T.C. Selçuk Ünġversġtesġ Fen Bġlġmlerġ Enstġtüsü Tuzlu

T.C. SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

TUZLU TOPRAKLARDA KATALAZ ENZĠMĠNĠN AKTĠVĠTESĠ VE KĠNETĠĞĠ Emine YILDIRIM

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

TOPRAK BĠLĠMĠ VE BĠTKĠ BESLEME ANABĠLĠM DALI

KONYA, 2010

ÖZET

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

TUZLU TOPRAKLARDA KATALAZ ENZĠMĠNĠN AKTĠVĠTESĠ VE KĠNETĠĞĠ

Emine YILDIRIM

Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı DanıĢman: Yrd. Doç. Dr. Fariz MĠKAĠLSOY 2010, Sayfa: 72

Jüri: Yrd. Doç. Dr. Fariz MĠKAĠLSOY Prof. Dr. Nizamettin ÇĠFTÇĠ Doç. Dr. Refik UYANÖZ

Bu araĢtırmada, Tuz gölü çevresi tarım dıĢı arazilerden alınan 3 toprak örneğinde çalıĢılmıĢtır. Gazometrik metod kullanılarak katalaz enziminin aktivitesi tayin edilerek kinetik parametreleri hesaplanmıĢtır. Fiziksel, kimyasal özellikleri ve % tuz oranı farklı toprakların katalaz enzim analizi 20+1 oC laboratuar koĢullarında değiĢik substrat konsantrasyonlarda (% 3, %

6, % 9, % 12, % 15, % 18, %2 1, % 24, % 27, % 30 H2O2) yürütülmüĢtür. Bu analizde ürün olarak açığa çıkan O2‟nin zamana göre değiĢimi (20, 40, 60, 80,….300 sn) kararlı hale gelmesine kadar devam edilmiĢtir. Katalaz enzim aktivitesi (υ) ve kinetik parametreleri (υ0, Vmax ve Km) her toprak için ayrı ayrı yapılmıĢtır. Sonuçlara göre, tuz konsantrasyonu yüksek toprakta katalaz enziminin kinetik parametresi olan

Km‟nin değeri yüksek bulunmuĢtur. Vmax değeri ise en düĢük olarak bulunmuĢtur. Ayrıca reaksiyon hızının % 24 substrat konsantrasyonunda artıĢ gösterdiği ve daha sonra değiĢmediği tesbit edildi. Bu metod toprakta katalaz enzim aktivitesinin tesbitinde kullanılabilir. Anahtar Kelimeler: Toprak, enzim aktivitesi, katalaz, kinetik parametreler, tuz

ABSTRACT

MASTER THESĠS ACTIVITY AND KINETICS OF CATALASE ENZYME IN SALINE SOILS

Emine YILDIRIM

Selçuk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Soil Science and Plant Nutrition Supervisor: Yrd. Doç. Dr. Fariz MĠKAĠLSOY

2010, Pages: 72 Jury: Yrd. Doç. Dr. Fariz MĠKAĠLSOY Prof. Dr. Nizamettin ÇĠFTÇĠ Doç. Dr. Refik UYANÖZ

In this study, 3 soil samples taken from the non-agricultural land around the Salt Lake were examined. The kinetics parameters were calculated by determining the activity of catalase enzyme by using the Gasometric method. The catalase enzyme analysis of samples having different physical and chemical properties and % salt ratios was conducted at temperatures of 20+1 oC in laboratory conditions and different substrate concentrations (% 3, % 6 ,% 9,% 12, %

15 ,% 18 ,% 21 % 24 ,% 27, % 30 H2O2). In this analysis was continued until the amount of O2 brought out as product with respect to time (20, 40, 60, 80, ... .300 sec) became stable. Catalase enzyme activity (υ) and kinetic parameters (υ0, Vmax and Km) were made separately for each sample. According to results, the value of Km , the kinetic parameter of the catalase enzyme, was maximum in soils having high concentration of salt. Vmax values were found to be low. In addition, it was determined that the reaction rate increased at % 24 substrate concentration and then did not change. This method can be used to determine the catalase enzyme activity in soil.

Key Words : Soil, enzyme activity, catalase, kinematics parameters, salt

TEġEKKÜR

Bu araĢtırmanın yüksek lisans tezi olarak planlanıp, yürütülmesi ve sonuçlarının değerlendirilmesinde daima yardım ve ilgisini gördüğüm danıĢman hocam Sayın Yrd. Doç. Dr. Fariz MĠKAĠLSOY‟a, çalıĢmalarım esnasında yardımlarını esirgemeyen Doç. Dr. Refik UYANÖZ‟e ve ve laboratuar çalıĢmalarında yardımlarını gördüğüm ArĢ. Gör. Ümmühan KARACA, ArĢ. Gör. Fatma GÖKMEN ve Uzman Emel KARAASLAN‟ a olumlu desteklerinden dolayı aileme teĢekkürü bir borç bilirim.

KONYA, 2010 Emine YILDIRIM

iii

ĠÇĠNDEKĠLER Sayfa No ÖZET …………………………………………………………………………… i ABSTRACT ...... ii TEġEKKÜR ...... iii ĠÇĠNDEKĠLER ...... iv ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ ...... vii ġEKĠLLER DĠZĠNĠ ...... x GRAFĠKLER DĠZĠNĠ...... xi 1. GĠRĠġ ...... 1 2. KAYNAK ÇALIġMALARI ...... 5 2.1. Topraktaki Enzim Aktivitesi Ġle Ġlgili ÇalıĢmalar…………..……… 5 2.2. Topraktaki Katalaz Enzim Aktivitesi Ġle Ġlgili ÇalıĢmalar…….……. 11 2.3. Topraktaki Enzim Aktivitesinin Kinetik Parametreler Üzerine Etkisi Ġle Ġlgili ÇalıĢmalar…………………………………………………. 18 2.4 Tuzlu Toprak ve Tuzlu Topraklarda Enzim Aktivitesi Ġle Ġlgili ÇalıĢmalar…………………………………………………………… 23 3. MATERYAL VE METOD…………………………………………..….. 27 3.1. Materyal………………………………………………………...…… 27 3.1.1. Toprak Örneklerinin Alındığı Bölge Hakkında Genel Bilgiler………………………………………………….….. 27 3.1.2. Toprak Örneklerinin Alındığı Arazinin Toprak Özellikleri. 28 3.1.3. Toprak Örneklerinin Alındığı Bölgenin Ġklim Özellikleri… 30 3.1.4. Toprak Örneklerinin Alınması Ve Analize Hazırlanması.… 32 3.2. Metod………………………………………………………….…… 32 . 3.2.1 Toprak Örneklerinde Yapılan Fiziksel Ve Kimyasal Analizler………………………………………….….…… 32 3.2.2. Toprak Örneklerinin Biyolojik Analizleri……….……..… 33 3.2.3. Ġstatistiksel Analizler………………………….……….…. 39 4. ARAġTIRMA SONUÇLARI VE TARTIġMA………………….….. 40 4.1. AraĢtırma Topraklarının Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri……. 40 4.2. Katalaz Enzim Aktivitesi Sonuçları…………………….………..… 45

4.3. Kinetik Parametrelerin Hesaplanması (Vmax ve   )…………..….. 55

5. SONUÇ ÖNERĠLER…………………………………………..……….... 59 6. KAYNAKLAR …………………………………………………………… 61

ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ Sayfa No 1. Çizelge 2.1. Tarla Topraklarının Enzim Aktiviteleri seviyeleri (Hofmann ve ark., 1966)………………………………………………..……. 7 2. Çizelge 2.2. Bakteri Sayısı Ġle Sakkaroz Aktivitesi Arasındaki ĠliĢki (Ergene, 1970)…………………………………………………. 8 3. Çizelge 2.3. Tarla ve Çayır Topraklarında ÇeĢitli derinliklerde Enzim Aktivitesi (Ergene,1970)…………………………………...….. 9 4. Çizelge 2.4. Türkiye topraklarının tuzluluk derecesi ve alanları………..….. 25 5. Çizelge 3.1. Havzaya Ait Bazı Meteorolojik Veriler Uzun Yıllar Ġçinde GerçekleĢen Ortalama Değerler (1975-2008)...... …… 31

6. Çizelge 3.2. t sn aralıklarında O2 ml olarak ölçüm değerleri………………. 36 7. Çizelge 3.3. BaĢlangıç hızının hesaplanması……………………………….. 37 8. Çizelge 4.1. AraĢtırma Alanından Alınan Toprakların Fiziksel özellikleri… 42 9. Çizelge 4.2. AraĢtırma Alanından Alınan Toprakların Kimyasal özellikleri.. 43 10. Çizelge 4.3. Toprakların Ekstrakte Edilebilir Ġyon Değerleri………………. 44

11. Çizelge 4.4. Laboratuvar KoĢullarında 1 Nolu Topraktaki % H2O2

Konsantrasyona Göre O2 ÇıkıĢ Miktarı……………………… 46

12. Çizelge 4.5. Laboratuvar KoĢullarında 2 Nolu Topraktaki % H2O2

Konsantrasyona Göre O2 ÇıkıĢ Miktarı ………………….…… 47

13. Çizelge 4.6. Laboratuvar KoĢullarında 3 Nolu Topraktaki % H2O2

Konsantrasyona Göre O2 ÇıkıĢ Miktarı …………………….… 48 14. Çizelge 4.7. Toprakların % [S] konsantrasyondaki hız (υ) değerleri ………. 54 15 Çizelge 4.8. Toprakların 1/ [S] ve 1/υ değerleri…………………………...... 56 16. Çizelge 4.9. AraĢtırma Topraklarının Kinetik Parametrelerinin ve Ġstatistiki Değerler……………………………………………………….. 57

ġEKĠL VE RESĠM DĠZĠNĠ Sayfa No

1. ġekil 2.1. H2O2 (Hidrojenperoksit) in Farklı Hallerde Atom Bağları 12 Arasındaki Açılar……………………………………………… 2. ġekil 3.1. Tuz gölü havzası ………………….…………………………… 28 3. Resim 3.1. AraĢtırma Topraklarının Alındığı Alan ..…………..…..……… 30 4. ġekil 3.2. Kalsimetre Aletin GörünüĢü………………………………..…. 34 5. Resim 3.2. Katalaz Enzim Analiz Seti...... 35

6. ġekil 3.3. Farklı (3, 6, 9, … , 30 %) H2O2 için reaksiyon eğrileri……….. 36 7. ġekil 3.4. Bir enzimsel reaksiyonda substrat (S) konsatrasyonu ile

baĢlangıç hız (v0) arasındaki iliĢkiyi gösteren doyma eğrisi….. 38 8. ġekil 3.5. Lineweaver-Burk Yönteminin OluĢturduğu Eğri……………… 39

vii

GRAFĠK DĠZĠNĠ Sayfa No

1. Grafik 4.1. Toprakların % 3 H2O2 konsantrasyonundaki O2 çıkıĢ miktarı.. 49

2. Grafik 4.2. Toprakların % 6 H2O2 konsantrasyonundaki O2 çıkıĢ miktarı.. 49

3. Grafik 4.3. Toprakların % 9 H2O2 konsantrasyonundaki O2 çıkıĢ miktarı.. 50

4. Grafik 4.4. Toprakların % 12 H2O2 konsantrasyonundaki O2 çıkıĢ miktarı. 50

5. Grafik 4.5. Toprakların % 15 H2O2 konsantrasyonundaki O2 çıkıĢ miktarı. 51

6. Grafik 4.6. Toprakların % 18 H2O2 konsantrasyonundaki O2 çıkıĢ miktarı. 51

7. Grafik 4.7. Toprakların % 21 H2O2 konsantrasyonundaki O2 çıkıĢ miktarı. 52

8. Grafik 4.8. Toprakların % 24 H2O2 konsantrasyonundaki O2 çıkıĢ miktarı. 52

10. Grafik 4.9. Toprakların % 27 H2O2 konsantrasyonundaki O2 çıkıĢ miktarı. 53

11. Grafik 4.10. Toprakların % 30 H2O2 konsantrasyonundaki O2 çıkıĢ miktarı. 53 12. Grafik 4.11. Enzimatik reaksiyon hızına substrat konsantrasyon etkisi .… 54 13. Grafik 4.12. Lineweaver-Burk Yöntemi, 1/[S] ve 1/υ değerleri.…………. 56

viii

1.GĠRĠġ

Toprak kalitesinin değerlendirilmesinde; son yıllarda yapılan çalıĢmalarda sadece ürün verimi, arazi bozulması, erozyon ya da fiziksel ve kimyasal toprak faktörleri üzerine odaklanmak yerine toprakların fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerin hangi ölçekte toprak kalitesini belirlediği üzerinde durulmaktadır (Özulu ve ark. 2006). Tarımsal üretimde birim alandan alınan ürün miktarının artırılmasında toprakların verimliliği önemli rol oynamaktadır. Toprakların verimliliğinin ve üretkenliğinin korunması, kuĢkusuz büyük ölçüde toprakların biyolojik özellikleri ile yakından iliĢkilidir. Toprakların biyolojik özellikleri ise, toprak içerisinde yaĢayan mikroorganizmaların gerek populasyonu ve gerekse bunların aktivitelerini ifade etmektedir. Toprak, humus ve mineralleri içeren hem enzimleri immobilize eden hem de makro-moleküllerin üç boyutlu ağı tarafından stabilize edilen ve mikrobial hücrelerin toplandığı bir sistemdir. Toprakta organik ve mineral fraksiyonların her biri enzim aktivitesinde özel bir etkiye sahiptir (McLaren, 1975). Toprakta yaĢayan mikroorganizmalar büyük moleküllü organik maddelerden faydalanabilmek için enzimleri salgılayarak onları adsorbe edecekleri basit bileĢiklere dönüĢtürürler. Toprakta enzimler bütün madde değiĢimi reaksiyonlarına iĢtirak ederler; enzimsiz yaĢam düĢünülemez. Enzimler organizmalardan elde edilebilecek yüksek moleküllü katalizörlerdir. Enzimler hücrede bir takım halinde çalıĢır, birinin son ürünü kendisinden sonrakinin substratını yapar. Enzimler çeĢitli metabolik olaylarla ilgili reaksiyonları katalize ederek hızlandıran ve son ürüne katılmayan protein tabiatındaki özel maddelerdir. Toprakta elliden fazla enzimin aktivite gösterdiği saptanmıĢtır. Bu enzimler çoğunlukla oksidoredüktazlar, hidrolazlar ve transferazlar Ģeklinde gruplanırlar. Oksidoredüktazlar iki substrat arasında indirgenme- yükseltgenme reaksiyonlarını kataliz eder (Haktanır ve Arcak, 1997). Mikroorganizmalar tarafından sentezlenerek hücre dıĢı ortamda stabil olarak bulunan ekstraselüler enzimler ile mikrofloranın hücre içerisinde görevli olan intraselüler enzimlerde toprakların biyolojik özelliklerinin değerlendirilmesinde sıklıkla kullanılan parametrelerdendir. Örneğin; oksidoredüktaz grubu enzimler içerisinde sınıflandırılan intreselüler katalaz enzimi toprakta reaksiyon sonucu meydana gelen

kuvvetli yükseltgen zehirli hidrojen peroksiti bozarak suya ve moleküler oksijene parçalanmasını sağlayarak, canlı organizmalar için toprak ortam koruyucu rolü

üstlenmektedir. Katalaz enzimi (CAT), (H2O2: H2O2 oxidoreductase E.C.1.11.1.6) tabiatta çok yaygın olarak bulunmaktadır. Katalaz, sitokrom sistem içeren yüksek moleküllü organizmalarda bulunurken, genelde anaeroblarda bu enzime rastlanmamaktadır. Hemen hemen tüm aerobik mikroorganizmalarda, bitki ve hayvan hücrelerinde katalitik aktivitesi yüksek konsantrasyonda mevcuttur. (Higashi ve ark., 1974; Halliwel ve ark., 1990; Nicholls ve ark., 2000). Bununla beraber, katalaz enziminin topraktaki aktivitesinin belirlenmesi ortamda mevcut aerob mikrofloranın değerlendirilmesinde kullanılan önemli bir biyolojik parametredir. Toprak kalitesinin belirlenmesinde kullanılan bir baĢka yaklaĢım çeĢitli biyokimyasal özelliklerin kombinasyonundan hesaplanan kompleks indekslerdir. Bu indekslerden en çok bilineni 1980 li yıllarda ortaya konan Stefanic indeksi ve Beck indeksidir. Stefanic indeksi hem dehidrogenaz hem de katalaz aktivitesi değerlerinin matematiksel ifadesini kullanan biyolojik verimlilik indeksidir. Hidrojenperoksit katalaz enziminin substratıdır. Katalaz enzimi 1 dk. da yaklaĢık olarak 5.000.000 hidrojenperoksit molekülünü su ve oksijene dönüĢtürmektedir. Bilinen enzimlerin hemen hepsinin toprakta bulunması mikroorganizmaların faaliyetlerinden dolayıdır. Canlılığı bir enzimler sistemi olarak tanımlamak mümkündür. Bu mükemmel moleküller; enerji açısından hiç gerçekleĢmeyecek yada çok yavaĢ gerçekleĢebilecek kimyasal tepkimelere katılarak, bu tepkimelerin çok hızlı gerçekleĢmesini sağlarlar. Eğer bu özelliklere sahip olmasalardı, Dünya‟da çok uzun süre önce yaĢanmayacak halde, atık tepeleri oluĢurdu. (Özata ve Kutlu, 2000). Biyolojik sistemlerde meydana gelen tepkimeler (reaksiyonlar) laboratuar koĢullarında oluĢturulmak istendiğinde çok yüksek sıcaklık, basınç gibi ağır fizikokimyasal yöntemlerin uygulanması gerekir. Bu koĢullar altında bile reaksiyonların birçoğu izlenemeyecek derecede yavaĢtır. Biyokimyasal reaksiyonların çoğu protein yapılı organik maddeler tarafından katalize edilir. Bu maddeler kendileri bir değiĢikliğe uğramadan hücre içinde meydana gelen reaksiyonların hızını artırırlar. Enzimler yüksek sıcaklık ve yüksek pH tarafından denatüre edilirler. Enzimlerin fizikokimyasal durumu olarak etkiledikleri kimyasal reaksiyonlar önemli dercede pH‟ya iyonik kuvvete, sıcaklığa ve inhibitörlerin ve aktivatörlerin bulunup

bulunmamasına bağlıdır. Toprakların gerek ekstraselüler ve gerekse intraselüler enzimlerin aktivitelerini pH, toprak nemi ve sıcaklığı, organik madde gibi fiziko- kimyasal özellikler büyük ölçüde etkilemektedir. Buna karĢın gübreleme ve bitki koruma ilaçlarının tarımsal alanlarda kullanılması gibi agronomik faaliyetlerde büyük oranda etkileyebilmektedir. fiziko-kimyasal özellikler enzimlerin sadece aktivitesini etkilemekle kalmayıp aynı zamanda çeĢitli kimyasal kinetik kurallara göre belirlenen (Vmax, Km ve gibi) kinetik parametreleri de büyük oranda etkileyebilmektedir. Enzimlere ait kinetik parametrelerin saptanması; topraktaki enzimatik süreçleri ifade etmek için kullanılan klasik tayin yöntemlerindeki substrat konsantrasyonu, optimum sıcaklık ve süresi gibi temel analitik iĢlemlerde, yöntemlerin optimum koĢullarının belirlenmesine ve enzimin etki mekanizmasının anlaĢılmasına imkan sağlamaktadır. Genellikle fiziksel ve fiziko-kimyasal özellikler topraklar çok ağır bir değiĢime uğramadıkça önemli bir değiĢim göstermezler. Hâlbuki biyolojik ve biyokimyasal parametreler var olan bozulma durumunda çok zayıf değiĢimlere bile duyarlıdır. Bu nedenle toprakların doğal özelliklerine bağlı olarak kapasiteleri veya çeĢitli kullanımlara uygunlukları değerlendirilirken fiziksel ve kimyasal özelliklerin yanında biyolojik ve biyokimyasal indikatörler de bulunmalıdır. Topraktaki tuz konsantrasyonu toprakların değiĢen fiziko-kimyasal özelliklerine bağlı olarak katalaz enzim aktivitesi ve bu enzime ait kinetik parametreler gibi biyolojik özelliklerine büyük ölçüde etki edebilmektedir. Tarımsal üretim alanlarında tuzluluk, toprakların verimliliğini olumsuz yönde etkileyen, ürün verimini sınırlandıran en önemli sorunlardan birisidir. Toprak tuzluluğu çoğunlukla yağıĢ miktarı az, yüksek sıcaklık derecelerine sahip olan kurak ve yarı kurak bölgelerde ortaya çıkmakta ve böyle alanlarda ciddi verim kayıplarına neden olmaktadır (Munns ve Termaat, 1986). Bir toprağın osmotik potansiyeli mikroorganizmaların aktivitesi ve geliĢmesi için kritik bir faktördür ve topraklarda bulunan tuz konsantrasyonu ile yakından ilgilidir. Mikrobiyal geliĢme ve osmotik potansiyel arasındaki iliĢki belirli biyokimyasal proseslerin engellenmesi olarak ele alınmaktadır (Harris 1981). Enzimler toprak kolloidleri tarafından kuvvetli adsorbe edilmiĢ olduklarından topraktan izole edilmeleri mümkün olmamaktadır. Bu yüzden toprak enzimlerinin miktarları yerine aktiviteleri tayin edilmektedir. Enzimlerin

katalitik aktiviteleri, katalize ettiği reaksiyonun hızını tayin ederek saptanır (Pekin,1979, Gür, 1984; 1997). Bu araĢtırmanın amacı; değiĢik tuz oranı ihtiva eden 3 çeĢit toprak örneğinde katalaz enziminin, substratı olan H2O2 (hidrojenperoksit) i farklı dozlarda (% 3, % 6, % 9, % 12, % 15, % 18, % 21, % 24, % 27, % 30), kullanarak, aktivitesini (υ), kinetik parametrelerini (υ0, Vmax ve Km) biyokimyasal reaksiyon kinetiğinin (Michaelis-Menten) denklemi kullanılarak matematiksel modelleme esasında hesaplanması ve toprağın tuzluluğunun Katalaz enzimine etkisinin belirlenmesidir.

