Arýtma Çamurlarýnýn Fiziksel ve Kimyasal Toprak Düzenleyicisi olarak Kullanýmý

Transkript

1 Ekoloji 19, 73, (2009) Arýtma Çamurlarýnýn Fiziksel ve Kimyasal Toprak Düzenleyicisi olarak Kullanýmý Ýlker ANGIN*, A. Vahap YAÐANOÐLU Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarýmsal Yapýlar ve Sulama Bölümü, 25240, Erzurum - TÜRKÝYE *Corresponding author: iangin@atauni.edu.tr ARAÞTIRMA NOTU ÖZET Arýtma çamurlarýnýn topraklarýn bazý fiziksel ve kimyasal özelliklerine olan etkilerinin belirlenmesi amacýyla oluþturulan bu çalýþma yýllarý arasýnda Iðdýr Ýli Aralýk Ýlçesinde yürütülmüþtür. Araþtýrma þansa baðlý deneme bloklarý planýna göre 3 paralelli olarak planlanmýþ olup, boyutlarý 3,0 m x 3,0 m (9 m 2 ) olan 12 parselde yürütülmüþtür. Deneme parsellerine 2004 yýlýnýn Temmuz ayýnda 0 (Kontrol), 4, 8 ve 12 t/da düzeylerinde arýtma çamuru uygulamasý yapýlmýþ, bu tarihten sonra arýtma çamuru uygulamasý yapýlmamýþtýr. Araþtýrmada, ASKÝ Ankara Merkezi Atýk Su Arýtma Tesisinden alýnan anaerobik arýtma çamuru kullanýlmýþtýr. Organik madde içeriði yüksek arýtma çamurunun tuzlu-alkali topraða uygulanmasý hem fiziksel hem de kimyasal toprak özelliklerinde önemli deðiþikliklere neden olmuþtur. Elde edilen etki, araþtýrmanýn yürütüldüðü yýllara ve seçilen uygulama düzeylerine baðlý olarak farklýlýklar göstermekle birlikte, incelenen bütün fiziksel ve kimyasal parametreler bakýmýndan en yüksek etki en yüksek uygulama düzeyi olan 12 t/da uygulamasýndan elde edilmiþtir. Ancak bu olumlu etki, toprak ESP'sinde arzu edilen seviyelere ulaþmamýþtýr. Dolayýsýyla organik karakterli materyallerin bu gibi alanlara uygulanmasý ýslah sonrasý tercih edilmelidir. Sonuç olarak toprak fiziksel ve kimyasal özelliklerinin iyileþtirilmesi ve toprak verimliliðinin saðlanmasý amacýyla kullanýlacak olan arýtma çamurlarýnýn önemli bir alternatif kaynaðý olduðu ve çevre açýsýndan olumlu katkýlar saðlayacaðý belirlenmiþtir. Anahtar Kelimeler: Arýtma çamuru, toprak fiziksel ve kimyasal özellikleri. Application of Sewage Sludge as a Soil Physical and Chemical Amendment Abstract The effect of sewage sludge application on some soil physical and chemical properties was studied between years 2004 and 2007 in Igdir plain (Aralik), Turkey. The experiments were conducted using a complete randomized block design with three replications in 12 plots, each measuring 3.0 m x 3.0 m (9 m 2 ). Anaerobic digested sewage sludge, obtained from wastewater treatment plant of Municipality of Ankara, was mixed to the arable layer (0-25 cm) of the experimental site in July 2004 in the rates of 0 (Control), 4, 8 and 12 t da -1 dry weight of sewage sludge, no sewage sludge application was made after this date. Application of sewage sludge to saline-sodic soil enhanced not only soil physical properties but also chemical properties. However, this effect has changed with years and application rates. Considering the physical and chemical properties, the most effective application ratio was found as 12 t da -1. But these positive effects were not reached to desired levels in soil exchangeable sodium percentage (ESP). Therefore, application of sewage sludge to saline-sodic soils should be done after reclamation. Results obtained have showed that sewage sludge is an alternative way to improve soil physical and chemical properties and productivity, as well as to protect environmental pollution. Keywords: Sewage sludge, soil physical and chemical properties. Angýn Ý, Yaðanoðlu AV (2009) Arýtma Çamurlarýnýn Fiziksel ve Kimyasal Toprak Düzenleyicisi olarak Kullanýmý. Ekoloji 19, 73, GÝRÝÞ Günümüzde giderek önem kazanan doðal çevrenin korunmasý, atýklarýn büyük ölçüde çevre ile uyumlu hale getirilerek bilinçli bir þekilde ortadan kaldýrýlmasý veya arazide kullanýmý ile olasýdýr. Atýklarýn yeni kirliliklere yol açmadan deðerlendirilmesi, ekosistemin iþlevselliðinin ön koþuludur. Ülkemizde atýk su arýtma tesisleri sayýsýnýn her geçen gün artmasý, arýtma çamurlarýnýn nasýl deðerlendirileceði konusunu yoðun olarak gündeme getirmektedir. Ancak arýtma çamurlarýnýn kullanýmý konusunda yeterli bilgi birikiminin ve araþtýrma bulgularýnýn olduðu söylenemez. Mevcut uygulama, arýtma çamurlarýnýn ya arýtma tesisi iþletmecileri tarafýndan çöp depolama alanlarýna atýk olarak dökülmesi, ya da tesis yakýnýndaki çiftçiler tarafýndan gübre olarak bilinçsiz bir biçimde Geliþ: / Kabul: No: 73,

