Ekoloji 20, 78, 26-33 (2011) doi: 10.5053/ekoloji.2011.785 Sakaryabaþý (Çifteler-Eskiþehir) Balýk Üretim ve Araþtýrma Ýstasyonu'nun Su Kaynaðý Batý Göleti: Sediment Kaynaklý Ýnorganik Azot Salýnýmýnýn Araþtýrýlmasý Akasya TOPÇU *, Serap PULATSU, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Su Ürünleri Mühendisliði Bölümü 06110 Ankara-TÜRKÝYE *Corresponding author: akcora@agri.ankara.edu.tr Özet Bu araþtýrma ile Sakaryabaþý (Çifteler-Eskiþehir) Balýk Üretim ve Araþtýrma Ýstasyonu'na su saðlayan ötrofik Batý Göleti suyundaki yüksek inorganik azot düzeyinin sediment kaynaklý olup olmadýðýnýn belirlenmesi amaçlanmýþtýr. Gölet sedimentinde, örneklemenin yapýldýðý mevsimleri temsil eden aylarda (Nisan, Temmuz, Ekim, Ocak) negatif yönde inorganik azot (amonyum-nitrat) salýnýmý (tutulumu) tahmin edilmiþ; amonyum ve nitrat tutulum deðerleri sýrasýyla, 809,48-2069,52 μg/m 2.gün ve 2053,77-7718,10 μg/m 2.gün arasýnda deðiþmiþtir. En düþük inorganik azot (amonyum-nitrat) tutulum deðerleri temmuz ayýnda, en yüksek deðerler ise ocak ayýnda tespit edilmiþtir. Makrofitlerin çürüdüðü veya öldüðü sonbaharkýþ döneminde, sediment üstü suda amonyumun yüksek bulunmasý (3,16-5,04 mg/l) sucul bitkilerin, sedimentten sediment üstü suya mineralize olmuþ çözünmüþ inorganik azotun salýnýmýný baskýlamada veya önlemede önemli rol oynadýðýný göstermiþtir. Gölet ötrofikasyonun sürekliliðinde ve sedimentten azot salýnýmýnýn engellenmesinde; su sýcaklýðýnýn çok deðiþim göstermemesi (18,53-21,28 C), gölette anoksik koþullarýn ortaya çýkmamasý (çözünmüþ oksijen; 5,85-7,28 mg/l) ve ph aralýðýnýn (7,09-7,62) nitrifikasyon süreci için uygun olmasýnýn da olasý unsurlar olduðu saptanmýþtýr. Anahtar Kelimeler: Ýnorganik azot salýnýmý, ötrofikasyon, Sakaryabaþý Batý Göleti, sediment, sediment gözenek suyu. Sakaryabasi (Cifteler-Eskisehir) Fish Culture and Research Station's Water Supply West Pond: A Research on Inorganic Nitrogen Flux from Sediment Abstract The aim of this study was to determine high inorganic nitrogen concentration of eutrophic West Pond which supplies water to the Sakaryabasi Fish Culture and Research Station was originated whether from sediment or not. In the West Pond sediment, inorganic nitrogen (ammonium-nitrate) flux was estimated in the months (April, July, October, January) that represent the seasons. Negative ammonium and nitrate flux (retention) values were changed between 809.48 and 2069.52 μg.m -2.day -1, from 2053.77 to 7718.10 μg. m -2.day -1, respectively. The minimum and maximum inorganic nitrogen (ammonium-nitrate) flux values were estimated in July and January, respectively. During the decomposition or decay of macrophytes in autumn-winter period, the overlying water's high ammonium values (3.16-5.04 mgl -1 ) showed that macrophytes play an important role in preventing or suppressing the release of mineralized dissolved nitrogen from sediment to the overlying water. The other possible factors on the continuity of the pond eutrophication and the hindered nitrogen flux were no significant differerence at water temperature (18.53-21.28 C), no occurrence of anoxic condition in the pond (dissolved oxygen; 5.85-7.28 mgl -1 ) and not a suitable range of ph (7.09-7.62) for the nitrification process. Keywords: Eutrophication, inorganic nitrogen flux, porewater, Sakaryabasi West Pond, sediment. Topçu A, Pulatsu S (2011) Sakaryabaþý (Çifteler-Eskiþehir) Balýk Üretim ve Araþtýrma Ýstasyonu'nun Su Kaynaðý Batý Göleti: Sediment Kaynaklý Ýnorganik Azot Salýnýmýnýn Araþtýrýlmasý. Ekoloji 20 (78): 26-33. GÝRÝÞ Alýcý ortam niteliðindeki göller çevre kirliliðinden birinci