Toprak Agregat Stabilitesi ile Organik Madde Arasındaki ĠliĢkiler

Wortmann ve Shapiro (2008), Nebraska‘da siltli ve siltli kil toprakların 0-25 mm derinliğine, üç farklı organik gübresi uygulayarak agregat stabilitesinin nasıl etkilendiğini belirlemişlerdir. Buna göre; ilk 15 gün içerisinde çiftlik gübre ve kompost uygulamasıyla 2 mm‘lik büyük makro agregtaların miktarı yaklaşık %200 artmış, ancak birkaç yıl boyunca domuz gübresi uygulanmasıyla 250 mm‘lik agregatlar sadece %20 artış göstermiştir.

Ayrıca üç yıllık kompost uygulaması ile kompostsuz uygulamaya göre agregat büyüklük dağılımının önemli fark göstermediğini bulmuşlardır.

Dunjana ve ark. (2012), Zimbabwe'de killi ve kumlu topraklara sığır gübresi ve inorganik azotlu gübre uygulayarak toprak organik karbonu, hacim ağırlığı, makro-agregat stabilitesi ve agregatta korunan karbon üzerindeki etkilerini belirlemişlerdir. Buna göre; 0, 5, 15 ve 25 t ha-1 sığır gübresi ve 100 kg ha-1 azot ardışık yedi yıl boyunca mısır bitkisi yetiştirilerek dört farklı alanda deneme yürütmüşlerdir. Buna göre, 5 ton ha-1

sığır gübresi uygulamasının killi toprakların organik karbon içeriğini, makro-agregat stabilitesini ve agregatta depolanan karbonu kapsamını önemli ölçüde yükselttiğini tespit etmişlerdir. Killi topraklardaki agregatta korunan karbon, 5 t ha-1 sığır gübresi muamelesine kıyasla; 15 ve 25 t ha-1 sığır gübresi muamelelerinde önemli ölçüde yüksek olduğunu belirlemişlerdir. Buna karşılık kumlu topraklara sığır gübresi uygulaması ile sadece organik karbon önemli ölçüde (P<0.05) artmış; ancak hacim ağırlığı, makro-agregat stabilitesi ve agregatta korunmuş karbonun önemsiz ölçüde değiştiğini bulunmuştur. Ayrıca killi topraklarda da hacim ağırlığı önemsiz (P>0.05) çıkmıştır. Killi topraklarda organik karbon ile makro- agregat stabilitesinin ve agregatta korunan karbon arasında önemli, pozitif ve doğrusal ilişkiler (R2

= 0.85 ve R2= 0.82) elde edilmiştir. Sonuçta sığır gübresi ve inorganik azotlu gübre uygulamasının her iki toprakta, mısır tane verimini önemli derecede (P<0.05) arttığı bildirilmiştir.

Wang ve ark. (2013), Çin‘in Loess platosu bölgesinde toprak agregat stabilitesi ve toprak mikrobiyolojik özellikleri üzerine çeşitli organik maddelerin etkilerini incelemişlerdir. Çalışmada yedi farklı organik madde uygulanmış ve bunlar; gübresiz, inorganik NPK gübresi, düşük miktarda (3750 kg ha-1) mısır sapı ile NPK, orta miktarda (7500 kg ha-1) mısır sapı ile NPK, yüksek miktarda (15000 kg ha-1) mısır sapı ile NPK, mısır sapı kompostu ile NPK ve sığır gübresi ile NPK‘dır. Buna göre; organik gübre uygulamaları, gübresiz ve inorganik gübre uygulamaları ile kıyaslandığında agregat stabilitesini ve toprağın mikrobiyolojik özelliklerini iyileştirmiştir. NPK ve düşük miktarda mısır sapı uygulaması ile NPK uygulaması kıyaslandığında toprağın 5-3 mm arası kuru agregatlarında %27.1‘lik önemli bir artış bulunmuştur. Kompost ile NPK ve sadece NPK uygulaması kıyaslandığında >5 mm'lik suya dayanıklı agregatların % 6.5 oranında, ayrıca

mikrobiyal biyokütle C ve N ve üreaz enzim aktivitesinin sırasıyla % 42.0, 54.6 ve 19.8 oranında arttığını bildirmişlerdir.

2.5.2. Biyokömür uygulamalarının etkisi

Ouyang ve ark. (2013), toprağın hidrolik özellikleri, agregat oluşumu ve stabilitesi üzerine biyokömür uygulamalarının etkisini incelemişlerdir. Sığır gübresinden üretilen biyokömürü iki farklı tekstürdeki (siltli kil ve kumlu tın) toprağa, ağırlıkça % 2 oranında ilave etmişlerdir. Kontrol ile birlikte biyokömür uygulanan toprak örnekleri 90 günlük bir süre ile inkübasyona bırakılmıştır. Buna göre, kontrol ile karşılaştırıldığında biyokömür uygulamaları makro-agregat oluşumunu önemli ölçüde artırırken; doygun hidrolik iletkenliği ise sınırlı düzeyde artırmıştır. Ayrıca biyokömür uygulaması ile toprağın strüktürel özelliklerinin değişiminden dolayı toprağın doygun su içeriği artmış ve kalan su içeriği azalma göstermiştir. Biyokömür uygulamasının su tutma eğrisinin şeklini önemli ölçüde etkilediği, tüm uygulama süreci içerisinde hem toprak agregat oluşumu ve hem de su tutma eğrisindeki bu etkiye, kumlu tın toprağın silt kil topraktan daha hassas olduğunu belirlenmiştir.

