HAYVANSAL GÜBRELERİN TOPRAK VE ÇEVRE ÜZERİNE OLAN ETKİLERİ

Özet

Hayvansal gübreler, geleneksel olarak toprak verimliliğini artırmak amacıyla tarımda kullanılmaktadır.  Hayvansal gübreler toprağa önemli düzeyde azot (N), fosfor (P) ve potasyum (K) gibi ana besin maddeleri yanında bitkiler için gerekli diğer mineralleri de sağlarlar. Ayrıca toprağın genel yapısını bitki gelişimi için uygun hale getirir, mikroorganizma popülasyonunu değiştirir ve toprağın su tutma kapasitesini artırır. Ancak, hayvan gübrelerinin bitkilerin ihtiyacından da fazla toprağa verilemeleri, toprakta başta N, P ve tuz birikmesine sebep olur ve bu fazlalık zamanla yeraltı ve yüzey sularına karışarak toprak ve su kalitesini bozar, ötrifikasyona sebep olur. Ötrifikasyon nedeniyle çevre ve sulardaki ekosistemde yaşayan organizmalar, mikrobiyal popülasyon ve suyun oksijen içeriğinde önemli derecede değişimler meydana gelir. Diğer yandan hayvanlara verilen antibiyotik ve ilaçlar hayvan gübreleri ile toprağa aktarılır ve burada yaşayan mikroorganizma yapısını değiştirir ve antibiyotiğe dayanıklı bazı patojen mikroorganizmaların artmasına sebep olurlar.

Anahtar kelimeler: hayvan gübresi, toprak gübreleme, ötrifikasyon, antibiyotik

Abstract

The manures, traditionally have been using in order to increase productivity of soil. Manure can provide important main minerals such as nitrogen (N) phosphorus (P) and potassium (K) and also contain other necessary minerals for plants. In addition, it makes overall structure of the soil suitable for plant growth, increases the water holding capacity and affects soil microbial population. However, the manure application in excess of crop requirements can cause a significant accumulate of P, N, K and salt in soil and impairs quality of underground and surface water sources and causes eutrophication. Due to eutrophication, in aquatic and terrestrial ecosystems, occurs global change on living organisms, microbial population and oxygen content of water. On the other hand, antibiotics and medications administered to the animals are transferred to the soil with animal manure and cause some changes in the soil microorganisms’ composition and increase in antibiotic-resistant pathogenic microorganisms.

Key words: manure, soil fertilization, eutrophication, antibiotic

 

Giriş

Hayvansal gübreler, toprak için değerli bir besin madde sağlayıcı ve toprak şartlarını düzenleyicidir. Uygun bir şekilde olgunlaştırılıp toprağa uygulandığında ticari gübrelere göre daha iyi ve ekonomik bir besin maddesi sağlayıcısıdır. Hayvan gübreleri organik madde içeriği bakımından zengin olan bir gübredir ve bu sayede toprağın su tutma kapasitesini artırdığı gibi toprağa önemli ölçüde azot (N), fosfor (P), potasyum (K) ve sülfür (S) gibi besin elementlerini sağlarlar (Kaçar ve Katkat, 2009). Hayvan gübreleri, bitkilerin ve toprak canlılarının gelişimini hızlandırır. Yüksek katyon değişim kapasitesi özelliği ile bitki besin maddelerinin toprakta tutulmasına yardımcı olur ve olabilecek aşırı tuzluluk ve pH değişimlerine karşı toprakta tamponluk oluşturur. Bitkiler ve toprak mikroorganizmaları için vitamin, hormon ve gelişim düzenleyici madde kaynağı olarak hizmet eder. Toprak mikroorganizmalarına karbon ve enerji kaynağı olarak görev yapar. Toprak özellikleri ve bitki gelişimine pek çok katkısı olan böyle bir kaynaktan günümüzde maalesef çok yetersiz düzeyde yararlanılmaktadır. Hayvan gübrelerinden beklenen faydanın sağlanması için kompost yapılması önemli bir husustur. Ancak kompost yapılmasındaki bilgi eksikliği hayvan gübrelerinin iyi bir organik gübreye dönüştürülmesini ciddi biçimde zorlaştırmaktadır. Bu sırada başta azot olmak üzere önemli bitki besin maddesi kayıpları olmakta aynı zamanda etrafa yayılan kötü koku ve sinek sayısındaki artış çevresel problemlere neden olmaktadır (Kütük ve Çaycı, 2010).