2.KAYNAK ÇALIġMALARI

2.1. Topraktaki Enzim Aktivitesi Ġle Ġlgili ÇalıĢmalar

Bitkiler ve hayvanlar alemine ilaveten üçüncü bir canlı varlıklar aleminin yani mikroorganizmaların hayat zincirine katıldıklarını ve bunların organik atıkları mineralize ettiklerini ortaya koymuĢtur (Waksman, 1957). Enzim; canlı bitkisel ve hayvansal hücrelerde biyolojik olayların kimyasal reaksiyonlarını katalize eden ve canlı hücreler tarafından sentezlenen kompleks organik maddelerdir (Gür, 1997). GeçmiĢteki yaklaĢımlarda kullanılan fiziksel ve kimyasal özelliklere ilaveten respirasyon, mineralizasyon, denitrifikasyon, enzim aktivitesi, biyolojik kütle ve çeĢitlilik gibi biyolojik özellikler de toprak kalitesini belirlemede kullanılmaya baĢlanmıĢtır. Toprakta canlı dokular karmaĢık biyokimyasal reaksiyonlarla birlikte bulunur. Bu yüzden toprağa biyolojik varlık olarak bakılabilir (Quastel, 1946). Poulsun ve Kurtz (1969), pH'sı 6.1 olan siltli, killi ve tınlı tekstürdeki topraklarda üreaz aktivitesini ve buna paralel olarak mikroorganizma populasyonundaki dalgalanmaların aktiviteye etkilerini araĢtırmıĢlardır. Üreaz aktivitesi ile mikroorganizma populasyonunun periyodik geliĢiminin paralel olduğunu, üreaz aktivitesi yüksek olan topraklarda bakteri populasyonunun artmasıyla aktivitenin düĢme gösterdiğini tespit etmiĢlerdir. AraĢtırma sonuçlarına göre; araĢtırma topraklarındaki mikroorganizmaların sayı ve aktivitesi üzerinde en fazla olumsuz etkiye sahip olan element Ni olmuĢtur. Topraklardaki Ni miktarlarının hemen hemen hepsinin sınır değerin üzerinde saptanması, büyük olasılıkla bu olumsuz etkinin ortaya çıkmasına neden olmuĢtur. AraĢtırma topraklarının genelde organik madde miktarı düĢük ve kum fraksiyonu yüksek topraklar olması nedeniyle sınır değerlerin altındaki konsantrasyonlarda bile bazı elementler mikroorganizmalara olumsuz etkiler yapmıĢtır. AraĢtırılan toprakların 0-30 cm derinliğinde mevcut element konsantrasyonlarına en hassas mikrobiyel gösterge mikrobiyel biyomas olurken, 30-60 cm derinlikte katalaz enzimi, Pb hariç diğer tüm elementler tarafından olumsuz etkilenen bir aktivite olmuĢtur (Beck, 1971).

Topraktaki enzim aktivitesine pek çok faktör etki etmektedir. Bunlar toprak ıslahı ve bazı özel etkiye sahip çevre faktörleri gibi. Stojanovic (1959), Missisipi topraklannda mevsimsel degiĢimin üreaz aktivitesini belirgin Ģekilde etkilediğini belirtmiĢtir. Benzer bir çalıĢmayı Cooper (1972), Nijerya topraklannda arilsülfataz aktivitesi üzerine yapmıĢtır. O, kurak peryotlarda arilsülfataz aktivitesinin azaldığını, yağıĢ miktarının artmasından sonra ve yağmurlu mevsimin sonuna doğru maksimuma eriĢtiğini gözlemlemiĢtir. Skujins (1973), ise mikroorganizma sayısı ile dehidrogenaz aktivitesi ve

CO2 üretimi arasında onemli iliĢkiler bulunduğunu ancak bu iliĢkinin devamlı olmadığını ortaya koymuĢtur. Appiah (1975), toprakta fosfataz enzim aktivitesinin dağılımının ve bu enzim ile toprak özellikleri arasındaki iliĢkilerin toprakta yetistirilen ürüne bağlı olabileceğini belirtmiĢtir. Toprak, humus ve mineralleri içeren hem enzimleri immobilize eden hem de makro-moleküllerin üç boyutlu ağı tarafından stabilize edilen ve mikrobial hücrelerin toplandığı bir sistemdir. Toprakta organik ve mineral fraksiyonların her biri enzim aktivitesinde özel bir etkiye sahiptir (McLaren, 1975). Speir (1977), Genellikle toprak enzim aktivitesindeki artıĢ, toprak organik madde kapsamındaki artıĢla parallelik göstermektedir. Bu husus; toprak biyotasının, populasyon dinamikleriyle bağlantılı olduklarını belirtmektedir. Karbondioksit üretimi ve dehidrogenaz aktivitesi toplam biyolojik aktiviteyi, katalaz aktivitesi ise havalı koĢullarda yaĢayan mikroorganizmaların toplam aktivitelerinin belirlenmesinde kullanılır (Roberge, 1978). Üreaz, fosfataz ve β-glikosidaz ekstrasellüler enzimlerdir. Ekstrasellüler enzimler, topraklarda organik materyallerin mineralizasyon süreçlerinde görev almakta olup, toprak verimliliğinde onemli rol oynamaktadırlar (Burns 1978). Burns (1978), ekstrasellüler enzimlerin, topraklarda organik materyallerin parçalanmasından sorumlu toprak enzimleri oluĢundan hareketle, topraklara yapılan organik materyal girdisinin bu enzim aktivelerini artırdığını ve bu artıĢın organik materyalin cinsine göre onemli farklılık gösterdiğini belirtmiĢtir. Toprakta organik maddenin heterotrofik mikroorganizmalar tarafından parçalanması sırasında metabolizmanın son ürünü olarak açığa çıkan CO2‟de

biyolojik aktivitenin ölçüsü olarak kullanılabilen önemli kiriterlerden biridir (Çolak, 1979). Toprakların enzim aktivitelerini pH, toprak nemi, sıcaklık, organik madde gibi fiziko-kimyasal özellikler büyük ölçüde etkilemesine karĢı gübreleme ve ilaçlarının tarımsal alanlarda kullanılması gibi agronomik faaliyetlerde etkileyebilmektedir. Ġz elementlerin tuzları da topraklara kimyasal gübreler ve endüstriyel kirlilik nedeniyle eklenilmektedir (Tabatabai, 1982). Hoffmann ve ark. (1953), yaptıkları araĢtırmalar toprak tarafından absorbe edilmiĢ enzimlerin ortam Ģartlarına ve enzim zehirlerine karĢı dayanıklı olduklarını göstermiĢtir. Toprak normal oda Ģartlarında kurutulduğu zaman mikroorganizmaların vejetatif formlarının büyük bir kısmının hayatiyetlerini kaybetmelerine mukabil aktivite önemli surettedir. Hoffmann'ın (1961) yaptığı araĢtırmaya göre Pochon ve De Barjac yaptıkları araĢtırmalarda toprak örneğinde bulunan enzimlerin aktivitelerinin, toprak düĢük sıcaklık derecelerinde kurutulduğu takdirde azalmadığı ve kurutma esnasında mikroorganizmaların vejetatif formlarının büyük bir kısmının canlılıklarını kaybetmelerine mukabil aktivite üzerine pek az etkili olduğunu tespit etmiĢlerdir. Bu yüzden enzim aktivitelerini her mevsimde tayin etmek mümkündür. Topraktaki enzim aktivitesi ile ilgili çalıĢmalar son yirmi yıl içerisinde önemli ilerlemeler kaydetmiĢtir. Bilhassa Hofmann ve ark. (1953, 1954, 1955, 1959, 1961, 1965 ve 1966 ) çalıĢmaları topraktaki çeĢitli enzimlerin teĢhislerinin ve aktivitelerinin kantitatif olarak mümkün kılmıĢtır. Çizelge 2.1. Tarla Topraklarının Enzim Aktiviteleri seviyeleri (Hofmann ve ark., 1966) AKTĠVĠTE ENZĠM DüĢük Normal Yüksek Sakkaraz 15‟den küçük 15-30 30‟dan yüksek B-Gilikozidaz 20‟den küçük 20-40 40‟dan yüksek Üreaz 8‟den küçük 6-16 16‟dan yüksek Proteaz 15‟den küçük 15-40 40‟dan yüksek

Hofmann (1963), Toprakta yaĢayan geniĢ mikroorganizmalar aleminin, toprak oluĢumu, toprak strüktürü ve verimliliği üzerine olan tesirleri iyice anlaĢılmıĢ olup toprakta cereyan eden olayları çoğunluğunun biyolojik faktörlerin etkisi altında bulunduğu Ģüphe götürmez bir gerçektir. Bu böyle olmakla beraber son zamanlarda enzimlerin topraktaki aktiviteleri değerlendirmede klasik mikrobiyolojik metotların yalnız baĢına yeterli olmadığını ortaya koymuĢtur. Hofmann (1963), Toprak mikrobiyolojisi sahasında mikroorganizmaların türleri ve sayılan üzerinde yapılan çalıĢmalar topraktaki biyolojik hayatı tanıtmak, bunların faaliyetleri hakkında temel bilgileri vermekle beraber, kullanılan metotların sonuçların değerlerini düĢürücü mahiyette üç zayıf tarafının bulunduğu öne sürülmektedir. Ergene (1970) Erzurum ovası topraklarındaki çeĢitli enzimlerin aktivitelerini tayin etmiĢtir. Toprağın derinliği ile mikroorganizma sayısı ve enzim aktivitesi arasındaki iliĢki Çizelge 2.2 de gösterilmiĢtir. Çizelge 2.2 nin incelenmesinden anlaĢacağı üzere hem bakteri sayısı ,hemde aktivite alt katlara doğru azalmaktadır.

Çizelge 2.2. Bakteri Sayısı Ġle Sakkaroz Aktivitesi Arasındaki ĠliĢki (Ergene,1970) Profil Derinlik (cm) Bakteri Sayısı 106 Sakkaraz Aktivitesi* 0-10 7.3 6.6 A 10-20 7. 1 6.2 20-40 4. 1 4.2 0-10 7.6 6.4 B 10-20 6.2 6.2 20-40 3.2 3.8 ( * ) 37 °C 'de 24 saatlik inkübasyon devresinde2 gr. Topraktan açığa çıkan monasakkaritleri titre etmek için sarfedilen 0,1N Sodyumtiyosülfatın cm3 cinsinden miktarı

Enzim aktivitesi toprağın çeĢidine göre de değiĢiklik göstermektedir. AĢağıdaki tablodaki rakamlarda görüldüğü gibi enzim aktivitesinin çayır topraklarında tarla topraklarından daha yüksek olduğu ve her iki topraklarda da derinlikle enzim aktivitesinin azaldığı görülmektedir. (Ergene 1970)

Çizelge 2.3. Tarla ve Çayır Topraklarında ÇeĢitli derinliklerde Enzim Aktivitesi (Ergene,1970) Derinlik Sakkraz B-Gilikozidaz Üreaz cm Tarla Çayır Tarla Çayır Tarla Çayır 0-10 8,5 14,5 2,0 4,0 7,9 16,8 10-20 9,4 7,3 1,6 1,8 7,0 11,0 20-40 5,0 3,0 1,0 0,8 3,2 8,1 40-60 3,3 2,6 1,0 0,4 1,2 2,3 60-80 2,3 2,6 0,3 0,3 0,9 1,0 80-100 2,3 2,5 0,2 0,3 0,0 0,7 150-170 - 0,1 - - - -

Ünal (1967) Rize topraklarının enzim aktiviteleri üzerinde çalıĢmıĢ ve toprakların çeĢitli özellikleri ile enzim aktiviteleri arasında önemli iliĢkiler tespit edilmiĢtir. Tüm metabolizma olaylarına katılan mikroorganizmalar çıkardıkları enzimlerle çeĢitli reaksiyonlara yön verdikleri için toprakta çeĢitli enzimlerin aktivite değerleri biyolojik aktivitenin ölçüsü olarak kullanılmaktadır (Hofmann, 1986). Üreaz gibi eksrasellüler enzimler topraklarda bazı organik materyallerin parçalanmasından sorumludurlar. Üreaz, nükleik asit mineralizasyonundan türeyen yada hayvan salgılarında bulunan üreyi diğer canlıların kullanabileceği Ģekle dönüĢtürür (Gür, 1987). Gök ve Çolak (1991), Ceylanpınar ve Adıyaman-Çamgazi Ovaları toprakları ile Gaziantep-Kemlin, Kayacık ovaları ve Birecik pompaj sulama sahası topraklarının biyolojik özelliklerini incelemiĢler, ova topraklarının organik madde

içeriğinin % 1-2 gibi düĢük değerler gösterdiği, bu nedenle de CO2 üretimi, enzim aktivitesi, mineral azot ve mineralize olabilir azot gibi mikrobiyolojik özelliklere iliĢkin değerlerin düĢük olduğunu ortaya koymuĢlardır. Arcak ve Haktanır (1994), Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Kenan Evren AraĢtırma ve Uygulama Çiftliği arazisinde bulunan beĢ farklı toprak serisinden

alınan yüzey örneklerinde, değiĢik büyüklükteki doğal toprak agregatları fraksiyonlarında üreaz enzim aktivitesinin dağılımını araĢtırmıĢlar ve toprak serileri ile bitki örtüsüne bağlı olarak enzim aktivitesindeki değiĢimleri belirlemiĢlerdir. Yonca ekili alanlardan alınan toprak serilerinde enzim aktivitesinin buğday ve arpa ekili alanlara kıyasla daha yüksek bulunduğunu bildirmiĢler ve toprak strüktürel ünite büyüklüğü ile üreaz aktivitesi arasında, dört toprak serisinde de önemli iliĢkiler olduğunu bildirmiĢlerdir. Enzimler toprak kolloidleri tarafından kuvvetli adsorbe edilmiĢ olduklarından topraktan izole edilmeleri mümkün olmamaktadır. Bu yüzden toprak enzimlerinin miktarları yerine aktiviteleri tayin edilmektedir. Enzimlerin katalitik aktiviteleri, katalize ettiği reaksiyonun hızını tayin ederek saptanır (Pekin,1979, Gür 1984;1997). Çesitli ülkelerde enzimoloji konusunda yapılan çalıĢmalar değiĢik toprak tiplerindeki aktivite seviyesinin tespitini kapsamaktadır. Toprak enzim aktivitesinin kantitatif tayini metodları üzerine esaslı çalıĢmalar 1940 yıllannda Condrad ile baslamıĢsa da en onemli geliĢmeler 1952 yıllarmdan sonra pek çok araĢtırmacının bu konuya eğilmesi ile sağlanmıĢtır (Haktanır ve Arcak, 1997). Karaca ve ark (1998), Terme-Ünye yöresinde fındık tarımı yapılan topraklarda enzim aktiviteleri ile toprakların bazı önemli özellikleri ve iz element ve ağır metal içerikleri arasındaki iliĢkileri ortaya koymaya çalıĢmıĢlardır. Sonuçta, üreaz enzim aktivitesi üzerine organik karbonun; organik madde kapsamının ve KDK' nın önemli düzeyde etki ettiğini, buna karĢılık pH' nın ise vejetasyonun türüne göre çeĢitlilik gösterebileceğini ortaya koymuĢlardır. Arcak ve ark. (1999), farklı vejetasyon altındaki toprak örneklerinde ve üç farklı derinlikte, üreaz ve β-glikozidaz enzim aktivitelerini araĢtırmıĢlar ve yonca ekili parsellerden aldıkları toprak örneklerinde her iki enzim aktivitesinde de en yüksek değer bulunduğunu belirtmiĢlerdir. Toprak derinliğinin artmasıyla üreaz aktivitesinde artma, β-glikozidaz aktivitesinde ise azalma tespit etmiĢlerdir. Dehidrogenaz aktivitesi toprakların redoks potansiyelleri ve oksidativ aktiviteleri hakkında önemli bilgiler verir. Ancak tıpkı biyolojik kütlede olduğu gibi yapılan araĢtırmalarda biribiri ile çeliĢen sonuçlar gözlenmiĢtir. Örneğin toprak iĢleme, dehidrogenaz aktivitesini hem artırmakta hem de azaltmaktadır (Bergstrom ve ark., 1998; 2000).

Karaca ve ark. (2000), toprak sıkıĢmasının, üre ilave edilen ve edilmeyen toprak örneklerinin üreaz enzim aktivitesi, karbondioksit çıkıĢı ve azot mineralizasyonu üzerine etkisini araĢtırmıĢlardır. Toprak örnekleri 0 kg cm-2, 2 kg cm-2 ve 4 kg cm-2 lik basınçlarla sıkıĢtırarak 28 günlük inkübasyona tabii tutmuĢlardır. Ġnkübasyon süresince örneklerin üreaz enzim aktivitesi ve CO2 çıkıĢı üzerine olan olumsuz etkisini üre ilave edilmeyen topraklara göre daha az bulmuĢlardır. Ġnkübasyon süresine bağlı olarak üre ilave edilmiĢ, topraklarda üre + - ilave edilmemiĢe göre yaklaĢık beĢ kat fazla NH4 - N'u ve dört kat fazla NO3 - N'u belirlemiĢler ve her iki basınç uygulamasında da nitrifikasyonun önemli ölçüde engellendiğini (p<0.05) belirlemiĢlerdir. Rzeuski ve ark. (1998), Shivarajashankara, ve ark. (2001), yüksek dozlarda flor alımı H2O2, süperoksid, hidroksil üretimini artırmaktadır. Florun fazla alınması solunum patlamasını artırmakta ve dolayısıyla süperoksidin daha fazla üretilmesine neden olmaktadır. Süperoksid direkt olarak zarar vermemesine rağmen H2O2 kaynağı olması nedeniyle zararlıdır. H2O2, membran lipidlerinde lipid peroksidasyona, süperoksid dismutazın inaktivasyonuna, DNA hasarına neden olmaktadır (AkkuĢ, 1995; Joence, 1989; Lunec, 1990). Okur ve ark. (2002), yaptıkları çalıĢmada kentsel ve endüstriyel atıklarla kirletilmiĢ olan Nilüfer Çayı ile sulanan tarım arazilerinden toprak örnekleri alınarak, bu toprak örneklerinin mikrobiyolojik aktivite düzeyi belirlenmiĢ ve topraklardaki ağır metal miktarları ile mikrobiyolojik aktivite arasındaki iliĢki araĢtırılmıĢtır.

