Evaluation of Hazelnut Waste Products in Wheat Cultivation

Abstract

Objective: The aim of the study was to investigate the effect of hazelnut husk and biochar obtained from hazelnut husk, extract applications and effective doses on wheat growth. Materials and Methods: In 2019-2020, the field trial was carried out according to the factorial trial design with four doses (0, 1, 2, 3 t da-1), four materials (hazelnut husk, hazelnut husk extract, husk biochar, husk biochar extract) and three replications. Plant height, spike length, number of spikes per m2, thousand grain weight, number of grains per spike, grain yield and nutrient concentrations (N, P, K) of wheat plants were determined. Results: Wheat plant traits differed among years; spike length decreased in the second year; plant height, number of spikes per m2, number of grains per spike, thousand grain weight, grain yield increased in the second year. Although waste treatments were effective on plant growth in general, the effect of biochar and biochar extract on plant height and the effect of hazelnut waste on the number of spike per m2 were prominent. In addition, agronomic traits except spike length increased with increasing application doses. It was determined that 2 t da-1 application was sufficient for optimum development of wheat plant. Total nitrogen and phosphorus concentrations were higher in the first year and total potassium concentrations were higher in the second year. Nitrogen, phosphorus and potassium concentrations of wheat plants increased with the increase in the doses of the materials. In total nitrogen and potassium contents, 3 t da-1 dose of the husk tea application was found to be the effective dose, and in phosphorus content, 3 t da-1 dose of husk biochar was found to be the effective dose. Conclusion: When all the data are considered together, it is thought that the application of hazelnut waste products to the soil on the studied characteristics and nutrient concentrations of wheat plant is effective and these wastes will make an important contribution to agriculture.

Keywords

• Hazelnut husk
• biochar
• extraction
• Tiriticum aestivum L.

Fındık Atığı Ürünlerinin Buğday Yetiştiriciliğinde Değerlendirilmesi

Öz

Amaç: Fındık zurufu ve zuruftan elde edilen biyokömür ve bunlardan üretilen ekstrakt uygulamaları ve etkin dozların buğday gelişimi üzerine etkisini incelemektir. Materyal ve Yöntem: 2019-2020 yıllarında tarla denemesi, dört doz (0, 1, 2, 3 t da-1), dört materyal (fındık zurufu, fındık zurufu ekstraktı, zuruf biyokömürü, zuruf biyokömürü ekstraktı) ve üç tekerrürlü olacak şekilde tesadüf blokları faktöriyel deneme desenine göre yürütülmüştür. Buğday bitkisine ait bitki boyu, başak uzunluğu, m2’deki başak sayısı, bin tane ağırlığı, başakta tane sayısı, tane verimi ve besin elementi konsantrasyonları (N, P, K) tespit edilmiştir. Araştırma Bulguları: Buğday bitkisine ait özellikler yıllar bakımından farklılık göstermiş; başak uzunluğu ikinci yıl azalmış, bitki boyu, m2’deki başak sayısı, başakta tane sayısı, bin tane ağırlığı, tane verimi ise ikinci yıl artmıştır. Genel olarak, bitki gelişimi üzerine atık uygulamaları etkili olmakla birlikte, bitki boyuna; zuruf biyokömürü ve biyokömür ekstraktının, m2’deki başak sayısı üzerine fındık zurufu uygulamalarının etkisi öne çıkmıştır. Ayrıca uygulama dozlarının artması ile başak uzunluğu hariç incelenen agronomik özelliklerde artış görülmüştür. Buğday bitkisinin optimum gelişimi için 2 t da-1 uygulamasının yeterli olduğu belirlenmiştir. Bitkide toplam azot ve fosfor konsantrasyonu ilk yıl, toplam potasyum konsantrasyonu ikinci yıl daha fazla bulunmuştur. Materyallerin dozlarındaki artış ile buğday bitkisinin azot, fosfor ve potasyum konsantrasyonlarında artış görülmüştür. Toplam azot ve potasyum içeriklerinde zuruf ekstraktı uygulamasının, fosfor içeriğinde zuruf biyokömürünün 3 t da-1 uygulaması etkili doz olarak bulunmuştur. Sonuç: Bütün veriler birlikte dikkate alındığında, buğday bitkisine ait incelenen özellikleri ve besin elementi konsantrasyonları üzerine toprağa fındık atık ürünleri uygulamalarının etkili olduğu ve bu atıkların tarıma önemli katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Fındık zurufu
• biyokömür
• ektraksiyon
• Tiriticum aestivum L.

