Biyokömür İlavesinin Toprakta Nitrat ve Amonyum Yıkanmasına Etkileri

Year 2017, , 77 - 83, 25.03.2017

Elif Günal Halil Erdem Ali Kaplan

https://doi.org/10.29050/harranziraat.303162

Cited By: 3

Abstract

Besin elementlerinin kök bölgesi
altına yıkanmasının engellenerek toprakta daha uzun süre tutunmaları gübrenin
etkinliğinin artması anlamına gelir. Kök bölgesinin altına inen besin
elementleri, hem bitki için yarayışsız hale gelmekte hem de yer altı sularına
karışarak kirlenmelerine ve ekosistemin fonksiyonlarına zarar vermektedir. Bu
çalışma, orta bünyeye sahip bir toprağa farklı dozlarda ilave edilen domates
hasat atıklarının 500 °C’de yavaş piroliz edilmesi ile hazırlanmış biyokömür materyallerinin,
nitrat (NO₃^-) ve amonyum (NH₄⁺)
yıkanmalarına etkinlerini test etmek için yapılmıştır. Üç farklı biyokömür dozu
(%1, %3 ve %6) ve kontrol uygulamalarını kapsayan 3 tekerrürlü yıkama
çalışmaları, 35 cm uzunluğundaki PVC borularında yapılmıştır. Şeker pancarının
60 ton ha^-1 verimi için kullanılan toplam azot (240 kg N ha^-1)
ve su miktarları (875 mm) uygulanmıştır. Toplam su, altı defa da damla şeklinde
verilmiştir. Her sulama döneminde sızan su toplanmış ve NO₃^-
ve NH₄⁺ konsantrasyonları ile pH ve elektriksel
iletkenlik (EC) değerleri için analiz edilmiştir. Yapılan istatiksel
değerlendirme sonucunda, sızan suyun NO₃ konsantrasyonu açısından
uygulamalar arasında önemli farklılık olmasına rağmen, NH₄
yıkanmasına uygulamaların etkisi önemsiz bulunmuştur. Nitrat yıkanmasını en
fazla azaltan uygulama, kontrole göre %34.5 daha az olan %3 biyokömür olmuştur.
Yıkamalar sonunda kolonlarda en yüksek nitrat konsantrasyonuna sahip uygulama
9532 mg kg^-1 ile
%6 dozunun olduğu uygulamadır. En düşük NO₃^-
konsantrasyonu ise 6950 mg kg^-1 ile %0 dozu ile kontrollerdir.  Çalışma sonuçları, biyokömür uygulamaları ile
azotun (özellikle NO₃^-) kök bölgesinde daha uzun süre
yıkanmadan tutunabileceğini göstermiştir.

Keywords

Biyokömür, Biochar, Nitrat, Amonyum, Yıkanma, Şeker Pancarı

Effects of Biochar Additions to Soil on Nitrate and Ammonium Leaching

Abstract

Holding plant nutrients longer period of time within the root zone means
higher  fertilizer use efficiency. Leaching
of plant nutrients below the root zone becomes both unavailable for plants and
also led to the pollution by leaching to ground water and harms ecosystem
functions. This study was conducted to test the effects of biochar application
on nitrate (NO₃^-) and ammonium (NH₄⁺) leaching from moderate texture soil. The
biochar was produced from tomato harvest residues pyrolzed at 500 °C. Leaching
studies were conducted in PVC pipes of 35 cm in length with three replicates,
and the biochar doses applied were 0%, 1.0%, 3.0% and 6.0%. The amount of total
nitrogen (240 kg N ha^-1) and water were determined based on the
needs of sugar beet for 60 ton/ha yield. Total water was applied at six times
in drip form. The leachate during each irrigation period was collected and
analyzed for the concentrations of NH₄ and NO₃^- and pH and electrical conductivity (EC). Although
statistically significant differences between aplications in terms of the
concentration of NO₃^- leached water, washing the application
had no significant effect of NH₄⁺. Although the difference among the
treatments was statistically significant in terms of NO₃^- concentrations of leachates, NH₄⁺ concentration was not significantly
different among the treatments. The most efficient treatment in terms of
reducing the NO₃^- leaching was found to be 3% biochar dose
which lowered the NO₃^- leaching 34.5% compared to the control.
The highest NO₃^- concentration (9532 mg kg^-1)
after the six leaching events was obtained in 6% biyochar treatment. The lowest
concentration of NO₃^- (6950 mg kg^-1) was
obtained in the control treatment. The results of this study showed that
nitrogen can be hold (especially NO₃^-) longer time in the
root zone with biyochar applications.

