Mantar kompostunun hazırlanma sürecinde azot ve karbon döngülerinin izlenmesi.
Monitoring nitrogen and carbon cycle in the process of preperation mushroom compost
Yazar: BURÇİN ÇELİK
Danışman: DOÇ. DR. İHSAN YAŞA
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Kompost = Compost ; Mikrobiyolojik aktivite = Microbiological activity ; Mikrobiyolojik ayrışma = Microbiological decomposition

Özet:
Bu araştırmada, İzmir- Foça da bulunan mantar yetiştiriciliği yapılan Pe-Ma Mantar çiftliğinden mantarın yetiştiriciliğinde kullanılan kompostun oluşum sürecinde (Faz I and pastörizasyon sonrası) alınan örneklerde metabolik ve enzim aktiviteleri ölçülerek karbon ve azot döngüsü dinamikleri araştırılmıştır. Kompost örneklerinde amonyak oksidasyon potansiyelleri saptanmış ve azot döngüsüyle ilişkisi değerlendirilmiş; substratla indüklenmiş solunum, bazal solunum, dehidrogenaz aktivitesi ve fluoressein tayini gibi metabolizmaya dayalı testler yanında sıcaklık, pH, iletkenlik gibi fiziksel ölçümleri yapılmıştır. Kompost sıcaklığının termofilik bakteri ve aktinomisetlerin metabolik faaliyetleri sonucu ilk günden sonra 70 °C'ye çıkmıştır. Substratla indüklenmiş solunumdan matematiksel olarak elde edilen mikrobiyal biyokütle Faz I'de 20,71 mg CO2-C /g kompost değere yükselmiştir ama pastörizasyondan sonra alınan örneklerde 8,93 mg CO2-C /g kompost değere azalmıştır. Aktinomisetlerin ve bakterilerin mikrobiyal sayıları benzer bir eğilim gösterir; sürecin ilk 15 gününde belirgin bir artış vardır ve sonrasında kayda değer bir değişim yoktur. Ortam iletkenliği 64,2 mV ve pH 7,7'ye düşerek ideal pH aralığına ulaşmıştır. 70 °C sıcaklığa ulaşan termokompostta, nitrifikasyon potansiyeli sıcaklığa bağlı olarak amonyağın önce nitrata ve nitratın da nitrite dönüşümünü kapsamaktadır. En yüksek nitrat miktarı pastörizasyon işleminden önce alınan örneklerde 4,18 µg Nitrat/ g kuru kompost ağırlığı olarak bulunmuştur. Buna bağlı olarak oluşan en yüksek nitrit miktarı ise 10. günde saatte 9,52 µg Nitrit/ g kuru kompost ağırlığı olarak belirlenmiştir. Toplam N miktarı linear artış göstererek pastörizasyon sonrası alınan örneklerde en yüksek %1,14 seviyesine ulaşmıştır. Toplam N miktarındaki linear artış N bileşiklerinin lignin ile kompleksleştiğini göstermektedir. 70 °C sıcaklıkta 17. günde kompostta lakkaz aktivitesi 27,028 U/g kuru kompost ağırlığı olarak bulunmuştur. Bu durum ise termofilik bakterilerin iyi bir lakkaz kaynağı olduğunu göstermektedir. Agaricus bisporus'un gelişimini sürdürdüğü kompost substratında karbon kaynağı olarak kullanılan buğday sapının enzimatik olarak parçalanması sonucunda maksimum selülozik ve hemiselülozik enzim aktiviteleri Faz I'in 13. gününde gözlenmiştir. Selülozik ve hemiselülozik enzim aktivitelerinin en yüksek seviyeye ulaşması ortamda oluşan oligosakkaritlerin termofilik mikroorganizmaların gelişiminde kullanıldığını göstermektedir. Buna göre en yüksek selülaz aktivitesi 4,129 U/g kuru kompost ağırlığı, sellobiyohidrolaz aktivitesi 7,01 U/g kuru kompost ağırlığı ve ß-glukosidaz aktivitesi 6,074 U/g kuru kompost ağırlığı olarak bulunmuştur. En yüksek hemiselüloz parçalayan enzim aktiviteleri ise ksilanaz 0,625 U/g kuru kompost ağırlığı, ß-ksilosidaz 6,361 U/g kuru kompost ağırlığı ve ?-L-arabinofuranosidaz 2,856 U/g kuru kompost ağırlığı olarak belirlenmiştir. Ortamda sıcaklığın hızlı artışı termofilik mikrobiyal populasyonunda artışa sebep olmuştur. Termofilik mikroorganizmalardaki bu gelişim mikrobiyal aktivitenin bir göstergesi olan DH aktivitesinde 17. günde alınan örneklerde dakikada 0,962 µ ???? TPF/ ???? kuru ağırlık olarak saptanmıştır. Toplam biyolojik aktivitenin göstergesi olan FDA hidrolizinde ise pastörizasyon işlemine girmeden önce alınan örneklerde saatteki fluoresein diasetat aktivitesi 9,191 µ ???? fluoresein / ???? kompost olarak bulunmuştur.