Çiftlik gübresinin besin madde içeriği; hayvanın cinsi, yaşı, yedirilen yemin miktarı ve besin değeri, hayvanların gördüğü iş, kullanılan yataklığın cinsi ve miktarı, gübredeki katı dışkı ve idrar oranı, ahırın durumu ve saklama tekniğine bağlı olarak önemli değişkenlikler gösterebilmektedir (Kaçar ve Katkat, 2009). Hayvansal gübre gerekli özen gösterilmeyerek uygun olmayan şartlarda toprağa uygulandığında önemli bir kirletici olarak rol oynayabilir. Gübrelerin kompost edilmeden ve aşırı miktarda kullanımları bitki gelişimi ve mikrobiyal bulaşmalar için doğru bir yol değildir (Anonim, 2009). Karaman (2006), toprağın fiziksel yapısını düzeltmek ve bitkisel üretime destek amacıyla gübre ve idrar kullanımının belirli ölçüleri aştığında bitkisel üretim miktarı, ürün niteliği, toprak yapısı, yer altı ve yer üstü suları olumsuz yönde etkilediğini, toprak, bitki, su, hayvan ve insanlara hastalık yapıcı etkenlerle bulaşarak, çevreye ağır bir koku yaydığını bildirmiştir. Ayrıca hayvanlara verilen antibiyotikler toprak ve sularda çeşitli antibiyotiklere dayanıklı bakterilerin oluşmasına neden olabilmekte (Kumar ve ark., 2005), bu durumda insanlarda ve hayvanlarda bakteriyel hastalıkların tedavi çok zorlaşmaktadır. 

 

Bu çalışmada, hayvan gübresinin toprak verimliliği ile çevre üzerine olası olumsuz etkileri üzerinde durulacaktır.

 

Çiftlik gübresinin toprak verimliliği üzerine etkisi

Çiftlik gübresi önemli bir organik madde kaynağıdır. Genel olarak sürekli tarım yapılan topraklarda organik madde bakımından yetersizlikler mevcuttur. Bu eksikliği gidermek amacıyla toprakların hayvan gübresi ile gübrelenmesi uzun yıllardan beri uygulanmaktadır. Modern tarımda gübreleme yapmadan yüksek ve kaliteli ürün alma imkanı yoktur. Örneğin, Türkiye toprakları, iklim, topografya, uzun yıllardır bitki besin maddelerinin sömürülmesi, yanlış arazi kullanımı, orman ve mera arazilerinin yok edilmesi, aşırı toprak işleme, ekim nöbeti sistemlerinin uygulanmaması ve erozyon gibi nedenlerle organik madde bakımından fakirdir ve Türkiye topraklarının % 92 sinde organik madde eksikliği vardır. Organik madde toprakların fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini son derece olumlu etkileyen bir toprak yapı maddesidir. Organik maddenin toprağa uygulandığında; toprakların su tutma ve havalanma özelliklerini iyileştirdiği, toprak işlemeyi ve bitki köklerinin topraktaki nüfuzunu kolaylaştırdığı, toprak tanelerinin kümeleşmesine yardımcı olduğu ve erozyonu azalttığı, toprak yüzeyinde kabuk tabakasının oluşumunu azaltarak, toprağa suyun girişini arttırdığı ve yüzey akışını azalttığı, düşük hacim ağırlığı ile toprakta sıkışmanın oluşumunu engellediği ve toprakların daha kısa sürede tava gelmesine yardımcı olduğu, ve ayrıca N, P, Ca ve S başta olmak üzere birçok makro ve mikro bitki besin maddelerince toprağı zenginleştirdiği belirtilmektedir (Kütük ve Çaycı 2010).

