Fast growing, highly productive, low N demanding, C3 and C4 perennial rhizomatous grasses (PRGs) have the potential to be excellent future lignocellulosic bioenergy feedstocks under temperate climatic conditions. Biochar, a black carbon sequestering material, and an active plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) community have both been shown to enhance plant growth, although they have not been tested with relevant PRGs under Québec (high-latitude temperate zone) field conditions. Agronomic field studies were conducted on bioenergy crop production with two grass species (switchgrass - SG - C4 species and reed canarygrass - RCG - C3 species) using biochar (0 or 20 t ha-1) and PGPR (able to mobilize soil phosphorus or supply nitrogen) as soil amendments. The SG research was conducted at three field sites in southern Québec. The sites represented three soil types in two climatic regions (sites 1 and 2 in southwestern Québec and associated with McGill University, and site 3 associated with Laval University in southeastern Québec). In these studies, interactions occurred between biochar and PGPR for many of the measured switchgrass growth variables (height, stand density, tiller DWs, dry biomass production, N export) that resulted in increasing growth and biomass yield at the comparatively warmer growing season sites 1 and 2. At site 3, with a cooler summer climate, both biochar and PGPR caused improved levels of at least some variables. The reed canarygrass work was conducted at one site, associated with McGill University, for 2 years. A positive biochar by N interaction (P < 0.05) occurred for both C4 and C3 grass productivity. Biochar amendment tended to increased nitrogen use efficiency (NUE) at 50 kg N ha-1 and 150 kg N ha-1 for C4 and C3 grasses, respectively. A similar pattern was observed for apparent N recovery for both PRGs and C content of reed canarygrass. Based on three years of data collection at three sites (nine site-years) for switchgrass, plus 2 additional site years for reed canarygrass, PGPR along with biochar generally, and particularly in the second and third years of the experiments promoted bioenergy plant growth and N use efficiencies, demonstrating their potential utility in development of low-input bioenergy feedstock production systems for high-latitude temperate zone areas, such as southern Québec. / Ayant de la croissance rapide, hautement productive et une faible consommation de N, les herbes vivaces à rhizomes (GPR) C3 et C4 ont le potentiel d'être d'excellentes futures matières premières bioénergétiques lignocellulosiques dans des zones climatiques tempérées. Le biochar, un matériel noir séquestrant de carbone, est une communauté actif de PGPR dont tous les deux ont été demonstrés à améliorer la croissance des plantes, cependant elles n'ont pas été testées avec des PRG pertinentes dans les conditions Québecoises (zones tempérées de haute latitude). Des études agronomiques ont été menées sur la production agricole des cultures pour bioénergie avec deux espèces modèles (panic érigé-C4, et alpiste roseau-C3) en utilisant le biochar (0 ou 20 t ha-1) et PGPR (mesure de mobiliser le phosphore du sol ou de l'azote) comme amendements du sol dans trois champs dans le sud du Québec. Les sites ont représenté les trois types de sol dans deux régions climatiques (sites 1 et 2 dans le sud-ouest du Québec et associé à l'Université McGill, et le troisième site associé à l'Université Laval dans le sud-est du Québec). Dans ces études, des interactions significatives ont eu lieu entre le biochar et PGPR pour la plupart des variables mesurées croissance (hauteur, densité, matière sèche de tiges, rendement de matière sèche, niveau de N) sur les sites avec une saison de croissance relativement chaude (1 et 2). Sur le site 3, avec un climat plus frais pendant l'été, le biochar et PGPR ont provoqué des niveaux améliorés d'au moins certaines des variables pendant les trois années. Une interaction entre le biochar et N (P <0.05) a été observée pour la productivité des herbes de C4 et C3. Le biochar à augmenté le NUE aux niveaux de 50 kg N ha-1 et 150 kg N ha-1 pour les herbes C4 et C3, respectivement. Une tendance similaire a été observée pour N pour les GPR et teneur en C d'alpiste Roseau RCG. D'après les données sur trois sites, et collectionnées pour trois années (neuf années-sites), le PGPR ainsi que le biochar améliore la croissance des plantes et l'utilisation efficace de N, ce qui démontre leur potentielle dans le développement des systèmes bioénergetiques à faibles intrants de production des matières premières dans des zones tempérées d'haute latitudes comme le sud du Québec.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.117159 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Shanta, Nahid |
| Contributors | Donald L Smith (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Plant Science) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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