TOPRAKTAKİ HÜMİK ASİT MİKTARINA BAĞLI OLARAK ZEYTİN TOPRAĞI, ZEYTİN YAPRAĞI VE ZEYTİNİN MEYVESİNDE ÇİNKO MİKTARININ DEĞİŞİMİ

Transkript

1 TOPRAKTAKİ HÜMİK ASİT MİKTARINA BAĞLI OLARAK ZEYTİN TOPRAĞI, ZEYTİN YAPRAĞI VE ZEYTİNİN MEYVESİNDE ÇİNKO MİKTARININ DEĞİŞİMİ Feyzullah Tokay 1, Sema Bağdat Yaşar 2 1 Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çağış Balıkesir 2 Balıkesir Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Çağış Balıkesir feyzullahtokay@hotmail.com, sbyasar@balikesir.edu.trr Özet Zeytinde çinko miktarı zeytinin meyve tutumunda oldukça etkilidir. Bu nedenle yaprak ve toprakta Zn tayini oldukça önemlidir. Zeytinde bulunan Zn miktarında topraktaki humik asit miktarı ve tayinide oldukça önemlidir. Çünkü hümik asitler besin tutma özelliğine sahiptirler. Bu çalışmada Ayvalık ve Küçükkuyu yörelerinden alınan toprak numunelerindeki humik asit miktarları gravimetrik olarak belirlenmiştir. Topraktaki Zn ölçümü içinde yaş bozundurma yapılmış ve Zn miktarı AAS ile ölçülmüştür. Ayrıca bu yörelerden alınan zeytin yaprağı ve meyvesi mikrodalga ile çözünürleştirilmiş ve Zn miktarı yine AAS ile belirlenmiştir. Alınan sonuçlara bağlı olarak toprak, yaprak ve meyvedeki Zn miktarları arasında humik asitle bir koreleasyon kurulmaya çalışılmıştır.. Anahtar Kelimeler: Zeytin, eser element, humik asit, AAS, IR-spektroskopisi Giriş Ülkemizde, Akdeniz iklim bölgesinde zeytin üretimi yapılan alanlar genelde kireçli ve killi topraklar olarak bilinmektedir. Zeytin ağacı yaprakları kalın kutikulasıyla en az su kaybeden ve çok az su ile hayatta kalabilen, her mevsim yeşil, her türlü zorluklara karşı koyabilen bir bitkidir. Zeytin bu topraklarda karakterini bulmuştur ve zeytinle bu koşullarda hiçbir bitki rekabet edemez. Ancak bu koşulların zeytin üretimi üzerinde olumsuz bir etkisi de vardır. Bu topraklarda çinko hemen hemen hiç yoktur. Çinko, noksanlığı ürün tutumundan ve meyve dökümüne kadar bir çok konuda etkilidir. Ayrıca çinko bir sonraki takip eden yılda meyve verecek sürgünlerin oluşumuna doğrudan etkilidir. Çinkonun kış aylarından sonra oluşan çiçek gözleri üzerinde doğrudan etkisi olması nedeniyle, hasattan sonra yapraktan takviyesi yapılmazsa, çok geç uygulamalardan sonuç alınamayacağından, üretim kayıpları telafi edilemeyecek seviyelerde meydana gelecektir. Eğer yapraktan takviye yapılmazsa, ağaç ürün vermediği yıllarda bu mikro elementi depolayacak ve ürün verdiği yıllarda depoladığı çinkoyu kullanacaktır. Ve ertesi yıl ürün vermeyecektir. Bitkilerde eser element miktarı ayrıca topraktaki organik madde miktarına da bağlıdır. Organik maddelerin en başında da hümik asitler sayılabilir. Hümik asitler ve besin elementleri toprakta fiziksel, kimyasal ve biyolojik etkiler göstererek toprak verimliliğinin arttırılmasında bitki beslenmesi ve gelişiminde yararlar gösterir. Humik asitler kök gelişimini hızlandırır ve güçlendirir. Zedelenmiş kökleri iyileştirir. Çiçeklenme, yaprak