Azot ve fosfor kayıplarının azaltılmasında organik ve atık bazlı kaplama materyalleriyle geliştirilen gübrelerin etkinliği ve karakterizasyonu
Effectiveness and characterization of fertilizers developed with organic and waste-based coating materials in reducing of nitrogen and phosphorus losses
- Tez No: 966320
- Danışmanlar: PROF. DR. SALİH AYDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Ziraat, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Azotlu gübreler, Fosforlu gübreler, Nitrogen fertilizers, Phosphorus fertilizers
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bitki Besleme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sızma, buharlaşma ve fiksasyon nedeniyle oluşan besin kayıpları, ürün verimliliğini önemli ölçüde sınırlar. Bu durum yeraltı suyu kirliliği ve sera gazı emisyonları gibi ciddi çevresel zorluklar ortaya çıkarır. Bu zorlukların ele alınması, gübre verimliliğini artırmak ve çevresel etkileri azaltmak için yenilikçi yaklaşımlar gerektirir. Bu çalışma, katkılı nişasta temelli kaplama materyalleri kullanılarak geliştirilen kontrollü ve yavaş salınımlı gübrelerin yapısal ve fonksiyonel özelliklerini belirlemek, azot ve fosforun topraktaki dinamiklerini incelemek amacıyla yürütülmüştür. Çalışmada üre ve diamonyum fosfat (DAP) gübreleri kullanılmış ve gübre kaplamalarında kullanılan materyallerin karakterizasyonu FTIR ve SEM teknikleri ile gerçekleştirilmiştir. FTIR analizleri, katkılı nişasta ile diğer kaplama materyalleri (biyokömür, arıtma çamuru külü ve leonardit) arasında oluşan yeni fonksiyonel grupları göstermiş, özellikle 3300–3400 cm⁻¹ aralığında–OH gerilme bantlarında kaymalar belirlenmiştir. SEM görüntüleri, kaplama yüzeylerinin homojen, mikro gözenekli ve yoğun yapıda olduğunu ortaya koymuş; bu yapı, kontrollü salım açısından olumlu bulunmuştur. Suda salım ve kaplama kalınlığı deneylerinde MU3 (mısır koçanı biyokömür 3g kaplı üre), AU3 (arıtma çamuru külü 3g kaplı üre), ADAP3 (arıtma çamuru külü 3g kaplı DAP) ve LDAP3 (leonardit 3g kaplı DAP) kaplama formlarının en etkin kaplamalar olduğu bulunmuştur. Kolon denemeleri kapsamında, 6 haftalık yıkama periyodu boyunca topraktan sızan ve kalan azot ve fosfor miktarları değerlendirilmiştir. Geleneksel üre ve DAP uygulamalarında besin maddeleri yıkamayla büyük oranda kaybedilmiştir (üre için NO₃⁻ kaybı %62; DAP için P kaybı %54). MU3 uygulamasında toprakta kalan en yüksek nitrat değeri ölçülmüş ve bu değer yaklaşık 200 mg kg-1 olarak belirlenmiştir. AU3 uygulamasında toprakta kalan nitrat miktarı yaklaşık 185 mg kg-1 düzeyinde gerçekleşmiş ve MU3'e kıyasla daha düşük ancak geleneksel üreye kıyasla daha yüksek bulunmuştur. İstatistiksel analizler, gruplar arasında anlamlı farklar bulunduğunu ortaya koymuştur (p<0.05). Toprakta kalan amonyum miktarlarında ise; üre uygulamasında yaklaşık 3,4 mg kg-1, MU3 uygulamasında mg kg-1, AU3 uygulamasında ise 5,8 mg kg-1 düzeyinde NH₄⁺ birikimi ölçülmüştür. ADAP3 ve LDAP3 uygulamaları ise toprakta 7,5 mg kg-1 NH₄⁺ ve 1580–1750 mg kg-1 P ile hem besin birikimi hem de düşük maliyet açısından öne çıkmıştır. EC ve pH değerleri, kaplama türüne göre farklılık göstermiş, ADAP3 uygulamasında pH 6,8'e kadar düşerek salım mekanizmasını etkileyen bir faktör olarak kaydedilmiştir. Karakterizasyon analizleri ile doğrulanan fizikokimyasal yapılar, kolon denemelerindeki kontrollü salım verileri ile uyumlu bulunmuştur. Kaplama materyalinin cinsi ve modifiye nişasta oranı, besin salımını, kayıpları ve toprakta birikimi doğrudan etkilemiştir. Atık bazlı ve çevre dostu materyallerle geliştirilen bu gübreler, hem tarımsal verimliliği hem de çevresel sürdürülebilirliği destekleyen güçlü alternatifler olma potansiyeli sunmaktadırlar.
