Байтұрсынов оқулары халықаралық Ғылыми-практикалық конференция материалдары



Pdf көрінісі
бет49/51
Дата06.02.2017
өлшемі39,27 Mb.
#3501
1   ...   43   44   45   46   47   48   49   50   51

 
293 
 
 
Intensive agricultural practices causes decreases in soil fertility with decreasing soil physical chemical 
and biological qulity. Management of biological soil quality indicators in soils shapes the dynamic part of soil 
physical and chemical quality. Basic biological soil quality indicators are microbial biomass C and N, soil res-
piration,  enzymes  and  earthworms.    Recycling  organic  wastes  in  agricultural fields  is  important  to improve 
soil quality with increasing biological activity of soils. The evaluation of minimum data set of soil quality indi-
cators including biological parameters must be considered according to the basic agricultural practice or crop 
patern to sustainable land management systems.    
Key words: Soil quality, biological indicators, organic wastes, enzymes, earthworms.  
1.INTRODUCTION 
Soil  as  a  natural  resource  can  provide  the  physical  support,  nutrients,  water,  and  gas  exchange  ne-
cessary for crop growth. Soil is also home to many macro or micro organismswhich directly or indirectly im-
pact crop growth. The health of our environment depends on soil, air, and water quality. The soil quality con-
cept placed in the literature in the early 1990s (Doran and Safely, 1997; Wienhold et al., 2004). Soil quality is 
usually defined as ‘‘the capacity of a specific kind of soil to function, within natural or managed ecosystem 
boundaries, to sustain plant and animal productivity, maintain or enhance water and air quality, and support 
human  health  and  habitation’’  (Karlen  et  al.,  1997).  These  functions  of  soils  in many  soil  quality  definitions 
include a soil’s role in plant growth, hydrology, biological transformations, and degradation of organic mate-
rials. According to these definitions, soil quality has two parts: an intrinsic part covering a soil's inherent ca-
pacity for crop growth, and a dynamic part influenced by the manager.  
Soil properties related with dynamic soil quality can change in response to human use and manage-
ment over relatively short time periods. Total organic matter may change over a period of years to decades, 
whereas pH and labile organic matter fractions may change over a period of months to years. On the other 
hand,  microbial  biomass  and  populations,  soil  respiration,  nutrient  mineralization  rates,  and  macroporosity 
can  change  over  a  period  of  hours  to  days.  Therefore,  maintenance  and/or  improvement  of  dynamic  soil 
quality deals primarily with those attributes or indicators that are most subject to change (e.g., loss or deple-
tion) and are strongly influenced by soil management or agronomic practices (Carter et al. 1997). 
2.BIOLOGICAL SOIL QUALITY INDICATORS 
Soil  physical  and  chemical  properties  are  shaped  by  biological  activity,  and  biological  activity  is  en-
hanced or limited by chemical and physical soil conditions. The capacity of soil to function can be reflected 
by  measured  soil  physical,  chemical  and  biological  properties,  also  known  as  soil  quality indicators.  There 
are several criteria in selection of soil quality indicators. Generally, appropriate soil quality indicators should 
be: easy to asses; able to measure changes in soil function both at plot and landscape scales; assessed in 
time to make management decisions; accessible to many farmers; sensitive to variations in agro-ecological 
zone;  representative  of  physical,  biological  or  chemical  properties  of  soil  and  assessed  by  both  qualitative 
and/or quantitative approaches.  
Biological indicators of soil quality often refer to the amounts, types, and activities of soil organisms. 
Basic  biological  indicators  of  soil  quality  are;  microbial  biomass  C  and  N,  soil  respiration,  enzymes  and 
earthworms. The microbial biomass can quickly respond to changes in soil processes resulting from changes 
in management due to its high turnover rate relative to the total soil organic matter. The microbial biomass C 
can be divided by total organic C or CO
2
-C respired in order to make comparisons between soils under dif-
ferent managements  having  different  organic matter  contents.  The  ratio  of microbial  biomass  C  to  total  or-
ganic C has been useful to explain changes in organic matter under different cropping or tillage systems, as 
well  as  in  soil  polluted  by  heavy metals  (Gregorich  et  al.  1997).  Carbon  mineralization  is  the  gross  flux  of 
CO
2
 from soil during an incubation and indicates the total metabolic activity of heterotrophic soil organisms. 
Nitrogen mineralization is the net flux of inorganic N during a soil incubation and represents the balance be-
tween gross mineralization and immobilization by soil organisms (Gregorich et al. 1997).   
Soil respiration is the rate of CO
2
 release (or oxygen consumption) by biological respiration. Soil respi-
ration rate represents the size and activity of the overall population of soil organisms. Soil microbes generally 
make the largest contribution to soil respiration, although field measurements can include significant contri-
butions from larger organisms and plant roots. Soil temperature, moisture, aeration, and food supply all have 
major effects on biological activity, and therefore respiration rate (USDA, 1999). 
Enzymes catalyse innumerable reactions in soils and are associated with organic matter decomposi-
tion  and  nutrient  recycling.  They  exist  in  soil  in  a  biotic form  associated  with viable microorganisms  or  soil 
fauna. Enzymes are important in facilitating the hydrolysis of substrates that are too insoluble or too large for 
microorganisms to use directly (Gregorich et al. 1997).   
Earthworms improve soil quality by increasing the availability of nutrients. Available plant nutrients (N, 
P, & K) tend to be higher in fresh earthworm casts than in the bulk soil. Earthworms also accelerate the de-
composition of organic matter by incorporating litter into the soil and activating both mineralization and humi-

