Kontrollü salım yapan kapsül gübre geliştirilmesi
Development of controlled release capsule fertilizer
Yazar: NUR DURMUŞ
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM IŞILDAK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Toprak içerisinde bulunan bitki besin maddelerinin kontrol altında tutulması ve seviyelerinin bitkinin ihtiyacına göre optimum miktarda kalabilmesi için gübreleme yapılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, artan nüfus karşısında verimli tarım arazilerinin azalması ve hatalı uygulamaların toprak bünyesinde oluşturduğu olumsuz gelişmelerin
giderilmesi için biyoteknolojik yöntemlerle kontrollü salım yapan gübre geliştirilmesidir. Bu çalışma kapsamında halihazırda kullanılan ve araştırma aşamasında olan gübreler ve çeşitleri araştırıldı. Tez çalışmasının birinci aşamasında, bitkinin ihtiyacı olan besin elementleri enkapsülasyon yöntemi ile biyopolimer matriks içerisine hapsedildi. Kaplama materyali olarak farklı oranlarda Na-Aljinat ve perlit malzemeleri kullanıldı. Ayrıca kaplama
materyalinde Na-aljinata ek olarak bentonit ve öğütülmüş kil malzemeleride eklenerek, kapsüllerin performansları değerlendirilmiş ve perlit malzemesi ile karşılaştırma yapılmıştır. Bitki beslemesi için gerekli olan tuzlar ve kaplama malzemeleri distile suda karıştırılarak CaCl2 çözeltisine damlatıldı ve kürecikler oluşturuldu. Etüve konulan küreciklerin içerisindeki su tamamen buharlaştırıldı ve küçük tanecikli kapsüller elde edildi. Elde edilen kapsüller suyun içerisine bırakılarak potansiyometrik ölçümleri yapıldı. Ölçülen milivolt değerleri konsantrasyona dönüştürülerek gübrelerin salım sürelerine karşılık konsantrasyon değerlerini gösteren grafikler çizildi. Elde edilen grafikler yorumlanarak uygun olan oran belirlendi. Çalışmanın ikinci aşamasında ise elektrokimyasal analiz sonuçları değerlendirilerek bitki besinlerini içerisinde barındıran, farklı oranlarda Na-aljinat ve perlit içeren kapsül gübreler elde edildi. Kapsül gübrelerle maydanoz tohumu ekildi ve bitki büyümesi gözlemlendi. Aynı zamanda gübresiz ve ticari kapsül gübre ile de maydonoz tohumu ekildi. Bitkinin büyüme aşamaları fotoğraflandı.
Bu tez kapsamında elde edilen sonuçlara göre kaplama materyalinde Na-aljinata ek olarak perlit malzemesinin eklenmesi ve perlit oranının artması ile gübrenin tutuculuk özelliğinin arttığı ve sulu ortamda daha yavaş salım gerçekleştiği görüldü. Ayrıca bitiki üzerindeki denemelerde bu sonucu destekler nitelikteydi. Yapılan denemeler ve
ölçümlerle gübredeki optimum kaplama materyali oranının %1,5 Na-Aljinat - %10 perlit olduğu sonucuna varıldı.

Abstract:
Fertilizing is carried out for the control of plants nutrients available in the soil and keeping the nutrient level at the optimum amount according to plant's need. The aim of this study is to develop a controlled-release fertilizer with biotechnological methods for the reduction of fertile agricultural lands in response to increasing population and to eliminate the negative developments in the soil. In this study, fertilizers and varieties which are currently in use and in research phase were investigated.
In the first stage of the thesis study, the nutrient elements needed by the plant were confined to the biopolymer matrix by the encapsulation method. Different ratio of Na-Alginate and perlite materials were used as coating materials. Furthermore, in addition to Na-alginate were added bentonite and clay materials in the coating material, and the performance of the capsules was evaluated and compared with the perlite material. Salts and coating materials required for plant feeding were mixed in distilled water and added to CaCl2 solution and beads were formed. The water in the beads was completely evaporated in oven and small granular capsules were obtained. The obtained capsules were placed in water and their potentiometric measurements were measured. The measured millivolt values were converted to concentration and graphs which is showing the concentration values against the release times of the fertilizers, were plotted. The obtained graphics were interpreted and the appropriate ratio was determined.
In the second stage of the study, electrochemical analysis results were evaluated and capsule fertilizers containing Na-alginate and perlite in different ratios were obtained. Parsley seeds were sown with capsule fertilizers and plant growth was observed. At the same time unfertilized and commercial capsule fertilizer with parsley seeds were sown. The plant's growth stages were photographed.
According to the results obtained in this thesis, the addition of perlite material in addition to Na-alginate in the coating material and the increase in perlite ratio increased the fertility of the fertilizer and released slower in the aqueous medium. It also supported this result in experiments on the plant. It was concluded that the rate of optimum coating material in the fertilizer was 1.5% Na-Alginate - 10% perlite.