Özet (Çeviri)
Nutrient losses due to leaching, volatilization, and fixation significantly limit crop productivity. This situation poses serious environmental challenges such as groundwater pollution and greenhouse gas emissions. Addressing these challenges requires innovative approaches to increase fertilizer efficiency and reduce environmental impacts. This study was conducted to determine the structural and functional properties of controlled and slow-release fertilizers developed using added starch-based coating materials and to investigate the dynamics of nitrogen and phosphorus in soil. Urea and diammonium phosphate (DAP) fertilizers were used in the study, and the characterization of the materials used in the fertilizer coatings was carried out using FTIR and SEM techniques. FTIR analyses revealed new functional groups formed between the added starch and other coating materials (biochar, sewage sludge ash, and leonardite), and shifts in the–OH stretching bands were identified, particularly in the 3300–3400 cm⁻¹ range. SEM images revealed that the coating surfaces were homogeneous, microporous, and dense, and this structure was found to be favorable for controlled release. In water release and coating thickness experiments, MU3 (maize cob biochar 3g coated urea), AU3 (sewage sludge ash 3g coated urea), ADAP3 (sewage sludge ash 3g coated DAP) and LDAP3 (leonardite 3g coated DAP) coating forms were found to be the most effective coatings. Within the scope of column trials, the amounts of nitrogen and phosphorus leached and remaining from the soil during the 6-week leaching period were evaluated. In conventional urea and DAP applications, nutrients were lost to a large extent by leaching (62% NO₃⁻ loss for urea; 54% P loss for DAP). The highest nitrate value remaining in the soil was measured in MU3 application and this value was determined to be approximately 200 mg kg-1. The amount of nitrate remaining in the soil in AU3 application was realized at the level of approximately 185 mg kg-1 and was found to be lower compared to MU3 but higher compared to conventional urea. Statistical analyses revealed significant differences between the groups (p<0.05). Regarding the amounts of ammonium remaining in the soil; NH₄⁺ accumulation was measured at approximately 3.4 mg kg-1 in the urea application, 6.2 mg kg-1 in the MU3 application, and 5.8 mg kg-1 in the AU3 application. ADAP3 and LDAP3 applications, on the other hand, stood out in terms of both nutrient accumulation and cost-effectiveness, with 7.5 mg kg-1 NH₄⁺ and 1580–1750 mg kg-1 P in the soil. EC and pH values varied depending on the coating type, with pH dropping to 6.8 in the ADAP3 application, which was recorded as a factor affecting the release mechanism. The physicochemical structures confirmed by characterization analyses were consistent with the controlled release data in column experiments. The type of coating material and the modified starch ratio directly affected nutrient release, losses, and accumulation in the soil. These fertilizers, developed with waste-based and environmentally friendly materials, offer the potential to be strong alternatives that support both agricultural productivity and environmental sustainability.
Benzer Tezler
- Ege bölgesi keçi liflerinin bazı önemli fiziksel, kimyasal özellikleri ve değerlendirme imkanları
Başlık çevirisi yok
NİLÜFER ERDEM
Doktora
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLSEREN YAZICIOĞLU
- İzmir ve çevresinin sivrisinek türleri (diptera, culicidae) üzerine sistematik araştırma
Başlık çevirisi yok
TAHSİN YAZICIOĞLU
- Katı yakıtların akışkan yatakta yakılması ve katı miktarının yatak yüksekliğine etkisi
Combustion of solid fuels in the fkuidized beds and the effects of solid quantity to the height of bed
KAMİL BEKİR KOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ YÜCEL UYAREL
- Bira ve alkol üretiminde kullanılan bazı enzimlerin mikrobiyal yolla eldesi
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN ÜSTÜNES
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ULGAR GÜVENÇ
- Soyanın çeşitli gelişme dönemlerinde topraktan kaldırdığı besin maddeleri ve büyümesi ile verim arasındaki ilişkiler
Başlık çevirisi yok
MERAL GİRGİN