Domates tarlalarında toprak tekstürü ve sulama sistemlerinin toprak enzim aktivitesine etkisi

i

T.C.

GAZĠOSMANPAġA ÜNĠVERSĠTESĠ

Sonuç Raporu

Proje No: 2010/08 Projenin BaĢlığı

DOMATES TARLALARINDA TOPRAK TEKSTÜRÜ VE SULAMA SĠSTEMLERĠNĠN TOPRAK ENZĠM AKTĠVĠTESĠNE ETKĠSĠ

Proje Yöneticisi Doç. Dr. Rasim KOÇYĠĞĠT

Ziraat Fakültesi

Toprak Bilimi ve bitki Besleme Bölümü

AraĢtırmacılar ve Birimleri Mukayin GENÇ

Ziraat Fakültesi

Toprak Bilimi ve bitki Besleme Bölümü

i ÖZET

DOMATES TARLALARINDA TOPRAK TEKSTÜRÜ VE SULAMA SĠSTEMLERĠNĠN TOPRAK ENZĠM AKTĠVĠTESĠNE ETKĠSĠ*

Bu çalıĢmanın amacı, damlama ve salma sulamayla yetiĢtirilen domates tarlalarında toprak enzim aktivitesindeki değiĢimin Tokat Kazova’da farklı tekstür guruplarında belirlenmesidir. Toprak haritasından yararlanılarak belirlenmiĢ olan 8 lokasyonlarda damla ve salma sulama altında bulunan alanlardan belirlenmiĢtir. Her bir kullanımda, araziyi iyi bir Ģekilde temsil edebilecek dört farklı örnek alma yeri seçilerek örnekler hep aynı yerden alınmıĢ ve her bir örnek alma yerinden üç ayrı örnek alınarak karıĢtırılmıĢtır. Yıl içerisindeki enzim aktivitesindeki değiĢimini belirlemek için toprak örnekleri bitki geliĢiminin Haziran, Ağustos ve Ekim aylarında el burgusu yardımıyla 0-10 cm derinlikten alınmıĢtır. Alınan örneklerde tekstür, pH, EC, organik madde, kireç, organik C ve N, mikrobiyal biyokütle C ve N, fosfataz, dehydrogenez, β-Glukosidaz enzim aktiviteleri ölçülmüĢtür. Elde edilen sonuçlar topraklardaki enzim aktivitesinin damla ve salma sulama altında değiĢkenlik gösterdiğini ortaya koymuĢtur. Farklı örnekleme dönemlerinde damla sulama yüksek enzim aktivitesine sahip olmuĢtur. Farklı lokasyonlarda ölçülen enzim aktivitelerinde farklılık ortaya çıkmıĢtır. Ortaya çıkan bu farklılık tekstür ve geçmiĢte uygulanan amenajman sistemlerinin ortak bir etkisidir. Damla sulama bitkinin su kullanım etkinliğini artırmanın yanında toprak nem içeriğini sürekli ve optimum bir seviyede tutarak mikrobiyal aktivite ve enzim aktivitesini artırarak toprak kalitesi ve verimliliği üzerine olumlu bir etkiye sahip olmuĢtur.

Anahtar Kelimeler: Toprak Enzimler, Domates, Sulama, Tekstür

* Bu çalıĢma GaziosmanpaĢa Üniversitesi Bilimsel AraĢtırma Projeleri Komisyonu tarafından desteklenmiĢtir.

ii ABSTRACT

THE EFFECT OF SOIL TEXTURE AND IRRIGATION SYSTEMS IN TOMATO FIELDS ON SOIL ENZYME ACTIVITY*

The objective of this study was to determine the effect of drip and flooding irrigation on soil enzyme activity under tomato production at different soil texture in Tokat Kazova province. The study was conducted on 8 locations under drip and flooding irrigations. The locations were selected using soil map. At each location, drip and flooding irrigations sites were selected. Under each irrigation, four sampling locations were randomly selected and soil samples at each location were taken by using hand probe. In order to determining soil enzyme activity, soil samples were taken at three plant growing periods (June, August, October) from 0 to 10 cm depth. Soil pH, EC, organic matter, lime, organic C and N, microbial biomass C and N, phosphates, dehyrogenases, and β-glucosidase enzyme activities were determined. This results indicated that drip and flooding irrigation had significant effect on soil enzyme activity. Drip irrigation had higher soil enzyme activity at different sampling times. Also, the enzyme activity was significantly affected by sampling locations. The differences between the locations could be the result of soil texture and amanajment. Drip irrigation increases plant water use efficiency furthermore, optimizing soil water content which enhancing microbial activity, enzyme activity, and soil quality.

Keywords: Soil Enzymes, Tomato, Irrigation, Texture

* This study was supported by Scientific Reasech Committee of GaziosmanpaĢa University.

iii ÖNSÖZ

Tez çalıĢmam ve yüksek lisans eğitimim boyunca her türlü yardım ve desteğini tüm samimiyeti ile gösteren değerli danıĢman hocam Sayın Doç. Dr. Rasim KOÇYĠĞĠT’e en kalbi duygularımla teĢekkürlerimi sunarım. Tez çalıĢmam esnasında, yardımlarını esirgemeyen yüksek lisans öğrencilerinden Hanife ġARTLAN ve Yasin BAġPEHLĠVAN, Lisans öğrencilerinden Murat ÜNLÜ, Doğaç YILMAZ’a tez çalıĢması boyunca yardımlarından dolayı teĢekkürü bir borç bilirim.

2010/08 proje numaralı tez çalıĢması GaziosmanpaĢa Üniversitesi bilimsel araĢtırma komisyonu tarafından desteklenmiĢtir.

Mukayin Genç

iv ĠÇĠNDEKĠLER Sayfa No ÖZET i ABSTRACT ii TEġEKKÜR iii ĠÇĠNDEKĠLER iv ġEKĠLLER LĠSTESĠ vi

TABLOLAR LĠSTESĠ vii

1 .GĠRĠġ 1

1.1. Enzimler Hakkında Genel Bilgi 3

1.1.1. Enzim Tanımı 3

1.1.2. Enzimin Tarihçesi 4

1.1.3. Enzimlerin Genel Özellikleri 6

1.1.4. Enzimlerin Ġsimlendirilmesi 6 1.1.5. Enzimin Önemi 7 1.1.6. Enzimatik Reaksiyonlar 8 2. LĠTERATÜR ÖZETLERĠ 10 3. MATERYAL VE METOT 18 3.1. Materyal 18

3.1.1. Tokat Ġlinin Genel Yapısı 18

3.1.2. Tokat Ġlinin Toprak Özellikleri 18

3.2.3. ÇalıĢma Alanı 19

3.2 Metotlar 21

3.2.1. Toprak Örneklerinin Alınması 21

3.2.2. Toprak Örneklerinin Analize Hazırlanması 22

3.2.3. Toprak Analizleri 22

3.2.3.1. Nem Tayini 22

3.2.3.2. Kireç Tayini=Ġnorganik Karbon Miktarı 22

3.2.3.3. Organik Madde Tayini 22

3.2.3.4. EC ve pH Tayinleri 23

3.2.3.5. Tekstür Tayini 23

3.2.3.6. Toplam Azot ve Karbon Tayini 24

3.2.3.7. Mikrobiyal Biyokütle 24

3.2.4. Enzim Aktivitesi Tayinleri 24

3.2.4.1. Fosfataz Enzim Aktivitesi Tayini 24

3.2.4.2. Dehyrogenase Enzim Aktivitesi Tayini 25

3.2.4.3. β- glükoz Enzim Aktivitesi Tayini 25

v

4.ARAġTIRMA SONUÇLARI VE TARTIġMA 26

4.1. Toprakların Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri 26

4.2. Toprakların Karbon ve Azot Fraksiyonları 28

4.3. Toprak Enzim Aktiviteleri 32

5. SONUÇ VE ÖNERĠLER 36

KAYNAKLAR 38

vi

ġEKĠLLER DĠZĠNĠ Sayfa No

ġekil 1.1. Enzimlerle Substrat ĠliĢkisi 4

ġekil 3.1. ÇalıĢma alanının uydu görüntüsü 20

vii

ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ Sayfa No

Çizelge 3.1. Toprak örneklerinin alındığı lokasyonlar ve koordinatları 20

Çizelge 4.1. Toprak tekstürünün lokasyon ve sulamaya bağlı olarak değiĢimi

26 Çizelge 4.2. Toprakların kimyasal özelliklerinin lokasyon ve sulamaya

bağlı değiĢimi

27 Çizelge 4.3. Toplam C ve N’nin lokasyon ve sulamaya bağlı değiĢimi 28 Çizelge 4.4. Haziran ve Ağustos dönemi mikrobiyal C ve N’nın lokasyon

ve sulamaya bağlı değiĢimi

29 Çizelge 4.5. Ekim dönemi mikrobiyal C ve N’nın lokasyon ve sulamaya

bağlı değiĢimi

31 Çizelge 4.6. Toprakta bulunan Alkali fosfataz enziminin lokasyon ve

sulamaya bağlı değiĢimi

33 Çizelge 4.7. Toprakta bulunan dehidrogenaz enziminin lokasyon ve

sulamaya bağlı değiĢimi

35 Çizelge 4.8. Toprakta bulunan β-glukozidaz enziminin lokasyon ve

sulamaya bağlı değiĢimi

1 1. GĠRĠġ

Ġnsan etkinlikleri ile doğada doğal denge gün geçtikçe bozulmaktadır. Ġnsanlar tarafından yapılan ormancılık ve diğer tarımsal faaliyetler doğal olarak birbirlerinden farklılık göstermektedir. Ekosistemler içerisinde tarımsal ekosistemde insan müdahalesin en fazla olmaktadır. Tarımsal ekosisteme gübreleme, ilaçlama, sulama ve toprak iĢleme gibi müdahalelerle etki edilmektedir. Özellikle doğal sistemlerdeki bu bozulma YeĢil Devrim ile en yükseğe düzeye ulaĢmıĢtır. Bir sistemdeki ekolojik organizasyon düzeyleri: ekosistem-komünite-populasyon-birey olarak büyükten küçüğe sıralanmaktadır (Atlas ve Bartha, 1993).

Ekosistemin öğeleri canlı ve cansız öğelerden oluĢmaktadır. Canlı öğeler: (1) üreticiler, (2) tüketiciler ve (3) ayrıĢtırıcılar; cansız öğeler ise; (1) inorganik maddeler, (2) organik maddeler ve (3) fiziksel (çevresel) koĢullar olarak sıralanmaktadır (Haktanır ve Arcak, 1997). Ekosistemi etkileyen fiziksel koĢullar; ısı, ıĢık, yağıĢ, ortamdaki nem düzeyi, hava ve su kütlelerinin genel hareketleri olarak tanımlanmaktadır (Haktanır ve Arcak, 1997).

