Effects Of Barnyard Manure Biochar On Some Soil Properties And Yield Of Maize Plant

Öz

Biochar is a carbon-rich material obtained by burning (pyrolysis) organic materials at high temperature (300-700 oC) in very low or oxygen-free conditions. The biochar obtained as a result of this pyrolysis is used as a soil conditioner. In recent years, the focus has been on the use of biochar as a soil conditioner and ecological regulator. The aim of this study was to determine the effects of cow manure biochar on some chemical properties of the soil and the growth of maize plant. The experiment was carried out in two stages as incubation and pot experiment. In this context, soil samples to which cow manure biochar was added at doses of 0, 10, 20 and 40 g kg-1 on a weight basis were left to incubate for 90 days at the moisture content of the field capacity and the effects of the applications on the chemical properties of the soil were determined. Corn plants were grown in soil samples taken at the end of incubation, and the effects of applications on the growth characteristics of maize plants were also investigated. In incubation samples, cow manure biochar applications significantly increased pH, EC, organic carbon, total nitrogen, available phosphorus values compared to control. The effects of the applications on other features varied. Compared to the control, the effects of the treatments on the plant height, biomass yield and SPAD value of the maize plant grown under greenhouse conditions were significant, and the biochar applications significantly increased the K, P, Mn and Zn contents of the maize plant.

Anahtar Kelimeler

• Cow manure biochar
• soil properties
• maize

Ahır Gübresi Biyokömürünün Bazı Toprak Özellikleri Ve Mısır Bitkisinin Gelişimi Üzerine Etkisi

Öz

Biyokömür organik materyallerin çok düşük oksijen ya da oksijensiz koşullarda yüksek sıcaklıkta (300-700 oC) yakılmasıyla (piroliz) elde edilen karbonca zengin bir materyaldir. Bu piroliz sonucu elde edilen biyokömür toprak düzenleyici olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda biyokömürün toprak iyileştirici ve ekolojik düzenleyici olarak kullanımına odaklanılmıştır. Bu çalışma; ahır gübresi biyokömürünün, toprağın bazı kimyasal özellikleri ve mısır bitkisinin gelişimi üzerine olan etkilerini belirlemek amacıyla yapılmıştır. Deneme inkübasyon ve saksı denemesi şeklinde iki aşamalı olarak yürütülmüştür. Bu kapsamda, inkübasyon denemesinde ağırlık esasına göre 0, 10, 20 ve 40 g saksı-1 dozlarında ahır gübresi biyokömürü ilave edilen toprak örnekleri, tarla kapasitesi nem içeriğinde 90 gün süre ile inkübasyona bırakılmış ve uygulamaların toprağın kimyasal özelliklerine etkileri belirlenmiştir. İnkübasyon sonunda alınan toprak örneklerinde mısır bitkisi yetiştirilerek, uygulamaların mısır bitkisinin gelişim özelliklerine etkileri de incelenmiştir. İnkübasyon örneklerinde, ahır gübresi biyokömürü (AGB) uygulamaları kontrol ile kıyaslandığında pH, EC, organik karbon, toplam azot , yarayışlı fosfor değerlerini önemli ölçüde artırmıştır. Uygulamaların diğer özellikler üzerine etkileri değişkenlik göstermiştir. Kontrol ile kıyaslandığında, uygulamaların sera şartlarında yetiştirilen mısır bitkisinin bitki boyu, biyokütle verimi, SPAD değeri üzerine etkileri önemli olmuş, biyokömür uygulamaları mısır bitkisinin K, P, Mn ve Zn içeriklerini önemli ölçüde artırmıştır.

