Makarnalık buğdayda kadmiyum alımı ve birikimi üzerine tuzluluğun ve çinko beslenmesinin etkisi

Abstract

oz DOKTORA TEZİ MAKARNALIK BUĞDAYDA KADMİYUM ALIMI VE BnÜKİMİ ÜZERİNE TUZLULUĞUN VE ÇİNKO BESLENMESİNİN ETKİSİ Faruk OZKUTLU ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TOPRAK ANABİLİM DALI Danışman : Prof. Dr. İsmail ÇAKMAK Yıl: 2004, Sayfa : 95 Jüri : Prof. Dr. İsmail ÇAKMAK : Prof. Dr. Rifat DERİCİ : Prof. Dr. Hunay EVLİYA : Prof. Dr. Zülküf KAYA : Prof. Dr. Sait GEZGİN Toprak ve bitkilerde kadmiyumun (Cd) birikimi ve bununla ilişkili olarak Cd'un gıda zincirine girip insan sağlığını riske sokması giderek büyüyen bir sorun olarak karşımızda durmaktadır. Bu konuda ülkemizde araştırmaya dayalı çok az bilgi birikimi bulunmaktadır. Bu araştırmada toprak tuzluluğu ve bitkilerin Zn beslenme statüsünün bitkilerde Cd birikimini nasıl etkilediği irdelenmiştir. Denemeler Zn eksikliğine sahip bir toprak kullanılarak sera koşullarında makarnalık buğday bitkisiyle yürütülmüştür. » Toprağa artan oranda NaCl, KC1, Na2S04 ve CaCl2 uygulandığında bitkilerin yalnızca Cl` formundaki tuzlarda ve özellikle NaCl ile Cd biriktirme kapasitesinde artışların olduğu saptanmıştır. Beslenme ortamında artan miktarlarda uygulanan NaCl ile birlikte bitkilerde Cd konsantrasyonu çarpıcı biçimde artışlar göstermiştir. Klorüre bağlı Cd alımındaki artış, bitkilerin Zn eksikliği altında yetiştirilmesiyle daha da önem kazanmıştır. Toprağa artan oranda Zn uygulanmas.ıyla bitkilerin Cd alımında çok önemli azalmalar ortaya çıkmıştır. Bitkilerin Zn beslenme statüsü yalnızca yeşil aksamdaki Cd miktarını da azaltmıştır. Yapraktan yapılan Zn uygulamaları yapraktan taneye olan Cd taşımınım azaltmıştır. Bir başka denemede yapraktan uygulanan Cd'un taneye taşınımı artan Zn beslenmesiyle azalmıştır. Yapraktan Cd'un Cl`, N03' ve S04'2 formlarında uygulandığı denemelerde taneye Cd taşınması ve tanede Cd birikimi özellikle Cl` formunda Cd uygulandığında çok yüksek miktarlarda gerçekleşmiştir. Sonuçlar, bitkilerin topraktan Cd absorbsiyonunda Cl` anyonunun belirleyici bir rol oynadığını ve olasılıkla bilinmeyen bir Cd-Cl kompleksinin Cd absorbsiyonuna katıldığını göstermektedir. Klorun, aynı zamanda yapraklardan taneye taşınmasında da etkin olduğu saptanmıştır. Bitkilerin hem kökler yoluyla Cd absorbsiyonu hem de yapraklardan taneye Cd taşınması bitkilerin Zn beslenme statüsü iyileştikçe azalmıştır. Olasılıkla Zn ve Cd benzer atomik özelliklere sahip olduğundan absorpsiyon ve taşınmada rol oynayan proteinlere bağlanmada rekabet içindedir. Pratik anlamda sonuçlar, toprak tuzluluğunun ve Zn eksikliğinin yaygın olduğu alanlarda yetiştirilen bitkilerde Cd kirlenmesinin daha yüksek düzeylerde olacağını ortaya koymaktadır. Toprağa uygulanan kompoze gübrelerdeki Cl` miktarı, bitkilerdeki Cd birikiminin artmasında ek bir rol oynayabilir. Anahtar Kelime: Kadmiyum,Çinko,Tuzluluk, Makarnalık Buğday, Çinko Eksikliği I

ABSTRACT PhD THESIS ROLE OF SALINITY AND ZINC NUTRITION ON UPTAKE AND ACCUMULATION OF CADMIUM IN DURUM WHEAT Faruk ÖZKUTLU UNIVERSITY OF ÇUKUROVA ENSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE DEPARTMENT OF SOIL SCIENCE Supervisor : Prof. Dr. Ismail ÇAKMAK Year : 2004, Pages : 95 Jury : Prof. Dr. Ismail ÇAKMAK : Prof. Dr. Rifat DERİCİ : Prof. Dr. Hunay EVLİYA : Prof. Dr. Zülküf KAYA : Prof. Dr. Sait GEZGİN Increase in cadmium accumulation in soils and plants thus enhanced risk for human health by transfer of Cd in food chain is a major concern. There is very little experimental information on Cd issue in Turkey. In the present study the effects of soil salinity and zinc (Zn) nutritional status of plants have been studied. Experiments have been carried out under greenhouse conditions by using a Zn deficient soil and durum wheat. When NaCl, KG, Na2S04 and CaCb are applied at increasing amounts into soil, only in the case of Cl-containing salts Cd accumulation of plants was increased, particularly in the case of NaCl. There was a close relationship between NaCl supply and Cd accumulation in plants. Increases in Cd accumulation in plants by CI` become more pronounced when plants grown under Zn deficiency. Application of Zn at increasing amounts resulted in marked decreases in Cd accumulation in plants. Improved Zn nutritional status of plants decreased not only Cd amount in shoot, but also Cd amount in grain. Foliar applied Zn was effective to decrease Cd transport from leaves into grain. In another experiment, the transport of foliar-applied Cd into grain was markedly depressed by increasing Zn supply to plants via soil. When Cd was applied on foliar in forms of CI`, NO3` and SO4`2, the transport of Cd into grain was much higher in the form of CI' compared to the forms with NO3' and S04. The results obtained in the present thesis indicate that CI plays a decessive role in Cd uptake of plant roots from soils, and possibly an unknown Cd-Cl complex is involved in Cd uptake by roots. Chloride is also highly effective in transport of Cd from leaves into grain. Absorption of Cd by roots and its transport from leaves into grain was markedly depressed by improving Zn nutritional status of plants. Possibly, due to similar atomic properties of Cd and Zn, they compete in binding to membrane proteins which affect absorption and transport of Cd on membranes. As a practical implication of the results it can be mentioned that Cd accumulation in food crops could be very high in areas where soil salinity and Zn deficiency problems are widespread. The presence and amount of Chloride in mixed fertilizers (NP ve NPK) can also affect Cd accumulation in plants. Key words: Cadmium, Zinc, Salinity, Durum Wheat, Zinc Efficiency. II