Ekosistemden bitki etkileĢimine giderken, Beijerick (1909)’in Ģu söylemi hatırlamak gerekir. Hiçbir sistem kendisini çevreleyen koĢulların etkisinden kopuk yaĢayamaz ve yaĢamı kısıtlayıp, onu yeniden canlandıran yine o çevrenin kendisidir. EtkileĢim aslında doğadaki birçok olayın nedenini açıklayan bir terimdir. Atlas ve Bartha (1993) etkileĢim nedeniyle canlılar arasında birçok iliĢki türü oluĢtuğunu ve bunların; nötralizm, komensalizm, sinerjizm, mutualizm, amensalizm, rekabet, parazitizm ve predasyon gibi etkileĢimler hem mikroorganizmalarla, hem de mikroorganizmalarla bitkiler arasında meydana geldiğini (Wheeler, 1975; Agrios, 1978; Dickinson ve Lucas, 1982; Campbell,1985; Fitter, 1985) belirtmiĢtir.

Canlıların hepsinde sosyal yaĢam olgusu bu etkileĢimlerin sonucu oluĢmuĢtur. Her sosyal toplulukta olumlu ve olumsuz etkileĢimler olmakta ve bu iliĢkiler alan ve besin maddesi tarafından kontrol edilmektedir.

Toprakta biyokimyasal döngülerde görev alan mikroorganizmalar toprak ekosisteminde ayrıĢtırıcı olarak görev yapmaktadırlar. Bir ekosistemde üreticiler, tüketiciler ve

2

ayrıĢtırıcılar bulunmaktadır. Bu ayrıĢtırıcılar çeĢitli enzimleri ortama vererek bu döngülerde yerlerini almaktadırlar. C, N, P ve S gibi döngülerin yönetiminde enzimler önemli rol oynar ve bu elementler ise bitki besin elementleri olarak hayati öneme sahiptir. Amilaz, selülaz, proteaz, lipaz, fosfataz ve sülfataz enzimleri organik maddeleri yarayıĢlı hale çevirmek için rizosfer bölgesinde organik substratları kullanırlar. Yani, ayrıĢtırıcılar olan mikroorganizmaların ortama verdiği enzimler toprakta bitkilerce kullanılamayacak formda olan büyük molekülleri kullanılabilecek sadeliğe çevirirler (Haktanır ve Arcak,1997).

Biyolojik sistemlerdeki neredeyse bütün kimyasal reaksiyonlar enzimler diye adlandırılan spesifik makro moleküller tarafından katalizlenir (Stryer, 1995). Enzimler protein yapısındaki katalizörlerdir yani kalıcı değiĢim olmaksızın kimyasal reaksiyonların oluĢumunu teĢvik eder (Dick ve Tabatabai, 1992). Bu reaksiyonların bazıları, karbondioksitin hidrasyonu gibi, oldukça basit olup diğerleri ise, bütün bir kromozonun replikasyonu gibi oldukça karıĢıktır (Stryer, 1995). Enzimler büyük katalitik güç gösterirler ve enzimler, en az milyon kat reaksiyonların hızlarını artırırlar (Voet ve Voet, 1995). Aslında, canlı içindeki kimyasal reaksiyonlar enzimlerin yokluğunda oldukça yavaĢ ilerleyebilir. Enzimlerin yapmıĢ olduğu bu iĢlemler bugünkü teknolojik olanaklarla yapılması güç veya olanaksızdır. Örneğin proteinleri, kimyasal yollarla aminoasitlere parçalamak için 108 derecede 24 saat hidroklorik asitle kaynatmak gerekirken, sindirim enzimleri bu görevi çok hafif asit konsantrasyondaki hidroklorik asitle 4 saat içinde gerçekleĢtirir (Haktanır ve Arcak, 1998). Birkaç bin enzim tanımlanmıĢtır ve bunların çoğu kristalize edilmiĢtir. Enzimler protein yapısındadır ve proteinler 20 standart aminoasitten oluĢurlar (Stryer, 1995). Katalitik RNA moleküllerinin küçük bir grubu hariç olmak üzere, bütün enzimler protein yapısındadır (Keha ve Kührevioğlu, 1997).

Enzimlerin genel özellikleri Ģu Ģekilde sıralanmaktadır: (1) Yüksek reaksiyon hızları: Enzimatik reaksiyonlar enzim içermeyen reaksiyonlara göre 106

ila 1012 kat daha hızlı reaksiyon vermektedir. (2) Esnek reaksiyon koĢulları: Enzimatik yürüyen reaksiyonlar daha esnek koĢullarda, 100 °C'nin altındaki sıcaklık ve atmosfer basıncı ve yaklaĢık nötral pH da olabilirken, yeterli bir kimyasal kataliz ancak çok yüksek sıcaklık, basınç

3

ve ekstrem pH koĢullarında olabilmektedir. (3) Yüksek reaksiyon spesifikliği: Her enzimin etki ettiğisubstrat birbirinden farklıdır. (4) Düzenleme kapasitesi: Birçok enzimin katalitik aktiviteleri kendi substratlarından çok ortamdaki baĢka maddelerin konsantrasyonlarına bağlıdır (Voet ve Voet, 1995).

Toprakta üreticiler, tüketiciler ve ayrıĢtırıcılar arasında çok önemli görev paylaĢımı bulunmaktadır. Tüketiciler üreticilere bağımlı ve üreticilerde ayrıĢtırıcılara bağımlıdırlar. Dolaylı olarak da hepsi birbirine bağımlı olarak toprakta yaĢamaktadırlar. Bu nedenle bitkiler özel bir yaĢam ortamı oluĢturup burada mikroorganizmaları barındırırlar. Bu özel yaĢam ortamı rizosferdir. Rizosfer bölgesi mikrobiyal ve enzim aktivitelerinin en yoğun olduğu toprak zonudur (Bandick ve Dick, 1999).

Enzim aktiviteleri toprakta bulunan bitki çeĢidi tarafından büyük oranda etkilenebilmektedir. Tarımsal araĢtırmalarda öncelik, toprak verimliliğini sürdürmek ve geliĢtirebilmek için fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerdeki değiĢimleri yönetebilmek amacı ile daha iyi yöntemlerin ortaya konmasını sağlamaya verilmiĢtir (Larson ve ark. 1981). Ġyi oluĢturulmuĢ bir ekim nöbeti ve toprağa yapılan organik uygulamalar toprak verimliliğini olumlu etkileyecektir. Böylece artan verimlilik ile mikrobiyal biyokütle ve mikrobiyal aktiviteden yararlı sonuçlar elde edilir. Örneğin, çiftlik gübresinin toprağa uygulanmasının fosfataz enzim aktivitesini arttırdığı araĢtırmalar sonucunda gözlenmiĢtir (Weimberg ve Orton, 1963).

1.1. Enzimler Hakkında Genel Bilgi 1.1.1. Enzimin Tanımı

Haktanır ve Arcak (1997) enzimleri " Organizmadan elde edilebilen fakat faaliyet göstermeleri için organizmaya ihtiyaç göstermeyen yüksek moleküllü katalizörler" Ģeklinde tanımlamıĢlar ve enzimlerin baĢlıca görevinin "yüksek moleküllü organik maddeleri basit yani hücreye geçebilecek ve neticede o organizma tarafından yararlanılabilecek Ģekle sokmak" olduğunu belirtmiĢlerdir. Tabatabai (1994) enzimleri yapısında kalıcı bir değiĢim olmaksızın kimyasal reaksiyonların hızlanmasını sağlayan katalizörler olarak tanımlamaktadır. Enzimler, canlı hücrelerde üretilen özel proteinlerdir.

4

Canlılar içinde her zaman kimyasal reaksiyonlar gerçekleĢir. Bunlar bazen metabolik reaksiyonlar olarak adlandırılır. Hemen hemen her metabolik reaksiyon enzim olarak adlandırılan katalizörler tarafından kontrol edilir (Bhat, 2000). Hücre içerisinde meydana gelen binlerce tepkimenin hızını ve özgünlüğünü düzenlerler. Çok defa hücre dıĢında da etkinliklerini korurlar. Solunumun, büyümenin, kas kasılmasının, sinirdeki iletimin, fotosentezin, azot bağlanmasının, deaminasyonun ve sindirim iĢlemlerinin temelini oluĢtururlar (ÖzĢahin, 2006).

ġekil 1.1. Enzim substrat iliĢkisi (AltınıĢık, 2009)

1.1.2. Enzim Tarihçesi

Kataliz ile ilgili ilk önemli denemeler 1760-1825 tarihleri arasında mide sindirim enzimleri üzerine yapılmıĢtır (Keha ve Kührevioğlu; 1997). Joseph Gay-Lussac 1810'da mayalar tarafından Ģeker parçalanmasının temel ürünlerinin etanol ve karbondioksit olduğunu saptamasıyla fermantasyonla ilgili araĢtırmalar baĢlamıĢtır (Voet ve Voet, 1995). Jacob Berzelius (ilk kimyasal kataliz hakkında genel teori sunmuĢ) 1835'de malt ekstraktı yani diastase (a-amilaz enzimi) sülfirik aside göre niĢastanın hidrolizinde daha etkili olduğunu saptamıĢtır (Voet ve Voet, 1995; Keha ve Kührevioğlu, 1997).

5

Louis Pasteur 1860 yılında fermentasyon olayının enzimlerle olduğunu bulmasına karĢın (bu nedenle enzimlere ferment denilmiĢ), enzimlerin sadece sağlam hücre yapısı içinde görev yaptıklarını düĢünmüĢtür (Keha ve Kührevioğlu, 1997). Louis Pasteur, 19. yüzyılın ortalarında, fermantasyon sürecinin yalnızca yaĢayan organizmalarda olduğunu ileri sürmüĢtür. Justus Liebig, biyolojik süreçlerin fermentler diye bilinen kimyasal maddelerin etkileriyle olduğunu savunmuĢtur (Voet ve Voet, 1995).

Toprak enzimleri hakkında ilk bilinen rapor ise 1899'da (Annual Meeting of American Association for the Advancement of Science in Columbus, Ohio) Amerika BirleĢik devletlerinde Ohio Eyaletinin Columbus Ģehrinde düzenlenen Yüksek Bilim Amerikan Topluluğu'nun yıllık toplantısında sunulmuĢtur (Skujins, 1978). Yirminci yüzyıla kadar, enzimlerin kimyasal kompozisyonu belirlenememiĢtir. James Sumner 1926'da, ilk olarak enzimi kristal olarak izole etmiĢ (jack bean den üreaz enzimi) ve enzimin protein yapısında olduğunu belirlemiĢtir (Voet ve Voet, 1995).

