TOKAT KAZOVA TOPRAKLARI DA BORU KİMYASAL FRAKSİYO LARI ve
BU FRAKSİYO LAR İLE TOPRAK ÖZELLİKLERİ ARASI DAKİ İLİŞKİLER
Alper Akın Y.Lisans Tezi Toprak Anabilim Dalı Prof. Dr. Kadir Saltalı
2009 Her hakkı saklıdır
T.C.
GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
TOPRAK ANABİLİM DALI
Y.LİSANS TEZİ
TOKAT KAZOVA TOPRAKLARI DA BORU KİMYASAL
FRAKSİYO LARI ve BU FRAKSİYO LAR İLE TOPRAK
ÖZELLİKLERİ ARASI DAKİ İLİŞKİLER
Alper Akın
TOKAT 2009
Prof. Dr. Kadir SALTALI danışmanlığında, Alper Akın tarafından hazırlanan bu çalışma 17/06/2009 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oy birliği ile Toprak Anabilim Dalı’nda Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir.
Başkan : Prof. Dr. Kadir SALTALI İmza :
Üye : Prof. Dr. Necat AĞCA İmza :
Üye : Doç. Dr. Hikmet GÜNAL İmza :
Yukarıdaki sonucu onaylarım
(imza)
Prof. Dr. Metin YILDIRIM Enstitü Müdürü
TEZ BEYA I
Tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu tezin yazılmasında bilimsel ahlak kurallarına uyulduğunu, başkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda bilimsel normlara uygun olarak atıfta bulunulduğunu, tezin içerdiği yenilik ve sonuçların başka bir yerden alınmadığını, kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat ya p ı l m a d ı ğ ı n ı , tezin h er h an gi b i r k ı s m ı n ı n bu üniversite veya başka bir üniversitedeki başka bir tez çalışması olarak sunulmadığını beyan ederim.
i ÖZET Y. Lisans Tezi
TOKAT KAZOVA TOPRAKLARINDA BORUN KİMYASAL FRAKSİYONLARI ve BU FRAKSİYONLAR İLE
TOPRAK ÖZELLİKLERİ ARASINDAKİ İLİŞKİLER Alper Akın
Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Toprak Anabilim Dalı
Danışman: Prof. Dr. Kadir Saltalı
Bu çalışmada, Tokat Kazova’dan alınan toprak örneklerinde, bor fraksiyonları ve bu fraksiyonlar ile toprakların fizikokimyasal özellikleri arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Ovanın 20 farklı noktasından alınan örneklerde, çeşitli fiziksel ve kimyasal analizler ve ardışık olarak bor ekstraksiyonu yapılmıştır. Topraklardaki bor fraksiyonları; kolay çözünebilir bor, spesifik olarak adsorbe olmuş bor, oksitlere bağlı bor, organik bileşiklere bağlı bor ve residüyal bor olarak belirlenmiş ve tüm bu fraksiyonların toplamı ise toplam bor olarak hesaplanmıştır. Farklı ekstraksiyon çözeltileriyle, ardışık olarak ekstrakte edilerek belirlenen bor fraksiyonlarından, kolay çözünebilir bor ve spesifik olarak adsorbe olmuş bor fraksiyonları ile toprak pH’sı arasında önemli pozitif ilişkiler bulunurken, oksitlere bağlı bor fraksiyonu ile toprakların kireç kapsamları arasında önemli negatif ilişki bulunmuştur. Organik bileşiklere bağlı bor fraksiyonu ile toprakların organik madde içerikleri, kil içerikleri, elektriksel iletkenlikleri, katyon değişim kapasiteleri ve amonyum oksalatta ekstrakte edilen demir içerikleri arasında önemli pozitif bir korelasyon, toprakların kum içerikleri arasında ise önemli negatif bir korelasyon görülmüştür. Residüyal bor fraksiyonu ile amonyum oksalatta ekstrakte edilen mangan içerikleri arasında ise önemli pozitif bir ilişki belirlenmiştir. Araştırma topraklarının toplam bor fraksiyonu ile residüyal bor fraksiyonu arasında ve amonyum oksalatta ekstrakte edilen mangan içerikleri arasında önemli bir pozitif ilişki bulunmuştur. Topraklarda farklı bor fraksiyonlarını toprak değişkenleri kullanılarak tahmin edebilmek için yapılan regresyon analizlerinde spesifik olarak adsorbe olmuş bor, oksitlere bağlı bor, organik bileşiklere bağlı bor fraksiyonlarının yüksek, residüyal bor ve kolay çözünebilir bor fraksiyonlarının ise düşük bir olasılıkla tahmin edilebileceği saptanmıştır.
2009, 41 sayfa
Anahtar kelimeler: Toprak, Bor, Ardışık ekstraksiyon, Bor fraksiyonları, Kolay çözünebilir bor
ii ABSTRACT
Ms Thesis
CHEMICAL FRACTIONATION OF SOIL BORON AND THE RELATIONSHIPS OF THESE FRACTIONS WITH SOIL PROPERTIES IN KAZOVA SOILS, TOKAT
Alper Akın
Gaziosmanpasa University
Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Soil Science
Supervisor: Prof. Dr. Kadir Saltalı
In this study, chemical fractionation methods of boron and the relationships between these fractions and physico-chemical properties of soils were evaluated. Several physical and chemical characteristics and sequential boron extractions of soil samples taken from 20 different locations in Kazova plain, Tokat were determined. The boron fractions have been determined with different extraction solutions by sequential boron extraction methods as readily soluble boron, specifically adsorbed boron, oxides bound boron, organically bound boron, residual boron and the sum of the fractions calculated as total boron. Significant positive relationships were obtained between soil pH and readily soluble boron and specifically adsorbed boron fractions. Whereas, negative relationships were found between oxides bound boron and calcium carbonate content of soils. The organically bound boron has also positive correlations with the organic matter content, calcium carbonate content, electrical conductivity, cation exchange capacity and ammonium oxalate extracted iron content of soils. However, negative correlation occurred with sand content of soil. Significant positive correlations were determined between residual boron and ammonium oxalate extracted manganese content. Total boron fraction of soils studied has positive correlation with residual boron and ammonium oxalate extracted manganese. The results of stepwise regression technique conducted between boron fractions and soil characteristics revealed that specifically adsorbed boron, oxides bound boron, and organically bound boron were successfully predicted. However, reliable predictions of residual boron and readily soluble boron by stepwise regression were not possible.
2009, 41 pages
iii Ö SÖZ
Bor bitkilerin büyüme ve gelişmelerini düzenleyen, fizyolojik olaylarda etkili olan mutlak gerekli bir mikro besin elementidir. Yeryüzündeki topraklarda daha çok eksikliği görülmesine karşın, kurak ve yarı kurak bölgelerimiz topraklarında genel olarak bor fazlalığı ve bu bölgelerde yetişen bitkilerde bundan kaynaklanan bor toksitesi görülmektedir. Topraklarda bor farklı fraksiyonlarda adsorbe edilmektedir. Tarımsal ve çevresel açıdan topraktaki borun kimyasal olarak fraksiyonlarına ayrılması ve yorumlanmasıyla topraklarda bor dinamiği, yönetimi ve izlenebilirliği hakkında önemli bilgiler elde edilmektedir.
Böylesine önemli bir konu ile ilgili bir çalışma yapmama vesile olan ve çalışmalarım boyunca benden yardımlarını esirgemeyen danışman hocam Sayın Prof. Dr. Kadir SALTALI’ya, istatistiksel analizler için yardımlarını esirgemeyen Sayın Yrd. Doç. Dr. Ahmet ŞEKEROĞLU’na, Araştırma Görevlisi Sayın Nurhan ERYİĞİT MUTLU’ya ve Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Toprak Anabilim Dalı Başkanlığına ve ayrıca analizler aşamasında değerli yardımlarını benden esirgemeyen çalışma arkadaşlarım Sayın Dr. Hasan TAŞOVA’ya ve Sayın Salih ÖZEL’e teşekkürlerimi sunarım.
Çalışmalarım süresince gösterdikleri destek ve anlayış için sevgili eşim ve oğluma çok teşekkür ederim.
Alper Akın Temmuz 2009
İÇİ DEKİLER Sayfa ÖZET i ABSTRACT ii Ö SÖZ iii ŞEKİLLER DİZİ İ vi ÇİZELGELER DİZİ İ vii 1. GİRİŞ 1 2. KAY AK ÖZETLERİ 4 2.1. Toprakta Bor 4
2.2. Toprak Özellikleri ile Bor Arasındaki İlişkiler 6
2.2.1. Toprak pH’sı 6
2.2.2. Demir ve Alüminyum Oksitler 7
2.2.3. Toprak Tekstürü 8
2.2.4. Toprak Nemi 8
2.2.5. Organik Madde 9
2.2.6. Kil Mineralleri 9
2.2.7. Kalsiyum Karbonat 10
2.3. Topraklarda Bor Fraksiyonu 10
2.4. Bitkilerin Beslenmesinde Bor 13
2.4.1. Bor Noksanlığı 13
2.4.2. Bor Toksitesi 15
3. MATERYAL ve YÖ TEM 16
Sayfa
3.2. Yöntem 17
3.2.1. Toprak Örneklerinin Alınması ve Analizler İçin Hazırlanması 17
3.2.2. Toprakta Yapılan Analizler 17
3.2.3. İstatistiksel Analizler 21
4. BULGULAR 22
5. TARTIŞMA ve SO UÇ 31
5.1. Kolay Çözünebilir Bor (KÇ-B) 31
5.2. Spesifik Olarak Adsorbe Edilen Bor (SPA-B) 32
5.3. Oksitlere Bağlı Bor (OK-B) 33
5.4. Organik Bileşiklere Bağlı Bor (OB-B) 34
5.5. Residüyal Bor (RES-B) 35
KAY AKLAR 37
vi
ŞEKİLLER DİZİ İ
Şekil Sayfa
Şekil 3.1. Çalışma alanının coğrafi konumu ve toprak örneklerinin alındığı noktalar 16
vii
ÇİZELGELER DİZİ İ
Çizelge Sayfa
Çizelge 2.1. Topraklarda bor fraksiyonlarının ardışık ekstraksiyon işlemleri 12 Çizelge 2.2. Bor gereksinimlerine göre bitkilerin gruplandırılması 14 Çizelge 4.1. Toprak örneklerinin bazı fiziksel ve kimyasal analiz sonuçları 23 Çizelge 4.2. Toprak örneklerinin bazı element içerikleri 24
Çizelge 4.3. Toprakların bor içerikleri 26
Çizelge 4.4. Bor fraksiyonları ile toprak özellikleri arasındaki korelasyon analizi 28 Çizelge 4.5. Toprak özellikleri ile bor fraksiyonlarının regresyon eşitlikleri 29
1. GİRİŞ
Bor bitki gelişimi açısından gerekli elementlerden birisidir. Periyodik sistemin 3A gurubunun en başında yer alır ve mikro bitki besin elementleri içerisinde metal olmayan tek elementtir. Atom numarası 5 ve atom ağırlığı 10,81’dir (Adriano, 1986).