2.2. Topraktaki Katalaz Enzim Aktivitesi Ġle Ġlgili ÇalıĢmalar

Katalaz enzimi (H2O2: H2O2 oxidoreductase E.C.1.11.1.6) tabiatta çok yaygın olarak bulunmaktadır. Katalaz (CAT), sitokrom sistem içeren memeli ve memeli olmayan organizmalarda bulunurken, genelde anaeroblarda bu enzime rastlanmamaktadır. Hemen hemen tüm aerobik mikroorganizmalarda, bitki ve hayvan hücrelerinde katalitik aktivitesi yüksek konsantrasyonda mevcuttur. Oksidasyon ve redüksiyon reaksiyonlarında rol oynayan enzimlere oksidoredüktazlar denilir ve CAT oksidoredüktazların (Oksidazlar, dehidrojenazlar, hidroperoksidazlar, oksijenazlar) bir grubu olan hidroperoksidazlar sınıfında yer alır. Hidroperoksidazlar,

substrat olarak hidrojen peroksit veya diğer organik peroksitleri kullanırlar, aynı zamanda canlıyı zararlı peroksitlere karĢı korurlar. Peroksitlerin birikmesi serbest radikallerin ortaya çıkmasına ve membran yapısının bozulmasına, aterosikleroz ve muhtemelen kanser oluĢumuna neden olur (Higashi ve ark., 1974; Halliwel ve ark., 1990; Nicholls ve ark. 2000). Riozin ve Egorov (1972), bir araĢtırmalannda katalaz aktivitesinin organik madde kapsamları arasında iliĢki olduğunu buna karĢın toprakların mikroorganizma sayıları ile iliĢkilerinin bulunmadığını belirtmiĢlerdir.

Katalaz (CAT, EC 1.11.1.6) 2H2O2 → 2H2O + O2 tepkimesini katalizler. Her aerobik hücre bu enzimi bulundurur. CAT, % 80 peroksizomlarda ve % 20 sitozolde bulunmaktadır. CAT enzimi dört alt üniteden olusmuĢ, her bir alt ünitesinde bir heme [Fe(III)-prothoporphyrin] grubu bulunduran 240 000 dalton molekül ağırlığında bir proteindir (Percy, 1984).

ġekil 2.1. H2O2 (hidrojenperoksit) in farklı hallerde atom bağları arasındaki açıları. Topraklarda katalaz aktivitesi yüksek organik madde kapsamı ile ilgilidir. En yüksek katalaz aktivitesi yüzey katmanlarında ve humus birikimi olan A- horizonlannda bulunur ve derine gidildikce azalır. Alkali ve kirecli topraklarda katalaz aktivitesinin daha güçlü olduğu saptanmıĢtır. Katalaz aktivitesi organizma sayısına, vejetasyona hatta biyolojik olmayan kimyasal reaksiyonlara bağlıdır. Toplam katalaz aktivitesinin % 40 kadarı biyolojik olmayan yapıdadır. Topraktaki mikroorğanizmaların miktarı arttıkça toprak verimliliğinin de arttığı ve toprak verimliliğinin büyük ölçüde bozulmamıĢ bir mikroorğanizma populasyonun dengesine bağlı olduğu bildirilmiĢtir (Gür, 1987).

Katalaz enzimi H2O2 (hidrojenperoksit) i ayrıĢtırarak O2 (oksijen) ve H2O (su)

„yu meydana getirmektedir. Taze bakteri kültürüne H2O2 ilave edildiğinde O2

kabarcıklarının çıkması katalazın varlığını kanıtlamaktadır. Test edilecek bakteri kültürü Tryptose Agar besiyerine % 3‟lük H2O2‟den üç damla damlatıldığında kabarcık oluĢumu pozitif bir reaksiyon olarak kabul edilmıĢtir (Gücin ve Dülger,1995). ÇıkıĢ öncesi herbisit olarak kullanılan Trifluralin‟in toprakta nitrifikasyon ve toprak katalaz aktivitesi üzerine etkileri ince tekstürlü toprak örneğinde üç farklı dozda uygulanarak üç farklı nem düzeyinde 27 0C „de 18 gün süreyle inkübe edilerek araĢtırlımıĢtır. Uygulanan Trifluralin dozları zaman ve nem düzeylerine bağlı olarak katalaz aktivitesi değiĢimini önemli düzeyde etkilemiĢtir (Arcak ,Omar ve Haktanır,1995). Rodentisidlerden aluminyum fosfür ile zehirlenmiĢ 45 hastada, kontrollere göre SOD düzeyleri belirgin olarak yüksek olmasına karĢı, serum katalaz önemli oranda düĢük bulunmuĢtur. Bu durum yoğun H2O2 yüklemesiyle sonuçlanmıĢ ve MDA da buna paralel olarak çok yüksek bulunmuĢtur (Chugh ve ark.,1996). Karaca ve ark. (1996), killi bünyeli bir toprakta kurĢun ye kadmiyum gibi

ağır metallerin, nitrifikasyon, CO2 çıkıĢı ve katalaz enzim aktivitesi üzerindeki etkilerini araĢtırmıĢlar; 0, 100, 500, 1000 ppm konsantrasyonlarında Cd ve Pb toprağa uygulanmıĢ ve 60 gün süreyle inkübe etmiĢlerdir. Sonuçta artan miktarda Cd uygulamasının inkübasyon süresi içinde nitrata dönüĢmeden toprakta kalan amonyum azotu miktarlarını, kontrol örneklerinden çok daha fazla olarak bulmuĢlardır. Ġnkübasyon süresi boyunca amonyum azotu miktarlarını da Pb dozlanna bağlı olarak artıĢ gösterdiğini izlemiĢler ve Pb'un nitrifikasyonu olumsuz

Ģekilde etkilediğini belirtmiĢlerdir. Bununla birlikte ağir metallerin CO2 çıkıĢı ve katalaz aktivitesi üzerine etkilerini hem zamana hem de doza bağlı olarak % 1 düzeyinde önemli bulmuĢlardır. Arcak ve ark. (1997), asit fosfataz, alkali fosfataz ve katalaz enzim aktivitelerinin iğne yapraklı vejetasyon altında ve deniz seviyesinden yükseklikle ilgili olarak değiĢimlerini araĢtırmıĢlar ve asit fosfataz, alkali fosfataz ve katalaz aktivitesi ile organik madde, toplam azot, katyon değiĢim kapasitesi, yarayıĢlı P ve K, toprak nemi gibi toprak özellikleri arasında çok önemli pozitif iliĢkiler belirlemiĢlerdir. Denizden yükseklik ile toprakların enzim aktiviteleri arasında önemli negatif iliĢkiler bulmuĢlardır.

Yomo ve ark. (1997), net hız sabitelerini kullanarak kararlı hal enzim kinetiğinin genel denklemini türetmiĢlerdir ve bu denklemi katalaz reaksiyonu kinetik analizine uygulamıĢlardır. Hız denkleminin, Bacillus stearothermophilus‟un katalaz reaksiyonunun dinamik durumu ve reaksiyon belirliliğinin araĢtırılmasında yararlı olduğunu ve bakteriyel katalazın reaksiyon sistemi için genel denklemin uygulanabilirliğini kanıtlamıĢlardır. Kızılkaya ve ark (1998), Bafra ovasında yoğun Ģekilde çeltik tarımı yapılan bazı köylerden aldıkları toprak örneklerinde enzim aktiviteleri üzerine toprak özelliklerinin etkisini incelemiĢlerdir. Bu calıĢma sonucunda üreaz enzim aktivitesi ile toprakların organik madde, ekstrakte edilebilir Mn, değiĢebilir K ve total P kapsamlan arasında pozitif iliĢkiler; toprakların katalaz enzim aktivitesi ile toprakların kum ve ekstrakte edilebilir Fe kapsamları arasında negatif yönde, kil kapsamları arasında ise pozitif yönde iliĢkiler belirlemiĢlerdir. Kızılkaya ve ark (1998a), Samsun Alaçam orman topraklarının bazı kimyasal ve biyolojik özelliklerini belirleyerek birbirleri ile olan iliĢkileri araĢtırmıĢlardır. Toprakların biyolojik özelliklerini belirlemek amacıyla üreaz,

fosfataz, sakkaraz, katalaz ve dehidrogenaz enzim aktivitelerinin yanı sıra CO2 üretimi miktarları, kimyasal özelliklerini belirlemek amacıyla ise, kireç, organik + - madde, pH, EC, KDK değiĢebilir Na, K, Ca ve Mg, toplam N, NH4 - N, NO 3 - N ve yarayıĢlı P ile, ayrıca toprakların toplam element (Fe, Al, K, Na, Ca, Mg, Mn, Cu, Zn, Co, Pb, Ni) konsantrasyonlan ile yarayıĢlı Fe, Cu, Zn kapsamlarını tesbit etmiĢler ve toprakların biyolojik özellikleri ile iliĢkilerini araĢtırmıĢlardır. Sonuçta kullanılan toprak örneklerinin biyolojik özelliklerinin tarım topraklarındakinden

oldukça yüksek olduğunu belirlemiĢlerdir. CO2 üretiminin, katalaz ve üreaz aktivitesinin EC ve KDK ile onemli düzeyde iliĢkileri olduğunu belirlemiĢler, toprakların biyolojik özellikleri ile toplam element konsantrasyonları arasında iliĢki görememiĢlerdir. Bakır; tirozinaz, katalaz, ürikaz, sitokrom C oksidaz, delta amino levülinik asit dehidraz, bağ dokusundaamino oksidaz, askorbik oksidaz, süperoksit dis-mutaz (SOD), dopamin beta hidroksilaz gibi çeĢitli enzimlerin yapısına girer (Bremner 1979, Yorbık 1999).

Serbest radikaller hidroksil, süperoksit, nitrik oksit ve lipid peroksit radikalleri gibi değiĢik kimyasal yapılara sahiptir (Cochranc CG, 1991). Biyolojik sistemlerdeki en önemli serbest radikaller, oksijenden oluĢan radikallerdir. Oksijen, süperoksit grubuna (O2) bazı demir-kükürt içeren yükseltgenme-indirgenme enzimleri ve flavoproteinlerin etkisiyle indirgenir. Son derece etkin olan ve hücre hasarına yol açan süperoksit grubu, bakırlı bir enzim olan süperoksit dismutaz (SOD) aracılığında hidrojen peroksit (H2O2) ve oksijene çevrilir. Süperoksit grubundan daha zayıf etkili olan H2O2, dokularda bulunan katalaz, peroksidaz ve glutasyon peroksidaz (GPx) gibi enzimlerle su ve oksijen gibi daha zayıf etkili ürünlere dönüĢtürülerek etkisiz kılınır. Dietilditiyokarbamat gibi süperoksit dismutazın etkinliğini engelleyen maddeler, süperoksit gruplarının zararsız hale getirilmesini sınırlandırırken, lipid peroksidasyonu hızlandırırlar. Ayrıca katalazın etkinliğini engelleyen maddeler (aminotriazol gibi herbisidler) de etkin oksijen gruplarına veya bu grupları oluĢturan maddelere duyarlılığı artırır (Kaya ve ark.,1998), (Mates, 2000). Zhiyong ve ark. (2000), kurĢun iyonunun katalaz aktivitesi üzerinde meydana getirdği engellenmeyi termokinetik yöntem ile araĢtırdıkları çalıĢmalarında, Pb iyonunun katalaz aktivitesi üzerinde meydana getirdiği engellenmenin “kompetitif tersinir” olduğunu, özellikle yüksek substrat konsantrasyonlarında katalaz aktivitesinin büyük ölçüde engellendiğini ve reaksiyonun tamamlanmadığını belirlemiĢlerdir. Uyanöz ve ark. (2000), buğday anızı, tavuk gübresi, sığır gübresi ve üre gübresi gibi organik materyallerin belli oranlarda killi tın tekstüre sahip bir toprağa ilavesinin, bitki geliĢimi ve toprak üretkenliği açısından çok onemli fonksiyonları

olan CO2 çıkıĢı, üreaz ve katalaz enzim aktivitelerini ne Ģekilde değiĢtireceğini saptamak amacıyla yaptıkları çalıĢmalarında anızlı toprağa uygulanan sığır, tavuk ve

üre gübrelerinin toprağın CO2 üretimi, üreaz ve katalaz enzim aktivitesi üzerinde etkili olduğunu belirlemiĢlerdir. AraĢtırıcılar toprak verimliliğinin bir ölçüsü olarakta kabul edilen bu biyolojik özelliklerin iyileĢtirilmesinde bahsedilen organik materyallerin kullanımının yaygınlaĢtırılmasını ve arazi çalıĢmalarıyla hangi materyallerin ne oranlarda kullanılacağını ve etkilerinin belirlenmesi gerektiğini vurgulamiĢlardır.

(Özkan ve ark., 2000) yaptıkları çalısmada, Nition [O-O-dimethyl-O-(3- methyl-4-nitro-phenyl) phosphorothioate] ile doğal ortamda ilaçlanmıĢ Dociostaurus maroccanus Thunberg türünün birinci, ikinci, üçüncü evre nimf ve ergin bireylerde antioksidan enzim akitviteleri incelenmiĢtir. Canlı D. maroccanus örnekleri 1996 yılında Eynif Ovası‟nda, (Ġbradı, Antalya) Tarım Ġl Müdürlügünce Nition kullanılarak mücadele edilen epidemik populasyondan alınmıĢtır. Katalaz, Glutatyon-redüktaz, Glutatyon-peroksidaz ve selenyum bagımlı Glutatyon- peroksidaz aktiviteleri spektrofotometrik olarak saptanmıĢ. Katalaz enzim aktivitesi Luck yöntemi ile hesaplanmıĢ (Luck, 1963), Katalaz enzim aktivitesinde evrelere göre önemli bir farklılık gözlenmemiĢtir. Enzim aktivitesi değerleri 19.131 ile 20.403 mikromol/miligram total protein arasında değiĢmiĢtir. Glutatyon-redüktaz aktivitesi ergin evrede artıs göstermiĢtir. Selenyum bağımlı Glutatyon-peroksidaz aktivitesi ergin evrede artıs göstermiĢtir. Selenyum bağımlı Glutatyon-peroksidaz aktivitesi ikinci evreye kadar düĢüĢ gösterip üçüncü evrede artmıĢtır. Buna karĢılık selenyum bağımsız Glutatyon-peroksidaz aktivitesi ikinci evrede artıĢ göstermiĢtir. Katalaz

k 1 k2 Katatlaz22 2 2 Katalaz  2 2  Katatlaz  2  2  k1 reaksiyonunu katalizler. Katalaz, hidrojen peroksitin su ve oksijene dönüĢtürülmesini katalizleyen ve böylece hidrojen peroksitin hücresel bileĢiklere zarar vermesini engelleyen koruyucu bir enzimdir. Hidrojen peroksit, katalaz tarafından parçalanmazsa vücut için çok tehlikeli bir serbest radikal olan hidroksil radikalinin öncülü olarak davranır ve bu radikal hücrede kalıcı hasarlara neden olur. 2 H2O2  2 H2O + O2 (Van Ruth ve ark.,2001). Birçok dokuda oksidaz ve CAT aktivitesi beraber çalıĢır. Katalitik reaksiyonda iki basamak yer alır: Ġlk basamakta katalazın Ferrik (Fe +3) içeren hali, bileĢik-1 (Porfirin Katyon Radikali) oluĢtururken peroksit molekülü ile tepkime verir ve burada peroksit molekülü indirgenir. Sonrasında ikinci basamakta baĢka bir hidrojen peroksit molekülü yükseltgenerek bileĢik-1 doğal halini alır. Bu reaksiyonlarda hidrojen peroksit hem elektron alıcısı hemde vericisi olarak görev yapar (Kremer, 1970; Lardinois, 1995; Switala ve Loewen 2002).

CAT, hidrojen peroksiti substrat olarak, hem elektron alıcısı hemde elektron vericisi olarak kullanmaktadır. (Lanir ve Schejter 1975; Jones ve Masters 1976; Nicholls ve ark. 2000; Robertson, 2004). Trasar-Cepeda ve ark. (2006), üç farklı bünyeli (tınlı, kumlu-tın ve kumlu- killi-tın) toprakta farklı sıcaklıklardaki (5, 18, 27, 37, 57 ve 70°C) üreaz, BBA- proteaz, kasein-proteaz, β-glukosidaz, invertaz, CM-sellulaz, arilsülfataz, dehidrogenaz ve katalaz enzim aktiviteleri ile bu enzimlere ait termodinamik parametreleri araĢtırdıkları çalıĢmada, en düĢük enzim aktivitelerinin düĢük organik madde içeriğine sahip olan topraklarda bulunduğunu belirlemiĢlerdir. Dehidrogenaz enzimi tarafından katalizlenen reaksiyonda 70 °C‟ye kadar olan sıcaklık artıĢıyla birlikte ürün oluĢumunda artıĢ olduğunu, katalaz aktivitesinin 37 °C den sonra etkilenmediğini belirlemiĢlerdir. AraĢtırma sonunda ayrıca, topraklar arasında her bir enzim için aktivasyon enerjileri (Ea) ve sıcaklık katsayıları (Q10) değerleri birbirlerinden farklılık gösterdiği belirlenmiĢ, en düĢük Ea ve Q10 BBA-proteaz da ve en yüksek Ea ve Q10 CM-sellulaz da ve kasein-proteaz da elde edilmiĢtir. Yapılan bir araĢtırmada, yüksek antioksidan etkiye sahip olduğu bilinen keten tohumu (linum usitatissimum) ekstraktında; katalaz (E.C.1.11.1.6) ve süperoksit dismutaz (EC 1.15.1.1) enzimlerinin aktiviteleri tayin edilmiĢtir. Enzimlerin kısmen saflaĢtırılmalarında; homojenizasyon, ultrasantrifüjleme ve PD-10 (Sephadex G- 25M) kolon kromotografisi basamakları sırasıyla uygulanmıĢtır. Ultrasantrifüj sonrası katalaz ve süperoksit dismutaz enzimlerinin spesifik aktiviteleri sırasıyla 15,94 U/mg prot. ve 2,05 U/mg prot. olarak, PD-10 kolon kromatografisi ile yapılan tuzdan ayrıĢtırma iĢlemi sonrası katalaz ve süperoksit dismutaz enzimlerinin spesifik aktiviteleri yine sırasıyla 17,56 U/mg prot. ve 4,90 U/mg prot. olarak bulunmuĢtur. Ayrıca bu iki enzimin 4 oC‟ deki depolama kararlılıklarına bakılmıĢtır. 96 saat sonunda katalazın aktivitesi tamamen kaybolmuĢ, süperoksit dismutazın aktivitesi ise % 59,60 azalmıĢtır (Bozdemir, 2007). Birçok in vivo ortamlarda peroksidaz aktivitesi olarak CAT tercih edilmektedir. CAT kanda, kemik iliğinde, mukoz membranlarda, böbrek ve karaciğer de bulunur. Temel fonksiyonu oksidazlar tarafından ortaya çıkan hidrojen peroksiti ortadan kaldırmaktır (Bozdemir, 2007).

