms of storage and circulation of carbon because the amount of carbon in the forest biomass is stored in the soil in the AP.
Background: To assess the carbon sequestration capacity and net ecosystem productivity (NEP) of Quercus glauca forests, we analyzed the net primary productivity (NPP), carbon storage, and carbon emission of soil in a Q. glauca forest on Jeju Island (South Korea) from 2016 to 2018. Results: The average carbon stock in the above- and below-ground plant biomass was 223.7 Mg C ha-1, while the average amount of organic carbon fixed by photosynthesis was 9.8 Mg C ha-1 yr-1, and the average NPP was 9.6 Mg C ha-1 yr-1. Stems and branches contributed to the majority of the above- and below-ground standing biomass and NPP. The average heterotrophic carbon emission from the soil was 8.7 Mg C ha-1 yr-1, while the average NEP was 1.1 Mg C ha-1 yr-1. Although the carbon stock, carbon absorption, and soil respiration values were higher than those reported in other oak forests in the world, the NEP was similar or lower. Conclusions: These results indicator that Q. glauca forests perform the role of a large carbon sink through the CO2 absorption in the plants in terms of carbon balance. And it is judged to be helpful as data for assessment of carbon storage and flux in the forests and mitigation of elevated CO2 in the atmosphere.
Background: Promising specific growth regulators are employed in the tissue cultures of various bamboo species. Specific natural hardening mixtures support the acclimatization and adaptation of bamboo under protected cultivation. Results: The growth regulators like 2, 4-Dichlorophenoxyacetic acid (2, 4-D), Naphthaleneacetic Acid (NAA), Thidiazuron (TDZ), 6-Benzylaminopurine (BAP), Kinetin, Gelrite, Benzyl Adenine (BA), Indole Butyric Acid (IBA), Coumarin, Putrescine, Gibberellic acid (GA3), Indole Acetic Acid (IAA) has been widely used for callus induction, root regeneration and imposing plant regeneration in various species of bamboo such as Bambusa spp. and Dendrocalamus spp. Different combinations of growth regulators and phytohormones have been used for regenerating some of the major bamboo species. Natural hardening materials such as cocopeat, vermicompost, perlite, cow dung, farmyard manure, compost, soil, garden soil, and humus soil have been recommended for the acclimatization and adaptation of bamboo species. Standard combinations of growth regulators and hardening mixtures have imposed tissue culture, acclimatization, and adaptation in major bamboo species. Conclusions: Bamboo contributes to soil fertility improvement and stabilization of the environment. Bamboo species are also involved in managing the biogeochemical cycle and have immense potential for carbon sequestration and human use. This paper aims to review the various growth regulators, natural mixtures, and defined media involved in regenerating major bamboo species through in vitro propagation. In addition, the ecological benefits of safeguarding the environment are also briefly discussed.
Kueh, Roland Jui Heng;Majid, Nik Muhamad;Ahmed, Osumanu Haruna;Gandaseca, Seca
Journal of Forest and Environmental Science
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제32권3호
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pp.302-310
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2016
The loss and degradation in tropical forest region are some of the current global concern. Hence, these issues elevated the role of rehabilitated forests in providing ecological products and services. The information on the carbon stock is important in relation to global carbon and biomass use, but lacking from the tropical region. This paper reports the assessment of tree and soil carbon stock in a chronosequence rehabilitated tropical forest stands in Malaysia. The study site was at the UPM-Mitsubishi Forest Rehabilitation Project, UPMKB. $20{\times}20m$ plot was established each and assessed in 2009 at 1-, 10- and 19-year-old sites while an adjacent ${\pm}23-year-old$ natural regenerating secondary forest plot was established for comparison. The overall total carbon stock was in the order of 19-year-old>${\pm}23-year-old$>10-year-old>1-year-old. When forest carbon stock is low, the soil component plays an important role in the carbon storage. The forest carbon recovery is crucial to increase soil carbon stock. The variations in the carbon stock showed the different stages of the forest recovery. Species survived after 19-years of planting are potential species for carbon sequestration activities in rehabilitated forest. Human intervention in rehabilitating degraded forest areas through tree planting initiatives is crucial towards recovering the forest ecological role especially in forest carbon stock capacity.
