TOPRAK MİKROBİYOLOJİSİ

Toprak; Kayaların ve organik maddelerin farklı büyüklükteki ayrışma ürünlerinde meydana gelen, içinde çeşitli canlıları barındırarak bitkilere durak ve besin kaynağı görevini yapan bir ortamdır. Toprak 5 büyük madde grubundan oluşur. Bunlar; Mineral madde, Organik madde, Canlı topluluğu, Hava ve Su dur.

İnsan atıkları ile ilgili bitki dokuları doğrudan veya dolaylı olarak toprağa geçer. Bunlar, toprağın organik ve inorganik bileşenlerine dönüştürülür. Toprağın özelliği bölge ve iklime göre değişir.

Toprak Mikroflorası Toprağa geçen organik maddeler, toprak mikroflorası tarafından organik ve inorganik bileşiklere dönüştürülür. Toprak mikroflorası: Bakteriler, Mantarlar, Algler, Protozoonlar virusler Bunların miktarı, verimli 1 g toprakta milyarlarca sayıya ulaşır (çizelge 12-1). Ayrıca kurtlar, solucanlar böcekler, yumuşakçalar v.b. basit yapılı hayvanlarda bulunur (şekil 12-2)

Toprakda besin zinciri

Çizelge 1.Farklı derinlikteki 1 g bahçe toprağındaki mikroorganizma sayısı (Alexander 1997) (Tortora ve ark. 1998) Derinlik, cm Bakteri Antinomisetler Mantarlar Algler 3-5 9.750.000 2.080.000 119.000 25.000 20-25 2.179.000 245.000 50.000 5.000 35-40 570.000 49.000 14.000 500 65-75 11.000 5.000 6.000 100 135-145 1.400-3.000 -

Toprak Mikroflorası Toprağa geçen selüloz selülaz, xylan xylanaz, nişasta amilaz enzimine sahip, pektin pektinaz enzimlerine lignin ise çeşitli enzim sistemlerine sahip organizmalar tarafından toprakta CO2 ve H2O ya kadar parçalanır. Toprakta zor parçalanan lignin, yağlar, mumlar, karbonhidratlar ve proteinlerin toprak mikrofloransı ve faunası tarafından kısmen parçalanması sonucu humus oluşur. Humus kuyu renkli,şekilsiz C/N oranı 10:1 olan bir maddedir. Toprağın su tutma, azot ve değer besin elementleri sağlama, havalanma kapasitesini artıran ve bu sebeple de bulunması istenen bir bileşiktir.

Toprak Mikroflorası Antinomiset bakteri grubu, toprakta çok yaygındır. Küflere benzer filamentli yapı oluştururlar. Geosmin adı verilen gaz yapısında bileşik salgılarlar. Bu da tipik toprak kokusunu oluşturur. Bakterilerden sonra,toprakta mantarlar önemli miktarda biyokütle üretirler. Algler nemli ve güneş alan topraklarda bulunur. Protozoon toprakta uygum olmayan şartlarda kist formunda bulunur. Toprakta mikrobiyal aktivite olmaz ise, yeryüzünde hayat devam edemez. Doğada madde döngüsü mikroorganizmalar tarafından yürütülür.

Çizelge 2. Yazlık buğday rizosferinde (Kök bölgesinde) ve bitkisiz toprakta bulunan mikroorganizma sayılarının karşılaştırılmas Mikroorganizma Rizosfer (kök bölgesi) toprağı Kontrol toprak Bakteriler 1200 10 6 53 106 Actinomycetes 46 10 6 7 106 Fungus 12 10 5 1 105 Protozoon 24 10 2 10 10 2 Alg 5 10 3 27 10 3 Bakteri gruplar: Amonofikasyon bakt. 500 10 6 4 10 6 Gaz üreten anaeroblar 39 10 4 3 10 4 Anaeroblar 12 10 6 6 10 6 Denitrifikantlar 126 10 6 1 10 5 Aerobik selüloz parçalayanlar 7 10 5 1 10 5 Anaerobik selüloz parçalayanlar 9 10 3 3 10 3 Spor oluşturanlar 930 10 3 573 10 3 Radiobacter tipleri 17 10 6 1 10 4 Azotobacter <1000 <1000

Toprak Faunası Toprak faunasının önemli bir kısmı protozoonlar oluşturur. Bunlardan önemlileri Amipler, Kamçılılar Kirpikliler dir. Toprak protozoonları erimiş organik madde ve bakterileri yiyerek beslenirler. Bunlar büyüklük bakımından Mikrofauna olarak tanımlanır (şekil 12-3). Toprak protozoonları, organik maddenin parçalanmasında, katı ve sıvı atıkların bertaraf edilmesinde önemli görevler yaparlar.

Toprak Mikroflorası Büyüklük bakımından diğer grup Mesofauna olarak tanımlanır ve çoğu bitki paraziti olan Nematod lar bu gruba girer. Böcek larvaları,kırk ayaklar ve benzeri canlılar Makrofauna olarak tanımlanır. Toprak biyolojisi bakımından büyük önemi olan toprak solucanlarının girdiği grup Megafauna olarak adlandırılır. Bunların en önemlisi Lumbricus terrestris tir.

Toprak Mikroflorası Önemli olan diğer hayvanlar; karındanbacaklılar, kabuklulardan yengeç, örümcek böceği, akarlar ve daha birçok böcek toprağa geçen ot ve benzeri bitkisel materyali parçalar. Toprağa geçen organik maddenin parçalanması, toprak oluşumu ve toprak karıştırılmasında etkili olan diğer havanlardan kör fare, tarla faresi, sincap yılan v.b. sürüngenlerdir.