derecede etkilenmekte, çeþitli nedenlerle yüzey sularýnýn su kalitesinin bozulmasý göllerdeki besleyici element dinamiði ve su kalitesine iliþkin araþtýrmalarýn da önem kazanmasýna yol açmaktadýr (Tepe 2009). Göl ve göletlerin ötrofikasyonunda su-sediment arasýndaki besleyici element döngüsü ile sedimentin azot ve fosfor rezervi niteliði önemli unsurlardýr. Sedimentteki azot bileþimleri genellikle organik ya da inorganik bileþikler halinde bulunmaktadýr. Ýnorganik azot amonyum, nitrat ve nitrit iyonlarý olarak bulunurken, organik azot çürümekte olan organik maddeler Geliþ: 17.06.2010 / Kabul: 25.08.2010 26 No: 78, 2011
Sakaryabaþý (Çifteler-Eskiþehir) Balýk Üretim ve Araþtýrma... ile iliþkili olarak ortaya çýkar. Söz konusu iyonlar çözünmüþ halde sediment gözenek suyunda serbest þekilde ya da kolloidlere tutunmuþ haldedir (Delince 1992). Göllerde sedimentteki azot düzeylerinin mevsimsel deðiþimler gösterdiði farklý çalýþmalarla ortaya konmuþtur (Carignan 1985, Jonsson 1997, Lau 2000). Farklý sucul ekosistemlerde sedimentten azot salýnýmý olduðu (Nowlin ve ark. 2005, Serpa ve ark. 2007, Wang ve ark. 2008) ve sedimentten salýnan (serbest býrakýlan) fazla miktarda besin elementleri yüzünden göllerin yoðun bir þekilde makrofitle kaplandýðý bildirilmiþtir (Nürnberg 1984, Boers ve ark. 1991). Clavero ve ark. (2000) ise, yüksek verimlilikten dolayý sedimentte organik madde birikiminin olduðu göllerde, sedimentin azot veya fosfor için bir tuzak olabileceðini belirtmiþlerdir. Malecki ve ark. (2004) tarafýndan Florida'nýn en uzun nehri olan St. Johns Nehri'nin tuzluluða dayalý olarak ayýrdýklarý üç farklý bölgesinde yürütülen araþtýrma kapsamýnda; yersel ve mevsimsel bazda sedimentten anaerobik su sütununa olan amonyum salýnýmý (18,03 mg/m 2.gün) aerobik koþullara göre daha yüksek tespit edilmiþtir. Beutel (2006) ise, özellikle sýð göllerde sedimentten amonyum salýnýmýnýn iyi düzeyde oksijenlenmiþ sediment-su arayüzeyinin korunmasý ile elimine edilebileceðini bildirmiþtir. Kao ve ark. (2003), beþ farklý sulak alan bitkisi tarafýndan azot ve fosforun alýkonma farklýlýklarýna iliþkin olarak yürüttükleri çalýþmada, Juncus effusus'un bu açýdan en önemli makrofit olduðu sonucuna varmýþlardýr. Balýk yetiþtiriciliði yapmak isteyen üreticilere örnek bir iþletme özelliðinde olan Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Sakaryabaþý (Çifteler- Eskiþehir) Balýk Üretim ve Araþtýrma Ýstasyonu'nda, gökkuþaðý alabalýðý (Oncorhynchus mykiss Walbaum 1792) yetiþtiriciliði (25 ton/yýl) besicilik þeklinde yapýlmaktadýr. Araþtýrma istasyonunun ihtiyacý olan suyun tamamý ise Batý Göleti'nden saðlanmaktadýr. Gölette 1997 yýlýnda aylýk olarak yürütülen bir araþtýrma kapsamýnda, amonyak-azotu konsantrasyon deðerinin bütün çalýþma periyodunca alabalýk yetiþtiriciliði yapýlan sular için önerilen maksimum konsantrasyon deðeri olan 0,025 mg/l'den yüksek olduðu, temmuz ve aðustos aylarýnda maksimum deðerlere (0,62-0,72 mg/l) ulaþtýðý belirtilmiþtir (Aydýn ve Pulatsü 1999). Pulatsü ve ark. (2003) tarafýndan gölet suyu toplam fosfor deðerleri dikkate Ekoloji alýndýðýnda göletin besin seviyesinin ötrofik olduðu bildirilmiþtir. Bu araþtýrma, ötrofikasyon sorununun yaþandýðý ve gölet suyundaki yüksek amonyak deriþiminin belirli dönemlerde gökkuþaðý alabalýðý yetiþtiriciliði açýsýndan risk oluþturduðu, Sakaryabaþý (Çifteler- Eskiþehir) Balýk Üretim ve Araþtýrma Ýstasyonu'na su saðlayan Batý Göleti'nde, sediment kaynaklý inorganik azota iliþkin kantitatif verilerin ortaya konmasýna odaklanmýþtýr. Ayrýca gölet sedimentinde, amonyum ve nitrat salýnýmýný (pozitif ve/veya negatif yöndeki) kontrol