Keywords

Biochar, Nitrate, Ammonium, Leaching, Sugar beet

References

• Al-Wabel, M.I., Al-Omran, A., El-Naggar, A.H., Nadeem, M., Usman, A.R.A., 2013. Pyrolysis temperature induced changes in characteristics and chemical composition of biochar produced from conocarpus wastes. Bioresour. Technol. 131, 374–379.
• Bremner, J. M., 1965. Total nitrogen. Methods of soil analysis. Part 2. Chemical and microbiological properties, (methods of soil), 1149-1178.
• Bremner, J. M., Keeney, D. R., 1965. Steam distillation methods for determination of ammonium, nitrate and nitrite. Analytica chimica acta, 32, 485-495.
• Cheng, C., Lehmann, J., 2009. Ageing of black carbon along a temperature gradient, Chemosphere 75 1021–1027.
• Deenik, J.L., Mc Clellan, T., Uehara, G., Antal, M.J., Campbell, S., 2010. Charcoal volatile matter content influences plant growth and soil nitrogen transformations. Soil Sci. Soc. Am. J. 74, 1259–1270.
• Downie, A.,Crosky, A., Munroe, P., 2009. Physical Properties of Biochar. In Lehmann. J. & Joseph. S. (Eds.) Biochar for environmental management. science and technology. (pp. 1332). Earthscan. London.
• Fernández-Escobar, R., Benlloch., M., Herrera, E., García-Novelo, J.M., 2004. Effect of traditional and slow-release N fertilizers on growth of olive nursery plants and N losses by leaching. Sci. Hortic. 101:39–49. doi:10.1016/j.scienta.2003.09.008.
• Glaser, B., Lehmann, J., Zech, W., 2002. Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal—a review. Biol. Fertil. Soils 35, 219–230.
• Günal, H., Bayram, Ö., 2016. Farklı Bitkisel Atıklardan Üretilen Biochar'ların Bazı Fiziksel ve Kimyasal özelliklerinin Belirlenmesi. GOÜ Araştırma Fonu Projesi. Proje No: 2015/79.
• İlbaş, A.İ., Günel, E., Yıldırım, B., Arslan, B., 1996. Farklı azotlu gübre seviyeleri ile şeker pancarının verimi arasındaki ilişkinin incelenmesi, doğal ve ekonomik optimum azot seviyesinin belirlenmesi üzerine bir araştırma. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 6(1), 97-113.
• Hardie, M. A., Oliver, G., Clothier, B. E., Bound, S. A., Green, S. A., Close, D. C., 2015. Effect of biochar on nutrient leaching in a young apple orchard. Journal of environmental quality, 44(4), 1273-1282.
• Kameyama, K., Miyamoto, T., Shiono, T., Shinogi, Y., 2012. Influence of sugarcane bagasse-derived biochar application on nitrate leaching in calcaric dark red soil. Journal of Environmental Quality, 41(4), 1131-1137.
• Kanthle, A. K., Lenka, N. K., Lenka, S., Tedia, K., 2016. Biochar impact on nitrate leaching as influenced by native soil organic carbon in an Inceptisol of central India. Soil and Tillage Research, 157, 65-72.
• Knowles, O.A., Robinson, B.H., Contangelo, A., Clucas, L., 2011. Biochar for the mitigation of nitrate leaching from soil amended with biosolids. Sci. Total Environ. 409, 3206–3210.
• Laird, D., Fleming, P., Wang, B., Horton, R., Karlen, D., 2010. Biochar impact on nutrient leaching from a Midwestern agricultural soil. Geoderma 158, 436–442.
• Lehmann, J., Czimczik, C., Laird. D., Sohi, S., 2009. Stability of biochar in the soil. In Lehmann. J. Joseph. S. (Eds.) Biochar for environmental management. science and technology. (pp. 182205). Earthscan. London.
• Mukherjee, A., Lal, R., Zimmerman, A.R., 2014. Mukherjee, Atanu, Rattan Lal, and Andrew R. Zimmerman. "Impacts of biochar and other amendments on soil-carbon and nitrogen stability: A laboratory column study." Soil Science Society of America Journal 78.4 (2014): 1258-1266.
• Poçan, M., 2008. Farklı sulama aralıklarında sulamanın şeker pancarının verim ve kalitesi üzerine etkisi. Doctoral dissertation, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, ss. 49.
• Sika, M.P., Hardie, A. G., 2014. Effect of pine wood biochar on ammonium nitrate leaching and availability in a South African sandy soil. European journal of soil science. 65(1). 113-119.
• Sparks, D., 1996. Methods of soil analysis: chemical methods, Part-3. Soil Sci. Soc.Am. 1390.
• Yuan, J. H., Xu, R. K., Zhang, H., 2011. The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures. Bioresource technology, 102(3), 3488-3497.