Access to this full-text is provided by Springer Nature.
Content available from Gesunde Pflanzen
This content is subject to copyright. Terms and conditions apply.
ORIGINAL ARTICLE
https://doi.org/10.1007/s10343-020-00500-y
Gesunde Pflanzen (2020) 72:181–194
Influence of Anaerobic Digestion Processes on the Germination of
Weed Seeds
Lijun Zhou1,2 · Benedikt Hülsemann1·WolfgangMerkle
1· Jianbin Guo2·RenjieDong
2·Hans-PeterPiepho
3·
Roland Gerhards4· Joachim Müller5· Hans Oechsner1
Received: 29 October 2019 / Accepted: 12 February 2020 / Published online: 18 February 2020
© The Author(s) 2020, corrected publication 2021
Abstract
Anaerobic digestion (AD) produces bioenergy and bio-fertilizer. However, weed seeds can contaminate the substrates for
biogas production. This work assesses seed viability of four weeds species origin from Germany and China under AD
conditions at 37, 42 and 52 °C with different retention times. All investigated seeds were inactivated after 12h at 52°C,
128h at 42 °C and 512 h at 37 °C under AD treatment. Inactivation duration varying between species and a global test
showed that the countries of seeds origin have a significant effect on inactivation times. For two species, by contrast, short
treatment times increased the germination rate which increases the risk of weed dispersal. An anoxic water bath treatment
with identical temperatures resulted in longer deactivation times, indicating that other factors also play a role in the weed
seeds elimination. The results indicate that the risk of weed seed spreading through digestate application can be minimized
by an adequate retention time.
Keywords Biogas plant · Digestate application · Seed germination · Inactivation · Retention time
Einuss anaerober Gärprozesse auf die Keimung von Unkrautsamen
Zusammenfassung
Die anaerobe Vergärung (AD) produziert Bioenergie und Biodünger. Im Biodünger können Unkrautsamen mit dem Substrat
in den Gärprozess gelangen und auf die Felder verteilt werden. In dieser Arbeit wird die Lebensfähigkeit der Samen von
vier Unkrautarten aus Deutschland und China unter anaeroben Bedingungen bei 37, 42 und 52°C mit unterschiedlichen
Verweilzeiten bewertet. Alle untersuchten Samen wurden nach 12h bei 52 °C, 128h bei 42°C und 512 h bei 37°C inaktiviert.
Die Inaktivierungsdauer zwischen den Samen aus unterschiedlichen Herkunftsländern variiert statistisch signifikant. Die
Keimrate von zwei Arten wurde bei einer kurzen Verweildauer erhöht, was das Risiko der Unkrautausbreitung kurzzeitig
erhöhte. Eine anaerobe Wasserbadbehandlung mit identischen Temperaturen führte zu längeren Deaktivierungszeiten, was
darauf hinweist, dass auch andere Faktoren bei der Eliminierung von Unkrautsamen eine Rolle spielen. Die Ergebnisse
zeigen, dass das Risiko der Ausbreitung von Unkrautsamen im Gärrest bei ausreichender Verweilzeit deutlich verringert
wird.
Schlüsselwörter Biogasanlage · Gärrestausbringung · Samenkeimung · Inaktivierung · Verweilzeit
Lijun Zhou
lijun.zhou@uni-hohenheim.de
1State Institute of Agricultural Engineering and Bioenergy,
University of Hohenheim, Stuttgart, Germany
2College of Engineering, China Agricultural University,
Key Laboratory for Clean Renewable Energy Utilization
Technology, Ministry of Agriculture and Rural Affairs,
100083 Beijing, China
3Biostatistics Unit (340c), Institute of Crop Science, University
of Hohenheim, 70599 Stuttgart, Germany
4Institute of Phytomedicine (360), University of Hohenheim,
70599 Stuttgart, Germany
5Institute of Agricultural Engineering, Tropics and Subtropics
Group (440e), University of Hohenheim, 70599 Stuttgart,
Germany
K
Content courtesy of Springer Nature, terms of use apply. Rights reserved.