Kireçli topraklarda suyla doygun koşullarda yarayışlı fosfor miktarı ve fosfor fraksiyonlarındaki değişimlerin belirlenmesi
Determination of alteration in available phosphorus amount and phosphorus fractions under waterlogged condition in calcareous soils
Yazar: MEHMET KARAGÖKTAŞ
Danışman: DOÇ. DR. VELİ UYGUR
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Kireçli toprak = Calcareous soils

Özet:
Su altında kalan tarım toprakları bitki yetiştiriciliğinde kullanılamadığı gibi aynı zamanda tuzlulaşarak verimsiz topraklar haline dönemektedirler. Ülkemizin farklı yerlerinde bu topraklara rastlanılmakta ve yapısı bozulan bu toprakların ıslahı için bu alanlara özgü çalışmaların yapılması gerekmektedir. Harran Ovası 1990'lı yıllara kadar kuru tarım sistemiyle kullanılmış ve 1995'te sulu tarıma açılmıştır. Sulu tarım sistemiyle birlikte, kısa zaman içerisinde, aşırı sulama ve çiftçilerin sulama bilgilerinin eksik olmasından kaynaklanan taban suyu problemi meydana gelmiştir. Suyla doygun koşullarda fosfor mineralleri değişen redoks koşulları ve pH nedeniyle ilave çökelme ve çözünme reaksiyonları göstermektedir. Önemli tarımsal girdilerden olan fosforun çözünürlüğü indirgen koşullarda artarken, yükseltgen koşullarda demir bileşikleri olarak çökelmesi ya da seskioksitlerce adsorpsiyonu nedeniyle azalmaktadır. Bu çalışmada, yüksek taban suyu nedeniyle oluşan indirgen koşullarda fosforun yarayışlılığı ve fraksiyonları arasındaki hareketlilik incelenmiştir. 

Çalışma Harran Ovası'nda su baskını/yüksek taban suyu problemi bulunan üç toprak serisinde iki aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. Birinci aşama laboratuvar koşullarında inkübasyon çalışması ile zamana bağlı olarak 0.1 N NaOH (NaOH-P), sitrat-bikarbonat-dithionit (CDB-P) ve 0.5 N HCl (HCl-P) ile ektrakte edilebilen P fraksiyonlarındaki değişimler incelenirken; ikinci aşamada ise, sera koşullarında 0 – 7 – 14 – 21 ve 28 gün su altında bırakılan saksıların pamuk bitkisinin beslenmesi, drenaj suyunun içeriği, topraktaki fosfor fraksiyonları ve redoksla ilişkili bazı toprak özellikleri üzerine olan etkisi araştırılmıştır.

Araştırma sonuçlarına göre; toprakların saf su ve gübreli su ile tarla kapasitesinde (inkübatörde) artan inkübasyon süresine göre NaOH-P ve CDB-P fraksiyonunda artışlar meydana gelirken, HCl-P fraksiyonunda önemli değişim meydana gelmemiştir.

Saf su ile 28°C sabit sıcaklıkta su altında bırakılan topraklarda(1:10 toprak: su karışımı) gerek toprak pH sında düşmeye bağlı Ca-P bileşenlerinin çözülmesi gerekse indirgen koşullar nedeniyle Fe-P bileşenlerinin çözünmesi nedeniyle sıvı fazdaki P konsantrasyonunda artış belirlenmiştir. Bu artış NaOH-P ve CDB-P fraksiyonlarında önemli artışlara neden olmuştur. Toprakların 2 mg L-1 fosfor içeren gübreli su ile (1:10 toprak:çözelti) inkübasyonu sonucunda, eklenen fosfor su altında kalma süresinin artmasıyla her üç fraksiyondaki fosfor miktarını yükseltmiş ve eklenen fosforun %70 – 80'i ilk 7 gün içerisinde adsorpsiyon ve/veya çökelme reaksiyonlarıyla çözelti fazından uzaklaşmıştır. 