2.3. Topraktaki Enzim Aktivitesinin Kinetik Parametreler Üzerine Etkisi Ġle Ġlgili ÇalıĢmalar

Toprakların enzim aktivitelerinin değerlendirilmesinde kullanılan Km (Michaelis sabiti) ve Vmax (enzim reaksiyonunun maksimum hızı) temel kinetik parametrelerdendir. Toprak enzimlerine ait kinetik parametrelerin saptanması, söz konusu enzimin orijini ve toprak özellikleri ile çevresel faktörlerin enzim reaksiyonlarının her bir aĢamasındaki etkisini ortaya koymaktadır. Vmax, enzim- substrat kompleksinin enzim ve reaksiyon ürünlerine parçalanma hızını göstermekte olup, bu değerin yüksek yada düĢük oluĢu topraktaki enzimsel süreçlerin daha hızlı veya yavaĢ olarak gerçekleĢtiğini ifade eden potansiyel bir göstergedir. Topraklarda her bir enzime ait saptanan Vmax düzeyleri, toprakların fiziko-kimyasal özelliklerine ve toprağın kapsadığı enzimin düzeyine bağlı olarak değiĢmektedir (Aliev ve ark. 1981, 1984; Paulson ve Kurts, 1970; Ramirez-Martinez, 1968; Tabatabai, 1973; Tabatabai ve Bremner, 1971).

Topraklarda her bir enzime ait saptanan KM seviyeleri Vmax‟da olduğu gibi toprakların oluĢum faktörlerine ve toprağın kapsadığı enzimin düzeyine bağlı olarak değiĢmektedir (Paulson ve Kurts, 1970; Ramirez-Martinez, 1968; Tabatabai, 1973). Beri ve ark. (1978), farklı bölgelerden alınan toprak örneklerinde (0-15cm derinlik) üreaz enzim aktivitesini ve Michaelis-Menten eĢitliğini kullanarak maksimum reaksiyon hızını (Vmax) ve kinetik sabitesini (Km) araĢtırmıĢlardır. Bu araĢtırmanın sonunda, çok düĢük organik madde içeren topraklarda üreaz enzim aktivitesi çok düĢük bulunmuĢtur. Toprak pH‟sı yükseldiğinde enzim aktivitesinde azalma görülmüĢ ve genellikle ağır bünyeli topraklarda yüksek enzim aktivitesi görülmüĢtür. ÇalıĢma sonunda, çeĢitli substrat konsantrasyonlarında ürenin hidrolizinden Vmax ve Km değerleri belirlenmiĢ olup, Km değeri 1,9-330 mM arasında -1 -1 değiĢirken Vmax değeri 6-140 mg üre-N h g arasında değiĢtiği ve ayrıca toprak ortamı karıĢtırıldığında ise Km değerinde düĢme olduğunu belirlenmiĢtir. Enzim aktivitesi üzerine reaksiyon hızı substrat konsantrasyonu ile doğru orantılıdır. Bu kimyasal reaksiyonlarda bazı kavramlar ortaya çıkmıĢtır. a-Tepkimeye giren madde konsantrasyonu b-Denge sabitesi

Michaelis -Menten EĢitliği

VSmax   P   S veya

VHOmax 2 2    (Yazgan ve ark., 1979). 0 HO   22

υ0 - enzimsel reaksiyonun baĢlangıç hızı (ürün/zaman)

Vmax - enzimsel reaksiyonun ulaĢabileceği maksimum hızı (ürün/zaman) [S] - Substrat (hidrojen peroksit) konsantrasyonu [P] - Ürün Toprak Enzimlerinin Dinamiği, Kinetiği ve termodinamiği üzerine farklı çalıĢmalar yapılmıĢtır (Dalal, 1966; KiĢ, 1972; Mikayilov, 1981, 1984). Kaynağı büyük ölçüde mikroorganizmalar olan enzimlerin miktarı ve aktivitesi de topraklara organik madde ilavesi ile artmaktadır. Bu durum, artan mikrobiyal populasyonun enzimleri daha fazla sentezlemesi (Bremner ve Mulvaney 1978) ve organik materyallerin enzimlere ait substratları da doğal yapılarında kapsamaları ile iliĢkilidir (García ve ark. 1993). Bir canlıdaki parçalanma ve yapım (sentez) reaksiyonlarının tümü enzimlerin katalitik aktiviteleri ve yöntemleriyle gerçekleĢtirilmektedir. Bu tanıma göre de enzimler canlılığın oluĢumu ve devamı için elzem maddelerdir. Canlı dıĢında da aktivitelerini göstermeleri enzimlerin önemini bir kat daha artırmaktadır. Enzimler bu özellikleriyle günlük yaĢantımızda önemli rolü olan maddeler haline gelmiĢtir. Bugün enzimlerden gıda, ilaç ve kimya endüstrisinde, dericilik, boya ve temizlik maddeleri üretimi gibi özel konularda, biyoloji ve biyoteknoloji bilim dallarında, tıp, tarım ve veterinerlik alanlarında yaygın olarak yararlanılmaktadır (Temiz, 1998). Masciandaro ve ark. (2000), Mısır yetiĢtirilen araziye, gübreleme materyali olarak organik (vermikompost), mineral (amonyum fosfat ve üre) ve organomineral karıĢımların uygulanmasın-dan 1 yıl sonra, dehidrogenaz aktivitesi ile bu enzime ait kinetik parametrelerdeki (Vmax ve Km) değiĢimleri araĢtırdıkları çalıĢmada, Vmax, vermikompost ile organomineral gübrelerin uygulanması sonucunda arttığı belirlenmiĢtir. Ayrıca, Km‟deki değiĢimin vermikompost ile kontrol arasında bir fark

bulunmaz iken, mineral gübre ile organomineral gübre uygulamasının 2 kat artıĢ gösterdiği saptanmıĢtır. Topraklara ilave edilen organik bileĢikler, ortamın mikrobiyal geliĢme ve çoğalması için uygun hale gelmesini sağlamakta, baĢta heterotrofik mikroorganizmalar olmak üzere mikrobiyal populasyona C, enerji ve besin maddesi kaynağı sağlamaktadır. Bunun sonucunda da mikrobiyal populasyon ve bunların aktiviteleri büyük oranda artıĢ göstermektedir (Kızılkaya ve HepĢen 2004).

Km enzim miktarının ölçütü olup, substrat ile iliĢkilidir. Yani KM, enzim- substrat kompleksinin dayanıklılığını ifade etmekte olup, enzim-substrat kompleksi ile KM değeri arasında ters bir iliĢki bulunmaktadır. KM değeri düĢük olduğunda enzim-substrat kompleksinin dayanıklılığı yüksek, KM değeri büyük olduğunda ise enzim-substrat kompleksinin dayanıklılığı düĢüktür (Tabatabai and Bremner 1971; Tabatabai 1973; Aliev ve ark. 1981; Ekberli ve Kızılkaya, 2006; Ekberli ve ark., 2006).

Vmax/KM, toprakta enzim-substrat kompleksinin meydana gelmesi ile bu kompleksten ürünün oluĢumunun karĢılaĢtırılmasını ifade etmektedir. Bu oranın yüksek oluĢu, enzim-substrat kompleksinin dağılımının oluĢumuna göre daha çabuk olduğunu göstermektedir (Paulson ve Kurtz 1970; Tabatabai ve Bremner 1971; Tabatabai 1973; Khaziev and Agafarova, 1976; Aliev ve ark. 1981; Khaziev, 1982; Ekberli ve Kızılkaya, 2006; Ekberli ve ark., 2006). Ülkemizde de organik atıkların toprakların gerek enzimsel reaksiyonları üzerine etkisinin saptanması ve gerekse diğer biyolojik özelliklerinde meydana getirdiği etkilerin ortaya konulması açısından birçok araĢtırma yapılmıĢtır. Tüm bu çalıĢmalardan genellikle, organik materyal ilavesi sonucunda enzim aktivitelerinde önemli artıĢların olduğu ortaya konulmuĢtur. Ancak, ülkemizde gerek tarımsal faaliyetler ve gerekse endüstriyel faaliyetler sonucu elde edilen bu organik atıkların, enzim kinetikleri üzerine etkilerinin saptanması amacıyla yapılan çalıĢmalar oldukça sınırlıdır. Enzim aktivitesi tayinlerinde, substrat konsantrasyonu ve inkübasyon sıcaklığının enzim aktivitesi üzerine etkisinin ve optimum koĢulların saptanması, ayrıca ülkemiz toprak koĢullarında enzim reaksiyonunun ilk maksimum hızının seviyesi (Vmax), enzim- substrat kompleksinin dayanaklığını ifade eden sabitelerin

(Km) ve temel kinetik parametrelerinin belirlenmesi, enzim aktivitelerinde meydana

gelen değiĢmelerin ortaya konulması açısından son derece önemlidir (Ekberli ve Kızılkaya, 2006; Ekberli ve ark., 2006). Topraklara ilave edilen organik bileĢikler, ortamın mikrobiyal geliĢme ve çoğalması için uygun hale gelmesini sağlamakta, baĢta heterotrofik mikroorganizmalar olmak üzere mikrobiyal populasyona C, enerji ve besin maddesi kaynağı sağlamaktadır. Bunun sonucunda da mikrobiyal populasyon ve bunların aktiviteleri büyük oranda artıĢ göstermektedir (Kızılkaya ve HepĢen 2004). Kaynağı büyük ölçüde mikroorganizmalar olan enzimlerin miktarı ve aktivitesi de topraklara organik madde ilavesi ile artmaktadır. Bu durum, artan mikrobiyal populasyonun enzimleri daha fazla sentezlemesi ve organik materyallerin enzimlere ait substratları da doğal yapılarında kapsamaları ile iliĢkilidir (Bremner ve Mulvaney 1978; García ve ark. 1993). Ekberli ve ark. (2006), killi tın bünyeli bir toprak için, farklı substrat konsantrasyonlarında (0, % 1, %2, %4, %6, %8 ve %10), farklı sıcaklıklarda (0, 10, 20, 30, 40 ve 500C ) ve farklı inkübasyon periyotlarında (0, 1, 2, 3, 4, 5 ve 6 saat) toprakta belirlenen üreaz aktivitesi ile termodinamik (Ea, H,S,G ) ve kinetik

(Vmax, Km ve Vmax/Km) parametreleri belirlemek amacıyla yürüttükleri çalıĢmada, reaksiyon hızının %10 substrat konsantrasyonuna ulaĢtığında dengeye geldiği, en yüksek Vmax, Km ve Vmax/Km değerlerini 40 ve 50°C ve en yüksek Ea, H ve S değerlerinin ise % 10 substrat konsantrasyonunda bulunduğu belirlenmiĢtir. Ekberli ve Kızılkaya (2006), topraklara solucan ilavesi sonucunda elde edilen dıĢkılar ile solucanın yaĢadığı toprağın besin maddesi kapsamı ve katalaz aktivitesindeki değiĢmeler ile katalaz aktivitesinin Vmax, Km, Vmax/Km kinetik parametrelerini araĢtırdıkları çalıĢmada, solucan dıĢkısının solucanın bulunduğu toprağa ve kontrol toprağına oranla daha yüksek seviyede organik C ve besin maddelerini (N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn ve Mn) kapsamasına karĢın, aerob mikrofloranın değerlendirilmesinde önemli bir kriter olan katalaz aktivitesinin düĢük düzeylerde bulunduğu belirlenmiĢtir. ÇalıĢmada ayrıca, gerek katalaz aktivitesi ve gerekse kinetik parametrelerin en yüksek seviyelerinin solucanın yaĢadığı toprakta bulunduğu da saptanmıĢtır. Kızılkaya ve ark. (2007), Toprak enzimleriyle yapılan bir araĢtırmada, topraklara % 5 düzeyinde uygulanan tütün atığı ve buğday samanının üreaz aktivitesi

ve kinetiği üzerine etkisi bir inkübasyon denemesi ile saptanmıĢtır. Bu amaçla, killi tın bünyeli deneme toprağına organik atıklar, kuru ağırlık üzerinden %5 oranında 0 karıĢtırılmıĢ ve 30 gün süre ile 25±0.5 C‟de inkübasyona bırakılmıĢtır. Elde edilen sonuçlara göre, topraklara tütün atığı ve buğday samanı uygulamasının üreaz aktivitesini artırdığı belirlenmiĢtir. Ayrıca, reaksiyon hızının kontrolde %8‟lik substrat düzeyine, tütün atığı ve buğday samanı uygulamasında ise %10‟luk düzeyine kadar artıĢ gösterdiği ve bu düzeylerden sonra değiĢmediği belirlenmiĢtir. Hem kontrol hem de organik atık uygulanmıĢ topraklarda tüm substrat 0 konsantrasyonlarındaki en yüksek reaksiyon hızları 50 C‟lik inkübasyon sıcaklığında saptanmıĢtır. Tüm uygulamalarda en yüksek Vmax ve Km değerleri 40 ve 0 0 50 C‟de, en yüksek Vmax/Km oranları kontrol uygulamasında 50 C‟de, tütün atığı ve 0 buğday samanı uygulamasında ise 40 C‟de belirlenmiĢtir. Yapılan bir araĢtırmada, topraklara % 5 düzeyinde uygulanan tütün atığı ve buğday samanının üreaz aktivitesi ve kinetiği üzerine etkisi bir inkübasyon denemesi ile saptanmıĢtır. Bu amaçla, killi tın bünyeli deneme toprağına organik atıklar, kuru 0 ağırlık üzerinden % 5 oranında karıĢtırılmıĢ ve 30 gün süre ile 25±0.5 C‟de inkübasyona bırakılmıĢtır. Ġnkübasyon sonunda alınan örneklerin, farklı substrat konsantrasyonları (% 0, % 1, % 2, % 4, % 6, % 8, % 10 ve % 12), inkübasyon 0 periyotları (0, 1, 2, 3, 4, 5 ve 6 saat) ve sıcaklıklarındaki (0, 10, 20, 30, 40 ve 50 C) üreaz aktivitesi ve kinetik parametrelerindeki değiĢimler araĢtırılmıĢtır. Elde edilen sonuçlara göre, topraklara tütün atığı ve buğday samanı uygulamasının üreaz aktivitesini artırdığı belirlenmiĢtir. Ayrıca, reaksiyon hızının kontrolde % 8‟lik substrat düzeyine, tütün atığı ve buğday samanı uygulamasında ise % 10‟luk düzeyine kadar artıĢ gösterdiği ve bu düzeylerden sonra değiĢmediği belirlenmiĢtir. Hem kontrol hem de organik atık uygulanmıĢ topraklarda tüm substrat 0 konsantrasyonlarındaki en yüksek reaksiyon hızları 50 C‟lik inkübasyon 0 sıcaklığında saptanmıĢtır. Tüm uygulamalarda en yüksek Vmax ve Km değerleri 40 C 0 0 ve 50 C‟de, en yüksek Vmax/Km oranları kontrol uygulamasında 50 C‟de, tütün atığı 0 ve buğday samanı uygulamasında ise 40 C‟de belirlenmiĢtir (Kızılkaya ve ark., 2007).

2.4.Tuzlu Toprak Ve Tuzlu Topraklarda Enzim Aktivitesi Ġle Ġlgili ÇalıĢmalar

Toprak tuzluluğu ya toprağın mineral yapısı nedeniyle önceden beri mevcut olabilir ya da sonradan oluĢabilir. Toprağın tuzlu olması, onun mineral özelliklerine bağlı olarak geçmiĢten beri var olan bir durumsa buna primer tuzluluk denir. Sonradan oluĢan toprak tuzluluğu ise ya doğal olaylar sonucu ya da insan faktörünün etkisiyle oluĢur. Doğada kendiliğinden tuzlulaĢma, toprağın hidrolik özellikleriyle ve yeraltı suyunun derinlik ve tuzluluğu ile ilgilidir. Ġnsan faktörü tarafından oluĢturulan toprak tuzluluğu ise sulanan bütün alanlarda meydana gelebilir. Sulamalar nedeniyle oluĢan bu tür tuzlulaĢmaya sekonder tuzluluk da denir. Toprak tuzluluğu ve alkalilik, Dünya‟nın kurak ve yarı kurak bölgelerinde sulu tarım yapılan yerlerde meydana gelmektedir (Ayers and Tanji 1999). Tuzlu topraklar pek çok çevresel Ģartlarda oluĢabilir; fakat kurak ve yarı kurak bölgelerde daha fazladır. Tuzlu toprakların artmasının en önemli sebebi, sağlıklı bir drenajın bulunmadığı alanlarda yapılan uzun yıllar sulama uygulamalarıdır (De Dapper ve Goosens 1996). DüĢük yağıĢ, düĢük kaliteli sulama suyu ve yüksek buharlaĢma bu tür bölgelerde tuzluluk ve alkalilik sorunu yaratmaktadır. Bu tür sorunlar, toprağın yapısal özelliklerini de bozmaktadır. (Qadir and Schubert 2002; Ahmad ve ark. 2006). Tarımsal üretim alanlarında tuzluluk, toprakların verimliliğini olumsuz yönde etkileyen, ürün verimini sınırlandıran en önemli sorunlardan birisidir. Toprak tuzluluğu çoğunlukla yağıĢ miktarı az, yüksek sıcaklık derecelerine sahip olan kurak ve yarı kurak bölgelerde ortaya çıkmakta ve böyle alanlarda ciddi verim kayıplarına neden olmaktadır (Munns ve Termaat, 1986). Topraklarda bulunan eriyebilir tuzlar toprağın tabii bileĢikleridir. Birçoğu bitki için önemli olan besin maddeleridir. Fakat bu tuzların bir yerde yüksek konsantrasyonda birikmesi halinde, gerek bitkilere yaptıkları toksik tesirleri ve gerekse toprağın fiziksel ve kimyasal yapısında meydana getirdikleri kötü değiĢikler sebebiyle kültür bitkilerinin ziraatını engelleyen zararlı durumlar ortaya çıkmaktadır (Tuncay, 1978).

Tuzlu topraklarda eriyebilir tuzlar genellikle sodyum, kalsiyum ve magnezyum katyonları ile klorür ve sülfat anyonlarının bileĢiklerinden oluĢmaktadır. Az miktarda potasyum katyonu ile bikarbonat, karbonat ve nitrat anyonları bileĢikleri de bulunmaktadır (Dorsan, 1988). Kurak bölgelerde normal toprakların değiĢim komplekslerinde hakim katyonlar Ca++ ve Mg++ dur. Toprak eriyiğinde fazla miktarda suda eriyebilir sodyum tuzlarının birikmesi sonucunda değiĢim komplekslerinde Ca ve Mg‟un bir kısmı Na ile yer değiĢtirir. BuharlaĢma ve suyun bitkiler tarafından absorbsiyonu sonucu toprak eriyiği konsantre hale gelince çözünürlük sınırları aĢılan tuzlar CaSO4, CaCO3 ve MgCO3 halinde çökelir ve bu çökelmeler ile orantılı olarak sodyum oranı artar (Kelley, 1951; Dorsan, 1988). Türkiye'de kurak ve yarı kurak iklim koĢullarının etkisiyle beraber, kuru tarımdan sulu tarıma geçildiği ilk dönemlerdeki yüksek ürün artıĢına aldanarak, birçok sulama projesi tarla içi hizmetleri tamamlanmadan, çiftçilere sulama konusunda gerekli bilgiler aktarılmadan ve önlemler alınmadan hayata geçirilmiĢ, bunun sonucunda da verimli topraklar da çoraklaĢma baĢlamıĢtır. Böylece doğal olarak var olanlara, yeni çorak topraklar eklenmiĢtir. Türkiye' de tuzlu ve sodyumlu toprakların ilk ön etüdleri Oakes tarafından 1954 yılında yapılmıĢtır. Türkiye toprakları çalıĢmasından sonra yoklama kademesinde yapılan Türkiye geliĢtirilmiĢ toprak haritası etüdlerinden (1966-1971) bulgular derlenerek Türkiye arazi varlığı envanteri hazırlanmıĢtır (1978). Türkiye geliĢtirilmiĢ toprak haritası etüdlerinde kullanılan tuzluluk ve alkalilik kriterlerine göre Türkiye‟de 1 518 722 ha alanda tuzluluk ve alkalilik (çoraklık) sorunu tespit edilmiĢtir (Çizelge 2.4 de). Konya kapalı havza özelliğinden dolayı 387 029 ha alanda tuzluluk ve alkalilik tesbit edilmiĢtir (Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü, 1978).

