Gidya uygulamasının ekmeklik ve makarnalık buğday bitkisinde kadmiyum alımı üzerine etkisi

Abstract

Tarımsal üretim çeşitliliği açısından oldukça zengin olan ülkemizde en önemli ürünlerden biri de Şüphesiz toplam tahıl üretiminin yaklaşık % 60‟ını oluşturan buğdaydır (TÜİK, 2012). Buğday, ülkemizde üretim miktarlarına göre yapılan sıralamada süt ve domatesin ardından üçüncü sırada yer almaktadır (FAO, 2012). Temel besin maddesi konumunda olan buğday, ülkemizin hemen her bölgesinde üretilmekte olup, tahıl ürünleri içerisinde ekili alan ve üretim miktarı bakımından ilk sırada yer almaktadır. Ülkemizde 2011 yılı itibarı ile 8.103.400hektar buğday ekim alanı bulunmaktadır ve toplam buğday üretimimiz 21.800.000ton olarak gerçeklemiştir (TÜİK, 2012). Dünya genelinde ülkelerin buğday üretimlerine göre yapılan sıralamada, Türkiye, FAO 2011 verilerine göre buğday üretimi bakımından dünyada onuncu sırada yer almaktadır (FAO, 2012).İnsan beslenmesinde buğday önemli bir rol oynamaktadır. Türkiye'nin buğday verimi yıllar itibariyle yükselme kaydetmesine rağmen ortalaması dünya veriminin altındadır. Yüksek kaliteli tohum kullanımı buğdayda verimliliği etkileyen en önemli faktördür. Türkiye'nin buğday üretimi 2016 yılında 20.600.000 ton iken 2017 yılında %4,4 artışla 21.500.000 ton olmuştur. Uygulanan politikalar, çiftçiyi buğday ekmekten vazgeçirmektedir. Türkiye`de 2000 yılında 92 milyon dekar alanda buğday ekimi yapılırken, 2017 yılında 77 milyon dekar alanda buğday ekilmiştir.Tarım topraklarında ağır metallerin aşırı birikimi çevresel sorunların yanında bitkiler tarafından alınarak besin zincirine dahil olması ile doğrudan ya da dolaylı olarak insan sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Bitki kökleri aracılığı ile topraktan alınan kadmiyum bitkide birçok fizyolojik olayların yapısının değişmesine neden olmaktadır. Bitki su dengesini olumsuz etkileyerek stomaların açılmasının engellenmesi, fotosentez, karbonhidrat ve antioksidan metabolizmalarının bozulmasına yol açarak bitkinin sağlıklı bir şekilde büyümesini engellemektedir (Sanita di Toppi vd. 1999, Khan vd. 2004, Mobin vd. 2007, Feng vd.2010, Shi vd. 2010). Topraklarda Cd kirliliğine neden olan temel etkenler; arıtma çamurlarının ve atık suların tarımsal amaçlı kullanılması, yoğun fosforlu gübre kullanımı, sanayileşmenin bir sonucu olarak fabrika bacalarından çıkan endüstriyel emisyonlar, teknolojik gelişmeler ve toplumsal ihtiyaçlara bağlı olarak giderek artan motorlu taşıtlardır. Kadmiyumun insan vücuduna girmesinde ana yol gıdalardır. Tahıllar ve patates gibi besin hammaddesi olarak kullanılan yiyeceklerde Cd konsantrasyonu nispeten daha düşük iken bunlar çok daha fazla miktarlarda tüketildikleri için günlük alım içindeki Cd katkıları da o derece fazla olmaktadır. Tahıl ürünlerinin günlük Cd alımına katkısı farklı kaynaklardan elde edilen verilere göre %20-43 arasında değişmektedir (Hutton 1982, Wagner ve ark. 1984, Gartrell ve ark. 1986, Jorhem ve Sundström 1993, Hellstrand ve Landner 1998 ve Ysart ve Möler 2000) Özellikle, günlük besin bileşenlerimiz içindeki payı çok daha fazla olduğu