2 Ekoloji tarýmsal üretimde kullanýlmasý þeklindedir. Büyük bir organik madde kaynaðý olan arýtma çamurlarýnýn arazide kullanýmý ile çevre kirliliðinin önüne geçilecektir (Bilgin ve ark. 2002). Yapýlan hesaplamalara göre, tüm dünyada her dakika iþlenebilir arazinin 10 hektarý kaybolmaktadýr. Bunun 5 hektarý erozyon, 3 hektarý tuzluluk, 1 hektarý diðer toprak degradasyonu iþlemleri, geriye kalan 1 hektarý da tarým arazilerinin amaç dýþý kullanýmý sonucu olmaktadýr (Abrol ve ark. 1988). Dünya tarým arazilerinin sýnýr deðerlerine ulaþtýðý dikkate alýndýðýnda tuzlu, alkali ve tuzlu-alkali topraklar gibi sorunlu arazilerin ýslah edilerek tarýma kazandýrýlmasý büyük önem taþýmaktadýr. Birleþmiþ Milletler Gýda ve Tarým Örgütü (FAO) Toprak ve Bitki Besleme Yönetim Birimine göre tuzlu topraklar 831 milyon ha olup dünya arazisinin yaklaþýk olarak %6,5'ini oluþturmaktadýr. Bunun yanýnda 230 milyon ha sulu tarým arazisinin 45 milyon ha'ý (%19,5) ve 1,5 milyar ha kuru tarým alanýnýn 32 milyon ha'ý (%2,1) tuzlanma tehlikesi altýndadýr. 27,7 milyon ha iþlenebilir tarým arazisine sahip ülkemizde, kesin rakamlar olmamakla birlikte, mevcut kaynaklar tuzlu topraklarýn 2-2,5 milyon ha civarýnda olduðunu belirtmektedir (Munsuz ve ark. 2001). Tarým arazilerimizin sýnýr deðerlerine ulaþtýðý ve besin ihtiyaçlarýmýzýn artan nüfusumuz ile birlikte katlanarak arttýðý dikkate alýndýðýnda, tuzlu, alkali ve tuzlu-alkali topraklarýmýzýn ýslah edilerek tarýma kazandýrýlmasý bir zorunluluk olarak karþýmýza çýkmaktadýr. Tuzlu ve alkali topraklarýn ýslahý fiziksel, biyolojik, kimyasal, hidroteknik ve elektro-ýslah yöntemleri ile yapýlabilmektedir. Tuzlu ve alkali topraklarýn ýslah yöntemleri içerisinde yer alan biyolojik ýslah genel olarak çiftlik gübresi, yeþil gübre, orman altý artýklarý, organik yapay gübreler, çöp kompostlarý ve arýtma çamurlarý gibi organik maddelerin topraða uygulanmasýný kapsamaktadýr. Ülkemizde arýtma çamurlarýnýn topraklarýn fiziksel ve kimyasal özelliklerine yaptýðý etkiye iliþkin yapýlmýþ olan çalýþmalarýn yetersizliði nedeniyle bu konu araþtýrýlmýþtýr. Çalýþma sonucunda toprak fiziksel ve kimyasal özelliklerinin iyileþtirilmesi amacýyla kullanýlacak olan arýtma çamurlarýnýn tuzlu-alkali topraklarýn ýslahýna ne gibi katkýlar saðlayacaðý belirlenmiþtir. Angýn ve Yaðanoðlu MATERYAL ve METOT Bu çalýþma, yýllarý arasýnda Iðdýr Ýli Aralýk Ýlçesinde yürütülmüþtür. Çalýþma alaný kurak iklime sahip olup, uzun yýllara iliþkin minimum ve maksimum sýcaklýk deðerleri, baðýl nem ve toplam yaðýþ miktarý sýrasýyla 5,8 C - 19,2 C, %55 ve 259,1 mm'dir. Çalýþmanýn yürütüldüðü yýllara ait iklim verileri Tablo 1'de verilmiþtir. Araþtýrma þansa baðlý deneme bloklarý planýna göre 3 paralelli olarak planlanmýþ olup, her bir deneme parselinin boyutu 3,0 m x 3,0 m (9 m 2 ) alýnmýþtýr. Deneme parsellerinin 0-25 cm toprak derinliðine 2004 yýlýnýn Temmuz ayýnda 0 (Kontrol), 4, 8 ve 12 t/da düzeylerinde arýtma çamuru uygulamasý yapýlmýþ, bu tarihten sonra arýtma çamuru uygulamasý yapýlmamýþtýr. Araþtýrmada, ASKÝ Ankara Merkezi Atýk Su Arýtma Tesisinden alýnan anaerobik arýtma çamuru kullanýlmýþtýr. Kullanýlan arýtma çamuru USEPA (Amerika Birleþik Devletleri Çevre Koruma Ajansý) yönetmeliðine göre "Geleneksel Standart Arýtma Çamuru "olarak tanýmlanmaktadýr. Bu standartta arýtma çamuru ile bitkinin hasadý arasýnda en az 30 günlük bir süre olmasý halinde kullanýmýnda herhangi bir sýnýrlamanýn mevcut olmadýðý belirtilmiþtir (Bilgin ve ark. 2002, Epstein 2003). Araþtýrmada kullanýlan arýtma çamuruna ait bazý özellikler Tablo 2'de, araþtýrma öncesine ait toprak özellikleri ise Tablo 3'te verilmiþtir. Arýtma çamuruna ait kimyasal analizler