 

Hayvansal gübreler çeşitli yönlerden toprağı etkileyebilir (Anonim, 2008):

1. Hemen kullanılabilir besin maddesi sağlama: hayvan gübresi amonyum olarak N, P, K ve mikro elementleri doğrudan bitkinin kullanacağı formda bulundurur.
2. Daha sonra kullanılabilir besin maddesi sağlama: Gübredeki organik besin maddeleri (karbon içerikliler) içeriği biyolojik aktiviteyi harekete geçirir ve gübrenin ve diğer organik maddelerin bitki tarafından kullanımını sağlar.
3. pH’ın düşürülmesi:  Düzenli hayvan gübresi uygulaması toprağın pH’sını düşürür. Ancak bu asitlendirme etkisi kimyasal gübrelerden daha azdır.
4. Tuz ve amonyum toksisitesi: Hayvan gübresi yüksek miktarda tuz içerebilir ve büyümekte olan bitkilere verildiklerinde yaprakları yakabilir. Taze hayvan gübresindeki yüksek miktardaki amonyum çimlenen tohumlarda Zaralı etki gösterebilir.
5. Toprak yapısını iyileştirme: Hayvan gübresinin toprağa verilmesiyle, toprakta biyolojik aktivite ve organik maddenin artışına bağlı olarak toprağın strüktürü iyileşir, kolay tava gelir, ve toprağın su tutma kapasitesini artırır. Toprak üzerinde malç görevi yaparak toprağı erozyona karşı korur.
6. Biyolojik aktiviteyi artırır: Hayvan gübresi toprağın organizma kompozisyonunu etkiler. Aynı zamanda hayvan gübresi topraktaki zararlılar ve besin madde döngüsünü değiştirebilir.

 

Yapılan bir çalışmada (Edmeades, 2003) ahır gübresi, sıvı ve yeşil gübre ile inorganik gübrelerin uzun yıllar boyunca etkisi araştırılmıştır. Çalışmada, ahır gübresi uygulanmış topraklarda inorganik gübre uygulanmışlara göre daha fazla organik madde ve mikrofauna oluştuğunu ve üst toprak katmanlarının P, K, kalsiyum (Ca) ve magnezyum (Mg) bakımından, alt toprak katmanları ise N, Ca ve Mg iyonlarınca zenginleştiği tespit edilmiştir. Ayrıca ahır gübresi uygulanmış topraklar inorganik gübre uygulanmışlara göre nispeten daha düşük hacim ağırlığına ve daha yüksek porozite, hidrolik iletkenlik ve agregat stabilitesine sahip olmuştur.

Ayrıca, bilindiği gibi organik tarımda ticari gübrelerin kullanımı uygun olmadığından hayvan gübreleri organik bitkisel üretimin en önemli gübre girdisini oluşturmaktadır.

 

Hayvan Gübreleri ve Çevre Kirliliği

Günümüzde hayvansal atıkların çevre üzerindeki olumsuz etkileri ve bu tip artıkların işletmelerden uzaklaştırılması, bilhassa entansif hayvancılığın yapıldığı, arazisi kıt ve nüfusu kalabalık ülkelerde (Hollanda, Taiwan, Kore vb.) önemli bir problem olmuş ve hayvansal üretimi kısıtlayan bir faktör haline gelmiştir. Hayvansal artıklar toprak ve su kaynaklarını kirlettikleri için ciddi problemlere yol açmaktadır. Bu kirliliğin baş sorunlarından birisi de gübredeki nitrojen ve fosfordur. Edmeades (2003) ahır gübresinin uzun süreli uygulanması durumunda ahır gübresindeki besin elementlerinin oranının bitkisel üretimle topraktan kaldırılan besin elementi oranından farklı olduğu için özellikle P ve N gibi bazı besin elementlerinin aşırı birikimine neden olduğunu göstermiştir. Araştırıcı, bu durumda, yüzey akışıyla daha fazla P ve N kaybının olabileceği ve özellikle düşük P tutma kapasitesine sahip topraklarda organik P’un yıkanmasının daha yüksek miktarda olabileceğini bildirmiştir. Aynı zamanda inorganik gübrelere kıyasla ahır gübresi kullanımı, oksijen gereksinimini artırarak düşük su kalitesine neden olabilmektedir. Bu nedenle ahır gübresinin uzun zaman kullanımının aynı besin içeriğine sahip kimyasal gübre uygulamalarına göre, üretkenlik açısından toprak kalitesini artırabileceğini fakat su kalitesini olumsuz etkileme potansiyelinin yüksek olduğunun tahmin edildiği sonucuna varılmıştır (Edmeades, 2003).