eden bazý ana faktörlerin (su sýcaklýðý, çözünmüþ oksijen, ph) salýnýma etkisini belirlemek amaçlanmýþtýr. Göletin besin düzeyi ve sediment etkileþimi baðlamýnda, kantitatif verilerin ortaya konmasý ile gölete iliþkin yönetim stratejilerinin de bilimsel çerçevesini çizmek olasý olacaktýr. MATERYAL ve METOT Batý Göleti'nde sediment ve su örnekleri, her mevsimi temsil edecek þekilde dört ayda (Nisan- 2009, Temmuz-2009, Ekim-2009 ve Ocak-2010) alýnmýþtýr. Saha Çalýþmasý Sakaryabaþý havzasýnýn kaynaðýný oluþturan Doðu (Gökgöz) ve Batý (Kýrkgýz) kaynaklarý deðiþik amaçlarla kullanýlmak üzere önlerine set çekilerek birer gölete dönüþtürülmüþtür. Batý kaynaðýnýn gölete dönüþtürülmesindeki amaç, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Sakaryabaþý (Çifteler- Eskiþehir) Balýk Üretim ve Araþtýrma Ýstasyonu'nun su ihtiyacýný karþýlamaktýr. Yüzey alaný 0,92 hektar olan Batý Göleti'nde su ve sediment örneklerinin alýmýna uygun litoral bölgede bir istasyon belirlenmiþtir (Þekil 1). Sediment örneklerinin alýnmasý Sediment örnekleri istasyondan, 50 mm çapýnda ve 20 cm uzunlukta ve altý vida kapaklý plastik borular ile alýnmýþtýr. Sediment örneðini saðlýklý bir biçimde kesitlere ayýrabilmek için sediment örnekleri sývý azot tankýnda dondurulmuþtur. Sediment üstü suyun alýnmasý Sediment üstü su örnekleri sedimentin yaklaþýk 10 cm üzerinden sifonlanarak alýnmýþtýr. Su sýcaklýðý ve çözünmüþ oksijen miktarý YSI-Pro 20 model oksijenmetre ile ph deðerleri ise arazi tipi taþýnabilir YSI-pH 100 model phmetre ile sahada ölçülmüþtür. Laboratuvar Çalýþmasý Sediment analizleri Toplam azot tayini, havada kurutulmuþ sediment No: 78, 2011 27
Ekoloji Topçu ve Pulatsu Þekil 1. Batý Göleti ve örnek alma istasyonunun (x) konumu (Coðrafi koordinatlarý: Sakaryabaþý 39 21' 15''- 39 21' 37'' kuzey enlemleri ile 31 02' 22''-31 02' 53'' doðu boylamlarý). örnekleri yaþ yakýlarak mikro Kjeldahl yöntemi ile saptanmýþtýr (Kacar 1995). Toplam organik karbon tayini ise havada kurutulmuþ sediment örneklerinde modifiye edilmiþ Walkley-Black yöntemi ile Tüzüner (1990)'a göre yapýlmýþtýr. Su içeriðinin tayini, sediment örneðinin 110 C'de 16 saat kurutulmadan önceki ve sonraki tartým aðýrlýklarý arasýndaki farktan saptanmýþtýr (Shrestha ve Lin 1996). Organik madde tayini ise havada kurutulmuþ sediment örneðinin 0,5 mm'lik elekten geçirilmesinden sonra örneðin 550 C'de 2 saat yakýlmadan önceki ve sonraki tartým aðýrlýklarý kaybýný dikkate alarak Kacar (1995)'e göre yapýlmýþtýr. Sediment üstü su analizleri Sediment üstü su örnekleri 0,45 μm milipore filtre kaðýdýndan süzüldükten sonra analiz yapýlýncaya kadar 4 C'de saklanmýþtýr. Bu su örneklerinde amonyum (NH 4 +) konsantrasyonu phenate metodu, nitrat (NO 3 -) konsantrasyonu brucine-sulfate metodu, nitrit (NO 2 -) konsantrasyonu ise diazotizasyon metodu ile Anonymous (1995)'e göre spektrofotometrik olarak tayin edilmiþtir. Sediment gözenek suyunun eldesi ve analizleri Sývý azot tankýnda dondurulan ve yaklaþýk üç saat 28 içerisinde laboratuvara ulaþtýrýlan 20 cm derinliðindeki sediment örnekleri, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Marangozhanesi'nde, çelik þerit testere ile 5'er cm'lik kesitlere ayrýlmýþtýr. Sediment kesitlerinden sediment gözenek suyunun eldesi (sediment partiküllerinden gözenek suyunun ayrýlabilmesi) için, her bir sediment kesiti soðutmalý santrifüjde 3000 rpm'de 30 dakika santrifüj edilmiþtir. Santrifüj tüplerinin üst kýsmýnda biriken berrak kýsým bir pipet yardýmýyla alýnarak 0,45 μm membran filtreden süzülmüþtür. Filtre edilen sediment gözenek suyunda amonyum (NH 4 +) phenate metodu, nitrat (NO 3 -) analizi