BAKTERİLER VE FOSFAT KAYASI
FARKLI BAKTERİ UYGULAMALARININ
FOSFAT KAYASININ ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ ÜZERİNE ETKİSİ
ÖZET
Bu çalışmada, iki farklı kaynaktan sağlanan fosfat kayasının çözünürlüğü üzerine Azospirillum brasilense SP–245, Bacillus subtilis OSU–142, Bacillus megaterium M3, Raoultella terrigena, Burkholderia cepacia BA–7 fosfor çözücü bakterilerin çözelti ortamındaki etkisi araştırılmıştır.Laboratuvar koşullarında yürütülen denemede uygulamaları takiben deneme süresince 3 örnekleme (10., 20. ve 30. gün) yapılarak, elektriksel iletkenlik (EC) ve pH değerleri ile suda çözünebilir kalsiyum ve fosfor miktarları ölçülmüştür. Bakteri uygulamaları her iki fosfor kaynağının kullanıldığı çözelti pH’sında azalışa neden olurken, elektriksel iletkenlik, fosfor ve Ca içeriğinde artışa neden olmuştur. En düşük pH değeri BA–7 uygulamasından elde edilirken, en yüksek P, Ca, çözünebilir tuz konsantrasyonu en yüksek asit ve alkalin fosfataz enzim aktivitesi ve organik asit salgılama kapasitesine sahip B. megaterium M3 uygulamasının 30. gün inkübasyonundan elde edilmiştir.
GİRİŞ
Toprakta bitkiye yarayışlı fosfor konsantrasyonu genellikle çok düşük seviyelerde bulunması bitkiler tarafından ihtiyaç duyulan fosfor (P) miktarının tarım topraklarında düzenli olarak uygulanmasına, uygulanan fosfatlı gübrelerin ise toprakta bir rezerv oluşturmasına neden olmaktadır. Bu durumda ihtiyaç duyulan fosforlu gübrenin giderek artan konsantrasyonlarda fazla düzeylerde uygulanması yerine, en önemli strateji var olan mevcut fosfor (P) rezervinin veya gübre olarak uygulanacak fosforlu gübre kaynaklarının etkinliğinin artırılmasıdır (Goldstein, 1986; 1994).
Toprakta fosfor eksikliğinin giderilmesinde fosfor çözücü mikroorganizmaların kullanımı, sürdürülebilir tarım ve çevreye dost tarım sisteminde bitkinin fosfor alımına önemli derecede etki etmektedir (Narsian ve Patel, 2000; Turan vd.,2006, 2009, 2012a, b). Bitki gelişmesini teşvik eden bakterilerin (plant growth promoting rhizobacteria; PGPR) bitki gelişmesini üzerine etki mekanizmaları tam olarak açıklanamamış olmakla birlikte, bu bakterilerin oksin, sitokinin, giberallin ve etilen gibi bitkisel hormonları üretebildiği(Çakmakçı vd., 2006), asimbiyotik olarak N fiksettiği(Şahin vd., 2004, Turan vd., 2012 b), bitki enzim aktivitesini artırdığı (Çakmakçı vd., 2009; Turan vd., 2012a), mineral fosfatı ve demiri çözebildiği ve organik fosfat ve diğer besin elementlerini mineralize ettiği(Turan vd., 2012b); tuz stresinin bitki gelişmesi ve beslenmesi üzerine olan olumsuz etkilerini azalttığı(Yıldırım vd., 2008; Yıldırım vd., 2011a, b); vitamin üretimi, siderofor, antibiyotik, enzim ve fungusit bileşikleri sentezleyerek veya rekabet gibi mekanizmalarla patojenlere karşı antagonistik etki gösterdiği (Kotan ve Şahin, 2002; Akgül ve Mirik,2008) bilinmektedir.
Fosfor noksanlığı ya da fiksasyonu özellikle toprak pH sı yüksek, CaCO3 miktarınca zengin topraklarda görülmektedir. Bu topraklarda mevcut fosfor miktarının yeterli olması durumunda bile fosfor yarayışlılığının sınırlı olması ve kireç miktarındaki fazlalıktan dolayı fosfor elverişliliği azalmaktadır. Bu özelliklere sahip büyük toprak gruplarında fosfor yarayışlılığını ve fosfor fiksasyonunu azaltacak önlemlerin alınması ve buna bağlı olarak uygun gübre yönetiminin uygulanması gerekmektedir. Fosfor etkinliğini artırmak için bugüne kadar yapılan organik madde düzeyini artırıcı kültürel önlemlerin yanında ahır gübresi, münavebe, gübre uygulamaları gibi (serpme, ocak usulü vs.) pek çok kültürel uygulamalar da yapılmaktadır. Ancak bu uygulamalar sonucunda arzu edilen etkinlik seviyelerine ulaşılamamıştır. Bu nedenle özellikle son 15 yıldır kullanılan temel gübre parametrelerinden özellikle P etkinliğinin artırılması için farklı yaklaşımlar ortaya konmuştur. Bu yaklaşımlardan birisi de kök rizosfer bölgesinde etkin olan bazı yararlı mikroorganizmaların biyolojik gübre olarak kullanımıdır.