Kanatlı rasyonlarındaki P’un önemli bir kısmı fitin fosforu (FP)’dur ve kanatlılar P’un bu formundan yaralanamazlar ve dışkı ile önemli miktarda P’u dışarı atmaktadırlar. Kanatlı gübresinin P içeriği ruminantların dışkılarındaki P miktarından 2-3 kat daha fazladır (Cromwell, 1991). Birçok ülkede gübrenin başlıca değerlendirilme yolu, bitkisel üretimi artırmak için tarlalara ve meralara dağıtılmasıdır. Gübre, bitkilerin büyümesi için ihtiyaç duyulan P ve diğer besin maddelerini sağlarsa da, toprağa uygulanan gübredeki P miktarı çoğu kez bitkilerin ihtiyaçlarından daha fazladır ve sonuçta toprakta P birikmeye başlar. Fosforun topraktaki hareketi nispeten yavaş olup uygulandığı bölgede kalma temayülündedir ve azot gibi kolayca topraktan süzülerek uzaklaşmaz. Büyüme amacıyla bitkiler tarafından kullanılamayan P hızla çözünmeyen formlara dönüşerek toprak partiküllerinde adsorbe edilmektedir. Asit topraklarda P, topraktaki demir (Fe) ve alüminyum (Al) ile çözünmeyen kompleksler oluştururken alkali topraklarda, topraktaki Ca ile çözünmeyen kompleksler meydana getirir. Çözünmeyen formlara dönüşen P bu yüzden toprakta nispeten hareketsiz kalır ve toprakta potansiyel bir kirletici durumuna geçer. Toprakta biriken P, yağış suları ile yıkanarak veya bu toprakların erozyonu sebebiyle akarsu, nehir ve göllere taşınır. Fosforun topraktaki hareketi kısıtlı olduğu için yer altı sularının P ile bulaşması nadiren görülen bir olaydır.

Yüzey sularının besin maddesi miktarlarının bilhassa P ve N seviyelerinin artması durumu ötrifikasyon olarak bilinir (Walker, 2004). Gübre depolardan veya gübre uygulanan topraklardan yağış sularıyla veya erozyon yoluyla göl ve akarsulara önemli miktarda P taşınır. Fosfor, genellikle suda yaşayan bitkilerin büyümesini en çok kısıtlayan besin maddesi olarak kabul edilir. Fosforla kirlenen yüzey sularında alglerin üretimi artar ve suda yaşayan diğer bitki ve hayvanlarda büyümeyi önleyecek bir seviyeye ulaşır. Böylece artan biyolojik kitle dipteki bitkisel materyallerde önemli miktarda ölüme sebep olur. Bunlar aerobik bakteriler tarafından parçalanır, sudaki oksijen azalır ve bu taze su kaynaklarının kalitesi bozulur. Suda yaşayan vejetasyonda meydana gelen büyük çaptaki parçalanma ve sudaki çözünmüş O₂ miktarındaki azalma, balıklar ve diğer yaban hayatı için uygun olmayan bir çevrenin meydana gelmesine sebep olur. Bu ortam bilhassa soğuk su balıkları için tehlike arz eder. Ötrifikasyon sonucu zarar gören bazı göllerde turna balığı yerine sazan ve O₂ ihtiyacı düşük olan diğer balıklar ikame edilmektedir (Walker, 2004; Roland ve ark., 1993).