brucine-sulfate metodu, nitrit (NO 2 -) konsantrasyonu ise diazotizasyon metodu ile Anonymous (1995)'e göre spektrofotometrik yöntemle yapýlmýþtýr. ph tayini Sediment gözenek sularýnýn ph deðerleri, ölçüm aralýðý 0-14, hassasiyeti 0,01 olan arazi tipi dijital ph metre ile belirlenmiþtir. Araþtýrmaya iliþkin saha ve laboratuar çalýþmalarýný gösteren akýþ diyagramý Þekil 2'de verilmiþtir. Sedimentten amonyum ve nitrat salýnýmýnýn hesaplanmasý Madde akýþýnýn konsantrasyon gradienti ile orantýlýlýðý difüzyon için Birinci Fick Yasasý olarak adlandýrýlmaktadýr. Bu baðlamda sedimentten göl suyuna moleküler difüzyonla olan amonyum ve nitrat salýnýmýnýn hesaplanmasýnda Lavery ve ark. (2001)' in belirttiði (1) no'lu eþitlik kullanýlmýþtýr: = Sedimentin (%) su içeriði (porozite) D= Moleküler difüzyon katsayýsý NH 4 + için D= 1,4 x 10-9 m 2 s -1, NO 3 - için D= 8,5 x 10-9 m 2 s -1 C= Salýnýmýn hesaplanacaðý kesitler arasý amonyum konsantrasyon [NH 4 +], ve nitrat konsantrasyon [NO 3 -] farký z= Salýnýmýn hesaplanacaðý kesitler arasý mesafe (0,05 m) Ýstatistiki Analizler Elde edilen verilerin deðerlendirilmesinde kullanýlan istatistiki hesaplama ve kontroller Kesici ve Kocabaþ (2007)'in belirttiði esaslara göre yapýlmýþtýr. BULGULAR Sedimentten Amonyum ve Nitrat Salýnýmýna Ýliþkin Bulgular Araþtýrma periyodu boyunca her bir aydaki ortalama amonyum ve nitrat salýným deðerleri No: 78, 2011
Sakaryabaþý (Çifteler-Eskiþehir) Balýk Üretim ve Araþtýrma... Ekoloji tahmin edilmiþtir. Örneklemenin yapýldýðý mevsimleri temsil eden dört ayda da negatif yönde salýným (tutulum) saptanmýþtýr. Sedimentte amonyum tutulum deðerleri 2069,52 ve 809,48 μg/m 2.gün arasýnda deðiþerek en düþük deðerini temmuz ayýnda alýrken en yüksek deðere ise ocak ayýnda ulaþmýþtýr. Sedimentten nitrat salýnýmý ise, amonyum salýnýmýna benzer þekilde örneklemenin yapýldýðý mevsimleri temsil eden dört ayda da negatif yönde (tutulum) saptanmýþtýr. Sedimentte nitrat tutulum deðerleri 7718,10 ile 2053,77 μg/m 2.gün arasýnda deðiþim göstermiþ, en düþük deðerini temmuz ayýnda alýrken en yüksek deðerini ocak ayýnda almýþtýr (Þekil 3). Sedimente Ýliþkin Bulgular Batý Göleti litoral sedimentte 2009 yýlýnýn Nisan, Temmuz, Ekim aylarý ile 2010 yýlýnýn Ocak ayýna ait toplam azot, toplam organik karbon, organik madde konsantrasyonlarý ile su içeriði deðerlerine iliþkin ortalamalar arasý farklýlýklar istatistiksel olarak önemli bulunmuþtur (p<0,05). Varyans analizi tekniðine göre aylar ve derinlikler arasýnda interaksiyon olduðu saptanmýþtýr. Sedimentin toplam azot konsantrasyonuna ait en düþük deðer temmuz ayýnda 15-20 cm'lik kesitte 4423±20 μg/gka, en yüksek deðer ise ocak ayýnda 0-5 cm'lik kesitte 6438±48 μg/gka bulunmuþtur. Sedimentin toplam organik karbon konsantrasyonuna ait en düþük deðer ocak ayýnda 15-20 cm'lik kesitte 15588±103 μg/gka, en yüksek deðer ise temmuz ayýnda 0-5 cm'lik kesitte 29710±45 μg/gka bulunmuþtur (Þekil 4). Sedimentin organik madde konsantrasyonuna ait en düþük deðer nisan ayýnda 5-10 cm'lik kesitte %12,69 ±0,19 en yüksek deðer ise temmuz ayýnda 10-15 cm'lik kesitte %17,10 ±0,18 olarak bulunmuþtur. Sedimentin su içeriðine ait en düþük deðer nisan ayýnda 15-20 cm'lik kesitte %71,69±2,75 en yüksek deðer ise ekim ayýnda 0-5 cm'lik kesitte %83,24±1,70 bulunmuþtur. Sediment Gözenek Suyuna Ýliþkin Bulgular Batý Göleti litoral sedimentten elde edilen sediment gözenek sularýnda 2009 yýlýnýn Nisan, Temmuz, Ekim aylarý ile 2010 yýlýnýn Ocak ayýna ait amonyum, nitrat, nitrit konsantrasyonlarý ve ph deðerlerine iliþkin ortalamalar arasý farklýlýklar istatistiki olarak önemli bulunmuþtur (p<0,05). Varyans analizi tekniðine göre aylar ve derinlikler (kesitler) arasýnda interaksiyon olduðu saptanmýþtýr (Tablo 1). Þekil 2. Araþtýrmaya ait akýþ diyagramý. Þekil 3. Batý Göleti sedimentinde amonyum ve nitratýn aylara baðlý negatif salýnýmý (tutulumu). Þekil 4. Batý Göleti sedimentinde toplam azot (TN) ve toplam organik karbonun (TOC) aylara baðlý deðiþimi. No: 78, 2011 29