Kaynakça

1. Akıncı, C., Yıdırım, M., Doran, İ., & Akçan, A. (2007). Ekmeklik buğdayın verim ve verim unsurları üzerine tescilli organomineral gübrelerin etkileri. Türkiye VII. Tarla Bitkileri Kongresi, 25-27 Haziran 2007, Erzurum.
2. Aygün, S. (2015). Fındık zurufu kompostunun toprak kali̇tesi̇ üzeri̇ne etki̇si̇. Yüksek Lisans Tezi, Ordu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı, Ordu.
3. Black, C.A., Evans, D.D., White, J.L., Ensminger, L.E., & Clarke, F.E. (1965). “Methods of soil analysis”. American Society of Agronomy. Madison, Wisconsin, part I, 1-770.
4. Bremner, J.M. (1965). Methods of Soil Analysis Part II. Chemical and microbiologial properties. In.ed. C.A. Balack. American Society of Agronomy, Inc.Pub. Agron Series, No:9, Madison, USA.
5. Bulut, S. (2009). Farklı gübre kaynakları ve ekim sıklığının organik buğdayda bitki gelişmesi, verim ve kalite üzerine etkileri. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarla Bitkileri Anabilim Dalı, Erzurum.
6. Butnan, S., Deenik, J.L., Toomsan, B., Antal, M.J., & Vityakon, P. (2015). Biochar characteristics and application rates affecting corn growth and properties of soil contrasting in texture and mineralogy. Geoderma, 237, 105-116.
7. Çalıskan, N., Koç, N., Kaya, A., & Senses, T. (1996). Compost Production From Hazelnut Husk. In IV International Symposium on Hazelnut, 445 (pp. 279-284).
8. Din, A.R.J.M., Cheng, K.K., & Sarmidi, M.R. (2017). Assessment of compost extract on yield and phytochemical contents of Pak Choi (Brassica rapa cv. chinensis) grown under different fertilizer strategies. Communications in Soil Science And Plant Analysis, 48(3), 274–284.