için buğday diğer tarımsal ürünlere kıyasla daha fazla önem arz etmektedir. Almanya 1986 yılından beri buğday taneleri için 0.1 mg Cd kg-1 yaş ağırlık (0.12 mg Cd kg-1 kuru ağırlık) limitini uygulamaktadır (Anonymous 1986). Avustralya ve Yeni Zelanda 0.05 mg Cd kg-1 yaş ağırlık olan limitini daha sonra 0.1 mg Cd kg-1 yaş ağırlık olarak değiştirmiştir (Anonymous 1993, Anonymous 1997, Anonymous 1999). Son AB Yönetmeliği'nde hububat ürünleri için kepek, embriyo ve buğday tanesi hariç 0.1 mg kg-1 yaş ağırlık ve kepek, embriyo ve buğday tanesi için 0.2 mg kg-1 yaş ağırlık limiti konulmuştur (Anonymous 2008a). Türkiye'de ise Türk Gıda Kodeksi Yönetmeliği'ne göre buğday tanesinde maksimum izin verilebilir Cd konsantrasyonu 0.2 mg kg-1 'dır (Anonymous 2008b). Bütün bu bilgiler ışığında gerek Avrupa ülkeleri, gerekse Avustralya ve Yeni Zelanda başta olmak üzere dünya ülkeleri besinlerdeki Cd konsantrasyonunu en aza indirmek için uygulanabilecek metotlar geliştirmeye çalışmaktadır. Örneğin 12 Haziran 2002'de İsveç'te yapılan Kadmiyum Semineri'nde Cd konusu detayları ile ele alınmış ve sonuç olarak besin zinciri içindeki Cd'u en aza indirmek için aşağıdaki hareket planları önerilmiştir (Ivarsson ve ark. 2000). 1. Düşük düzeyde Cd alan bitki çeşitlerinin araştırılıp geliştirilmesi, 2. Tarım topraklarına uygulanan kireç, gübre vb. gibi girdiler ile kompost, arıtma çamuru vb. gibi uygulama materyallerindeki Cd içeriklerinin azaltılması, 3. Atmosfere yayılan emisyonlar içindeki Cd'un azaltılması ve 4. Problemli alanlarda toprak Cd'u denge modellerinin geliştirilmesi.Bitkilerde Cd toksisitesini en az düzeye indirmek için farklı teknikler kullanılmaktadır. Günümüzde, ağır metal stresi karşısında bitki toleransını artırmak için Gidya uygulaması yaygın bir şekilde görülmektedir. Bazı çalışmalar Gidyanın diğer toprak düzenleyicilerine kıyasla daha önemli düzeyde toprakların fizikokimyasal özelliklerini geliştirdiğini göstermiştir. Yüksek gözeneklilik, yüksek özgül yüzey alanı ve daha yüksek oranda adsorpsiyon alanı gibi çeşitli özelliklerinden ötürü, topraktaki ağır metaller ve organik kirleticiler gibi bileşikleri hareketsizleştirme ve tutma yeteneğine sahiptir (Ok vd. 2011, Rizwan vd. 2016). Gidyanın diğer benzersiz özelliği olan yüksek katyon tutma kapasitesi ve toprak biyo çeşitliliğini artırması ağır metal stresini azaltmada önemli bir etkinlik sağlamaktadır. Toprakların Cd stresini önlemede gidyanın pozitif etki yaptığı ve kadmiyum iyonunu fikse ederek etkili bir şekilde bağladığı bildirilmiştir (Lehmann 2007, Zhang vd. 2014). Kadmiyum birikiminin diğer bitkilere oranla yaprağı tüketilen sebzelerde yüksek miktarlarda olduğu ve buğday bitkisi, yapraklı sebze grubunda olup hızlı büyüyen, geniş yapraklı ve bünyesinde Cd taşınmasının ve birikiminin önemli düzeyde olduğu kaydedilmiştir (Verma vd. 2007). Bu çalışmada 2 ekmeklik ve 2 makarnalık buğday çeşidine farklı dozlarda Kamiyum ve Gidya uygulaması yapılarak gidyanın bitkiler tarafından kadmiyum alımınının, bitkide birikiminin ve toksititesinin önlenmesi veya en az düzeye indirgenmesini belirlemek amacıyla yapılacaktır.