Ötrifikasyon ciddi bir problem olup, taze su sistemlerinde problemi başlatan besin maddesi P’dur. Günümüzde batı Avrupa’dan tarım arazilerine serpilecek gübredeki N ve P seviyesi sınırlandırılmıştır. Mesela Hollanda ‘da tarım arazilerine kullanımına izin verilen fosfat seviyesi 1990 yılında çayır ve mısır alanlarında sırasıyla 250 ve 350 kg P₂O₅ /ha iken 1994 yılından sonra her iki alan içinde 175 kg P₂O₅/ha’ düşürülmüştür (Cole, 1991). Taiwan’da kirlilik sebebiyle domuz üretimi kısıtlanırken, Singapur’da tamamen yasaklanmıştır. Kore’de yağış sularıyla domuz çiftliklerinden yıkanan P miktarı % 40 azalmıştır (Headon, 1992). A.B.D.’nin birçok eyaletinde İsviçre, Güney Afrika ve Japonya gibi ülkelerde fosfat seviyesi kısıtlanırken yine A.B.D.’de gübre P seviyesinin azaltılması konusunda bilhassa Ohaio’da ve entansif bir şekilde kanatlı üretimi yapılan Delawere-Maryland-Virginia bölgelerinde yeni düzenlemeler yapılmıştır (Roland ve ark., 1993). Görüldüğü gibi potansiyel bir kirletici olan P, dünyanın farklı bölgelerinde arazi varlığı, nüfus yoğunluğu, üretim birimlerinin büyüklüğü, tabiatı ve toplanma bölgelerine bağlı olarak önemli problemlere sebep olmaktadır (Konca ve Bahtiyarca, 2004).

 

Ahır Gübresindeki Antibiyotiklerle Toprakların Kirlenmesi

Antibiyotikler oldukça etkili biyoaktif bileşiklerdir. Bu nedenle bu maddelerin tüketiminden sonra atılması ve sonrasında toprakta ve çevrede etkinkiliğini uzun zaman koruyabilmektedir. Topraktaki kalıntı oranları her kg’da µg ile gr düzeylerine kadar değişebilmektedir (Thiele-Bruhn, 2003). Hayvanlara tedavi ya da gelişmeyi artırmak amacıyla verilen ilaçların bir kısmı metabolize olabilirken bir kısmı ise dışkı ve idrar yoluyla tekrar atılmaktadır. Carballo ve ark. (2006) domuz, piliç ve hindi gübreleri ile gübrelenen topraklarda önemli derecede antibiyotik kalıntılarına rastlandığını bildirmişlerdir. Kemper (2008) ise antibitotik kalıntılarının toprakta bazen çok çabuk yıkıma uğradığını fakat bazıların çok uzun süre toprakta kalabildiğini ve bu kalıntılara bağlı olarak bir veya birden fazla antibiyotiğe çok dayanıklı bakteri türlerinin oluştuğunu, Seveno ve ark. (2002) ise antibiyotiklerlerle etkileşim sonucu bazı bakteri gen yapılarının da değiştiğini bildirmişlerdir. Fründ ve ark. (2000) ve Sengeløv ve ark. (2003)   antibiyotik uygulanmış hayvanların gübresi ile gübrelenen alanlarda tetrasikline dayanıklı bakteri türlerinin toprakta ve yeraltı sularında arttığını tespit etmişlerdir. Kumar ve ark. (2005), gübre ile toprağa aktarılan antibiyotiklerin, bu topraklar üzerinde büyüyen bitkilere ve bu bitkileri tüketen insanlara bu antibiyotik kalıntılarının aktarıldığını ve bu yolla insanlarda da antibiyotiklere dayanıklı bakterilerin bulaşabileceğini tespit etmişlerdir.

 

Sonuç ve Öneriler

Gübreler ve gübreleme konusunda toplumda genel olarak yanlış veya eksik bilgi vardır ve bu bilgi donanımı konunun uzmanları tarafından tamamlanmalıdır. Toprakların uygun yöntemlerle olgunlaştırılmış hayvan gübreleri ile gübrelenmesi toprak özelliklerini olumlu yönde etkilemekte ve zengin besin madde içeriği ile bitkilerin gelişimine önemli katkılar sağlamaktadır. Ancak hayvan gübrelerinin bilinçsiz kullanımı koku, toprağa aşırı miktarda N, P ve tuz birikimi ve antibiyotik aktarımı gibi nedenlerle bu gübreleri önemli bir çevre kirletici konumuna getirebilir. Bu bakımdan hayvansal gübrelerin etkileri değerlendirilirken toprağa ve bitkiye sağladığı faydaların yanı sıra toprağa, suya ve çevreye olan olumsuz etkilerinin de göz önüne alınması gerekir.

 

Kaynaklar

Anonim, 2008. Manure management. University of Minnesota Extension, Part of The Soil Management Series. http://www.extension.umn.edu/distribution/cropsystems/ DC7401.html. Erişim 25 Nisan 2012.

