Effect of acid modified poultry manure ash on the growth of lettuce plant (Lactuca sativa L.) grown in alkaline soil

Öz

Meeting to nutrient demand of increasing world population day by day, poultry industry comes to do fore. Poultry manure which is derived from poultry production, is an important source of organic material, but if it is not to evaluate correctly, it can causes environmental pollution. For this reason, poultry manure should be applied to agricultural soil after appropriate process such as composting and pyrolysis. One of the disposal methods of poultry manure, is the burn for electricity generation and after this process poultry manure ash (PMA) emerges which is rich in terms of plant nutrients. Due to high pH and contents of rich oxide forms of elements in PMA, the availability of plant nutrients is limited. In this study, PMA, which is a waste of biomass power plant, modified with H2SO4 and H3PO4 (AMPMA) at first and then the efficiency of obtained material was tested compared to TSP fertilizer in lettuce plant under greenhouse conditions. The subjects of the study were follows: 1- Control, 2- PMA, 3- AMPMA and 4- TSP fertilizer and all materials were applied at 100 mg P kg-1 per soil. According to the results, compared to control, while dry weight and P concentration of plants were significantly increased with AMPMA, Fe, Zn, Cu and Mn concentrations were decreased significantly. On the other hand, AMPMA and TSP were significantly enhanced the all plant nutrients uptake compared to control. With the convertion of this type of wastes, which was derived from agricultural production, to fertilizer can be enhanced the fertility of agricultural production, and can be reduced to environmental pollution risk and dependency of foreign countries for fertilizer production.

Anahtar Kelimeler

• Waste management
• biomass power plant waste
• acid modification
• lett

Alkalin karakterli bir toprakta yetiştirilen marul bitkisinin (Lactuca sativa l.) gelişimi üzerine asitlerle modifiye edilmiş tavuk dışkısı külünün etkisi

Öz

Günümüzde artan dünya nüfusunun gıda gereksiniminin karşılanmasında tavukçuluk endüstrisi ön plana çıkmaktadır. Tavukçuluk üretimi neticesinde ortaya çıkan tavuk dışkısı önemli bir organik madde kaynağıdır, fakat doğru değerlendirilmediğinde çevre kirliliği riski yaratabilmektedir. Bu sebeple tavuk dışkısının kompostlama ve piroliz gibi uygun işlemlerden geçirilerek topraklara uygulanması gerekmektedir. Tavuk dışkısının bertaraf yöntemlerinden birisi de elektrik üretimi amacıyla yakılmasıdır ve süreç sonunda besin elementlerince zengin kül ortaya çıkmaktadır. Tavuk dışkısı külünün (TDK) yüksek pH ve zengin oksit formlu element içerikleri nedeniyle besin elementi yarayışlılığı sınırlıdır. Yapılan çalışmada biyokütle elektrik santrali atığı olan TDK, H2SO4 ve H3PO4 ile muamele edilmiş (ATDK) ve elde edilen materyalin etkinliği marul bitkisinde sera koşullarında TSP gübresi ile karşılaştırmalı olarak test edilmiştir. Çalışma konuları; 1- kontrol, 2- TDK, 3- ATDK ve 4- TSP şeklindedir ve tüm materyal uygulamaları 100 mg kg-1 P olacak şekilde yapılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde; ATDK uygulamalarının kontrolle karşılaştırıldığında kuru ağırlık ve P konsantrasyonlarını önemli düzeyde artırdığı, Fe, Zn, Cu ve Mn konsantrasyonlarını ise önemli düzeyde azalttığı belirlenmiştir. Diğer taraftan incelenen tüm besin elementi alım miktarlarının ATDK ve TSP uygulamalarıyla kontrole göre önemli düzeyde arttığı saptanmıştır. Tarımsal üretim sonucunda ortaya çıkan bu şekildeki atıkların gübreye dönüştürülmesiyle tarımsal üretimde verimliliğin artabileceği, çevre kirliliği riskinin ve kimyasal gübrelerde dışa bağımlılığımızın azalabileceği düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Atık yönetimi
• biyokütle elektrik santrali atığı
• asit modifikasyonu
• marul