Toprak çözeltisinde bor, pH’ya bağlı olarak borik asit (H3BO3) ve borat anyonları
B(OH)4- formunda bulunur. Özellikle asit şartlarda, borik asit şeklinde bulunması
durumunda kolayca yıkanabilir. Bazik koşullarda, borat anyonu şeklinde bulunduğunda ise toprakta adsorbe edilerek bitki tarafından kolayca alınamaz. Yağışlı bölgelerde oluşan asit reaksiyonlu ve aşırı bor yıkanmasına uğramış topraklar, organik maddece fakir kumlu topraklar ve pH’sı yüksek topraklar bor noksanlığı yönünden riskli bulunmaktadır.Topraklarda en çok bilinen bor minerali, ayrışmaya karşı dirençli olması sebebiyle, topraktaki çözünebilir bor miktarı üzerine pek etkisi olmayan florlu borosilikat ve turmalindir (Evans ve Sparks, 1983).
Bor toprak yönetimi açısından dikkatle izlenmesi gereken bir iz elementtir. Optimum bitki gelişimi için küçük miktarlarda gereklidir ve fazlalığında toksiteye neden olabilmektedir. Yüksek kalitede ürün için, bor diğer mikro elementlerden daha önemli olabilmektedir. Bitkilerde noksanlık ya da toksiteye neden olan toprak bor seviyeleri arasındaki fark çok azdır. Hem noksanlığı hem de toksitesi yönüyle bitkisel üretimde sorun olan borun, tarım topraklarındaki fazlalığı veya noksanlığı bitkilerde beslenme bozukluklarının ortaya çıkmasına, verim ve kalitenin azalmasına neden olmaktadır. Noksanlık ve fazlalık sınır değerleri arasındaki farkın çok az olması nedeniyle, diğer mikro besin elementlerine göre daha yaygın olarak problemlere neden olan bir elementtir. Gerek duyulan borun çok az da olsa fazlası, bor noksanlığında olduğu gibi bitkilerin gelişmesi üzerine olumsuz etki yapmaktadır (Çelik ve ark., 1998).
Genel olarak, topraklar bor içerikleri bakımından karşılaştırıldığında, bor noksanlığı görülen topraklar, bor bakımından zengin topraklardan daha fazladır. Bor içeriği yüksek olan topraklar, Güney Avustralya’nın kurak bölgelerinde, Orta Doğu’da, Malezya’nın
batı sahillerinde, Peru’nun güney sahillerindeki vadiler boyunca, Şili’nin kuzeyinde, Hindistan’da, İsrail’de ve Türkiye’de bulunmaktadır (Anonim, 2007a).
Bor, bitkilerin büyüme ve gelişmelerini düzenleyen, fizyolojik olaylarda etkili bir mikro besin elementidir. Dünya topraklarında daha çok noksanlığı görülmesi nedeniyle bor ile ilgili yapılan araştırmaların çoğu noksanlığı üzerine yoğunlaşmaktadır. Buna karşın, dünyanın en zengin bor yataklarına sahip olan Türkiye topraklarında, özellikle kurak ve yarı kurak bölgelerde, topraklarda ve sulama sularında bulunan yüksek bor seviyesi, tarımsal üretimi yapılan bitkilere toksik etki yapabilmektedir (Çakmak ve ark., 1996).
Diğer besin elementleri ile karşılaştırıldığında, topraklarda bor kimyası oldukça basittir. Bor topraklarda yükseltgenme-indirgenme reaksiyonlarına uğramaz. Borik asit çok zayıf, monobazik bir asittir ve Lewis asitleri gibi kolayca OH- iyonu alarak borat anyonu formuna dönüşür (Güneş ve ark., 2000).
Topraklarda bor adsorpsiyonu fosfat ve molibdat gibi anyonların tersine toprak pH’sı düştükçe azalır ve pH yükseldikçe artar. Bu yüzden yüksek pH’ya sahip topraklarda bor yarayışlılığı düşük seviyededir. Bor adsorpsiyonunda etkili olan faktörler, toprakların kil içeriği, kireç içeriği, organik madde kapsamı, oksihidratlar, pH ve toprak tekstürüdür (Hingston, 1964; Bingham ve ark., 1971).
Normal yağışlı yörelerde oluşan toprakların toplam bor kapsamları genellikle 4 - 88 mgkg-1 arasında değişmektedir. Kurak bölgelerde ise toprakların bor kapsamları daha yüksek olup 200 mgkg-1’ın üzerine de çıkabilmektedir (Silanpaa, 1990).
Kacar ve Fox (1967), kimi Türkiye topraklarının yarayışlı bor kapsamları üzerinde yaptıkları çalışmada, en yüksek düzeyde yarayışlı borun, Niğde ili Bor ilçesi civarından alınan toprakta bulunduğunu rapor etmişlerdir.
Bor topraklarda değişik formlarda bulunmakta ve farklı çözeltiler ile ekstrakte edilebilirlik durumlarına göre farklı formlara ayrılmıştır. Tarımsal ve çevresel açıdan boru değerlendirmek için, toprak ve sedimentlerdeki borun farklı formlarının ve
miktarlarının belirlenmesi önemlidir. Borun kimyasal olarak fraksiyonlarına ayrılması ile çözünebilir bor, spesifik olarak adsorbe olmuş bor, oksitlere bağlı bor, organik bileşiklere bağlı bor ve residüyal bor fraksiyonları belirlenmektedir. Bütün bu fraksiyonların toplamı ise topraklardaki toplam boru vermektedir (Tessier ve ark., 1979).
Borun kimyasal olarak fraksiyonlarına ayrılması ve bu fraksiyonların toprak özellikleri ile ilişkilerinin saptanması topraklarda borun davranışı, bitkiler tarafından alınabilirliği ve topraklarda bağlanma formları hakkında bilgiler vermektedir. Farklı toprak bileşenlerindeki bu dağılımın bilinmesi, borun topraklardaki kimyasını ve bu fraksiyonların bitki alımına potansiyel katkısını anlamak açısından bir temel oluşturur (Datta ve ark., 2002).
Bu çalışma, tarımsal ve çevresel açıdan topraktaki borun kimyasal olarak fraksiyonlarına ayrılması ve yorumlanmasıyla topraklarda bor dinamiği, yönetimi ve izlenebilirliği hakkında bilgiler vermesi bakımından önemlidir.
Bu çalışmanın amacı, Tokat Kazova’dan alınan topraklarda borun kimyasal fraksiyonlamasını belirlemek ve bu fraksiyonların (çözünebilir bor, spesifik olarak adsorbe olmuş bor, oksitlere bağlı bor, organik bileşiklere bağlı bor ve residüyal bor) bazı toprak özellikleri (pH, EC, kireç, kil, silt, KDK, organik madde, değişebilir katyonlar vb) ile arasındaki ilişkileri ortaya koymaktır.
2. KAY AK ÖZETLERİ
2.1. Toprakta Bor
Genel olarak kurak ve yar kurak iklim bölgelerinde toprakların hem toplam bor (B) hem de bitkiye yarayışlı B miktarı, yağışlı iklim bölgelerindeki topraklardan daha yüksektir (Gupta, 1968). Ülkemizde bor toksitesine genellikle, Orta Anadolu bölgemizde rastlanmaktadır (Alkan, 1994).
Kacar ve Fox (1967), toprakların toplam bor (B) kapsamları ile bitkiye yarayışlı bor kapsamları arasında önemli bir ilişki olmadığını, kimi Türkiye topraklarının bitkiye yarayışlı bor kapsamları üzerine yaptıkları bir çalışmada bor miktarlarının 0,74 ile 4,55 mgkg–1 arasında değiştiğini rapor etmişlerdir.
Güneş ve ark. (1999), Beypazarı yöresinde havuç yetiştirilen toprakların besin maddesi durumlarını belirlemek üzere 57 farklı yerden alınan toprakların, yarayışlı bor kapsamlarının 1,12 – 10,9 mgkg–1 arasında değiştiğini, toprakların % 26’sında yeterli, % 46’sında fazla ve % 28’inde çok fazla alınabilir B bulunduğunu belirlemişlerdir.
Taban ve ark. (1997), ise Orta Anadolu’da çeltik tarımı yapılan toprakların bitkiye yarayışlı bor içeriklerinin 1,36–6,25 mgkg–1 arasında değişerek ortalama 2,73 mgkg–1 olduğunu ve toprakların % 40’ında yeterli, %55’inde fazla ve % 5’inde çok fazla alınabilir bor bulunduğunu belirtmişlerdir.
Barber (1995), topraklardaki toplam borun ana kaya ve ayrışma derecesine bağlı olarak 1–270 mgkg–1 arasında olduğunu, ortalama 20–50 mgkg–1 arasında bir değişim gösterdiğini bildirmiştir.
Keren ve ark. (1985), borun topraklardaki çözünürlüğünü kontrol eden bor minerallerinin topraklardaki çözünürlüğünün oldukça düşük (turmalin) veya oldukça yüksek olabileceğini (borat) ve topraklardaki bor konsantrasyonunun bor adsorpsiyon
reaksiyonlarınca etkilendiğini bildirmişlerdir. Bununla birlikte, bitkilerin sadece toprak çözeltisindeki bor aktivitesine doğrudan cevap verebildiğini ve borun toprak yüzeylerine adsorbe olmak koşuluyla da bitkilere toksik durumdan çıkmakta olduğunu rapor etmişlerdir.
Wolf (1974), sıcak su ile ekstrakte edilebilir bor kapsamı 0,0 – 0,50 mgkg–1 arası toprakları noksan, 0,5 – 1 mgkg–1 arası toprakları düşük, 1 – 2,5 mgkg–1 arası toprakları yeterli, 2,5 – 5 mgkg–1 arası toprakları yüksek, 5 mgkg–1’dan fazla bor kapsayan toprakları toksik olarak değerlendirmiştir.