Anonim, 2009. Protecting groud water by managing animal waste. Agriculture Cooperative State Research, Education, and Extension Service. www.csrees.usda.gov/Extension/index.html. Erişim 25 Nisan 2012.

Cole,  J.A.  1991.  The  role  of nutritionist  in  designing  feed  for  the future. Biotechnology in the feed industry: Proceedings of Alltech'se Seventh Annual Symp., s: 1-20.

Cromwell, G.L. 1991. Phosphorus - a key essential nutrient, yet possible major pollutant It’s central role in animal nutrition, Biotechnology in the Feed Industry. Proceedings of Alltech’s 7th  Annual Symp. Alltech Technical Publications, Kentucky p : 133-146.

Edmeades, D. C. 2003. The long-term effects of manures and fertilisers on soil productivity and quality: a review. Nut. Cycl. Agroecosys. 66: 165–180.

Fründ, H.C., Schlösser, A., Westendarp, H., 2000. Effects of tetracycline on the soil microflora determined with microtiter plates and respiration measurement. Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch. 93, 244–247.

Headon, D.R. 1992. Use of natural biologicals as feed additives. Proceedings of Maryland Nutrition Conference for the feed manufucturers;, 141-152.

Kaçar, B. ve V. Katkat, 2009. Gübreler ve Gübreleme Tekniği. 3. Baskı. Nobel Yayın Dağıtım Ltd. Yayın no:1119. s:17-54.

Karaman, S. 2006. Hayvansal Üretimden Kaynaklanan Çevre Sorunları ve Çözüm Olanakları. KSU. J. Sci. and Eng. 9(2), 2006.

Kemper, N. 2008. Veterinary antibiotics in the aquatic and terrestrial environment. Ecological Indic., 8, 1-13.

Konca, Y. ve Bahtiyarca, Y. 2004. Kanatlı Gübresindeki Fosforun Azaltılmasının Çevre Kirliliği Açısından Önemi ve Bazı Biyoteknolojik Uygulamalar. Tarımsal Araştırma ve Eğitim Koordinasyonu (TAYEK/TYUAP), 2004 Yılı Hayvancılık Grubu Bilgi Alış Veriş Toplantısı Bildiriler Kitabı, 138-157, İzmir.

Kumar, K., S. C. Gupta, S. K. Baidoo, Y. Chander, ve C. J. Rosen 2005. Antibiotic Uptake by Plants from Soil Fertilized with Animal Manure. J. Environ. Qual. 34:2082–2085.

Kütük, C. ve G. Çaycı, 2010. Tavuk Dışkılarının Organik Gübreye Dönüştürülme Yöntemleri. Kümes Hayvanları Kongresi’2010. 07-09 Ekim 2010. Kayseri, Türkiye.

Martinez-Carballo E., C. Gonza´lez-Barreiro, S. Scharf, ve O. Gans 2007. Environmental monitoring study of selected veterinary antibiotics in animal manure and soils in Austria. Envir. Pollution 148: 570-579.

Roland, D.A., Gordon and S.K. Rao, 1993. Phosphorus solubilization and its affects on the enviroment with examples of common misformulation problems associated with calcium and phosphorus. Muti-State Poult. Feeding and Nutr. Conf., Indianorpolis, Indiana. May 25-27, USA.

Sengeløv, G., Y. Agersø, B. Hallig-Sørensen, S.B. Baloda, J.S. Andersen, L.B. Jensen, 2003. Bacterial antibiotic resistance levels in Danish farmland as a result of treatment with pig manure slurry. Environ. Int. 28, 587–595.

Seveno, N.A., D. Kallifidas, K. Smalla, J.D. van Elsas, J.M. Collard, A.D. Karagouni,  E.M.H. Wellington, 2002. Occurrence and reservoirs of antibiotic resistance genes in the environment. Rev. Med. Microbiol. 13, 15–27.

Thiele-Bhurn, S. 2003. Phamaceutical antibiotic compounds in soils – a review. Journal of Plant Nutr. Soil Sci. 166, 145-167.

Walker, F. 2004. Best management practices for phosphorus in the environment. https://utextension.tennessee.edu/publications/Documents/PB1645.pdf Erişim:10 Mayıs 2012.