Çizelge 2.4. Türkiye topraklarının tuzluluk derecesi ve alanları Tuzluluk derecesi Alan (ha) Toplamdaki %’si Hafif Tuzlu 614 617 41 Tuzlu 504 603 33 Alkali 8 641 0.5 Hafif Tuzlu Alkali 125 863 8 Tuzlu Alkali 264 958 17.5 Toplam 1 518 722 100

Çiftçi (1987), Konya Tigem arazilerinde yaptığı bir araĢtırmada, toprakların tuzlulaĢmasına ve yer yer sodyumlaĢmasına asıl sebebin yüksek taban suyu seviyesi ve taban suyu tuz konsantrasyonu olduğunu tespit etmiĢtir. Tuzlu topraklar, ABD tuzluluk laboratuvarı sınıflamasına göre, saturasyon eriyiğinin 25oC‟deki elektriksel iletkenliği 4 mmhos/cm ( dS/m ) den büyük, değiĢebilir sodyum yüzdesi 15‟in altında, pH değeri genellikle 8.5‟ten küçük topraklardır (Güngör ve Erözel 1994). DeğiĢebilir Na Toprak pH E.C. (mmhos/cm) Yüzdesi Normal < 8,5 < 4 < 15 Tuzlu < 8,5 > 4 < 15 Sodik > 8,5 > 4 > 15 Tuzlu-Sodik < 8,5 > 4 > 15

Bir topragın osmotik potansiyeli mikroorganizmalann aktivitesi ve geliĢmesi için kritik bir faktördür ve topraklarda bulunan tuz konsantrasyonu ile yakından ilgilidir (Harris 1981). Harris'e göre mikrobiyal geliĢme ve osmotik potansiyel arasındaki iliĢki belirli biyokimyasal proseslerin engellenmesi olarak ele alınmaktadır. Nannipieri ve ark. (1983) tarafından, topraktaki organik N mineralizasyonunda organik fazın son süreci ürenin ayrıĢması olup, burada sorumlu enzim üreaz enzimidir. Hızlı ayrıĢabilir organik maddelerin toprağa ilavesinin, üreaz aktivitesini, mikrobiyal aktivitenin uyarılması yolu ile arttırabildiği, ancak tuzlu-killi

topraklarda olduğu gibi kompost uygulamasının toprak porozitesini azaltması sonucu

topraktaki O2 düzeyinin azalması ile mikrobiyal aktivite ve ekstrasellüler üreaz enzim aktivitesinin beklendiği kadar olumlu değiĢmediği vurgulanmıĢtır. Kurak ve yarı kurak toprakları karakterize ederek sınıflandırmak ve elde edilen sonuçları uluslar arasına yaymak, her türlü sorunlu toprakların en kısa zamanda tanımlanmasına ve bu toprakların ıslahı için gerekli önlemlerin alınması açısından çok önemlidir (Abdelfattah ve Shahid, 2007).

3.MATERYAL VE METOD

3.1.Materyal 3.1.1. Toprak örneklerinin alındığı bölge hakkında genel bilgiler

AraĢtırmada kullanılan toprak örnekleri Konya ovası Tuz gölü havzası Tersakan gölü mevkiindeki tarım dıĢı alanlardan alınmıĢtır. Tuz gölü havzası (iç Konya), coğrafi olarak 38o 20‟ ve 39o 10‟ kuzey enlemleri ile 33o 03‟ ve 33o 45‟ doğu boylamları arasında yer alır. Ortalama yükseltisi 1016 m‟dir. Havza doğal açıdan kuzeyinde Haymana platosu kuzeydoğuda Cihanbeyli Platosu ve Tuz Gölü'ne batısında BeyĢehir Gölü'ne ve AkĢehir Gölü'ne güneyinde Sultan Dağları'ndan baĢlayan Karaman ilinin güneyine kadar devam eden Toros yayının iç yamaçları önünde bir fay hattı boyunca oluĢmuĢ volkanik dağlara doğusunda ise Obruk platosuna kadar uzanır. Toplam yüzölçümü 4.329.969 ha olup, bunun 1.956.360 ha‟ı tarım alanı, 1.257.422 ha‟ı çayır mera, 642.578 ha‟ı orman ve fundalık, 473.639 ha‟ını ise yerleĢim yerleri, su yüzeyi ve diğer araziler oluĢturmaktadır (Anonymous 1992). Havza topraklarının 509.382 ha‟ında tuzluluk ve sodyumluluk, 623.466 ha‟ında ise drenaj problemi mevcuttur (Anonymous, 1978). Havza, Ġç Anadolu Bölgesi nin orta kısmında yer almakta olup, en geniĢ toprağa sahiptir. En fazla alana sahip yeryüzü Ģekli ova ve platolardır. Ovaların tabanlarında yer alan çukur kısımlarında kapalı havzalar oluĢmuĢtur. Yükseltiler az yer tutar genellikle ilin güneyinde toplanmıĢtır. Ovalar platolarla birbirinden ayrılmıĢtır. Tuz gölü havzası çorak toprakları ülkemizin biyolojik açıdan oldukça ilginç ancak en nazik olan bölgeleri arasındadır. Ġlginç bir floristik yapıya sahip olması yanında son yıllarda gittikçe artan yapılaĢma ve tarımsal faaliyetlerin aĢırı baskısı altındadır. Özellikle yöresel (lokal) endemik bitkilerce zengin olan tuzcul alanların ıslah edilerek tarım alanları haline getirilmesi bu güzel türlerin yok olmasına neden olacaktır. Son yıllarda alanın endemik bitkilerce en ilginç ve en zengin yöresi olan Tuz Gölü çevrelerinde yapılan araĢtırmalarda eskiden yetiĢtiği bilinen nadir bitkilerin

varlıklarını devam ettirmelerinin saptanması yanında, bazı yeni bitki taksonları da bulunmuĢtur. Bu durum, ülkemizin diğer yörelerine göre hayli iyi incelenmiĢ arazi kesimleri olan tuzcul alanların bile daha ayrıntılı floristik çalıĢmalara gereksinimi olduğuna, bu alanların çok iyi, dikkatli ve özenle korunmalarının önemine iĢaret eder.

ġekil 3.1. Tuz gölü havzası

3.1.2. Toprak örneklerinin alındığı arazinin toprak özellikleri

Ova üçüncü zaman kuaterner sedimentleriyle doldurulmuĢ bir yapı gösterir. Sedimentlerin çoğu çevredeki kalkerli dağlardan gelmiĢtir. Üçüncü zamana ait kayalar çoğunlukla andezit, dazit, diorit ve tüflerden ibarettir. Havzayı dolduran sedimentler yer yer 400 metreden daha fazla kalınlıkta olup kil, marn, kum, çakıldan ibarettir. Sedimentlerin üst 10-15 metrelik kısmı kuaterner devrine aittir. (De Meester, 1970; Janssen,1970). Ova çeĢitli devirlere ait formasyonların ayrıĢması ile

teĢekkül etmiĢ bir birikme alanıdır. Bu birikme alanındaki allüviyal materyalin büyük bir kısmı dördüncü zamana aittir. Havza ovalarında; yağıĢ rejimi, sıcaklık, bitki örtüsü, ana kaya ve yağıĢ miktarı gibi Ģartların etkisi ile çeĢitli toprak tipleri ortaya çıkmıĢtır. Ova toprakları genellikle ağır bünyeli (killi, kumlu-killi, siltli-killi), bazı kısımlarda orta bünyeli (kumlu- killi,tınlı,killi-tınlı), çok az olarakta hafif bünyelidir (kumlu-tın,tın) topraklara rastlanır. Kireç yönünden zengin topraklar olup, toprakların infiltrasyon değerleri orta ve yüksek derecededir (ErtaĢ, 1979). Ovada yarı kurak karasal iklim egemendir. Ġklimin karasal özelliği bitki örtüsünden yerleĢmeye, nüfus dağılıĢından tarımsal faaliyetlere kadar her alanda etkisini hissettirir. Ekonomi büyük ölçüde tarım ve hayvancılığa dayalıdır. YetiĢtirilen baĢlıca tarımsal ürünler; buğday, arpa, mısır, Ģeker pancarı, mercimek, kimyon, ayçiçeği ve baklagillerdir. Ova, doğal topoğrafyası nedeniyle sularını denize boĢaltma imkanına sahip değildir. Dolayısıyla, sularını ancak içerisindeki göllere ve bataklıklara boĢaltabildiğinden, kapalı havza niteliğindedir (Anonymous, 1978). Ova arazileri topografya bakımından tekdüze bir karakter arz eder. Genel eğim güneyden kuzeye doğru olup, % 0-0,5 ve bazı yerlerde % 0-1 arasında değiĢmektedir. Ovada sulanan alanlarda, taban suyunun yüksek olması ve bilgisiz sulamalar sonucu tuzlu ve sodyumlu alanlar teĢekkül etmiĢtir. Ova topraklarının pH‟sı 7,5-8,5 arasında değiĢmektedir (Anonymous, 1978). Toprakları ise killi ve killi-tınlıdır. Kireç yönünden zengin topraklar da vardır Ayrıca bilgisiz sulamalar ve yüksek taban suyu nedeniyle çorak topraklar günden güne daha da artmaktadır (Anonymous, 2004).

Resim 3.1. AraĢtırma Topraklarının Alındığı Alan

3.1.3. Toprak örneklerinin alındığı bölgenin iklim özellikleri

Toprakların alındığı alanda “karasal” iklim tipi hakimdir. Yazları kurak ve sıcak, kıĢları ise soğuk ve yağıĢlı olmaktadır. Konya Meteoroloji Ġl Müdürlüğünün havzada ki üç istasyonundan derlenen havzaya ait, ortalama değerler çizelge 3.1.‟de verilmiĢtir. Çizelge incelendiğinde; bölgeye düĢen yağıĢların çoğunluğu kıĢ aylarında olmakla birlikte ilkbahar ve sonbaharda da düĢmektedir. Uzun yıllar ortalamasına bakıldığında yılın en yağıĢlı ayları; Mayıs, Nisan ve Aralık‟tır. Yıllık yağıĢ miktarı 319.2 mm dir. Türkiye‟nin en az yağıĢ alan bölümüdür. YağıĢlar mevsimler itibari ile kar ve yağmur Ģeklinde olmaktadır. GeniĢ ve yüksek düzlükler mevcuttur, yörede hakim rüzgar yönü kuzey-kuzeydoğu ve kuzeybatı doğrultusundadır.

Çizelge 3.1. Havzaya Ait Bazı Meteorolojik Veriler Uzun Yıllar Ġçinde GerçekleĢen Ortalama Değerler (1975-2008) A Y L A R Meteorolojik Değerler YILLIK 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

Ort. Sıc. (ºC) -0.3 1.0 5.4 10.9 15.6 20,1 23,5 22,9 18,6 12,4 5,7 1,4 11.4 (Toplam)

Ort.En yüksek Sıc.(ºC) 4,6 6,6 11.8 17,5 22,2 26,7 30,2 30,0 26,3 20,0 12,4 6,0 17,86 (Toplam)

Ort.En DüĢük Sıc.(ºC) -4,2 -3,6 -0,3 4,4 8,5 12,8 16,1 15,5 11,2 6,0 0.5 -2.5 5,4 (Toplam)

Ort.Yağ.(mm) 33,7 23,8 26,3 38.4 41,3 20,9 7,4 5,2 11,3 32.8 37.1 41,0 319.2 (Toplam)

3.1.4. Toprak örneklerinin alınması ve analize hazırlanması

Toprak örnekleri, çalıĢma alanından Jackson (1962) tarafından bildirilen esaslara uygun olarak 0-30 cm derinlikten paslanmaz çelik burguyla fiziksel, kimyasal ve biyolojik analizler için toprak örnekleri alınmıĢtır. Örnekler bez torbalar içerisinde laboratuara getirilmiĢtir. Gölgede hava kuru duruma gelinceye kadar kurutulmuĢ, iri taĢlar ve bitki artıkları ayıklandıktan sonra kesekler tahta tokmakla dövülmüĢ ve önce 4 mm‟lik elekten geçirilmiĢ. Daha sonra 2 mm'lik eleklerden geçirilip ve her örnekte aĢağıda açıklanan analizler yapılmıĢtır. Ayrıca katalaz enzim analizi için her topraktan bir miktar etüvde 180 oC sıcaklıkta bir gün süreyle bekletilmiĢtir.

3.2. Metod

3.2.1. Toprak örneklerinde yapılan fiziksel ve kimyasal analizler

Mekanik analiz: Toprakların kum, silt, kil fraksiyonları Bouyoucus (1951) tarafından bildirildiği Ģekilde hidrometre yöntemine göre belirlenmiĢ, tekstür sınıfları Soil Survey Manual (1951)‟ e göre tesbit edilmiĢtir. Tarla kapasitesi: Toprakların 1/3 atmosfer basınç altında tutabildikleri su miktarı (%) olarak "Basınçlı seramik tabla" metoduyla belirlenecektir (U.S. Salinity Lab. Staff, 1954). Solma noktası: Toprakların 15 atmosfer basınç altında tutabildikleri su miktarı (%) olarak " Basınç tablası " kullanılarak belirlenecektir (Demiralay, 1993).

Kalsiyum Karbonat (CaCO3, %): Hizalan ve Ünal (1966) tarafından açıklandığı Ģekilde Scheibler kalsimetresiyle belirlenmiĢtir. Toprak reaksiyonu (pH): 1:2,5 oranındaki toprak: su karıĢımında cam elektrotlu pH metre ile belirlenmiĢtir (Jackson, 1962). Organik madde (%): Smith ve Weldon (1941) tarafından bildirildiği Ģekilde tespit edilmiĢtir.

Ekstrakte edilebilir katyonlar (K ve Na): 1 N NH4OAc (Jackson 1962) ile elde edilen ekstraksiyon çözeltisindeki katyonların miktarı Fleymfotometre cihazıyla belirlenmiĢtir.

Ekstrakte edilebilir katyonlar (Ca ve Mg): 1 N NH4OAc (Jackson 1962) ile elde edilen ekstraksiyon çözeltisindeki katyonların miktarı EDTA (Versanat) titre edilerek belirlenmiĢtir. - - - - Ekstrakte edilebilir anyonlar (CO3 , HCO3 , SO4 ve Cl ): Saturasyon ekstaktından elde edilen ekstraksiyon çözeltisindeki anyonların miktarı asitle titre edilerek belirlenmiĢtir. (Jackson 1962) Toplam azot (%): Jackson (1962)‟ın mikro Kjeldahl metoduyla yapılmıĢtır. Alınabilir fosfor : Olsen ve ark. (1954) tarafından gelistirilen yöntemde pH‟sı 8.5 olan 0.5 N NaHCO3 ile elde edilen ekstraksiyon çözeltisine geçen fosfor, molibdofosforik mavi renk yöntemine göre (Jenway 6300 model Spektrofotometre) belirlenmektedir. Tuzluluk (ECx103 mmhos/cm): Saturasyon ekstraktında cam elektrotlu EC metre ile belirlenmiĢtir (Jackson, 1962).

3.2.2. Toprak örneklerinin biyolojik analizleri

Toprakların enzim aktivitesinin tayini: Enzimler toprak kolloidleri tarafından kuvvetli adsorbe edilmiĢ olduklarından topraktan izole edilmeleri mümkün olmamaktadır. Bu yüzden toprak enzimlerinin miktarı yerine aktiviteleri tayinedilmektedir. Katalaz enzim aktivitesinin tayini ( Gazometrik metod): Katalaz enzimi, hidrojen peroksitin (H2O2), su ve moleküler oksijene parçalanma reaksiyonunu katalizlemektedir. H2O2, canlı organizmaların solunum süreçlerinde ve organik maddenin oksidasyona uğradığı çeĢitli biyokimyasal süreçler sonunda oluĢmaktadır. Canlı organizmalarda ve toprakta katalaz enziminin rolünün organizmaların hücre zehiri olan hidrojen peroksiti parçaladığı düĢünülmektedir. Katalaz enzimi, canlı organizma hücrelerinde (mikroorganizmalarda ve bitkilerde ve aynı zamanda yüksek miktarlarda toprakta bulunmakta olup, toprakta aerob mikrobiyal populasyonun değerlendirilmesinde kullanılan intrasellüler bir enzimdir.

Katalaz aktivitesi Galstyan (1978) ve Fangat Khaziev (2005) tarafından açıklandığı biçimde Gazometrik Yöntemle Scheibler Kalsimetresinde belirlenmiĢtir (ġekil 3.2).

ġekil 3.2. Kalsimetre Aletin GörünüĢü.

Bu amaçla, laboratuar Ģartlarında değiĢik oranlarda tuz ihtiva eden 0-30 cm derinlikten alınan topraklardan 1 gr toprak alınarak 500 ml hacimli erlenmayer cam kaba konulur . 20 mg ( az karbonatlı topraklar için 50 mg ) CaCO3 ilave edilir ve iyice karıĢtırılır. 5 ml ( % 3, % 6, % 9, % 12, % 15, % 18, % 21, % 24, % 27, % 30 konsantrasyondaki) substrat (%30 luk merck H2O2 le çalıĢılmıĢtır.) özel kesikli cam borunun (cam tüpün) kesiğinden konularak erlenmayere dökülmeyecek Ģekilde yerleĢtirilir. Kalsimetre Cihazın (ġekil 3.2) E ve B kısmında olan suların sıfır ayarı yapılır (Kalsimetrede sıcaklık dengesinin oluĢturulmasını belirler). Erlenmayerin (ġekil 3.2-A) mantarla kapatılan kısmından tutarak (elimizin sıcaklığının etkilememesi amacıyla) substratın özel cam borunun kesiğinden toprakla karıĢmasını sağlamak amacıyla hafifçe eğilir. Substratın (H2O2‟nin) hepsinin toprağın üzerine boĢaltarak toprak ile karıĢması sağlanır. Son olarak erlenmayerin mantarla kapatılan kısmından tutarak çalkalamağa baĢlanır. Reaksiyon süresi O2 „in kararlı hale gelinceye kadar devam edilir.

52 Resim 3.3. Katalaz Enzim Analiz Seti

Katalaz Enzimi anorganik katalizörler tarafından da (örneğin: Demir, Alminyum, Magnezium…. Platin vb.) kataliz edilir. Bu reaksiyon sonucu ortaya çıkan ürün miktarınında tesbiti için kontrol yapmak amacıyla, 180 derecede 1 gün süreyle etüvde toprak örnekleri bırakılmıĢtır. Etüvde kalmıĢ aynı miktar kuru toprak ele alınıp Analiz 20 0C sıcaklık ortamında (laboratuvar Ģartlarında) her bir substrat konsantrasyonu için yapılmıĢtır. Analizler hava kuru ve fırın kuru topraklar için ayrı ayrı yapılır. Aradaki fark

çıkarılır, Toprak örneklerinin analiz sonuçları önce zamana göre O2 miktarının çıkıĢını gösterir tablo yapılır. daha sonra tabloya uygun grafik hazırlanır.

20, 40, 60,…300 saniye sonunda açığa çıkan O2 değeri ml olarak belirlenir, ve bu veriler hazırlanan çizelgeye aktarılır: Reaksiyon süresini kendimiz açığa çıkan

O2‟in kararlı hale gelmesine göre seçeriz.

Kinetik Parametrelerin Hesaplanması

Genel kinetik parametrelerin (reaksiyonun baĢlangıç hız, ani hız, kararlı durum zamanı, vb.) yanı sıra Katalaz enziminin kinetik parametrelerin Vmax ve   belirlenmesi enzimsel reaksiyonun mekanizmasının algılanması için önem arz etmektedir. ve parametrelerinin belirlenmesi için önce baĢlangıç hız değerlerinin saptanması gerekir. Bunun için; her bir %3, %6, %9, %12, … , %30 konsantrasyonlarındaki hidrojen peroksidin (H2O2) parçalanma reaksiyonunun baĢlangıç hız değerinin bilinmesi gerekmektedir. Bu amaçla reaksiyon sırasında 20, 40, 60, 80,…300 saniye sonunda açığa

çıkan O2 miktarı belirlenecektir (Mikayilov ve ark., 1981; 1984). Reaksiyon süresi açığa çıkan O2‟in kararlı hale gelinceye kadar devam edilir. BelirlenmiĢ değerler ÇĠzelge 3.2.‟deki biçimde kaydedilir.