Buna karĢın 1950 yılına kadar, toprak enzimolojisi hakkında çok az bir ilerleme kaydedilmiĢtir. Bunun, büyük ölçüde yeterli metodolojinin yokluğu ve enzimlerin gerçek yapılarının tam olarak anlaĢılamaması nedeniyle olduğu düĢünülmektedir (Dick ve Tabatabai, 1992). Ġlk defa üreaz enzimini kristal halde izole etmesine rağmen (bu çalıĢmayla Nobel ödülüne de hak kazanmıĢ) (Keha ve Kührevioğlu, 1997; Voet ve Voet, 1995; Dick ve Tabatabai, 1992), biyokimyanın bu alanının olgunlaĢması onlarca yıl sürmüĢtür. Kökeni, tutulması, bitki beslenmesindeki önemi, organik madde çevrimindeki toprak enzimlerinin rolü gibi konular hakkında toprak enzim araĢtırmalarının erken dönemleri boyunca sorular sorulmuĢ, bu soruların birçoğu hala cevaplandırılamamıĢtır (Dick ve Tabatabai, 1992).

1.1.3. Enzimlerin Genel Özellikleri

6

cereyan eder. Enzimler, metal iyonlara ya da bitkiler tarafından topraktan absorbe edilen diğer inorganik maddelere göre çok daha özel ve güçlü katalizörlerdir. Enzimler genelde tepkime hızını 105

ile 1020 kat artırırlar.

Enzimler katalize ettikleri tepkimeler yönünden inorganik ya da sentetik organik katalizörlere göre çok daha özel olup binlerce tepkime, toksik yan ürün oluĢmadan, enzimler tarafından katalize edilebilir. Enzimlerin olağanüstü az miktarları biyolojik tepkimelerin katalize edilmesi için yeterlidir. Anılan tepkimelerde enzimlerin etki ettikleri maddelere Substratlar ve tepkime sonucu oluĢan maddelere de Tepkime

Ürünleri adı verilir. Bir mol enzimin 1 dakikada etki ettikleri madde (substrat) molekülü

miktarı enzimin Etkinlik Sayısı (turnover number) olarak bilinir. Gerçek katalizörler katalize ettikleri tepkimeler sonunda değiĢmeden kalırlar. Durağan koĢullar altında enzimler de ideal katalizörlerin özelliğini gösterirler. Ancak protein yapıları nedeniyle enzimlerin aktiviteleri ortam sıcaklığı, pH, etki edilen madde vb. gibi çeĢitli etmenlerin etkisi altında değiĢir.

Bitki hücrelerinde cereyan eden tepkimelerin büyük bir bölümü geriye dönüĢümlü (reversible) tepkimelerdir. Enzim yokluğunda bu tip tepkimelerde denge çok yavaĢ oluĢur. Bu nedenle enzimler tepkimelerin her iki yöne doğru geliĢmesini hızlandırdığı gibi tepkimelerde dengenin çok hızlı Ģekilde oluĢmasını da sağlarlar. Enzimlerin katalizör olarak etkinlikleri tepkimeye özeldir. Bir baĢka deyiĢle enzimler belli tepkimeler için özel olup bir enzim belli bir tepkimede katalizör görevi yapar (Kaçar ve ark., 2002).

1.1.4. Enzimlerin Ġsimlendirilmesi

Enzimler etki ettikleri maddelerin (Sııbstratların) sonlarına (az) eki getirilmek suretiyle isimlendirilirler. Örneğin, selülozu parçalayan enzime Selülaz, lipidleri parçalayan enzimlere Lipaz enzimi denmektedir. Kimi durumlarda enzimlere verilen isimler enzimlerin yaptıkları iĢi gösterir. Örneğin bir maddeden ötekine hidrojen atomlarının taĢınmasına yardım eden enzimlere Dehidrogenaz enzimleri denir. Herhangi bir madde üzerinde enzimlerin etkileri sonunda ortaya çıkan ürünler tepkime ürünleridir. Örneğin sakkaraz enziminin sakkaroz üzerine etkisi sonunda eĢit sayıda ortaya çıkan glikoz ve fruktoz molekülleri tepkime ürünleridir. Her enzimin etki ettiği belli bir bileĢik bulunmaktadır ve bu bileĢiğe o enzimin substratı denilmektedir. Enzim ise ismini o

7

substrata göre almaktadır. Enzimlerin isimlendirilmesi Ģu Ģekilde formüle edilebilir: Enzim Adı = Substrat adı + az son eki (ingilizce de ase son eki) (Voet ve Voet, 1995).

1.1.5. Enzimin Önemi

YaĢayan organizmaların en önemli karakteristiği hücrelerde cereyan eden binlerce kimyasal tepkimenin olağanüstü bir düzen içerisinde sürmesi ve bunların kontrol edilmesidir. Hücreler kimyasal yasaların geçerli olduğu kimyasal fabrikalar olarak da kabul edilmektedir. YaĢamın temelini oluĢturan kimyasal tepkimelerin tümü

Metabolizma olarak adlandırılmaktadır (Kaçar ve ark., 2002). Toprak enzim aktivitesi

yolu ile toprağın biyolojik özellikleri ve verimliliğe iliĢkin özellikler daha iyi bir Ģekilde incelenebilmektedir. Toprak enzimleri, toprağın diğer biyolojik özellikleri ile yakın bir iliĢkiye sahip olup, topraktaki mineralizasyon prosesinde önemli bir rol oynamaktadır.

Düzenli olarak humus uygulanması toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini etkiler (Anonim, 2006). Canlılarda biyokimyasal reaksiyonların baĢlaması için gerekli olan aktivasyon enerjisi yeterince yüksek değildir. Aktivasyon enerjisini yeteri düzeye getirmek için enzim komplekslerinin kullanılması gerekmektedir. Enzimler çok düĢük dozlar da dahi oldukça aktiftirler. Biyokimyasal olayların baĢlamasın da ortam sıcaklığı oldukça etkilidir ve en yüksek biyokimyasal olaylar 40 o

C sıcaklıkta olmaktadır. DıĢarıdan verilen enzimlerle daha düĢük sıcaklıklarda da biyokimyasal olayların baĢlaması sağlanmaktadır. Enzim içerikli bitki besin maddelerinden en yüksek fayda pH’nın 7.2 de olduğunda alınır. Bu nedenle toprağın pH’sı oldukça önemlidir. Enzimler 70 oC sıcaklıkta ve güneĢ ıĢığında tahrip olurlar. Bu yüzden enzim içerikli ürünlerin saklanması ve depolanmasında bu hususlar dikkate alınmalıdır ( Anonim, 2010).

Enzimler protein yapısındaki katalizörlerdir yani kalıcı değiĢim olmaksızın kimyasal reaksiyonların oluĢumunu teĢvik ederler (Dick ve Tabatabai, 1992). Topraktaki enzimler diğer sistemlerdeki enzimlere benzerdir ve onların reaksiyon hızları büyük ölçüde pH'ya, iyonik gücüne, sıcaklığa ve toprakta inhibitörlerin varlığı veya yokluğuna bağlıdır (Burns, 1978; Tabatabai, 1982). Enzimler ayrıca kendilerinin görev aldığı kimyasal reaksiyon tipi için spesifiktirler. Örneğin maltaz enzimi maltozu glukoza ve sellobiaz enzimi sellobiozu glukoza hidrolize ederler ancak bu reaksiyonları tersine

8

çeviremezler. Bu iki madde birbirinden oldukça farklıdır. Maltoz a-glukozit ve sellobioz ise p-glukozit'tir. Hem a ve p-glikozidazlar topraklarda bulunur (Eivazi ve Tabatabai, 1988).

1.1.6. Enzimatik Reaksiyonlar

Enzim molekülü reaksiyonu katalizleyebilmek için substrat ile bir kompleks oluĢturmalıdır. Enzimin aktif merkezleri molekülün nüfuz eden bölgeleri ile karĢı karĢıya gelmektedir. Bu enzimi substrata karĢı çeker ve her iki molekülün oryante olmasına izin verir. Böylece bir enzim-substrat kompleksi oluĢumu anahtar-kilit mekanizması ile baĢlamıĢ olur (SarııĢık, 2001).

Biyoreaksiyon, oluĢan enzim-substrat kompleksindeki aktivasyon enerjisini düĢürüp, reaksiyon hızının artmasıyla devam eder. Son olarak, kompleks, reaksiyon ürünlerinin açığa çıkmasıyla parçalanır. Orijinal enzim tekrar kullanıma elveriĢlidir. Enzimler reaksiyonlarda öncelikle enzim ve substrat birleĢimi ile bir kompleks oluĢturur, daha sonrada bu kompleks ayrılır. Aktif merkez için, enzim-substrat bağlanmasını açıklayan iki model ileri sürülmüĢtür. Fisher’in anahtar-kilit modelinde, substrat ve enzimin aktif yerinin birbirine uyacak Ģekilde önceden belirlenmiĢ olduğu varsayılır. Koshland’ın uyum oluĢturma modeline göre aktif merkez esnek yapıdadır; substrat varlığında, proteinin tersiyer yapısında oluĢan bir değiĢiklikle, enzim substratını katalize uygun en doğru biçimde bağlayacak biçimsel bir değiĢikliğe uğrar.

Enzimlerin oluĢturduğu reaksiyonlar geri dönüĢümlü niteliklidir. Bu geri dönüĢümden dolayı enzimde herhangi bir değiĢim olmamaktadır. Enzimatik reaksiyonun hızı ve elde edilen ürünler, enzim ve madde miktarlarına bağlı olduğu gibi ortam Ģartlarına göre değiĢmektedir (Haktanır ve Arcak, 1997).

Enzimatik reaksiyonlar sonucunda oluĢan son ürün mikroorganizma ve bitkiler tarafından adsorbe edilemeyecek kadar büyük ise, baĢka bir enzim devreye girerek daha küçük moleküllü bileĢiklere parçalar. Toprakta, birçok farklı enzim birlikte organik materyallerin parçalanmasında görev alırlar (Haktanır ve Arcak, 1997).

9 2. LĠTARATÜR ÖZETLERĠ

Enzimler protein yapısında olduklarından pH değiĢiminden etkilenirler. Enzimlerin aktif merkezleri genelde iyonlaĢabilen gruplardan oluĢur ve bir enzimin bir reaksiyonu katalizleyebilmesi, substrata yapıĢabilmesi ya da aktif merkezinin uygun durumda olması

10

için bu grupların uygun iyonik formda olması gereklidir (Segel, 1993, Shukla ve ark., 2006). Substratların da iyonlaĢabilen gruplar içermesi durumunda substrat yalnızca bir iyonik formda enzimle birleĢiyor ya da katalize edilebiliyor olabilir. pH değiĢimiyle iyonizasyon ve dissosiyasyonda değiĢmeler olacaktır. Optimum pH, enzimin maksimum aktivite gösterdiği pH değeridir.