Abstract:
In this research, samples used cultivation of mushroom have been taken from the Pe-Ma mushroom farm, situated in Foça, İzmir, where the mushroom cultivation is made. In these samples (Phase I and after pasteurisation), metabolic and enzyme activities have been measured and the dynamics of carbon and nitrogen cycles have been studied. Using compost, ammonia oxidation potentials have been determined and the relation with nitrogene cycle has been evaluated. Apart from the tests which are depend on metabolism such as substrate induced respiration, basal respiration, dehydrogenase activity and fluoressein assay; the physical measurements like temperature, pH, conductivity have also been made. Temperature of compost has risen 70°C as a result of thermophilic bacteria and metabolic activities of actinomycetes. Microbial biomass derivated mathematically from substrat induced respiration increased to 20,71 mg CO2-C /g compost value in phase I but decreased in the sample taken after pasteurized compost to 8,93 mg CO2-C /g compost value. Microbial numbers of bacteria and actinomycetes show a similar trend; a marked increase in the first 15 days of the process and no significant variations afterwards. The conductivity and pH have reached the optimal range by decreasing 64,2 mV and pH 7,7. In the thermocompost which has reached 70°C temperature, nitrification potential includes initially transformation of the ammonia to the nitrate and then to the nitrite depending on temperature. In the samples taken before the pasteurization process, the highest nitrate quantity has been determined as 4,18 µg Nitrate/g dwt. The highest nitrite quantity formed depending on this, has been determined 9,52 µg Nitrate g dwt in per hour in tenth day. Indicating the linear increase, the total N quantity has reached the highest level %1,14 in the samples taken after pasteurization. Linear increase in the total N quantity indicates complexation of the N composites with lignin. In the temperature of 70°C and on the seventeenth day, laccase activity has been determined 27,028 U/g dwt in the compost. This condition indicates that thermofilic bacterias are a good source of laccase. In the compost substrat in which Agaricus bisporus maintains its growth, maximum cellulosic and hemi-cellulosic enzym activities have been observed on the thirteenth day of the phase 1 in the result of the enzymatically fragmentation of the wheat straw used as a carbon source. Reaching the highest level of the cellulosic and hemi-cellulosic enzym activities indicate that oligosaccarids, which have been formed in the environment, are used in the growth of the thermofilic microorganisms. According to this, it has been determined that the highest cellulase activity 4,129 U/g dwt, the highest cellobiohydrolase activity 7,01 U/g dwt and the highest ß -glucosidase activity 6,361 U/g dwt. The highest enzym activities which decompose hemi-cellulose have been determined as xylanase 0,625 U/g dwt, ß -xylosidase 6,361 U/g dwt and ?-L arabinofuranosidase 2,856 U/g dwt. The rapid increase of temperature in the environment has caused the increase in the thermofilic microbial population. In the samples taken on the seventeenth day, this growth in thermofilic microorganisms has been determined as 0,962 µ ? TPF/ ? dwt in per minute via DH activity which is an indication of a microbial activity. In FDA hydrolyses which is an indication of a total biological activity, fluorescein diasetete activity in per hour has been determined as 9,191 µ ? fluorescein/g compost in the samples taken before the pasteurization process.