Türkiye’de en yaygın çalışılan bakteri grubu, azot fikse edici, fosfat çözücü ve bitkisel hormon üretici Bacillus cinsine ait türlerdir. B. megaterium, B. subtilis, B. licheniformis, B. cereus, Bacillus FS–3, Bacillus M3, Bacillus OSU–142, B. amyloliquefaciens ve Bacillus spp gibi Bacillus ırkları ile yürütülen araştırmalarda (Güneş vd., 2009; Turan vd., 2012b), çeşitli bitkilerde bakteri uygulaması ile kontrole göre gelişim ve verimde önemli derecede artışlar sağlandığını belirtilmiştir. Bitki ve topraklardan izole edilen bazı mikroorganizmalar, organik ve inorganik formda bulunan ortofosfatları çözme yeteneğine sahiptirler (Kucey vd., 1989). Bu fosfat çözücü mikroorganizmalar, hidroksi ve flor apatit içeren Ca–fosfat (Ca3(PO4)2) ve kaya fosfatı ile Fe ve Al fosfatları kolaylıkla çözebilme yeteneğine sahiptirler. Bu kaynaklardan çözünen fosfor miktarı fosfor kaynağı ile mikroorganizma çeşidine bağlı olarak değişiklik göstermektedir.
Tarımda biyo-gübrelerin kullanımının bitki gelişimini artırıcı etkisinin belirlenmesi üzerine yapılan çalışmalarda, Eşitken vd., (2003, 2006) kayısı ve kiraz ağaçlarında, Orhan vd., (2006) ahududu bitkisinde, Pırlak vd., (2007) ile Karlıdağ vd., (2007) elma ağacında, Turan vd., (2007) domates bitkisinde, Güneş vd., (2009), çilek bitkisinde uygulanan biyo-gübrelerin verim ve verim parametreleri üzerine önemli derecede etki ederek büyük oranlarda artış sağladıklarını belirtilmişlerdir.
Fosfor kaynağı olarak kullanılan kimyasal gübrelerin bitkisel üretimde ürün artırıcı özellikleri bulunmasına rağmen, toprakların sürdürülebilir kullanımı üzerine oldukça olumsuz etkileri bulunmaktadır. Organik tarımın öneminin arttığı günümüzde fosfat kayasının tarımda kullanımının gerekliliği ortaya konulmuştur. Toprağa uygulanan fosfat kayalarının çözünürlüklerinin düşük olması tarımda kullanımını sınırlandırmaktadır. Bu çalışmada, çözünürlüğü güç ve sınırlı olan fosfat kayasının organik tarımda fosforlu gübre kaynağı olarak kullanılabilme potansiyelinin belirlemesi ve bu etkide biyo-gübrelerin öneminin ortaya konulması hedeflenmiştir.
SONUÇ
Bu çalışma ülkemizde yaklaşık 425 milyon ton potansiyele sahip olan ham fosfat kayası rezervlerinin organik tarımda kullanılabilirliği ve mevcut çözünebilir fosfor miktarlarının artırılabilmesine yönelik yürütülmüştür. Ülkemiz tarım topraklarının büyük çoğunluğunun fosfor bakımından fakir olduğu göz önüne alındığında, tarım alanlarından yüksek verim alınabilmesi için kesinlikle fosforlu gübrelemeye ihtiyaç duyulmaktadır. Ancak bu amaçla kullanılan kimyasal girdilerin bitkisel üretimde ürün artırıcı özellikleri bulunmasına rağmen, toprakların sürdürülebilir kullanımı üzerine oldukça olumsuz etkileri bulunmaktadır. Organik tarımın öneminin arttığı günümüzde fosfat kayasının tarımda kullanımının gerekliliği ortaya konulmuştur. Toprağa uygulanan bu fosfat kaynaklarının çözünürlüklerinin düşük olması tarımda kullanımını sınırlandırmaktadır.
Bu çalışma sonucunda, topraktaki mevcut fosforun ve ham fosfat kayalarının çözünürlüğünü artırmak amacıyla uygulanan bakterilerin önemli düzeyde çözünürlüğe katkıda bulunduğu, bu nedenle sürdürülebilir ve organik tarım sistemlerinde toprağın yapısını bozmadan hem yüksek ürün miktarı hem de kaliteli ürün almak amacıyla kullanılacak ham fosfatkaynakları uygulandıktan sonra çözünürlüğünü artırmak için B. subtilis OSU–142, B. cepacia BA–7 ile B. megaterium M3 bakteri uygulamalarının kontrol ve diğer bakteri uygulamalarına göre etkin sonuç verdiği belirlenmiştir.
Özellikle, bu bakterilerin fosforun elverişliliğini artırmak için organik asitlerden yüksek miktarda okzalik asit, tartarik asit, laktik asit ve sitrik asit salgıladıkları, ayrıca fosfat kayasının çözünürlüğünde bakteriler tarafından üretilen alkalin fosfataz enzim aktivitesinin etkili olduğu ve çözelti ortamına geçen çözünebilir fosfor miktarını, kontrole göre 5 kat ve Ca içeriğini ise 4 kat artırdığı belirlenmiştir. Sera ve tarla koşularında basınçlı sulama sistemleri yaygın bir şekilde kullanıldığı için bu uygulamanın sıra üzeri ekilen damla sulama veya basınçlı sulama sistemlerinde rahatlıkla kullanılabilme özelliğini artıracaktır. Ancak elde edilen bu sonuçların tarla çalışmaları ile kalibre edilmesi uygulanacak gübre miktarı ve etkinliği bakımdan önemli olacaktır.