Anahtar Kelimeler

• ahır gübresi biyokömürü
• toprak özellikleri
• mısır

Kaynakça

1. Abbasi, M.K., Anwar, A.A., 2015. Ameliorating effects of biochar derived from poultry manure and white clover residues on soil nutrient status and plant growth promotion-greenhouse experiments. PLOS ONE. doi: 10.1371/journal.pone. 0131592.
2. Adekiya, A. O., Agbede, T. M., Aboyeji, C. M., Dunsin, O. ve Simeon, V. T., 2019. Biochar and poultry manure effects on soil properties and radish (Raphanus sativus L.) yield. Biological Agriculture and Horticulture, 35 (1), 33-45.
3. Agegnehu, G., Bass, A. M., Nelson, P. N., Muirhead, B., Wright, G. ve Bird, M. I., 2015. Biochar and biochar-compost as soil amendments: effects on peanut yield, soil properties and greenhouse gas emissions in tropical North Queensland, Australia. Agriculture, Ecosystems & Environment, 213, 72-85.
4. Arı, H., Aydemir, S., Sönmez, O., Doğan, E., Öktem, A., Küçük, Ç., Bilgili, A.V., Şenbayram, M., 2016. Biyokatıların (Biochar) organik toprak iyileştiricisi olarak mısır bitkisi gelişimi ve sera gazlarının (CO2, N2O ve CH4) emisyonları üzerine olan etkilerinin belirlenmesi. TÜBİTAK Proje No: 112R005 Sonuç Raporu.
5. Asai, H., Samson, B.K., Stephan, H.M., Songyikhangsuthor, K., Homma, K., Kiyono, Y., Inoue, Y., Shiraiwa, T., Horie, T. 2009. Biochar amendment techniques for upland rice production in Northern Laos 1. Soil physical properties, leaf SPAD and grain yield. Field Crops Research 111, 81–84.
6. Asri, F.Ö., Özkan, C.F., Demirtaş, E.I., Arı, N., 2013. Effects of organic and chemical fertilizer on soil properties and nutrient up take of cucumber. Soil Water Journal, 2 (1):337-342.
7. Bayraklı, F., 1987. Toprak ve bitki analizleri (Çeviri ve Derleme). 19 Mayıs Üniv., Zir. Fak Yay. No: 17, Samsun. Beesley L., Marmiroli M., 2011. The immobilisation and retention of soluble arsenic, cadmium and zinc by biochar. Environ. Pollut., 159(2):474-80. doi: 10.1016/j.envpol.2010.10.016.
8. Bender Özenç, D., Irmak Yılmaz, F., Tarakçıoğlu, C., Aygün, S., 2019. Fındıktan üretilen atıkların toprağın fiziko-kimyasal ve biyolojik özelliklerine etkileri. Mediterranean Agricultural Sciences 32(Özel Sayı): 7-13, DOI: 10.29136/mediterranean.558856

