Arıtma çamuru uygulamalarının erzurum ovası bazı büyük toprak gruplarında yetiştirilen buğday bitkisinin besin elementi ve ağır metal içerikleri ile toprakların ağır metal adsorpsiyonu ve desorpsiyonu üzerine etkisi
Effect of sewage sludle applications on heavy metal adsorption and desorption capacity of some erzurum plain soils and nutrient and heavy metals contents of wheat
Yazar: SİNAN ATA
Danışman: PROF. METİN TURAN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
This study was carried out in five major soil groups of Erzurum plain. The collected soil samples were air-dried and crumbled to pass 4 mm sieve. Sewage sludge passed true 2 mm sieve was appied with the rates of 4, 6, and 8 ton/da for each soil groups. Soil and sewage sludge with defined amouts were mixed and conveyed to the experimental pots. The mixtures were than filled in to 60 plastic pots (five major soil groups, four sewage sludge aplication rates and three replications) each weighting 2.5 kg. Soils were incubated for six months at near field capacity by edding water with three days interwals under constant laboratory condations. The experiment was conducted under greenhouse conditions in complete randomized block design with three replications. After incubation period, soil samples were taken. In taken samples heavy metal adsorpsiyon and desorpsiyon capacities were analyzed using Freundlich and Langmuir isotherm equations. Heavy metal availability was analyzed using sequential exctraction methods. Seedling and after 90 days of growing period, plants were harvested and macro and micro nutrient elements and heavy metals were analyzed in this saples. Heavy metal fixation capacity increased from 0.09 to 3.19% compered to the initial fixation capacity depending on the dose of sewage sludge in all soil groups. Maximum heavy metal adsorpsiyon and desorpsiyon capacities determined by Freundlich and Langmuir isotherm equations were changed with major soil groups. Freundlich 1 and Langmuir 4 isoterm equations gave more acceptable values for all major soil groups. In all major soil groups, water soluble and exchangeable forms of heavy metals increased depend on increasing sewage sludge amendments and don't reach the toxic levels. Macro nutrient content increased to sufficient and high levels with sewage sludge applications. Only Fe and Zn was reached to toxic levels with sewage sludge. The most effective application ratio was found as 4 t da-1. Results obtained have showed that sewage sludge is an alternative way to improve soil physical and chemical properties and productivity, as well as to protect environmental pollution.

Abstract:
Bu çalışma, Erzurum İli sınırları içerisinde var olan 5 farklı büyük toprak grubundan alınan toprak örnekleri üzerinde yürütülmüştür. 
Büyük toprak gruplarından alınan toprak örnekleri 4 mm'lik elekten geçirildikten sonra 2,5 kg'lık saksılara konulmuştur. Arıtma çamuru uygulaması yapıldıktan sonra toprak örnekleri 6 ay laboratuvar koşullarında inkübasyona bırakılmıştır. İnkübasyon sonrası, araştırma konusu toprak örneklerinin Freundlich ve Langmuir izotherm eşitlikleri kullanılarak ağır metal adsorpsiyon ve desorpsiyon kapasiteleri ve sıralı ekstraksiyon yöntemi kullanılarak ağır metal elverişlilik dilimleri belirlenmiştir. 6 ay inkübasyona tabi tutulan toprak örneklerinde kontrollü şartlarda sera denemesi kurulmuştur. Deneme, tam şansa bağlı deneme desenine göre 5*4*3 faktöriyelli, 1 bitki (buğday), 5 büyük toprak grubu (Pellustert, Argiustoll, Haplustept, Fluvaquent ve Calciorthid), 4 arıtma çamuru dozu (0, 4, 6 ve 8 ton/da) ve 3 tekrarlamalı olarak toplam 60 saksıda yürütülmüştür. Tohum ekimi yapıldıktan 90 günlük sera denemesi sonrasında bitkiler hasat edilerek, alınan örneklerde bitki makro ve mikro besin elenmentleri ve ağır metaller belirlenmiştir. Bütün büyük toprak gruplarında artan arıtma çamuru dozlarına bağlı olarak ağır metal fiksasyon kapasiteleri başlangıç fiksasyon kapasitelerine göre, %0,09-3,19 arasında artış göstermiştir. Freundlich ve Langmuir izoterm eşitliklerine göre belirlenen maksimum ağır metal adsorpsiyon ve desorpsiyon değerleri büyük toprak gruplarında farklılıklar göstermiştir. Freundlich 1 ve Langmuir 4 izoterm eşitlikleriyle belirlenen adsorpsiyon ve desorpsiyon değerleri bütün büyük toprak gruplarında daha uygun sonuçlar vermiştir. Sıralı ekstraksiyon yöntemine göre, incelenen bütün büyük toprak gruplarında artan arıtma çamuru uygulamalarına bağlı olarak suda çözünebilir ve değişebilir formlarda artışlar belirlenmiştir ve toksik seviyelere ulaşmamıştır. Bitki makro besin elementi içerikleri artan arıtma çamuru uygulamaları ile yeterli ve fazla seviyeye ulaşmıştır. Mikro besin element içerikleri incelendiğinde ise toprak gruplarına göre farklılıklar saptanmış olup yanlızca Fe ve Zn'da toksik seviyeler görülmüştür. Çalışma sonucunda, toprak fiziksel ve kimyasal özellikleri ve buğday bitkisi verimi açısından en uygun uygulama düzeyinin 4 t/da olduğu saptanmıştır. Sonuç olarak toprak fiziksel ve kimyasal özelliklerinin iyileştirilmesi ve toprak verimliliğinin sağlanması amacıyla kullanılacak olan arıtma çamurlarının önemli bir alternatif kaynak olduğu ve çevre açısından olumlu katkılar sağlayacağı belirlenmiştir.