Biocharın toprak verimlilik özellikleri ile marul gelişimi üzerine etkilerinin incelenmesi
Effect of biochar applications on soil fertility parameters and lettuce growth
Yazar: MOUSTAPHA MAHAMANE GALADIMA
Danışman: PROF. DR. ERDEM YILMAZ
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Biochar çok yaygın bir kavram olup birçok ülkede (örneğin İngiltere, Yeni Zelanda, Çin, ABD, Türkiye, vb.) akademik platformlarda gittikçe önem kazanan bir kavramdır. Biochar, toprakta karbon tutulması, sera gazı emisyonlarının azaltılması, atık yönetimi, yenilenebilir enerji, toprak iyileştirme, bitki verimliliğinin arttırılması ve çevresel iyileştirme gibi konulardan dolayı gittikçe gelişmekte olan bir teknoloji ürünü olarak tanımlanmaktadır. Biochar'ın karakteristikleri üretildikleri biyokütlenin cinsine ve piroliz koşullarına göre değişmektedir.
Bu çalışmada, farklı sıcaklık değerlerinde (300°C ve 500°C) yavaş piroliz yöntemiyle farklı tarımsal atıklardan elde edilen [domates atığı (Solanum lycopersicum L.), muz plantasyon atığı (Musa), karanfil atığı (Dianthus caryophyllus. L.) ve bağ budama atığı (Vitis vinifera L.)] biochar, Entisol grubuna ait (Typic Xerofluvent) killi-tın tekstüre sahip toprağa uygulanmıştır. Biochar örneklerinin toprağa uygulanmasından sonraki 5'er aylık iki farklı inkübasyon süresi sonunda toprağın verimlilik özellikleri ile marul (Lactuca sativa var. crispa) gelişimi üzerine etkileri incelenmiştir. Sera koşullarında ve saksı denemesi olarak yürütülen çalışma, tesadüf parselleri deneme desenine göre 5 tekerrürlü olarak gerçekleşmiştir. Deneme uygulamaları: Biochar örnekleri 10 kg toprak içeren saksılara 2 ton/da olarak (80 g/10 kg/saksı) uygulanmıştır. Çalışmada 4 tarımsal atık × 2 piroliz sıcaklığı × 5 tekerrür + 5 kontrol olmak üzere toplamda 45 uygulama konusu yapılmıştır.
Toplamda 300 günlük inkübasyon süresi sonunda, biochar uygulamaları toprağın kimyasal özelliklerinden pH, EC, KDK ve organik karbon içeriğini arttırıcı yönde eğilim göstermiştir. 300°C ve 500°C'de elde edilen biochar örneklerinin I. ve II. inkübasyon dönemi sonunda makro (4-2; 2-1 mm), mezo (1-0.50) ve mikro (0.5-0.25; 0.25-0.050) boyuta sahip agregatların miktarında kontrole göre önemli düzeyde artış meydana gelmiştir. Çalışmada ayrıca, biochar uygulamalarının agregatların stabilitesini kontrole göre önemli düzeyde arttırdığı ortaya konulmuştur. Ancak mikro (0.5-0.25; 0.25-0.050) boyuta sahip agregatların stabilitesinin makro (2-1 mm) agregatlardan daha kararlı olduğu belirlenmiştir. Çalışmada biochar uygulamalarının tarla kapasitesi, solma noktası ve toprakta yarayışlı su kapasitesi gibi toprağın fiziksel özelliklerini geliştirmede önemli bir potansiyele sahip olduklarını göstermiştir. Biochar uygulamaları ile toprağın hacim ağırlığı ve penetrometre değerlerinde kontrole göre önemli düşüşler tespit edilmiştir. Biochar uygulamalarının toprağın plastiklik sınıfları ve suyun infiltrasyonu üzerine çok etkili olmadığı bulunmuştur. Elde edilen sonuçlara göre, 300°C'de üretilmiş olan biochar örneklerinin, ölçülen bazı parametrelerde bakıldığında 500°C'de elde edilen biochar örneklerinden daha etkili olduğu ortaya konulmuş diğer parametrelere ise 500°C'de üretilen biochar örneklerinin 300°C'de elde edilen biochar örneklerinden daha iyi sonuç elde edildiği belirlenmiştir. Benzer şekilde bazı parametrelerde birinci inkübasyon döneminde elde edilen sonuçlar ikinci inkübasyon dönemine göre daha etkili bulunurken, diğer bazı parametreler de ise ikinci inkübasyon dönemi sonuçları birinci inkübasyon dönemi sonuçlarına göre daha iyi sonuçlar vermiştir. 
Çalışmada kullanılan biyokütleler, piroliz yöntemi ve elde edilen biochar örneklerinin özelliklerine bağlı olarak biochar örnekleri farklı davranışlar sergilemiş, toprak verimlilik parametreleri ile bitki verim ve kalite parametreleri üzerine etkilerinin farklı olabileceği ortaya konmuştur. 