H+ konsantrasyonundaki değiĢim özellikle aktif bölgesinde asidik ve bazik gruplar içeren enzimler ve hidrolazlarda çok etkili olmaktadır. Enzim-substrat sisteminde enzimlerin aktivite gösterdiği pH aralığı oldukça dardır. Enzimatik bir iĢlemden yüksek bir verim alınabilmesi için her durumda pH optimum değere ayarlanmalı ve reaksiyon boyunca oluĢabilecek pH değiĢimlerinden kaçınmak için ortama uygun bir tampon çözelti eklenmelidir. Optimum pH, enzimin orjinine göre veya enzimin etkilediği substrata göre farklılıklar gösterebilmektedir. Özellikle bitkisel proteazların optimum pH değerleri, substrata çok bağlıdır (Shukla ve ark., 2006).

Çoğu kimyasal reaksiyonun hızında sıcaklık artmasıyla bir artıĢ gözlenmektedir. Çünkü sıcaklık, reaktantların kinetik enerjilerini arttırmaktadır. Enzimlerin de aktiflikleri sıcaklığın artmasıyla artar. Fakat bu davranıĢ bir noktaya kadar bu Ģekilde sürmektedir. Enzim molekülü hassas ve kırılgan bir yapıdır. Kompleks protein yapısındaki enzim molekülü aĢırı enerji absorbladığında, tersiyer yapısı bozulacak ve enzim denature alacaktır. Bu da aktivitesinde kayıp anlamına gelmektedir. Aktivite, belli bir sıcaklığa kadar artan sıcaklıkla artar. Hatta normal reaksiyonların hızları sıcaklıkla 2 kat artarken, enzimatik bir reaksiyonda 1,2-4 kat artmaktadır. Özellikle 40 °C'ye kadar olan bu artıĢ, sıcaklığın daha da artmasıyla duraklama ve düĢüĢ göstermektedir (Horikoshi ve ark., 1984, Bhat, 2000, Mavadza ve ark., 1988).

Enzimin maksimum aktivite gösterdiği sıcaklık optimum sıcaklıktır. Optimum sıcaklık inkübasyon süresine çok bağımlıdır. Örneğin, sürenin 30 dk'dan 60 dk'ya artıĢı optimum sıcaklığın düĢmesine neden olmaktadır. Bu durumda, enzimle yapılacak bir iĢlem için optimum sıcaklık, iĢlem süresi kadar uzun bir zaman boyunca enzimin sabit aktivite gösterdiği maksimum sıcaklıktır ( Segel, 1993).

Bir enzimin sıcaklık stabilitesi karmaĢıktır ve pH, ortamın iyonik dayanıklılığı (tampon) ve substrat konsantrasyonu (substratlar çoğunlukla enzimleri sıcakta denatürasyondan

11

korurlar) gibi değiĢkenlerle ilgilidir. Disülfit bağlarına sahip, tek polipeptid zinciri içeren küçük molekül ağırlıklı enzimler, genellikle yüksek molekül ağırlığına sahip oligomerlere göre sıcaklığa dayanıklıdır (Segel, 1993; Shukla ve ark., 2006).

Bütün mikroorganizmaların hayati aktivitelerini devam ettirdikleri üç çeĢit sıcaklık vardır; minimum, optimum ve maksimum. En düĢük ve en yüksek sıcaklık dereceleri arasındaki aralık çoğalma aralığıdır. Sıcaklık isteklerine göre mikroorganizmalar; psikrofıl (soğuğu seven), mezofıl (orta derece sıcaklığı seven) ve termofil (sıcağı seven) olarak üç gruba ayrılır. Termofillerin çoğu Actinomyces ve Bacillus cinslerindendir. Az miktarda termofil küf mantarı da vardır. Bacillus stearothermophilus ve Bacillus coagulans v.b bakteriler sıcağa dayanıklı sporlarından dolayı konserve endüstrisinde önemli bir yere sahiptirler (ÖzĢahin, 2006).

Enzim aktivitesi ortamda bulunan enzim konsantrasyonu ile iliĢkili olarak doğrusal Ģekilde artar. Etkilenen madde miktarı belli düzeyde kalmak koĢuluyla artan enzim konsantrasyonuna bağlı olarak madde ile birleĢmeye olanak veren enzim üzerindeki etkin yöre miktarı da artar. Buna bağlı olarak enzim aktivitesinde de doğrusal bir artıĢ görülür (Kacar ve ark., 2002).

Ortamda bulunan madde miktarı beli bir düzeye değin enzimlerin aktiviteleri üzerine olumlu yönde etki yapmakta ve daha sonra madde miktarının etkisi ya hiç olmamakta ya da olumsuz yönde geliĢmektedir. Belli bir düzeyden sonra ortamdaki madde miktarının enzimlerin aktiviteleri üzerine olumsuz etkileri ortamda biriken tepkime ürünlerinin miktarlarının artmasıyla ilgili olarak açıklanmıĢtır. Bu arada ortamda madde miktarının artmasıyla su konsantrasyonunun azaldığı böylece enzimlerin aktivitelerinin etkilendiği de ileri sürülmüĢtür (Segel, 1993).

Enzimlerin aktivitesini azaltan maddeler inhibitör olarak tanımlanmaktadır (Voet ve Voet, 1995). Ġnhibitörler küçük molekül ağırlıklı bileĢik veya iyonlar olup biyolojik sistemlerde bir kontrol mekanizması oluĢturduğundan önemli olmaktadırlar (Keha ve Kührevioğlu, 1997). Enzimatik inhibisyon dönüĢümlü ve dönüĢümsüz olabilmektedir. DönüĢümlü inhibasyonda enzimle inhibitör etkileĢmesinde bir denge söz konusudur.

12

Dick ve Tabatabai (1992)'e göre toprak enzimi farklı literatürlere dayalı olarak aĢağıda verildiği gibi tanımlanmıĢtır. Toprak biyolojik bir varlık gibi karmaĢık-biyokimyasal reaksiyonlarla yaĢayan bir doku Ģeklinde düĢünülebilir (Quastel, 1946). Toprak, serbest enzimler, üç boyutlu makromolekül ağı tarafından tutulmuĢ ekstraselüler enzimleri ve mikrobiyal hücrelerin enzimlerini içerir (Skujins, 1978). Toprağın mineral ve organik fraksiyonları rizosfer toprağının toplam enzimatik aktivitesinde özel bir etkiye sahiptir (Burns, 1978; McLaren, 1975).

Topraktaki enzimlerin büyük bir kısmı, canlı toprak mikroorganizmalarının besin maddelerini parçalamak amacıyla dıĢarıya saldıkları ekto-enzimlerdir ve özellikle tarım topraklarında besin döngüsünde önemli görevler almaktadırlar (Tabatabai, 1994; Dick, 1997). Toprak enzim aktivitesi topraktan toprağa organik madde içeriğine, organizma çeĢitliliği ve aktivitesine bağlı olarak değiĢmektedir (Stevenson, 1986). Topraktaki enzimlerin yeterince anlaĢılması, bunların toprağın biyolojik aktivitesi ile olan iliĢkisi ve tarımsal uygulamalara karĢı göstermiĢ olduğu hızlı reaksiyon, tarımsal uygulamaların kısa sürede olan etkisini ölçmeye yardımcı olmuĢtur (Dick, 1997; Bandick ve Dick, 1999). Yapılan çalıĢmalar minerallere bağlı element konsantrasyonundaki artıĢın enzim aktivitesini düĢürdüğünü ortaya koymuĢtur (Ndakidemi, 2006). Yapılan baĢka bir çalıĢma, Venezualla’da sık sık su baskınına maruz kalan orman ekosisteminde toprak enzim aktivitesindeki değiĢimin önemli olduğunu ortaya koymuĢtur (Flores ve ark. 2008). Toprakta bulunan önemli enzimlerden bazıları β-glukosidas, dehidrogenaz ve fosfataz enzimleridir. Bu enzimlerin topraktaki aktiviteler bitki besin döngülerini ve toprağın verimliliğini doğrudan etkilemektedirler.

Dick ve Tabatabai (1992) toprak enzimleri üzerine yazdıkları literatür özetinde toprak enzimlerinin ekolojik önemini farklı araĢtırmacıların çalıĢmaları ıĢığında Ģu Ģekilde özetlemiĢlerdir. Ekosistem terimi sıklıkla organizmalar ve onların çevreleri arasındaki etkileĢimlerin önemini vurgulamak amacıyla kullanılır. Ekosistem kapsamında enzimlerin rolü giderek artmaktadır (Burns, 1982; Paul ve McLaren, 1975). Birçok toprak enzim araĢtırmaları bu ekolojik anlamının farkında olmadan geliĢtirilmesine rağmen, toprak enzimleri, ekosistemdeki altsistemler (subsystems) arasındaki

13

etkileĢimler, bir ekosistemin kalitesi ve fonksiyonu hakkındaki tahminlerin yapılması ve tanımlanmasında kullanıĢlıdır.

Birkaç klasik çalıĢmada, toprak enzimlerinin aktiviteleri bitki kömünite dizisinin safhalarıyla yakın iliĢkili olduğu bulunmuĢtur (Pancholy ve Rice, 1973; Rice ve Mallik, 1977). Vejetasyon tipi ve organik madde enzimatik aktivite düzeyinin birincil belirleyicisidir. Tarımsal vejetasyondan doğal vejetasyona gidildikçe toprağın üreaz ve dehidrogenaz aktivitesi artar, buna karĢın amilaz, selülaz ve invertaz aktiviteleri azalır. Kulinska ve ark. (1982) Brezilya da temel ekosistemler arasındaki (ağaç vejetasyon, meyve bahçesi vejetasyonu ve insan aktivitesiyle etkilenmiĢ ağaç vejetasyon) farklılıkları belirlemek için toprak enzimlerini (invertaz, üreaz, fosfataz ve dehidrogenaz) kullanılmıĢtır. Bu temel ekosistemlerdeki enzim aktiviteleri verilen sıradaki gibi azalmıĢtır: Cerradao (ağaçsı vejetasyon) > Cerrada (meyve bahçesi vejetasyonu > Acerradao (insan aktivitesiyle etkilenmiĢ ağaçsı vejetasyon).

Bir yayla toprağında yapılan bir çalıĢmada, invertaz, üreaz, amilaz ve fosfataz aktivitelerinin ot öbekleri (tussock- Chiochloa macra) ve maki (shrub= Dracophyllum

mıısscoides) vejetasyonlarında farklı olduğu saptanmıĢtır (Ross ve Speir, 1981). Bir

Arktik toprakta fosfataz ve sülfataz aktiviteleri baskın vejetasyon tipi tarafından etkilenmektedir ve bu enzimlerin aktiviteleri Arktik tundra topraklarında besin maddelerinin açığa çıkmasında ana rota olarak kabul edilmektedir (Nelson ve Sommers, 1982).

