Farklı tuz seviyelerindeki topraklarda yetiştirilen domatesin gelişimi ve bazı fizyolojik özellikleri ile toprak iyileştirilmesi üzerine arkadaş bitkilerin etkileri

Abstract

Hızlı nüfus artışına paralel olarak artış gösteren çevre kirliliği sorunları, tarımsal faaliyet alanlarını kısıtladığı gibi tarımsal üretimde beklenen artışı da tehdit eder duruma gelmiştir. Bunun için birim alandan daha fazla verim elde etmek zorunluluğu ortaya çıkmıştır. Ancak, toprak ve bitki üzerinde yapılacak çalışmalar ile hedeflenen ürün artışında bitki ve toprak limitlerinin zorlandığı düşünülürse yeni ve alternatif bir yöntemin ortaya konması zorunluluk haline gelmiştir. Bu çalışmada iki ayrı yılda, farklı tuzlu toprak koşullarında (hafif-, orta- ve yüksek tuzlu) tohumdan generatif evreye kadar geçen süre içinde domates (Lycopersicon esculentum Mill. cv. SC2121) bitkisinde ortaya çıkan stres ve verim kaybının, arkadaş bitkiler (Salsola soda L. ve Portulaca oleracea L.) ile azaltılması hedeflenmiş ve bu süre içinde toprak koşullarında ortaya çıkan iyileştirme de analiz edilmiştir. Çalışma, sera koşullarında saksı ortamında bulunan domates bitkilerinin arkadaş bitkiler ile kombine olarak yetiştirilmesi ile gerçekleştirilmiş olup, kontrol grupları olarak, farklı tuzlu koşullarda ayrı ayrı yetiştirilen domates bitkileri yanında tuzsuz ortamda arkadaş bitkiler ile kombine ve tek başına yetiştirilen domates bitkileri kullanılmıştır. Arkadaş bitkilerinin etkinliği, fizyolojik, biyolojik ve biyokimyasal olarak üç farklı generatif aşamada (50-, 75- ve 100 gün) hem domates hem de arkadaş bitkiler üzerinde incelenmiştir. Arkadaş bitkiler, domates ile birlikte yetiştirildiklerinde domates bitkilerinin boy, bitki yaş ağırlığı, gövde çapı, çiçek sayısı, nispi büyüme oranı, simptom indeks, membran stabilite indeksi gibi fizyolojik büyüme parametreleri üzerinde olumlu katkıda bulunmuştur. Meyve sayısı ve meyve ağırlığında da arkadaş bitkilerin istatistiksel olarak önemli katkısı olmuştur.Biyokimyasal analizler (klorofil, prolin, protein, MDA, POX ve CAT) sonucunda tek başına yetiştirilen domates bitkileri artan tuz stresinden oldukça etkilenmiş olup, klorofil ve protein miktarları düşüş gösterirken; prolin, MDA, POX ve CAT değerleri artış göstermiştir. Arkadaş bitkilerin kullanımı ile domates bitkisinde yukarıda bulunan parametrelerin değerlerinde istatistiksel olarak iyileşme tespit edilmiştir. Domates meyvelerinde, EC, pH, likopen ve vitamin C (Askorbik Asit) gibi bazı kalite parametrelerine ilişkin ölçümler de belirlenmiştir. Buna göre; hafif-, orta- ve yüksek tuz seviyelerinde yetiştirilen domates bitkisine ait, meyve suyu EC değeri tek başına yetiştirilen domates meyvelerinde kontrol grubuna göre yüksek bulunurken, likopen değerleri ise düşük bulunmuştur. Arkadaş bitkilerin katkısı ile yukarıda belirtilen parametrelerde istatistiksel olarak önemli bir iyileşme tespit edilmiştir. Toprak tuzluluğunun meyve pH ve vitamin C değerleri üzerine önemli bir etkisi bulunmamıştır. Farklı tuz stresinde ve farklı bitki kombinasyonlarında yetiştirilen domates ve arkadaş bitkilerinin bünyelerine almış oldukları iyonlarını belirlemek için bitkilerin yeşil aksam, kök aksamı ve meyvelerde her iki yıl ve üç aşamada mineral madde içerikleri tespit edilmiştir. Domates bitkilerinde, genel olarak, tek başına artan tuz konsantrasyonlarına maruz bırakıldıklarında, Na+ ve Cl- iyonlarında, K+, Ca++ ve Mg++ iyonlarında düşüş belirlenmiştir. Arkadaş bitki kullanımı ile domates bitkilerinde Na+ ve Cl- iyonlarında alınım azalmış, buna karşılık K+, Ca++ ve Mg++ iyonlarında artış belirlenmiştir. Arkadaş bitkilerinin (S. soda ve P. oleracea) yeşil aksam ve kök aksamındaki mineral madde içerikleri incelendiğinde ise, her iki arkadaş bitkide de Na+ miktarları artan tuz seviyesi ile artış göstermiş, ancak K+ ve Ca++ iyonlarında düşüş tespit edilmiştir. Deneme sonrası topraklarda iyon değişim durumu da belirlenmiştir. Arkadaş bitkilerin etkinliği toprakların Na+, K+, Ca++, Mg++, Cl- ve SO4-- gibi iyonlarının topraktaki deneme öncesi ile deneme sonrası mevcut durumu arasındaki azalmaların oranı ile dikkati çekmiştir. Bu iyonların konsantrasyonlarında deneme sonrası meydana gelen azalma toprak EC değerini de doğrudan etkileyerek EC değerinde azalmaya neden olmuştur. Artan tuz seviyeleri ile arkadaş bitkilerden P. oleracea'nın olumlu etkisi dereceli olarak azalmış, yüksek tuzlu topraklarda etkinliği neredeyse kaybolmuştur. Ancak S. soda tüm tuz koşullarında etkinliğini devam ettirmiş, yüksek tuz seviyesinde domates üzerine etkisi diğer tuz seviyelerine göre az olsa da, hafif ve orta tuzlu topraklarda aktivitesi aynı seviyede devam etmiştir.Fiziksel, biyolojik, genetiksel ve kimyasal yöntemlere alternatif bir yöntem olarak ortaya konan arkadaş bitkiler ile stres azaltılması aynı zamanda yukarıda bahsedilen yöntemler ile birlikte kullanıldığında onların etkinliğini arttıracak potansiyel özelliklere de sahiptir.