Harmankaya ve Gezgin (2005), Konya ovası topraklarında bor fraksiyonlarının belirlenmesi konusunda yaptıkları çalışmada, bölge topraklarının toplam bor içeriğinin 41,4–398,7 mgkg–1 arasında değiştiğini bildirmişlerdir. Ayrıca bor fraksiyonları ile toprakların EC ve Na değerleri arasında önemli ilişkilerin olduğunu, ancak diğer toprak özellikleri ile bor fraksiyonları arasında önemi ilişkilerin bulunamadığını rapor etmişlerdir.
Saltalı ve ark. (2005), farklı karakteristiklere sahip topraklarda bor adsorpsiyonuyla ilgili yaptıkları çalışmada, topraklarda yarayışlı borun 0,05-1,60 mgkg–1 olduğunu, toprakların maksimum bor adsorpsiyon kapasitelerinin kil, kireç ve pH değerleri ile önemli pozitif ilişkisinin olduğunu rapor etmişlerdir.
Toprakta bor içeren mineraller florlu borosilikat ve turmalin olup, turmalin ayrışmaya karşı dirençli bir mineraldir (Evans ve Sparks, 1983). Topraklarda bor diğer silikat minerallerinin yapısında da bulunmasına karşın sedimenter ve taşınmış mineralleri içeren topraklarda daha yüksektir (Alkan, 1994).
Toprakta bor, killerin ve demir ile alüminyumun sulu oksitlerinin yüzeylerinde adsorbe edilmiş şekilde, organik maddeye bağlanmış olarak ve toprak çözeltisinde bağımsız iyonize olmamış borik asit (H3BO3) ve borat anyonları B(OH)4-, şeklinde bulunur
Tropik ve ılıman bölgelerde, volkanik kayalardan oluşmuş topraklarda, bor içeriği genelde 10 mgkg-1’dan daha az olduğu halde, kurak ve yarı kurak bölgelerdeki topraklarda bor içeriği 200 mgkg-1’in üzerindedir (Silanpaa, 1990).
Dünya topraklarında, daha çok noksanlığı görülmesine karşın, Türkiye topraklarında, özellikle kurak ve yarı kurak bölgelerimizde bor toksitesine rastlanmaktadır (Alkan, 1994). Ancak topraklarda gereğinden fazla miktarda bulunan borun, toksik etkileri nedeniyle bitki büyümesini ve gelişmesini sınırlandırıcı etkileri görülmektedir. Bu yönüyle, bor toksitesi ile çinko (Zn) noksanlığı, orta Anadolu’da karşılaşılan en yaygın mikro besin elementi sorunlarındandır (Çakmak ve ark., 1996).
2.2. Toprak Özellikleri ile Bor Arasındaki İlişkiler
Toprakta borun elverişliliğini ve bitkilerce alımını etkileyen faktörler; toprak reaksiyonu, toprak tekstürü, toprağın nem içeriği, toprağın organik madde içeriği, topraktaki Fe ve Al oksitler, kil mineralleri ve toprağın kalsiyum karbonat içeriğidir (Kubota ve ark., 1949).
2.2.1. Toprak pH’sı
Toprakta bor yarayışlılığı üzerine en etkili faktör, toprak pH’sıdır. Toprak çözeltisinin pH’sının artışına bağlı olarak bitkilerin bor alımı azalmaktadır. Bor adsorpsiyonunun Eşitlik 1.’de görüldüğü gibi, borat iyonlarının yüzey OH- grupları ile reaksiyonu sonucu diolborat komplekslerinin oluşumundan kaynaklandığı düşünülmektedir (Sims ve Bingham, 1968). Si OH HO O B OH Al OH HO Si O Al O O B OH + 2H2O (1)
Toprak pH’sındaki artışa bağlı olarak Eşitlik 1.’de verilen reaksiyonun dengesi sağa doğru kaymakta olup, artan pH ile bor alınabilirliğinin azalması bu mekanizma ile açıklanmaya çalışılmaktadır (Mezuman ve Keren, 1981).
Bununla birlikte asit karakterli topraklarda yapılan kireç uygulamaları, bitkilerde bor noksanlık belirtilerinin ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Topraklardaki çözünebilir bor içeriği, toprak çözeltisinin pH’sı ile yüksek seviyede anlamlı bir ilişki halindedir. Bitkiler tarafından borun alınımı, toprak pH’sının düşük olduğu durumlarda en fazladır (Wear ve Patterson, 1962).
Topraklarda bor adsorpsiyonu toprak pH’sının 7–9 arasında olduğu durumlarda en yüksek seviyede iken, bu pH aralığı dışında azalmaktadır (Goldberg, 1997).
2.2.2. Demir ve Alüminyum Oksitler
Demir ve alüminyum oksitler bor adsorpsiyonunda önemli bir rol oynarlar. Bor adsorpsiyonu ile toprakların alüminyum oksit içerikleri arasında önemli düzeyde anlamlı bir ilişki bulunmaktadır (Bingham ve ark., 1971).
Alüminyum ve demir oksit mineralleri tarafından bor adsorpsiyonunda, yüzey OH -grupları ile ligant değişim mekanizmasının etkili olduğu düşünülmektedir (Sims ve Bingham, 1968). Böylece bor ligant değişim mekanizması ile oksit mineralleri yüzeylerinde spesifik olarak adsorbe olmaktadır (Goldberg, 1997).
Benzer şekilde topraklarda demir oksitlerin oranı da bor adsorpsiyonunda önemli olup toplam bor, çözünebilir bor ve adsorbe edilen bor değişimini etkileyen önemli bir unsurdur (Elrashidi ve O’Connor, 1982).
Alüminyum oksitlerin bor adsorpsiyonu demir oksitlere göre daha yüksek olup, bu durum muhtemelen Al-oksitlerin daha fazla yüzey alanına sahip olmasından kaynaklanmaktadır (Goldberg ve Glaubig, 1986).
Bor adsorpsiyonu konusunda yapılan çalışmalarda Fe ve Al ile kaplanmış killi toprakların, Fe ve Al ile kaplı olmayan killi topraklara göre daha fazla boru adsorbe ettikleri saptanmıştır (Adriano, 1986).
Bor adsorpsiyonu hem kristalin hem de amorf demir ve alüminyum oksitlerde, yükselen toprak pH’sı ile artış göstermektedir. Al oksitler için en yüksek bor adsorpsiyonu pH 6-8, Fe oksitler için ise pH 7 – 9 arasında olduğu vurgulanmış olup oksitler tarafından bor adsorpsiyonu bu pH değerlerinin üzerine çıkıldıkça düşmeye başlar (Su ve ark., 1994).
2.2.3. Toprak Tekstürü
Kubota ve ark. (1949), toprak tekstürü ile yarayışlı B miktarı arasında yakın bir ilişki olduğunu, genel olarak kaba tekstürlü, iyi drene olan, kumlu toprakların yarayışlı B yönünden yoksul olduğunu rapor etmişlerdir.
Kaba bünyeli topraklar, killi topraklara göre, daha az yarayışlı bor içerdiklerinden, bor noksanlığı genellikle kumlu topraklarda yetiştirilen bitkilerde görülmektedir (Gupta, 1968; Fleming, 1980).
Nemli bölgelerdeki kumlu topraklarda yıkanma daha fazla olduğundan, killi topraklara göre daha fazla besin elementi noksanlığı görülür. Killi topraklardaki bor adsorpsiyonu kumlu topraklara göre daha fazladır. Bor, kil mineralleri içerisinde en çok illit tipi kil minerallerinde bulunur (Adriano, 1986).
2.2.4. Toprak emi
Kanwar ve Shah Singh (1961), kurak ve yarı kurak bölge topraklarının bor içeriklerinin genellikle nemli bölge topraklarının bor içeriklerinden fazla olduğunu bildirmişlerdir.
Hagin ve Tucker (1962), kurak ve yarı kurak bölge topraklarında bor noksanlığından çok bor toksikliği ya da bor fazlalığının sorun olduğunu ve bu alanlarda bor toksikliğinin hem topraktaki bor fazlalığından hem de sulama suyuyla toprağa bor ilavesinden kaynaklandığını vurgulamışlardır.
Borun yarayışlılığı, genellikle toprak neminin düşmesiyle azalır ve bitkilerde bor noksanlığı görülmeye başlar (Fleming, 1980). Genellikle toprak kurudukça, borun alınabilirliği azalır. Islanma ve kuruma bor adsorpsiyonunu artırır. Toprak sıcaklığının artması da adsorpsiyonu artırır. Bu açıdan, toprak nemi ile sıcaklık arasında yakın ilişki mevcuttur (Goldberg, 1997). Toprağın nem içeriğindeki azalış kil minerallerinin bor adsorpsiyonunu arttırmaktadır (Keren ve Mezuman, 1981).
2.2.5. Organik Madde
Toprakta organik madde miktarı arttıkça, çözünebilinen bor miktarı da buna bağlı olarak artmaktadır. Organik madde içerisinde bulunan humusun, bor çözünürlüğü üzerinde çok önemli etkisi vardır (Parks ve White, 1952).
Organik madde içeriği yüksek olan topraklar ile bor konsantrasyonu arasında doğrusal bir ilişki vardır ve bor noksanlığı daha çok organik maddece fakir topraklarda görülmektedir (Adriano, 1986).
Ağırlık esasına göre, toprak organik maddesi, mineral toprak bileşenlerine göre daha yüksek oranda bor adsorbe eder. Mineral topraklarda bor adsorpsiyonu, artan organik madde miktarıyla paralel olarak artmaktadır (Gu ve Lowe, 1990).
Topraklarda zamanla bitkiler tarafından alınabilir duruma geçen borun önemli bir kısmı, toprak organik maddesine bağlıdır ve bor daha çok organik maddenin fonksiyonel gruplarından karboksile bağlanarak muhafaza edilmektedir. Söz konusu organik fonksiyonel gruplara bağlı bor bitkilerin kullanabileceği önemli bor rezervini oluşturmaktadır (Bingham ve ark., 1971).
