İki farklı biyokömür uygulamasının bitki verimine ve toprak kalitesine etkisinin belirlenmesi
Determining the effects of two different biochars on crop yields and soil quality
Yazar: MURAT BİROL
Danışman: PROF. DR. HİKMET GÜNAL
Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu tez çalışmanın amacı, killi bir toprakta iki farklı biyokömür kaynağının toprağın fiziksel, kimyasal ve biyo-kimyasal özellikleri ile kışlık buğday, kırmızı biber ve kırmızı lahana bitkilerinin verim ve besin elementi alımına etkisinin belirlenmesidir. Çalışma, Karadeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü'ne ait Bafra Deneme İstasyonu'nda iki münavebe döneminde yürütülmüştür. Tarla denemesi, çeltik kavuzu ve tavuk gübresi biyokömür uygulamalarının 6 farklı dozu (0, 1, 2, 3, 4 ve 5 ton/da) tesadüf bloklarında bölünen bölünmüş parseller deneme deseni şeklinde kurulmuştur. Deneme 3 tekerrürlü ve çakılı olarak yürütülmüştür. Münavebe dönemlerinde sırası ile buğday, kırmızı lahana ve kırmızı biber yetiştirilmiştir. Biyokömürler sadece deneme başında uygulanmış ve ikinci dönem bakiye etkisi araştırılmıştır. Biyokömür dozlarına ilaveten münavebede bulunan bitkilerin isteklerine uygun şekilde kimyasal gübreleme yapılmıştır. Her iki münavebe dönemi sonunda da her parselden 0-20 cm derinlikten toprak örnekleri alınmıştır. Toprakların fiziksel, kimyasal ve biyo-kimyasal özelliklerinin yanı sıra her rotasyon sonunda bitkilerin verimleri ve yaprakların besin elementi içerikleri de belirlenmiştir. Her iki biyokömür uygulamasında da doz artışı ile verim artmış ancak verimlerdeki artış istatistik olarak önemli bulunmamıştır. Biyokömür dozları artışı ile fiziksel özelliklerden toprakların hacim ağırlığı azalırken(% 3.5), toplam gözeneklilik (% 3), tarla kapasitesi nem içeriği (% 5.3), solma noktası nem içeriği (% 1.26) ve yarayışlı su içeriği (% 1.26) artmıştır. Biyokömür dozu artışı agregat stabilitesi değerlerinin istatistiksel olarak önemli düzeyde değişmesine neden olmamıştır. Toprağın kimyasal özelliklerinden pH, elektriksel iletkenlik, kireç, organik madde, azot, fosfor, bakır, mangan ve çinko istatistiksel olarak önemli düzeyde değişmezken, rotasyon dönemi ve dozlara bağlı olarak toplam karbon C (%7) konsantrasyonu yükselmiştir. Toprakta potasyum konsantrasyonu, münavebe dönemi ve doz artışı ile artarken (%49), Fe konsantrasyonu, biyokömür dozları arttıkça (%34) azalmıştır. Biyokömür çeşitleri ve uygulama dozlarına bağlı olarak toprağın mineral azot ve mikrobiyal biyokütle karbonu içeriği ile alkalin fosfataz, dehidrogenaz ve üreaz enzim aktiviteleri değişmezken, biyokömür dozu artışı ile CO2 ve beta glukosidaz aktivitesi azalmıştır. Biyokömür hem organik atıkların değerlendirilmesi bakımından hem de toprağın fiziksel özelliklerini iyileştirmesi bakımından toprağın fonksiyonlarını iyileştirmede önemli etki yapmıştır. Biyokömürün tek başına kullanımı, bitkinin gereksinimi olan besin elementlerini karşılaması mümkün görülmemektedir. Ancak biyokömür uygulamalarında istatistiksel olarak önemli olmasa da verim artışlarının olması, uygun bir gübreleme ile biyokömürün toprağa uygulanan besin elementi yarayışlığının artmasına katkı sağladığını göstermiştir.

Abstract:
The aim of this study was to determine the effects of two different biochar sources on yields and nutrient uptake of winter wheat, red paper and red cabbage and physical, chemical and bio-chemical properties of a clayey soil. The study was carried out in the Bafra Experimental Station of the Black Sea Agricultural Research Institute during two rotation periods. The layout of field expeirment was split plots in randomized blocks. Six different doses (0, 10, 20, 30, 40 and 50 t ha-1) of rice husk and poultry manure biochars were splitted into the plots of the two blocks. The experiment was carried out with 3 replications in the same field. Winter wheat, red cabbage and red pepper were grown in two different rotation periods. The biochars were only applied at the begining of the experiment and the residual effects of biochars were investigated in the second rotation period. In addition to the biochar doses, appropriate fertilizers were also applied based on the requirements of the crops in the rotation. Soil samples were collected from 0-20 cm depths of each plot at the end of each rotation period. Physical, chemical and bio-chemical properties of soils, crop yields and nutrient concentrations of leaf samples were determined after each rotation. Crop yields increased with increasing the doses of two biochar types, however, the increases were not statistically significant. The increase in biochar doses caused a decrease in bulk density (3.5%) of the soil, while porosity (3%), moisture content at field capacity (5.3%), permanent wilting point (1.26%) and available water content (1.26%) increased. The changes in aggregate stability with the increase in biochar doses were not statistically significant. The pH, electrical conductivity, lime, organic matter, nitrogen, phosphorus, cupper, manganese and zinc contents were not changed, while total carbon C (7%) content increased depending on period and biochar application dose. Potassium concentration of soils was increased (49%) depending on rotation period and dose increase, while iron concentration decreased (34%) with the increase in biochar doses. Mineralizable nitrogen and microbial biomass carbon contents, alkaline phosphatase, dehydrogenase and urease enzyme activities did not significantly change with biochar type and application doses, whereas CO2 release and beta glucosidase enzyme activity were decreased with the increase in biochar doses. Biochar had a significant impact on soil functions by improving soil physical properties while managing organic wastes. The use of biochar alone does not seem possible to meet the nutrients needed by the crops. However, although not statistically significant, the increase in yield indicated that application of biochar contributes to the increase of the nutrient availability in the soil with an appropriate fertilization.