Ekoloji Topçu ve Pulatsu Sediment Üstü Suya Ýliþkin Bulgular Batý Göleti sediment üstü suda 2009 yýlýnýn Nisan, Temmuz, Ekim aylarý ile 2010 yýlýnýn Ocak ayýna iliþkin su sýcaklýðý, çözünmüþ oksijen, ph ve inorganik azot fraksiyon ortalamalarý arasý farklýlýklar istatistiki olarak önemli bulunmuþtur (p<0,05) (Tablo 2). Tabloda görüleceði üzere, amonyum ve nitrat konsantrasyonlarý ocak ayýnda maksimum iken, minimum deðerler temmuz ayýnda saptanmýþtýr. TARTIÞMA Batý Göleti'nde yürütülen bu araþtýrmada, sedimentteki toplam azot deðeri mevsimsel olarak farklýlýk göstermiþ, en yüksek deðer kýþýn ocak ayýnda (%0,64), en düþük ise yazýn temmuz ayýnda (%0,44) saptanmýþtýr. Bu sonuçlar, Carignan (1985) ve Topçu (2002)'nin sedimentteki toplam azot düzeyinin kýþýn maksimum yazýn minimum olduðuna iliþkin bildiriþleri ile benzerlik göstermektedir. Araþtýrma kapsamýnda sedimentteki toplam azot miktarýnýn özellikle kýþ mevsiminde yüksek belirlenmesi bu durumun, makrofitlerin ölümü ile arttýðýný ve sedimentte biriken organik maddenin yalnýz alg orijinli olmayýp çoðunlukla makrofit artýklarýndan kaynaklandýðýný düþündürmektedir. Hakanson (1984), besin düzeyi oligotrofikten ötrofiðe kadar deðiþen göllerde C:N oranýnýn 10'un altýnda kaldýðýný belirtmiþtir. Batý Göleti'nde yürütülen bu çalýþmada da, TOC/TN oraný 2,73-6,31 arasýnda deðiþim göstermiþtir. Bu araþtýrmanýn yürütüldüðü Batý Göleti'nde sedimentten inorganik azot salýnýmý yerine, sedimentte inorganik azot (amonyum+nitrat) tutulumu belirlenmiþtir. Sedimentteki amonyum ve nitrat tutulum deðerleri sýrasýyla, 809,48-2069,52 μg/m 2.gün ve 2053,77-7718,10 μg/m 2.gün arasýnda deðiþmiþtir. Bu durum ise gölette inorganik azot tüketiminin sedimentteki üretimden daha fazla olduðuna iþaret etmektedir. Batý Göleti'ndeki makrofit yoðunluðu bu durumdan sorumlu gözükmektedir. Makrofitlerce besin elementlerinin alýkonmasý veya salýnmasý, sucul ekosistemlerdeki ötrofikasyon sürecini etkilemektedir. Sözkonusu bitkilerin yaþlanmasý ve dekompozisyonu, ortama besin elementlerinin salýnýmý ile sonuçlanýrken, besin elementlerinin uzun dönemli alýkonmasý da bu sürecin önemli bir bileþeni olarak bildirilmektedir (Kao ve ark. 2003). Bu baðlamda Batý Göleti'nde sediment örneklerinin alýndýðý litoral istasyonda 30 Tablo 1. Sediment gözenek suyunda amonyum, nitrat ve nitrit konsantrasyonlarý ile ph'nýn aylara ve derinliðe baðlý deðiþimi. * Ayný sütunda her bir ay için farklý küçük harf içeren ortalamalar arasý farklýlýk istatistik olarak önemli bulunmuþtur (p<0,05). * Ayný sütunda belli bir derinlik için farklý büyük harf içeren ortalamalarýn aylar arasý farklýlýðý istatistik olarak önemli bulunmuþtur (p<0,05). Tablo 2. Sediment üstü suda su sýcaklýðý, çözünmüþ oksijen ve ph ile amonyum, nitrat ve nitrit konsantrasyonlarýnýn aylara baðlý deðiþimi. *Ayný sütunda her bir parametreye iliþkin farklý küçük harf içeren ortalamalar arasý farklýlýk istatistiki olarak önemli bulunmuþtur (p<0.05). bulunan Phragmites spp. yataklarýnýn, azotu yoðun bir þekilde kök ve gövdelerinde tutmalarý olasýdýr. Gölette seçilen istasyonda sucul bitki biyomasýnýn 41,0-103 gka/m 2 olduðu, kasým ayýnda minimum olan biyomas deðerinin mart-nisan aylarýnda maksimuma ulaþtýðý bildirilmiþtir (Kýrkaðaç ve Demir 