Authors

Abstract

Post-mining substrates are spatially heterogeneous and require site-specific diagnosis before biomass cultivation. This study documents the establishment and three-year monitoring of a 4,500 m2 field platform on a coal-mining waste dump in Petrila, Romania. Nine 500 m2 plots were used: three fixed crop plots designated as controls and six plots under a balanced cyclic rotation of maize (Zea mays), soybean (Glycine max) and sweet sorghum (Sorghum bicolor); the latter were subdivided for biochar- and digestate-based amendments. Baseline measurements at eight points in June 2023 included instrument-reported volumetric water content (VWC), temperature, penetration resistance, field pH and semi-quantitative N-P-K screening, complemented by preliminary potentially toxic element screening. Mean VWC was 26.6 ± 4.2% at 5 cm and 20.0 ± 4.3% at 15 cm; mean temperatures were 18.2 ± 1.3 and 16.7 ± 1.1°C. Mean penetration resistance across seven complete profiles was 1.05 ± 0.28 MPa and increased with depth. Field pH averaged 7.1 ± 0.1, and the available laboratory summary prioritised Cu and Ni for follow-up. All crops reached reproductive development. Annual harvested-biomass totals were 85, 263 and 487 kg, but were not normalised for harvested area or moisture basis. Nine crop-year biomass records showed interannual variability in Cu, Ni, Zn and Pb.

Abstract in Romanian

Substraturile post-miniere sunt eterogene spațial și necesită diagnoză specifică înaintea cultivării biomasei. Studiul documentează înființarea și monitorizarea pe trei ani a unei platforme de 4.500 m2 pe halda Petrila. Au fost utilizate nouă parcele de 500 m2: trei cu cultură fixă desemnate ca martor și șase cu rotație echilibrată de porumb (Zea mays), soia (Glycine max) și sorg zaharat (Sorghum bicolor), subdivizate pentru amendamente cu biochar și digestat. Caracterizarea inițială din iunie 2023, în opt puncte, a inclus umiditatea volumetrică raportată de instrument, temperatura, rezistența la penetrare, pH-ul de teren și screeningul N-P-K, completate de screeningul preliminar al elementelor potențial toxice. Umiditatea medie a fost 26,6 ± 4,2% la 5 cm și 20,0 ± 4,3% la 15 cm, iar temperaturile 18,2 ± 1,3 și 16,7 ± 1,1°C. Rezistența medie la penetrare pentru șapte profile complete a fost 1,05 ± 0,28 MPa și a crescut cu adâncimea. pH-ul mediu a fost 7,1 ± 0,1, iar sinteza de laborator a prioritizat Cu și Ni pentru monitorizare. Toate culturile au ajuns la dezvoltare reproductivă. Totalurile anuale raportate ale biomasei au fost 85, 263 și 487 kg, fără normalizare la suprafață sau baza de umiditate. Cele nouă combinații cultură-an au evidențiat variabilitate interanuală pentru Cu, Ni, Zn și Pb.