Anonymous (2005)'e, mikrobiyal analizler ise Anonymous (1985)'e göre yapýlmýþtýr. Araþtýrmada kullanýlan arýtma çamuru Toprak Kirliliðinin Kontrolü Yönetmeliðince (TKKY) (Anonymous 2001) belirlenen sýnýr deðerlerinden oldukça düþük aðýr metal içeriðine sahip olup, organik maddece oldukça zengin (%34) ve ph bakýmýndan nötr (6,82) bir deðere sahiptir. Araþtýrma alaný ise karakteristik tuzlu-alkali özelliðe sahip olup, kireç içeriði %13,72'dir yýlýnda arýtma çamuru uygulamasý yapýlan alandan 2005, 2006 ve 2007 yýllarýnda bozulmuþ ve bozulmamýþ toprak örnekleri alýnmýþtýr. Arýtma çamuru uygulanan bu arazilerde 2005, 2006 ve 2007 yýllarýnda m 2 'ye 450 tohum sýklýðý kullanýlarak (Akten ve Akkaya 1986) Tokak 157/37 arpa çeþidi yetiþtirilmiþtir. Topraklarýn mekanik analizi Gee ve Bauder (1986), kütle ve tane yoðunlarý Blake (1965 a, b), toplam porozite Bawer (1959), agregat stabilitesi 40 No: 73, 2009

3 Arýtma Çamurlarýnýn Fiziksel ve Kimyasal Toprak Düzenleyicisi... Ekoloji Tablo 1. Araþtýrmanýn yürütüldüðü yýllara iliþkin iklim verileri. Tablo 3. Araþtýrma öncesine ait bazý fiziksel ve kimyasal özellikler. Tablo 2. Araþtýrmada kullanýlan arýtma çamuruna ait bazý özellikler. : Saturasyon ekstraktýnda belirlenmiþtir. * : Tuzlu-alkali topraklarýn sýnýflandýrýlmasýnda, saturasyon ekstraktýndaki ph deðerinin 8,5'tan küçük olduðu belirtilmektedir, ancak yoðun tuz içeriðine sahip alanlarda bu deðerin 8,5'tan daha büyük olabileceði de bildirilmiþtir (Anonymous 1954). Kemper ve Rosenau (1986), tarla kapasitesi ve solma noktasý deðerleri Richards (1948, 1949) ve permeabilite katsayýsý Hanay ve ark. (1996)'ya göre yapýlmýþtýr. Topraklarýn kimyasal özelliklerinden ph ve elektiriki iletkenlik Demiralay (1993), kireç Nelson (1982), organik madde Nelson ve Sommers (1982), katyon deðiþim kapasitesi (KDK) Rhoades (1982a), deðiþebilir katyonlar (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ ) Rhoades (1982b), deðiþebilir sodyum yüzdesi (ESP) Sezen (1995), mikroelement içerikler (Fe 2+, Mn 2+, Zn 2+ ve Cu 2+ ) Lindsay ve Norwell (1969), azot içerikleri Bremner ve Mulvaney (1982)'e göre belirlenmiþtir. Þansa baðlý bloklar deneme planýnda yürütülen bu araþtýrmadan elde edilen sonuçlar tekrarlý ölçüm düzeninde varyans analizine (General Linear Model Repeated Measures) tabi tutulmuþtur. Araþtýrmada blok ve uygulama düzeyi muameleler arasý ana faktör, yýl faktörü ise muamele içi alt faktör olarak deðerlendirilmiþtir. Önemli bulunan ortalamalar arasýndaki farklar 0,05 önem düzeyinde Duncan çoklu karþýlaþtýrma testiyle belirlenmiþtir (Anonymous 2004). BULGULAR ve TARTIÞMA Araþtýrma konusu toprak örneklerinin bazý fiziksel ve kimyasal özelliklerine ait deðerler Tablo 3'te verilmiþtir. Tablo 3'ten de görüldüðü gibi topraklarýn bünye sýnýfý killi týn, su tutma kapasitesi iyi, agregat stabilitesi orta ve geçirgenliði düþük sýnýfýnda yer almaktadýr. Toprak ph'sý alkalin, tuzluluk deðeri ve deðiþebilir sodyum yüzdesi yüksek, organik madde, azot ve magnezyum içeriði düþük, diðer makro ve mikro elementler içeriði bakýmýndan yeterli düzeyde besin içermektedir (Anonymous 1990, Anonymous 1991). Toprak Fiziksel Özellikleri Üzerine Etkisi Toprak kütle yoðunluðu, artan arýtma çamuru uygulama düzeyine baðlý olarak azalmýþtýr (Tablo 4). Uygulamalara baðlý olarak elde edilen en düþük kütle yoðunluðu deðerleri denemenin yürütüldüðü her üç yýlda da 12 t/da düzeyinden elde edilmiþtir. No: 73,

