Effect of Organic Waste Applications on Soil Urease Enzyme Activities of Acid, Neutral and Alkaline Soils

Year 2020, Volume: 35 Issue: 2, 223 - 231, 15.06.2020

Tebessüm Kop Durmuş , Nutullah Özdemir , Murat Durmuş

https://doi.org/10.7161/omuanajas.673290

Abstract

This study was carried out to determine the changes in soil urease enzyme activity and the relationship between its and some properties of soil as a result of application of organic wastes to soils having different pH. The experiment was conducted as a pot experiment under controlled conditions in a greenhouse and 3 repeats with soils having 3 different pH (acid, neutral, alkaline) values. As organic materials; tobacco processing waste (TW), rice husk compost (RHC) and municipal solid waste (MW) were used in four different rates (0.0, 2.5, 5.0 and 7.5%). After a one-month incubation period, the plant was grown in the prepared pots. At the end of the experiment, urease enzyme activity was determined in soil samples taken from pots and the highest enzyme activity was determined in acid soil with 5.0% TW application, in neutral soil with 7.5% MW application and in alkaline soil with 7.5%TW application. Moreover, statistically significant relationships were found between soil urease enzyme activity and soil pH, EC, soil organic matter, and lime content.

Keywords

soil, urease enzyme, organic matter, soil pH

Organik Atık Uygulamalarının Asit, Nötr ve Alkali Toprakların Üreaz Enzim Aktiviteleri Üzerine Etkisi

Abstract

Bu çalışma organik atıkların farklı pH değerlerindeki topraklara uygulanması sonucunda topraktaki üreaz enzim aktivitesindeki değişimleri ve üreaz enzim aktivitesi ile toprağın bazı özellikleri arasındaki ilişkileri belirlemek amacıyla yapılmıştır. Deneme serada kontrollü koşullarda saksıda ve üç farklı pH (asit, nötr, alkali) değerine sahip toprakta üç tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Organik düzenleyici olarak kullanılan tütün işleme atığı (TA), çeltik kavuzu kompostu (ÇEK) ve çöp kompostu (ÇK); %0.0, %2.5, %5.0 ve %7.5 şeklinde 4 doz olarak uygulanmıştır. Bir aylık inkübasyon döneminden sonra hazırlanan saksılarda bitki yetiştirilmiştir. Deneme sonrasında saksılardan alınan toprak örneklerinde üreaz enzim aktivitesi belirlenmiş ve asit pH’ya sahip toprakta en yüksek enzim aktivitesi %5.0 TA uygulaması sonrasında, nötr pH’ya sahip toprakta %7.5 ÇK uygulaması sonrasında, alkali pH’ya sahip toprakta ise %7.5 TA uygulaması sonrasında belirlenmiştir. Ayrıca deneme sonrasında topraktaki üreaz enzim aktivitesi ile toprağın pH, EC, organik madde ve kireç içerikleri ile istatistiksel açıdan önemli ilişkiler belirlenmiştir.