9. Bera, T., Collins, H., Alva, A., Purakayastha, T. ve Patra, A., 2016. Biochar and manure effluent effects on soil biochemical properties under corn production. Applied Soil Ecology, 107, 360-367.
10. Chan, K. Y., Van Zwieten, E, L., Meszaros, I., Downie, A., Joseph, S. 2007. Agronomic values of greenwaste biochar as a soil amendment. Australian Journal of Soil Research, 45, 629–634.
11. Cheng, C.H., Lehmann, J., Engelhard, M.H., 2008. Natural oxidation of black carbon in soils: Changes in molecular form and surface charge along a climosequence. Geochimica et Cosmochimica Acta, 72: 1598-1610.
12. DeLuca, T.H., MacKenzie, M.D., Gundale, M.J., 2009. Biochar effects on soil nutrient transformations. In: Lehmann J, Joseph S (eds), Biochar for Environmental Management. Science and Technology, London, pp. 251-270.
13. Demirbaş, A.; Çoşkan, A., 2019. The effects of biochar and cadmium applications on yield and nutrient uptake of maize plant. Turkish Journal of Agriculture Food Science and Technology, 7(sp2): 109-114.
14. Demiralay, M., Sadıklar, M.S., Tilki, F. 2019. İki farklı tip tahribatsız portatif klorofil metre kullanarak Artvin’de yayılış gösteren sapsız meşede (Quercus, Fagaceae) klorofil tahmini. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, Cilt: 20, Sayı:1, Sayfa:28-35.
15. Fascella, G., Mammano, M.M., D’Angiolillo, F., Rouphael, Y., 2018. Effects of conifer wood biochar as a substrate component on ornamental performance, photosynthetic activity, and mineral composition of potted Rosa rugosa. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 93(5): 519-528.
16. Ghosh, S., Ow, L. F. ve Wilson, B., 2015. Influence of biochar and compost on soil properties and tree growth in a tropical urban environment. International journal of environmental science and technology, 12 (4), 1303-1310.
17. Glaser B, Lehmann J, Zech W, 2002. Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal: A review. Biology and Fertility of Soils 35: 219–230.
18. Gülser, C., Kızılkaya, R., Aşkın, T., Ekberli, I. 2015. Changes in soil quality by compost and hazelnut husk applications in a hazelnut orchard. Compost Science Utilization 23(3): 135-141.
19. Gümüş, İ., Şeker, C. 2011. Farklı organik gübre uygulamalarında mısır bitkisinin SPAD değeri ölçüm zamanının belirlenmesi. 2. ULUSAL TOPRAK VE SU KAYNAKLARI KONGRESİ, 22-25 Kasım 2011, Ankara.
20. Güneş, A., İnal, A. 2014. Tarımsal Atıkların Gerikazanımı I.Tavuk Gübresinden Piroliz İle Biyokömür Elde Edilmesi II.Biyokömürün Gübre Değerinin Araştırılması Ve İşlenmiş Tavuk Gübresi İle Karşılaştırılması. TÜBİTAK Proje No: 112O914 Sonuç Raporu.
21. Güneş, A., İnal, A., Taşkın, M.B., Şahin, O., Kaya, E.C., Atakol, A., 2014. Effect of phosphorus-enriched biochar and poultry manure on growth and mineral composition of lettuce (Lactuca sativa L. cv.) grown in alkaline soil. Soil Use Management, 30: 182188.
22. Jhao, P., Neenu, S., Rashmi, I., Meena, B.P., Jatav, R.C., Lakaria, B. L., Biswas, A.K., Singh, M. & Patra, A.K., 2016. Ameliorating effects of leucaena biochar on soil acidity and exchangeable ıons. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 47:10, 1252-1262.doi:10.1080/00103624.2016.1166380.
23. Jones, J.B., Jr.B. Wolf, and H.A. Mills, 1991. Plant Analysis Handbook. pp: 1-213. Micro-Macro Publishing, Inc. USA. Irmak Yılmaz, F., Kurt, S., 2018. Biyokömür ve vermikompost uygulamalarının toprağın bazı biyolojik özellikleri üzerine etkisi. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 6(2): 143-150.
24. Kacar, B., İnal, A., 2008. Plant analysis. Nobel Publication, Ankara.
25. Karaca, E., 2016. Fındık zurufu kompostunun toprakların ve fındık bitkisi yapraklarının besin maddesi içerikleri üzerine etkisi. Yüksek lisans tezi, Ordu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ordu.
26. Kaya, E.C., Akça, H., Taşkın, M.B., Mounirou, M.M., Kaya, T., 2019. Biyokömür ve fosfor uygulamalarının mısır ve çeltik bitkilerinin gelişimi ve mineral element konsantrasyonlarına etkileri. Toprak Su Dergisi, 8(1): 46-54.
27. Laird, D.A., Fleming, P., Davis, D.D., Horton, R., Wang, B., Karlen, D.L. 2010. Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil. Geoderma 158, 443–449.
