Biyokömür ve Solarizasyon Uygulamalarının Bazı Toprak Fiziksel Özellikler Üzerine Etkileri

Abstract

Son yıllarda oldukça dikkat çeken biyokömür’ün toprak düzenleyici olarak etkinliği yaygın bir şekilde araştırılmaktadır. Bu çalışmada sera koşullarında biyokömür uygulamalarının [0(B0), 0.15(B1) ton da-1] farklı solarizasyon örtü materyalleri [polietilen (PE), balonlu polietilen (BPE)] ile birlikte bazı toprak fiziksel özellikler üzerine etkisi araştırılmıştır. Biyokömür uygulamaları ile toprakların penetrasyon direnci 1 MPa’dan 0.89 MPa seviyelerine kadar düşmüştür. Uygulamaların hacim ağırlığı üzerine etkileri penetrasyon direnci ile benzerlik göstermiş fakat istatistiksel olarak önemli bulunmamıştır. Uygulamalardaki değişimlere bağlı olarak toprakların agregasyon oranı % 78.48-87.06 arasında belirlenmiştir. BPE örtü materyali ve B1 uygulamaları ile en yüksek agregasyon oranı elde edilmiştir. Biyokömür uygulamalarıyla yarayışlı su içeriği yaklaşık % 1 seviyesinde istatistiksel olarak önemli (P<0.01) artış göstermiştir. Çalışma sonucunda agregasyon oranı üzerine BPE örtü materyali etkili olarak bulunmuştur. Ayrıca biyokömür uygulamaları ile penetrasyon direncinde azalış, yarayışlı su içeriğinde artışlar belirlenmiştir.

Keywords

• Solarizasyon,biyoçar,penetrasyon direnci,agregasyon,Yarayışlı su içeriği

Effects of Biochar and Solarization Applications on Some Soil Physical Properties

Abstract

The effectiveness of biochar, which has attracted attention in recent years, is widely researched as a soil conditioner. In this study, the effects of biochar applications [0 (B0), 0.15 (B1) tons da-1] on different soil physical properties together with different solarization cover materials [polyethylene (PE), bubble polyethylene (BPE)] were investigated in greenhouse conditions. Soil penetration resistance has decreased from 1 MPa to 0.89 MPa levels with Biochar applications. The effects of applications on bulk density were similar to penetration resistance but were not found statistically significant., The aggregation rate of the soils was determined between 78.48-87.06 % depending on the changes in the applications. The highest aggregation rate was obtained from BPE covering material and B1 applications. The available water content showed thet there was a statistically significant (P <0.05) increase in the level of about 1% with biochar applications. As a result of the study, BPE cover material was found effective on the aggregation rate. In addition, penetration resistance decreased, While, available water content increased with biochar application.

Keywords

• Solarization,Biochar,Penetration resistance,Aggregation,Available water,content

References

1. Abdulwahhab, Q.R., Şeker, C., 2019. Effect of biochar applications on soil aggregation status. International Soil Congress 2019, 17-19 June Ankara, Turkey
2. Akgül, M., Başayiğit. L., Uçar. Y., 2002. Atabey ovası topraklarının genel özellikleri ve sınıflandırılması. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 6(1): 1-13.
3. Akgül, M., Başyiğit, L., 2005. Süleyman Demirel üniversitesi çiftlik arazisinin detaylı toprak etüdü ve haritalanması. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9(3): 1-10.
4. Aksakal, E.L., Öztaş, T., 2010. Changes in distribution patterns of soil penetration resistance within a silage-corn field following the use of heavy harvesting equipments. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 34: 173-179. doi.org/10.3906/tar-0906-189.
5. Alaboz, P., 2019. Bazı toprak nem sabitelerinin penetrasyon direnci ölçümleriyle belirlenebilmesi için tahmin modellerinin geliştirilmesi. Doktora Tezi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 142s, Isparta.
6. Alaboz, P., Coskan, A., Isildar, A.A., 2017. Effects of saw-dust biochar on some soil moisture constants. Fresenıus Envıronmental Bulletın, 26(6): 4033-4038.
7. Alaboz, P., Işıldar, A. A., 2018. Elma ve gül posası biyoçarlarının kumlu toprağın bazı fiziksel özellikleri üzerine etkileri. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 6(2): 67-72.
8. Blake, G.R., Hartge, K.H., 1986. Bulk density. p. 363–382. In A. Klute (ed.) Methods of soil analysis. Part 1. Physical and mineralogical methods. 2nded. Agron. Monogr. 9. ASA and SSSA, Madison, WI.