2.2.6. Kil Mineralleri
Kil minerallerinin bor adsorpsiyonu, pH ile yakından ilişkilidir. Killerin bor tutma kapasitesi toprak pH’sı 8–10 arasında olduğunda maksimum seviyeye ulaşırken, toprak pH’sının 10’nun üzerine çıktığı durumlarda, kil minerallerinde bor tutumu azalır
(Hingston, 1964). Killer kendi arasında bor tutumu bakımından, Kaolinit < Montmorillonit < İllit olarak sıralanır (Sims ve Bingham, 1968).
Kil mineralleri tarafından bor adsorpsiyonu iki aşamalı olarak gerçekleşmektedir. Başlangıçta partiküllerin kenar ve yüzeylerinde adsorbe olan bor, zamanla tetrahedral yüzeylerdeki Si ve Al ile yer değiştirerek tutulabilmektedir (Couch ve Grim, 1968).
Kil mineralleri tarafından bor adsorpsiyonunda Fe ve Al oksit minerallerinde olduğu gibi, kil mineralleri yüzeylerindeki OH- grupları ile borat iyonlarının ligant değişim mekanizmasının etkili olduğu vurgulanmıştır (Couch ve Grim, 1968).
2.2.7. Kalsiyum Karbonat
Toprakların kalsiyum karbonat içeriği, bor adsorpsiyonunda önemlidir. Bor adsorpsiyonu, kalsiyum karbonat içeriği yüksek olan topraklarda daha fazla görülmektedir (Elrashidi ve O’Connor, 1982). Topraklarda kalsiyum karbonatlar tarafından bor adsorpsiyonunun karbonat grupları ile borat iyonlarının değişim mekanizması ile gerçekleştiği düşünülmektedir (Goldberg, 1997).
Referans kalsit çözeltisinin bulunduğu ortamda yapılan çalışmada, kalsitler tarafından bor adsorpsiyonu, kalsit çözeltisinin pH’sı 6–9 arasında olduğunda artarken, pH’nın 9,5’e ulaşmasıyla bor adsorpsiyonu da maksimum seviyeye ulaşmıştır. Çözelti pH’sının 10’dan 11’e yükseltilmesiyle de bor adsorpsiyonunun azaldığı saptanmıştır (Goldberg ve Forster, 1991).
2.3. Topraklarda Bor Fraksiyonu
Toprak ve sedimentlerde değişik formlarda bulunan boru tarımsal ve çevresel açıdan değerlendirmek için, borun farklı formlarının ve miktarlarının belirlenmesi önemlidir. Borun kimyasal olarak fraksiyonlarına ayrılması ve bu fraksiyonların farklı toprak özellikleri ile ilişkilendirilmesi, borun bitkiler tarafından alınabilirliği ve topraklarda bağlanma formları hakkında bilgiler vermektedir (Hou ve ark., 1996).
Ayrıca ardışık ekstraksiyon yöntemi, farklı bor fraksiyonlarının bitki alımına potansiyel katkısını anlamak açısından bir temel oluşturur (Raza ve ark., 2002).
Datta ve ark. (2002), topraklarda borun fraksiyonlarına ayrılmasının, borun bitkiler tarafından alımı, toprak içerisindeki hareketi, yıkanması, toprak bileşenlerine bağlanması gibi konularda önemli bilgiler verdiğini, Hou ve ark. (1996), topraklardaki borun kimyasal fraksiyonlarına ayrılabilirliğini test etmek amacıyla yaptıkları çalışmada, geliştirilen kimyasal fraksiyon yöntemini test etmişler ve belirledikleri yöntemlerin mineral ve sentetik topraklar için doğru ve uygulanabilir olduğunu bildirmişlerdir.
Toprak ve sedimentlerdeki iz elementlerin büyük çoğunluğu için kullanılan kimyasal olarak fraksiyonlarına ayırma metodu, Tessier ve ark. (1979), tarafından geliştirilen yöntemden uyarlanılarak kullanılmaktadır.
Jin ve ark. (1987), topraklarda farklı fraksiyonlarda tutulan bor dağılımını belirlemek için bir ekstraksiyon yöntemi kullandılar ve bu yöntem daha sonra Hou ve ark. (1996), tarafından modifiye edilerek ardışık fraksiyonlama yöntemi geliştirildi. Fraksiyonlarına ayırma yöntemlerinin geliştirilmesindeki en temel husus, topraklardaki bor formları ve bu formların dağılımıdır. Bununla birlikte çeşitli reaksiyon mekanizmaları da ekstraksiyon işleminde etkilidir (Hou ve ark., 1996).
Ardışık ekstraksiyon yöntemine, önce en az etkili ekstraksiyon çözeltisi ile başlanır ve genellikle daha düşük pH değerlerine sahip ekstraksiyon çözeltileri ile ardışık olarak devam edilir (Hou ve ark., 1996).
Topraklardaki bor fraksiyonları, toprak çözeltisinde bağımsız iyonize olmamış ve toprak partikülleri tarafından kolloid yüzeylerde zayıfça tutulan kolay çözünebilir bor, değişken yüklü minerallerin yüzeylerinde kovalent bağ ile tutulan spesifik olarak adsorbe olmuş bor, izomorfik yer değiştirmeyle Fe, Al ve Mn oksit ve oksihidroksitlerin strüktürel bölümlerinde tutulan oksitlere bağlı bor, hümik maddeler gibi organik bileşiklerde tutulan organik bileşiklere bağlı bor ve topraklarda turmalin gibi primer
minerallerin veya kalomanit gibi sekonder minerallerin yapısında bulunan residüyal bor olarak sınıflandırılmıştır (Hou ve ark., 1996). Topraklarda bor fraksiyonlarının ardışık ekstraksiyon işlemleri Çizelge 2.1.’de verilmiştir.
Çizelge 2.1. Topraklarda bor fraksiyonlarının ardışık ekstraksiyon işlemleri (Hou ve ark., 1996)
Fraksiyon Bor Formu Ekstraksiyon
Mekanizması
Ekstraksiyon Çözeltisi
Referanslar KÇ-B Toprak çözeltisindeki ve toprak
partikülleri tarafından kolloid yüzeylerde zayıfça tutulan bor
Anyon Değişimi
CaCl2 McLaren ve
Crawford (1973)
SPA-B Değişken yüklü minerallerin yüzeylerinde kovalent bağ ile tutulan bor
Ligant Değişimi
KH2PO4 Chao ve
Sanzolone (1989)
OK-B İzomorfik yer değiştirmeyle Fe, Al ve Mn oksit ve
oksihidroksitlerin strüktürel bölümlerinde tutulan bor
Asidik çözünme yada bağ değişimi
NH4Oksalat McLaren ve Crawford (1973)
OB-B Hümik maddeler gibi organik bileşiklerde tutulan bor
Ayrışma ve/veya oksidasyon
HNO3-H2O2 Tessier ve ark. (1979) RES-B Topraklarda primer ve sekonder
minerallerin yapısında bulunan bor Asidik çözünme HF-HNO3 -HCl Shuman (1985)
Jin ve ark. (1987), ardışık ekstraksiyon yönteminin başlangıç noktası olarak, kolay çözünebilir bor fraksiyonunun ekstraksiyonu için, 0,01 M CaCl2 çözeltisinin
kullanılmasını önermişlerdir.
Spesifik olarak adsorbe olmuş bor fraksiyonunun belirlenmesi için 0,05 M KH2PO4
çözeltisi tercih edilmiştir. Hou ve ark. (1996), spesifik olarak adsorbe olmuş bor fraksiyonu için KH2PO4 çözeltisinin NaHCO3 çözeltisinden daha etkili olduğunu, bunun
sebebini ise fosforik asidin karbonik asitten daha güçlü bir asit olması ile açıklamışlardır. Ayrıca fosfat ile borat arasındaki ligant değişim mekanizmasının, karbonat ile borat arasındaki değişim mekanizmasından daha güçlü olduğunu bildirmişlerdir.
Ardışık ekstraksiyona, oksitlere bağlı bor fraksiyonunun belirlenebilmesi için 0,2 M asidik NH4-oksalat çözeltisi ile devam edilmiştir (Hou ve ark., 1996).
Hou ve ark. (1996), organik bileşiklere bağlı bor fraksiyonunun belirlenmesi için 0,02 M HNO3 - % 30 H2O2 çözeltisi kullanmışlardır.
Residüyal bor fraksiyonun belirlenmesi için 1:4:5 oranında HNO3+ HF+ HCl çözeltisi
ile ardışık ekstraksiyon sonlandırılmıştır (Shuman, 1985).
2.4. Bitkilerin Beslenmesinde Bor
Bor, temel fonksiyonları hala tartışılan, en az anlaşılabilmiş bitki besin elementlerinden birisidir. Bitki bünyesinde borun, hücre duvarı yapısında ve duvar sentezinde, hücre bölünmesi, uzaması ve nükleik asit metabolizmasında, lignin oluşumunda, solunumda, hormon (auxin /indol asetik asit) metabolizmasında, gametlerin oluşumu, döllenmenin artırılması, çiçek sterilitesinin azaltılmasında etkileri olduğu bilinmektedir. Ayrıca bitki bünyesinde karbonhidrat ve protein metabolizmasında, doku farklılaşması, oksin ve fenol metabolizmasında, zar geçirgenliğinde, polen çimlenmesinde ve polen tüpü büyümesinde de önemli roller üstlenmektedir (Marschner, 1995).
Bor bitki organlarında hareketsiz bir mikro elementtir. Transpirasyonla bitkinin su kaybetmesi ile bor, bitkide ksilem iletim demetlerinde tepe noktalarına kadar taşınmakta ve böylelikle bor birikimi en çok bitkinin üst yapraklarında gerçekleşmektedir. Bitki yapraklarında biriken bor ise zamanla toksik etkilere neden olmaktadır (Marschner, 1995).
Bor, bitkiler tarafından hem aktif hem de pasif absorpsiyon yoluyla alınmaktadır. Genelde pasif adsorpsiyon yolu ile borik asit (H3BO3), az da olsa aktif absorpsiyon ile
de borat B(OH)4- anyonu şeklinde alındığı düşünülmektedir. Borun pasif ya da aktif
olarak alınımı konusundaki tartışmalar, birçok araştırmacı tarafından günümüzde de devam ettirilmektedir (Marschner, 1995; Kacar ve Katkat, 1998).
