Biyokömürün toprak agregasyonu ve bazı fiziksel özellikleri üzerine etkileri
Effects of biochar on soil aggregation and certain physical properties
Yazar: FATMANUR KORKMAZ
Danışman: PROF. DR. EKREM LÜTFİ AKSAKAL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Erozyon = Erosion ; Toprak = Soil

Özet:
Amaç: Bu araştırma, farklı tekstüre sahip topraklara ağırlık esasından farklı dozlarda uygulanan biyokömürün toprakların agregasyonu ve bazı strüktürel özellikleri üzerindeki etkilerini ve biyokömürün toprak düzenleyici olarak kullanılabilirliğini belirlemek amacıyla yapılmıştır.
Yöntem: Araştırmada, kil (toprak I), tın (toprak II) ve kumlu tın (toprak III) tekstür sınıfındaki topraklar kullanılmıştır. Deneme için 8 mm'den elenen toprak örneklerine 1 mm'den elenmiş ağırlık esasına göre beş dozda (%0, %0,5, %1, %2 ve %4) biyokömür uygulanıp karıştırılmış ve plastik kaplara yerleştirilmiştir. Plastik deneme kaplarındaki toprak-biyokömür karışımları yaklaşık tarla kapasitesi nem seviyesinde laboratuvarda 1 yıl inkübasyona bırakılmıştır. İnkübasyon sonrasında penetrasyon direnci ölçülmüş, bozulmamış ve bozulmuş örnekler alınarak araştırma konusu toprak özellikleri (agregat büyüklük dağılımı, agregat stabilitesi, dispersiyon oranı, organic karbon, hacim ağırlığı, hava geçirgenliği, hidrolik iletkenlik) için analizler yapılmıştır.
Bulgular: Biyokömür uygulama dozu arttıkça ortalama ağırlıklı çap (OAÇ) değerleri toprak I'de 23,99 mm'den 7,59 mm'ye, toprak II'de 3,56 mm'den 2,30 mm'ye düşmüştür. Ancak, toprak III'ün OAÇ değeri 3,99 mm'den 4,81 mm'ye yükselmiştir. Biyokömür uygulamaları araştırma topraklarının tüm agregat büyüklüklerinde agregat stabilitesi (AS) değerlerini artırırken dispersiyon oranı (DO) değerlerini düşürmüştür. Genel ortalamada toprak I'in AS değerinde oransal olarak %27,53, toprak II'de %41,43 ve toprak III'de %67,76 artış meydana gelmiştir. Dispersiyon oranı değerleri ise genel ortalamada oransal olarak toprak I'de %9,68, toprak II'de %10,31 ve toprak III'de %17,28 düşmüştür. Biyokömür uygulamaları toprakların organik madde (OM) içeriklerini önemli ölçüde artırırken hacim ağırlığı (HA) değerlerini düşürmüştür. Toprak I, II ve III'ün HA değerleri ortalama olarak %14,16, %16,54 ve %15,67 oranlarında düşmüştür. Kil tekstür sınıfındaki toprağın Hİ değeri ortalama olarak %540,64 oranında artarken, kumlu tın tekstür sınıfındaki toprağın Hİ değerinde %42,03 oranında azalma olmuştur. Biyokömür uygulamalarının araştırma konusu toprakların penetrasyon direnci (PD) değerlerini düşürdüğü ve uygulama dozu arttıkça PD'inde daha fazla düşüşlerin meydana geldiği belirlenmiştir.
Sonuç: Biyokömür uygulaması genel olarak, toprakların fiziksel ve agregasyon özelliklerini geliştirmiş, penetrasyon direncini ve kesekleşmeyi azaltmış, toprakların erozyona ve mekaniksel kuvvetlere karşı direncini artırmıştır. Sonuç olarak; biyokömür toprak fiziksel kalite parametrelerinin iyileştirilmesi ve toprakların erozyona karşı daha dirençli hale getirilmesi için toprak düzenleyici olarak kullanılabilir.

Abstract:
Purpose: This research was carried out to determine the effects of biochar applied at different doses on soils with different textures on soil aggregation and some structural properties and the usability of biochar as a soil conditioner.
Method: In the study, clay (soil I), loam (soil II) and sandy loam (soil III) texture class soils were used. For the experiment, five different doses of biochar sieved from 1 mm (0, 0,5%, 1%, 2%, and 4%) were applied to the soil samples sieved from 8 mm and their homogeneous mixtures were ensured and placed in plastic containers. Soil-biochar mixtures placed in plastic containers were left to incubate for 1 year under laboratory conditions at approximately the field capacity moisture content. After incubation, penetration resistance was measured, undisturbed and disturbed samples were taken and analyzes were made for the parameters of the research (aggregate size distribution, aggregate stability, dispersion ratio, organic carbon, bulk density, air permeability, hydraulic conductivity).
Findings: As the biochar application dose increased, the mean weight diameter (MWD) values decreased from 23,99 mm to 7,59 mm in soil I and from 3,56 mm to 2,30 mm in soil II. However, the MWD of soil III increased from 3,99 mm to 4,81 mm. While biochar applications increased aggregate stability (AS) values in all aggregate fractions of the research soils, dispersion ratio (DR) values decreased. On the general average, the AS value of soil I increased by 27,53%, in soil II by 41,43% and in soil III by 67,76%. On the other hand, dispersion ratio values decreased proportionally 9,68% in soil I, 10,31% in soil II and 17,28% in soil III in general average. While biochar applications significantly increased the organic matter (OM) content of the soils, decreased the bulk density (BD) values. The HA values of soils I, II and III decreased on average by 14,16%, 16,54%, and 15,67%. While the HC value of the soil in the clay texture class increased by 540,64% on average, the HC value of the soil in the sandy loam texture class decreased by 42,03%. It has been determined that biochar applications reduce the penetration resistance (PR) values of the researched soils and as the application dose increases, more decreases occur in the PR.
Results: Biochar application generally has improved the aggregation and physical properties of the soils, reduced cloding and penetration resistance, and increased the resistance of the soils to erosion and mechanical forces. In conclusion, biochar can be used as a soil conditioner to improve soil physical quality parameters and make soils more resistant to erosion.