Impacts of mycorrhiza, biochar, and organo-mineral fertilizers on maize (zea mays L.) growth, yield, and soil carbon dynamics
Mikoriza, biyoçar ve organo-mineral gübrelerin misir (zea mays L.) bitkisinin gelişimi, verimi ve toprak karbon dinamiği üzerine etkileri
- Tez No: 995611
- Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM ORTAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Ziraat, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Biyoçar, Toprak Karbonu, Gübre, Mısır Bitkisi, Mikoriza Mantarı, Biochar, Soil Carbon, Fertilizer, Maize, Mycorrhizal Fungi
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yoğun mineral gübre kullanımına ve düşük organik madde girdi düzeylerine dayalı üretim sistemleri, toprak organik karbonu (SOC) ve uzun süreli ürün verimliliğini tehdit etmektedir. Bu çalışmada, biyoçar, organo-mineral gübre (OMP) ve arbusküler mikoriza mantarlarının (AMF) mısır verimi, SOC miktarı ve kalitesini sera ve arazi koşullarında iyileştirme potansiyeli değerlendirmiştir. Organo-mineral P, mısırın fosfor (P) ihtiyacını karşılayacak şekilde hazırlanmıştır. Kullanılan fosfor kaynağı, hayvan gübresi ve triple süper fosfat kaynaklarından sırasıyla 2:3 oranında sağlanmıştır. Ön tarama amacıyla bir sera denemesi yürütülmüş ve daha sonra 2022–2023 yıllarında Adana, Türkiye'de iki yıllık arazi denemeleri yapılmıştır. Denemelerde iki AMF seviyesi (AMF'siz ve AMF'li), üç biyoçar dozu in t ha⁻¹ (0, B₀; 5, B₅; ve 10 t ha⁻¹, B₁₀) ve beş P gübre uygulaması (P'siz (P₀), mineral P 100 kg P₂O₅ ha⁻¹ (MP₁₀₀) ve MP₁₀₀'ün %50, %75 ve %100'ü oranlarında uygulanan organo-mineral P (OMP₅₀, OMP₇₅ ve OMP₁₀₀)) sırasıyla yer almıştır. Alan ve yönetim kısıtları nedeniyle, sera denemesinde düşük toplam kuru biyomas performansı gösteren B₅ ve OMP₅₀ uygulamaları araziye aktarılmamıştır. Tez kapsamında; bitki biyoması, fotosentez oranı, dane verimi, besin elementi alımı, SOC konsantrasyon ve stokları, partikül organik karbon (POC); permanganatla oksitlenebilir karbon (POXC), karbon yönetim endeksleri (CMI), toprak agregasyonu, kümülatif toprak CO₂ akışı ve hasat sonrası toprak besin element durumunu analizleri gerçekleştirilmiştir. Sera koşullarında gübre uygulamaları biyokütle ve besin alımının temel belirleyicisi olmuştur. AMF besin alımını ve fotosentez hızını artırmış. Biyoçar, AMF varlığından bağımsız olarak SOC'u anlamlı düzeyde artırmıştır. Arazi koşullarında mısır dane verimi birinci yılda 6.2 –10.2 t ha⁻¹, ikinci yılda ise 4.3–10 t ha⁻¹ aralığında değişmiştir. OMP₁₀₀, agronomik performans bakımından tutarlı biçimde MP₁₀₀'den daha yüksek sonuç vermiştir. Biyoçar uygulaması her iki yıldaki tarla denemesinde dane verimini artırmış, AMF ise bitkilerin stres koşullarıyla karşılaştığı ikinci yılda verime olumlu katkı sağlamıştır. Toprak özellikleri, özellikle SOC dinamikleri, biyoçar ve gübre uygulamalarından önemli ölçüde etkilenmiştir. Biyoçar, toprak agregasyonu, SOC miktarı ve özellikle POC artırmış, buna karşılık POXC ve CMI daha çok gübre uygulamalarıyla ilişkili bulunmuştur. OMP₁₀₀, POXC'yi, CLI'yi ve CMI'yi artırarak SOC kalitesini iyileştirmiştir. Sonuç olarak, biyoçar ve organo-mineral gübrenin birlikte uygulanması, mısır verimini artırırken SOC miktarı ve kalitesinin iyileştirilmesi açısından etkili bir strateji olarak öne çıkmaktadır. Agronomik performans, toprak organik karbonundaki iyileşme ve uygulanabilirlik açısından, tam doz mineral P gübrelemesine (MP₁₀₀) kıyasla 10 t ha⁻¹ biyoçar ile birlikte OMP₇₅ uygulanması önerilmektedir. Farklı OMP formülasyonlarının topraklar ve bitkiler üzerindeki etkinliğini değerlendirmek için uzun dönemli ve çok lokasyonlu çalışmalara ihtiyaç vardır.