gelişimi, bitki büyümesini ve kök bölgesi aktivitesini artırır. Bitkilerin besin alımını düzenler ve artırır. Bitkinin, eser element kullanma yeteneğini arttırır. Bitkiler, bünyeleri için gerekli elementleri, topraktan direk olarak, anorganik formda veya oksitleri halinde alamazlar. Bu elementlerin alımı için, köklerinden biyoligandlar salgılarlar. Salgılanan bu biyoligandlar ile, uygun kimyasal yapıda bulunan metaller ile şelatlar oluşturarak bitkinin kullanabileceği formda kökten alınırlar. Topraktaki organik materyal olan humik asit de bitki için gerekli olan metallerin uygun formda bitkiye geçişinde yine şelatlaştırı olarak görev alır. Materyal ve Yöntem Burhaniye ve Küçükkuyu yörelerinden alınan toprak numuneleri açık havada kurumaya bırakıldı. Nemi uzaklaştırılan toprak numuneleri 2 mm lik elekten geçirildi ve humik asit izolasyonu ve Zn miktarının belirlenmesi için yapılacak bozundurma işlemi için hazır hale getirildi. 219

2 Humik Asitlerin İzolasyonu: Nemi uzaklaştırılmış ve 2 mm lik elekten geçirilmiş toprak numunelerinden humik asit izolasyonu için alkali çözeltisi kullanıldı. Bunun için 0,1 M NaOH çözeltisi ve toprak numuneleri 10:1 oranında karıştırıldı ve oda sıcaklığında (25 C)de 20 saat boyunca çalkalayıcıda çalkalandı. Çalkalama işlemi tamamlandıktan sonra dekantasyonla ayrılan ekstrakt, 4600 rpm devirde 30 dak. santrifüjlenerek askıda kalan katı kısmın tamamı çözelti fazından ayrıldı. Katı fazdan tamamen ayrılan alkali çözelti, 6 M HCl ile ph=2 oluncaya kadar asitlendirildi. Humik asit, çözünürlüğü ph=2 de çok düşük olduğu için çökeldi. Çözelti, buzdolabı içerisinde 24 saat tutulduğunda humik asitler gözle görülür saf bir şekilde elde edildi. Çözelti mavi bant süzgeç kağıdından geçirilerek, koyu renkli(siyah, koyu kahve) humik asit elde edildi. Zeytin Meyve ve Zeytin Yaprağının Çözünürleştirilmesi: Burhaniye ve Küçükkuyu yörelerinden toplanan yaprak ve meyve numunelerinin çözünürleştirilmesi için mikrodalga ile bozundurma yapıldı. Yaprak numuneleri, yıkandıktan sonra, etüvde nemi uzaklaştırıldı ve kurutulup, ufalanarak saklandı. Zeytin numuneleri ise yıkandıktan sonra derin dondurucuda -18 C de saklandı. Bozundurma işlemi için 0,2 g civarında yaprak numunesinin tam tartımı alındı ve 5 ml HNO 3 ile teflon mikro dalga kaplarına konuldu. Zeytin meyve numuneleri de homojenize edildi ve 0,3 g civarında tam tartımı alınarak 5 ml HNO 3 ile karıştırıldı ve mikro dalga bozundurma sisteminde çözünürleştirildi. Numuneler aşağıdaki mikro dalga programına göre bozunduruldu. Bozundurma işlemi bittikten sonra oda sıcaklığına getirilen çözeltiler son hacmi 50 ml olacak şekilde seyreltildi. Çizelge 1: Mikrodalga bozundurma programı Süre(1) (dak) Basınç (PSI) Sıcaklık ( C) Süre(2) (dak) Süre(1): İstenilen sıcaklığa ulaşma süresi Süre(2): İstenilen sıcaklıkta kalma süresi Toprak Numunelerinin Bozundurulması: Kurutulmuş ve 2 mm elekten geçirilmiş toprak numunelerinden 