title: Επίδραση βιοεξανθρακώματος (biochar) από λυματολάσπη στην καλλιέργεια τομάτας (Solanum lycopersicum L.)
title: Effect of biochar produced from sewage sludge on tomato (Solanum lycopersicum L.)
Creators: name: Βελλη Παρασκευη
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2019

description: Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας μελετήθηκε η παραγωγή βιοεξανθρακώματος με σκοπό την εφαρμογή του στο έδαφος και την επίδρασή του στην καλλιέργεια της τομάτας (Solanum Lycopersicum L.). Η βιομάζα που χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή βιοεξανθρακώματος ήταν αναερόβια χωνευμένη και θερμικά αφυδατωμένη ιλύ αστικών λυμάτων, μίγματος πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας ιλύος, από το Κέντρο Επεξεργασίας Λυμάτων της Ψυττάλειας (ΚΕΛΨ), ενώ το έδαφος πάρθηκε από καλλιεργήσιμη περιοχή των Χανιών και ήταν αμμοπηλώδες.
Η παραγωγή βιοεξανθρακώματος έγινε στους 300oC. Έπειτα από την παραγωγή και το χαρακτηρισμό του, το βιοεξανθράκωμα εφαρμόστηκε στο έδαφος, έτσι ώστε να μελετηθεί η επίδρασή του στη καλλιέργεια της Solanum Lycopersicum L. Η καλλιέργεια διήρκησε 3 μήνες. 
Πραγματοποιήθηκαν 4 μεταχειρίσεις, όπου η κάθε μία είχε 3 επαναλήψεις. Συνολικά εγκαταστάθηκαν 12 διάτρητα πλαστικά δοχεία χωρητικότητας 10 kg. Συγκεκριμένα, οι μεταχειρίσεις ήταν ο Μάρτυρας (έδαφος χωρίς μεταχείριση) (Control), βιοεξανθράκωμα ιλύος σε δόση 2% κ.β. (BC–SS), κόμποστ σε δόση 2% κ.β. (Compost) και συνδυασμός βιοεξανθρακώματος ιλύος με κόμποστ σε συνολική δόση 2% κ.β. (BC–SS+Compost). Οι στόχοι της μελέτης ήταν να διερευνηθεί αν το βιοεξανθράκωμα ιλύος σε συνδυασμό με ή χωρίς κόμποστ, επηρεάζει 1) το ξηρό βάρος και τα μορφολογικά χαρακτηριστικά του φυτού, 2) τις συγκεντρώσεις μακροθρεπτικών, μικροθρεπτικών στοιχείων και βαρέων μετάλλων στους υπέργειους και υπόγειους φυτικούς ιστούς, 3) τις ιδιότητες του εδάφους, συμπεριλαμβανομένων των θρεπτικών στοιχείων και των βαρέων μετάλλων.
Με την εφαρμογή του βιοεξανθρακώματος βελτιώθηκαν αρκετά τα χαρακτηριστικά του εδάφους. Αυξήθηκε το ΤΟC, καθώς και το NO3–N και ΝΗ4–Ν. Επιπλέον, αύξηση παρατηρήθηκε στα μικροθρεπτικά και μακροθρεπτικά του εδάφους. 
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η εφαρμογή του βιοεξανθρακώματος σε συνδυασμό με ή χωρίς κόμποστ, βοήθησε την ανάπτυξη των φυτών ειδικότερα μετά τις 40 μέρες από την εφαρμογή, όπου το ύψος των φυτών των μεταχειρίσεων BC – SS είχε αυξηθεί κατά 34.1% σε σύγκριση με τον μάρτυρα. Το ξηρό βάρος των υπόγειων και υπέργειων φυτικών ιστών αυξήθηκε εξίσου σημαντικά, με τη μεγαλύτερη αύξηση στους καρπούς και τις ρίζες να έχει η μεταχείριση BC–SS+Compost και στους βλαστούς η μεταχείριση BC–SS. Η προσθήκη ΒC–SS+Compost μείωσε σημαντικά την περιεκτικότητα Ν στους βλαστούς της τομάτας. Η προσθήκη Compost αύξησε σημαντικά την συγκέντρωση P στους βλαστούς και στα φύλλα  καθώς και τη συγκέντρωση Κ στις ρίζες. Η προσθήκη βιοεξανθρακώματος, compost αλλά και ο συνδυασμός τους αύξησε σημαντικά την περιεκτικότητα του Κ στα φύλλα των φυτών. Η προσθήκη BC–SS+Compost μείωσε τη συγκέντρωση Ca στον καρπό της τομάτας, ενώ η εφαρμογή compost αύξησε σημαντικά το Ca στους καρπούς. Η συγκέντρωση Na αυξήθηκε σημαντικά με την προσθήκη κόμποστ σε όλα τα μέρη του φυτού. Η προσθήκη ΒC – SS, Compost και BC–SS+Compost μείωσε σημαντικά τη συγκέντρωση Fe στους καρπούς της τομάτας, ενώ το Compost αύξησε σημαντικά την περιεκτικότητα του Mn στους βλαστούς και στους καρπούς. Οι συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων στους φυτικούς ιστούς ήταν αρκετά μικρές. Συγκεκριμένα τα Cr, Ni και Co ανιχνεύτηκαν μόνο στις ρίζες των μεταχειρίσεων, ενώ το Si υπήρχε στις ρίζες και στους βλαστούς. Το As, Mo και Pb υπήρχαν σε όλους του φυτικούς ιστούς χωρίς κάποιο από αυτά να ξεπερνά τα επιτρεπτά όρια που έχουν θεσπιστεί για τα οπωροκηπευτικά. Τέλος, ο Hg, Se και Cd δεν ανιχνεύτηκαν σε κάποιον από τους ιστούς. 