ANAHTAR KELİMELER: Agregat, Biochar, Marul, Piroliz, Tarımsal Atık, Toprak Verimliliği

Abstract:
The concept of biochar is a popular notion that is increasingly present in academic arenas in several countries e.g. UK, New Zealand, China, USA, Turkey, etc. where it is often described. Like a miracle cure, biochar is known to improve soil carbon sequestration, reduce greenhouse gas emissions, waste management, renewable energy, soil improvement, increasing plant productivity, and environmental improvement. Studies on the application of biochar in agriculture are wide-ranging, but the characteristics of biochar vary greatly depending on the type of biomass and pyrolysis conditions.
This study aimed to assess the effect of applying a different type of biochar pyrolysed from different agricultural wastes like; Tomato (Solanum Lycopersicum L.), Banana (Musa), Clove (Dianthus caryophyllus. L.), and Vineyard (Dianthus) at a different temperature values (300°C and 500°C). Biochar was applied to the soil with clayey loam texture belonging to Entisol ordos (Typic Xerofluvent). The effects of biochars application (after two different incubation periods of 5 months) on soil fertility parameters, and lettuce (Lactuca sativa var Crispa) growth, were examined. The study was carried out under a greenhouse conditions, as a pot trial, the experimentation was set in 5 replications. According to the randomized plot test pattern, the Biochars were applied at the rate of 2 tons/da (80 g/10kg/pot). A total of 45 pots, including 4 agricultural wastes × 2 pyrolysis temperatures × 5 repetitions + 5 controls, were set. 
After 300 days, biochar applications increased the chemical properties of the soil pH, EC, CEC, and organic carbon content. Applications of biochar obtained at 300°C and 500°C for the first and second incubation period increased macro (4-2; 2-1 mm), meso (1-0.50) and micro (0.5-0.25; 0.25-0.050) aggregate formation compared to the control. It has been demonstrated that the application of biochar significantly increased the stability of aggregates compared to the control. However, the aggregate stability was determined to be more stable in micro aggregates (0.5-0.25; 0.25-0.050) than macroaggregates (2-1 mm). The application of Biochar has shown that they have the potential to improve the soil physical properties such as field capacity, wilting point, and useful water capacity in the soil. The application of biochar decreased the bulk density and the penetration resistance of the soil compared to control. It has been found that the application of Biochar did not have an effective effect on the soil plasticity, and water infiltration in the soil. According to the results, it has been revealed that the application of biochars produced at 300°C achieved better results than, those obtained at 500°C regarding some parameters and vice versa. Similarly, the first incubation period gave better results for some parameters than the second incubation period results and vice versa. However, depending on the feedstock (biomass), the biochars properties and the pyrolysis method, biochars can have different behaviors and their effects on soil fertility parameters and the plant yield can vary.

KEYWORDS: Aggregate, Agricultural waste, Biochar, Lettuce, Pyrolysis, Soil fertility