2006). Bütün mevsimlerde sedimentte azot tutulumunun tespiti, gölette azotun uzaklaþtýrýlmasýnda ana mekanizmanýn makrofitlerce olabileceði olgusunu desteklemektedir. Zira, Batý Göleti'nde sediment örnekleri litoral bölgedeki makrofitlerle kaplanmýþ istasyondan alýnmýþtýr. Batý Göleti'nde, sediment gözenek suyu amonyum konsantrasyonlarý sediment üstü sudan daha düþük düzeyde tespit edilmiþ; sediment gözenek suyunda amonyumun daðýlým profili, amonyumun sediment üstü sudan sediment gözenek suyuna doðru taþýndýðýný ortaya koymuþtur. Batý Göleti'nde sediment gözenek sularýna iliþkin azot fraksiyonlarý derinlikle önemli ölçüde deðiþiklik göstermiþtir. Araþtýrma periyodunca, yüzey sedimenti (0-5 cm) gözenek sularýndaki amonyum ve nitrat konsan- No: 78, 2011
Sakaryabaþý (Çifteler-Eskiþehir) Balýk Üretim ve Araþtýrma... Ekoloji trasyonlarý, derinlikle doðrusal bir azalma göstererek, 0-20 cm'lik kesite ait gözenek sularýnda minimuma ulaþmýþtýr. Sediment gözenek suyu azot fraksiyonlarý, ayný kesitler için aylara baðlý farklýlýklar da göstermiþ; ocak ayýnda maksimuma ulaþan deðerler nisan ayýnda minimuma düþmüþtür. Batý Göleti'nde sediment gözenek suyunda amonyumun aerobik oksidasyonu, 0-20 cm derinlik boyunca devam etmiþtir. Gölette bahar ve sonbahar aylarýna iliþkin örneklerde sediment gözenek suyundaki ortalama amonyum deðerlerinin minimum olmasý (0,96-1,37 mg/l), organik maddenin dekompozisyon hýzýnýn azaldýðýný düþündürmektedir. Benzer bir yorum, derinlik için de geçerlidir. Batý Göleti'nde kýþýn tespit edilen sediment gözenek suyundaki yüksek amonyum deriþimi ise, çürüyen veya ölen makrofitlerce tutulan amonyumun sediment gözenek suyuna geçtiði olgusunu desteklemektedir. Araþtýrma periyodunca, sedimentin organik madde konsantrasyonuna ait en yüksek deðer ise temmuz ayýnda sedimentin 10-15 cm'lik kesitinde (%17,10) bulunmuþtur. Organik maddenin aerobik veya anaerobik yollarla dekompozisyonu, amonyum, fosfat ve çözünmüþ inorganik karbonun sediment gözenek suyuna salýnýmýndaki ana mekanizmadýr. Aerobik koþullarda, organik maddenin mineralizasyonu, nitrit ve nitrata okside olabilen amonyak-azotunu üretmektedir. Batý Göleti'nde organik maddenin ana kaynaðýnýn makrofit kökenli olmasý ve sedimentteki amonyum üretiminin, organik maddenin dekompozisyonu ile iliþkili olmasý kaçýnýlmazdýr. Batý Göleti'nde suyun yenilenme süresinin az olmasý nedeniyle fitoplanktonik yoðunluðun az, makrofit ve makroalg yoðunluðunun ise fazla olmasý (Demir ve Kýrkaðaç 2005), amonyumun biyolojik asimilasyonunda önemli rol oynamaktadýr. Batý Göleti'nde, bitkiler tarafýndan kullanýlmadýðý için sediment üstü suda kýþýn amonyum konsantrasyonu pik yapmýþtýr. Araþtýrma periyodunca, sediment üstü sudaki amonyum (2,63-5,04 mg/l) ve nitrat deðerleri (2,28-3,86 mg/l) sediment gözenek suyundaki bu fraksiyonlara iliþkin deðerlerden daha yüksek bulunmuþtur. Bu sonuç ise, Fulweiler ve ark. (2008)'in sediment üstü sudaki organik ve inorganik besin elementi konsantrasyonlarý artýþýnýn, sedimenti net tuzak konumuna soktuðu þeklindeki bulgusu ile uyumluluk göstermektedir. Batý Göleti'nde su sýcaklýðý karakteristik olarak çok fazla deðiþim göstermemekte, maksimum ve minimum olarak ölçülen su sýcaklýðý farký üç dereceyi aþmamaktadýr. Bu baðlamda gölette, inorganik azotun su ve sediment arasýndaki döngüsünde, özellikle sýcaklýðýn etkili olmadýðý düþünülmektedir. Batý Göleti'nde, araþtýrma periyodunca sediment üstü suda çözünmüþ oksijen deðeri 5,85-7,28 mg/l arasýnda deðiþim göstermiþtir. Gölette araþtýrma periyodunca anoksik koþullarýn tespit edilmemesi, Cavalcante ve ark. (1997), Malecki ve ark. (2004) ile