Ma ve ark. (2016), Çin‘de Mollisol bir toprak üzerinde yaptıkları arazi çalışmasında, toprak organik karbonu, toplam azot, hacim ağırlığı, agregat stabilitesi, tarla kapasitesi ve bitkiler için faydalı su içeriği üzerine organik madde uygulamalarının etkisini değerlendirmişlerdir. Çalışmadagübresiz, inorganik gübre uygulaması (NPK), inorganik gübre ile mısır samanı uygulanması (NPK+S) ve inorganik gübre ile biyokömür uygulamasıdır (NPK+B) şeklinde dört farklı muamele yer almıştır. Bu çalışmada; arka arkaya üç yıl toprağın hacim ağırlığı değerleri, gübresiz ve inorganik gübre uygulamalarına göre önemli derecede düşüş göstermiştir. Ayrıca NPK ile karşılaştırıldığında NPK + B uygulaması, toprak organik karbon içeriğini daha etkili bir şekilde artırmış, bununla birlikte toprak makro-agregatları, ortalama ağırlıklı çapı kısmen, tarla kapasitesi ve faydalı su içeriğini ise önemli oranda artırmıştır. Genellikle, organik madde uygulaması toprağın C/N oranı ile solma noktası üzerinde belirgin bir etki göstermemiştir. Doğrusal regresyon sonuçlarına göre; toprağın su tutmasındaki iyileşme sebebini, toprak organik karbonu ve agregat stabilitesindeki artış ile açıklamışlardır.

Wang ve ark. (2017), Kaliforniya‘da ince ve kaba tekstürlü iki tarım toprağına, iki farklı biyokömür ilave ederek laboratuvar şartlarında 60 hafta inkübasyona bırakmışlardır. Çalışmada 600-700°C'de pirolize edilmiş yumuşak odun biyokömürü ve 900°C'de gazlaştırma işleminde elde edilen ceviz kabuğunu biyokömürü kullanılmıştır. İnkübasyon sonunda, yapılan uygulamaların toprağın kimyasal özellikleri, mikrobiyal toplulukları, agregat stabilitesi (ıslak eleme) ve agregatların organik C içerikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Agregatlar; büyük makro agregatlar (2000-8000 µm), küçük makro agregatlar (250-2000 µm), mikro agregatlar (53-250 µm) ile silt ve kil fraksiyonları (<53 µm) olarak dört agregat büyüklük sınıflarına ayrılmıştır. Buna göre ince tekstürü topraklara bioykömür uygulamaları agregataların karbon içeriğini ve stabilitelerini artırmış, yumuşak odun ve ceviz kabuğu biyokömürü toprağın ortalama ağırlıklı çaplarını sırasıyla; ortalama %217 ve %126 oranlarında yükseltmiştir. Her iki biyokömür tipi de topraklardaki mikrobiyal topluluğun kompozisyonu üzerinde önemli etkiler oluşturmuş, ancak sadece ince tekstürlü topraklarda mikrobiyal biyokütle artışı belirlenmiştir. Kaba tekstürlü toprağa uygulanan her iki biyokömürün de, toprağın agregatlaşması üzerine etkili olmadığını bulmuşlardır. Ayrıca inkübasyon süresince topraktaki organik karbon düşüşüyle uyumlu olarak makro-agregatlarda karbon depolanmasında düşüş belirlenmişlerdir. Sonuç olarak biyokömürün ince tekstürlü topraklarda makro-agregatlar içinde depolanan C oranını artırarak, organik maddenin fiziksel korunumunu sağladığı ve böylece biyokömürün topraktaki C tutulmasına katkı sağlayabileceği değerlendirilmiştir.

Pituello ve ark. (2018), killi ve kumlu tın tekstürlü toprağa, iki yıl boyunca hasat artıkları ve iki farklı dozdaki biyokömür (20 ve 40 Mg ha-1_{) uygulamalarının agregat}

dinamiklerine etkilerini araştırmışlardır. Lazer difraksiyon analizi ile kombine olarak, farklı ön işlemlerden sonra ıslak agregat stabilitesi dâhil olmak üzere, 1-2 mm elenmiş toprak agregatlarının fiziksel-kimyasal ve strüktürel özellikleri, agregatların parçalanma durumunu değerlendirmek için ölçülmüştür. Ayrıca, organik madde uygulamalarından etkilenen, toprakların kimyasal değişikliklerini belirtmek için kolloidal süspansiyonunun elektrokimyasal özellikleri analiz edilmiştir. Farklı miktarlarda uygulanan biyokömür toprak tiplerine göre ıslak agregat stabilitesi üzerinde zıt etkiler oluşturmuştur. Kumlu tın toprağa biyokömür uygulamasıyla (her iki dozda) toprak yüzey alanı artmış, düşük olana toprak organik karbon içeriği dengelenme sonrası agregasyonu teşvik etmiştir. Killi

toprakta durum tam tersi olmuş, zira yüksek biyokömür dozu (40 Mg ha-1

) benzer yüke sahip partiküller arasındaki itici kuvvetler ve tek değerli katyonlar nedeniyle meydana gelen kimyasal pedoturbasyon ve bazı agregatların bozulması buna eşlik etmiştir. Bu durum 20 Mg ha-1 uygulamasında görülmemiştir. Killi topraklardaki strüktürel gözenekler kontrole göre biyokömür uygulamasının katkısı mikro-gözeneklerde (30–5μm) % 29 ve ultra mikro-gözeneklerde (5- 0.1 μm) % 22 artış şeklinde ortaya çıkmıştır. Fakat hasat artığı uygulamaları böyle bir olumlu etki göstermemiştir. Sonuç olarak, biyokömür uygulamalarının agregasyonu teşvik ederek toprağın fiziksel verimliliğini artırmada, özellikle kaba tekstürlü ve düşük organik karbon içeriğine sahip topraklarda daha etkili olduğu belirtilmiştir.