Carbonized biomass could be used as a mechanism for long-term storage of C in soils. However, experimental results are variable. Objective of this study was carried out to evaluate the effect of carbonized biomass made from soybean residue on soil organic carbon and seed yield during soybean cultivation. The carbonized biomass was made by field scale mobile pyrolyzer. Pyrolyzer was performed in a reactor operated at $400{\sim}500^{\circ}C$ for 2 hours using soybean residue. The treatments consisted of four levels as the control without input and three levels of carbonized biomass inputs as $357kg\;ha^{-1}$, C-1 ; $714kg\;ha^{-1}$, C-2 ; $1,428kg\;ha^{-1}$, C-3. It was appeared that seed yield of soybean was $2,847kg\;ha^{-1}$ for control, $2,897kg\;ha^{-1}$ for C-1, $2,946kg\;ha^{-1}$ for C-2 and $3,211kg\;ha^{-1}$ for C-3 at the end of experiment. It was shown that the contents of SOC were $5.21g\;kg^{-1}$ for C-1, $5.93g\;kg^{-1}$ for C-2, $7.00g\;kg^{-1}$ for C-3 and $4.73g\;kg^{-1}$ for the control at the end of experiment. Accumulated SOC contents linearly significantly (P < 0.001) increased with increasing the carbonized biomass input. The slopes (0.00162) of the regression equations suggest that SOC contents from the soil increase by $0.162g\;kg^{-1}$ with every $100kg\;ha^{-1}$ increase of carbonized biomass rate. Consequently the carbonized biomass for byproducts such as soybean residue could increase SOC. It might be considered that the experimental results will be applied to soil carbon sequestration for future study. More long-term studies are needed to prove how long does SOC stay in agricultural soils.
Land Use Changes (LUCs) have effects on greenhouse gas emissions and carbon stocks in soil and vegetation. Therefore, predictions for LUC are very important for achieving quantitative targets of $CO_2$ reduction rates. Some research exists on carbon fluxes and carbon cycles to estimate carbon stocks in terrestrial ecosystems in Korea. However, these researches have limitations in terms of helping us understand future potential reductions of $CO_2$ that reflect the influence of LUC. The aim of this study is to analyze the reduction levels of $CO_2$ emissions while considering LUC scenarios that effect carbon fluxes for LCS basic study in the year 2030. In this study, a common approach to model the effects of LUC on carbon stocks is the use of CA-Markov technical process with LUC patterns in the past. Potential reduction of $CO_2$ is calculated by change of land use that contains different soil organic carbon, each land use type, and biomass in vegetation. An IPCC analytical method of natural carbon sink and coefficient results from previous study in Korea is used as a calculation method for potential reduction of $CO_2$. As a result, 12,419 KtC will be reduced annually, which is 8.3% percent of 2005 $CO_2$ emissions in Korea. This will result in 3,226 hundred million won of economic efficiency. In conclusion, conservation of natural carbon sinks is necessary even if the amount of potential reduction change is little.
Kim, Ho-Jin;Lee, Hochul;Kim, Hyuck-Soo;Kim, Kye-Hoon
한국토양비료학회지
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제47권5호
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pp.351-355
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2014
In recent years, biochar has received much attention as soil amendment, enhancing soil fertility and reducing toxicity of heavy metals with its large specific surface area and high pH. Biochar has also the effect of alleviating global warming by carbon sequestration from recycling organic wastes by pyrolysis. However, scattering of fine particles of biochar is a hindrance to expand its use from human health point-of-view. Alginate, a natural polymer without toxicity, has been used for capsulation and hydrogel fabrication due to its cross-linking nature with calcium ion. In this study, the method of cross-linkage between alginate and calcium ion was employed for making dust-free biochar bead. Then an equilibrium adsorption experiment was performed for verifying the adsorption effect of biochar bead on heavy metals (cadmium, copper, lead, arsenic, and zinc). Results showed that biochar bead had effects on adsorbing heavy metals, especially lead, except arsenic.
농업생태계에 대한 기후변화의 영향을 경감시키기 위해 토양탄소격리를 증대시키기 위한 영농관리기법 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 토양유기탄소에 대한 비종(화학비료와 퇴비), 작부체계, 작물잔사관리의 영향을 조사하였다. 화학비료와 퇴비 시험포를 조성하여 자연 강우 조건에서 옥수수-보리를 2년동안 재배하고 토양내 SOC의 분석을 위해 토양샘플링을 실시하였다. 영농관리에 따른 SOC의 장기변화 패턴을 추정하기 위해 DNDC모형을 1981년부터 2010년까지 기상자료와 실험자료 기반 매개변수로 모의하였다. DNDC 모의에 의하면 화학비료 처리구에서는 작물잔사 환원이 없으면 SOC가 감소하는 것으로 나타났다. 반면 퇴비 처리구에서는 같은 조건에서 SOC가 증가하였고, SOC의 증가는 퇴비의 시비율에 비례하였다. 또한 SOC는 투입된 퇴비량의 증가로 인해 옥수수 단작보다 옥수수-보리 작부체계에서 더 증가하였다. 비종에 관계없이 작물잔사의 토양환원은 SOC 증가를 가져왔지만, 퇴비시용의 경우 잔사환원 효과는 작은 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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