Kaynakça

1. Bouyoucos GJ, 1951. A realibration of hydrometer for making mechanical analysis of soil. Agronomy Journal 43, 434-438.
2. Bremner JM, 1965. Total Nitrogen Methods of Soil analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties’. In: Black CA (ed), Black. Amer. Soc. of Agron. Inc. Pub. Agronomy Series. No: 9, Madison, Wisconsin, U.S.A. 1149-1178.
3. Düzgüneş O, 1963. Bilimsel Araştırmalarda İstatistik Prensipleri ve Metotları. E.Ü. Matbaası, İzmir.
4. Fahimi A, Bilo F, Assi A, Dalipi R, Federici S, Guedes A, Valentim B, Olgun H, Ye G, Bialecka B, Fiameni L, Borgese L, Cathelineau M, Boiron MC, Predeanu G, Bontempi E, 2020. Poultry litter ash characterisation and recovery. Waste Manag. 111:10–21.
5. Fiameni L, Fahimi A, Marchesi C, Sorrentino GP, Zanoletti A, Moreira K, Valentim B, Predeanu G, Depero LE, Bontempi E, 2021. Phosphorous and silica recover from Rice Husk Poultry Litter Ash: a sustainability analysis using a zero-Waste Approach. Materials 14:6297. https://doi.org/10.33 90/ma 14216297.
6. Frazão JJ, de Melo Benites V, Pierobon VM, Ribeiro JVS, Lavres J, 2021. A poultry litter-derived organomineral phosphate fertilizer has higher agronomic effectiveness than conventional phosphate fertilizer applied to field-grown maize and soybean. Sustainability. 13(21):11635.
7. Gezgin S, 2018. Türkiye topraklarının organik madde durumu, organik madde kaynaklarımız ve kullanımı. Organomineral Gübre Çalıştayı, 29:12-16.
8. Gunes A, Inal A, Kadioglu YK, 2009. Determination of mineral element concentrations in wheat, sunflower, chickpea and lentil cultivars in response to P fertilization by polarized energy dispersive X‐ray fluorescence. X-Ray Spectrometry. 38:451–462.