9. Bouyoucos, G.J., 1962.Hydrometer method ımproved for making particle size analyses of soils. Agron. J., 54: 464-465.
10. Burt. R. (Ed.)., 2014. Soil survey field and laboratory methods manual. United States Department of Agriculture. Natural Resources Conservation Service. National Soil Survey Center. Natural Resources Conservation Service. Kellog Soil Survey Laboratory.
11. Busscher, W.J., Novak, J.M., Evans, D.E., Watts, D.W., Niandou, M.A.S., Ahmedna, M., 2010. Influence of pecan biochar on physical properties of a porfolk loamy sand. Soil Science, 175: 10-14. doi.org/0.1097/SS.ObOl3e3 18 1 cb7f46.
12. Celik, I., Gunal, H., Budak, M., Akpinar, C., 2010. Effects of longterm organic and mineral fertilizers on bulk density and penetration resistance in semi-arid Mediterranean soil conditions, Geoderma, 160: 236–243. doi.org/10.1016/j.geoderma.2010.09.028.
13. Chan, K.Y., Heenan, D.P., So, H.B., 2003. Sequestration of carbon and changes in soil quality under conservation tillage on lighttextured soils in Australia: a review. Australian Journal of Experimental Agriculture, 43: 325-334. doi.org/ 10.1071/EA02077.
14. Çepel, N., 1988. Toprak ilmi ders kitabı; orman topraklarının karakteristikleri, toprakların oluşumu, özellikleri ve ekolojik bakımdan değerlendirilmesi. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları, Yayın No: 3416, 276s, İstanbul.
15. Demiralay, İ., 1993. Toprak fiziksel analizleri. Ataturk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, 143s, Erzurum,
16. Deveraux, R.C., Sturrock, C.J., Mooney, S.J., 2012. The effects of biochar on soil physical properties and winter wheat growth. Earth and Environmental Science Transactions of the Royal Society of Edinburgh 103: 13–18. doi.org/ 10.1017/S1755691012000011.
17. Doğan, M.N., 1995. Yerfıstığında gövde çürüklüğü hastalığına karşı solarizasyon etkinliğinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 56s, Adana.
18. Doran, J.W, Jones, A.J., 1996. Methods for assessing soil quality. Soil Science Society of America Special Publication 49. SSSA. Madison. WI.
19. Downie, A., Crosky, A., Munroe, P., 2009. Physical properties of biochar. In Lehmann J, Joseph S. (Eds.) Biochar for Environmental Management. Science and Technology, 1332s, Earthscan. London.
20. Dündar, M., 1987. Toprak organik maddesi ve ekolojik yönden önemi. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 37(1): 99-108.
21. Ekberli, İ., Dengiz, O., 2016. Bazı inceptisol ve entisol alt grup topraklarının fiziko-kimyasal özellikleriyle ısısal yayınım katsayısı arasındaki regresyon ilişkilerin belirlenmesi. Toprak Su Dergisi, 5(2): 1- 10. doi.org/ 10.21657/topraksu.268957.
22. Gupta, S., Singh, R. P., Rautela, P., 2017. Effect of soil solarization on physio chemical properties of soil under protected cultivation. Int. J. Chem. Stud, 5: 2039-2042.
23. Hazelton, P., Murphy, B (Eds.)., 2016. Interpreting soil test results: What do all the numbers mean?. CSIRO publishing.
24. Junior, D.D.V., Biachini, A., Valadão, F.C.A., Rosa, R.P., 2014. Penetration resistance according to penetration rate, cone base size and different soil conditions. Bragantia, 73(2): 171-177. doi.org/ 10.1590 /brag.2014.013.
25. Kacar, B., 2009. Toprak Analizleri. Nobel Yayın evi, 468s, Ankara
26. Karhu, K., Mattila, T., Bergstrom, I., Regina, K., 2011. Biochar addition to agri-cultural soil ıncreased ch4 uptake and water holding capacity results from a short-term pilot field study. Agriculture, Ecosystems & Environment, 140: 309-313. doi.org/10.1016/j.agee.2010.12.005.
27. Koçar, G., Okur, B., Şafak, S., 2006. Toprak solarizasyonunda kullanılan değişik örtü malzemelerinin toprak sıcaklığı ile bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerine olan etkileri. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 43(2): 109-120.
28. Lehmann, J., Joseph, S.(Eds.), 2015. Biochar for environmental management: Science, Technology and İmplementation. 22s, Routledge.
29. Liu, X.H., Han, F.P., Zhang, X.C., 2012. Effect of biochar on soil aggregates in the loess plateau: results from incubation experiments. International Journal of Agriculture and Biology 14(6): 975- 979.
30. Mankasingh, U., Choi, P.C., Ragnarsdottir,V., 2011. Biochar application in a tropical, agricultural region: a plot scale study inTamil Nadu, India. Applied Geochemistry, 26: 218-221. doi.org/10.1016/j.apge ochem.2011.03.108.