2.4.1. Bor oksanlığı
Hem noksanlığı hem de toksitesi yönüyle bitkisel üretimde sorun olan B’un tarım topraklarındaki noksanlığı veya fazlalığı bitkilerde beslenme bozukluklarının ortaya
çıkmasına verim ve kalitenin azalmasına neden olmaktadır. Bu yüzden, bor bitkilerin normal gelişimlerini sağlamaları için gerekli olan bir mikro elementtir. Bitkiler için mutlak gerekli olan bu elementin çok az bir kısmı topraklarda alınabilir formda bulunurken, diğer kısmı toprak bileşenlerine adsorbe olarak çok az çözünebilir veya çözünemez bileşikler oluşturmaktadır (Evans, 1987).
Bor noksanlığında ortaya çıkan en tipik araz bitkilerde büyüme noktalarının ölmeleri, yapraklarda renk değişimleri ve bitkide gelişmenin çok zayıflamasıdır. Borun bitki bünyesindeki hareketi çok az olduğundan yaşlı kısımlardan genç ve yeni gelişmekte olan kısımlara hareket edemez ve bor noksanlığı ilk olarak genç kısımlarda ortaya çıkar. Bor noksanlığı genç yaprakların şekil ve renklerinde değişikliklere neden olur ve noksanlığın devam ettiği hallerde yapraklar ölürler. Bor noksanlığı öncelikle bitkilerin büyüme noktalarına zarar verdiği için bitkilerde büyüme çok yavaşlar. Noksanlığın çok şiddetli olması halinde büyüme noktaları ölür ve büyüme tamamen durur. Çiçek ve meyve oluşumu engellenir, yapraklar kavrulur, kalınlaşır ve koyu mavi-yeşil bir renk alır. Bor noksanlığında, genç yapraklarda renk önce açık daha sonra kahverengiden siyaha kadar değişmektedir. Yaşlı yapraklar kalınlaşır ve çabuk kırılır. Sürgünlerde ise küçülme ve kurumalar görülür (Bergmann, 1992; Marschner, 1995). Çizelge 2.2’de bor gereksinimlerine göre bitkilerin gruplandırılması verilmiştir.
Çizelge 2.2. Bor gereksinimlerine göre bitkilerin gruplandırılması (Kacar ve Katkat, 1998)
Bor ihtiyacı az (hassas bitkiler)
Bor ihtiyacı orta düzeyde (yarı toleranslı bitkiler)
Bor ihtiyacı fazla (toleranslı bitkiler)
Buğday Çayır üçgülü Şeker Pancarı
Arpa Kırmızı üçgül Kırmızı Pancar
Karabuğday Tatlı patates Şalgam
Soya fasulyesi Taş yoncası Yonca
Bezelye Tütün Ayçiçeği
Yeşil fasulye Mısır Karnabahar
Lima fasulyesi Pamuk Turp
Bor noksanlığına en duyarlı bitkiler, şeker pancarı, hayvan pancarı, kereviz ve ıspanaktır. Karnıbahar, şalgam, lahana, brüksel lahanası, havuç, pırasa, marul ve turp da bor noksanlığına duyarlı bitkilerdir (Aktaş ve Ateş, 1998).
2.4.2. Bor Toksitesi
Kumlu topraklarda, killi topraklara oranla daha az miktarda bor bulunur ve daha kolay yıkanabilir. Bu nedenle de kaba bünyeli topraklarda, ince bünyeli topraklara göre daha az oranda bor toksitesi görülür (Bergmann, 1992).
Borun eksikliği gibi fazlalığı da bitki gelişimini olumsuz etkiler. Bu sebeple bor gübrelemesi yapılırken dikkat edilmelidir. Bor fazlalığında, yaşlı yapraklarda yaprak uçları sararır ve nekrozlar oluşur. Daha sonra belirtiler yaprak kenarlarına ve orta damara doğru yayılır. Yapraklar yanık bir görünüm alır ve erken dökülür. Ölü dokuları içeren lekeler giderek genişler ve yaprak üzerinde yaygınlaşır ve zamanla yapraklar dökülmeye başlar (Bergmann, 1992; Marschner, 1995).
Bor toksitesi daha çok, kurak ve yarı kurak yöre topraklarında görülmekle birlikte bor içerikleri yüksek sulama sularının kullanılması da bor toksitesine neden olur. Sulama suyunda bulunan 1 mg/L bor, duyarlı bitkilerde gözle kolayca görülebilen toksite belirtilerine yol açabilir. Sulama suyunda bor miktarı 10 mg/L düzeyinde olduğu zaman dayanıklı bitkilerde de toksik etki görülebilir. Bor toksitesine en duyarlı bitkiler arasında asma, incir ve fasulye başta gelir. Orta derecede duyarlı bitkiler arpa, bezelye, mısır, patates, yonca ve domatestir. Şalgam, şeker pancarı ve pamuk bor toksitesine dayanıklı bitkiler arasındadır (Kacar ve Katkat, 1998).
Bitki türlerinin, bor toleransları da birbirinden farklıdır. Bor, bitkide en fazla yapraklarda, en az köklerde birikmektedir. Bu nedenle, yaşlı yapraklarda görünen tipik bor toksitesi belirtisi, yaprağın uç kısımlarında kloroz ya da nekrozlar şeklinde kendini gösterir. Toksite, borun sürgünlerdeki dağılımında ve bunu takiben transpirasyon oranlarında değişime neden olarak bitki gelişimini olumsuz yönde etkiler (Goldberg, 1993; Kacar ve Katkat, 1998).
3. MATERYAL VE YÖ TEM
3.1. Materyal
Araştırma alanı orta Karadeniz Bölgesinin iç kesiminde İç Anadolu bölgesine komşu geçiş bölgesinde yer almaktadır. Çalışma kapsamında Tokat-Kazova bölgesinde yaklaşık 23.000 ha büyüklüğünde bir alanın toprak örneklemesi yapılmıştır (Şekil 3.1.).
Şekil 3.1. Çalışma alanının coğrafi konumu ve toprak örneklerinin alındığı noktalar
Tokat İli Orta Karadeniz bölümünün iç kısımlarında yer aldığından hem Karadeniz iklim özellikleri, hem de İç Anadolu'daki step (kara) ikliminin etkisi altındadır. Bu özelliği ile Tokat iklimi; Karadeniz iklimi ile İç Anadolu'daki step iklimi arasında geçiş özelliği taşır. Tokat Meteoroloji İstasyonu kayıtları esas alındığında son 30 yıllık istatistiklere göre ilin yıllık ortalama sıcaklığı 12,4 °C'dir. Yıllık ortalama yağış miktarı ise 446 mm’dir (Anonim, 2007b). Bu değerler dikkate alındığında toprak sıcaklık
rejimi Mesic ve nem rejimi de Ustic olarak sınıflandırılmaktadır (Soil Survey Staff, 1999).
Genelde düz olan çalışma alanının denizden olan yüksekliği 535-650 metre arasında değişmekte olup, ova doğu-batı istikametinde uzanmaktadır. Ayrıca ovanın güney ve kuzeyinden Yeşilırmağa doğru eğimli bir topografya yer almaktadır. Araştırma alanındaki en düşük kot Kaz Gölündedir. Kuzey yamaçlarda çoğunlukla metomorfik kayaçlar (Paleozoik şistler) ile ofiyolitik seri bulunur. Güney yamaçlarda ise metamorfik kayaçlar ile Üst Permiyen yaşlı kireç taşları yer almaktadır (Novinpour, 1993). Bu çalışmada sulama kanalları arasında kalan alan içerisindeki topraklar örneklendiğinden dolayı, çalışma alanında yamaç araziler yer almamaktadır.
Çalışma alanında aluviyal ve koluviyal olmak üzere genel anlamda iki grup toprak bulunmaktadır. Bölgede yapılan çalışmalarda (Günal ve ark., 2008; Durak ve ark., 2006) Entisol, Inseptisol, Mollisol ve Alfisol ordolarına ait topraklara rastlandığı rapor edilmiştir.
3.2. Yöntem
3.2.1. Toprak Örneklerinin Alınması ve Analizler İçin Hazırlanması
Günal ve ark. (2008), tarafından Kazova’da yürütülen bir Tübitak projesi kapsamında ovaya ait toprak veri tabanı hazırlanmıştır. Bu çalışmada kullanılan toprak örneklerinin seçiminde adı geçen rapor yardımı ile farklı toprak tekstürü sınıflarını ve arazide yer alan farklı ana materyalleri temsil edecek şekilde ovanın değişik yerlerinden, 0-30 cm derinliğinden 20 adet toprak örneği alınmıştır. Alınan toprak örnekleri kurutulduktan sonra, 2 mm’lik elekten elenmiş, analizler için polietilen poşetlerde saklanmıştır.
3.2.2. Toprakta Yapılan Analizler
Toprak pH’sı: Grewelling ve Peach (1960), tarafından bildirildiği şekilde, cam elektrotlu Backman pH metresiyle, 1/2,5 toprak-su çözeltisinde belirlenmiştir.
EC: Richards (1954), tarafından bildirildiği şekilde, 1/2,5 toprak-su çözeltisinde elektriksel iletkenliğin (EC) kondüktivimetre aletinde ölçülmesi ile belirlenmiştir.
Kireç: Hızalan ve Ünal (1966), tarafından bildirildiği şekilde, Scheibler Kalsimetresi metodu ile belirlenmiştir.
Tekstür: Bouyoucus (1952), tarafından bildirildiği şekilde, hidrometre yöntemi ile belirlenmiştir.
Organik Madde: Jackson (1962), tarafından bildirildiği şekilde, Walkley-Black metodu ile belirlenmiştir.
Azot: Bremmer (1965), tarafından açıklandığı şekilde Kjeldahl yöntemine göre belirlenmiştir.
Yarayışlı Fosfor: Olsen ve ark. (1954), tarafından bildirildiği şekilde belirlenmiştir.
Değişebilir Katyonlar (Ca, Mg, K ve a): Pratt (1965), tarafından bildirdiği şekilde 1 N amonyum asetat ile ekstrakte edilerek, ICP cihazı ile belirlenmiştir.
Katyon Değişim Kapasitesi: Chapman ve Pratt (1961), tarafından bildirildiği şekilde 1.0 N sodyum asetat (pH=8.2) ile doyurulmasından sonra sodyum fazlası % 95’lik etil alkol ile yıkanmış ve toprak tarafından tutulan sodyum 1.0 N amonyum asetat (pH=7.0) ile ekstrakte edilerek fleymfotometrede belirlenmiştir.
