Biyokömürün toprağın biyolojik özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi

Abstract

Topraklara biyokömür uygulaması, toprak verimliliğini ve karbon tutulumunu artırmak ve iklim değişikliğini önlemek üzere sera gazı emisyonlarını düşürmek için uygun bir yaklaşım olarak tanımlanmaktadır. Biyokömürün toprağın fiziksel özelliklerini ve besin tutulumunu iyileştirmek, topraktaki besin döngülerinde etkili olan mikrobiyal varlığı ve kompozisyonunu olumlu yönde değiştirmek gibi yararları olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte, farklı tipteki bioyokömürlerin topraktaki mikroorganizmalar ve toprağın biyolojik özellikleri üzerindeki etkileri daha az ilgi görmüştür ve araştırılması gerekmektedir. Bu tezin temel amacı biyokömür uygulamalarının toprak mikroorganizmaları ve toprağın biyolojik aktivitesi üzerindeki etkilerini incelemektir. Bu tez, biyokömür uygulamasından sonra oluşan toprak biyolojik süreçleri ile ilgili olarak toprak mikroorganizmalarının davranışlarını anlamaya odaklanmış ve bu mikroorganizmalar ile biyokömür uygulamasından sonra toprak matrislerinde değişen kimyasal özellikler arasındaki ilişkiyi değerlendirmeye çalışmıştır. Çalışmada dört farklı tarımsal atığın (örtü altı domates atığı (Solanum lycopersicum L.), muz plantasyon atığı (Musa species), karanfil atığı (Dianthus caryophyllus L., 1753 ) ve bağ budama atığı (Vitis vinifera L., 1753)) iki farklı sıcaklıkta (300 ve 500 °C) piroliz edilmesiyle elde edilen sekiz farklı biyokömür kullanılmıştır. Biyokömür uygulamaları kullanılan bitki materyali ve son sıcaklığa göre bağ budama biyokömürü-300 oC (BB300), bağ budama biyokömürü-500 oC (BB500), domates biyokömürü-300 oC (DB300), domates biyokömürü-500 oC (DB500), karanfıl biyokömürü-300 oC (KB300), karanfil biyokömürü-500 oC (KB500), muz biyokömürü-300 oC (MB300) ve muz biyokömürü-500 ℃ (MB500) olarak belirlenmiştir. Test bitkisi olarak kıvırcık marul (Lactuca sativa var. crispa) kullanılmıştır. Deneme, tesadüf parselleri deneme desenine göre sera koşullarında saksı denemesi şeklinde kurulmuştur. Deneme, ard arda iki yetiştiricilik döneminde, 5 tekerrürlü olarak yürütülmüş olup toplam 45 saksı (4 tarımsal atık × 2 piroliz sıcaklığı × 5 tekerrür + 5 kontrol) içermiştir. Marul fidelerinin dikiminden bir hafta evvel 2 ton/da hesabına göre her saksıya ilgili biyokömürlerden 80 g uygulanmış ve homojen bir şekilde karıştırılıp sulandıktan sonra inkübasyona bırakılmıştır. Yetiştiricilik boyunca temel gübreleme programı uygulanmış ve toplam 6 gübreleme yapılmıştır. Bu amaçla 18-18-18 gübresi sulama suyu ile birlikte 0.5 g/1.5 L oranında her saksıya uygulanmıştır. Ayrıca, yetiştiricilik döneminin ortasına denk gelen 3. gübrelemede sadece bir defa olmak üzere her saksıya 1 g/1.5 L oranında kalsiyum nitrat [Ca(NO3)2] gübresi uygulanmıştır. Her yetiştiricilik döneminde belirli aralıklarla (0, 2, 4, 6 ve 8. haftalar) normal toprak örnekleri alınmış ve biyolojik parametreler (üreaz, alkalin fosfataz, β-glikozidaz, dehidrojenaz, nitrifikasyon, denitrifikasyon, mezofilik bakteri sayısı) açısından analiz edilmiştir. Ayrıca her yetiştiricilik döneminin sonunda hasat sırasında alınan normal ve rizosfer toprağı örneklerinin makro ve mikro besin element kapsamları belirlenmiştir. Ayrıca, hasattan sonra marulun kalite parametreleri ve verim ölçümleri yapılmıştır. Biyokömür uygulamaları her iki dönemde de toprak kimyasal özelliklerini (pH, EC, organik karbon, alınabilir fosfor ve potasyum) iyileştirmiş ancak kontrole göre toprağın toplam nitrojen içeriğini artırmamıştır. Biyokömür uygulamaları biyokömür tipine ve dönemine bağlı olarak topraktaki mikrobiyal aktiviteleri etkilemiştir. Genel olarak, birinci dönemde karanfil (KB500) ve muz (MB300 ve MB500) uygulamalarında enzim aktivitelerinin diğer uygulamalara göre daha yüksek olduğu görülmüştür. Ancak, biyokömür uygulamalarının ikinci dönemde enzim aktiviteleri üzerinde istatistiki olarak bir etkisi olmamıştır. Topraktaki bakteri sayısı da her iki dönemde biyokömür uygulamalarından etkilenmemiştir. Her iki dönemde de kimyasal özellikler ve mikrobiyal aktivitede güçlü pozitif korelasyonlar görülmüştür. Genel olarak, toprakta pH ve EC değerleri ile biyolojik parametreler biyokömür ilavelerinden sonra rizosferde önemli ölçüde artmıştır. İkinci dönem domates (DB300) ve muz (MB500) biyokömür uygulaması bitki boyunu sırasıyla %15.2 ve %10.2 oranında artırmıştır. Bu sonuçlar biyokömürlerin, intrinsik fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlı olarak toprakla nasıl farklı etkileşimlere sahip olduğunu göstermektedir. Ayrıca bu tez, toprağa biyokömür uygulamalarına yönelik olarak kılavuz oluşturmaya odaklanan gelecekteki çalışmaların önemini vurgulamaktadır.