Biyokömür eklenen toprakta Fiğ (Vicia sativa) bitki gelişimine arsenikli sulama suyu etkisi

Abstract

Günümüzde, toprak, su ve hava ortamlarında yaygın olarak birikmeye başlayan ağır metaller, dünyadaki bütün canlıların hayatını olumsuz yönde etkileyen önemli bir çevre sorunudur. Arsenikli suların bitki sulamasında kullanılmasıyla, arsenik (As) bitkiye geçmekte ve bitkinin doğrudan tüketimi veya hayvan bünyesine geçmesiyle en son alıcı olarak insanlara ulaşmaktadır. Son yıllarda bitki üretim kalitesini arttırmak ve geliştirmek amacıyla toprağa biyokömür (biochar) uygulaması yapılmaktadır. Biyokömür, toprak ortamından ağır metalin bitkiye aktarımını sınırlandırmakta, topraktan bitki besin maddesi kaybını önlemekte ve bitki gelişimini arttırmaktadır.Bu çalışmada, toprağa farklı biyokömür dozları (%0, %1, %2, %3) eklenerek sulama suyunda mevcut As'nin fiğ bitkisinin gelişimine etkisi ve As'in bitki aksamlarında birikimi araştırılmıştır. Fiğ bitkileri, 5 farklı dozda (0.00 (kontrol) – 1.00 – 2.00 – 4.00 – 8.00 mg As/L) As ile kirlenmiş sulama suyu ile sulanmıştır. Bitkilerin gelişimleri gözlemlenerek, bitki boyu ve bitki sayısı belirlenerek, hasat ettikten sonra bitkilerin kök, gövde ve yaprağı ile yetişmiş olduğu toprakta As birikimleri belirlenmiştir. Yapmış olduğumuz çalışma sonucunda sulama suyu ile verilen As'nin büyük oranda bitki aksamlarında (fiğ kökünde max.: 70.46 mg/kg As, fiğ gövdesinde 21.66 mg/kg As) biriktiği tespit edilmiştir. Yüksek As derişimi, bitki büyümesini ve gelişimini olumsuz etkilemektedir. Uygulanan çözelti içeriğindeki As'nin çoğu topraktan bitkiye aktarıldığı için, toprakta As derişimi, bitki kök ve gövde aksamlarına göre daha düşük düzeylerde tespit edilmiştir. Bitki büyümesine As etkisini belirlemek amacıyla, bitki kök ve gövde aksamlarında mikro ve makro elementlerin miktarları incelenmiştir. Sulama suyu ile As'nin verilmesi sonucu, N, P ve Mg elementlerinin bitki gövdesine aktarımını arttırdığı belirlenmiştir. Ancak, As'nin bitki gövde aksamına, K, Ca, Cu, Mn, Fe ve Zn elementlerinin taşınımını engellediği belirlenmiştir. Bitki kök aksamına ise N ve P elementlerinin aktarımını arttırdığı, K, Mg ve Ca elementlerinin taşınımını engellediği belirlenmiştir. Yalnız kökteki mikro elementlerinin taşınımını etkilemediği bulunmuştur. Fiğ bitkisine, sulama suyu ile uygulanan As derişiminin yükseltilmesi ve biyokömür eklenmesinin, bitki kök ve gövde aksamında As birikimini arttırdığı, tespit edilmiştir. Fakat toprağa %3 bitokömür eklendiğinde, 2.00 mg/L ve daha yüksek As derişimlerinde, fiğ bitkisi toprak üstü aksamında As birikimi azalmaktadır.

Nowadays, heavy metals, which have become widespread in soil, water and air environments, are an important environmental problem negatively affecting the lives of all living things in the world. With the use of arsenic (As) contaminated waters in plant irrigation, As passes to the plants and reaches humans as the last recipient with the direct consumption of the plant or the transition to the animal body.In recent years, biochar has been applied to the soil in order to increase and improve the plant production quality. Biochar limits the transfer of heavy metals from the soil environment to the plants and prevents the loss of plant nutrients from the soil and increases the plant growth.In this study, different biochar doses (0%, 1%, 2%, 3%) were added to the soil and the effect of As in irrigation water on the development of common vetch plant and accumulation of As in the plant tissues was investigated. In this context, the common vetch plants were irrigated with 5 different concentrations of As contaminated waters (0.00 (control) - 1.00 - 2.00 - 4.00 - 8.00 mg As/L). By observing the development of plants, the length and number of plants were determined, and the level of As accumulation in the roots and shoots of plant was measured after harvesting. Additionally, the As level in the plant grown soils were also measured. As a result of the experimental study, As which was given by irrigation waters was mainly accumulate in the root of common vetch plant and some of the As was transferred to the aboveground biomass (max. 70.46 mg / kg As in the root, 21.66 mg / kg As in the aboveground biomass). High concentrations of As inhibited the plant growth and development. Due to the most of the As was transferred from the soil to the plants, As concentration in the soil was determined at lower levels than plant roots and shoots. Within the scope of the study, micro and macro elements of the plant tissues were determined in order to evaluate the effects of As to the common vetch plant growth. It was found that As facilitate the transition to the shoots of plant of the following elements N, P, and Mg. However, As inhibited the transfers of K, Ca, Cu, Mn, Fe, and Zn elements to the shoots. Although the N and P elements transfer to the root of plant was increased with addition arsenic in the irrigation water, K, Mg, and Ca elements movements to the root was inhibited. Significant effects of the As on the micro elements transmission could not be observed for the root.It was found the As level in common vetch plant root and shoot parts has been increased with the increase of As concentration in irrigation waters and the biochar added in the soil. However, accumulation of As in the common vetch plant tissues could be limited by applying 3% biochar into the agricultural soil when the irrigation water contains 2.00 mg/L or higher concentration of As.