home    about    browse    search    latest    help 
Login | Create Account

Biochar coating potential to suppress storage diseases in carrots and potatoes (CHARCOAT)

Rittl, Tatiana; Bakken, Ivar; Grønmyr, Frode; Heltolf, Pia; Stewart, Lærke; Husby, Annbjørn; Fløystad, Kari and Løes, Anne-Kristin (2021) Biochar coating potential to suppress storage diseases in carrots and potatoes (CHARCOAT). NORSØK Report, no. 12, vol 6. Norwegian institute for organic agriculture.

[thumbnail of NORSOK REPORT-CHARCOAT.pdf] PDF - Published Version - English
2MB


Summary

Can biochar coating decrease diseases severity during potato and carrot storage? Biochar is a carbon rich material used to improve soils’ quality. Recently, biochar has also been found to suppress plant diseases caused by foliar and soil borne pathogens. Here, we tested if biochar coating could reduce storage diseases of carrots and potatoes. During storage, potatoes and carrots are vulnerable to different microorganisms that can cause a variety of post-harvest diseases. The losses due to storage diseases could reach up to 40 % of volume of the harvested carrot and potato. To test the potential of biochar as a disease suppressor, we performed laboratory, middle- and large-scales trials. In the laboratory, we studied the best way to apply biochar as a coating for carrots and potatoes. Further, in a middle scale facility, we tested the effectiveness of biochar coating to diminish disease incidence under stressed environmental conditions. After gathering knowledge about biochar use and its potential to control storage diseases, we ran a trial in commercial potato store. Finally, we performed a germination test with coated potatoes in soils infected with potato soilborne diseases. Furthermore, we discussed the bottlenecks and environmental-social impacts on of using biochar coating in the potato industry.
Initial studies in laboratory demonstrated that biochar needs to be crushed to a particle size <700 µm to stick to the surface of potatoes. Without mechanical treatment, only 4 % of the biochar particles passed this mesh size in a sieving test. The adhering biochar was not lost during storage and was easily removed by washing. Somewhat higher weight loss of non-coated potatoes during storage (at 22°C) may indicate that the coating had a kind of insulation effect.
A pilot study of carrots stored at about 8°C demonstrated the well-known fact that industrial washing of carrots makes them susceptible to fouling. Coating washed carrots with biochar was quite efficient to avoid fouling, but not as efficient as not washing them. Coating of unwashed carrots did not decrease the weight loss of carrots during storage or increase the number of edible carrots after about 3 months of storage.
In the industrial scale trial, we observed that after 6 months of storage, potatoes coated with biochar had a significant lower proliferation of potato diseases, increasing in 10 % the total amount of the Quality 1 potatoes when compared to the un-coated potatoes. However, in our germination experiment we did not see a clear effect of biochar coating in the germination of potatoes in soils with potentially infected with diseases.
For practical application of biochar in vegetable industry, many challenges need to be addressed. The use of biochar as fine particles increases the amount of dust which may imply a risk of explosion, and which has consequences for both environment and human health and may also affect water quality. StandardBio biochar contains a low concentration of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH), 1.2 mg of total PAH /kg of dry biochar. This value is at least three times lower than the limit values stipulated for sustainable production of biochar of the European biochar certificate. However, the concentration of PAH can change according to the applied substrate to make the biochar, and production conditions during pyrolysis. Thus, package plants planning to apply biochar for storage purpose need to have a careful plan for the use of biochar.


