Soil respiration under flooded conditions is considered to be very small compared with aerobic soil respiration of soil organic matter. However, anaerobic decomposition of soil plays a key role in carbon cycling in flooded ecosystems. On the other hand, coal-ash wastes, such as fly ash and bottom ash, are known to function as a soil amendment for mitigating $CO_2$ emission and enhancing carbon sequestration in up land soils. In this study, we investigated bottom ash as a soil amendment for mitigating $CO_2$ emission, and thus enhancing carbon sequestration under anaerobic conditions. We observed that amendment of bottom ash without external organic source led to significant reduction in $CO_2$ emission rate and in total cumulative $CO_2$ emission flux over the incubation period, which was proportional to the amount of bottom ash applied. We also found that soil microbial biomass increased in response to application of bottom ash. These results suggest that bottom ash can be utilized to store $CO_2$ as a stable soil organic carbon in flooded ecosystems, as in aerobic situations.
Fly ash, a by-product of the coal-burning industry, and a potential source of ferro-alumino-silicate minerals, which contains high amount of ferric oxide and manganese oxide (electron acceptors), was selected as soil amendment for reducing methane $(CH_4)$ emission during rice cultivation. The fly ash was applied into potted soils at the rate of 0, 2, 10, and 20 Mg $ha^{-1}$ before rice transplanting. $CH_4$ flux from the potted soil with rice plants was measured along with soil Eh and floodwater pH during the cropping season. $CH_4$ emission rates measured by closed chamber method decreased gradually with the increasing levels of fly ash applied but rice yield significantly increased up to 10 Mg $ha^{-1}$ application level of the amendment. At this amendment level, total seasonal $CH_4$ emission was decreased by 20% along with 17% rice grain yield increment over the control. The decrease in total $CH_4$ emission may be attributed due to suppression of $CH_4$ production by the high content of active and free iron, and manganese oxides, which acted as oxidizing agents as well as electron acceptors. In conclusion fly ash could be considered as a feasible soil amendment for reducing total seasonal $CH_4$ emissions as well as maintaining higher grain yield potential under optimum soil nutrients balance condition.
Lee, Jong Cheol;Oh, Se Jin;Kang, Min Woo;Kim, Young Hyun;Kim, Dong Jin;Lee, Sang Soo
Korean Journal of Environmental Agriculture
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v.40
no.2
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pp.83-91
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2021
BACKGROUND: Cultivation area using agricultural plastic film facilities in Korea is rapidly increasing every year; however, it accelerates the salt accumulation in soils due to repeated cultivation and excessive use of chemical fertilizers. Coal ash contains various trace elements and has high potential to be used in agricultural purposes. This research was aimed to improve the quality of salts-accumulated soils and crop growth grown in the plastic film facilities using the soil amendment derived from coal ash and zero-valent iron powder. METHODS AND RESULTS: Soil amendment used in the study was manufactured using coal ash with iron powder and subjected to a typical upland soil for soil quality enhancement and two salts-accumulated soils for crop growth. After one month incubation of the salts-accumulated soils treated with the soil amendment, soil pH increased significantly and soil EC decreased by approximately 50%, compared to the control or the treatment without the soil amendment. Since the soil salts' concentration is proportional to EC, the subjected soil amendment can be proposed as an effective way to overcome soil salts accumulation in agricultural plastic film facilities. For crop growth, the length of roots and stems increased by approximately 10% and the dry weight also increased by a maximum of 75%, compared to the control. CONCLUSION: The soil amendment made from waste resources such as coal ash and zero-valent iron was found to not only be effective in improving salt-accumulated soils and crop yield but also be safe against harmful heavy metals.
Ash amendment to manure holds potential as a method to neutralize manure for reducing odor and reduce phosphorus (P) solubility in runoff from fields where manure has been applied. This review focuses on the literature published about ash characteristics and their environmental uses. There is no uniform physico-chemical definition of the selected ashes (coal fly ash-CFA, wood ash-WA, and rice hull ash-RHA) used in various studies. These ashes vary greatly in their acidity (pH<6.0) or alkalinity (pH>12.5) based on the conditions at which they were farmed and the composition of the ash source. CFA amendment to manure reduced manure-P solubility and application of CFA amended manure to agricultural soils is a method to improve water quality WA may prove to be a valuable manure odor control amendment since WA contains a high level of carbon. A major biomass source is rice hull (husk) which provides an ash source (RHA). The .ice hull and RHA are sources of silica, compromising about 20% and 60%, respectively. So far research has been directed at the use of CFA, WA and RHA as soil amendments, but there is potential use of these materials as manure additives to sequester P and reduce odors.
Disposal of high amount of coal combustion by-products, such as fly ash and bottom ash, is of a great concern to the country, due to the huge treatment cost and land requirement. On the other hand, those coal-ash wastes are considered to have desirable characteristics that may improve physical, chemical, and biological properties of soils. Especially, compared with fly ash, bottom ash has a larger particle size, porous surface area, and usable amount of micronutrients. In the present study, we examined bottom as a soil amendment for mitigating $CO_2$ emission and enhancing carbon sequestration in soils fertilized with organic matter (hairy vetch, green barely, and oil cake fertilizer). Through laboratory incubation, $CO_2$ released from the soil was quantitatively and periodically monitored with an enforced-aeration and high-temperature respirometer. We observed that amendment of bottom ash led to a marked reduction in $CO_2$ emission rate and cumulative amount of $CO_2$ released, which was generally proportional to the amount of bottom ash applied. We also found that the temporal patterns of $CO_2$ emission and C sequestration effects were partially dependent on the relative of proportion labile carbon and C/N ratio of the organic matter. Our results strongly suggest that amendment of bottom ash has potential benefits for fixing labile carbon as more stable soil organic matter, unless the bottom ash contains toxic levels of heavy metals or other contaminants.
Much of the coal ash by thermal power plant has gradually been increased, however researches on the recycling of bottom ash has not been investigated enough so far. In this research, the lysimeter test was conducted to find out the possibilities of bottom ash as soil amendment to improve the physiochemical properties of sandy topsoil of turfgrass in golf course. The turfgrass growth test and leaching test were conducted on the lysimeter. The lysimeter columns were manufactured with various topsoil mixing ratios of 0, 10, 20, 30, and 50% of bottom ash with sand. As a result of leachate analysis through the lysimeter column, the higher ratios of bottom ash mixed affect significantly on water holding capacity of topsoil sand media with decreasing of the percolation rate. The results of leachate analysis in every three days interval, the pH of leachate increased with the bottom ash ratios, but the volume of $NO_3$-N, $NH_4$-N and K decreased significantly. However, the level of EC of leachate had constantly maintained. These results indicate that the application of bottom ash may improve turfgrass growth with water holding capability and fertility of sandy topsoil. However, the negative effects of the bottom ash also evaluated by reducing water permeability and solubility of $PO_4$-P by adsorption into soil particles. The results indicates that the reasonable mixing ratio of the bottom ash as soil amendment should be less than 20% (v/v) with sand which has a low water-holding and fertility in golf course topsoil layers.
Park, Jin Hee;Ji, Sang-Woo;Shin, Hee-Young;Jo, Hwanju;Ahn, Ji-Whan
Resources Recycling
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v.28
no.4
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pp.15-22
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2019
Coal combustion products are generated during coal combustion and can be grouped into fly ash and bottom ash depending on collection methods. Fly ash and bottom ash can be recycled for various purposes based on their characteristics. Australia is the fourth largest coal production country in the world and reuses coal ash as cement, concrete, mine filler, and agricultural soil amendment. When fly ash is used as a supplement for cement and concrete, strength of the cement and the durability of the concrete can be improved. Use of coal combustion product for mine backfill stabilizes underground mine voids and stores a large amount of coal ash in the voids. Because of alkalinity of coal combustion products, it can neutralize acid mine drainage when used for mine backfill. In addition, it can be used as an agricultural soil amendment to improve acidity and physical properties of the soil and to supply plant nutrients. Recycling of fly ash in Australia will be further expanded because of its low trace element contents that can be toxic to plants and low radioactive element contents existing within soil background concentrations. The characteristics of coal combustion products are related to the characteristics of the coal used for combustion, and since Korea imports coal from Australia, Korean coal combustion products also can be recycled for various purposes.