Bitkilerden ziyade diğer faktörlerle ekosistemlere etki edilmesi ayrıca toprak enzimlerinin kullanımıyla değerlendirilmektedir. Toprağa Allolobophora caligninosa, Eisena foetida, Dendrobaena veneta türü yer solucanları ilave edildiğinde, ilave edilmemiĢ topraklara göre, bu topraklarda daha yüksek fosfataz aktivitesine, iki kat daha fazla yarayıĢlı (soluble) P içeriğine ulaĢıldığı tespit edilmiĢtir (Satchell ve Martin, 1984). Bu değiĢikliklerin yer solucanlarının neden olduğu mikrobiyal biyokütle artıĢına bağlı olduğu nitelendirilmiĢtir (Satchell ve Martin., 1984). Ayrıca, invertaz, üreaz ve dehidrogenaz aktiviteleri yalın toprağa göre yer solucanı dıĢkısında (earthworm casts) daha fazladır (Loquet, 1978).

14

Enzim inhibüsyon hem toprak tipine hem de yağmurun pH'sına bağlı olmasına rağmen, dehidrogenaz, proteaz, fosfataz ve arilsülfataz aktiviteleri artan asit yağmurları (pH 2.7) nedeniyle inhibe edilirler (Jarvis ve ark., 1987; Ohlinger, 1986). Ġnseptisollerin enzim aktiviteleri asit yağmurlarıyla büyük ölçüde azalır buna karĢın mollisollerde bu enzimlerin aktiviteleri çok az etkilenir. Fakat yüzey toprağındaki C mineralizasyonu azalır ve bu durum zamanla biyokütlede bir zarar olduğu kanısını güçlendirir (Ohlinger, 1986).

Toprak enzim aktiviteleri organik madde, tekstür ve pH gibi önemli toprak özellikleri ile iliĢkilidir. Topraklara ilave edilen organik atıklar enzim aktivitesini artırmaktadır. Toprak enzim aktivitesi toprak pH’sı tarafından etkilenmektedir ve her enzim için aktivitelerinin maksimum olduğu pH değerleri vardır. Bu değerlerin üzerinde ve altında aktivite değerleri önemli Ģekilde azalmaktadır (Bhat, 2000). Sıcaklığın artırılması organik bileĢiklerin ayrıĢması ve biyolojik olarak kullanılabilme açısından önemli etkiye sahiptir. Sıcaklığın artırılması organik bileĢiklerin difüzyon katsayısının artmasını beraberinde getirmektedir (Ndiaye ve ark, 2000). Enzimler ile katalizlenen reaksiyonların 0 ile 40 o_{C arasında hızı yükselir. Ancak 40} o

C de enzim zarar görmeye baĢlar. Böylece reaksiyon yavaĢlar ve 60 o_{C de enzim tamamen bozulur. Bu güne kadar} 2000’den fazla enzim tanımlanmıĢ ve bunlardan yaklaĢık 100 tanesi ticari olarak kullanıma uygun bulunmuĢtur.

Xenobiotic ajanlar ve ağır metallerin toprak enzim aktivitesine nasıl etki ettikleri arasında farklılıklar vardır. Genellikle ağır metallerin konsantrasyonları (özellikle Hg, Ag, Cd ve Cu) biyolojik bir etki oluĢturabilmek için xenobiotic ajanlara göre daha düĢüktür. Histosollere (organik topraklara) çok az miktarda Cu ilave edilmek suretiyle karbohidraz aktivitesi azaltılarak verimli toprakların organik madde kaybı azaltılmaktadır (Marthur ve ark., 1980; Marthur ve Sanderson, 1980). Optimum biyolojik aktivite için, enzim bileĢeni gibi düĢük konsantrasyonlarda metallerin ortamda olması istenmektedir (Dick ve Tabatabai, 1992). Örneğin, Ni Üreazın temel bir parçasıdır. Ayrıca, Tena ve ark. (1981) ve Dick ve Tabatabai (1983) olası bir substrat-metal-enzim köprüsünün oluĢumu için Mg, Ca, Ba, Co, Ni ve Zn metallerinin toprak pirofosfataz aktivitesini artırdığını bulmuĢlardır.

15

Ag, Hg ve Cd ağır metalleri arilamidaz aktivitesini inhibe etmiĢtir (Acosta-Martinez, 2001). Kuperman ve Carreiro (1997) çayır-mera ekosistemi altında As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb ve Zn ağır metalleriyle kirlenmiĢ topraklarda, toprak enzim aktivitesi ve mikrobiyal biyokütle ölçümleri yapmıĢlardır. ABD ordusu tarafından kirletilmiĢ bu çayır-mera alanlarında, mikrobiyal biyokütle düĢük bulunmuĢtur. Ayrıca, ağır metal konsantrasyonlarındaki artıĢa paralel olarak enzim aktivitelerinde (N-acetylglucosaminidase, β-glukozidaz, endoselülaz, asit ve alkali fosfataz) azalma olmuĢtur.

Genellikle, toprak enzim tayinleri, toprakta ağır metallerin ve endüstriyel kirleticilerin göreceli kirlilik etkilerinin belirlenmesinde duyarlı bir metot olarak kullanılmaktadır. Ascorbate oxidaz, nitrat ve nitrit redüktazlar toprakta fenollerin içeriğini göstermektedir ve toprak kirliliğinin tanısal bir kriteri gibi kullanılır (Dolgova, 1978). Trasar-Cepeda ve ark. (2000) toprak degradasyonunun derecesini belirlemek için toprak enzim aktivitesini duyarlı bir gösterge olarak tanımlanmıĢtır.

Belki de toprak enzimlerinin en fazla kullanıldığı yer değiĢik girdilerin toprak sağlığına olan etkilerinin tayin edilmesidir. Asit yağmurları, ağır metaller, pestisitler ve diğer endüstriyel ve tarımsal kimyasalların toprağın enzim aktivitesi üzerine olan etkilerini belirlemek amacıyla çok sayıda çalıĢmalar yapılmıĢtır. Rangaswamy ve ark. (1994) nadasa bırakılmıĢ yer fıstığı tarlasından alınan toprak örneklerinde iki organofosfor insektisidinin (monocrotophes ve quinalphos), sentetik pyrethroids (cypermethrin ve fenvalerate) dehidrogenaz ve proteaz enzimlerinin aktiviteleri üzerine olan etkilerini araĢtırmıĢlardır. Ġnsektisitlerin enzim aktivitesine etkisi doza bağımlı bulunmuĢtur. Yani, belli bir noktaya kadar enzim aktivitesini artırıcı belli bir noktadan sonra da azaltıcı etkiye sahiptir.

Toprak enzim aktivitesi yolu ile, toprağın biyolojik özellikleri ve verimliliği daha iyi bir Ģekilde incelenebilmektedir. Toprak enzimleri, toprağın diğer biyolojik özellikleri ile yakın bir iliĢkiye sahip olup, topraktaki mineralizasyon sürecinde önemli rol

16

oynamaktadır. Yapılan çalıĢmalar mikrobiyal biyokütle ve enzim aktivitelerinin toplam karbon ve arazi kullanımına karĢı çok duyarlı olduğunu ortaya koymuĢtur (Bergstrom ve ark., 1998; Aon ve Colaneri, 2001).

Mikrobiyal biyokütle C'nun çevirim hızı amenajman ve ürün yetiĢtirme uygulamalarıyla değiĢmektedir. Çevirim hızı 27 yıllık nadaslı tahılların yetiĢtirildiği bir sistemde 2 yıl sürekli buğday sisteminde 2.5 yıl (Jenkinson ve Ladd, 1981) olarak bildirilmiĢtir. Paul ve Vorney (1984) mikrobiyel C çevrimi buğday-nadas sisteminde (Kanada) 6.8 yıl, sürekli buğday sisteminde (Ġngiltere) 2.5 yıl ve ĢekerkamıĢı sisteminde (Brezilya) 0.24 yıl olarak saptamıĢlardır. Aktif biyokütlenin % 10-40 ile birçok sistemdeki biyokütlenin çevrim zamanı 0.3-1 yıldır. Organik maddenin çevrimi bir buğday sisteminde 40-60 yıl (Buyanovsky ve Wagner, 1987; Paul ve Voroney, 1984) ve bir orman sisteminde maksimum 150 yıl (Paul, 1976) olarak hesaplanmıĢtır. FildiĢi sahillerindeki çayır vejetasyonundaki çalıĢmalarında, 250 µm’den büyük organik maddenin (materyal) çevrim zamanı 25 yıl, 20 µm’den küçük kil-bileĢimli organik fraksiyonun çevrim hızı, 50 yıl olarak bulunmuĢtur.

Toprak organik maddesi döngüsünü etkileyen aynı faktörler atık dekompozisyonunu da etkilemektedir. Toprak organik maddesinin çevriminde ve organik artık ayrıĢmasındaki en önemli faktörlerden biri de substrat kalitesidir. Geleneksel olarak, spesifik toprak organik maddesi havuzlarının ayrıĢabilirliğinin değerlendirilmesi için C/N oranı iyi bir kriterdir (Smith ve ark., 1992). Perucci ve ark., (1984) farklı ürün atıklarının toprağa verilmesiyle enzim aktivitesindeki farklılıkları araĢtırmıĢlardır. Tütün ve ayçiçeği atıkları birçok enzim aktivitesinde artıĢa, domates atığı ise sadece amilaz ve fosfodiesteraz aktivitesinde artıĢa neden olmuĢtur.

Toprakta yaĢayan canlılar arazi kullanımı ve çevresel faktörlerin kontrolü altında organik maddenin mineralizasyonundan sorumludurlar. Toprak solunumu ve toprak enzim aktivitesi topraktaki mikrobiyal aktiviteyi ortaya koymak için yeterli bir kriter olmakla birlikte arazi kullanımına bağlı toprak kalitesindeki değiĢimi de ortaya koyar (Fermandes ve ark. 2005; Spedding ve ark. 2004). Bu amaçla tarımsal üretimin yoğun olduğu Tokat Kazovada farklı sulama sistemlerinin uygulandığı domates tarlalarında

17

enzim aktiviteleri incelenerek bunların bazı toprak özellikleri ile olan iliĢkisi ortaya konulmuĢtur. Böylece sulama Ģekillerinin toprak kalite ve verimlilik indekslerinden biri olan enzim aktivitesine olan etkisi ortaya konacaktır. Topraktaki toplam biyokütleyle enzimler arasındaki iliĢki üç farklı dönemle alınan örneklerle yapıldı ve bitki geliĢim dönemi içerisindeki değiĢkenlikleri ortaya konuldu.

3. MATERYAL VE METOT 3.1. Materyal

3.1.1. Tokat Ġlinin Genel Yapısı

Tokat, Karadeniz Bölgesinde Orta Karadeniz bölümünün iç kısımlarında yer alır. Ġlin yüz ölçümü: 9958 Km2

18

Denizden yükseltisi 623 Metredir. Coğrafi Koordinatları: 39o

51' – 40o 55' kuzey enlemleri ile 35o 27'- 37o 39' doğu boylamları arasındadır. YeĢilırmak ve Kelkit gibi ırmakların meydana getirdiği alüvyal düzlüklerin çevresinde dağlara doğru fizyografya yükselmektedir. Ortalama denizden yüksekliği Kelkit vadisinde 300-350 metre, YeĢilırmak havzasında 500-550 metredir (Anonim, 2007).