4 Ekoloji Angýn ve Yaðanoðlu Arýtma çamurunun en yüksek uygulama düzeyi, kontrol parseline göre kütle yoðunluðunu 0-30 cm toprak derinliðinde 2005 yýlýnda %3,94 oranýnda azaltýrken, 2006 ve 2007 yýllarýnda sýrasý ile %2,24 ve %1,56 düzeyinde azaltmýþtýr. Kütle yoðunluðundaki bu azalýþ, arýtma çamurunun kütle yoðunluðunun düþük olmasýndan ve toprak agregasyonunda oluþan olumlu etkiden kaynaklanmýþ olabilir (Celik ve ark. 2004, Hati ve ark. 2007). Arýtma çamuru uygulamasý tane yoðunluðunda istatistiksel anlamda farklýlýklar göstermesine raðmen bu deðiþim çok belirgin olmamýþtýr (Tablo 4). Kütle yoðunluðunda olduðu gibi en yüksek deðiþim, yine en yüksek uygulama düzeyi olan 12 t/da'dan elde edilmiþtir. Bu durum, arýtma çamuru uygulanan topraklarýn organik madde içeriðinde meydana gelen deðiþim ile açýklanabilir. Arýtma çamuru uygulamasýnýn toprak kütle ve tane yoðunluðunda oluþturduðu olumlu etkilerin toplam porozitede de görülmesi beklenmektedir. Ancak, artan uygulama düzeylerine baðlý olarak toprak porozitesinde ilk örnekleme yýlý olan 2005 yýlýnda önemli bir deðiþim görülmemiþtir. Bu etki kendisini 2006 ve 2007 yýlýnda düþük düzeylerde de olsa göstermiþtir (Tablo 4). Porozitede meydana gelen deðiþimin düþük düzeylerde kendisini göstermesi topraðýn killi týn bünyeye sahip olmasýndan ileri gelmektedir (Aggelides ve Londra 2000). Mevcut yapýsý ile baþlangýçta çok düþük stabilite deðerine sahip olan tuzlu-alkali topraða arýtma çamuru ilavesi, tüm yýllarda bütün uygulama düzeylerinde agregat stabilitesi deðerini önemli düzeyde artýrmýþtýr (Tablo 4). Ancak bu artýþ, yýllar ortalamasý dikkate alýndýðýnda, yalnýzca 8 ve 12 t/da düzeyinde önemli bulunmuþtur. Garcìa-Orenes ve ark. (2005), arýtma çamuru uygulamasýnýn normal ve tuzlu topraklarýn agregat stabilitesi deðerlerinde bir artýþa neden olduðunu bildirmiþlerdir. Tuzlu topraklara uygulanan arýtma çamurunun agregat stabilitesi üzerine olan olumlu etkisi arýtma çamuru uygulamasýna baðlý olarak toprak kalsiyum içeriðinin artmasýna bunun da deðiþebilir yüzeydeki Na + içeriðinin azalmasýna ve Na + 'un neden olduðu dispersiyonun kýsmen düþmesine baðlanabilir. Arýtma çamuru uygulamasýna baðlý olarak elde edilen bu önemli etki, belirli düzeylerde geçirgenlik problemine sahip bu tip topraklarda hava ve su düzeninin saðlanmasý bakýmýndan oldukça önemli olmaktadýr. Böylece tarýmsal üretimin yapýldýðý bu tür alanlarda üretkenliði sýnýrlandýran bazý 42 faktörlerin olumsuz etkileri kýsmen giderilebilir. Yetersiz düzeyde agregat oluþumuna ve stabilitesine sahip tuzlu-alkali topraða artan düzeylerde arýtma çamuru uygulamasý, agregat stabilitesinde olduðu gibi, permeabilite katsayýsý deðerlerinde de önemli bir artýþa neden olmuþtur (Tablo 4). Permeabilite katsayýsý deðerlerinde meydana gelen bu artýþýn, agregasyonun iyileþmesi ve kütle yoðunluðundaki azalýþ ile iliþkili olduðu Hati ve ark. (2007) tarafýndan bildirilmiþtir. Ancak bu artýþ permeabilite katsayýsý sýnýfýnda (Klute 1965) herhangi bir deðiþime neden olmamýþtýr. Toprak permeabilite katsayýsý sýnýfý, çok yavaþ sýnýfýnda (0,125 cm/h) yer almýþtýr. Permeabilite katsayýsý sýnýfýnda herhangi bir deðiþimin gözlenmemesi, topraðýn sahip olduðu tuzlu-alkali karakter ile açýklanabilir (Sezen 1995). Organik karakterli arýtma çamurunun tuzlualkali topraða uygulanmasý tarla kapasitesi deðerlerini her üç uygulama düzeyinde özellikle de ilk iki uygulama yýlýnda artýrmýþtýr (Tablo 4). Arýtma çamuru uygulamasýnýn topraklarýn tarla kapasitesi deðerini artýrdýðý birçok araþtýrmacý tarafýndan bildirilmiþtir (Epstein 1975, Weber ve ark. 2007). Solma noktasý deðerleri tarla kapasitesi deðerlerinde olduðu gibi artan uygulama düzeylerine baðlý olarak bir artýþ göstermiþtir (Tablo 4). Bu artýþ, yukarýda belirtildiði gibi, topraðýn organik madde içeriðinde meydana gelen deðiþim ile iliþkilendirilebilir (Epstein 1975, Tsadilas ve ark. 2005). Ancak söz konusu bu iyileþtirme etkileri üç yýlýn ortalamasý dikkate alýndýðýnda, bitkiye yansýyacak olan yarayýþlý su miktarýnda istatistiksel olarak önemli bulunmamýþtýr. Bu deðiþim, arýtma çamuru uygulamasýnýn solma noktasýnda meydana getirdiði artýþtan ileri gelmektedir. Toprak Kimyasal Özellikleri Üzerine Etkisi Arýtma çamuru uygulamasýnýn toprak ph'sý üzerine olan etkisi istatistiksel olarak önemli bulunmuþ olup söz konusu etki yýllar itibariyle de deðiþiklikler göstermiþtir (Tablo 5). Uygulamalara baðlý olarak elde edilen en yüksek ph deðiþimi, denemenin yürütüldüðü her üç yýlda da 12 t/da düzeyinden elde edilmiþtir. Yýllara baðlý olarak meydana gelen bu deðiþimin, topraða ilave edilen arýtma çamurunun miktarý ve mineralizasyon süreci ile yakýndan iliþkili olduðu saptanmýþtýr (Bergkvist ve ark. 2003, Veeresh ve ark. 2003). Elektriki iletkenlik (EC), uygulanan arýtma çamuru düzeyine baðlý olarak istatistiksel açýdan önemli deðiþiklikler No: 73, 2009