Çizelge 3.2. t sn aralıklarında O2 ml olarak ölçüm değerleri t, saniye 20 40 60 ….. 300

O2, ml …. …. …. …. ….

Daha sonra, H2O2‟in her bir konsantrasyonu için zaman bağlı olarak açığa

çıkan O2 değerlerini aĢağıdaki biçimde kinetik eğrisi oluĢturulacaktır (ġekil 3.3.)

3% 6% 9% 30%

14.0

12.0

10.0

8.0 2

O 6.0

4.0

2.0

0.0 0 50 100 150 200 250 300 t, san

ġekil 3.3. Farklı (3, 6, 9, … , 30 %) H2O2 için reaksiyon eğrileri.

Görsel olarak eğrilerin denklemleri tespit edilerek ve onların parametreleri bulunarak t  0 anındaki teğetin eğimi hesaplanıp ve başlangıç hız değeri bulunmuĢtur. Veya sayısal yöntemler kullanılarak, örneğin, Newton - Gregori‟nin ekstrapolyasyon metodu ile, baĢlangıç hız hesaplanacaktır. Bu amaçla Çizelge 3.2.‟deki veriler kullanılarak aĢağıdaki biçimde çizelge 3.3. oluĢturulmuĢtur.

Çizelge 3.3. BaĢlangıç hızının hesaplanması

Zaman O2 Birinci Ġkinci mertebeden Üçüncü mertebeden saniye ml mertebeden Sonlu Farklar Sonlu Farklar Sonlu Farklar

i 2 3 ti yi yi  yi  yi

0 t0  0 y0  0

1 t1  20 y1 y0  y 1  y 0 2 2 t2  40 y2 y1  y 2  y 1 y0   y 1   y 0 3 2 3 2 2 t3  60 y3 y2  y 3  y 2 y1   y 2   y 1 y0   y 1   y 0 4 2 322 t4  80 y4 y3  y 4  y 3 y2   y 3   y 2 y1   y 2   y 1 5 2 3 2 2 t5 100 y5 y4  y 5  y 4 y3   y 4   y 3 y2   y 3   y 2

çizelge 3.3. değerlerini kullanarak

23 y0  y 0  y 0  0 t 1  t 1  t 2 .... (3.1) t 2!tt23 3!  formülü ile baĢlangıç hız  0 değeri saptanmıĢtır.

Katalaz enzimine ait kinetik parametrelerin Vmax ve   belirlenmesi amacıyla, substrat olarak kullanılan hidrojen peroksitin (H2O2) % 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27 ve %30 olmak üzere 10 farklı konsantrasyonunda, yukarıda açıklanmıĢ yöntemle katalaz reaksiyonunun baĢlangıç hızları hesaplanmıĢtır. Bir dakika sonunda laboratuar sıcaklığında (20 °C) açığa çıkan O2 değeri katalaz enziminin

aktivitesi (υ) olarak hesaplanmıĢ ve birimi ml*O2/1dak*1gram toprak veya 3 cm *O2/1dak*1gram toprak ile ifade edilmiĢtir. Bir substratlı enzimsel reaksiyonların mekanizmaları ile ilgili Briggs ve Haldane (1925) tarafından geliĢtirilen kararlılık teorisinden:

k1 k E S ES 2  E  P (3.2) k1 elde edilen ve Michaelis-Menten (1913) eĢitliği olarak bilinen ve substrat konsantrasyonuna göre değiĢimimin doyma eğrisi olarak adlanan (ġekil 3.4) baĢlangıç hız formülünü:

VSmax   kk12 v0  ,  , Vkmax 2   (3.3)  S k1 kullanarak kinetik parametrelerin Vmax ve   değerleri, geometrik ve MĠNĠTAB paket programından yararlanarak hesaplanmıĢtır.

ġekil 3.4. Bir enzimsel reaksiyonda substrat (S) konsatrasyonu ile baĢlangıç hız (v0) arasındaki iliĢkiyi gösteren doyma eğrisi.

KM’nin Önemi

Maksimum hızın (Vmax) yarısını oluĢturan substrat konsantrasyonuna

Michaelis sabitesi veya Km değeri denir. Böylece Km maksimum hızın yarısını elde etmek için gerekli substrat miktarını gösterir.Km‟nin ölçüm birimleri %, molarite veya litre baĢına düĢen mol miktarıdır. Kabaca Km değeri canlı hücrelerdeki substrat

konsantrasyonunun göstergesi olarak kabul edilebilir.Km değeri aynı zamanda bir enzimin benzer substratlara karĢı etkisinin spesifik oluĢunu belirtmede de kullanılır . Geometrik yöntemlerden öncellikle, Michaelis-Menten (1913) eĢitliğinin (3.3), Lineweaver-Burk (1934) tarafından önerilmiĢ doğrusallaĢtırma 1 1 1    (3.4) v0 V max V max  S biçimi kullanılacaktır.

ġekil 3.5. Lineweaver-Burk Yönteminin OluĢturduğu Eğri Kinetik pratiğinde yaygın olarak kullanılan diğer doğrusallaĢtırma biçimlerini, örneğin, S  1   S (3.5) v0 V max V max 1 v V  V   (3.6) 0 max max  S eĢitliklerini kullanılarak Vmax ve   parametrelerinin değerleri hesaplanarak var olan sonuçlar değerlendirildi.

3.2.3. Ġstatistiksel Analizler

Deneme sonucunda elde edilen bulgulara ait istatistiksel analizler MĠNĠTAB paket programında yapıldı.

4. ARAġTIRMA SONUÇLARI VE TARTIġMA

4.1. AraĢtırma Topraklarının Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

AraĢtırma konusu toprakların bazı fiziksel özellikleri çizelge 4.1. de verilmiĢtir. Toprakların kum, silt, kil fraksiyonları Bouyoucus (1951) tarafından bildirildiği Ģekilde hidrometre yöntemine göre yapılan analiz neticesinde 1 ve 2 nolu topraklar killi (C) 3 nolu toprak ise kumlu kil olduğu görülmüĢtür. Toprakların tarla kapasitesi değerleri sırayla % 24.84, % 35.72, % 27.74, ve solma noktası değerleri % 15.79, % 27.48, % 17.13 olarak değerlendirilmiĢtir. Toprakların kimyasal özellikleri çizelge 4.2. de verilmiĢtir. Toprakların 1:2,5 oranındaki toprak:su karıĢımında belirlenen pH değerleri sırayla 7.9, 7.8, 8.3, olarak değiĢmektedir. AraĢtırma toprakları Soil Survey Manual (1951)‟a göre reaksiyonları (pH) bakımından hafif alkalin tepkimelidir. AraĢtırma topraklarının elektriksel iletkenliği (ECx103) saturasyon çamurunda yapılmıĢtır. 1 nolu örnek, 5.187 mmhos/cm (% 0.152) orta tuzlu, 2 nolu örnek, 8.012 mmhos/cm (% 0.262) orta tuzlu, 3 nolu örnek, 44.500 mmhos/cm (% 1.367) çok tuzlu, topraklar arasında yer alır. Ergene (1982)‟nin bildirdiği değerlerine göre; (4-8 mmhos/cm) orta tuzlu, (8-16 mmhos/cm ve sonrası) olan topraklar çok tuzlu toprak sınıfına girer.

AraĢtırmada kullanılan toprakların CaCO3 miktarları Schroo (1963)‟ya göre, 1 nolu toprak % 6.27 ihtiva ettiği kireç miktarına göre orta kireçli, 2 nolu toprak %

25.61 ve 3 nolu toprak ise % 11.72 topraklar ise yüksek düzeyde kireç (CaCO3) içermektedir. Toprakların toplam N miktarları sırayla % 0,0033, % 0,0066, ve % 0,0082, olarak değiĢmekte olup, FAO (1990)‟ya göre, topraklar (>%0.09) den az olduğu için yeterli düzeyde toplam azot içermemektedir. AraĢtırma topraklarının organik madde içerikleri Ünal ve BaĢkaya (1981)‟ya göre 1 ve 3 nolu topraklar % 1.95, % 1.90 az, 2 nolu toprak ise % 3.67 ile iyi miktarda organik madde içeriyor.

Toprakların toplam elverĢli fosfor miktarları sırayla 1.44, 9.78 ve 18.64 ppm olarak tesbit edilmiĢtir. FAO (1990)‟ya göre ise 1 nolu toprak yetersiz (< 8 ppm ), 2 ve 3 nolu toprak (>8 ppm) yeterli olarak ihtiva etmektedir. AraĢtırma alanına ait toprakların potasyum değerleri yüksek bulunmuĢtur. Toprakların potasyum değerleri % olarak sırayla % 587.30, % 50.71 ve % 38.76 olarak bulunmuĢtur. AraĢtırma topraklarının değiĢebilir Sodyum (Na) yüzdeleri; 1 nolu toprak % 8.36, 2 nolu toprak % 5.40 ve 3 nolu toprak ise % 58.77 tür. Çizelge 4.3 ün incelenmesiyle toprakların ekstrakte edilebilir katyon ve anyon değerleri Ģöyledir. Toprakların ekstrakte edilebilir sodyum miktarları sırasıyla 9.28 mg/lt, 15.01 mg/lt ve 395.00 mg/lt olarak değiĢmekle birlikte ekstrakte edilebilir potasyum miktarları ise sırayla 25.15 mg/lt, 10.79 mg/lt ve 140.96 mg/lt olarak tesbit edilmiĢtir. AraĢtırma topraklarında ekstrakte edilebilir kalsiyum miktarı sırayla 44.00 mg/lt, 208.10 mg/lt ve 105.50 mg/lt olarak değiĢmektedir. Deneme topraklarında ekstrakte edilebilir magnezyum miktarı sırayla 32.50 mg/lt, 43.00 mg/lt, ve 30.60 mg/lt arasında değiĢmektedir. -2 Toprakların ekstrakte edilebilir CO3 miktarı tesbit edilmemekle birlikte - HCO3 miktarı sırayla 62.60 mg/lt, 63.40 mg/lt, ve 60.65 mg/lt arasında değiĢmektedir. Toprakların ekstrakte edilebilir Cl- anyonu miktarı sırayla 3.30 mg/lt, 2.80 mg/lt ve 9.75 mg/lt, arasında değiĢmektedir. Toprakların ekstrakte edilebilir -2 SO4 miktarı sırayla 45.03 mg/lt, 210.70 mg/lt ve 601.66 mg/lt arasında değiĢmektedir.

Çizelge 4.1 AraĢtırma Alanından Alınan Toprakların Fiziksel Özellikleri Tarla Solma Toprak Kil Silt Kum Tekstür Derinlik Kapasitesi Noktası Özellikleri (%) (%) (%) Sınıfı (%) (%) 1 Toprak 0-30 24.84 15.79 47.0 23.8 29.2 C 2 Toprak 0-30 35.72 27.48 60.1 16.7 23.2 C 3 Toprak 0-30 27.74 17.13 41.0 9.8 49.2 SC

Çizelge 4.2 AraĢtırma Alanından Alınan Toprakların Kimyasal Özellikleri Toplam ECx103

Toprak Potasyum Organik Toplam (elveriĢli) DeğiĢebilir pH (dS/m) Toplam CaCO3 Özellikleri ppm Madde Azot Fosfor Na (1:2,5) (Saturasyon Tuz (Kireç) (%) (%) ppm (%) çamurunda) (%) (%) 1.Toprak 95.24 1.95 0.0033 1.44 8.36 7.9 5.187 0.152 6.27 2.Toprak 38.76 3.67 0.0066 9.78 5.40 7.8 8.012 0.262 25.61 3.Toprak 587.3 1.90 0.0082 18.64 58.77 8.3 44.500 1.367 11.72

Çizelge 4.3 Toprakların Ekstrakte Edilebilir Ġyon Değerleri Ekstrakte Edilebilir Katyonlar (mg/lt) Ekstrakte Edilebilir Anyonlar (mg/lt) Toprak

Özellikleri + + +2 +2 -2 - - -2 Na K Ca Mg CO3 HCO3 Cl SO4 1.Toprak 9.28 25.15 44.00 32.50 0.00 62.60 3.30 45.03 2.Toprak 15.01 10.79 208.10 43.00 0.00 63.40 2.80 210.70 3.Toprak 395.00 140.96 105.50 30.60 0.00 60.65 9.75 601.66

4.2. Katalaz Enzim Aktivitesi Sonuçları

AraĢtırma alanına ait toprakların katalaz enzimini ölçmek için; enzimlerin toprak kolloidleri tarafından kuvvetli adsorbe edilmiĢ olduklarından topraktan izole edilmeleri mümkün degildir. Bu yüzden toprak enzimlerinin miktarı yerine aktiviteleri tayin edilmektedir. ÇalıĢma alanına ait topraklar her biri laboratuar koĢullarına uygun Ģekilde Gazometrik Yöntemle Scheibler Kalsimetresi kullanılarak hava kuru ve fırın kuru toprakların oksijen çıkıĢlarının ölçümleri yapılmıĢtır. Hava kuru topraktaki oksijen çıkıĢ miktarı fırın kuru topraktaki oksijen çıkıĢ fark oranları bulunarak sadece katalaz enziminin, hidrojen peroksitin (H2O2), su ve moleküler oksijene parçalanma reaksiyon hızının ve miktarının zamana göre dağılımları bulunmuĢtur. DeğiĢik tuz miktarı ihtiva eden topraklardaki oksijen çıkıĢları Çizelge 4.4, 4.5 ve 4.6, verilmiĢtir. Bu çizelgelerin eĢliğinde toprakların karĢılaĢtırmalı olarak grafikleri 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4,6, 4.7, 4.8, 4.9 ve 4.10 de verilmiĢtir.

Çizelge 4.4. Laboratuvar KoĢullarında 1 Nolu Topraktaki % H2O2 Konsantrasyona Göre O2 ÇıkıĢ Miktarı 3 Saniye O2 Miktarı (cm ) (sn) % 3 % 6 % 9 % 12 % 15 % 18 % 21 % 24 % 27 % 30 20 7,33 9,60 11,67 17,33 18,50 18,67 17,20 16,47 20,93 20,27 40 12,00 16,93 22,40 27,00 27,33 29,13 28,00 25,73 30,60 27,53 60 15,80 24,13 31,00 35,87 35,40 36,00 35,00 33,00 37,07 32,87 80 19,27 31,00 39,93 42,07 43,00 41,33 41,00 38,47 43,67 36,93 100 23,00 36,73 47,60 49,13 50,07 46,53 46,13 44,53 47,07 40,60 120 27,60 42,13 54,93 55,27 56,60 52,20 51,73 49,00 51,33 44,20 140 30,53 46,87 60,93 61,13 62,07 56,07 56,47 52,80 55,00 47,27 160 32,80 51,33 67,27 67,00 67,33 59,27 60,73 56,53 58,60 50,20 180 34,80 55,47 73,73 71,47 72,10 62,47 64,93 59,80 61,53 52,87 200 37,13 59,00 78,47 76,13 77,00 65,60 68,07 63,00 64,27 55,27 220 38,83 62,27 83,00 80,27 80,73 67,93 71,80 66,07 66,80 57,20 240 39,93 64,93 87,73 84,53 84,67 70,87 75,13 69,00 68,80 59,33 260 41,07 67,20 91,60 88,33 88,07 73,00 78,80 70,87 71,33 61,33 280 41,40 69,40 95,13 92,80 91,47 75,67 81,40 73,93 73,20 63,33 300 41,73 71,27 >100 96,60 94,67 77,27 84,13 76,00 75,53 64,87

Çizelge 4.5. Laboratuvar KoĢullarında 2 Nolu Topraktaki % H2O2 Konsantrasyona Göre O2 ÇıkıĢ Miktarı 3 Saniye O2 Miktarı (cm ) (sn) % 3 % 6 % 9 % 12 % 15 % 18 % 21 % 24 % 27 % 30 20 1,13 2,07 2,00 1,73 1,80 2,07 2,20 2,47 2,87 2,87 40 1,67 3,13 3,07 2,67 3,07 3,33 4,00 3,87 4,33 4,47 60 2,20 4,07 4,13 3,73 4,67 4,53 5,40 5,33 5,60 5,93 80 2,67 5,07 5,13 4,80 5,53 5,53 6,47 6,27 6,53 6,67 100 3,07 5,73 5,87 5,73 6,20 6,40 7,33 7,27 7,40 7,47 120 3,47 6,47 6,73 6,60 7,13 7,13 8,07 7,93 8,20 8,13 140 3,87 7,33 7,27 7,27 7,73 8,00 8,93 8,67 8,80 8,67 160 4,33 7,87 8,07 8,00 8,40 8,60 9,53 9,33 9,53 9,27 180 4,80 8,60 8,67 8,47 9,00 9,20 9,93 9,93 10,07 9,80 200 5,27 9,13 9,13 9,33 9,53 9,93 10,93 10,47 10,60 10,27 220 5,67 9,73 9,80 9,93 10,13 10,60 11,27 10,93 11,07 10,67 240 6,00 10,13 10,27 10,47 10,53 10,93 11,73 11,27 11,53 11,13 260 6,27 10,60 10,87 11,00 11,13 11,33 12,20 11,73 12,00 11,40 280 6,73 11,13 11,27 11,60 11,47 12,00 12,80 12,27 12,40 11,80 300 7,07 11,60 11,73 12,07 12,00 12,47 13,13 12,73 12,93 12,13

Çizelge 4.6. Laboratuvar KoĢullarında 3 Nolu Topraktaki % H2O2 Konsantrasyona Göre O2 ÇıkıĢ Miktarı 3 Saniye O2 Miktarı (cm ) (sn) % 3 % 6 % 9 % 12 % 15 % 18 % 21 % 24 % 27 % 30 20 2,53 6,07 4,27 6,27 3,97 5,47 3,93 4,60 3,93 5,40 40 3,67 8,53 6,73 9,53 6,80 7,53 7,40 7,33 6,53 7,87 60 4,80 10,07 9,07 11,73 9,00 9,67 9,27 9,40 8,33 9,73 80 5,73 11,33 11,00 13,80 10,93 11,33 11,27 11,13 10,07 11,33 100 7,07 13,33 12,80 15,67 12,53 13,07 12,80 12,67 11,60 12,73 120 8,07 14,33 14,47 17,47 14,13 14,47 14,13 14,13 12,93 14,07 140 8,87 15,73 16,07 18,87 15,47 15,93 15,80 15,40 14,20 15,00 160 9,67 17,07 17,53 20,40 16,80 17,13 16,93 16,67 15,27 16,33 180 10,47 18,33 18,93 21,67 17,73 19,00 18,27 17,80 16,47 17,20 200 11,20 19,47 20,33 22,93 19,07 20,33 19,20 18,93 17,47 18,20 220 11,80 20,40 21,53 24,20 20,33 21,13 20,13 20,07 18,47 19,00 240 12,47 21,40 22,87 25,40 21,33 22,13 21,33 20,80 19,40 19,80 260 13,20 22,47 24,00 26,47 22,47 22,80 22,33 21,67 20,33 20,67 280 13,80 23,53 25,00 27,60 23,73 23,80 23,20 22,80 21,27 21,47 300 14,27 24,53 26,20 28,53 24,73 24,60 24,20 23,60 22,07 22,20

Grafik 4.1 Toprakların % 3 H2O2 Konsantrasyonundaki O2 ÇıkıĢ Miktarı

Grafik 4.2 Toprakların % 6 H2O2 Konsantrasyonundaki O2 ÇıkıĢ Miktarı

Grafik 4.3 Toprakların % 9 H2O2 Konsantrasyonundaki O2 ÇıkıĢ Miktarı

Grafik 4.4 Toprakların % 12 H2O2 Konsantrasyonundaki O2 ÇıkıĢ Miktarı

Grafik 4.5 Toprakların % 15 H2O2 Konsantrasyonundaki O2 ÇıkıĢ Miktarı

Grafik 4.6 Toprakların % 18 H2O2 Konsantrasyonundaki O2 ÇıkıĢ Miktarı

Grafik 4.7 Toprakların % 21 H2O2 Konsantrasyonundaki O2 ÇıkıĢ Miktarı

Grafik 4.8 Toprakların % 24 H2O2 Konsantrasyonundaki O2 ÇıkıĢ Miktarı

Grafik 4.9 Toprakların % 27 H2O2 Konsantrasyonundaki O2 ÇıkıĢ Miktarı

Grafik 4.10 Toprakların % 30 H2O2 Konsantrasyonundaki O2 ÇıkıĢ Miktarı

Yukarıdaki elde edilen çizelge 4.4, 4.5, 4.6 deki değerler eĢliğinde toprakların katalaz hız değerleri hesaplanmıĢ Çizelge 4.7.ve grafik 4.11 verilmiĢtir. Çizelge 4.7. Toprakların % [S] konsantrasyondaki hız (υ) değerleri

υ (ml*O2/1dak*1gram) % [S] Toprak 1 Toprak 2 Toprak 3 3 9,29 2,10 0,40 6 17,40 5,82 1,25 9 25,02 6,50 1,63 12 28,59 6,99 1,50 18 28,45 6,29 1,55 24 27,52 6,35 1,63 30 27,00 6,00 1,80

Grafik 4.11. Enzimatik reaksiyon hızına substrat konsantrasyon etkisi

Yukarıdaki çizelge 4.6. ve grafik 4.11. in incelenmesi neticesinde her toprağın kendine özğü spesifik olduğu görülmektedir. Kimyasal tepkimelerin olağanüstü bir düzen içerisinde sürdüğü ve bunların kontrol edilebilir olmasını göstermektedir. Enzim aktivitesi toprağın çeĢidine göre de değiĢiklik göstermektedir. Her enzimin toprağın ihtiva ettiği kimyasal ve fiziksel özelliklerine bağlı olarak kendine özgü aktivite geliĢtirirler. Burada da katalaz enzim aktivitesinin de her toprak için özel olduğu netlik kazanmıĢtır. Toprakların farklı kimyasal özellikler içermesi hız (υ) değerinde de değiĢiklik oluĢturmaktadır.

