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Mitigating carbon footprint: Integrating nitrified urine fertilizer in two hydroponic tomato cultivation systems

Mauerer, M. und Rocksch, T. und Karlowsky, S. und Mewis, I. und Bornemann, G. und Schmidt, U. (2026) Mitigating carbon footprint: Integrating nitrified urine fertilizer in two hydroponic tomato cultivation systems. Journal of Agriculture and Food Research, 30, Seite 103178. Elsevier. doi: 10.1016/j.jafr.2026.103178. ISSN 2666-1543.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1016/j.jafr.2026.103178

Kurzfassung

The replacement of mineral fertilizers with recycled nutrients from waste streams addresses the pressing need to reduce crop production carbon footprint. Recent research has demonstrated the successful use of nitrified human urine fertilizers in hydroponic tomato cultivation. However, regarding the accumulation of ions such as Na Cl + and , the feasibility of their use in commercial greenhouse production systems has not yet been evaluated. Our study aimed to assess the influence of nitrified urine fertilizer on plant physiology, product quality, fertilizer use and greenhouse gas emissions from the rootzone for recirculating hydroponic systems. In a two-factorial experiment, tomatoes (Solanum lycopersicum cv. ‘Avalantino’ F1) were cultivated in a recirculated nutrient so lution using drip irrigation on rockwool or nutrient film technique. Two nutrient solution treatments were applied: one containing calcium-rich nitrified urine fertilizer along with mineral fertilizers, and another based solely on mineral fertilizers serving as the control treatment. Our findings demonstrate that tomatoes can be grown in recirculating hydroponic systems using nitrified urine fertilizer without experiencing significant yield reductions. The urine fertilizer solution was discarded twice at a sodium concentration of 12 mM. No significant differences in nitrous oxide (N 2 O) emissions and total contents of secondary metabolites in fruit were observed between the fertilizer treatments. In the nitrified urine treatments, high sodium and calcium concentrations did not affect potassium nutrition, but high calcium concentrations necessitated higher magnesium supply. 94% of nitrogen, 13% of potassium, and 7% of phosphorus were provided by the nitrified urine. Depending on emissions related to urine fertilizer production, this may result in a reduction of overall production carbon footprint. Our study supports the feasibility of nitrified urine fertilizer utilization in commercial hydroponic tomato production, offering a sustainable and environmentally friendly approach to reduce the carbon footprint asso ciated with conventional mineral fertilizers.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226344/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Mitigating carbon footprint: Integrating nitrified urine fertilizer in two hydroponic tomato cultivation systems
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mauerer, M.Division Biosystems Engineering, Albrecht Daniel Thaer-Institute of Agricultural and Horticultural, Sciences, Humboldt-Universit¨at zu Berlin, Albrecht-Thaer-Weg 3, Berlin, 14195, Germany; mareike.mauerer (at) hu-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rocksch, T.Division Biosystems Engineering, Albrecht Daniel Thaer-Institute of Agricultural and Horticultural, Sciences, Humboldt-Universit¨at zu Berlin, Albrecht-Thaer-Weg 3, Berlin, 14195, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Karlowsky, S.Programme Area “Plant Quality and Food Security”—QUALITY, Leibniz Institute for Horticultural Sciences (IGZ) e.V, Theodor-Echtermeyer-Weg 1, Großbeeren, 14979, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mewis, I.Division Urban Plant Ecophysiology, Albrecht Daniel Thaer-Institute of Agricultural and Horticultural Sciences, Humboldt-Universit¨ at zu Berlin, Lentzeallee 55/57, Berlin, 14195, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bornemann, G.Gerhild.Bornemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, U.Division Biosystems Engineering, Albrecht Daniel Thaer-Institute of Agricultural and Horticultural, Sciences, Humboldt-Universit¨at zu Berlin, Albrecht-Thaer-Weg 3, Berlin, 14195, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 August 2026
Erschienen in:Journal of Agriculture and Food Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:30
DOI:10.1016/j.jafr.2026.103178
Seitenbereich:Seite 103178
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Brooks, John P.USDA-ARS Genetics and Sustainable Agriculture Research Unit, Mississippi State, Mississippi, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Luo, YangchaoUniversity of Connecticut, Storrs, Connecticut, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
ISSN:2666-1543
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Circular economy, Nutrient recycling, Nitrified urine, Nutrient-film, Hydroponic tomato production
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt C.R.O.P.(R) (:envihab - Lebenserhaltungssysteme IV)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Aeromedical FabLab
Hinterlegt von: Anken, Ralf
Hinterlegt am:02 Sep 2026 10:53
Letzte Änderung:02 Sep 2026 10:53

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