Toprak Verimliliğine Katkı Yukarda belirtilen ve çeşitli gruptan olan hayvanlar toprağa geçen organik maddenin parçalanması, mineralizasyon, dışkıları humus oluşumu ve toprağın karıştırılması gibi yollarla toprak verimliliğine katkıda bulunurlar. Topraktaki hayvansal biyokütlenin (biomass) oranı yaklaşık % 60 dır. Bu miktar, kök hariç toplam biyokütlenin % 15 ini oluşturur.

Toprak Verimliliğine Katkı Toprak verimliliğine fiziksel ve biyokimyasal katkının yanında, toprak faunası, kolay parçalanabilen, proteince zengin biyokütleyi oluşturur. Toprak solucanlarının m2 deki miktarı tarla toprağında 5-200, çayırlık alanda 50-300 adet arasındadır. Bu miktar, taze ağırlık/m2 alan itibariyle, tarla toprağında 100 g ve çayırlık alanda 250 g a adar çıkabilir. Kuru ağırlık itibariyle toprak solucanının %60-70 oranında protein ihtiva ettiği düşünülürse, bu canlı grubunun toprağa önemli ölçüde azot kazandırdığı ortaya çıkar (Anderson 1992).

Herbisit ve Pestisitlerin Parçalanması Yabancı ot mücadelesinde kullanılan kimyasal ilaçlar (herbisit) ile tarımsal zararlı ve hastalıkların mücadelesinde kullanılan kimyasal ilaçlar (pestisit) sonuç olarak toprağa geçer ve toprak organizmaları tarafında parçalanılır. Belirtilen maddelerin toprakta birikmesi, parçalanması, toprak florasına etkisi, ömürlerinin üzün veya kısa oluşu, sulara karışmaları v.b.olaylar mikrobiyologlarını, biyologları ve çevrecileri ilgilendiren konulardır.

Herbisit ve Pestisitlerin Parçalanması İdeal bir pestisit, zararları kısa sürede öldürmeli ve zehirli olmayan bileşenlerine parçalanabilmelidir. Artan nüfus, buna bağlı olarak artması zorunlu olan tarımsal üretim ve ekonomik üretim için de kullanılan tarımsal mücadele ilaçları, gelecekte tarımda, mikrobiyolog ve çevrecilerin en çok dikkat etmeleri gereken konu olacaktır.

Kirlenmiş Toprakların Mikroflorası ve Faunası Kanalizasyon, mandıra, mezbaha, kombina v.b. İşletmelerden çıkan kirli sularla sulanan tarım topraklarında Salmonella, Shigella, Escherichia coli, Enterobacter ve Klebsiella bulunmuştur.

Kirlenmiş Toprakların Mikroflorası ve Faunası Belirtilen kirli sular, arıtılmadan tarım alanlarının sulanmasında kullanıldıklarında, toprak ve ürünü, çocuk felci ve sarılık gibi zehirlenme, dizanteri, tetenoz, kolera v.b.hastalıkların bakteri ile bulaştırmaktadır.

Kirlenmiş Toprakların Mikroflorası ve Faunası İnsan patojenlerinin çoğu toprakta bulunur. Salmonella türleri toprakta birkaç hafta veya ay canlı kalabilir. Bacillus antracis (şarbon basili) toprakta 10 larca yık canlı kalır. Clostridium tetani (tetenoz etkeni) CI. botulinum ( botilizm etken) ve CI perfringens (gazlı gangren etkeni) endosporlu bakteriler olup, toprakta doğal olarak bulunurlar. Toprakta, gıda ve yaralanan dokuya geçerek orada toksin oluştururlar.

Kirlenmiş Toprakların Mikroflorası ve Faunası Tenya gibi bazı helmintik patojenlerin bazıları larva dönemini toprakta geçirirler. Larva ile temas eden cilde buradan bulaşırlar. Bitki patojeni mantar ve bakterilerin bulunduğu yer yine topraktır. Bitkilerde pas sürme,mildiyö, solma v.b. hastalıkların etkeni olan mantarlar bitki yüzeyinde olduğu gibi, düşük nemli toprak organik maddesinde canlı kalır ve buradan bitkiye bulaşır.

Kirlenmiş Toprakların Mikroflorası ve Faunası Yapılan bir araştırmada, hayvan kesim ve işleme yerlerinden çıkan sularla sulanan tarım topraklarında sağ tarafta bulunan cinslerde mantarların olduğu insan ve hayvanlarda mikozlara sebep olan keratinofilik ve dermotofik türlerinin yaygın olduğu bulunmuştur. (hasenokoğlu 1982). Penicillium, Ulocladium, Trichoderma, Chrysosporium, Metarhizium, Paecilomyces, Acremonium, Aspergillus, Fusarium, Cylindrocarpon, Mucor, Cladosporium

Kirlenmiş Toprakların Mikroflorası ve Faunası Kirlenmiş topraklarda barsak solucanı, şerit, tirişin, amipli dizanteri gibi barsak parazitlerinin karasineklerin yumurta ve larvaları zararlı fauna olarak bulunur. Toprağı kirleten abiyotik etkenler ise; SO2 flor ve florlu bileşikler, kireç tozları, nitroz gazlar, arıtma çamurları pestisitler ağır melaller(as, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Pb, Se, V, Sn, Mo, Ni) dir. Aşırı azot, aşırı fosfat, yağ döküntüleri, yağlı atık ve çamurlardır. (Haktanır ve Arcak 1998).

KİRLETİLMİŞ TOPRAKLARIN ARITIMI