9. Gunes A, Kan S, Taskin MB, Gokmen Yilmaz F, Deniz Yagcioglu K, Kadioglu YK, Akca H, Gezgin S, 2024. Recycling and optimization of poultry manure incineration ash as a source of phosphorus and balanced mineral fertilization. J Mater Cycles Waste Manage. 26(6):3509-3524. https://doi.org/10.1007/s10163-024-02062-x.
10. Gunes A, Taskin MB, Sahin O, Deniz Yagcioglu K, Kadioglu YK, Tugrul M, Abaci AY, Altunbay G and Eser U, 2025. Transforming Biomass Energy Waste into Innovative Fertilizer: Impact of Poultry Litter Incineration Ash-Based Fertilizer on Sugar Beet Nutrition, Yield, and Quality. Sugar Tech. 27(2):608-620.
11. Güçdemir İH, 2006. Türkiye Gübre ve Gübreleme Rehberi. Güncelleştirilmiş ve Genişletilmiş 5. baskı. Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğü, Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, Genel Yayın No: 231, Teknik yayın no: T.69, Ankara.
12. Hızalan E, Ünal H, 1966. Topraklarda Önemli Kimyasal Analizler. A.Ü. Ziraat Fakültesi Yayınları, 278, Ankara. Jackson ML, 1958. Soil Chemical Analysis. Prentice Hall, New Jersey, 498.
13. Johnstone PR, Hartz TK, Cahn MD, Johnstone MR, 2005. Lettuce response to phosphorus fertilization in high phosphorus soils. HortScience. 40:1499–1503.
14. Kan S, Yilmaz FG, Yagcioglu KD, Kadioglu YK, Gezgin S, Gunes A and Taskin MB, 2024. Valorization of Poultry Litter Incineration Ash as a Sustainable and Balanced Fertilizer Source. J Soil Sci Plant Nutr. 24:7570-7580.
15. Kelleher BP, Leahy JJ, Henihan AM, O'dwyer TF, Sutton D and Leahy M J, 2002. Advances in poultry litter disposal technology–a review. Bioresource Technol. 83(1):27-36.
16. Komiyama T, Kobayashi A and Yahagi M, 2013. The chemical characteristics of ashes from cattle, swine and poultry manure. J Mat Cycles Waste Manag. 15:106–110. https://doi.org/10.1007/s10163-012-0089-2.
17. Li Q, Wang S, Wang L, Zhang L, Wan X and Sun Z, 2020. The recovery of phosphorus from acidic ultra-high phosphorous wastewater by the struvite crystallization. Water. 12:946. https://doi.org/10.3390/w12040946.
18. Lindsay WL, Norvell WA, 1978. Development of a DTPA Soil Test for Zinc, Iron, Manganese and Copper. Soil Sci Society America Journal. 42:421-428.
19. Marschner P, 2012. Marschner’s mineral nutrition of higher plants, 3rd edn. Academic Press, London.
20. Millsaps CR, Reiter MS, Whitehurst BM, Whitehurst GB, Maguire RO, Thomason WE, 2021. Granulated Poultry Litter Ash Acidulation and physical characteristics. Transac ASABE 64:1227– 1235. https://doi.org/10.13 031/t rans.14164.
21. Nusselder S, de Graaff LG, Odegard IYR, Vandecasteele C and Croezen HJ, 2020. Life cycle assessment and nutrient balance for five different treatment methods for poultry litter. J Cleaner Produc. 267: 121862.
22. Olsen SR, Cole CV, Watanabe FS, Dean NC, 1954. Estimation of Available Phosphorus in Soil by Extraction with Sodium Bicorbonate. United States Department of Agriculture Circular 939:1-18.
23. Patel D, Goswami D, 2020. Phosphorus Solubilization and Mobilization: Mechanisms, Current Developments, and Future Challenge. In: Yadav, A., Rastegari, A., Yadav, N., Kour, D. (eds) Advances in Plant Microbiome and Sustainable Agriculture. Microorganisms for Sustainability, vol 20. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-15-3204-7_1.
24. Pratt PF, 1965. Chemical and Microbiological Properties. Methods of Soil Analysis. Ed: Black CA, American Society of Agronomy Madison 771-1572.
25. Richards LA, 1954. Diagnosis and Improvement of Saline and Alkaline Soils. In: United States Department of Agriculture Handbook, 1070, USA.
26. Rivera R, Chagnes A, Cathelineau M, Boiron MC, 2022. Conditioning of poultry manure ash for subsequent phosphorous separation and assessment for a process design. Sustain Mat Tech. 31:e00377. https://doi.org/10.10 16/j. susmat.2021.e0037.
27. Taban S, Turan MA, Katkat AV, 2013. Tarımda organik madde ve tavuk gübresi. Tavukçuluk Araştırma Dergisi. 10(1):9-13.
28. Temminghoff EE, Houba VJ, 2004. Plant analysis procedures. 1-178, Kluwer Academic Publishers, Boston, USA. TÜİK 2025. 2024 yılı kümes hayvanı sayıları ve hayvansal üretim miktarları. https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Hayvansal-Uretim-Istatistikleri-2024-53935. Erişim tarihi 11.03.2025.
29. Zhang YQ, Deng Y, Chen RY, Zhen LC, Xin PC, Yost R, Zhang FS and Chun QZ, 2012. The reduction in zinc concentration of wheat grain upon increased phosphorus-fertilization and its mitigation by foliar zinc application. Plant Soil. 361:143–15