5 Arýtma Çamurlarýnýn Fiziksel ve Kimyasal Toprak Düzenleyicisi... Ekoloji Tablo 4. Arýtma çamuru uygulama düzeyinin toprak fiziksel özellikleri üzerine etkisi. : Büyük harfler yýllar arasýndaki, küçük harfler ise ayný yýllara ait uygulama düzeyleri arasýndaki farklarý göstermektedir (Ort±SH, n=9). Ortalamalar arasýndaki farklar p<0,05 önem seviyesinde test edilmiþtir. Tablo 5. Arýtma çamuru uygulama düzeyinin toprak kimyasal özellikleri üzerine etkisi (I). : Büyük harfler yýllar arasýndaki, küçük harfler ise ayný yýllara ait uygulama düzeyleri arasýndaki farklarý göstermektedir (Ort±SH, n=9). Ortalamalar arasýndaki farklar p<0,05 önem seviyesinde test edilmiþtir. göstermiþtir (Tablo 5). Yýllara baðlý olarak meydana gelen deðiþim birbirinden farklýlýk göstermiþ olup 2005 yýlýnda en düþük EC deðeri 8 ve 12 t/da uygulama düzeylerinde saptanmýþtýr. Söz konusu uygulama düzeylerinde elektriki iletkenlik deðerinin ve Na + içeriðinin yüksek olmasýndan dolayý bitki çýkýþý olmamýþ, ancak tuzlu alanlara adaptasyon kabiliyeti yüksek olan ve kendiliðinden yetiþen Suaeda altissima (L.) Pall. yabancý otunun tuzu bünyesine alarak kýsmen uzaklaþtýrabileceði düþünülmüþtür. Nitekim, Ravindran ve ark. (2007) 120 günlük yetiþtirme periyodu sonrasý Suaeda maritima ekili tuzlu alandaki elektriki iletkenlik deðerinin 4,9 ds/m'den 1,4 ds/m'ye düþtüðünü bildirmiþtir. Ancak bu etki, denemenin yürütüldüðü diðer yýllarda azalarak devam etmiþtir. Söz konusu etkinin azalmasý, topraktaki su hareketinin uygulanan arýtma çamuru düzeyinin tamponluk kapasitesini aþmasý ile iliþkilendirilebilir (Hati ve ark. 2007). Buna göre, tuzluluk problemi bulunan alanlarda, tuzluluðun etkisini azaltýcý arýtma çamuru uygulama düzeyinin ve etki süresinin belirlenmesi çok önemli olmaktadýr. Bu tip alanlarda tuza dayanýmlý kültür bitkileri için 8 ds/m kritik EC deðeridir (Rhoades ve ark. 1992). Bu deðer göz önüne alýndýðýnda, en uygun uygulama dozunun 8 ve 12 t/da olduðu ve bu etkinin en fazla 2 yýl sürdürülebildiði belirlenmiþtir. Orta düzeyde (%5-15 CaCO 3 ) kirece sahip tuzlu-alkali topraða %17,3 düzeyinde CaCO 3 içeren arýtma çamuru ilavesi, toprak kireç içeriðinde istatistiksel olarak bir deðiþime neden olmasýna karþýn, kireç içeriði sýnýfýnda (Lindsay ve Norwell 1969, Anonymous 1990) herhangi bir deðiþikliðe neden olmamýþtýr (Tablo 5). Bu da tuzlu-alkali topraklarýn ýslahýnda kullanýlan kalsiyum kaynaklarýnýn dolaylý olarak topraða ilave edilmesine katkýda bulunarak geçirgenlik probleminin azaltýlmasýna neden olmaktadýr. Söz konusu etki, permeabilite katsayýsýnýn artmasýndan da anlaþýlmaktadýr (Tablo 4). Organik madde içeriði yüksek (%34) arýtma çamurunun çok az düzeyde organik madde içeren tuzlu-alkali topraða uygulanmasý, organik madde içeriðini önemli düzeyde artýrmýþtýr (Tablo 5). Ayný etki birçok araþtýrmacý tarafýndan da bildirilmiþtir (Albiach ve ark. 2001, Tsadilas ve ark. 2005, Cheng ve ark. 2007). Toprak organik maddesi, uygulanan doz artýþýna paralel olarak her üç yýlda da istatistiksel olarak önemli bulunmuþtur. Ancak bu seviyeler, No: 73,

6 Ekoloji Angýn ve Yaðanoðlu organik atýðýn mineralizasyonuna baðlý olarak zamanla azalmýþtýr (Smernik ve ark. 2004). Nitekim, Yýldýrým ve ark. (2008) tuzlu koþullara adaptasyonu yüksek toprak mikroorganizmalarýnýn toprak organik dilimlerinde neden olduðu mineralizasyon süreçleri dolayýsýyla bitkilerin tuz tolerans indekslerini artýrdýðýný belirtmiþlerdir. Arýtma çamuru uygulamasýnýn toprak azot içeriðine olan etkisi, toprak organik madde içeriðinde meydana getirdiði deðiþime benzerlik göstermiþtir (Tablo 5). Yýllar ortalamasý dikkate alýndýðýnda, tüm uygulama düzeyleri kontrol parseline göre önemli düzeyde deðiþiklikler göstermiþ olup en yüksek etki 12 t/da en düþük etki ise 4 t/da uygulamasýnda elde edilmiþtir. Söz konusu