9. Fritz, J. I., Franke-Whittle, I. H., Haindl, S., Insam, H., & Braun, R. (2012). Microbiological community analysis of vermicompost tea and its influence on the growth of vegetables and cereals. Canadian Journal of Microbiology, 58(7), 836–47.
10. Gebremedhin, G. H., Bereket, H., Daniel, B., & Tesfaye, B. (2015). Effect of biochar on yield and yield components of wheat and post-harvest soil properties in Tigray, Ethiopia. Journal of Fertilizers & Pesticides, 6(2), 2-5.
11. Gençtan, T., & Sağlam, N. (1987). Ekim zamanı ve ekim sıklığının üç ekmeklik buğday çeşidinde verim ve verim unsurlarına etkisi. Türkiye Tahıl Sempozyumu, 6(9), 171-183.
12. Horneck, D. A., Hart, J. M., Topper, K., & Koepsell, B. (1989). Methods of soil analysis used in the soil testing laboratory at Oregon State University.
13. Hu, Y., Sun, B., Wu, S., Feng, H., Gao, M., Zhang, B., & Liu, Y. (2021). After-effects of straw and straw-derived biochar application on crop growth, yield, and soil properties in wheat (Triticum aestivum L.) –maize (Zea mays L.) rotations: A four-year field experiment. Science of the Total Environment, 780, 146560.
14. Ibrahim, M., Mahmoud, E., Gad, L., & Khader, A. (2019). Effects of biochar and phosphorus fertilizer rates on soil physical properties and wheat yield on clay textured soil in middle Nile Delta of Egypt. Communications In Soil Science And Plant Analysis, 50(21), 2756–2766.
15. Jones Jr, J. B., Wolf, B., & Mills, H. A. (1991). Plant analysis handbook. p. 1-213. Micro-Macro Publishing, Inc., USA. Kacar, B., & İnal, A. (2008). Bitki Analizleri. Nobel Yayın No: 1241, Ankara.
16. Kacar, B., & Katkat, A. V. (1998). Bitki Besleme, Uludağ Üniversitesi Güçlendirme Vakfı Yayınları, Bursa.
17. Kacar, B., & Katkat, V. (2009). Bitki Besleme. Nobel Yayınları, Ankara.
18. Kiani, M.J., Abbasi, M.K. & Rahim, N. (2005). Use of organic manure with mineral N fertilizer increases wheat yield at Rawalakot Azad Jamnu and Kashmir. Archives of Agronomy and Soil Science, 51(3), 299-309.
19. Koné, S.B., Dionne, A., Tweddell, R.J. Antoun, H., & Avis, T.J. (2010). Suppressive effect of non-aerated compost teas on foliar fungal pathogens of tomato. Biological Control, 52(2), 167–73.
20. Korai, P.K., Sial, T.A., Pan, G., Abdelrahman, H., Sikdar, A., Kumbhar, F., Channa, S.A., Ali, E.F., Zhang, J., Rinklebe, J., & Shaheen, S.M. (2021). Wheat and maize-derived water-washed and unwashed biochar improved the nutrients phytoavailability and the grain and straw yield of rice and wheat: A field trial for sustainable management of paddy soils. Journal of Environmental Management, 297, 113250.
21. Kün, E. (1988). Serin iklim tahılları. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, Ankara.
22. Lou, Y., Joseph, S., Li, L., Graber, E. R., Liu, X., & Pan, G. (2016). Water extract from straw biochar used for plant growth promotion: An initial test. BioResources, 11(1), 249-266.
23. Mahler, R.L., Koehler, F.E., & Lutcher, L.K. (1994). Nitrogen source, timing of application, and placement: Effects on winter wheat production. Agronomy Journal, 86(4), 637-642.
24. Miller, P.K. (2018). Interactions between biochar and compost in organic winter wheat production and soil quality under dryland conditions (Doctoral dissertation, Utah State University).
25. Namlı, A., Akça, M. O., & Akça, H. (2017). Tarımsal atıklardan elde edilen biyokömürün buğday bitkisinin gelişimi ve bazı toprak özellikleri üzerine etkileri. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 5(1), 39-47.
26. Novak, J.M., & Busscher, W.J. (2012). Selection and use of designer biochars to improve characteristics of southeastern USA Coastal Plain degraded soils. In Advanced biofuels and bioproducts (pp. 69-96). New York, NY: Springer New York.
27. Özalp, M. (2010). Geleneksel gübreleme ile farklı organik gübre kaynaklarının Tir Buğdayı’nda (Triticum aestivum L. var. leucospermum (Körn.) Farw.) verim ve bazı veri öğeleri üzerine etkisi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Van.
28. Özdemir, S., Dede, O.H., & Yaqub, M. (2017). Assessment of long-term nutrient effective waste-derived growth media for ornamental nurseries. Waste Biomass Valorization, 8, 2663–2671.