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
294 
 
fication processes; improve soil physical properties, such as aggregation and soil porosity; suppress certain 
pests or disease organisms; and enhance beneficial microorganisms (Edwards et al., 1995). 
3.MANAGING BIOLOGICAL SOIL QUALITY INDICATORS 
The smallest set of properties or attributes that can be used to characterize an aspect of soil quality is 
called as minimum data set. Indicators in minimum data set of soil quality are need to be developed for (i) 
integrate  soil  physical,  chemical  and/or  biological  properties  and  processes,  (ii)  apply  under  diverse  field 
conditions,  (iii)  complement  either  existing  databases  or  easily  measurable  data,  and  (iv)  respond  to  land 
use, management practices, climate and human factors (Doran and Parkin, 1994). Monitoring changes in the 
key soil quality indicators with time can determine if quality of a soil under a given land use and management 
system is improving, stable or declining (Lal, 1998; Shukla et al., 2004).  
Loveland  and  Webb  (2003)  reported  that  a  major  threshold  for  soil  OC  is  2%  (3.45%  SOM),  below 
which potentially serious decline in soil quality will occur. An increase in SOM could also reduce environmen-
tal pollution. Thus, from the perspective of land owners and environmentalists, SOM should be classified as 
an important attribute for monitoring soil quality.  
A high soil respiration rate, indicative of high biological activity, can be a good sign of rapid decompo-
sition of organic residues into nutrients available for plant growth. However, decomposition of the stable or-
ganic matter is detrimental to many physical and chemical processes such as aggregation, cation exchange, 
and water holding capacity. The lower soil porosity accounts for the lower respiration rate under compacted 
conditions (USDA, 1999). Biological activity is a direct reflection of the degradation of organic matter in the 
soil. This degradation indicates that two processes are occurring: (1) loss of soil carbon and (2) turnover of 
nutrients (Parkin et al., 1996).  
Kızılkaya and Hepşen (2007) found that addition of various organic wastes produced changes in the 
microbial  properties  of  earthworm  Lumbricus  terrestris  casts  and  surrounding  soil  with  increasing  microbial 
biomass,  basal  soil  respiration  and  enzyme  activities  of  dehydrogenase,  catalase,  b-glucosidase,  urease, 
alkaline phosphatase, and arylsulphatase (Figure 1). Except for catalase activity, these values of microbio-
logical parameters in casts were higher than in surrounding soil at all waste treatments and control. Applica-
tion of manures, composts, biosolids (sewage sludge), and other organics are good ways to increase SOM. 
Sewega  sludges  should  be  low  trace-metal,  in  this  case  it  can  be  applied  to  food  crops  and  improve  soil 
quality with no restrictions.  
 