Keywords

toprak, üreaz enzimi, organik madde, toprak pH'sı

References

• Antil, R.S., Mahata, M.K., Narwal, R.P. 2006. Effect of substrate concentration, soil moisture, and organic materials on urease activity of soil contaminated with lead, Archives of Agronomy and Soil Science. 52(1): 61-68.
• Aona, M.A., Cabello, M.N., Sarena, D.E., Colaneri, A.C., Franco, M.G., Burgos, J.L., Cortassa, S. 2001. I. Spatio-temporal patterns of soil microbial and enzymaticactivities in an agricultural soil. Applied Soil Ecology 18: 239-254.
• Arcak, S., Kütük, A.C., Haktanır, K., Çaycı, G. 1997. Çay atıklarının toprakta enzim aktivitesi ve nitrifikasyon üzerine etkileri. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 3(1): 261-266.
• Bandick, A.K., Dick, R.P. 1999. Field management effects on soil enzyme activities. Soil Biology and Biochemistry, 31: 1471–1479.
• Baran, A., Çaycı, G., İnal, A. 1995. Farklı tarımsal atıkların bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri Dergisi,1(2-3):169-172.
• Bhavya, V.P., Anil Kumar, S., Shivanna, M., Shivakumar, K.M., Ashok A. 2017. Effect of organic matter on soil enzyme activity, organic carbon and microbial activity under different land use systems. International Journal of Chemical Studies 5(5): 301-305.
• Bremner, J.M., Mulvaney, R.L. 1978. Urease activity in soils. In:Burns, R.G. (Ed.), Soil Enzymes. Academic Press, New York, pp. 149–196.
• Campbell, C.A., Biederbeck, V.O., Zentner, R.P., Brandt, S.A., Schnitzer, M. 1992. Effect of crop rotations and rotation phase on characteristics of soil organic matter in a Dark Brown Chernozemic soil. Canadian Journal of Soil Science, 72(4): 403-416.
• Carney, K.M., Matson, P.A. 2005. Plant communities, soil microorganisms, and soil carbon cycling: Does altering the world belowground matter to ecosystem functioning? Ecosystems. 8 (8):928-940.
• Dick, W.A., Tabatabai, M.A. 1992. Potential uses of soil enzymes. In: Meeting, F.B. (Ed.), Soil Microbial Ecology: Applications in Agricultural and Environmental Management. Marcel Dekker, New York, pp. 95–127.
• Doğan, K., Sarıoğlu, A., Şakar, E., Karanlık, S. 2018. Zeytin karasuyu, ısıl işlem görmüş solucan gübresi ve çiftlik gübresi uygulamalarının toprak mikrobiyal aktivite değişimlerine etkisi. Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 1. Uluslararası Tarımsal Yapılar ve Sulama Kongresi Özel Sayısı:151-159.
• Durmuş, M., Kızılkaya, R. 2016. Kombu çayı (Kombucha) ve kombu çayı üretim artığı karışık mikroorganizma kültürünün buğday bitkisinin verimi ile toprakların dehidrogenaz ve katalaz aktivitesi üzerine etkisi. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 4(2): 76-82.
• Düzgüneş, O. K. 1987. Araştırma ve deneme metotları. Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Yayınları, 381, Ankara. Ferreras, L., Gomez, E., Toresani, S., Firpo, I., Rotondo, R. 2006. Effect of organic amendments on some physical, chemical and biological properties in a horticultural soil. Bioresource Technology 97; 635-640.
• Gasser, J.K.R. 1964. Urea as a fertilizer. Soils Fert. 27:175-180.
• Gu, S., Wang, R., Geng, Z., Wang, J., Zhou, L., Wei, Z. 2014. “Effects of bio-organic fertilizer on enzyme activity and humus composition in saline soil.” Journal of Soil and Water Conservation 28: 147-151.
• Hackl, E., Zechmeister-Boltenstern, S., Bodrossy, L., Sessitsch, A. 2004. Comparison of diversities and compositions of bacterial populations ınhabiting natural forest soils. Appl Environ Microbiol. 70(9): 5057-5065.
• Hoffmann, Gg., Teicher, K. 1961. Ein Kolorimetrisches Verfahren zur Bestimmung der Urease Aktivitat in Böden. Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde, 91(140): 55-63.
• Kacar, B., İnal, A. 2008. Bitki analizleri, Nobel Yayın No:1241, Fen Bilimleri:63.
• Karaca, A., Naseby, D.C., Lynch, J.M., 2002. Effect of cadmium contamination with sewage sludge and phosphate fertilizer amendments on soil enzyme activities, microbial structure and available cadmium. Biology and Fertililty of Soils, 35: 428-434.
• Kızılkaya, R., Heps̨en, S. 2004. Effect of biosolid amendment on enzyme activities in earthworm (Lumbricus terrestris) casts. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 167(2): 202-208.
• Kızılkaya, R., Arcak, S., Horuz, A., Karaca, A. 1998. Çeltik tarımı yapılan toprakların enzim aktiviteleri üzerine toprak özelliklerinin etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 4(3): 797-804.
• Kurt, S. 2016. Biyokömür ve vermikompostun mısır bitkisinin (zea mays l.) kök bölgesindeki enzim aktiviteleri üzerine etkisi. Ordu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Toprak Bölümü ve Bitki Besleme ABD, Yüksek Lisans Tezi, 45s.
• Liu, K.L., Lai, C.M., Helen, W. 2002. Soil enzyme activities as indicators agricultural soil quality. Symposium no: 32, s: 1386, Thailand.
• Liu, X. M., Li, Q., Liang, W. J., Jiang, Y. 2008. Distribution of Soil Enzyme Activities and Microbial Biomass Along a Latitudinal Gradient in Farmlands of Songliao Plain. Northeast China18(4): 431-440.
• Marinari, S., Mancinelli, R., Campiglia E., Grego, S. 2006. Chemical and biological indicators of soil quality in organic and conventional farming systems in Central Italy. Ecological Indicators 6:701-711.
• May, P.B., Douglas, L.A. 1976. Assay for soil urease activity. Plant Soil 45: 301-305.
• Özdemir, N., Gülser, C., Kızılkaya, R., Kop Durmuş, Ö.T., Ekberli, İ. Effects of organic conditioner applications on dehydrogenase activity in soils having different pH levels. Ziraat Fakültesi Dergisi, Atatürk Üniversitesi, 49(1): 21-27.
• Pancholy, S., Rice, E. 1973. Soil enzymes in relation to old field succession : amylasei cellulase, ıntervase, dehydrogenase and urease. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 37: 47-50.
• Pettit, N.M., Smith, A.R.J., Frredman, R.B., Burns R.G. 1976. Soil urease: activity, stability and kinetic properties. Soil Biol. Biochem. 8: 479-484.
• Sawicka, A., Czekala, J., Wolna.A. 2004. Dynamıcs of the development of microorganisms ın soıls fertılısed with sewage sludge and tobacco dust. Department of Agricultural Microbiology, ul. Wolynska 35: 60-637 Poznan, Poland.
• Türkmen, C., Müftüoğlu, N., Kavdır, K. 2013. Değişik yöntemlerle ıslah edilen meralarda bazı toprak kalite özelliklerinin değişimi. Journal of Agricultural Sciences. 19:4.
• Wang, Y., Lian, X.-J., Zhang, Y., Li, M., He, H., Wang, Z.-X. 2012 “Study on water-salt movement of coastal saline soil in tianjin.” Tianjin Agricultural Sciences 18: 95-97.
• Zhang, T., Zhang, J., Wang, T., Tian, X., Ge, H., Ma, Y., Wang, K. 2016 Effects of organic matter on Leymus-chinensis germination, growth, and urease activity and available nitrogen in coastal saline soil, Toxicological & Environmental Chemistry, 98(5-6): 623-629.
• Zhao, J., Meng, Q., Zhou, L., Sun, Y., Ma. X. 2014. “Effect on soil enzyme activity and nutrient content in meadow alkali soil at long-term application of organic manure.” Soil and Fertilizer in China 2: 23-26.
• Zimmermann, S., Frey, B. 2002. Soil respiration and microbial properties in an acidic forest soil: effects of wood ash. Soil Biology and Biochemistry, 34: 1727-1737.