Özet (Çeviri)
Heavy reliance on mineral phosphorus (P) fertilizers and low organic matter inputs threatens soil organic carbon (SOC) and long-term crop productivity. This study evaluated the potential of biochar, organo-mineral fertilizer (OMF), and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) to improve maize productivity and SOC quantity and quality under greenhouse and field conditions. The OMF was prepared to meet the maize P requirement, with P supplied from animal manure and TSP at a 2:3 ratio. A preliminary greenhouse experiment, followed by two-year field trials (2022–2023), was conducted in Adana, Türkiye. Treatments comprised two AMF levels ( with and without AMF), three biochar rates of 0 (B₀), 5 (B₅), and 10 t ha⁻¹ (B₁₀), and five P fertilizer treatments: no-P (P₀), mineral P at 100 kg P₂O₅ ha⁻¹ (MP₁₀₀), and organo-mineral P applied at 50%, 75%, and 100% of MP₁₀₀, denoted as OMP₅₀, OMP₇₅, and OMP₁₀₀, respectively. Due to space and manageability limits, B₅ and OMP₅₀ were not included in the field experiment because their total dry biomass was lower than the higher levels of their respective factors. Data on plant biomass, photosynthesis rate, grain yield, nutrient uptake, SOC concentration and stock, SOC fractions (particulate organic carbon (POC); permanganate-oxidizable carbon (POXC)), carbon management indices (CMI), soil aggregation, cumulative soil CO₂ flux, post-harvest soil nutrients and related variables were collected. Under greenhouse conditions, fertilizer was the dominant driver of maize biomass and nutrient uptake. At the same time, AMF enhanced nutrient acquisition and photosynthesis rate but reduced post-harvest soil nutrient levels due to increased plant uptake. Biochar significantly increased SOC levels irrespective of AMF. Under field conditions, maize grain yield ranged from 6.2–10.2 t ha⁻¹ in Year 1 and 4.3–10 t ha⁻¹ in Year 2. Fertilizer remains the main driver of improvement in maize growth and grain yield, with OMP₁₀₀ consistently outperforming mineral P fertilizer in terms of maize yield and SOC improvements. Biochar further enhanced maize yield across years, and AMF had a positive impact on grain yield in the 2nd year when the plants faced stress conditions. Soil properties, particularly SOC dynamics, were significantly affected by both biochar and fertilizer treatments. Biochar was the primary driver of improvements in soil aggregation, SOC concentration, and its fractions. Biochar significantly reduced the soil carbon lability index (CLI), resulting in no impact on CMI despite higher carbon pool index. OMP₁₀₀ improved biologically active carbon, CLI, and CMI, thereby enhancing SOC quality. Its combination with biochar outperformed fertilizer alone for most soil and plant parameters, including grain yield and SOC dynamics. Based on relative agronomic effectiveness, grain P recovery efficiency, soil organic carbon improvement, and carbon management index, the application of OMP₇₅ combined with 10 t ha⁻¹ biochar is recommended over full-dose mineral P fertilization (MP₁₀₀). Long-term studies are needed to assess the performance of different organo-mineral formulations across soils and crops, as well as their large-scale feasibility.
Benzer Tezler
- Poultry manure biochar produced under different temperatures and mycorrhiza inoculation effects on maize growth and nutrient uptake
Farklı sıcaklıklarda üretilen hayvan gübresi, biyoçar ve mikoriza aşılamasının mısır bitkisi ve besin elementi alımı üzerindeki etkileri
HAZHA HASSAN AHMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
ZiraatÇukurova ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IBRAHİM ORTAŞ
- Mikoriza, faydalı bakteri (PGPR) ve bazı organik gübrelerin domateste bitki büyümesi, bitki besleme, verim ve kalite üzerine etkisi
The effect of mycorrhiza, beneficial bacteria (PGPR), and some organic fertilizers on tomato plant growth, plant nutrition, yield and quality
ENES EFENDİ YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
ZiraatÇukurova ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRİYE YILDIZ DAŞGAN
- Tuzla kıyı kumullarında uygulanan tarımsal aktivitelerin kumul ekosistemi üzerindeki etkilerinin araştırılması
Investigating the impacts of agricultural activities dune ecosystems of Tuzla coastal dunes
ÖZLEM AYTOK
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Peyzaj MimarlığıÇukurova ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. K. TULUHAN YILMAZ
PROF. DR. MUZAFFER YÜCEL
DOÇ. DR. İBRAHİM ORTAŞ
- Impact of winter cover crops and tillage on soil microbialpopulations and mycorrhizal colonization in dryland cotton
Başlık çevirisi yok
ÖNDER ÖZAL
- Çumra Ovası, Çumra serisinin toprak kalite indislerinin belirlenmesi
Determination of Cumra series soil quality indices in Cumra Plain
HAMZA NEGİŞ
Doktora
Türkçe
2019
ZiraatSelçuk ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVDET ŞEKER