Ekstrakte edilebilir Fe, Al, Mn, Zn ve Cu: Fe, Al ve Mn 0,2 M NH4-Oksalat (pH
3,25) ile (Data ve ark., 2002), Zn ve Cu ise 0,005 M DTPA çözeltisi ile ekstrakte edilerek (Lindsay ve Norvell, 1978), çözeltideki elementler ICP cihazında analiz edilmiştir.
Borun kimyasal olarak fraksiyonlarına ayrılması ve ekstraksiyonu: Borun ardışık ekstraksiyonu için her bir topraktan alınan 5 gr örnek ile analize başlanmış ve bütün bor
fraksiyonları bu örneklerden ardışık olarak yürütülmüştür. Önce kolay çözünebilir bor fraksiyonunu belirlenmesi için, Hou ve ark. (1996), tarafından bildirildiği şekilde, 50 ml’lik polietilen santrifüj tüplerine alınan örnekler, 10 ml 0,01 M CaCl2 çözeltisi ile 16
saat çalkalanmış ve daha sonra 10,000 rpm’de 30 dakika santrifüjlenerek elde edilen berrak kısım Whatman 42 süzgeç kağıdından süzülmüş ve ICP’de B miktarı belirlemeye hazır hale getirilmiştir.
Santrifüj tüplerinde kalan örnek kısmı ile spesifik olarak adsorbe olmuş bor fraksiyonunun belirlenmesi işlemine geçilmiştir. Bunun için, Hou ve ark. (1996), tarafından bildirildiği şekilde, santrifüj tüplerinin içinde kalan örneklerin üzerine 10 ml 0,05 M KH2PO4 çözeltisi ilave edilerek 1 saat çalkalanıp ve santrifüjlendikten sonra
elde edilen berrak kısım Whatman 42 süzgeç kağıdından süzülmüş ve ICP’de belirlemeye hazır hale getirilmiştir.
Tüplerde kalan toprak örneklerinin üzerine, oksitlere bağlı bor fraksiyonunun belirlenmesi için; Hou ve ark. (1996), tarafından bildirildiği şekilde, 20’şer ml 0,2 M asidik NH4-oksalat çözeltisi ilave edilerek 4 saat çalkalanmış ve yukarıda anlatılan
santrifüjleme ve süzme işlemleri yapılmıştır.
Organik bileşiklere bağlı bor fraksiyonunun belirlenmesi için, oksitlere bağlı bor fraksiyonunun belirlenmesi işleminden geriye kalan örneklerin üzerine Hou ve ark. (1996), tarafından bildirildiği şekilde, 3’er ml 0,02 M HNO3 ve 5’er ml % 30’luk H2O2
çözeltisi ilave edilmiş, 85˚C’ye ayarlı sıcak su banyosunda 2 saat süreyle ve belirli aralıklarla çalkalanarak ısıtılmıştır. Daha sonra tekrar 3’er ml % 30’luk H2O2 çözeltisi
ilave edilmiş ve 85˚C’ye ayarlı sıcak su banyosunda 3 saat süreyle tekrar ısıtılmıştır. Soğuduktan sonra üzerlerine 5’er ml 3,2 M amonyum asetat eklenmiş ve saf suyla 20 ml’ye seyreltilerek, 30 dakika çalkalandıktan sonra santrifüjlenerek, berrak kısım Whatman 42 süzgeç kağıdından süzülmüş ve ICP cihaz okumaları için hazır hale getirilmiştir.
Residüyal bor fraksiyonun belirlenmesi için, bir önceki fraksiyondan kalan toprak örnekleri teflon beherlere alınmış ve Shuman (1985), tarafından bildirildiği şekilde,
üzerlerine 1:4:5 oranında hazırlanan HNO3+HF+HCl çözeltisinden 5’er ml ilave
edilmiştir. 140˚C’ye ayarlı hotplate üzerinde, hacimler 1-2 ml kalıncaya kadar ısıtılmış ve 5’er ml daha aynı ekstraksiyon çözeltisinden ilave edilerek işlem tekrarlanmıştır. Daha sonra üzerlerine 10’ar ml AlCl3 eklenerek 60˚C’ye ayarlı su banyosunda 5 dakika
ısıtılmıştır. Soğumaya bırakılan süspansiyonlar Whatman 42 süzgeç kağıdından süzülerek 50 ml’lik polietilen balonjojelere alınmış, hacimler 50 ml’ye tamamlanmış ve ICP’de belirlemeye hazır hale getirilmiştir. Ardışık ekstraksiyon akış şeması Şekil 3.2.’de verilmiştir.
Şekil 3.2. Ardışık ekstraksiyon akış şeması
Toprak Örneği 0,01 M CaCl2 Kalıntı 0,05 M KH2PO4 Kalıntı 0,175 M NH4 -oksalat, pH:3,25 Kalıntı 0,5 M NaOH Kalıntı HNO3+HF+HCl Kolay Çözünebilir Bor Spesifik Olarak Adsorbe Olmuş Bor
Oksitler Bağlı Bor
Organik Bileşikler Bağlı Bor
3.2.3. İstatistiksel Analizler
Toprakların fraksiyonlara ayrılmasıyla elde edilen veriler ile toprak özellikleri (pH, EC, kireç, kil, organik madde, değişebilir katyonlar vb) arasındaki ilişkileri değerlendirmek için korelasyon analizi, toprak özelliklerinin bor fraksiyonlarına olan etkisini ve değişkenler arasındaki interaksiyonları belirlemek için stepwise regresyon analizleri yapılmıştır. Topraklardaki farklı bor fraksiyonlarını en iyi şekilde tahmin edebilecek regresyon modelini seçebilmek için maksimum determinasyon katsayısı (R2) ve en yüksek olasılık seviyesi (P) kullanılmıştır.
4. BULGULAR
Alınan toprak örneklerinin bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri Çizelge 4.1.’de verilmiştir. Yapılan analizler sonucunda, toprak pH’sı 7,8 ile 8,4 arasında değişmiştir. Toprakların elektriksel iletkenlikleri 0,27 dS/m ile 0,57 dS/m aralığında bir değişim göstermiştir. Alınan toprak örneklerinin kireç içerikleri, % 3,9 – 22,6 arasında bulunmuştur. Toprak organik maddeleri % 1,4 – 3,5 arasındadır. Araştırma topraklarının katyon değişim kapasiteleri ise 28 – 51 meq/100 gr arasında değişmiştir.
Toprak örneklerinin bazı element içerikleri Çizelge 4.2.’de verilmiştir. Yapılan analizler sonucunda, toprakların azot içerikleri % 0,07 – 0,20 arasında değişmiştir. Toprakların yarayışlı fosfor içerikleri 4,6 – 38,3 mgkg–1 arasındadır.
Toprakların değişebilir Ca içerikleri 4766 – 7303 mgkg–1 arasında, değişebilir Mg içerikleri ise 276 – 1532 mgkg–1 arasında bir değişim göstermiştir. Toprak örneklerinin değişebilir K içerikleri 93 – 467 mgkg–1 arasında ve değişebilir Na içerikleri ise 91 – 740 mgkg–1 arasında değişmektedir.
Topraklardaki NH4-oksalat’da ekstrakte edilen Fe içerikleri 1074 – 3369 mgkg–1
aralığında, Mn içerikleri ise 336 – 1140 mgkg–1 aralığında bulunmuştur.
Topraklardaki DTPA’da ekstrakte edilen Zn 0,22 – 1,59 mgkg–1 arasında, Cu içerikleri ise 2,4 – 13,5 mgkg–1’ arasındadır.
Çizelge 4.1. Toprak örneklerinin bazı fiziksel ve kimyasal analiz sonuçları Toprak No Kum % Kil % Silt % Bünye pH (1:2,5) EC dS/m Kireç % Org.M. % KDK meq/100gr 1 30 35 35 CL 7,8 0,42 12,5 2,3 32 2 26 45 29 C 8,4 0,57 16 1,4 51 3 34 41 25 C 8,1 0,32 11,1 2,1 38 4 38 31 31 CL 8,0 0,45 8,6 2,0 34 5 36 31 33 CL 8,0 0,32 7,1 2,0 30 6 32 33 35 CL 8,1 0,43 9,3 2,0 35 7 40 25 35 L 8,1 0,27 8,4 1,4 32 8 26 31 43 CL 8,1 0,33 6,9 1,8 34 9 40 21 39 L 8,1 0,31 8,7 1,5 32 10 28 33 39 CL 8,1 0,42 8,1 1,7 35 11 34 31 35 CL 7,9 0,31 7,6 1,5 28 12 38 29 33 CL 8,1 0,37 10,2 1,6 30 13 18 45 37 C 8,1 0,45 9,8 2,4 41 14 20 45 35 C 8,1 0,55 17,7 3,5 47 15 24 45 31 L 8,0 0,41 22,6 2,2 42 16 38 31 31 CL 8,0 0,29 13 1,6 32 17 26 39 35 CL 8,1 0,37 12 2,0 38 18 24 41 35 C 8,0 0,42 3,9 2,0 41 19 46 25 29 L 7,9 0,35 5,2 2,7 28 20 32 25 43 L 8,0 0,39 8,5 2,2 33 Min. 18 21 25 7,8 0,27 3,9 1,4 28 Maks. 46 45 43 8,4 0,57 22,6 3,5 51 Ort. 32 34 34 8,1 0,39 10,4 2,0 36
Çizelge 4.2. Toprak örneklerinin bazı element içerikleri P Ca Mg K Na Fe Zn Cu Mn Toprak No Azot % mgkg-1 1 0,15 16,1 5502 431 311 120 2399 0,73 4,1 867 2 0,09 4,6 7303 1270 346 740 1178 0,64 2,4 447 3 0,15 34,6 4993 1413 198 115 1931 0,30 3,7 336 4 0,16 13,8 5572 578 305 117 1074 0,60 2,6 530 5 0,07 12,2 5164 399 185 94 1570 0,58 3,9 786 6 0,12 21,5 5141 994 206 210 3096 0,30 4,7 525 7 0,11 7,0 5474 498 203 113 2442 0,22 2,8 399 8 0,11 16,2 5129 877 276 115 1881 0,33 4,2 439 9 0,08 17,0 5266 636 103 103 2786 0,93 2,8 336 10 0,09 38,3 5275 928 187 163 2348 0,52 4,6 430 11 0,09 24,6 5072 276 93 98 1884 0,39 2,7 1140 12 0,14 15,2 4886 590 107 98 1416 0,49 4,9 947 13 0,12 15,6 5432 1532 184 114 3118 0,25 5,4 494 14 0,20 9,7 6835 1464 159 142 3369 0,24 7,5 474 15 0,12 24,0 6730 839 467 117 2023 0,68 3,3 540 16 0,10 34,9 5724 316 120 93 1953 0,39 4,2 713 17 0,09 6,5 6466 565 190 126 1468 0,69 3,1 693 18 0,11 25,5 6442 926 205 116 1540 0,49 3,6 659 19 0,17 12,9 4766 415 114 91 1836 0,95 13,5 478 20 0,11 12,88 5186 725 173 107 3053 1,59 4,1 454 Min. 0,07 4,6 4766 276 93 91 1074 0,22 2,4 336 Maks. 0,20 38,3 7303 1532 467 740 3369 1,59 13,5 1140 Ort. 0,12 18,1 5618 784 206 150 2118 0,57 4,44 584
Ardışık ekstraksiyon yöntemi kullanılarak elde edilen bor fraksiyon içerikleri, Çizelge 4.3.’de verilmiştir. Topraklardaki toplam bor konsantrasyonu 6,68–50,32 mgkg–1 arasında değişmiştir. Bulunan toplam bor değerleri, birçok araştırmacı tarafından daha önce yapılan araştırmalarda bildirildiği gibi 2–630 mgkg–1 aralığı içindedir (Swaine, 1955; Kanwar ve Randhawa, 1974; Fleming, 1980; Jin ve ark., 1987; Sharma ve ark., 1989; Tsidalas ve ark., 1994; Hou ve ark., 1996; Datta ve ark., 2002).