Figure 1. Changes of microbial biomass carbon (a) and basal soil respiration (b) in earthworm cast 
and surrounding soil. Vertical barsa re standard errors. Treatments with same letters are not significantly 
different (LSD, P<0.01). HH=hazelnut husk, CM= cow manure, WS =wheat straw, TOW = tobacco produc-
tion waste, and TEW= tea production waste 
Kızılkaya and Bayraklı (2005) studied the effects of sewega sludge  with N-enriched (or adjusted C:N 
ratio in soil) on enzyme activities (β-glucosidase, alkaline phosphatase, arylsulphatase and urease) in a clay 
loam soil. The addition of the sludge caused a rapid and significant increase in the enzymatic activities and 
available metal (Cu, Ni, Pb and Zn) contents in the soils. In general, enzymatic activities in sludge amended 
soils tended to decrease with the incubation time. The presence of available soil metals due to the addition 
of the sludge at all doses and C:N ratios (3:1, 6:1 and 9:1) did negatively affect all enzymatic activities. They 
concluded that this would not only overcome problems of enzyme inhibition but also would reduce a major 
area  of  public  concern  such  as  nitrate leaching,  heavy  metal  and  pathogen  contamination,  plant  uptake  of 
sludge borne metals and soil fertility and health. 
Candemir and Gülser (2010) studied the effects of different agricultural wastes on some soil quality in-
dexes  over  two  years  in  a  clay  field  and  a  loamy  sand  field.  They found  that  soil  organic  carbon  contents 
were  around  2%  after  30  months  in  clay  while  they  were  generally  less  than  2%  after  7  months  in  loamy 

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
295 
 
sand. Hazelnut husk and tea waste had the greatest effect on soil respiration in clay and loamy sand soils, 
respectively.  
4.CONCLUSION  
The assesment of soil quality is an important for defining the sensitivity of soil to damage and need to 
consider the sustainable management of soils. Soil quality should be defined with a reference to the function 
of soil because for a soil that is a good quality for one purpose may be a poorer quality for another purpose. 
Therefore in sustainable labd management soil quality should be considered with respect to not only physical 
and chemical quality indicators but also biological indicators due to its multifunctionality because of possible 
change of the land management.  Soil biological indicators can be improved with aadition of organic wastes 
into soil.  
References: 
1  Candemir, F., Gülser, C., 2010. Effects of different agricultural wastes on some soil quality indexes 
at clay and loamy sand fields. Communication in Soil Science and Plant Analysis 42 (1):13-28.  
2 Carter, M.R., Gregorich, E.G., Anderson, D.W., Doran, J.W., Janzen, H.H., Pierce, F.J., 1997. Con-
cepts of soil quality and their significance. In: Soil Quality, For Crop Production and Ecosystem 
Health. Gregorich, E.G., Carter, M.R. (Eds.) Elsevier Science Publications, New York, USA. 
3 Doran, J.W., Parkin, T.B. 1994. Defining and assessing soil quality. In: Defining soil quality for a sus-
tainable  environment.  Doran,  J.W.,  Coleman,  D.C.,  Bezedick,  D.F.,  Stewart,  B.A.  (Eds.)  Soil 
Science Society America Special Publications No. 35, ASA-SSSA, Madison, Wisconsin, USA. 
4    Doran,  J.W.,  Safley,  M.  1997.  Defining  and  assessing  soil  health  and  sustainable  productivity. In: 
Biological indicators of soil health. Pankhurst, C. (Ed.) CAB International, Wallingford, UK. pp.1-
28. 
5  Edwards,  C.A.,  Bohlen,  P.J.,  Linden,  D.R.,  Subler,  S.,  1995.  Earthworms  in  agroecosystems.  In: 
Earthworm ecology and biogeography. Hendrix, P.F. (Ed.) Lewis, Boca Raton. pp.185-206. 
6  Gregorich,  E.G.,  Careter,  M.R.,  Doran,  J.W.,  Pankhurst,  C.E.,  Dwyer,  L.M.,  1997.  Biological 
Attributes of Soil Quality. In: Soil quality, for crop production and ecosystem health. Gregorich, 
E.G., Carter, M.R. (Eds.) Elsevier Science Publications, New York, USA. 
7 Karlen, D.L., Mausbach, M.J., Doran, J.W., Kline, R.G., Haris, R.F., Schuman, G.E., 1997. Soil quali-
ty:a concept, definition, and framework for evaluation. Soil Science Society America Journal 61: 
4-10. 
8 Kızılkaya, R., Bayraklı, B., 2005. Effects of N-enriched sewage sludge on soil enzyme activities. Ap-
plied Soil Ecology 30(3): 192-202. 
9 Kızılkaya, R., Hepşen, Ş., 2007. Microbiological properties in earthworm Lumbricus terrestris L. cast 
and surrounding soil amended with various organic wastes. Communication in Soil Science and 
Plant Analysis 38(19-20): 2861-2876. 
10 Lal, R., 1994. Methods and guidelines for assessing sustainable use of soil and water resources in 
the tropics. Soil Management Support Services, USDA-NRCS, Washington DC, USA. pp. 78. 
11  Loveland,  P., Webb,  J.,  2003.  Is  there  a  critical level  of  organic matter  in the  agricultural  soils  of 
temperate regions: A review. Soil and Tillage Research 70: 1-18. 
12 Shukla, M.K., Lal, R., Ebinger, M., 2004. Soil quality indicators for the Northern Appalachian expe-
rimental watersheds in Coshocton Ohio. Soil Science 169(3): 195-205. 
13 USDA, 1999. Soil Quality Test Kit Guide. Agricultural Research Service & Natural Resource Con-
servation Service, Soil Quality Institute, USDA, USA. 
14 Wienhold, B.J., Andrews, S.S., Karlen, D.L., 2004 Soil quality: A review of the science and expe-
riences in the USA. Environmental Geochemistry and Health 26: 89-95. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
296 
 
