Application of biogas slurries from energy crops to arable soils and their impact on carbon and nitrogen dynamics

The use of renewable primary products as co-substrate or single substrate for biogas production has increased consistently over the last few years. Maize silage is the preferential energy crop used for fermentation due to its high methane (CH4) yield per hectare. Equally, the by-product, namely biogas slurry (BS), is used with increasing frequency as organic fertilizer to return nutrients to the soil and to maintain or increase the organic matter stocks and soil fertility. Studies concerning the application of energy crop-derived BS on the carbon (C) and nitrogen (N) mineralization dynamics are scarce. Thus, this thesis focused on the following objectives: I) The determination of the effects caused by rainfall patterns on the C and N dynamics from two contrasting organic fertilizers, namely BS from maize silage and composted cattle manure (CM), by monitoring emissions of nitrous oxide (N2O), carbon dioxide (CO2) and CH4 as well as leaching losses of C and N. II) The investigation of the impact of differences in soil moisture content after the application of BS and temperature on gaseous emissions (CO2, N2O and CH4) and leaching of C and N compounds. III) A comparison of BS properties obtained from biogas plants with different substrate inputs and operating parameters and their effect on C and N dynamics after application to differently textured soils with varying application rates and water contents. For the objectives I) and II) two experiments (experiment I and II) using undisturbed soil cores of a Haplic Luvisol were carried out. Objective III) was studied on a third experiment (experiment III) with disturbed soil samples. During experiment I three rainfall patterns were implemented including constant irrigation, continuous irrigation with periodic heavy rainfall events, and partial drying with rewetting periods. Biogas slurry and CM were applied at a rate of 100 kg N ha-1. During experiment II constant irrigation and an irrigation pattern with partial drying with rewetting periods were carried out at 13.5°C and 23.5°C. The application of BS took place either directly before a rewetting period or one week after the rewetting period stopped. Experiment III included two soils of different texture which were mixed with ten BS’s originating from ten different biogas plants. Treatments included low, medium and high BS-N application rates and water contents ranging from 50% to 100% of water holding capacity (WHC). Experiment I and II showed that after the application of BS cumulative N2O emissions were 4 times (162 mg N2O-N m-2) higher compared to the application of CM caused by a higher content of mineral N (Nmin) in the form of ammonium (NH4+) in the BS. The cumulative emissions of CO2, however, were on the same level for both fertilizers indicating similar amounts of readily available C after composting and fermentation of organic material. Leaching losses occurred predominantly in the mineral form of nitrate (NO3-) and were higher in BS amended soils (9 mg NO3--N m-2) compared to CM amended soils (5 mg NO3--N m-2). The rainfall pattern in experiment I and II merely affected the temporal production of C and N emissions resulting in reduced CO2 and enhanced N2O emissions during stronger irrigation events, but showed no effect on the cumulative emissions. Overall, a significant increase of CH4 consumption under inconstant irrigation was found. The time of fertilization had no effect on the overall C and N dynamics. Increasing temperature from 13.5°C to 23.5°C enhanced the CO2 and N2O emissions by a factor of 1.7 and 3.7, respectively. Due to the increased microbial activity with increasing temperature soil respiration was enhanced. This led to decreasing oxygen (O2) contents which in turn promoted denitrification in soil due to the extension of anaerobic microsites. Leaching losses of NO3- were also significantly affected by increasing temperature whereas the consumption of CH4 was not affected. The third experiment showed that the input materials of biogas plants affected the properties of the resulting BS. In particular the contents of DM and NH4+ were determined by the amount of added plant biomass and excrement-based biomass, respectively. Correlations between BS properties and CO2 or N2O emissions were not detected. Solely the ammonia (NH3) emissions showed a positive correlation with NH4+ content in BS as well as a negative correlation with the total C (Ct) content. The BS-N application rates affected the relative CO2 emissions (% of C supplied with BS) when applied to silty soil as well as the relative N2O emissions (% of N supplied with BS) when applied to sandy soil. The impacts on the C and N dynamics induced by BS application were exceeded by the differences induced by soil texture. Presumably, due to the higher clay content in silty soils, organic matter was stabilized by organo-mineral interactions and NH4+ was adsorbed at the cation exchange sites. Different water contents induced highest CO2 emissions and therefore optimal conditions for microbial activity at 75% of WHC in both soils. Cumulative nitrification was also highest at 75% and 50% of WHC whereas the relative N2O emissions increased with water content and showed higher N2O losses in sandy soils. In summary it can be stated that the findings of the present thesis confirmed the high fertilizer value of BS’s, caused by high concentrations of NH4+ and labile organic compounds such as readily available carbon. These attributes of BS’s are to a great extent independent of the input materials of biogas plants. However, considerably gaseous and leaching losses of N may occur especially at high moisture contents. The emissions of N2O after field application corresponded with those of animal slurries.

Philip's history atlas : 2000 years of world and british history.

Veinte siglos de historia del mundo y de historia británica organizados cronológica y temáticamente en este Atlas de Historia. Contiene temas claves para estudiantes de secundaria desde el Imperio Romano y China Antigua hasta los conflictos del mundo y las operaciones pacificadoras en 1990.

Electricity and magnetism.

Presenta la electricidad, el magnetismo y electromagnetismo, y describe cómo se aplican sus propiedades en baterías, motores, y otros dispositivos. Se profundiza en el pasado para revelar algunas de los más sorprendentes, y a veces accidentales, avances históricos, así como el examen de los acontecimientos que van a afectar nuestra vida en el siglo XXI. Tiene glosario. Para niños nueve a doce años.

Asteroids, comets and meteors.

Describe los orígenes y la composición de los asteroides, cometas y meteoritos, así como su impacto,literal, en la historia de nuestro planeta, y lo que nos dicen sobre el sistema solar, y sobre lo que los científicos aprendieron de los efectos de un cometa en la superficie de Júpiter. Tiene glosario, bibliografía y direcciones internet.

Myths and civilization of the ancient greeks. Mitos y civilización de la antigua Grecia.

Los antiguos griegos nos han dejado un rico legado de historias inspiradas en sus dioses, diosas y héroes, que fueron posteriormente adoptadas por los antiguos romanos cuando les desplazaron de la hegemonía sobre el Mediterráneo. Desde entonces, la civilización griega ha ejercido una profunda influencia en la formación de la cultura occidental, pues creó la democracia y el alfabeto moderno, y sentó las bases de las matemáticas, la filosofía, la astronomía y la medicina. En esta obra, se muestra como estan entrelazadas la mitología griega con aspectos de su civilización.

Expansion, trade and industry.

Esta estructurado como una investigación enfocada a dilucidar si los cambios operados en Gran Bretaña entre 1750 y 1900 han servido para mejorar ó empeorar la vida de los ciudadanos. La investigación se plantea sobre la materia o el período estudiado en cada capítulo y los estudiantes participan activamente en la evaluación de las pruebas presentadas. Así, los alumnos desarrollan sus habilidades en el propio proceso de adquisición de conocimientos y de comprensión. Key stage 3. .

Britain and the Great War.

Se debaten dos cuestiones sobre la Primera Guerra Mundial, por qué fue tan larga y cómo repercutió sobre Gran Bretaña. A los alumnos se les pide, en primer lugar, que presenten una primera hipótesis sobre las preguntas planteadas y para ello utilizan sus propias ideas, prejuicios y suposiciones. Con los textos y las fuentes de información propuestos elaboran un estudio para llegar a unas conclusiones que refuerzan o modifican la tesis inicial y permiten conocer el nivel de comprensión alcanzado sobre el tema. En cub. : Key stage 3. .

Under the moon and over the sea : a collection of caribbean poems.

Colección de más de cincuenta poesías, dividida en cinco partes, que evoca las vistas, sonidos, gustos y cuentos del Caribe, así como la experiencia de vivir allí. Muchos de estos poemas son inéditos.

Stars and constellations.

Describe los orígenes y la composición de las estrellas y las constelaciones contestando a preguntas como si hay constelaciones de ochenta y ocho estrellas, si nuestro sol brillará otros cinco billones de años o si las estrellas gigantes se convertirán, cuando mueran, en agujeros negros. Tiene glosario, bibliografía y direcciones de internet.

Criystal and gem.

Se describe la formación de los cristales en la naturaleza, y también su producción artificial, su estructura interna y sus formas externas, sus colores y tamaños; la utilización en la industria, en la alta tecnología, en joyería. Se repasan las características de estas piedras preciosas y también de las gemas: diamantes, rubíes, zafiros,esmeraldas, ópalos, turmalinas, topacios.

Place, race and teaching geography.

Trata de la aportación que realizan la enseñanza de la geografía, y sus profesores del nivel de secundaria, a la educación en una sociedad multicultural. Éstos, se dan cuenta de que los programas escolares no reflejan las experiencias y las perspectivas de algunos de sus alumnos, procedentes de otras culturas y religiones. La respuesta a esto, fue reescribir los planes de estudio y sus textos, para permitir el estudio de culturas y modos de vida diferentes.

The bed and breakfast star.

Historia de una niña haciendo lo mejor que puede en un implacable mundo donde las cosas nunca son realmente como deberían ser. Elsa y su familia vivían en una hermosa casa, pero su padrastro perdió su puesto de trabajo y ahora viven en una habitación familiar en el Royal Hotel. Lo que significa que ella, mamá, Mack, y su hermana pequeña Pippa y Hank están abarrotados en la habitación y esto realmente llega a atacar los nervios. Ella cuenta chistes y hace bromas todo el tiempo, para intentar hacer reír a la gente, aunque no siempre es fácil. Pero cuando ocurre un desastre en el hotel, Elsa tiene la oportunidad de ser una verdadera estrella. Para ocho a diez años.

The scarecrow and his servant.

El anciano señor Pandolfo, tiene un problemático reumatismo y decide que ha llegado el momento de hacer un espantapájaros para ahuyentar a los pájaros con un gran nabo por cabeza, un palo de escoba para la columna vertebral y vestido con un traje relleno de paja. Oculto dentro de ella, cuidadosamente envuelto en plástico, hay una misteriosa carta. Una noche hay una tormenta eléctrica. Un rayo golpea su cabeza de nabo, el espantapájaros parpadea con sorpresa y toma vida. Así comienza la historia del espantapájaros, que se reúne con un niño, Jack, que se convierte en su siervo fiel y que se propone viajar al Valle de Primavera. A lo largo del camino hay un sin fin de aventuras. Altercados con funcionarios del gobierno, soldados, y gente de negocios sin escrúpulos proporcionan muchas oportunidades para la moralización de los males de la sociedad.

Cosmo and the magic sneeze.

La historia de un gatito blanco y negro llamado Cosmo y sus padres, India y Mephisto. Mephisto es un gato de brujas, un gato que puede utilizar su magia para ayudar a estornudar a una bruja en sus hechizos, mientras que India es un gato doméstico normal. Cosmo tiene que pasar una prueba especial para ver si es más como Mephisto o India. Cuando pasa la prueba especial, es capaz de ayudar a estornudar a la bruja Sybil y llevar a cabo la magia estornudo que añade el ingrediente extra-especial al caldero. Sybil y su madre, Eufemia, están haciendo una poción secreta para un hechizo que produce estatuas de oro y Scarlett, Bunty y Cosmo tienen que averiguar cuáles son los componentes de la poción, antes de que sea demasiado tarde. Sobre todo porque las estatuas tienen forma de gatitos.

Human biology and health studies.

Proporciona a los estudiantes los temas requeridos para el primer año del curso GCSE, especialidad biología. Es una edición revisada para el nuevo AQA GCSE en Fisiología humana y estudios de la salud.