0,1 g civarında tam tartım alınarak 20 ml kral suyunda(15 ml HCL, 5 ml HNO 3 ) 10 saat boyunca geri soğutucu altında mantolu ısıtıcıda kaynatıldı. Bozundurma işleminden sonra katı faz ayrıldı ve çözelti son hacmi 100 ml olacak şekilde saf su ile seyreltildi, alevli atomik absorpsiyon spektrometresi (FAAS) ile Zn derişimleri belirlendi. Bulgular ve Tartışma Toprak numunelerinden izole edilen humik asitlerin yapılarının incelenmesi için infrared spektrometre (FT-IR) ile spektrumları alındı ve ayrıca gravimetrik yöntem de kullanılarak toprak örneklerinin humik asit içerikleri kütlece yüzde olarak tespit edildi. Burhaniye yöresinden alınan toprak numunesinde, humik asit miktarı % 1,23 olarak bulunurken, Küçükkuyu yöresinden alınan numunede, humik asit miktarı % 0,39 dur. Toprak numunelerinden izole edilen humik asitlere ait FT-IR spektrumları aşağıda verilmektedir. 220

3 Şekil 1: Burhaniye, Küçükkuyu ve standart numunelerine ait Humik Asit FT-IR spektrumları Burhaniye humik asit örneği 3222,1 Küçükkuyu humik asit örneği 1655,3 1034,0 529,0 472,1 %T 3645,9 1693,8 standart ekstrakt humik asit 1033,8 460,1 3387,8 2924,6 1709,4 1611,7 1245,6 766,8 572,6 4000, ,0 cm-1 Bozundurulmuş toprak, yaprak ve meyve numunelerindeki Zn miktarlarının tayininde FAAS kullanılmıştır. Kalibrasyon grafiğinin oluşturulmasında 0,5 1,0 1,5 2,0 ppm Zn standartları kullanıldı, bu standartlar için FAAS ile absorbans değerleri belirlendi ve aşağıda verilen kalibrasyon grafiği oluşturuldu. Toprak Numuneleri için Kalibrasyon Grafiği A 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0-0,02 y = 0,0688x - 0,0006 R 2 = 0, ,5 1 1,5 2 2,5 C (ppm) Şekil 2: Toprak numuneleri için kullanılan kalibrasyon grafiği Standart kalibrasyon eğrisi oluşturulduktan sonra sırasıyla Burhaniye ve Küçükkuyu toprak numunelerinin A(absorbans) değerleri ve 0,071 olarak okundu. Buna göre kalibrasyon eğrisinden yararlanılarak Zn miktarları 0,78 ppm ve 1,04 ppm olarak bulundu. Zeytin yaprak ve meyve numuneleri de mikrodalga sisteminde bozundurulduktan sonra FAAS ile tayin edildi. Kalibrasyon grafiğinin oluşturulmasında 0,1 0,2 0,3 0,4 ppm Zn standartları kullanıldı, bu standartlar için FAAS absorbans değerleri belirlendi ve aşağıdaki grafik oluşturuldu. 221

4 Yaprak ve Meyve Numuneleri için Kalibrasyon Grafiği 0,025 0,02 y = 0,052x + 0,0004 R 2 = 0,9985 0,015 A 0,01 0, ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 C(ppm) Şekil 3: Yaprak ve meyve numuneleri için kalibrasyon grafiği Oluşturulan kalibrasyon grafiğinden sonra okutulan numunelerde A değerleri ve derişimleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. Çizelge 4: Yaprak ve meyve numuneleri A(absorbans) ve C(ppm) değerleri Yaprak Numuneleri Meyve Numuneleri Küçükkuyu Burhaniye Küçükkuyu Burhaniye A 0,009 0,011 0,006 0,007 C(ppm) 0,16 0,20 0,11 0,13 Sonuç Toprak numunelerindeki humik asit ve yaprak ve meyve numunelerindeki Zn miktarları karşılaştırıldığında, yüzdece