One of the most important products in our country, which is very rich in terms of agricultural production diversity, is undoubtedly wheat which constitutes approximately 60% of total grain production (TurkStat, 2012). Wheat ranks third after milk and tomatoes in the ranking made according to production amounts in our country (FAO, 2012). Wheat, which is the main nutrient, is produced in almost every region of our country and ranks first among cereals in terms of cultivated area and production amount. There are 8,103,400 hectares of wheat cultivation area in our country as of 2011 and total wheat production has been realized as 21,800,000 tons (TURKSTAT, 2012). According to the ranking of countries worldwide wheat production, Turkey, in terms of wheat production in 2011 according to FAO data, ranks tenth in the world (FAO, 2012). Human plays an important role in the nutrition of wheat. Although Turkey's record average wheat yields are rising as the year it is below the world average yield. The use of high quality seed is the most important factor affecting the productivity of wheat. Turkey's wheat production was 4.4% in the year 2016 20.600.000 tons, while in 2017 an increase of 21.5 million tons. The policies applied make the farmer discourage from wheat bread. In Turkey in 2000, 92 million acres of wheat sowing is in progress, wheat was planted on 77 million hectares in 2017.Excessive accumulation of heavy metals in agricultural soils affects the human health directly or indirectly by being included in the food chain by taking the plants as well as environmental problems. Cadmium taken from the soil through plant roots causes changes in the structure of many physiological events in the plant. Preventing the opening of the stomata by adversely affecting the water balance of plants, photosynthesis, carbohydrate and antioxidant metabolism by disrupting the healthy growth of the plant prevents the growth (Sanita di Toppi et al., 1999, Khan et al., 2004, Shi et al. 2010). The main factors causing Cd pollution in soils; The use of sewage sludges and wastewater for agricultural purposes, intensive use of phosphorus fertilizers, industrial emissions from factory chimneys as a result of industrialization, technological developments and increasing motor vehicles due to social needs. Food is the main way for cadmium to enter the human body. While the Cd concentration is relatively low in foods used as food raw materials such as cereals and potatoes, the contribution of Cd in daily intake is also higher as they are consumed in much higher amounts. The contribution of cereal products to daily Cd intake varies between 20-43% according to data obtained from different sources (Hutton 1982, Wagner et al. 1984, Gartrell et al. 1986, Jorhem and Sundström 1993, Hellstrand and Landner 1998 and Ysart and Möler 2000). wheat is more important than other agricultural products because its share in our daily nutrient components is much higher. Since 1986, Germany has been applying the 0.1 mg Cd kg-1 wet weight limit (0.12 mg Cd kg-1 dry weight) for wheat grains (Anonymous 1986). Australia and New Zealand have changed the limit from 0.05 mg Cd kg-1 wet weight to 0.1 mg Cd kg-1 wet weight (Anonymous 1993, Anonymous 1997, Anonymous 1999).In the latest EU Regulation, 0.1 mg kg-1 wet weight for bran products, except bran, embryo and wheat grain and 0.2 mg kg-1 wet weight limit for bran, embryo and wheat grain (Anonymous 2008a). In Turkey Turkish maximum allowable by the Food Codex Regulation of wheat grain Cd concentration of 0.2 mg kg-1; (Anonymous 2008b). In the light of all this information, both European countries, Australia and New Zealand are trying to develop methods that can be applied to minimize Cd concentration in foods. For example, at the Cadmium Seminar in Sweden on 12 June 2002, the issue of Cd was discussed in detail and as a result, the following action plans were proposed to minimize Cd in the food chain (Ivarsson et al. 2000). 1. Research and development of low-level plant varieties of Cd, 2. Lime, fertilizer, etc. applied to agricultural soils. with inputs such as compost, sewage sludge etc. 3. Reduction of Cd in emissions to the atmosphere and 4. Development of soil Cd balance models in problem areas.Different techniques are used to minimize Cd toxicity in plants. Today, Gidya is widely used to increase plant tolerance to heavy metal stress. Some studies have shown that Glyde improves the physicochemical properties of soils at a more significant level than other soil regulators. Due to its various properties such as high porosity, high specific surface area and higher adsorption area, it is capable of immobilizing and retaining compounds such as heavy metals and organic pollutants in the soil (Ok et al. 2011, Rizwan et al. 2016). The unique unique feature of the gout is its high cation holding capacity and increased soil biodiversity, which provides significant effectiveness in reducing heavy metal stress. Soil has been reported to have a positive effect on Cd stress prevention and to bind cadmium ion effectively (Lehmann 2007, Zhang et al. 2014). Cadmium accumulation was higher in leaf-consumed vegetables compared to other plants, and it was recorded that Cd transport and accumulation were significant in the fast growing, broad-leaved and in-house vegetable group (Verma et al. 2007). The aim of this study is to determine the prevention or minimization of cadmium uptake, accumulation and toxicity in plants by applying Kamium and Gidya in different doses to 2 bread and 2 durum wheat varieties.