Ayçiçeği ve mısır bitkilerinde arsenik ve selenyum içeriği ile spektroradyometre yansıma değerleri ilişkisinin farklı sulama düzeylerine bağlı değişimi

Abstract

Bu çalışmada; sodyum selenit (Na2SeO3) ve sodyum arsenat heptahidrat (Na2HAsO4.7H2O) ile yapay olarak kirletilmiş killi tın bünyeli bir toprakta yetiştirilen ayçiçeği ve mısır bitkilerinde için yaprak spektral yansıma verileri ile arsenik ve selenyum içeriği arasındaki ilişkinin sulama düzeylerine bağlı olarak nasıl bir değişim gösterdiği araştırılmıştır. Sulama düzeyleri; yarayışlı nemin % 50±10 tüketildiğinde tarla kapasitesi düzeyine göre nem açığının tamamının (S1), % 90 (S2: 0.90 S1), % 80 (S3: 0.80 S1) ve % 70'inin (S4: 0.70 S1) giderilmesi şeklinde uygulanmıştır. ASD FieldSpec HandHeld spektroradyometre cihazı ile bitki probu kullanılarak iki farklı dönemde yaprak spektral yansımaları ölçülmüş ve söz konusu yapraklarda As ve Se içeriği mikrodalga ve ICP-OES kullanılarak belirlenmiştir. Ayçiçeği yaprak As ve Se içerikleri, I. dönem için sırasıyla 3.537- 3.973 mg kg-1 ve 7.610- 9.030 mg kg-1 aralıklarında değişirken II. dönemde 10.173- 11.790 mg kg-1, 6.278- 9.959 mg kg -1 aralıklarında bulunmuştur. Mısır yaprakları As ve Se içeriklerinin ise I. dönemde 1.288-1.890 mg kg-1 ve 3.443- 4.272 mg kg-1 II. dönemde 2.109-2.923 mg kg-1 ve 3.459- 4.663 mg kg-1 aralıklarında değiştiği belirlenmiştir. Ayçiçeği ve mısır yaprakları arsenik içeriklerinin dönemler arası değişimi istatistiksel olarak önemli (P<0.01) bulunmuştur. Ayrıca mısır yaprak Se içeriklerinin sulama düzeylerine bağlı değişimi de önemli bulunmuştur (P<0.05). Ayçiçeği bitkisinde, sulama düzeyleri için aynı dalga boylarına ilişkin yansıma değerleri arasındaki dönemlere özgü farklılıkların, görünür bölgede (400 - 700 nm) diğer uygulamalara göre S4 uygulamasında çok belirgin olmadığı gözlenmiştir. Yakın kızıl ötesi bölgede (700 - 1000 nm) ise, dönemler arasındaki yansıma değerleri arasındaki farklılıkların S3 ve S4 uygulamalarında oldukça belirgin olduğu belirlenmiştir. Mısır bitkisinde, sulama düzeyleri itibariyle görünür ve yakın kızılötesi bölgede dönemler arası farklılıkların, S2 uygulaması için diğer sulama uygulamalarına göre daha belirgin olduğu bulunmuştur. Sulama düzeylerine bağlı olarak yaprak As ve Se içerikleri ile spektral yansıma verileri arasındaki ilişkiler çok değişkenli regresyon analiz yöntemi kullanılarak araştırılmış ve doğruluk katsayısı (R2) yüksek, matematiksel tahmin modelleri oluşturulmuştur.Anahtar kelimeler: Arsenik, selenyum, ayçiçeği, mısır, spektroradyometre

In this study, it was investigated that how relationship changes, depending on irrigation levels, between arsenic and selenium content and spectral reflection data of sunflower and maize leaves. Plants were grown in a clay loam texture soil contaminated with sodium selenite (Na2SeO3) and sodium arsenate heptahydrate (Na2HAsO4.7H2O). In the experiment four different irrigation levels were used such as S1 (control), S2 (0.90 S1), S3 (0.80 S1) and S4 (0.70 S1). Control application was based on 50% of available moisture consumed up to field capacity level. Spectral reflectance of the leaves was measured by the ASD FieldSpec HandHeld spectroradiometer with plant probe in two different periods and As, Se content of these leaves were determined by using microwawe and ICP-OES. While As and Se content of sunflower leaves were found ranging from 3.537- 3.973 mg kg-1 and 7.610- 9.030 mg kg-1 during I. period and these values at II. period ranged from 10.173- 11.790 mg kg-1, 6.278- 9.959 mg kg-1. While As and Se content of maize leaves were found ranging from 1.288-1.890 mg kg-1 and 3.443- 4.272 mg kg-1 during I. period, at II. period ranged from 2.109-2.923 mg kg-1and 3.459- 4.663 mg kg-1. The changes in the As content of sunflower and maize leaves betwen periods were statistical significant (P<0.01). In addition the changes in Se content of maize leaves were also found significant depending on irrigation levels. Maize leaves Se content was statistically significant according to application of different irrigation levels (P<0.05).Irrigation levels on the same wavelength reflectance values for sunflower plants were found specific differences between the periods on visible region (400-700 nm) that was not very clear in S4 compared to other applications. In the near-infrared region (700-1000 nm), reflectance values between periods the differences between the S3 and S4 applications were quite apparent. For maize plant, irrigation levels, visible and near-infrared region as the differences between the periods, S2 was found to be more prominent than the other irrigation applications. Depending on their level of irrigation with As and Se content of leaves. The relationships between spectral reflectance data and the accuracy were investigated by using multivariate regression analysis and determination coefficient (R2) was high and finally the mathematical prediction models were constructed.Keywords: Arsenic, selenium, sunflower, maize, spectroradiometer