28. Lashari, M. S., Liu, Y., Li, L., Pan, W., Fu, J., Pan, G., Zheng, J., Zheng, J., Zhang, X. ve Yu, X., 2013. Effects of amendment of biochar-manure compost in conjunction with pyroligneous solution on soil quality and wheat yield of a salt-stressed cropland from Central China Great Plain, Field Crops Research, 144, 113-118.
29. Lehmann, J., Gaunt, J., Rondon, M., 2006. Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems—A review. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change,11(2): 403–427.
30. Lehmann, J., 2007. Bio-energy in the black. The Ecological Society of America, 5, 381- 387.
31. Lehmann, J. ve Joseph, S., 2009. Biochar for Environmental Management: Science and Technology. Earthscan Ltd., London, UK.
32. Lewandowski, A., Zumwinkle, M., 1999. Assessing the soil system: A soil quality literature review. St. Paul, MN: Minnesota Department of Agriculture. Energy and Sustainable Agriculture Programs.
33. Manirakiza, N., 2109. Biyokömür ve kompost uygulamalarinin kumlu bir toprağın özellikleri ile mısır bitkisinin gelişimine etkileri. S.Ü. Fen Bil. Ens. Toprak Bil. ve Bit. Bes. ABD. Yüksek Lisans Tezi.
34. Mensah, A. K. ve Frimpong, K. A., 2018. Biochar and/or compost applications ımprove soil properties, growth, and yield of maize grown in acidic rainforest and coastal savannah soils in ghana. International Journal of Agronomy, 2018.
35. Minitab, C.: Minitab reference manual (Release 7.1), State Coll., PA16801, USA, 1991.
36. Minotta, G. ve Pinzauti, S., 1996. Effects of light and soil fertility on growth, leaf chlorophyll content and nutrient use efficiency of beech (Fagus sylvatica L.) seedlings. Forest Ecology and Management, 86 (1-3), 61-71.
37. Naeem, M. A., Khalid, M., Aon, M., Abbas, G., Amjad, M., Murtaza, B., Khan, W.-u.-D. ve Ahmad, N., 2018. Combined application of biochar with compost and fertilizer improves soil properties and grain yield of maize. Journal of Plant Nutrition, 41 (1), 112-122.
38. 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.
39. Rees, F., Simonnot, M.O., Morel, J.L., 2014. Short-term effects of biochar on soil heavy metal mobility are controlled by intraparticle diffusion and soil pH increase. European Journal of Soil Science, 65: 149-161. Saygan, E.P., 2017. Biyokömürün (Biochar) toprak düzenleyicisi olarak kullanım potansiyellerinin belirlenmesi. Harran Üniversitesi Fen Bil. Ens. Doktora Tezi.
40. Shukla, M.R., Lal, R., Ebinger, Mç, 2006. Determining soil quality ındicators by factor analysis. Soil and Tillage Research 87: 194-204.
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. Topoliantz, S., Ponge, J.F., Arrouays, D., Ballof, S.and Lavelle, P., 2002. Effect of organic manure and endogeic earthworm pontoscolex corethrurus (Oligochaeta: Glossoscolecidae) on soil fertility and bean production. Biol.Fertil. Soils. 36313-319. doi: 10.1007/s00374-002-0535-8.
43. Turgay, O. 2018. Farklı Yöntemlerle Elde Edilen Biyokömürlerin Toprak Özellikleri ve Buğday Verimine Etkilerinin Karşılaştırılması. A.Ü. BAP Proje No: 16l0447004.
44. Yılmaz E, 2011. Effects of different sources of organic matter on some soil fertility properties: A laboratory study on a Lithic Rhodoxeralf from Turkey. Communication in Soil Science and Plant Analysis 42: 962-970. Yuan, J.-H., Xu, R.-K. ve Zhang, H., 2011. The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures. Bioresource Technology, 102 (3), 3488-3497.
45. Xu, M.G., Li, D.C., Li, J.M., Qin, D.Z., Kazuyuki, Y., Hosen, Y., 2008. Effects of organic manure application with chemical fertilizers on nutrient absorption and yield of rice in hunan of Southern China. Agricultural Sciences in China 7 (10): 12451252.
46. Verheijen, F.G.A., Jones, R.J.A., Rickson, R.J., Smith, C.J., 2009. Tolerable versus actual soil erosion rates in Europe. Earth-Science Reviews, 94 (1-4): 23-38.
47. Yu, X.Y., Ying, G.G. and Kookana, R.S. 2006. Sorption And Desorption Dehaviors Of Diuron In Soils Amended With Charcoal. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54: 85.
48. Zhou, D., Liu, D., Gao, F., Li, M., Luo, X., 2017. Effects of biochar-derived sewage sludge on heavy metal adsorption and immobilization in soils. International Journal of Environmental Research and Public Health, 14(7), 681-696.