Η προσθήκη βιοεξανθρακώματος βελτιώνει τα χαρακτηριστικά του εδάφους και αυξάνει την απόδοση των φυτών. Παρ’όλα αυτά, πριν την χρήση του πρέπει να ληφθούν υπόψιν διάφορες παράμετροι όπως το είδος της βιομάζας, το έδαφος, η δόση εφαρμογής, η καλλιέργεια κ.α., ώστε να έχουμε τα επιθυμητά αποτελέσματα.

description: Ιn the context of this undergraduate thesis the production of biochar was studied so as to apply it to soil and study its effect on the cultivation of tomatoes (Solanum Lycopersicum L.). The biomass used in the production of biochar was anaerobically digested and thermo-dehydrated sludge from urban sewage - a mixture of primary and secondary sludge- from the Psyttaleia Wastewater Treatment Plant, while the soil was taken from a cultivated area of Chania and it was sandy loam. 
Following its production at 300oC and its characterization, the biochar was applied to the soil for the cultivation of Solanum Lycopersicum L. The cultivation period lasted for three months. 
There were four treatments, with three repetitions each. A total of twelve perforated plastic pots with a 10 kg capacity were installed. Specifically, the treatments were the Control (untreated soil), soil with 2% biochar (BC-SS), soil with 2% compost (Compost) and a mixture of biochar and compost at a 2% level (BC—SS+Compost). The aim of the study was to examine whether sludge biochar in combination with or without compost effects: A. The dry weight and morphological characteristics of the plant. B. The concentrations of macronutrients, micronutrients and heavy metals in aboveground and belowground plant tissues. C. The soil properties, including the nutrients and heavy metals.
With the application of biochar a number of soil properties exhibited substantial improvement. The TOC increased as did the NO3–N and NH4–N. Additionally, an increase in the micronutrients and macronutrients in the soil was also observed. 
According to the results the application of biochar in combination with or without compost improved substantially plant growth. Forty days after the application of biochar, the plants treated with BC—SS showed a 34.1% increase in height compared to the Control. The dry mass of the aboveground and belowground plant tissue equally increased. Plants treated with BS—SS+Compost had the largest increase in the fruit and roots, those treated with BC—SS in the stems. The addition of BC—SS+Compost decreased the amount of N in the stems of the tomatoes. The addition of Compost substantially increased the concentration of P in the stems and leaves as well as the concentration of K in the roots. The addition of biochar, compost as well as their combination increased the amount of K in the leaves of the plant. The addition of BC—SS+Compost decreased the concentration of Ca in the tomato fruit, whereas the application of Compost increased the Ca in the fruit. The concentration of Na was substantially increased with the addition of compost in all plant tissues. The concentration of Mg in the plant tissue was minimally affected in all treatments. The application of BC—SS, Compost and BC—SS+Compost decreased Fe concentration in the tomato fruit, whereas the Compost substantially increased Mn content in the stems and fruit. The concentration of heavy metals was quite low. Specifically, traces of Cr, Ni and Co were found only in roots of those treated, while Si was present in the roots and stems. As, Mo and Pb were present in all plant tissue without them surpassing the permissible levels established for vegetables. Finally, no traces of Hg, Se and CD were found in any of the tissues.
The addition of biochar improves the soil characteristics and increases the plant yield. However, before its use all the different parameters such as the type of biomass, soil, application dose, cultivation, etc. must be taken into account so as to have the desired results.