Ekimden 60 gün sonra pamuk yetiştirilen saksıların su altında bırakılması sonucunda; su altında kalma süresine bağlı olarak pH değerinde azalma; EC değerinde artma meydana gelmiştir.  Pamuk yetiştirilen toprakların su altında kalma süresinin artmasıyla drenaj sularının Fe, Mn, P, Na, Mg, B, Cl, HCO3 ve CO3 konsantrasyonlarında artışlar meydana gelirken; Ca, K, Cu, NO3 ve SO4 konsantrasyonlarında azalmalar meydana gelmiştir. Saksıda yetiştirilen pamukların su altında kalma süresinin artmasıyla yaprak Ca, Mg, Na, S, Fe ve Mn içeriklerinde artışlar meydana gelirken; K, P, Zn ve N içeriklerinde azalmalar meydana gelmiştir. Su altında bırakılan saksı topraklarının hasat sonrasında kurutulması sonucunda NaOH-P ve CDB-P fraksiyonlarındaki fosfor miktarı artarken; HCl-P fraksiyonunda fosforun azaldığı gözlemlenmiştir.

Sonuç olarak toprakların su altında kalmasıyla gerek topraktaki var olan fosfor bileşenleri gerekse gübre fosforu son derece dinamik bir durum arzetmektedir. Dolayısıyla bu gibi topraklarda çevreye duyarlı fosfor idaresinde bu hareketliliğin göz önünde bulundurulması gerekmektedir.

Abstract:
Waterlogged agricultural soils are not only used for plant production but also alter saline soils which are unfertility. These soils can be met some part of country and special resarch needs for these degraded soils. Rain-fed agriculture system had been used in Harran Plain until the mid-1990s and then, irrigation was begun in 1995. After starting irrigation, in short time, ground water problem has occurred due to over irrigation and lack of irrigation knowledge of farmer. In waterlogged condition, while some phosphorus minerals (Ca-P) are precipitated, some phosphorus minerals (Fe-P) are dissolved due to high redox susceptibility and changed soil pH. The solubility of phosphorus, which is an important agricultural input, increases due to waterlogging induced reducing environment  whereas it decreases due to higher redox potential and precipitation as iron compounds or adsorption by sesquioxides. In this study, we investigate availability of phosphorus and movement of phosphorus fractions each other under reduced conditions which are take placed high water table. 

This study, availability of phosphorus and inter-fraction changes in P fraction will be determined in 3 soil series of Harran Plain under temporary high level ground water/waterlogging. The study had been conducted in two consecutive steps. Firstly, soils had been incubated in laboratory and time-dependent changes in P fraction had been investigated 0.1 M NaOH (NaOH-P), citrate bicarbonate dithionite (CDB-P) and 0.5 N HCl exractable (HCl-P); in second step; the effect of 0 – 7 – 14 – 21 – 28 days of waterlogging on nutritent uptake of cotton plant, content of drainage water, phosphorus fractions and soil properties which are related with redox in a greenhouse study had been investigated.

According to result of study; result of incubation of soil with distilled water and phosphorus solution in field capacity, according to increasing incubation time; while NaOH-P and CDB-P fractions increase, in HCl-P fractions didn't take place any important changes.

As a result of waterlogging of soil with distilled water in incubator (1:10 soil: water mix); both solubilization of Ca-P compounds due to decreasing soil pH because of increasing waterlogging time and reduction of Fe-P compounds in reduced conditions raise P concentration of incubation solution. Increased amount of P in soil solution take placed important increments in NaOH-P and CDB-P fractions. Result of incubation of soils with 2 mg L-1 P solution (1:10 soil:solution), added phoshorus increased NaOH-P, CDB-P and HCl-P fractions according to raised incubation time and 70 – 80 % of added phosphorus sorbed by soil particles in 7 days of incubation as sorption or adsorption reactions.



Waterlogging of cotton plant 60 days after sowing, according to the waterlogging time while pH values of soils decreased, EC values increased. While Fe, Mn, P, Na, Mg, B, Cl, HCO3ve CO3 concentration of soil solution of waterlogged pots raised during increasing waterlogging time, Ca, K, Cu, NO3 and SO4 concentrations decreased. Leaf Ca, Mg, Na, S, Fe and Mn content of cotton plants raised during increasing waterlogging time and K, P, Zn and N content decreased. At the end of pot experiment, drying of soils after draining of waterlogged water; while NaOH-P and CDB-P fractions increasing, HCl-P fractions decreased. 

To conclude, when soil waterlogged, not only soil phosphorus but also fertilizer phosphorus behave dynamically. So that, we consider that soils dynamic characters to environment friendly phosphorus management.