MACRO NUTRİENT CONTENTS AND SOME SOİL PROPERTİES ALLOCATED  
TO WHEAT PRODUCTİON İN MERZİFON, TURKEY  
 
Rıdvan Kızılkaya
1,2
, İzzet Akça
1,3
, Vedat Ceyhan
1,4
,  
Bilal Cemek
1,5
, E.Selim Köksal
1,5
, Hüsnü Demirsoy
1,6 
 
1
Agrobigen R&D Ltd.Co., Samsun Technopark, Ondokuz Mayis University, Samsun, Turkey
 
  

Ondokuz Mayis University, Faculty of Agriculture, Soil Science & Plant Nutrition Dept., Samsun, Turkey 

Ondokuz Mayis University, Faculty of Agriculture, Plant Protection Dept., Samsun, Turkey 

Ondokuz Mayis University, Faculty of Agriculture, Agricultural Economics Dept., Samsun, Turkey 

Ondokuz Mayis University, Faculty of Agriculture, Agricultural Structure& Irrigation Dept., Samsun, Turkey 

Ondokuz Mayis University, Faculty of Agriculture, Horticulture Dept., Samsun, Turkey 
 
Rıdvan Kızılkaya - Agrobigen R&D Ltd.Co., Samsun Technopark, Ondokuz Mayis University,  
 
Ondokuz Mayis University, Faculty of Agriculture, Soil Science & Plant Nutrition Dept., Samsun, Turkey 
             İzzet Akça - Agrobigen R&D Ltd.Co., Samsun Technopark, Ondokuz Mayis University, 
 
Ondokuz   
MayisUniversity, Faculty of Agriculture, Plant Protection Dept., Samsun, Turkey 
           Vedat Ceyhan - Agrobigen R&D Ltd.Co., Samsun Technopark, Ondokuz Mayis University,
  
Ondokuz 
Mayis University, Faculty of Agriculture, Agricultural Structure& Irrigation Dept., Samsun, Turkey 
          Bilal Cemek - Agrobigen R&D Ltd.Co., Samsun Technopark, Ondokuz Mayis University, Ondokuz 
Mayis University, Faculty of Agriculture,Agricultural Structure& Irrigation Dept.,Samsun,Turkey 
         E.Selim Köksal - Agrobigen R&D Ltd.Co., Samsun Technopark, Ondokuz Mayis University, Ondokuz 
Mayis University, Faculty of Agriculture, Agricultural Structure& Irrigation Dept., Samsun, Turkey
 
  
        Hüsnü Demirsoy - Agrobigen R&D Ltd.Co., Samsun Technopark, Ondokuz Mayis University, Ondokuz 
Mayis University, Faculty of Agriculture, Horticulture Dept., Samsun, Turkey 
  