Tokat'ın iklimi, Karadeniz iklimi ile Ġç Anadolu'daki step iklimi arasında bir geçiĢ iklimi özelliği taĢır. Tokat meteoroloji istasyonunda yapılan kayıtlar esas alındığında son 38 yıllık istatistiklere göre iklimle ilgili bazı özellikler Ģöyledir. En soğuk ay ortalama 1,8 o

C ile Ocak, en sıcak ay ortalama 21,8 oC ile temmuz ayı olmuĢtur. Ġlin yıllık ortalama sıcaklığı 12,8 O

C'dir. Tokat merkezinin yıllık ortalama yağıĢ tutarı 444,4 mm'dir. En fazla yağıĢ 58,0 mm ile Mayıs, 53,7 mm ile Nisan aylarında en az yağıĢ ise 8,6 mm ile Ağustos ayında görülür. Tokat ili topraklarının yaklaĢık olarak % 48,8'i orman ve fundalık, % 34,8'i ekili ve dikili alan, % 14,5 çayır ve meralarla kaplıdır. Ġlin toplam yüzölçümü 998.242 ha’dır. Bunun 323.409,6 ha’ı tarım alanları (iĢlenen), 131.683 ha’ı çayır-mera alanları, 386.239 ha’ı orman ve fundalık alanları, 105.509 ha’ı ise kullanılamayan tarım dıĢı alanlarıdır.

3.1.2. Tokat Ġlinin Toprak Özellikleri

Tokat da iklim, topografya ve ana materyaldaki farklılıklar nedeniyle 13 büyük toprak gurubu oluĢmuĢtur: (1) Alüviyal topraklar (59 508 hektar) (2) Hidromorfik topraklar (228 hektar) (3) Kolüviyal topraklar (32 439 hektar) (4) Kırmızı-sarı Podzolik topraklar (38 hektar) (5) Gri-kahverengi Podzolik topraklar (4 615 hektar) (6) Kahverengi orman toprakları (617 269 hektar) (7) Kireçsiz kahverengi orman toprakları (125 869 hektar) (8) Kestane rengi topraklar (81 625 hektar) (9) Kırmızı kestanerengi topraklar (47 188 hektar) (10) Kahverengi topraklar (10 329 hektar) (11) Kırmızı kahverengi topraklar (1 287 hektar) (12) Irmak taĢkın yatakları (3 822 hektar) (13) Çıplak kaya ve molozlar (3 818 hektar) (Anonim, 2000).

19

Bu çalıĢma, Tokat Kazova’da farklı toprak tekstürlerinde damla ve salma sulama yöntemiyle yetiĢtirilen sırık domates tarlalarında yapılmıĢtır. ÇalıĢma alanlarının seçiminde toprak haritasından yararlanılarak aynı lokasyonda iki farklı sulama yönteminin olmasına dikkat edilmiĢtir. Örnekleme yapılan noktalar harita üzerinde Ģekil-2’de iĢaretlenerek koordinatları verilmiĢtir.

Bu çalıĢmada domates bitkisinin seçilmesinin nedeni, Tokat da domates yetiĢtiriciliğinin önemli bir yer tutmasıdır. Domates üretimi olarak ortalama yıllık 74.085 da alandan 479.218 ton üretim gerçekleĢmektedir. Bu üretim ülke genelinin % 5’ni karĢılamaktadır. Bu nedenle çalıĢmada özellikle domates bitkisi seçilmiĢtir.

20

Çizelge 3.1. Toprak örneklerinin alındığı lokasyonlar ve koordinatları

Lokasyon Koordinatlar 1(Pazar) 40o 17ı 678 K 36o 21ı 075 D 2 (Pazar) 40o 17ı 666 K 36o 21ı 070 D 3(Gülpınar) 40o 19ı 742 K 36o 28ı 674 D 4(Söngüt) 40o 19ı 585 K 36o 26ı 543 D 5(Hava alanı) 40o 18ı 171 K 36o 22ı 477 D 6(Hava alanı) 40o 18ı 296 K 36o 22ı 459 D 7(Çerçi) 40o 19ı 635 K 36o 26ı 540 D 8(Çerçi) 40o 19ı 577 K 36o 26ı 542 D

21 3.2. Metot

3.2.1. Toprak Örneklerinin alınması

Toprak örnekleri her bir kullanımda, araziyi iyi bir Ģekilde temsil edebilecek rasgele seçilmiĢ dört farklı örnekleme noktasından alındı ve örnekler hep aynı noktalardan alındı. Her bir örnek alma yerinden üç tekrarlı alındı ve bütün analizler bu karıĢık örneklerde yapıldı. Yıl içerisindeki enzim aktivitesindeki değiĢimini incelemek için örnekler bitki geliĢiminin Haziran, Ağustos ve Ekim ayında alındı. Toprak örnekleri el burgusu yardımıyla 0-10 cm derinlikten alınarak kısa sürede laboratuvara getirilerek analiz anına kadar 4 o_{C sıcaklıkta saklandı. Analizden önce örneklerin gravimetrik nem} içerikleri belirlendi ve toprak enzim aktivitesini belirlemek amacıyla fosfataz, dehydrogenaz, β-glukosidaz enzim aktiviteleri ölçülmüĢtür.

3.2.2. Toprak Örneklerinin Analize Hazırlanması

Toprak örnekleri rutin analizler ve biyolojik analizler için farklı Ģekillerde analize hazırlanmıĢtır. Toprak biyolojik analizler için toprak örnekleri araziden alındıktan sonra, laboratuarda 2 mm'lik elekten elenerek analiz anına kadar + 4 °C de bulunan soğutucuda muhafaza edilmiĢtir. Temel toprak analizleri için toprak örneklerinin bir kısmı oda sıcaklığında kurumaya bırakılmıĢ ve 2 mm'lik elekten elenerek cam kavanozlarda analiz yapılıncaya kadar saklanmıĢtır.

3.2.3. Toprak Analizleri

3.2.3.1. Nem Tayini

Gravimetrik yönteme göre araziden alınan toprak örneklerinde aynı gün nem tayini yapılmıĢtır (Gardner, 1986). 10 gr. yaĢ toprak örneği tartılıp 105 °C 'de 24 saat

22

kurutularak örneklerin gravimetrik (%) nem değerleri belirlenmiĢtir. Diğer analizlerin tamamında, hesaplamalar bu % nem değerleri dikkate alınarak yapılmıĢtır.

3.2.3.2. Kireç Tayini

ÇalıĢma alınandan alınan toprak örneklerinin kireç içerikleri Scheibler kalsimetresi ile 0.5 gr toprak örneği kalsimetre tüpüne konulup üzerine 10 ml HCI okumasını yapıldı. Hizalan ve Ünal (1956)'a göre tayin yapılmıĢtır.

3.2.3.3. Organik Madde Tayini

Organik madde miktarı Nelson ve Somners (1982)'e göre yapılmıĢtır. 0.5 gr toprak örneği 500 ml'lik erlanmayere konarak üzerine 10 ml 1 N K2Cr2O7 çözeltisi ve 20 ml konsantre sülfirik asit ilave edilip bir dakika karıĢtırılmıĢtır. 30 dakika bekletildikten sonra 200 ml saf su ilave edilip, 5-6 damla o-fenantrolin kompleks indikatörü katılarak demirsülfatheptahidrat çözeltisiyle ortamın rengi maviden kırmızıya dönünceye kadar titre edilmiĢtir.

3.2.3.4. EC ve pH Tayinleri

Hava kuru hale getirilmiĢ ve 2 mm’lik elekten geçirilmiĢ toprak örneğinden 10 gr alınarak 50 ml bir behere kondu, üzerine istenilen karıĢım oranında (1:5) saf su (50 ml) ilave edildi. Bu karıĢım 30 dakika boyunca karıĢtırıldı ve karıĢımdaki toprağın çökerek suyun berraklaĢması beklendi. Elektrot üstte kalan berrak kısma daldırılarak toprağın pH’sı belirlendi (Richards, 1954).

3.2.3.5. Tekstür Tayini

Toprakların % kil, silt ve kum içeriklerini belirlemek için Hidrometre metodu kullanılmıĢtır (Bouyoucos, 1951). Toprak örneklerinden 40 gr alınarak 600 ml’lik beherlere aktarılmıĢ. Daha sonra üstüne 100 ml % 5’lik kalgon çözeltisi ve 250 ml saf

23

su eklenerek karıĢtırılıp bir gece bekletilmiĢtir. Bir gece bekletilen örnekler mikser kabına boĢaltılıp yüksek devirli mikserde 5 dakika karıĢtırılmıĢtır. KarıĢtırma iĢlemi bittikten sonra kap içerisindeki süspansiyon pisetle su püskürtülerek cam silindire aktarılmıĢ ve hidrometre yardımıyla çözeltinin hacmi saf su ile 1000 ml’ye getirilmiĢtir. Silindirlere boĢaltılan örnekler süspanse hale gelmesi için mekanik el karıĢtırıcısıyla 20 kere karıĢtırılmıĢ ve karıĢtırma iĢlemi bittikten sonraki zaman not edilmiĢtir. BaĢlangıç zamanından 20 sn sonra hidrometre daldırılmıĢ ve 40. sn’de ilk okuma yapılmıĢtır. Ġkinci okuma ise 2. saatte alınmıĢtır. Okunmaların doğruluk derecesini yükseltmek için bir kör hazırlanmıĢtır. Kör değeri için 100 ml kalgon tekstür silindirine aktarılmıĢ ve saf su ile 1000 ml’ye tamamlanmıĢ iyice süspanse ettikten sonra hidrometre okuması alınmıĢtır. Okunan değerlerden kör değeri çıkartıldıktan sonra toprağın kil, silt ve kum içeriği belirlenmiĢtir.

3.2.3.6. Toplam Karbon ve Azot Tayini

Havada kurutulup havanda toz haline getirilmiĢ toprak örneklerinden 10 mg kalay kapsüllere tartılarak elementel analiz aleti (Cotech ECS 4010, Ġtalya) kullanılarak belirlenmiĢtir.

3.2.3.7. Mikrobiyal Biyokütle

Mikrobiyal biyokütle toprak örneklerinde fümigasyon, inkübasyon metoduyla belirlenmiĢtir (Horwath ve Paul, 1994). Bu yöntemde erlenmeyarler içerisine 20 gr toprak örneği tartıldı, daha sonra erlenmayerler ağzı açık olarak içerisinde kloroform (CHCl3) bulunan desikatörlere yerleĢtirildi ve desikatörler çeker ocak altında 24 saat fumigasyona bırakıldı. Bu sürenin sonunda kloroform desikatör içerisinden alınarak desikatör bir vakuma bağlandı ve toprak gözenekleri içerisindeki CHCl3 buharı bir kaç kez yapılan vakumla tamamen uzaklaĢtırıldı. Bu yapılan iĢlemle topraktaki mikroorganizmaların % 90 ’lık bir kısmı ölmüĢ ve % 10’luk kısmı canlı kalmıĢtır. Bu

24

fümigasyon örneklerine paralel olarak bir de fümüge edilmemiĢ toprak örnekleri hazırlanmıĢtır.

Bu iĢlemlerin sonunda örnekler içerisinde NaOH bulunan 950 ml kavanozlara yerleĢtirilmiĢ ve 10 gün süreyle 25 o_{C’de inkübe edilmiĢtir. Ġnkübasyon sırasınca} üretilmiĢ olan CO2 miktarı titrasyon yöntemiyle belirlenmiĢtir. Bu fümige edilmiĢ ve fümige edilmemiĢ örnekler arasındaki fark mikrobiyal biyomas C’u vermektedir. Bu örneklerde mikrobyial biyomas N belirlemek için örnekler 2 M KCl çözeltisiyle exrakte edildi ve çözeltideki NO3- -N ve NH4+-N miktarları belirlenmiĢtir.

3.2.4. Enzim Aktivitesi Tayinleri

3.2.4.1. Fosfataz enzim aktivitesi

Bitki geliĢiminin üç farklı döneminde alınan örneklerden 1 gr. (< 2 mm geçmiĢ) toprak alınarak 50 ml’lik erlanmayer içerisine yerleĢtirildi. Erlenmayerler üzerine 0.2 ml toluen ve 4 ml modifiye edilmiĢ buffer çözeltisi ilave edilerek 37 o

C de 1 saat inkübasyona tabii tutulmuĢtur. Ġnkübasyonun sonunda örnekler spectrofotometrede okunarak fosfatas enzim içerikleri belirlenmiĢtir (Tabatabai, 1994).

3.2.4.2. Dehydrogenaze enzim aktivitesi

Daha önce belirtildiği Ģekilde alınmıĢ olan örneklerden 20 gr toprak örneği alınarak (< 2 mm geçmiĢ) 0.2 gr CaCO3 ile karıĢtırılmıĢtır ve bu karıĢımdan 6 gr. alınarak test tüplerine yerleĢtirilmiĢtir. Her bir test tüpüne 1 ml % 3’lük 2, 3, 5- Triphenyltetrazolium klorid çözeltisi ve 2.5 ml saf su ilave edilerek 37 o_{C’de 24 saat inkübasyona tabii} tutulmuĢtur. Ġnkübasyon sonunda tüpler açılıp 10 ml methanol ilave edilerek örnekler filtreden geçirilmiĢtir. Süzüklerde oluĢan kırmızımsı renk spekrofotometrede okunarak belirlenmiĢtir (Tabatabai, 1994).

25

Toprak örneklerinden 1 gr alınarak 50 ml erlanmayere yerleĢtirilmiĢ ve üzerine 0.5 ml toluen, 4 ml pH’sı 6 olan MUB çözeltisi ve 1 ml PNG çözeltisi ilave edilerek karıĢtırılmıĢtır. Örnekler 37 o

C de 1 saat inkübasyona tabii tutulmuĢ ve bu iĢlemin sonunda alınmıĢ olan ekstraklardaki sarı renk intensitesi spektrofotometrede okunarak belirlenmiĢtir (Tabatabai, 1994).

3.2.5. Ġstatiksel analizler

Bu çalıĢmadan elden edilen veriler rasgele blok desenine göre analiz edilmiĢtir. Farklı tekstür gurupları blok olarak kabul edilerek ve her bir tekstür gurubundaki damla ve salma sulama altındaki domates tarlaları ise muameleyi oluĢturmuĢtur. Elde edilen veriler Varyans Analizi (ANOVA) ve en küçük ortalama fark testi yapılarak α = 0.05 önemlilik düzeyine göre SPSS kullanılarak değerlendirilmiĢtir.

26 4. ARAġTIRMA SONUÇLARI VE TARTIġMA 4.1. Toprakların Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

ÇalıĢma alanı topraklarının tanecik dağılımı (kum, kil ve silt) ve tekstür sınıfları Tablo 2’ de verilmiĢtir. Toprak tekstürleri killi ve siltli tından kile değiĢim göstermiĢtir. Aynı lokasyonda farklı tekstür sınıfları olması çalıĢma alanının alüviyal bir arazi olmasından kaynaklanmaktadır. Örneklerin alındığı alanlar YeĢil ırmağın taĢkın alanlarını oluĢturmaktadır. Tekstürde kısa mesafelerdeki bu değiĢkenlik çalıĢma alanının alüviyal bir alan olmasından kaynaklanmaktadır. Aynı lokasyonda, tanecik dağılımındaki farklılıkları sulama sistemleri ile iliĢkilendirmek oldukça güçtür.

Çizelge 4.2. Toprak tekstürünün lokasyon ve sulamaya bağlı olarak değiĢimi.

Lokasyon Sulama Kum (%) Silt(%) Kil(%) Tekstür Sınıfı 1 Damla 38,75 (1,76) 25 (2,14) 36,2 (2,17) Killi Tın

Salma 27,5 (1,14) 36,25 (2,19) 36,25 (1,27) Siltli Kil 2 Damla 32,25 (0,96) 32,5 (0,35) 35,5 (0,63) Killi Tın Salma 18,75 (2,05) 37,5 (1,23 ) 43,7 (2,12) Killi Tın 3 Damla 26,25 (2,12) 32,5 (0,56) 41,25 (1,26) Siltli Tın Salma 15,75 (1,14) 31,25 (2,05) 53 (1,23) Siltli Kil 4 Damla 26,25 (0,89) 21,25 (2,12) 52,5 (1,23) Kil

Salma 36,25 (1,23) 28,75 (2,1) 35 (2,36) Killi Tın 5 Damla 15 (1,14) 41,25 (0,33) 43,75 (2,12) Siltli Kil Salma 30 (1,23) 36,25 (1,14) 33,75 (1,38) Siltli Kil 6 Damla 46,25 (1,52) 41,25 (0,87) 12,5 (1,23) Siltli Killi Tın

Salma 26,25 (2,05) 32,5 (1,23) 41,25 (3,02) Killi Tın 7 Damla 31,25 (2,32) 38,25 (2,12) 30,5 (1,14) Siltli Kil

Salma 13,75 (1,14) 27,5 (1,47) 58,75 (2,05) Siltli Killi Tın 8 Damla 28,75 (2,12) 36,25 (1,14) 35 (2,05) Killi Tın

Salma 26,25 (1,23) 27,5 (1,23) 46,25 (0,29) Killi Tın

Bu çalıĢmada Haziranda alınan örneklerde toprakların bazı kimyasal özellikleri belirlenmiĢtir (Tablo 3). ÇalıĢmanın yapıldığı alanların PH, EC ve organik madde içerikleri birbirine oldukça benzerdir. Uzun süreli uygulanacak farklı sulama sistemlerinin bu özellikler üzerine olan etkisi de farklı olabilecektir. Ancak lokasyon açısından bakıldığında toprakların kireç içeriğinde önemli bir fark görülmektedir.

27

(p<0.05). En yüksek ve en düĢük kireç içerikleri % 22 ve % 13 olarak belirlenmiĢtir. Bu durum uzun süredir salma sulama yapılan topraklarda kirecin 10 cm kısmında yıkanmaya uğramasının bir sonucu olabilir. Toprak örneklerinin pH, EC ve organik madde içeriklerinde istatistiksel olarak önemli bir fark çıkmamıĢtır.

Çizelge 4.3. Toprakların kimyasal özelliklerinin lokasyon ve sulamayabağlı değiĢimi.

Lokasyon Sulama pH EC(μmhos/cm) O.M (%) Kireç (%)

1 Damla 7,88 (0,26) 492 (255,97) 2,07 (0,25) 21,2 (1,12) Salma 7,42 (0,55) 572 (14,84) 2,11 (0,16) 21,93 (0,18) 2 Damla 7,50 (0,13) 684 (403,75) 2,01 (0,77) 22,55 (0,91) Salma 7,44 (0,22) 662 (456,75) 2,64 (0,79) 22,65 (0,46) 3 Damla 7,72 (0,10) 367 (7,07) 2,21 (0,68) 15,40 (0,09) Salma 7,70 (0,8) 460 (159,09) 2,28 (0,54) 15,85 (0,56) 4 Damla 7,54 (0,7) 640 (6,14) 2,23 (0,12) 19,16 (0,21) Salma 7,67 (0,23) 631 (12,35) 2,16 (0,36) 19,02 (1,14) 5 Damla 7,49 (0,11) 732 (82,24) 1,93 (0,14) 17,9 (0,24) Salma 7,61 (0,09) 708 (320,31) 2,68 (0,14) 17,36 (0,27) 6 Damla 7,76 (0,19) 611 (388,20) 1,92 (0,85) 16,6 (0,56) Salma 7,84 (0,07) 419 (80,61) 2,01 (0,14) 16,65 (0,57) 7 Damla 7,56 (0,14) 862 (17,76) 2,39 (0,71) 14,25 (0,35) Salma 7,53 (0,10) 630 (62,93) 2,07 (0,10) 15,96 (0,84) 8 Damla 7,74 (0,4) 703 (38,18) 1,37 (0,35) 14,2 (0,84) Salma 7,67 (0,11) 543 (273,65) 1,34 (0,7) 16,75 (0,35)

Toprak pH’sı 7,42 ile 7,88 arasında değiĢmekte olup ortalama pH değeri 7,65’dir. Bu sonuç toprakların nötre yakın bir pH’ya sahip olduğunu ortaya koymaktadır.

Toprakların eletriksel iletkenlikleri 367 µmhos/cm ile 732 µmhos/cm arasında değiĢmekte olup ortalama eletriksel iletkenlik 594 µmhos/cm ile hafif tuzludur.

Toprak organik maddesinin % 1,34 ile % 2,68 arasında değiĢmekte olup, organik madde içeriği ortalama % 2,01’dir. Topraklarda organik madde miktarına iklim, bitki örtüsü, toprak reaksiyonu, topoğrafya ,toprak tekstürü ve toprak iĢleme etki etmektedir. ÇalıĢma alanı topraklarının kireç içeriği % 13,7 ile % 21,93 arasında değiĢmekte olup, ortalama kireç içeriği % 17,81’dir. Topraklar bu kireç içeriği değerine göre kireçli topraklar sınıfında yer almaktadır.

28 4.2. Toprakların Karbon ve Azot Fraksiyonları

Bu çalıĢmada, Haziran ayında alınan örneklerde toprakların toplam C ve N değerlerine bakılmıĢ (Tablo 4). Damla ve salma sulama altında yetiĢtirilen domates tarlalarında toplam N içeriklerinde önemli farklılıklar ortaya çıkmıĢtır (p<0.05). En yüksek organik N içeriği damla sulama sisteminde belirlenmiĢtir. Organik C içeriği lokasyon açısından önemli bulunmuĢ sulama ve lokasyon interaksiyonu önemsiz bulunmuĢtur. En yüksek organik C kil içerikleri yüksek olan alanlarda belirlenmiĢtir. Bu durum kil mineralinin organik maddeyi koruyucu etkisinden kaynaklanmaktadır.

Çizelge 4.4. Toplam C ve N’nin lokasyon ve sulamaya bağlı değiĢimi.

Lokasyon Sulama Toplam Organik C mg C/ gr Toplam Organik N mg N/ gr 1 Damla 0,43 (0,17) 1,04 (0,014) Salma 1,62 (0,87) 0,07 (0,007) 2 Damla 0,01 (0,019) 0,09 (0,03) Salma 0,30 (0,12 ) 0,01 (0,004) 3 Damla 0,62 (0,04) 1,62 (0,07) Salma 0,33 (0,03) 0,35 (0,05) 4 Damla 0,87 (0,12) 0,05 (0,008) Salma 2,03 (0,21) 0,01 (0,005) 5 Damla 1,16 (0,44) 0,43 (0,14) Salma 0,80 (0,23) 0,71 (0,21) 6 Damla 0,26 (0,15) 0,04 (0,01) Salma 0,49 (0,07) 0,53 (0,24) 7 Damla 1,27 (0,24) 0,22 (0,09) Salma 0,44 (0,13) 0,02 (0,12) 8 Damla 0,79 (0,24) 0,09 (0,01) Salma 1,20 (0,41) 0,09 (0,23) Lokasyon 0,002 ns Sulama ns 0,001 LokasyonxSulama ns ns

( ) Parantez standart hatayı göstermektedir. P> 0,05 olduğundan ns: önemsiz

Lokasyon açısından bakıldığında C değeri en yüksek 2,03 mg C gr-1 olarak lokasyon 4 ve en düĢük C içeriği 0,01 mg C gr-1

lokasyon 1 olarak ölçülmüĢtür. Organik C ve N içeriklerindeki farklılıklar o yıl uygulanan sulama sistemlerindeki farklılıklardan ziyade, uzun yıllar uygulanan tarım sistemlerinin ve toprak tekstürünün sonucudur. Sulamanın

29

ikinci ayında organik C ve N içeriklerinde önemli bir farkın oluĢması beklenmemektedir. Topraklarda en fazla organik C içeriği yüzey ve hemen yüzeyin alt kısmında bulunmaktadır. Fazla yapılan toprak iĢlemeler toprak yüzeyindeki agregatlaĢmayı azaltarak organik C içeriğinin azalmasına neden olmaktadır (Chien ve ark., 1997).

Çizelge 4.5. Haziran ve Ağustos dönemi mikrobiyal C ve N’nun lokasyon ve sulamaya bağlı değiĢimi.

Lokasyon Sulama Mikrobiyal C mg C/g Haziran Dönemi Mikrobiyal N mg N/g Haziran Dönemi Mikrobiyal C mg C/g Ağustos Dönemi Mikrobiyal N mg N/g Ağustos Dönemi 1 Damla 0,80 (0,10) 0,18 (0,12) 0,75 (0,13) 0,04 (0,01) Salma 2,93 (0,11) 0,09 (0,02) 2,15 (0,15) 0,12 (0,04) 2 Damla 1,84 (0,26) 0,50 (0,06) 1,13 (0,12) 0,20 (0,02) Salma 2,33 (0,23) 0,016 (0,03) 2,86 (0,18) 0,29 (0,07) 3 Damla 2,31 (0,15) 0,05 (0,01) 2,00 (0,17) 0,18 (0,04) Salma 3,71 (0,16 ) 0,03 (0,001) 2,44 (0,19) 0,09 (0,07) 4 Damla 2,13 (0,14) 0,16 (0,04) 2,88 (0,05) 0,07 (0,05) Salma 1,15 (0,12) 0,14 (0,06) 2,82 (0,08) 0,07 (0,009) 5 Damla 2,66 (0,06) 0,18 (0,02) 2,80 (0,09) 0,01 (0,004) Salma 1,80 (0,05) 0,25 (0,01) 1,53 (0,10) 0,23 (0,07) 6 Damla 0,86 (0,26) 0,01 (0,003) 0,33 (0,17) 0,20 (1,13) Salma 0,26 (0,14) 0,03 (0,007) 1,13 (0,21) 0,32 (0,08) 7 Damla 0,31 (0,21) 0,22 (0,03) 2,28 (0,29) 0,05 (0,01) Salma 1,40 (0,19) 0,44 (0,04) 2,13 (0,31) 0,07 (0,02) 8 Damla 1,88 (0,02 ) 0,03 (0,002) 2,60 (1,12) 0,06 (0,01) Salma 0,62 (0,06) 0,07 (0,01) 0,77 (0,11) 0,13 (0,03) Lokasyon ns 0,001 ns 0,002 Sulama ns 0,002 0,003 ns LokasyonxSulama ns ns ns ns

( ) Parantez standart hatayı göstermektedir. P> 0,05 olduğundan ns: önemsiz

Haziran ve Ağustos dönemi toprak örneklerine ait mikrobiyal biyokütle C ve N değerleri Tablo 5’de verilmiĢtir. Toprağa uygulanan damla ve salma sulamanın domates yetiĢtirilen topraklarda mikrobiyal biyokütle C ve N üzerine önemli bir etkiye sahip olduğu belirlenmiĢtir (p<0.05). Mikrobiyal biyokütle N üzerine lokasyonun etkisi önemli bulunmuĢtur (p<0.05). Sulama sistemi Haziran döneminde mikrobiyal biyokütle N ve Ağustos döneminde mikrobiyal biyokütle C üzerine önemli bir etkiye sahip olmuĢtur. Genellikle en yüksek mikrobiyal biyokütle N damla sulama altında bulunan

30

topraklarda belirlenmiĢtir. En yüksek mikrobiyal biyokütle N 0,50 mg N gr-1

olarak ölçülmüĢtür.

Ağustos döneminde sulama sisteminin mikrobiyal biyokütle üzerine olan etkisi önemli olmuĢtur. En yüksek mikrobiyal biyokütle C genellikle damla sulama sistemi altında ölçülmüĢtür (2,88 mg C gr-1_{). Mikrobiyal biyokütle C ve N değerlerinin damla sulama} sistemi altında yüksek bulunması, bu yöntemle toprağa uygulanan nem içeriğinin toprakta bulunan organizmalar için uygun ve sürekli olmasının bir sonucudur. Salma sulama sitemi, aĢırı sulamayla toprakta havasız koĢulların oluĢmasına ve havalanmanın mikrobiyal aktiviteyi sınırlar bir hale gelmesine neden olurken, sulamalar arasındaki uzun beklemeler sonucunda düĢük nem değerleriyle de mikrobiyal yapıyı olumsuz etkilemektedir. Lokasyon açısından bakıldığında oluĢan farklılıklar toprakta bulunan organik C ve N içeriklerindeki değiĢimin bir sonucudur. Yüksek C ve N içeriğine sahip olan lokasyonlar biyokütle C ve N değerleri üzerine olumlu bir etkiye sahip olmaktadır. YapılmıĢ olan çalıĢmalar mikrobiyal biyokütle C ve agregat miktarının toprak iĢlemeyle büyük oranda azaldığını ortaya koymaktadır (Haynes ve Swift, 1990; Haynes ve ark., 1991). Benzer Ģekilde bu çalıĢmada lokasyonlar arasındaki önemli farklılık toprak iĢleme sistemlerinin ve tanecik dağılımının bir etkisidir. Yine iĢlemeli tarım toprakları karĢılaĢtırıldığında fazla iĢlenmiĢ ve agregatlaĢması az olan tarım topraklarında mikrobiyal C ve N değerinin düĢük olduğu ortaya konmuĢtur. (Cambardella ve Elliott, 1993). Lokasyon ve sulama arasındaki interaksiyon istatistiki olarak önemli değildir.

31

Çizelge 4.6. Ekim dönemi mikrobiyal C ve N’nin lokasyon ve sulamaya bağlı değiĢimi.

Lokasyon Sulama Mikrobiyal C mg C/g Ekim Dönemi Mikrobiyal N mg N/g Ekim Dönemi 1 Damla 1,75 (0,19) 0,05 (0,02) Salma 1,76 (0,17) 0,08 (0,03) 2 Damla 1,17 (0,13) 0,11 (0,08) Salma 1,80 (0,11) 0,25 (0,15) 3 Damla 0,73 (0,04) 0,07 (0,02) Salma 1,80 (1,03) 0,03 (0,01) 4 Damla 2,05 (0,03) 0,05 (0,03) Salma 1,68 (0,05) 0,14 (0,01) 5 Damla 1,60 (0,14) 0,25 (0,01) Salma 0,37 (0,12) 0,13 (0,05) 6 Damla 2,11 (0,17) 0,09 (0,04) Salma 2,18 (0,14) 0,23 (0,10) 7 Damla 2,14 (0,39) 0,32 (0,12) Salma 1,73 (0,47) 0,21 (0,06) 8 Damla 1,86 (0,32) 0,19 (0,08) Salma 2,34 (0,27) 0,16 (0,05) Lokasyon 0,001 ns Sulama ns 0,002 LokasyonxSulama ns ns

( ) Parantez standart hatayı göstermektedir. P> 0,05 olduğundan ns: önemsiz

Ekim döneminde alınan toprak örneklerine ait mikrobiyal C ve N değerleri Tablo 6’da verilmiĢtir. Toprağa uygulanan damla ve salma sulamanın mikrobiyal biyokütle N üzerine önemli bir etkiye sahip olmuĢtur. Genel olarak damla sulama sistemi altında bulunan topraklar yüksek mikrobiyal biyokütle N değerine sahip olmuĢtur. Mikrobiyal biyokütle C değeri üzerine sulamanın etkisi önemsiz bulunmuĢtur. ÇalıĢmada lokasyonun mikrobiyal biyokütle C üzerine olan etkisi önemli olmuĢtur. Lokasyon açısından bakıldığında, mikrobiyal biyokütle C en yüksek lokasyon 7 ve 8, en düĢük ise lokasyon 3 belirlenmiĢtir. Lokasyon ve sulama arasındaki interaksiyon istatistiki olarak önemli bulunmamıĢtır. Tarım topraklarında yapılan fazla iĢlemeyle beraber agregatlaĢmanın azalması ve toprak yüzeyindeki organik atıkların yakılması gibi yapılan yanlıĢ uygulamalar, tarım topraklarının yüzeyinde en fazla bulunan mikrobiyal C ve N değerinin azalmasına neden olmaktadır.