Araştırma topraklarının, büyük ölçüde toprak çözeltisinde bulunan veya toprak parçacıkları tarafından zayıf olarak adsorbe edilen ve bitkilerin en kolay yaralanabildiği bor fraksiyonu olan, kolay çözünebilir bor kapsamının, 0,23–9,88 mgkg–1 arasında, ortalama değerin 2,11 mgkg–1’dır. Kolay çözünebilir bor, toplam borun ortalama % 12,6’sını oluşturmaktadır.
Araştırma topraklarının, spesifik olarak absorblanmış bor içeriklerinin, 0,35–2,11 mgkg–1 aralığında değiştiği ve ortalama değerin ise 0,85 mgkg–1 olduğu tespit edilmiştir. Bu fraksiyon toplam borun ortalama % 5,1’ini oluşturmaktadır.
Araştırma topraklarının oksitlere bağlı bor kapsamları, 0,36–3,47 mgkg–1 arasında değişmekte, ortalama 1,97 mgkg–1 olup ve toplam borun ortalama % 11,8’ini oluşturmaktadır.
Araştırma topraklarının, organik bileşiklere bağlı bor içeriklerinin, 0,11–2,66 mgkg–1 aralığında olup, ortalama 0,54 mgkg–1 ve toplam borun ortalama % 3,2’sini oluşturmaktadır. Toprakların organik madde içerikleri ile organik bileşiklere bağlı bor kapsamları karşılaştırıldığında, organik madde içeriğinin % 3,5 ile en yüksek olduğu 14 numaralı toprağın, organik bileşiklere bağlı bor içeriği de 2,66 mgkg–1 ile en yüksek seviyededir.
Araştırma topraklarının residüyal bor kapsamları, 3,31–47,32 mgkg–1 arasında, ortalama 11,23 mgkg–1’dır. Residüyal bor fraksiyonu toplam borun ortalama % 67,3 ile en yüksek kısmını oluşturmaktadır.
Çizelge 4.3. Toprakların bor içerikleri Kolay Çözünür Bor Spesifik Absorblanmış Bor Oksitlere Bağlı Bor Organik Bileşiklere Bağlı Bor Residüyal Bor Toplam Bor Toprak No mgkg–1 1 0,40 0,47 1,60 0,40 19,62 22,50 2 5,98 1,74 0,64 0,40 7,66 16,41 3 1,16 1,34 0,38 0,77 5,77 9,41 4 1,13 0,54 1,40 0,29 3,31 6,68 5 6,07 0,52 1,75 0,26 12,79 21,38 6 1,54 1,26 2,48 0,74 9,23 15,25 7 2,63 0,47 2,88 0,32 8,62 14,93 8 1,71 1,37 2,66 0,38 4,10 10,22 9 9,88 0,44 2,08 0,34 8,41 21,15 10 1,48 1,14 2,68 0,67 18,39 24,36 11 1,07 0,37 1,34 0,21 47,32 50,32 12 2,38 2,11 2,39 0,66 4,28 11,83 13 0,99 1,38 2,41 0,94 8,64 14,36 14 0,46 1,16 2,23 2,66 4,34 10,85 15 0,48 0,55 0,36 0,62 12,07 14,09 16 0,23 0,35 2,16 0,11 6,87 9,72 17 3,15 0,43 1,45 0,15 8,02 13,20 18 0,46 0,40 3,30 0,20 9,29 13,66 19 0,38 0,44 3,47 0,33 15,14 19,77 20 0,54 0,45 1,78 0,34 10,67 13,77 Min. 0,23 0,35 0,36 0,11 3,31 6,68 Maks. 9,88 2,11 3,47 2,66 47,32 50,32 Ort. 2,11 0,85 1,97 0,54 11,23 16,69
Farklı bor fraksiyonları ile çeşitli toprak özellikleri arasındaki ilişki, Çizelge 4.4’de verilmiştir. Yapılan analizler neticesinde, toprakların kolay çözünebilir bor fraksiyonu ile toprak pH’sı arasında önemli (P<0,05) pozitif bir ilişki bulunmuştur.
Toprakların spesifik olarak adsorbe edilen bor fraksiyonu ile toprak pH’sı arasında önemli (P<0,01) pozitif bir ilişki belirlenmiştir.
Oksitlere bağlı bor fraksiyonu ile toprakların kireç kapsamları arasında önemli (P<0,01) negatif bir korelasyon bulunmuştur.
Topraklardaki organik bileşiklere bağlı bor fraksiyonu ile toprakların organik madde içerikleri arasında önemli (P<0,01) pozitif bir ilişki gözlenirken, toprakların kil içerikleri, elektriksel iletkenlikleri, katyon değişim kapasiteleri ve Amonyum oksalatta ekstrakte edilen Fe içerikleri arasında da önemli (P<0,05) pozitif bir korelasyon bulunmuştur. Ayrıca topraklardaki organik bileşiklere bağlı bor fraksiyonu ile toprakların kum içerikleri arasında da önemli (P<0,05) negatif bir ilişki görülmüştür.
Toprakların residüyal bor fraksiyonları ile amonyum oksalatta ekstrakte edilen Mn içerikleri arasında ise önemli (P<0,01) pozitif bir korelasyon belirlenmiştir.
Topraklardaki toplam bor fraksiyonu ile residüyal bor fraksiyonu arasında ise önemli (P<0,01) pozitif bir ilişki bulunmuştur. Ayrıca topraklardaki toplam bor fraksiyonu ile amonyum oksalatta ekstrakte edilen Mn içerikleri arasında da önemli (P<0,05) pozitif bir ilişki bulunmuştur.
2
8
Çizelge 4.4. Bor fraksiyonları ile toprak özellikleri arasındaki korelasyon analizi
Kum Kil Silt pH EC Kireç OM KDK AO-Fe AO-Mn AO-Al KÇ-B
SPA-B
OK-B OB-B
RES-B Kum Kil -0,82** Silt -0,27 -0,33 pH -0,30 0,31 -0,03 EC -0,62** 0,65** -0,06 0,35 Kireç -0,42 0,59** -0,31 0,27 0,42 OM -0,36 0,39 -0,06 -0,34 0,45* 0,27 KDK -0,75** 0,84** -0,17 0,61** 0,78** 0,66** 0,30 AO-Fe -0,26 -0,04 0,48* -0,09 0,11 0,11 0,43 0,08 AO-Mn 0,08 -0,04 -0,07 -0,39 -0,16 -0,07 -0,16 -0,39 -0,33 AO-Al -0,59** 0,62** -0,07 0,65** 0,65** 0,18 0,02 0,85** 0,02 -0,42 KÇ-B 0,23 -0,27 0,08 0,46* -0,13 -0,07 -0,43 0,02 -0,12 -0,17 0,11 SPA-B -0,29 0,34 -0,08 0,64** 0,42 0,18 -0,02 0,38 -0,01 -0,14 0,38 0,05 OK-B 0,18 -0,41 0,41 -0,23 -0,16 -0,64** 0,09 -0,33 0,24 -0,07 -0,13 -0,14 -0,06 OB-B -0,47* 0,45* 0,01 0,12 0,54* 0,44 0,74** 0,51* 0,56* 0,24 0,21 -0,20 0,40 0,02 RES-B 0,10 -0,14 0,07 -0,41 -0,21 -0,17 -0,18 -0,36 0,01 0,60** -0,27 -0,13 -0,35 -0,09 -0,23 TOP-B 0,13 -0,21 0,13 -0,28 -0,21 -0,22 -0,25 -0,35 0,03 0,54* -0,23 0,12 -0,27 -0,04 -0,21 0,96**
OM: Organik madde; AO-Fe: Amonyum oksalatta ekstrakte edilen demir; AO-Mn: Amonyum oksalatta ekstrakte edilen mangan; AO-Al: Amonyum oksalatta ekstrakte edilen alüminyum; KÇ-B: Kolay çözünebilir bor; SPA-B: Spesifik olarak adsorbe edilen bor; OK-B: Oksitlere bağlı bor; OB-B: Organik bileşiklere bağlı bor; RES-B: Residüyal bor; TOP-B: Toplam bor. **P<0,01, * P<0,05
Farklı toprak özelliklerinin bor fraksiyonlarına olan etkisini ve değişkenler arasındaki interaksiyonları belirlemek için regresyon (stepwise) analizleri yapılarak Çizelge 4.5’de verilmiştir. Topraklardaki farklı bor fraksiyonlarını en iyi tahmin edebilecek regresyon modelini seçebilmek için en yüksek belirleme katsayısı (R2) ve olasılık seviyesi (P) kullanılmıştır.