4.3. Kinetik Parametrelerin Hesaplanması

Elde edilen veriler eĢliğinde aĢağıdaki enzimatik reaksiyonların kinetik parametrelerin bulunması için 1923‟de Michaelis ve Menten tarafından geliĢtirilmiĢ olan denklem daha sonra 1925‟de Briggs ve Haldane tarafından modifiye edilmiĢtir. Bu denklem;

VSmax      S çizelge 4.7. değerler aĢağıdaki biçimde yaygın olarak kullanılan Lineweaver-Burk yöntemi eĢliğinde ters koordinatlara dönüĢümü ile: 1 1 1 M    VSV max  max doğrusallaĢtırarak çizelge 4.8. deki değerler elde edilir. Bu değerler MĠNĠTAB paket

2 programı ile kinetik Vmax ve   parametreleri ve istatistik parametreleri R ve  [P]/[s] hesaplanmıĢtır (çizelge 4.9.).

Enzimatik reaksiyonların Km değeri biliniyorsa Vmax ulaĢmak için gerekli olan substrat konsantrasyonunun hesaplanmasıda mümkündür.

Çizelge 4.8. Toprakların 1/ [S] ve 1/υ değerleri 1/υ 1/ [S] Toprak 1 Toprak 2 Toprak 3 0,33 0,11 0,48 2,50 0,17 0,06 0,17 0,80 0,11 0,04 0,15 0,61 0,08 0,03 0,14 0,67 0,06 0,04 0,16 0,65 0,04 0,04 0,16 0,61 0,03 0,04 0,17 0,56

Grafik 4.12 Lineweaver-Burk Yöntemi, 1/[S] ve 1/υ Değerleri AraĢtırma topraklarının Kinetik parametrelerin değerleri ve bulunan parametrelerin istatistiki (R2) degerleri çizelge 4.9‟ da verilmiĢtir.

Çizelge 4.9. AraĢtırma Topraklarının Kinetik Parametrelerinin ve Ġstatistiki Değerler

V  V /2 S  max  max    2 R  [P]/[s] Örnek No ürün/zaman molarite ürün/zaman molarite Toprak 1 48.02 11.80 24.01 11.80 0.9435 0.007 Toprak 2 12.13 12.52 6.07 12.52 0.8196 0.056 Toprak 3 5.60 34.89 2.80 34.89 0.8738 0.274

1 Nolu Toprağın ECx103 si 5.187 mmhos/cm (tuz değeri 0.152), pH 7.9 ve 3 değiĢebilir Na değeri 8.36 ile tuzlu toprak sınıfındadır. Vmax değeri 48,02 cm /dk. dır.

KM değeri ise 11,80 molarite olarak tesbit edilmiĢtir. Burada Vmax değerini etkileyen % tuz oranının diğer topraklara göre düĢük olmasıdır. Toprakta V max ile Km değeri arasında (R2 0.9435) önemli regresyon tesbit edilmiĢtir (Çizelge 4.9). 2 Nolu Toprağın ECx103 si 8.012 mmhos/cm (tuz değeri 0.262), pH 7.8 ve 3 değiĢebilir Na değeri % 5.40 ile tuzlu toprak sınıfındadır. Vmax değeri 12,13 cm /dk. dır.

KM değeri ise 12.52 molarite olarak tesbit edilmiĢtir. Burada Vmax ve KM değerini etkileyen tuz oranının 1 nolu toprağa göre daha yüksek olmasıdır.Toprakta verimlilik açısından düĢünülürse, toprak katalaz enzimi aktivitesi yönünden oldukça az verimli 2 olarak tesbit edilmiĢtir. Toprakta V max ile Km değeri arasında (R 0.8738) önemli regresyon bulunmuĢtur (Çizelge 4.9). 3 Nolu Toprağın ECx103 si 44.500 mmhos/cm (tuz değeri 1.367), pH 8.3 ve 3 değiĢebilir Na değeri 58.77 ile tuzlu sodik toprak sınıfındadır. Vmax değeri 5,60 cm /dk. dır. KM değeri ise 34.89 molarite olarak düĢük bir değer tesbit edilmiĢtir. Burada Vmax değerini etkileyen % tuz oranının oldukça yüksek olmasıdır. Toprağın verimliliği üzerinden düĢünülürse, toprak katalaz enzimi aktivitesi yönünden oldukça az verimli 2 olduğu değerlerden anlaĢılmaktadır. Toprakta V max ile Km değeri arasında (R 0.8196) önemli regresyon görülmüĢtür (Çizelge 4.9).

Toprakta tuz miktarı arttıkça Km değeri artıyor. Buna istinaden topraktaki tuzluluk Vmax ulaĢmasını engelliyor, Vmax düĢüyor. Katalaz enzim reaksiyonunu yavaĢlatıyor.

6. SONUÇ VE ÖNERĠLER

Yapılan çalıĢmada katalaz enziminin aktivitesi ölçümlerini laboratuvar koĢulları oluĢturularak Galstyan (1978) ve Fangat Khaziev (2005) tarafından açıklandığı biçimde Gazometrik yöntemle Scheibler kalsimetresinde değiĢik oranlarda tuz ihtiva eden toprak örneklerinde yapılmıĢtır. Seçilen topraklardaki baĢlanğıç hız değeri bulunarak katalaz enzim konsantrasyonunun reaksiyon hızına etkisi hesaplanmıĢtır. Her üç toprağın baĢlangıç hız değerleri üzerinden substrat konsantrasyonuna göre hız değerleri bulunmuĢtur. V0=Vmax olduğunda enzim tamamen substratla doymuĢ olduğu tesbit edilmiĢtir. Max hızın yarısını oluĢturan substrat konsantrasyonu (Michaelis sabitesi) Km değeridir. Km (konsantrasyon ünitesi olarak) mevcut katalaz enziminin yarısını bağlamak ve maksimal hızın yarısını elde etmek için gerekli substratı göstermektedir. Km nin düĢük olması substrat eğiliminin düĢük olmasını gösterir. Laboratuvar Ģartlarında katalaz enzim aktivitesinin toprağın ihtiva ettiği tuz miktarına ve değiĢik oranlardaki H2O2 konsantrasyonuna karĢı aktivitesi ve kinetik parametreleri bulunmuĢtur. Her toprağın katalaz enzim aktivitesi ve kinetik özellikleri birbirinden farklılık gösterdiği görülmüĢtür. Sırasıyla % 0.152, % 0.262 ve %1.367 oranında tuz ihtiva eden toprakların katalaz enziminin baĢlanğıç değerleri, ani hız, kararlı durum zamanı değerleri hesaplanarak tuz konsantrasyon reaksiyon hızına etkisi hesaplanmıĢtır. Vmax ve Km değerleri belirlenmiĢtir. Bu değerler topraklara göre sırayla Ģöyle bulunmuĢtur. Vmax değerleri 48.02, 12.13 ve 5.60 ayrıca ve Km değerleri ise; 11.80, 12.52 ve 34.89 olarak hesaplanmıĢtır. Toprağın H2O2 detoksifikasyon sürecinde laboratuvar ortamında bulunan bu kinetik veriler arazi koĢullarına uygulanabilir. Enzim reaksiyonlarında Km değerinin enzimin substrata olan ilgisinin olmasına rağmen, ortamda bulunan inhibitörlerin bu reaksiyona izin vermediğini göstermektedir.

Enzim reaksiyonlarında Km değeriyle toprak verimliliği arasında özel bir bağ olduğu tesbit edilmiĢtir. Tuz miktarının artması Km değerini artırmıĢtır. Benzer biçimde tuzluluk artıkça Vmax değerini düĢürüyor.

Burada Vmax ve KM değerlerini % tuz miktarlarının olumsuz etkilediği tesbit edilmiĢtir. Tuz miktarının yanında diğer toprak parametrelerinin de (özellikle organik

maddenin) etkilediği anlaĢılmaktadır. Katalaz enziminin yüksek tuz stresine karĢı topraklarda az da olsa bile aktivitelerini devam ettirmeleri, toprak organik maddesiyle birlikte toprakların kimyasal özellikleri ile de yakından ilgili olduğu ortaya çıkmaktadır. Aktivitenin olumsuz değerlerin artması yönünde düĢünülecek olursa hiçbir zaman tamamen bitmediği bir miktarda olsa devam ettiği görülmüĢtür. Toprakta katalaz enzimi aktivitesi tuz stresi altında oldukça azalma gösterdiği gözlenmiĢtir. Bu değerler % tuz miktarına göre Km değerlerinin yüksek olduğu toprakların katalaz enzim aktivitesi yönünden daha az verimli olduğu yönünde değerlendirilmiĢtir. Ġz elementlerin tuzları, kimyasal gübreler pestisitler ve endüstriyel kirlilik nedeniyle topraklara devamlı eklenmektedir (Tabatabai 1982). Bu tür bileĢiklerin hepsi enzimlere bağlanarak onların çalıĢmasını engeller Bu inhibitörler genellikle enzimin üç boyutlu yapısında değiĢikliğe neden olarak inhibisyona sebep olmaktadır. Enzim- inhibitör kompleksi oluĢturan enzim molekülleri substratla bağlanamayacağından ortamda enzimatik reaksiyon hızı yavaĢlayacaktır. Bu yapılan araĢtırma istatistiksel analizler neticesinde aĢırı gübreleme, tuzlu ve kirli sularla sulama yapılan tarım arazilerindeki katalaz enzim yarayıĢlılığının belirlenmesinde kullanılır. Topraktaki enzimlerin birçoğu, toprak ekosisteminin kimyasal stabilitesine katkıda bulunan dayanıklı organik moleküllerin oluĢmasında önemli rol üstlenirler ve toprağın verimliliği konusunda bilgi sahibi olmamızı sağlarlar.

7. KAYNAKLAR Abdelfattah, M.A., Shahid, S.A., 2007. A Comparative Characterization and Classification of Soils in Abu Dhabi Coastol Area in Relation to Arid and Semi-Arid Conditions Using USDA and FAO Soil Classification Systems. Arid Land Research and Management. Journal of Native and Agricultural Soil Environments. 21:245-271. AkkuĢ, Ġ. (1995) : Serbest Radikaller ve Fizyopatolojik Etkileri. Mimoza Yayınları No 38, Sağlık dizisi 5, Konya. Akça, Ġ., Kutluk Yılmaz, N.D., Kızılkaya, R., 2005. Effects of azadirachtin on Beet soilborne pomovirus and soil biological properties on sugar beet. Journal of Environmental Science and Health, Part B. 40, 285-296. Aliev, S.A., Gadzhiyev, D.A., Mikaylov, F.D., 1981. Kinetic indexes of catalase activity in the main soil groups of Azerbaijan. Soviet Soil Science 13, 29-35. Aliev S.A., Gadgiev, D.A., Mikailov, F.D., 1984. Kinetic and thermodinamic characteristcs of enzymes – invertasa and ureaza in Azerbaijan soils. Soviet Soil Science 11, 55-66. Anonymous, 1978. Konya Kapalı Havzası Toprakları. Topraksu Genel Müdürlüğü Yayınları No: 288, Ankara. Anonymus, 1991. Konya ve Karaman Ġlleri Verimlilik Envanteri ve Gübre Ġhtiyaç Raporu. Köy Hiz. Gen. Müd. Yayın No: 60. Anonymous, 1992. Konya Ġli Arazi Varlığı. Tarım ve Köy ĠĢleri Bakanlığı K.H.G.M. Yayınları Ġl Rapor No:42, Ankara. Anonymous, 1998. Cumhuriyetin 75. Yılında Konya. Konya Ġl Yıllığı, Konya Valiliği, Konya. Anonymous, 2004. Çiftçi El Kitabı. Çumra Ziraat Odası BaĢkanlığı, Çumra, Konya. Appiah, M.R., 1975. Organic Phosphorus and Phosphates Activity in Cocoa Soils of Ghana. Ghana J. of Agr. Sci. 8 : 45-50. Arcak,S., Haktanir, K.,1994. Farklı Toprak Serilerinin Doğal Toprak Agregatlarında Enzim Aktivitesi . Dagılımı, A.Ü. Ziraat Fakiiltesi Bilimsel AraĢtırmalar ve Incelemeler 776, Yayın No: 1395.

Arcak S., Omar S. M., Haktanır K.,1995,Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Toprak Bölümü Makale 1 (1) 41-46 Ankara Arcak, S., Haktanır, K., ve Karaca, A.,1997. Soğuksu Milli Parkı Topraklannda Bazı Ekolojik ve Kimyasal Özellikler ile Enzim Aktiviteleri Arasındaki IliĢkiler.TÜBITAK.Türk Tarım ve Ormancılık Dergisi DOĞA, 21 (1):35- 40. Arcak, S., Haktanır, K., ve Karaca, A., A., 1999. A.Ü.Z.F. Kenan Evren AraĢtırma Uygulama Çiftliği Topraklarının Bazı Enzim Aktivitelerine Bitki Türünün Etkileri. Pamukkale Üniv. Müh. Fak. Mühendislik Bilimleri Derğisi, 5 (1): 959-965. Atalay, T. 2005. Kimyasal Kinetik. Konya Beck,T., 1971. Die Messung Der Katalasen aktivitat Von Böden, Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde 130, 68-81. Bergstrom, D.W., Monreal, C.M., King, D.J., 1998.Sensitivity of soil enzyme activities to conservation practices. Soil Science Society of America Journal 62, 1286-1295. Bergstrom, D.W., Monreal, C.M., Tomlin, A.D., Miller, J.J., 2000 Interpretation of soil enzyme activities in a comparison of tillage practices along a topographic and textural gradient. Canadian Journal of Soil Science 80, 71-79. Beri, V., Goswami, K.P., Bror, S.S., 1978. Urease activity and its michaelis constant for soil systems. Plant and Soil. 49, 105-115. Bozdemir, Y., 2007. Keten Tohumu (Linum Usitatissimum) Ekstraktında Katalaz ve Süperoksit Dismutaz Enzim Aktiviteleri (Yüksek Lisans Tezi). Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.Adana. Bremner, J.M., 1965. Total nitrogen. in: C.A. Black, D.D. Evans, J.L. White, L.E. Ensminger, F.E. Clark (Eds). Method of soil analysis, Part 2, Chemical and microbiological properties. Agronomy 9, ASA, Madison, Wisconsin, USA, pp. 1149-1176. Bremner I (1979) The Toxicity of Cadmium, Zinc and Molybdenum and Their Effects on Copper Metabolism. ProcNutr Soc, 38:325.

Bremner, J. M. and R. L. Mulvaney. (1978). Urease activity in soils. In: Burns, R.G. (Ed.), Soil enzymes. Academic Press, New York, USA. pp. 149-196. Buchner, 1907. NobelLaureate Biography of Eduard Buchner at http://nobelprize.org Accessed 4 April 2007 Buchner, Text of Eduard Buchner's 1907 Nobel lecture at http://nobelprize.org Accessed 4 April 2007 Burns, R.G., 1978. Soil Enzymes. Academic Press. 149-190. London. Burns, R.G., 1982. Enzyme Activity in Soils; Location and Possible Role in Microbial Ecology. Soil Biol. Bioc, 14: 423-427. Chugh SN, Arora V, Sharma A, Chugh K, 1996. Free radical scavengers and lipid peroxidation in acute aluminium phosphide poisoning. Indian J. Med. Res., 104: 190-193. Cochranc CG, (1991) : Cellular injury by oxidants. Am. J. Med., 92: 235-305. Cooper, P. J. M., 1972. Arylsulphatase Activity in Northern Nigerian Soils. Soil Biol. Biochem. 4: 333-337. Cornish-Bowden, A. 1976. Principles of Enzyme Kinetics. Butterworths, London and Mir Publishing, Moscow, 190 p. Çağlar, K.Ö., 1958. Ankara Üniversitesi Yayınları No.10. Ankara Çakmak., I., 1994. Activity of Ascorbate-Dependent H202 Scavenging Enzymes and Leaf Chlorosis are Enhancend in Magnesium and Potassium Deficient Leaves, But Nat in Pohsphorus Deficient Leaves. J. Exp. Bot., 45:1259-1266. Çakmak, I., Marschner, H., 1992. Magnesium defficiency and higlight intensity enhance activities of superoxide dismutase, ascorbate peroxidase and glutathione reductase in bean leaves. Plant Physiol, 98: 1222-1226. Çenesiz S, Özcan A, (2003): Deneysel kronik florozis oluĢturulmuĢ Tuj ırkı koyunlarda eritrosit süperoksit dismutaz, katalaz ve glutasyon peroksidaz aktivitelerinin araĢtırılması. Kafkas Ü. Vet. Fak. Derg., 9: 161-164. Çiftçi, N., 1987. Konya Tigem Arazisinde Taban Suyu Toprak Tuzluluğu ĠliĢkileri Üzerinde Bir AraĢtırma. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi (BasılmamıĢ), Ankara.