Summary translation

Kan påføring av biokull hemme utvikling av lagersjukdommer på potet og gulrot? Biokull er et karbonrikt materiale som kan brukes til å forbedre kvaliteten på dyrka jord. Forskning har også vist at biokull kan motvirke plantesjukdommer som skyldes jordboende sopp, eller soppsmitte via bladene. I dette prosjektet har vi undersøkt om påføring av knust biokull på overflaten av poteter og gulrot hadde noen effekt på forekomst av lagersjukdommer. Både gulrot og poteter er utsatt for smitte av mikroorganismer som kan gi store tap under lagring, i form av ulike sjukdommer som råte og skurv. Det er ikke uvanlig at 40 % av totalavlinga sorteres vekk under lagring. For å undersøke om biokull kunne motvirke dette, ble det gjennomført forsøk i ulik skala fra laboratorium til storskala. I laboratoriet testet vi hvordan biokull kunne behandles for å kunne feste seg til overflaten på poteter og gulrot. I et middels skala-forsøk lagret vi gulrot med og uten biokull på overflaten under dårlige lagringsbetingelser, og undersøkte om det ble mindre sjukdom på røtter som var dekket med biokull. Forsøkene i stor skala ble gjennomført i lageret til Sunndalspotet AS, med kasser på 500 kg poteter med og uten påføring av biokull som forsøksenhet. Prosjektet omfattet også en vurdering av utfordringer med bruk av biokull til å dekke overflaten på poteter og gulrot.
Innledende forsøk i laboratoriet viste at biokull må knuses ned til en partikkelstørrelse på < 0,7 mm (< 700 µm) for å feste seg til overflaten på poteter. Slik biokullet forelå fra StandardBio AS, med furu som råstoff, var det kun 4% av materialet som var så finkornet. Finkornet biokull som festet seg til overflaten av poteter løsnet ikke igjen av seg selv, men var likevel enkelt å fjerne ved vasking. Et enkelt lagringsforsøk (22°C) med to plastbokser med poteter, dekket eller ikke dekket av biokull, viste noe større vekttap for poteter uten biokull. Det kan tyde på at påføring av biokull gir en form for isolasjon som hemmer respirasjon.
Lagringsforsøk med gulrot foregikk i mellomstor skala, der sekker med 15 kg gulrot ble lagret ved ca. 8°C, dvs. godt over optimal lagringstemperatur. Gulrøttene var uvaska eller vaska, og deretter påført eller ikke påført biokull. Vaska gulrot påført biokull holdt seg betydelig bedre enn vaska gulrot uten biokull, men ikke like godt som uvaska gulrot. For uvaska gulrot ga ikke påføring av biokull noen ekstra holdbarhet eller redusert vekttap etter 3 måneders lagring.
I storskala på lageret til Sunndalspotet AS ble poteter med eller uten påføring av biokull lagret i vedsekker lagt inn i vanlige 500 kg kasser fylt opp med poteter. Påføring av biokull ga en betydelig nedgang i forekomsten av lagersjukdommer som sølvskurv. Andelen av poteter i klasse 1 økte med 10 %. I et potteforsøk med poteter der settepotetene var eller ikke var påført biokull og dyrket i jord smittet med svartskurv og tørråte, var det imidlertid ingen positiv effekt av biokull på veksten av potetplantene.
Hvis biokull skal tas i bruk til å dekke poteter eller andre grønnsaker, vil det kreve at materialet er finmalt. Dette er en annen form for anvendelse enn det biokull tidligere har vært brukt til, f.eks. til jordforbedring. Slik bruk vil gi utfordringer med støv, som kan gi eksplosjonsrisiko og utfordringer for helsa både til dem som arbeider med materialet og for folk i omgivelsene. Også i vaskevann vil finkornet biokull representere en utfordring som må vurderes. Biokullet i vår undersøkelse inneholdt 1,2 mg total polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH) per kilo tørt biokull. Dette er 1/3 av maksimal konsentrasjon for europeiske kvalitetskrav til biokull. PAH-innholdet vil påvirkes av substratet som forkulles, og av forholdene i pyrolyseprosessen. Anvendelse av biokull i finkornet form i stor skala vil kreve grundige undersøkelser og tilpasninger.
Prosjektet var et samarbeid mellom NORSØK, NIBIO, Landbruk Nordvest, Sunndalspotet As og StandardBio AS, med finansiering fra Regionalt forskningsfond Møre og Romsdal.

EPrint Type:Report
Keywords:Biochar, black scurf, carrots, potato, CHARCOAT, biokull, skurv, lagersykdommer, potet, gulrot
Agrovoc keywords:
Language
Value
URI
English
biochar
UNSPECIFIED
English
UNSPECIFIED
UNSPECIFIED
Subjects: Food systems > Food security, food quality and human health
Crop husbandry > Production systems > Vegetables
Crop husbandry > Crop health, quality, protection
Crop husbandry > Post harvest management and techniques
Research affiliation: Norway > NLR - Norwegian Agricultural Extension Service
Norway > NIBIO – Norwegian Institute of Bioeconomy Research
Norway > NORSØK - Norwegian Centre for Organic Agriculture
ISBN:978-82-8202-130-2
Deposited By: F Rittl, Tatiana
ID Code:40121
Deposited On:24 Jun 2021 06:56
Last Modified:24 Jun 2021 06:56
Document Language:English
Status:Published
Refereed:Not peer-reviewed

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per month over past year

View more statistics