Beutel (2006)'nýn anaerobik su sütunun, sediment kaynaklý azot salýnýmýný teþvik ettiðine iliþkin araþtýrma sonuçlarýný desteklemektedir. Bu baðlamda, litoral sedimentte inorganik azot tutulumunun saptandýðý Batý Göleti'nde, sedimentte inorganik azot tutulumundaki en kritik faktör, çözünmüþ oksijen düzeyi olarak gözükmektedir. Sucul ekosistemlerde nitrifikasyon süreci, ortamýn oksijen düzeyine ( 2,24 mg/l) ve ph deðerine ( 6,5) baðlýdýr (Delince 1992). Batý Göleti'nde sediment üstü su (7,09-7,69) ve sediment gözenek suyu (7,02-7,62) ph deðerleri benzerlik göstermiþtir. Bu baðlamda, çözünmüþ oksijen yanýnda ph düzeyleri de gölette nitrikasyon sürecini olumlu yönde etkileyen bir unsur olmuþtur. Batý Göleti'nde dýþ kaynaklý yüklemeye iliþkin bir çalýþma bulunmamakta olup, gölet suyundaki yüksek amonyaðýn sediment kaynaklý olmadýðý da bu çalýþma ile ortaya konmuþtur. Gölet suyunda amonyaðýn kontrolü baðlamýnda, parametreler arasý kompleks etkileþimler nedeniyle, büyük çaplý saha denemelerine odaklanan çalýþmalara (nitrifikasyon bakterileri içeren konsantre amonyak solüsyon kullaným veya doðal zeolit uygulama olanaklarýnýn araþtýrýlmasý gibi) ihtiyaç bulunmaktadýr. Sonuç olarak bu çalýþma ile, Batý Göleti sedimentinin azot açýsýndan bir kaynak deðil bir tuzak iþlevi gördüðü kantitatif olarak ortaya konmuþtur. Bu sonuç ise göletin iyileþtirme çalýþmalarýnda, litoral bölgede yoðun olarak bulunan ve azotun uzaklaþtýrýlmasýndaki mekanizma açýsýndan makrofit yönetiminin önemini ön plana çýkarmýþtýr. Zira makrofitlerin çürüdüðü veya öldüðü sonbahar-kýþ döneminde, sediment üstü suda amonyumun yüksek bulunmasýna yönelik araþtýrma bulgumuz, sucul bitkilerin, sedimentten sediment üstü suya mineralize olmuþ çözünmüþ inorganik azotun salýnýmýný baskýlamada veya önlemede önemli rol oynadýðýný göstermektedir. Batý Göleti'nde tahmin No: 78, 2011 31
Ekoloji Topçu ve Pulatsu edilen sedimentte azot tutulumu (negatif salýným), sedimentin göletin besin düzeyini olumsuz etkilemediðini ve sedimentte inorganik azotun hareketsizliðinde göletin su sýcaklýðý, çözünmüþ oksijen ve ph düzeyleri gibi spesifik koþullarýnýn da etkin olduðunu ortaya koymuþtur. Gölette yapýlacak bundan sonraki çalýþmalar, salýným riskinin belirlenebilmesi açýsýndan sedimentteki inorganik azot adsorbsiyon-desorbsiyon proseslerine yönelik olmalýdýr. TEÞEKKÜR Bu çalýþmayý 109Y006 No'lu proje kapsamýnda destekleyen TÜBÝTAK Çevre, Atmosfer, Yer ve Deniz Bilimleri Araþtýrma Grubuna þükranlarýmýzý sunarýz. KAYNAKLAR Anonymous (1995) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. APHA, Washington. Aydýn F, Pulatsü S (1999) Sakaryabaþý Batý Göleti'nin ötrofikasyon derecesinin araþtýrýlmasý. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarým Bilimleri Dergisi 5 (1): 51-58. Beutel MW (2006) Inhibition of ammonia release from anoxic profundal sediments in lakes using hypolimnetic oxygenation. Ecological Engineering 28: 271-279. Boers P, Ballegooijen LV, Uunk J (1991) Changes in phosphorus cycling in a shallow lake due to food web manipulations. Freshwater Biology 25: 9-20. Cavalcante PRS, Gandais-Ruban V, Demare D (1997) Comparison of phosphorus and nitrogen release from aerobic and anaerobic sediments: an experimental study. Geochimica Brasiliensis 11(3): 299-307. Carignan R (1985) Nutrient dynamics in a littoral sediment colonized by the submersed macrophyte Myriophyllum spicatum. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 42: 1303-1311. Clavero V, Izquierdo JA, Fernandez A, Niell FX (2000) Seasonal fluxes of phosphate and ammonium across the sediment-water in a shallow small estuary (Palmones River, Southern Spain). Marine Ecology Progress Series 198: 51-60. Delince G (1992) The Ecology of the Fish Pond Ecosystem. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht. Demir N, Kýrkaðaç M (2005) Plankton composition and water quality in a spring origin in Turkey. Limnology 6: 189-194. Fulweiler RW, Nixon SW, Buckley BA, Granger SL (2008) Net sediment N 2 fluxes in a coastal marine system-experimental manipulations and a conceptual model. Ecosystems 11: 1168-1180. Hakanson L (1984) On the relationship between lake trophic level and lake sediments. Water Resources 18 (3): 303-314. Jonsson A (1997) Fe and Al sedimentation and their importance as carriers for P, N and C in a large humic lake in Northern Sweden. Water, Air and Soil Pollution 99: 283-295. Kacar B (1995) Bitki ve Topraðýn Kimyasal Analizleri: III Toprak Analizleri. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Eðitim Araþtýrma ve Geliþtirme Vakfý Yayýnlarý No: 3, Ankara. Kao JT, Titus JE, Zhu W (2003) Differential nitrogen and phosphorus retention by five wetland plant species. Wetlands 23 (4): 979-987. Kesici T, Kocabaþ Z (2007) Biyoistatistik. Ankara Üniversitesi Eczacýlýk Fakültesi Yayýn No: 94, Ankara. Kýrkaðaç M, Demir N (2006) Effects of grass carp (Ctenopharyngodon idella Val., 1844), on water quality, plankton, macrophytes and benthic macroinvertebrates in a spring pond. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 6: 7-15. Lau SS (2000) The significance of temporal variability in sediment quality for contamination assessment in a coastal wetland. Water Resources 34 (2): 387-394. Lavery PS, Oldham CE, Ghisalberti M (2001) The use of Fick's first law for predicting porewater nutrient fluxes under diffusion and conditions. Hydrological Processes 15: 2435-2451. Malecki LM, White JR, Reddy KR (2004) Nitrogen and phosphorus flux rates from sediment in the Lower St. Johns River Estuary. Journal of Environmental Quality 33: 1545-1555. 32 No: 78, 2011
Sakaryabaþý (Çifteler-Eskiþehir) Balýk Üretim ve Araþtýrma... Ekoloji Nowlin WH, Evarts JN, Vanni MJ (2005) Release rates and potential fates of nitrogen and phosphorous from sediments in a eutrophic reservoir. Freshwater Biology 50 (2): 301-322. Nürnberg GK (1984) The prediction of internal phosphorus load in lakes with anoxic hypolimnia. Limnology Oceanography 29 (1): 111-124. Pulatsü S, Akçora A, Köksal F (2003) Sediment and water phosphorus characteristics in a pond of spring origin, Sakaryabaþý Springs Basin, Turkey. Wetlands 23 (1): 200-204. Serpa D, Falcao M, Duarte P, Fonseca C, Vale C (2007) Evaluation of the ammonium and phosphate release from intertidal and subtidal sediments of a shallow coastal lagoon (Ria Formosa-Portugal): A modelling approach. Biogeochemistry 82 (3): 291-304. Shrestha MK, Lin CK (1996) Determination of phosphorus saturation level in relation to clay content in formulated pond muds. Aquacultural Engineering 15 (6): 441-459. Tepe Y (2009) Reyhanlý Yeniþehir Gölü (Hatay) Su Kalitesinin Belirlenmesi. Ekoloji 18 (70): 38-46. Topçu A (2002) Sakaryabaþý (Çifteler-Eskiþehir) Batý Göleti sedimentinin C:N oraný ile göletin besin seviyesi arasýndaki iliþkinin araþtýrýlmasý. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarým Bilimleri Dergisi 8 (4): 289-292. Tüzüner A (1990) Toprak ve Su Analiz Laboratuvarlarý El Kitabý. Tarým Orman ve Köyiþleri Bakanlýðý Köy Hizmetleri Genel Müdürlüðü, Ankara. Wang S, Jin X, Jiao L, Wu F (2008) Ammonium release characteristics from the shallow lakes in the middle and lower reaches of the Yangtze River Area, China. Water Air Soil Pollution 55: 37-45. No: 78, 2011 33