De Dapper, M., Goossene, R., 1996. Integrated Applications for Risk Assessment and Disaster Prevention for the Mediterranean. Remote Sensing 96. Proceeding of the 16 th. Earsel Symposium, 20-23 May, Malta. Dorsan, F., 1988. Gediz Havzasında Tuzlu, Tuzlu-Sodyumlu Toprakların Kültürteknik Önlemlerle Islahı Üzerine Bir AraĢtırma. Doktora Tezi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kültürteknik Anabilim Dalı, Ġzmir. Duah-Yentumi, S., Johnson, D. B., 1986. Changes in soil microflora in response to repeated applications of some pesticides. Soil Biology and Biochemistry 18, 629-635. Ekberli, Ġ.,R.Kızılkaya. 2006. Catalase enzyme and its kinetic parameters in earthworm L.terrestris casts and surrounding soil. Asian Journal of Chemistry 18(3): 2321 - 2328. Ekberli, Ġ., R. Kızılkaya, N. Kars. 2006. Urease enzyme and ıts kinetic and thermodynamic parameters in clay loam soil. Asian Journal of Chemistry 18(4): 3097-3105. El Beit, I.O.D., Wheelock, J.V., Cotton, D.E., 1981. Pesticide-Microbial interaction in the soil. International Journal of Environmental Studies 16,171-180. Ergene, A., 1970. Erzurum Ovası Topraklarını Temsilen Önemli Toprak ÇeĢitlerinin Kimyasal Özellikleri,Fosfor Durunları ve Biyolojik Aktiviteleri Üzerinde AraĢtırmalar.Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakükltesi Dergisi S 29-41 Erzurum FAO, 1990. Micronutrient at the country level. p:1-208. An International study. (ed. M. Sillanpa). FAO Soil Bulletin 63. Published by FAO, Rome, Italy. Foster, R.K., McKercher, R.B., 1973. Laboratory incubation studies of chlorophe- noxyacetic acids in chernozemic soils. Soil Biology and Biochemistry 5, 333- 337. Galstyan A.Sh. 1978. Unification of methods for soil ferment activity determination. Soviet Soil Science, 2: 107-114. García, C., T. Hernández, C. Costa, B. Ceccanti, G. Masciandaro and C. Ciardi. 1993. A study of biochemical parameters of composted and fresh municipal wastes. Bioresource Technology 44: 17-23.

Glinsky, J., Stepniewska, Z., Brzezinska, M., 1986. Characterization of the dehydrogenase and catalase activity of the soils of two natural sites with respect to the soil oxygenation status. Polish Journal of Soil Science 2, 47–52. Güngör, Y., Erözel, A.Z.,1994. Drenaj ve Arazi Islahı. Ankara Üniversitesi Ziraat Fak. Yayın No:1341, Ders Kitabı No: 389, Ankara. Gür, K., 1984.Bitki Biyokimyası Ders Notları.Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları No:6, Ders Notları No:12 Konya Gür K. ,1987.Toprak Biyolojisi Ders Notları. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları 10, Konya Gür K. ,1997.Toprak Biyokimyası Ders Notları.Selçuk Universitesi Ziraat Fakültesi Yayınları Konya Hallıwel, B., Gutterıdge, J. M., (1990). Methods Enzymology, 186:1-85. Haktanır, K., 1989. Pestisitlerin ve ağır metallerin topraktaki biyolojik olaylar üzerine etkileri. Türkiye Çevre Sorunları Vakfı Yayınları s.5-15. Ankara. Haktanir, K. ve Arcak, S., 1997. Toprak Biyolojisi. Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Yayınları, No: 1486, Ders Kitabı 447, Ankara. Han, S.O., New, P.B., 1994. Effect of water availability on degradation of 2,4- dichlorphenoxyacetic acid (2,4-D) by soil microorganisms. Soil Biology and Biochemistry 26, 1689-1697. Haney, R. L., Senseman, S. A., Hons, F. M., 2002. Effect of roundup ultra on microbial activity and biomass from selected soils. Journal of Environmental Quality 31, 730-735. Hang, M., Zhangyun, C., Yuhua, Z., Meichi, C., 2001. Effects of trifluralin on soil microbial populations and the nitrogen fixation activities. Journal of Environmental Science and Health Part B, 36, 569-579. Harris, R.F., 1981. Effect of Water Potential on Microbial Growth and Activity, p. 23-95. In: J.F. Parr, W.R. Gadner and L.F. Elliott (eds) Water Potential Relations in Soil Microbiology. Special Publication No: 9. American Society of Agronomy. Madison, USA.

Hıgashı, T., Kawamata, F.,Sakamoto, T., 1974. Studies on Rat Liver Catalase. VII. Double-Labeling of Catalase by 14C-Leucine and 3H-d-Aminolevulinic Acid. J Biochem, Tokyo, 76: 703-708 Hızalan,E.,Ünal.,H., 1966. Topraklardakı Önemli Kimyasal Analizler. A.Ü. Ziraat Fak. Yayınları, No:278, Yrd. Ders Kitabı No:97, A.Ü. Basımevi, Ankara. Hoffman, G., Teicher, K. 1961. Ein Kolorimetrisches Verfahren zur Bestimmung der Urease Aktivitat in Böden.2. Pflanzenernahr. Düng. Bödenkunde. 91 (140).55-63. Hofmann, E.D., Hoffmann, G.G., 1966. Die Bestimmung der Biologischen Tatigheit in Böden mit Enzymethoden. Reprinted from Advanges in Enzmology and Related Subject of Bioahemistry 28, 365-390. Hoffman, G., 1986. Bodenenzyme als Charakteristika Biologischen Aktivitaet und von Stoffunsatzen in Böden. II. Seminar: Die Adwendung Enzymatischer und Microbiologischer Methoden in der Bodenanalyse, 5-6 Juni, Lins. Jackson, M.L. 1958. Soil Chemical Analysis. Prentice Hall Inc., Engle Wood Cliff. N.J. s: 39-40. Jackson, M. L. 1962. Soil Chemical Analysis. Prentice-Hall, Inc. 183. New York. Joence H, 1989. Genetic toxicology of oxygene. Mutation Res., 219: 193-208. Jones, G.L., Masters, C.J., 1976. On the Comparative Characteristics of Mammalian Catalases. Biochemistry and Molecular Biology, 55(4) : 511-518 Karaca, A„ Turgay, O.C., Kızılkaya, R. ve Haktanır, K, 1996. Topraklara Agır Metal (Cd, Pb) Ġlavesinin Bazı Biyolojik Olaylara Etkisi. Tanm Çevre iliĢkileri Sempozyumu. s. 111-121, Mersin. Karaca, A., Kızılkaya, R., Horuz, A. ve Arcak, S., 1998. Fındık Tarımı Yapılan Toprakların Biyokimyasal Aktivite Özellikleri ile Toprak Özellikleri Arasmdaki IliĢkiler. Pamukkale Üniversitesi,MühendislikBilimleri Dergisi. 4(3): 813-822. Karaca, A., Baran, A. ve Haktanir, K., 2000. The Effect of Compaction on Urease Enzyme Activity, Carbondioxide Evoluationand Nitrogen Mineralisation.

Ankara University. Faculty of Agriculture. Soil Science Department,437-444, Ankara. Kaya S., Pirinççi Ġ., Bilgili A., 1998. Veteriner Hekimliğinde Toksikoloji. Medisan Yayın Serisi: 35, Ankara, s. 222, 232, 273, 276, 355. Kelley, W.P. 1951. Sodyumlu Soils. Their Formation, Proporties and Reclamation. Reinhold Publishing Corporation New York. U.S.A. Khaziev, F.Kh., Agafarova, Y.M., 1976. Michaelis constant of soil enzymes. Soviet Soil Science 8, 150-157. Khaziev, F. Kh. 1976. The enzyme activity of soils. Nauka, Moscow, 180 p. (in Russian). Khaziev, F. Kh.,1982. Ecological researh of soil enzyme activity. Nauka Press, Moscow. 203 pp Khaziev, F. Kh. 2005. Methods of Soil Enzymology. Nauka, Moscow, 190 p. (in Russian). Kızılkaya, R., Arcak, S., 1996. Trifluralin‟in nitrifikasyon üzerine etkisi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 11(3),145-154. Kızılkaya, R., Kızılgöz, Ġ., Arcak, S., Kaptan, H., Rakıcıoğlu, S., 1998. Microbiological properties of soils of Harran Plain. M. ġefik YeĢilsoy International Symposium on Arid Region Soil. 21-24 September 1998. Menemen-Ġzmir-Turkey. p. 569-574. Kızılkaya, R., Arcak, S., Horuz, A. ve Karaca, A., 1998. Çeltik Tarımı Yapılan Toprakların Enzim Aktiviteleri Üzerine Toprak Özelliklerinin Etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 4 (3): 797-804. Kızılkaya, R., Sürücü, A. ve Arcak, S. 1998a. Samsun Alaçam Orman Topraklarının Bazı Biyolojik ve Kimyasal Özellikleri. XIV Ulusal Biyoloji Kongresi. 7-10 Eylül 1998. Samsun. Bildiriler Kitabı. Cilt I. s. 240-254. Kızılkaya, R., 2000. The effects of herbicides 2,4-D on total bacteria and Bacillus cereus var. mycoides growth in soil. Proceedings of International Symposium on Desertification. 13-17 June 2000. Konya-Turkey. p. 541-546.

Kızılkaya, R., and ġ. HepĢen, 2004. Effect of biosolid amendment on enzyme activities in earthworm (Lumbricus terrestris) casts. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 167: 202-208. Kızılkaya, R., Ekberli, Ġ., Kars, N., 2007. Tütün Atığı ve Buğday Samanı UygulanmıĢ Toprakta Üreaz Aktivitesi ve Kinetiği. Ankara Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi (Basımda) Kızılkaya,R.,Ekberli, Ġ.,Kars, N., 2007. Tarım Bilimleri Dergisi 2007, 13 (3) 186-194 Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü, 1978. Türkiye Arazi Varlığı Envanteri Kremer, M., 1970. Peroxidatic Activity of Catalase. Biochim Biophys Act. 198,199 Kuprevich,V.F., Shcherbakova,T.A.1966. Soil Enzymology. Nauka i tekhnika, Minsk, 275 p. (in Rus.). Lanır, A., Schejter,A., 1975. On the Sixth Coordination Position of Beef Liver Catalase. Febs Lett 55, 254 Lardınoıs, O., 1995. Reactions Of Bovine Liver Catalase With Superoxide Radicals And Hydrogen Peroxide. Free Radic Res 22, 251 Lewis, J.A., Papavizas, G.C., Hora, T.S., 1978. Effect of some herbicides on microbial activity in soil. Soil Biology and Biochemistry. 10, 137-141. Luck, H., (1963)Catalase. In H.U. Bergmeyer (ed.), Methods of Enzymatic Analyses, Verlag chemie Academic Press,Weingheim, New York, 885-888. Lunec J, (1990) : Free radicals: their involvement in disease processes. Ann. Clin. Biochem., 27: 173-182. Joence, H. 1989. Genetic toxicology of oxygene. Mutation Res., 219: 193-208. Jones, G.L., Masters, C.J. 1976. On the Comparative Characteristics of Mammalian Catalases. Biochemistry and Molecular Biology, 55(4) : 511-518. Macalady, J. L., Fuller, M.E., Scow, K.M., 1998. Effects of metam sodium fumigation on soil microbial activity and community structure. Journal of Environmental Quality 27, 54-63.

Masciandaro, G., Ceccanti, B., Ronchi, V., Bauer, C., 2000. Kinetic paramters of dehydrogenase in the assessmeent of the response of soil to vermicompost and inorganic fertilisers. Biology and Fertility Soils 32, 479-483. McLaren A.D., 1975. Soil as a System of Humus and Clay immobilized Enzymes. Chem. Scr. 8:97-99 McLaren A.D., 1978. Kinetics and consecutive reactions of soil enzymes. In: Soil enzymes. Academic. Press, pp. 97-116 Mates JM, (2000) : Effects of antioxidant enzymes in the molecular control of reactive oxygen species toxicology. Toxicology, 153: 83-104. Munns, R., Termaat, A., 1986. Whole-plant Responses to Salinity. Aust. J. Plant Physiol., 13: 143-160. Nannipieri, P., Muccini, L. and Ciardi, C, 1983. Microbial Biomass and Enzyme Activities. Production and Persistence Soil. Biol. Biochem. 15: 679-685. Nannipieri, P., Gianfrreda, L., 1998. Kinetics of enzyme reactions in soil environment. In: Huang PM, Senesi N, Buffle J. (eds) Sutructure and surface reactions of soil particles. Wiley, Chichester, pp 450-475. Nıcholls, P., Fıta, I., Loewen, P.C., 2000. Enzymology and Structure of Catalases. Advances in Inorganic Chemistry, 51: 51-106 Niewiadomska, A., Sawicka A., 2002. Effect of Carbendazim, Imazetapir and Thiram on Nitrogenase Activity,Number of Microorganisms in Soil and Yield of Hybrid Lucerne (Medicago media). Polish Journal of Environmental Studies 11, 737-744 Olsen, S. R., Cole, V., Watanabe, F. S., Dean, L. A., 1954. Estimation of Available Phosphorus in Soils by Extraction With Sodium Bicarbonate, U.S.D.A. Olsen, B.M., Lindwall, C.W., 1991. Soil microbial activity under chemical fallow conditions: effects of 2,4-D and glyphosate.Soil Biology and Biochemistry 23,1071-1075. Okur, N., BaĢar, H., Göçmez, S., 2002. Ege Üniv. Ziraat Fak. Derg., 2002, 39(2):103-110 ISSN 1018- 8851. Özkan, A., Gündüz,G., Çıplak,B., Fıskın,K., 2000. Turk J Biol 141-149 Tübitak.24 141–149.

Özulu, M.,Özaytekin,H.H.,Uyanöz R.,2006. Selçuk Üniversitesi Dergisi 20 (40) 1-8 Paulson K.N., Kurtz L. T., 1970. Michaelis constant of soil ureaze. Soil Science Society America Proceedings 34, 70-72 Peech, M., 1965. Hidrogen activity, in: C.A. Black, D.D. Evans, J.L. White, L.E. Ensminger, F.E. Clark (Eds). Method of soil analysis, Part 2, Chemical and microbiological properties. Agronomy 9, ASA, Madison, Wisconsin, USA, 914-925. Pekin, B., 1979, Biyokimya Mühendisliği, Ege Üniversitesi Kimya Fakültesi Yayınları Yayın No:3 Ġzmir Percy, M.E., 1984. Catalase: an old enzyme with a new role? A review. Can. J. Biochem. Cell. Biol. 62: 1006-1014, Pettet et. Al., 1976. Soil urease: activity, stability and kinetic properties. Soil Biology and Biochemistry 9, 479-484 Poulsun, K.N., Kurtz, L.T., 1969. Locus of Urease Activity in Soil. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 33: 897-901. Ramirez-Martinez, J.R., 1968. Organic phjosphorus mineralization and phsphatase activity in soil. Follia Microbiology 13, 161-174. Riozin, M.B., Egorov, V.I., 1972. Biological Activity of Podzolic Soils of the Kola Peninsula. Pochvovedenie (3), 106-114. Roberge, M.R., 1978. Appendix-Methodology of Soil Enzyme Measurement and Exraction. (in) Burns, R. G. Soil Enzymes. Academic Press. London. Robertson, Dan E., 2004. Catalases. U.S.P. No: 20040005655 Rzeuski R, Chlubek D, Machoy Z, 1998. Interactions between fluoride and biological free radical reactions. Fluoride, 31: 43-45. Schroo, H. 1963. Aninvertory of Soil and Suitabilitites in Westrian, I. Netherlands Journal of Agricultural Science, Vol: 11, 308-333. Shanthakumari D,Srinivasalu S, Subramanian S, 2004. Effect of fluoride intoxication on lipid peroxidation and antioxidation status in experimental rats. Toxicology, 204: 219-228.

Shivarajashankara YM, Shivashankara AR, Rao SH, Bhat PG, 2001. Oxidative stress in children with endemic skeletal fluorosis. Fluoride, 34: 103-107. Skujins, J., 1973. Dehydrogenase an Indikatör of Biological Activities in Arid Soils. Bull. Ecol. Res. Comm. NFR 17: 235-241. Speir ,T .W.1977. Studies on A Climosequence of Soil in Tussock Grass.11. Urease, Phosphatase and Sulfatase Activites of Topsoils and Their Relationships With Other Properties Including Plant Avaiable Sulfur.N2 J.Sci.(20),159-166. Stojanovic, B. J., 1959. Hydrolysis of Urea in Soil as Affected by Season and by Added Urease. Soil Sci. 88: 251-255. Stenberg, B., Johansson, M., Pell, M., Sjödahl-Svensson, K., Stenström, J., Torstensson, L., 1998. Microbial biomass and activities in soil as affected by frozen and cold stroge. Soil Biology and Biochemistry 30, 393-402. Soil Survey Manual. 1951. U.S. Department of Agriculture Handbook 18: 235. Swıtala, J., Loewen, P.C., 2002. Diversity Of Properties Among Catalases. Archives Of Biochemistry And Biophysics, 401(2): 145-154. Syvestre, G.S., Fournier, J.C., 1979. Effects of pesticides on the soil microflora. Advances in Agronomy. Academic Press. Inc. 31,63-72 Tabatabi, M.A., Bremner, J.M., 1971. Michaelis constant of soil enzymes. Soil Biology and Biochemistry 3, 317-323. Tabatabai, M.A., 1973. Michaelis constant of urease in soils and soil fraction. Soil Science Society America Proceedings 37, 707-710. Tabatabai, M.A., 1982. Soil enzymes, in Methods of Soil Analysis Temiz, A., (1998). Enzimler. Saydamlı, Ġ. (ed.) Gıda Kimyası. Hacettepe Üniversitesi yayınları, Ankara. Trasar-Cepeda, C., Gil-Sotres, F., Leiros, M.C., 2007. Thermodynamic parameters of enzymes in grassland soils from Galicia, NW Spain. Soil Biology and Biochemistry 39, 311-319. Tu, M., Hurd, C., Randall, M.J., 2001. Weed Control Methods Handbook: Tools and Techniques for Use in Natural Areas, Wildland Invasive Species Program, The Nature Conservancy.

Tuncay, H., 1978. Söke Ovası Tuzlu ve Sodyumlu Toprakların Islahında Esas Olacak Özelliklerin Tespitine Dair ÇalıĢmalar. E.G. Ünv. Ziraat Fak. Yayınları No: 318.Bornova, Ġzmir. Uyanöz R.,Zengin M.,ġeker C.,Çetin Ü.,2000 ‟Toprağın Üreaz, Katalaz ve Biyolojik Aktivitesine Bazı Organik Materyallerin Etkisi‟,S.Ü Ziraat Fakültesi Dergisi 14(22),85-92 Ülgen, N., Yurtsever, N., 1995. Türkiye gübre ve gübreleme rehberi. Toprak ve Gübre AraĢtırma Enstitüsü Yayınları, Genel yayın No: 209, Teknik Yayınlar No: T.66, Ankara. Ünal,H., 1967. Rize Çay topraklarının enzim aktiviteleri ve bu aktivitelerle önemli toprak özellikleri arasındaki ilgiler. AÜZF yayınları: 306 ... Ünal, H. ve BaĢkaya, H.S. 1981. Toprak Kimyası. A.Ü. Zir. Fak. Yay. 759, Ders Kitabı: 218. A.Ü. Basımevi, Ankara. Waksman, S.A., 1957. pp. 585 - 587 American Association for the Advancement of Science. All Rights Reserved. Walkey, A., 1946. A critical examination of a rapid method for determining organic carbon in soils-effect of variations in degestion conditions and of inorganic soil constituents. Soil Science 63, 251-263. Williams V.R., Williams H.B. 1973. Basic Physical Chemisstry For The Life Sciences, San Francisco and Mir Publishing, Moscow, 600 p. Yazgan ġ. ,Emre Ġ. ,2000 Biyokimya Enzimoloji Ders Notları. Yorbık Ö (1999) Otistik bozukluğu olan çocuklarda antioksidan enzimlerin ve bunlarla ilgili eser elementlerin araĢtırılması. Uzmanlık Tezi, Gülhane Askeri Tıp Akademisi, Ankara. Yomo, T., Yamano, T., Yamanoto, K., Urabe, I., 1997. General equation of steady- state enzyme kinetics using net rate constants and its applicaiton to the kinetic analysis of catalase reaction. Journal of Theoretical Biology 188, 301-312. Zhiyang, W., Cunxin, W., Songsheng, Q., 2000. Microcalorimetic studies on catalase reaction and inhibition of catalase by cyanide ion. Thermochimica Acta. 360,141-146.