Çizelge 4.5. Toprak özellikleri ile bor fraksiyonlarının regresyon eşitlikleri
Bor Fraksiyonları R2 P F KÇ- B = -95,1 – 0,152 Kil + 12,7 pH 0,40 0,012* 5,77 = -83,5 – 0,127 Kil + 11,4 pH - 0,73 OM 0,42 0,030* 3,85 = -61,2 – 0,182 Kil + 8,38 pH - 1,01 OM + 0,114 KDK 0,43 0,063ns 2,81 = -60,9 – 0,195 Kil + 8,35 pH - 0,83 OM + 0,158 KDK + 0,0049 EC 0,44 0,20ns 1,70 SPA-B = - 22,5 + 2,91 pH 0,42 0,002** 12,91 = - 32,0 + 4,08 pH + 0,00309 EC - 0,0124 NH4 –Al 0,61 0,002** 7,76 = - 39,4 + 5,15 pH + 0,00427 EC – 0,0643 Kil – 0,141 KDK 0,70 0,001** 8,69 = -40,1 + 0,0634 Kil +5,24 PH + 0,00438 EC + 0,0114 Kireç – 0,147 KDK 0,74 0,002** 6,65 =- 45,7 + 0,075 Kil +5,92 pH + 0,0043 EC – 0,010 Kireç + 0,053 OM – 0,138 KDK +0,000134 NH4-Fe – 0,00058 NH4-Al – 0,000134 NH4-Mn 0,74 0,064* 2,91 OK-B = 3,29 – 0,127 Kireç 0,41 0,002** 12,38 = 3,41 – 0,120 Kireç – 0,0069 Kil 0,41 0,010** 5,90 = 2,50 – 0,135 Kireç – 0,000407 NH4-Fe 0,51 0,002** 8,71 = -19,6 + 0,0288 Kil +0,0666 Silt +2,74 pH + 1,33 OM -0,302 KDK + 0,000427 NH4-Al 0,70 0,010** 4,66 = -25,0 + 0,045 Kil +0,079 Silt +3,45 pH - 0,00102 EC + 0,0468
Kireç+1,56 OM–0,385 KDK +0,00540 NH4-Al
0,71 0,050* 3,08 OB – B = -1,03+0,789 OM 0,52 0,001** 19,24 = -17,4 + 0,92 OM + 2,0 pH 0,69 0,001** 18,97 = -15,5 + 0,864 OM +1,76 pH + 0,0191 Kireç 0,71 0,001** 13,06 = -20,4 + 0,942 OM + 0,0159 Silt + 2,34 pH + 0,0325 Kireç – 0,0174 KDK 0,74 0,001** 7,78 = -22,5 +0,931 OM + 0,0101 Kil + 0,0184 Silt + 2,61 pH + 0,00055 EC + 0,0334 Kireç- 0,0365 KDK 0,74 0,008** 4,89 RES- B = 392- 6, 35OM -45,7 pH 0,33 0,034* 4,13 = 62- 8,79 OM – 55,2pH + 0,322 Kil 0,37 0,050* 3,13 =482- 9,38 OM -55,2pH – 0,318 Kum + 0,0307EC - 0,255 KDK 0,40 0,17ns 1,84 = 408 +0,534 Kil +0,215 Silt 49,0 pH +0,0341EC 0,001 Kireç
-9,72 OM – 0,60KDK
0,41 0,38ns 1,18
TOP- B = 335+0,133 Kil -38,1 pH – 7,86 OM 0,28 0,19ns 1,77
= 2,98 +0,253 Kil – 33,2pH + 0,0354 EC – 8,79 OM - 0,53 KDK 0,28 0,41ns 1,09 = 276 +0,377 Kil +0,257 Silt 31,6 pH +0,0322 EC 0,051 Kireç
-8,74 OM -0,61 KDK
Topraklarda farklı bor fraksiyonlarını toprak değişkenleri kullanılarak tahmin edebilmek için yapılan regresyon (stepwise) analizlerinde SPA-B, OK-B, OB-B fraksiyonlarının % 70-74’lük bir olasılıkla tahmin edilebileceği, topraklarda RES-B, KÇ-B fraksiyonlarının ise % 37-42’lik gibi düşük bir olasılıkla tahmin edilebileceği saptanmıştır (Çizelge 4.5). Toprak özellikleri ile TOP-B arasında ise herhangi bir önemli ilişki elde edilememiştir.
5. TARTIŞMA ve SO UÇ
5.1. Kolay Çözünebilir Bor (KÇ-B)
Araştırmada, bitkiye yarayışlı bor formu olan kolay çözünebilir bor fraksiyonu 0,23– 9,88 mgkg–1 aralısında değişerek, ortalama 2,11 mgkg–1’dır. Kacar ve Fox (1967), kimi Türkiye topraklarının bitkiye yarayışlı B kapsamları üzerine yaptıkları çalışmada B miktarlarının 0,74 – 4,55 mgkg–1 arasında değiştiğini bildirmişlerdir. Ayrıca Taban ve ark. (1997), ise Orta Anadolu’da çeltik tarımı yapılan topraklarda bitkiye yarayışlı B içeriklerinin 1,36 – 6,25 mgkg–1 arasında, ortalama 2,73 mgkg–1 olduğunu bildirmişlerdir.
Kolay çözünebilir bor fraksiyonu esas olarak toprak çözeltisindeki boru ve toprak partikülleri tarafından kolloid yüzeylerde zayıfça tutulan (spesifik olarak adsorbe edilmemiş) boru kapsamakta olup, bitkiler için kolayca alınabilir bor olduğuna inanılmaktadır (Keren ve ark., 1985; Hou ve ark., 1994). Bu çalışmada, toprakların kolay çözünebilir bor fraksiyonu ile toprak pH’sı arasında önemli (P<0,05) pozitif bir ilişki bulunmuştur. Wear ve Patterson (1962), topraklardaki çözünebilir bor içeriğinin, toprak pH’sı ile anlamlı bir ilişki halinde olduğunu, Datta ve ark. (2002), toprak pH’sı ile kolay çözünebilir bor arasında önemli (P<0,01) pozitif ilişki olduğunu bildirmiştir. Goldberg ve Glaubig (1986), bitkiler tarafından bor alımının, toprak pH’sının 3–9 arasında olduğu durumlarda en yüksek seviyede olduğunu, toprak pH’sının 10–11,5 olduğu aralıkta ise bor alımının azaldığını, Goldberg (1997) ve Datta ve ark. (2002), bor adsorpsiyonunun pH’nın 8–9 arasında en fazla olduğunu bildirmişlerdir. Toprak pH’sı kil ve diğer değişken yüklü yüzeylerdeki negatif yüklerin artışına neden olmaktadır (Hingston, 1964). Dolayısıyla yüksek pH’da oluşan değişken yüklere katyonların bağlanması sırasında dengelenemeyen lokalize olmuş pozitif yüklere B(OH)3 ve
B(OH)-4 iyonlarının bağlanması, yada yüksek pH’da kolloidlere bağlanan katyonlara bir
ara madde (ligant) vasıtasıyla spesifik olmayan bir tarzda zayıfça bağlanması, pH ile kolay çözünebilir bor arasındaki önemli pozitif ilişkiyi açıklamaktadır. Keren ve O’Conner (1982) da kil parçacıklarının yüzeylerinde oluşan negatif yüklerin yukarıda vurgulandığı biçimde bor tutulmasında etkili olduğunu ileri sürmüşlerdir.
Toprak özellikleri ile KÇ-B fraksiyonları arasında yapılan regresyon analizinde de pH ve kil içerikleri kullanılarak KÇ-B içeriğindeki değişkenliğin % 40 olasılıkla (P<0,05) tahmin edilebileceği bulunmuştur (Çizelge 4.5).
5.2. Spesifik Olarak Adsorbe Edilen Bor (SPA-B)
Spesifik olarak adsorbe edilen B fraksiyonu, toprakların organik- inorganik yüzeylerine ve oksitlere bağlanan boru temsil etmektedir (Keren ve Gast, 1983). Çalışmada organik- inorganik yüzeylere spesifik olarak bağlanan bor ile oksitlere (oksihidratlar) bağlanan bor fraksiyonu metod kısmında belirtildiği gibi, iki ayrı ekstraksiyon çözeltisi kullanılarak elde edilmiştir. Araştırma topraklarının spesifik olarak adsorbe edilmiş bor fraksiyonu, 0,36 - 2,11 mgkg–1 aralığında değişerek ortalama 0,85 mgkg–1 bulunmuştur.
Spesifik adsorpsiyon, iyonların adsorpsiyon yüzeylerine herhangi bir ara madde (ligant) olmadan bağ değişimi ile ya da oksit yapıları içerisine sızma şeklinde bağlanma olarak tanımlanmaktadır (Bayraklı, 1998). Kil minerallerinin kırık köşe ve kenarları strüktürel oksijenler ile tam olarak nötralize edilememiş strüktürel iyonları (Al, Si, Fe vb) içermektedir. Bor fraksiyonları [B(OH)3 ve B(OH)-4] nötralize edilememiş bu pozitif
yüklere direk bağlanabileceği gibi, ligant değişim mekanizması ile de bağlanabilmektedir (Keren ve Gast, 1983). Toprakların kil yüzeyleri üzerlerinde adsorbe edildiği (Jin ve ark., 1987) ifade edilen spesifik olarak adsorbe olmuş bor fraksiyonu ile toprak pH’sı arasında önemli (P<0,01) pozitif bir ilişki bulunmuştur (Çizelge 4.4). Tsalidas ve ark. (1994) da toprak pH’sı ile spesifik olarak adsorbe olmuş bor fraksiyonları arasında, önemli pozitif bir ilişki bulmuşlardır. Topraklarda pH 7–9 arasında olduğunda toprakta baskın bor formları B(OH)3 ve B(OH)-4’tır. Çalışma
topraklarının pH’sı 7,8- 8,4 arasında değişmektedir. Bu koşullarda bor fraksiyonlarının moleküler ya da borat iyonları formunda ligant değişim ile tutulması ve yüksek pH’ya sahip topraklarda, topraktaki borun Ca-Alüminyum silikatlardaki alüminyum’un yerine geçme olasılığı (Evans ve Sparks, 1983), SPA-B ile pH arasında önemli pozitif ilişkinin çıkmasına neden olabilir.
Farklı toprak özellikleri ile SPA-B fraksiyonları arasında yapılan regresyon analizinde sadece pH kullanılarak SPA-B içeriğindeki değişkenliğin % 41 olasılıkla (P<0,01)