etki, toplam azot içeriði %4,46 olan arýtma çamuru ilavesinden kaynaklanmýþtýr (Kocaer ve ark. 2003). Killi týn bünyeye sahip tuzlu-alkali topraða deðiþen düzeylerde arýtma çamuru ilavesi, toprak katyon deðiþim kapasitesini (KDK) her üç yýlda da istatistiksel olarak etkilemiþ olup bu etki yýllara baðlý olarak deðiþiklikler göstermiþtir (Tablo 6). Organik maddenin toprak KDK'sý üzerine saðladýðý olumlu etki birçok araþtýrmacý tarafýndan da ortaya konulmuþtur (Bergkvist ve ark. 2003, Antolín ve ark. 2005). Arýtma çamurunun Ca +2 ve Mg +2 içeriðinin çok yüksek olmasý nedeniyle uygulanan Ca +2 ve Mg +2, deðiþim yüzeyindeki Na + ile yer deðiþtirerek deðiþim yüzeyindeki Na + 'um nispi oranýný azaltmýþtýr (Tablo 6). Arýtma çamuru uygulama düzeyine baðlý olarak topraklarýn deðiþebilir Na + içeriðinde meydana gelen bu azalýþ, iyon deðiþiminin gerçekleþtiði kolloidal yüzeylerde tamamlayýcý iyon etkisi gösteren K +, Ca +2 ve Mg +2 'un içeriðinde meydana gelen artýþ ile yakýndan iliþkilidir (Lax ve ark. 1994, García-Orenes ve ark. 2005). Arýtma çamurunun saðladýðý bu olumlu etki, gerek yapýsýnda yüksek miktarlarda bulundurduðu Ca +2 (%7,4), K + (%2,1) ve Mg +2 (%1,9) içeriðine, gerekse de ph'nýn düþüþü ile saðladýðý Ca +2 elveriþliliðine baðlanabilir (Antolín ve ark. 2005). Saðlanan bu olumlu deðiþim 2005 yýlýnda en yüksek düzeyde elde edilirken, 2006 ve 2007 yýllarýnda azalan oranlarda gerçekleþmiþtir. Söz konusu etkinin zamanla azalmasý taban suyu ile hareket eden tuzun deðiþim yüzeylerini doyurmasý ve tamamlayýcý iyonlarýn sodyum konsantrasyonunun artýþýna baðlý olarak etkisini kaybetmesi ile açýklanabilir (Sezen 1995, Munsuz ve ark. 2001). Ayný etki deðiþebilir sodyum yüzdesinde de (ESP) görülmektedir (Tablo 6). 44 Tablo 6. Arýtma çamuru uygulama düzeyinin toprak kimyasal özellikleri üzerine etkisi (II). : Büyük harfler yýllar arasýndaki, küçük harfler ise ayný yýllara ait uygulama düzeyleri arasýndaki farklarý göstermektedir (Ort±SH, n=9). Ortalamalar arasýndaki farklar p<0,05 önem seviyesinde test edilmiþtir. * Deðiþebilir Na (%)= {(Deðiþebilir Na- Suda çözünebilir Na)/ KDK} x 100 formülünden hesaplanmýþtýr. Arýtma çamuru tüm uygulama düzeylerinde toprak Fe +2, Mn +2, Zn +2 ve Cu +2 içeriklerinde bitkilerin ihtiyaç duyduðu kritik konsantrasyonlardan daha yüksek düzeylerde bir artýþ saðlamýþtýr (Tablo 6). Yüksek aðýr metal içeriðine sahip arýtma çamurlarýnýn ayný alana uzun yýllar boyunca uygulanmasý, bu elementlerin topraklardaki hareket kabiliyetlerinin sýnýrlý olmasýndan dolayý, toprak aðýr metal içeriðinin artmasýna neden olabilen önemli bir risk faktörüdür (Ingelmo ve ark. 1998). Bu nedenle tarýmsal alanlara No: 73, 2009

7 Arýtma Çamurlarýnýn Fiziksel ve Kimyasal Toprak Düzenleyicisi... Ekoloji uygulanacak arýtma çamurlarýnýn seçiminde bu faktörün göz önünde bulundurulmasý, sürdürülebilir yönetim için oldukça önemlidir. Arpa Bitkisinin Verimi Üzerine Etkisi Elektriki iletkenlik (EC) deðerinin ve Na + içeriðinin yüksek olmasýndan ötürü tuzlu-alkali alanda bitki büyümesi görülmemiþ olup her üç yýlda da verim alýnamamýþtýr. Ancak artan uygulama düzeyine paralel olarak alanda tuzluluða ve alkaliliðe dayanýklý olan Suaeda altissima (L.) Pall. yabancý otu kendiliðinden yetiþmiþtir. SONUÇ Organik madde içeriði yüksek arýtma çamurunun tuzlu-alkali topraða uygulanmasý, hem fiziksel hem de kimyasal toprak özelliklerinde önemli deðiþikliklere neden olmuþtur. Elde edilen etki, araþtýrmanýn yürütüldüðü yýllara ve seçilen uygulama düzeylerine baðlý olarak farklýlýklar göstermekle birlikte, incelenen bütün fiziksel ve kimyasal parametreler bakýmýndan en yüksek etki en yüksek uygulama düzeyi olan 12 t/da uygulamasýndan elde edilmiþtir. Ancak bu olumlu etki, toprak ESP'sinde arzu edilen seviyelere ulaþmamýþtýr. Tuz stresinin yoðun olarak görüldüðü bu alanda arýtma çamuru etkinliðinin artýrýlarak topraðýn bitki yetiþtiriciliði için uygun hale getirilmesi topraktaki tuz hareketinin drenaj kanallarýyla kontrol altýna alýnmasý ile mümkün olabilir. ESP'nin tam düþürülmeden