humik asit miktarı yüksek olan Burhaniye de yaprak ve meyve numunelerindeki Zn miktarları daha yüksektir. Buna karşılık kütlece humik asit yüzdesi daha düşük olan Küçükkuyu da yaprak ve meyve numunelerindeki Zn miktarı daha düşük olarak ölçülmüştür. Buradan humik asitlerin bitkilerin beslenmesi ve gerekli eser elementlerin alımı açısından ne kadar önemli olduğu gözlenmektedir. Toprakta, Zn miktarları yaprak ve meyveye göre nispeten yüksektir. Bu durumdaki en önemli etken humik asit ve diğer doğal ligandalrın varlığıdır. Çünkü bitki, uygun formdaki Zn metalini ancak şelat yaparak veya suda çözünmüş olarak alabilir. Oksit yapısındaki elementleri direk olarak kullanamaz. Bunun için toprakta metal tayininde, toplam element miktarı değil, element fraksiyonlarının belirlenmesi amaçlanmalıdır. Ayrıca daha fazla sayıda örnekleme ve toprağın karakterizasyonunun yapılması gereklidir. Element mobilitesi ve diğer elementlerle olan etkileşimler de bitkinin eser elementlerden yararlanmasını etkilemektedir. Ancak bu çalışma temel düzeyde, toprakta ve bitkide eser element tayinleri, humik asit izolasyonu ve tayini ayrıca eser element-humik asit ilişkisini vurgulaması ve temel bilgileri sunması açısından önem arzetmektedir. Kaynakça : 1. Plaza, C., Senesi, N., Polo, A., Brunetti, G., 2005, Acid-Base Properties of Humic and Fulvic Acids Formed During Composting, Environ. Sci. Techonol. 39: Yaşar, S. B., Zeytin ve Zeytin Yağında Magnezyum un Fraksiyonlama Çalışmaları, 3. Tessier, A., Campbell, P. G. C. Ve Bisson M:, Sequential Extraction Procedure for the Speciation of Particulate Trace Metals, Analytical Chemistry, Vol:51, No:7, Haziran

5 4. Rauret, G., Extraction Procedure for the determination of heavy metals in contaminated soil and sediment, Talanta, 46: Ge, Y., Murray, P., Hendershot, W. H., 2000, Trace Metal Speciation and Bioavailability in Urban Soils, Enviromental Pollution, 107: Undabeytia, T., Sanchez-Verdejo, T., Morillo, E., Maqueda, C., Effect of Organic Amendments on the Retention and Mobility of Imazaquin in Soils, J. Agric. Food Chem.2004, 52: Sağıroğlu, A., Özdemir, Z., Biyojeokimyasal Prospeksiyon, Jeoloji Mühendisliği, Kasım 1997, Sayı Lofts, S., Davidj. S., Svendsen, C., Tıppıng, E., Deriving Soil Critical Limits for Cu, Zn, Cd and Pb: A Method Based on Free Ion Concentrations, Environ. Sci. Techonol. 38: Brunetti, G., Plaza, C., Senesi, N., Olive Pomace Amendment in Mediterranean Conditions: Effect on Soil and Humic Acid Properties and Wheat (Triticum turgidum L.) Yield, J. Agric. Food Chem. 53: Yin, Y., Impellitteri, C. A., You, S., Allen, H. E., The Importance of Organic Matter Distribution and Extract Soil: Solution Ratio on the Desorption of Heavy Metals From Soils, The Science of the Total Environment, 287: Muntau, H., Ure, A., Griepink, B., Trace Element Speciation in Soils and Sediments, IUPAC- Comission on Microchemical Techniques and Trace Analysis 223