The purpose of this study was to find soil-amendment materials those support the growth of Kentucky bluegrass and reduce salt accumulation at the sand based growing media in saline conditions. Rootzone profile in columns consisted of 20 cm of top soil, 20 cm coarse sand as capillary rise interruption layer and 10 cm reclaimed paddy soil as the base of the profile. Top soils were mixtures of dredged sand (DS) and amendment with compositions of 90% sand + 10% peat moss (SP), 80% sand + 10% soil + 10% bottom ash (SSoBa), 80% sand + 20% soil (SSo), 90% sand + 5% peat + 5% zeolite (SPZ), and 80% sand + 20% bottom ash (SBa). The top soil mixtures of DS and amendments were treated with and without gypsum (Gp). The columns were soaked into 5 cm depth saline water reservoir with the salinity level of $3-5dSm^{-1}$. Irrigation of $2dSm^{-1}$ saline water with rate of $5.7mm\;day^{-1}$ was applied by 3 day interval. Application of zeolite decreased SAR, application of gypsum decreased ECe of the sand amended by peat + zeolite and decreased the SAR of sand amended by bottom ash. The SP and SSoGp resulted in higher clipping dry weight of Kentucky bluegrass. The SSoGp and SPZGp showed longer root lengths. The SP and SBaGp showed higher visual quality. Addition of gypsum to soil and bottom ash treatments resulted in the increased shoot growth, whereas additional gypsum to the treatments of peat, soil and zeolite increased the root growth of Kentucky bluegrass.
This study was carried out to check the possibility of substituting bottom ash from the Seosan power plant for sand as growing media for creeping bentgrass (Agrostis stolonifera L.) under saline irrigation condition. Characteristics of growing media were evaluated by using column and leaching method. Creeping bentgrass cv. Pen-A1 was grown in pots with dredged up sand (DS) and bottom ash (BA) media those were amended using 1%, 2%, and 3 % OM rates in a green house. The plants were irrigated with 1.5 $dSm^{-1}$ saline water. Results showed that visual quality, plant height and shoot dry weight from DS treatment were higher than those of BA treatment. Even though BA contained more salts, repeated leaching could decrease ECe efficiently. In case of no OM amendment, the visual quality, plant height and shoot dry weight were similar between in BA and DS. Amendment of 2% OM increased the height of creeping bentgrass in DS, while decreased the plant growth in BA.
This study was aimed to determine effects of soil organic amendment as plant growing media component on restoration of planting ground. The changes of soil physical and chemical properties and germination and growth of kentucky bluegrass (Poa pratensis L.) were investigated. For treatments, soil was excavated at depth of 0-50 cm (referred as $S_1$) and at depth of 50-100 cm (referred as $S_2$). Then the half amount of $S_1$ soil was mixed with the soil organic amendment (coir dust 40% (v/v), bottom ash 25%, leaf mold 25%, vermiculite 5%, carbonized rice hull 5%) at a rate of 6% (v/v) (referred as $S_1CC$) and also the half amount of $S_2$ soil was mixed with the soil organic amendment at a rate of 6% (v/v) (referred as $S_2CC$) on pot in a 16 cm diameter and 14 cm height. The experiment was replicated 3 times with 3 pots per replication in randomized block design, and 100 seeds were planted per pot. In results, there was no significant difference in soil pH among the treatments with a slight decrease in soil hydraulic conductivity. However, in the $S_1CC$ treatment, positive increases in soil chemical properties, including electrical conductivity, organic matter, phosphoric acid, total nitrogen, exchangeable cation, and cation exchange capacity. Also, the germination rate, plant height, and number of leaves were higher in the $S_1CC$ treatment than those in other treatments. These results suggest that the addition of organic amendment to the soil at depth of 0-50 cm might be proper for restoring planting ground.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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