arýtma çamurunun etkili olmasý mümkün deðildir. Dolayýsýyla organik karakterli materyallerin bu gibi alanlara uygulanmasý ýslah sonrasý tercih edilmelidir. TEÞEKKÜR Bu çalýþma Atatürk Üniversitesi tarafýndan desteklenmiþtir (BAP /196). Bu çalýþma Prof. Dr. A. Vahap YAÐANOÐ- LU nun yönetiminde Dr. Ýlker ANGIN tarafýndan hazýrlanan doktora tezinden oluþturulmuþtur. KAYNAKLAR Abrol IP, Yadav JSP, Massoud FI (1988) Salt-affected soils and their management. FAO Soils Bulletin No: 39, Rome. Aggelides SM, Londra PA (2000) Effect of compost produced from town wastes and sewage sludge on the physical properties of a loamy and a clay soil. Bioresource Technology 71, Akten Þ, Akkaya A (1986) Kýraç koþullarda farklý gübre uygulamalarýnýn bazý kýþlýk arpa çeþitlerinde kýþa dayanýklýlýk ve dane verimi ile bazý verim öðelerine etkisi. DOÐA Türk Tarým ve Ormancýlýk Dergisi 10, 2, Albiach R, Canet R, Pomares F, Ingelmo F (2001) Organic matter components, aggregate stability and biological activity in a horticultural soil fertilized with different rates of two sewage sludges during ten years. Bioresource Technology 77, Anonymous (1954) Diagnosis and Improvement of Saline and Alkali Soils. United States Department of Agriculture, Agriculture Handbook No: 60, Washington. Anonymous (1985) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (16th Edition). APHA, AWWA and WPCF, Washington. Anonymous (1990) Micronutrient assessment at the country level: An International study. FAO Soils Bulletin, No: 63, Rome. Anonymous (1991) Türkiye Topraklarý Verimlilik Envanteri. T.C. Tarým Orman ve Köy Ýþleri Bakanlýðý, Köy Hizmetleri Genel Müdürlüðü, Ankara. Anonymous (2001) Toprak Kirliliðinin Kontrolü Yönetmeliði (TKKY) tarih ve sayýlý Resmi Gazete, Ankara. Anonymous (2004) SPSS Inc., SPSS 13.0 Base User's Guide, Prentice Hall. Anonymous (2005) Official Methods of Analysis (18th Edition). In: Hortwitz W, Latimer GW (eds), AOAC-Int. Gaithersburg, MD, USA. Antolín MC, Pascual I, García C, Polo A, Sánchez-Díaz M (2005) Growth, yield and solute content of barley in soils treated with sewage sludge under semiarid Mediterranean conditions. Field Crops Research 94, Bawer LD (1959) Soil Physics (5 th Edition). John Wiley and Sons Inc., Newyork. No: 73,

8 Ekoloji Angýn ve Yaðanoðlu Bergkvist P, Jarvis N, Berggren D, Carlgren K (2003) Long-term effects of sewage sludge applications on soil properties, cadmium availability and distribution in arable soil. Agriculture, Ecosystems and Environment 97, Bilgin N, Eyüpoðlu H, Üstün H (2002) Biyokatýlarýn (Arýtma Çamurlarýnýn) Arazide Kullanýmý. ASKÝ Arýtma Tesisi Baþkanlýðý - Köy Hizmetleri Genel Müdürlüðü Ankara Araþtýrma Enstitüsü, Ankara. Blake GR (1965a) Bulk density. In: Black CA (ed), Methods of Soil Analysis, Part II. American Society of Agronomy, Madison, Wisconsin, Blake GR (1965b) Particle density. In: Black CA (ed), Methods of Soil Analysis, Part I. American Society of Agronomy, Madison, Wisconsin, Bremner JM, Mulvaney CS (1982) Total Nitrogen. In: Page AL (ed), Methods of Soil Analysis, Part 2, Chemical and Microbiological Properties. Agronomy, Celik I, Ortas I, Kilic S (2004) Effects of compost, mycorrhiza, manure and fertilizer on some physical properties of a Chromoxerert soil. Soil & Tillage Research 78, Cheng H, Xu W, Liu J, Zhao Q, He Y, Chen G (2007) Application of composted sewage sludge (CSS) as a soil amendment for turfgrass growth. Ecological Engineering 29, Demiralay Ý (1993) Toprak Fiziksel Analizleri. Atatürk Üni. Zir. Fak. Yayýn No: 143. Erzurum. Epstein E (1975) Effect of sewage sludge on some soil physical properties. J. Environ. Qual. 4, 1, Epstein E (2003) Land Application of Sewage Sludge and Biosolids. Lewis Publishers, Boca Raton Florida. García-Orenes F, Guerrero C, Mataix-Solera J, Navarro-Pedreño J, Gómez I, Mataix-Beneyto J (2005) Factors controlling the aggregate stability and bulk density in two different degraded soils amended with biosolids. Soil & Tillage Research 82, 1, Gee GW, Bauder JW (1986) Particle-size