31. Mauromicale, G., Marchese, M., Restuccia, A., Sapienza, O., Restuccia, G., Longo, A.M.G., 2005. Root nodulation and nitrogen accumulation and partitioning in legume crops as affected by soil solarization. Plant and soil, 271(1-2): 275-284. doi.org/10.1007/s11104-004-2772-0.
32. Mujdeci, M., Isildar, A.A., Uygur, V., Alaboz, P., Unlu, H., Senol, H., 2017. Cooperative effects of field traffic and organic matter treatments on some compaction-related soil properties. Solid Earth, 8(1): 189-198. doi.org/10.5194/se-8-189-2017.
33. Negiş, H., Şeker, C., Gümüş, I., Manirakiza, N., Mücevher, O., 2020. Effects of biochar and compost applications on penetration resistance and physical quality of a sandy clay loam soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 51(1): doi.org/38-44. 10.1080/00103624.2019.1695819.
34. Novak, J.M., Busscher, W.J., Watts, D.W.,Amonette, J.E., Ippolito, J.A., Lima, I.M., Gaskin, J., Das, K.C., Steiner, C., Ahmedna, M., 2012. Biochars impact on soil moisture storage in an ultisol and two aridisols. Soil Science, 177: 310-320. doi.org/10.1097/SS.0b013e31824e5593.
35. ÖZ, H., 2018. A new approach to soil solarization: addition of biochar to the effect of soil temperature and quality and yield parameters of lettuce (Lactuca Sativa L. Duna). Scientia Horticulturae, 228: 153-161. doi.org/10.1016/j.scienta.2017.10.021.
36. Öz, H., Coşkan, A., Atılgan, A., 2016. Effect of different plastic cover materials and biofumigation to soil organic matter decomposition in greenhouse solarization. Scientific Papers. Series A. Agronomy, Vol. LIX, 2016: 127-130.
37. Öz, H., Coşkan, A., Atılgan, A., 2017. Determination of effects of various plastic covers and biofumigation on soil temperature and soil nitrogen form in greenhouse solarization -new solarization cover material- Journal of Polymers and The Environment, Springer, 25(2): 370–377.
38. Patel, R. H., Shroff, J., Dutta, S., Meisheri, T. G., 2005. Weed dynamics as influenced by soil solarization–A review. Agricultural Reviews, 26(4): 295-300.
39. Raj, H., Bhardwaj, M.L., 2000. Soil solarization for controlling soil-borne pathogens in vegetable crops. Indian Journal of Agricultural Sciences, 70 (5): 305-307.
40. Reddy, P.P., 2011. Biofumigation and Solarization for Management of Soil-Borne Plant Pathogens. Scientific Publishers.
41. Sağlam, T., Cangir, M., Bahtiyar, C., Tok, M., 1993. Toprak Bilimi, Trakya Üniversitesi, Tekirdağ Ziraat Fakültesi, Toprak Bölümü. Tekirdağ.
42. Scopa, A., Dumontet, S., 2007. Soil solarization: effects on soil microbiological parameters. Journal of plant nutrition, 30(4): 537-547. doi.org/10.1080/01904160701209212.
43. Seman-Varner, R., McSorley, R., Gallaher, R.N., 2008. Soil nutrient and plant responses to solarization in an agroecosystem utilizing an organic nutrient source. Renewable agriculture and food systems, 23(2): 149-154. doi.org/10.1017/S1742170507002001.
44. Silva, W.M.D., Bianchini, A., Cunha, C.A.D., 2016. Modeling and correction of soil penetration resistance for variations in soil moisture and soil bulk density. Engenharia Agrícola, 36(3): 449-459. doi.org/10.1590/1809-4430-Eng.Agric.v36n3p449-459/2016.
45. Sofi, T. A., Tewari, A. K., Razdan, V. K., Koul, V.K., 2014. Long term effect of soil solarization on soil properties and cauliflower vigor. Phytoparasitica, 42(1): 1-11. doi.10.1007/s12600-013-0331-z.
46. Soil Survey Laboratory Staff, 1992. Soil survey laboratory methods manual, Soil Survey Investigations Report No.42. USDA-SCS, National Soil Survey Center, Lincoln, NE .
47. Sun, F., Lu, S., 2014. Biochars improve aggregate stability, water retention, and pore space properties of clayey soil. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 177(1): 26-33. doi.org/10.1002/jpln.201200639.
48. Şeker, C., Işıldar, A.A., 2000. Tarla trafiğinin toprak profilindeki gözenekliliğe ve sıkışmaya etkisi. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 24: 71–77.
49. U.S Salinity Laboratory Staff., 1954. Diagnosisand Improvement of Salina and Alkali Soils. Agricultural Handbook, 60, U.S.D.A.
50. Verheijen, F., Jeffery, S., Bastos, A. C., Van der Velde, M., Diafas, I., 2010. Biochar application to soils. A critical scientific review of effects on soil properties, processes, and functions. EUR, 24099: 162.
51. Yılmaz, E., Alagöz, Z., 2000. Farklı kökenli organik materyallerin toprakta agregat oluşumu ve stabilitesi üzerine etkileri. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 13(2): 223-229.