29. Bender Özenç, D. (2004). Usage of hazelnut husk compost as a growing medium. In VI International Congress on Hazelnut 686 (pp. 309-318).
30. Bender Özenç, D., & Özenç, N. (2008). Determination of hazelnut husk decomposition level and of the content of some plant nutrient elements under natural conditions. In VII International Congress on Hazelnut 845 (pp. 323-330).
31. Özenç, D.B., Yılmaz, F.I., Tarakçıoğlu, C., & Aygün, S. (2019). Fındıktan üretilen atıkların toprağın fiziko-kimyasal ve biyolojik özelliklerine etkileri. Mediterranean Agricultural Sciences, 32, 7-13.
32. Özyazıcı, G., Özdemir, O., Özyazıcı, M.A., Üstün G.Y., & Turan, A. (2010). Bazı organik materyallerin ve toprak düzenleyicilerin organik fındık yetiştiriciliğinde verim ve toprak özellikleri üzerine etkileri, Türkiye IV. Organik Tarım Sempozyumu, 28 Haziran-1 Temmuz 2010, Erzurum.
33. Sadaf, J., Shah, G.A., Shahzad, K., Ali, N., Shahid, M., Ali, S., Hussain, R.A., Ahmed, Z.I., Traore, B., Ismail, I.M.I., & Rashid, M.I. (2017). Improvements in wheat productivity and soil quality can accomplish by co-application of biochars and chemical fertilizers. Science of the Total Environment, 607, 715-724.
34. Salim, B.B.M. (2016). Influence of biochar and seaweed extract applications on growth, yield and mineral composition of wheat (Triticum aestivum L.) under sandy soil conditions. Annals of Agricultural Science, 61(2), 257–265.
35. Sheng, Y. & Zhu, L. (2018). Biochar alters microbial community and carbon sequestration potential across different soil pH. Science of The Total Environment, 622, 1391-1399.
36. Sial, T. A., Lan, Z., Wang, L., Zhao, Y., Zhang, J., Kumbhar, F., Memon, M., Lashari, M.S., & Shah, A.N. (2019a). Effects of different biochars on wheat growth parameters, yield and soil fertility status in a silty clay loam soil. Molecules, 24(9), 1798.
37. Sial, T.A., Liu, J., Zhao, Y., Khan, M.N., Lan, Z., Zhang, J., Kumbhar, F., Akhtar. K., & Rajpar, I. (2019b). Co-application of milk tea waste and NPK fertilizers to improve sandy soil biochemical properties and wheat growth. Molecules, 24(3), 423.
38. Sigua, G.C., Novak, J.M., Watts, D.W., Johnson, M.G., & Spokas, K. (2016). Efficacies of designer biochars in improving biomass and nutrient uptake of winter wheat grown in a hard setting subsoil layer. Chemosphere, 142, 176-183.
39. Spiertz, J.H.J., & Vos, J. (1985). Grain growth of wheat and its limitation by carbohydrate and nitrogen supply. In Wheat growth and modelling (pp. 129-141). Boston, MA: Springer US.
40. Suliman, W., Harsh, J.B., Abu-Lail, N.I., Fortuna, A.M., Dallmeyer, I., & Garcia-Perez, M. (2016). Influence of feedstock source and pyrolysis temperature on biochar bulk and surface properties. Biomass Bioenergy, 84, 37-48.
41. Tarakçıoğlu, C., Özenç, D.B., Yılmaz, F.I., Kulaç, S., & Aygün, S. (2019). Fındık kabuğundan üretilen biyokömürün toprağın besin maddesi kapsamı üzerine etkisi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 34(1), 107-117.
42. TEPGE, (2022). Tarımsal ekonomi ve politika geliştirme. ürün fındık raporu. https://t.ly/hq-QI Erişim tarihi: Eylül 2023.
43. TOB, (2022). Ürün masaları buğday bülteni. Dünyada Buğday. Sayı:20. https://t.ly/IhVfl Erişim tarihi: Eylül 2023.
44. Tripathi, M., Sahu, J.N., & Ganesan, P. (2016). Effect of process parameters on production of biochar from biomass waste through pyrolysis: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 55, 467-481.
45. Yan, Q., Dong, F., Li, J., Duan, Z., Yang, F., Li, X., Lu, J., & Li, F. (2019). Effects of maize straw-derived biochar application on soil temperature, water conditions and growth of winter wheat. European Journal of Soil Science, 70(6), 1280–1289.
46. Yürür, N., Turan, Z.M., & Çakmakçı, S. (1987). Bazı ekmeklik ve makarnalık buğday çeşitlerinin bursa koşullarında verim ve adaptasyon yeteneği üzerine araştırmalar. Tübitak Türkiye Tahıl Sempozyumu, 6-9 Ekim 1987, Toag, S. 59-69, Bursa.
47. Zaheer, M.S., Ali, H.H., Soufan, W., Iqbal, R., Habib-ur-Rahman, M., Iqbal, J., Israr, M., & El Sabagh, A. (2021). Potential effects of biochar application for improving wheat (Triticum aestivum L.) growth and soil biochemical properties under drought stress conditions. Land, 10(11), 1125.