analysis. In: Klute A (ed), Methods of Soil Analysis, Part 1, Physical and Minerological Methods. Agronomy, Hanay A, Þahin Ü, Canbolat M, Anapalý Ö (1996) Sabit seviyeli permeametre yönteminde farklý potansiyometrik yüklerin topraklarýn hidrolik iletkenliklerine etkisi. Atatürk Üni. Zir. Fak. Derg. 27, 2, Hati KM, Biswas AK, Bandyopadhyay KK, Misra AK (2007) Soil properties and crop yields on a vertisol in India with application of distillery effluent. Soil & Tillage Research 92, Ingelmo F, Canet R, Ibañez MA, Pomares F, García J (1998) Use of MSW compost, dried sewage sludge and other wastes as partial substitutes for peat and soil. Bioresource Technology 63, Kemper WD, Rosenau RC (1986) Aggregate stability and size distribution. In: Klute A (ed), Methods of Soil Analysis, Part 1, Physical and Mineralogical Methods. Agronomy, Madison, Wisconsin, Klute A (1965) Laboratory measurement of hydraulic conductivity of saturated soil. In: Black CA (ed), Methods of Soil Analysis, Part 1. ASA, Madison, WI, Kocaer FO, Kemiksiz A, Baþkaya HS (2003) Arýtma çamuru uygulanmýþ bir topraktaki organik azotun mineralizasyonu üzerine bir araþtýrma. Ekoloji 12, 46, Lax A, Díaz E, Castillo V, Albaladejo J (1994) Reclamation of physical and chemical properties of a salinized soil by organic amendments. Arid Soil Res. Rehab. 8, Lindsay WL, Norwell WA (1969) Development of DTPA soil test for zinc, iron, manganese and copper. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 33, Munsuz N, Çaycý G, Ok Sözüdoðru S (2001) Toprak Islahý ve Düzenleyiciler (Tuzlu ve Alkali Topraklarýn Islahý). Ankara Üni. Zir. Fakültesi Yayýn No: 1518, Yardýmcý Ders Kitabý No: 471, Ankara. Nelson RE (1982) Carbonate and Gypsum. In: Page AL (ed), Methods of Soil Analysis, Part 2, Chemical and Microbiological Properties. Agronomy, Madison, Wisconsin, Nelson DW, Sommers LE (1982) Organic matter. In: Page AL (ed), Methods of Soil Analysis, Part 2, Chemical and Microbiological Properties. Agronomy, Madison, Wisconsin, Ravindran KC, Venkatesan K, Balakrishnan V, Chellappan KP, Balasubramanian T (2007) Restoration of saline land by halophytes for Indian soils. Soil Biology & Biochemistry 39, No: 73, 2009

9 Arýtma Çamurlarýnýn Fiziksel ve Kimyasal Toprak Düzenleyicisi... Ekoloji Rhoades JD (1982a) Cation exchange capacity. In: Page AL (ed), Methods of Soil Analysis, Part 2, Chemical and Microbiological Properties. Agronomy, Madison, Wisconsin, Rhoades JD (1982b) Exchangeable cations. In: Page AL (ed), Methods of Soil Analysis, Part 2, Chemical and Microbiological Properties. Agronomy, Madison, Wisconsin, Rhoades JD, Kandiah A, Mashali AM (1992) The use of saline waters for crop production. FAO Irrigation and Drainage Paper No: 48, Rome. Richards LA (1948) Porous plate apparatus for measuring moisture retention and transmission by soil. Soil Sci. 66, Richards LA (1949) Method of measuring soil moisture tension. Soil Sci. 68, Sezen Y (1995) Toprak Kimyasý. Atatürk Üni. Yayýnlarý No: 790. Ziraat Fakültesi Yayýn No: 322. Ders Kitaplarý Serisi No: 71. Erzurum. Smernik RJ, Oliver IW, McLaughlin MJ (2004) Changes in the nature of sewage sludge organic matter during a twenty-one-month incubation. J. Environ. Qual. 33, Tsadilas CD, Mitsios IK, Golia E (2005) Influence of biosolids application on some soil physical properties. Communications in Soil and Plant Analysis 36, Veeresh H, Tripathy S, Chaudhuri D, Ghosh BC, Hart BR, Powell MA (2003) Changes in physical and chemical properties of three soil types in India as a result of amendment with fly ash and sewage sludge. Environmental Geology 43, Yýldýrým E, Turan M, Dönmez MF (2008) Mitigation of salt stress in Radish (Raphanus Sativus L.) by plant growth promoting rhizobacteria. Romanian Biotechnological Letters 13, Weber J, Karczewska A, Drozd J, Licznar M, Licznar S, Jamroz E, Kocowicz A (2007) Agricultural and ecological aspects of a sandy soil as affected by the application of municipal solid waste composts. Soil Biology & Biochemistry 39, No: 73,