        The study examined the Macro nutrient contents and some soil properties allocated to wheat production 
in Merzifon, Turkey.  Totally 56 different soil samples, 20 of them from irrigated farming conditions and 36 of 
them dry farming conditions, were analyzed. The pH values, electrical conductivity, organic matter, lime con-
tent, total N, available P and K were measured. Research results showed that land allocated to wheat pro-
duction  in  Merzifon  was  slightly  alkaline  and  non-saline.  Their  lime  and  organic  matter  contents  was  mod-
erate, while that of N, P and K were low, moderate and high, respectively. Based on the correlation analysis, 
there were positive correlation between lime contents and pH and between total N and organic matter con-
tents  in  the  research  area.  The  study  suggests  that  contents  of  organic  matter  and  total  N  should  be  in-
creased and balance between the lime contents and pH should be controlled. 
     Key words: Wheat, soil properties, nutrient contents, pH, organic matter 
 
1.INTRODUCTION 
Maintaining the quality of soil parameters and increasing the soil productivity without causing land de-
gradation  are  vital  in  sustainable  agricultural  production.  Determining  the  process  affected  the  physical, 
chemical and biological parameters of soil and controlling them are the best way to sustainable agriculture. 
Putting the nutrition used by crops into the soil is the common application to sustain agricultural production. 
Sustainable soil productivity is related to maintain the natural productivity of soil and efficient use of chemical 
input via  considering  the  results  of  environmental  impact  assessment. Since  urban  sprawl  have limited  the 
farmland for years, policy makers tend to monitor the physical, chemical and biological characteristics of soil 
in order to contribute sustainability. The quantity of plant nutrients and ratio among them in soil are vital for 
sustainable production. Lacking of some plant nutrients in soil and unbalance the ratio among the nutrients 
cause  the  quality  problems  and  product  loss.  Since  the  production  cycle  continues  permanently,  inappro-
priate application related to soil threaten the soil productivity. The only strategy to this threat are monitoring 
the nutrient reduction in soil and soil quality and taking the necessary measures. This case made the policy 
makers to design soil monitoring system based on the soil analysis.   
Turkey has the important agricultural production potential due to geographical advantageous and vast 
amount  of  adaptive  crop  species. Wheat  is  one  of  the  cash  crop  that  is  highly  adaptive  to  all  kinds  of  soil 
conditions and climatic conditions worldwide, as well as Turkey. Wheat is most popular crops not only in Tur-
key but also in most countries all over the world. Wheat production area in the  world is approximately 224 
million hectares and total wheat production is 720 million tons. The mean wheat yield is 3.21 ton per hectare. 
When glancing at the Turkish statistics, Turkish farmers produced 19 million tons of wheat by using 7,9 mil-
lion  hectares  of land  and  their  yield  2,43  tons  per  hectare.  Turkey  constituted  the  4%  of  total  world  wheat 
production  area  and  3%  of  the  total  world  wheat  production  in  2015  (Anonymous,  2015a).  The  research 

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
297 
 
area, Merzifon, is a typical wheat production area and produced approximately 406 thousand tons of wheat 
on 113 thousand hectares of land. The wheat yield is 3.26 tons per hectare, on average (Anonymous, 2015 
b). 
Increasing the productivity and efficiency to meet the population needs has the priority in many coun-
tries all over the world, as well as Turkey. Productivity and efficiency in wheat production is highly based on 
the agricultural practice such as seed selection, fertilizing, sowing and harvesting. Monitoring soil quality and 
developing fertilizing program based on the soil analysis are the fundamental practices to efficient fertilizing 
and productivity increase. The study, therefore, aimed to determine physical, chemical and biological charac-
teristics and nutrition contents of soil allocated to wheat in Merzifon, Turkey for designing soil quality monitor-
ing system. 
 
2. MATERIAL AND METHODS 
2.1. The research area 
The study area is called Merzifon, a district of Amasya province of Turkey. Research area located in 
the Central Black Sea region of Turkey (Coordinates: 40°52’24’’ North, 35°27’47’’). Merzifon covers an area 
of 970 square kilometers (Figure 1). Farm lands constitute 22% of total area. Agricultural activities are being 
conducted on a total of 4080 farms. Merzifon has a hot summer continental climate. The mean temperature 
is 11.7 
o
C and the annual average precipitation is 416.5 mm.  

Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   43   44   45   46   47   48   49   50   51




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет