Application Effects of Biochar Derived from Pruned Stems of Pear Tree on Growth of Crops and Soil Physico-chemical Properties

This study was conducted to develop the manufacturing method of biochar using pruned stems of pear tree and its application effect on the crop growth and soil physico-chemical properties. In this study, biochar derived from pruned stems of pear tree at heating temperature of $300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$ and $700^{\circ}C$ in heating times of 2, 3 and 4 hours, were tested in the changes of their chemical properties during biochar processing. The pH, Exch. K, Exch. Mg and cation exchange capacity (CEC) increased as the pyrolysis temperature increased during the production of biochar, and the change of these properties rapidly occurred at $500^{\circ}C$. However, as the pyrolysis temperature increased, ash content increased and total carbon (T-C), yield decreased. And the change of the properties in response to the heating time was not shown. It was thought that it would be desirable to set the production conditions of biochar at $500^{\circ}C$ for 2 hours in consideration of the change of chemical properties and the ash content and yield. And also, were conducted the experiments to establish manufacturing method of farm-made biochar using drum biochar manufacturing machine and investigate the application effects of biochar on the cultivation of chinese cabbage and tomato. Application of biochar derived from pruned stems of pear tree could enhance pH, organic matter (OM), total carbon (T-C) of soil. On the other hand, soil electrical conductivity (EC), NO3-N were lowered compared to the control which has no application. The bulk density, porosity and aggregate formation of soil were improved by biochar application. The fresh matter yields of chinese cabbage and tomato were significantly increased in proportion to the application rate of biochar. This study demonstrated the effect of the biochar derived from agricultural byproduct to be as a low cost potential soil ameliorant by physico-chemical properties in eco-friendly greenhouse cultivation.

배 전정지 바이오차 시용이 작물 생육 및 토양이화학성에 미치는 영향

본 연구는 배 전정지를 사용하여 제조온도와 가열시간별로 바이오차를 제조하여 최적의 바이오차 제조조건을 확립하고 바이오차 시용이 작물 생육과 토양이화학성에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 제조온도($300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $700^{\circ}C$), 가열시간(2, 3, 4 시간)별로 전기로에서 바이오차를 제조하여 성분변화를 조사하였다. 바이오차 제조온도가 높을수록 pH, 칼륨, 마그네슘, 양이온교환용량(CEC)은 증가하였고 이러한 성분변화는 $500^{\circ}C$에서 급격히 일어났다. 하지만 제조온도가 증가할수록 회분함량이 증가하고 전탄소(T-C) 함량과 수율은 감소하여 제한요인으로 작용하였다. 또한 가열시간에 따른 성분변화는 크게 나타나지 않아 가열시간보다는 제조온도에 따라 바이오차의 성분변화가 큰 것으로 나타났다. 따라서 바이오차 성분변화 및 회분, 수율을 고려하여 배 전정지 바이오차 제조조건은 $500^{\circ}C$, 2시간으로 설정하는 것이 바람직할 것으로 생각되었다. 농가 자가제조용 바이오차의 제조조건을확립하기 위해 드럼형 제조장치를 사용하여 배 전정지 바이오차를 대량으로 제조하였을 때에서도 전기로를 사용하여 제조한 바이오차와 주요 성분이 대등함을 확인할 수 있었으며, 이를 사용하여 배추와 토마토를 재배하면서 바이오차의 시용효과를 조사한 결과 무시용 대비 토양의 pH, 유기물(OM), 전탄소(T-C) 함량이 증가하고 EC, NO3-N가 감소하였다. 또한 바이오차 시용시 토양의 용적밀도가 낮아지고 공극률 및 입단율은 높아지는 경향을 보여 토양 물리성이 개선되는 효과가 나타났다. 바이오차를 연용한 결과 바이오차 시용으로 배추 생육 미 및 수량이 증가하였으며, 토마토는 바이오차 연용으로 상품과의 갯수 및 수량이 증가하였다. 드럼형 제조장치를 사용하여 농업부산물 바이오차를 농가에서 자가제조하여 사용할 경우 생산비 절감과 동시에 시설재배지 토양 이화학성 개선에 효과가 있어 친환경 농가의 토양관리에 활용도가 클 것으로 생각된다.