Enerji bitkisi olarak mısır ve tatlı sorgumun yetiştirme tekniklerinin biyokütle ve biyoyakıt özellikleri üzerine etkisi
The effects of cultivation techniques on biomass and biofuel properties for corn and sweet sorghum as energy plant
Yazar: ALİYE ŞEFLEK
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN SOYLU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu araştırma, biyogaz olarak değerlendirilen mısır biyokütlesi ve biyoetanol üretiminde kullanılan tatlı sorgum biyokütlesinin üretiminde çeşit, hasat zamanı ve azot uygulaması gibi faktörlerin bu bitkilerden elde edilecek enerji verimliliği üzerine etkilerini araştırmak amacıyla 2015-2016 vejetasyon yılında, Konya ekolojik koşullarında 2 bitki türünde 2 ayrı deneme halinde yürütülmüştür. 
Mısır çalışmasında, yeşil biyokütle verimi ve enerji kalitesi üzerine farklı olgunlaşma grubundaki çeşitlerde (Kerbanis, DKC-5783, NK-Famoso), azotlu gübreleme (10 kg/da N, 20 kg/da N,  30 kg/da N) ve hasat zamanının (H1:süt olum dönemi, H2:erken hamur olum dönemi ve H3:geç hamur olum dönemi) etkisi araştırılmıştır. Deneme "Tesadüf Bloklarında Bölünen Bölünmüş Parseller Deneme Deseni"ne göre üç tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Araştırmada; biyokütle verimi, bitki boyu, bitki ağırlığı, yaprak sayısı, yaprak alanı, yaprak oranı, yaprak ağırlığı, yaprak genişliği, yaprak uzunluğu, sap ağırlığı, sap çapı, sap oranı, ilk koçan yüksekliği, koçan ağırlığı, koçan oranı, kuru madde verimi, kuru madde oranı, kanopi sıcaklığı, enerji değeri, element içeriği, teorik metan potansiyeli, C/N oranı, protein oranı ve kül oranı özellikleri incelenmiştir. 2 yıllık ortalama verilere göre; biyokütle verimleri            9636-10320 kg/da arasında, enerji değerleri 4379-4423 cal/g arasında ve teorik metan potansiyelleri   374-381 ml CH4/g arasında değişim göstermiştir.
Mısır çalışması sonucunda; enerji verimliliği açısından oldukça önemli olan biyokütle verimi, enerji değeri ve teorik metan potansiyeli özellikleri üzerine, kullanılan mısır çeşitlerinin, azot uygulamalarının, hasat zamanlarının ve bunlar arasındaki ikili, üçlü interaksiyonların çok önemli etkiler yapabileceği görülmüştür.
Tatlı sorgum çalışmasında ise yeşil biyokütle verimi ve enerji kalitesi üzerine farklı hasat zamanları ve azotlu gübrelemenin etkisi araştırılmıştır. Deneme "Tesadüf Bloklarında Bölünmüş Parseller Deneme Deseni"ne göre üç tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Araştırmada; bitki boyu, yaprak sayısı, sap çapı, yaprak alanı, kuru madde verimi, salkım uzunluğu, biyokütle verimi, şeker oranı, yapraksız sap verimi, kuru madde oranı, birim alanda şeker verimi, enerji değeri, özsu verimi, teorik etanol verimi ve kül oranı özellikleri incelenmiştir. İki yıllık ortalama verilerin sonuçlarına göre; biyokütle verimleri 10333-11411 kg/da arasında, şeker oranları % 6.43-12.64 arasında, birim alan şeker verimleri 256-400 kg/da arasında, enerji değerleri           4535-4632 cal/g arasında, özsu verimleri 3203-4031 l/da arasında ve teorik etanol verimleri 136-213 l/da arasında değişiklik göstermiştir.
Tatlı sorgum çalışması sonucunda etanol verimliliği açısından önemli parametreler olan biyokütle verimi, şeker oranı, birim alan şeker verimi, enerji değeri, özsu verimi ve teorik etanol verimi üzerine etkili faktörün hasat zamanı olduğu ortaya çıkmıştır.
Çalışma sonucunda biyogaz ve biyoetanol üretimi amacıyla, mısır ve sorgum bitkilerinin başarılı bir şekilde kullanılabileceği görülmüştür. Doğru yetiştirme tekniklerinin (çeşit seçimi, bitki besleme ve hasat zamanı) uygulanmasının yüksek enerji verimliliği açısından çok önemli olduğu ortaya çıkmıştır.

Abstract:
This study was conducted to investigate the effects of the variety, harvesting time and nitrogen application on energy productivity at the sweet sorghum biomass and maize biomass production which are used in bioethanol and biogas production respectively in 2015-2016 vegetation period. Experiments were carried out in 2 different plant species in Konya ecological conditions. 
The effects of nitrogen application and harvesting time on green biomass productivity and energy quality were investigated at the maize experiment. The experiment was carried out in three replications according to the "Divided Plots Trial Design in Random Blocks". In the experiment, biomass yield, plant height, plant weight, number of leaves, leaf area, leaf rate, leaf weight, leaf width, leaf length, stalk weight, stalk thickness, stalk rate, first ear height, ear weight, ear rate, dry matter yield, dry matter rate, canopy temperature, energyvalue, chemical element content, methane potential, C/N rate, protein amount and ash content were examined. Looking at the two years averages, it was determined that the biomass yields of the varieties varied between 9636-10320 kg/da, their energy values between 4379-4423 cal/g and the theoretical methane potentials between 374-381 ml CH4/g.
As a result of the maize study; It has been seen that the used corn varieties, nitrogen applications, harvest times and the double and triple interactions between them can have very important effects on the biomass yield, energy value and theoretical methane potential properties, which are very important in terms of energy efficiency.
The effect of different harvesting time and nitrogen fertilization on green biomass yield and energy quality was investigated at the sorghum experiment. The experiment was carried out in three replications according to the "Divided Plots in Random Blocks Trial Design". In the experiment, plant height, number of leaves, stalk thickness,  leaf area, dry mass yield, cluster length, biomass yield, sugar rate, leafless stalk yield,  dry matter rate, sugar yield for per area, energy value, sap yield, theoretical ethanol yield, ash content and were examined. In 2-year averages, biomass yields are between 10333-11411 kg/da, sugar ratios are between 6.43-12.64%, sugar yields per unit area are between 256-400 kg/ha, energy values are between 4535-4632 cal/g, sap yields are between 3203-4031 l/da and theoretical ethanol yields varied between      136-213 l/da.
As a result of the sweet sorghum study, it was revealed that the effective factor on biomass yield, sugar ratio, sugar yield per unit area, energy value, sap yield and theoretical ethanol yield, which are important parameters in terms of ethanol efficiency, is harvest time.
As a result of the study, it has been seen that maize and sorghum plants can be used successfully for the production of biogas and bioethanol. The application of the right cultivation techniques (varietal selection, plant nutrition and harvest time) has proven to be very important for high energy efficiency.