Increasing environmental pollution in parallel to an increase in rapid population growth has threatened the proposed crop production as well as causing reduction in agricultural areas. Thus, it has been necessity to obtain higher revenue per particular area. However, aimed crop production upon investigation in soil and crop plants has almost thought to be reached its proposed plateu, therefore, a new alternative method has to be placed. In this study, in two different years, tomato (Lycopersicon esculentum Mill. cv. SC2121) plants from seed to the generative stage was evaluated with respect to stress metabolism and crop loss, and the impact of these issues were aimed to be reduced via companion plants (Salsola soda L. and Portulaca oleracea L.) in soils differing in saline conditions (light-, moderate- and high level of salinity). Meanwhile, the remediation in soil conditions was also evaluated during the growth period. The study was performed in pots of greenhouse conditions in which tomato plants were combined with the companion plants. Tomato plants growing alone in various saline conditions plus tomato plants growing either alone or in combination with the companion plants in non-saline conditions were used as control groups. The efficiency of companion plants were evaluated in three different generative stages (50-, 75- and 100 days) as physiologically, biologically and biochemically in both tomato and companion plants. The companion plants when grown in combination with tomato plants positively contributed to the height, plant fresh weight, stem diameter, number of flowers, relative growth rate, simptom index, membrane stability index. The companion plants significantly increased the fruit-numbers and weight of tomato plants. After the biochemical analysis (chlorophyll-, proline-, protein, MDA contents and POX and CAT enzyme activitities), tomato plants growing alone were severely affected in saline conditions as chlorophyll and protein contents showed decline while proline, MDA, POX and CAT levels significantly increased. With the use of companion plants, the biochemical levels in above parameters were significantly improved. In tomato fruits, some quality parameters such as EC, pH, lycopene and vitamin C (ascorbic acid) were also determined. EC values of tomato fruit collected from the plants grown alone were found higher when compared to the control group while the lycopene content was found lower in light-, moderate and high level of salinity conditions. With the use of companion plants, the level of values in above parameters were significantly improved. The effect of soil salinity was not important on the pH and vitamin C contents of fruit. To determine the ion contents of tomato and the companion plants grown alone or in combination with the companion plants, the fruits-, above- and below ground parts of the plants were harvested in two different years at three different generative stages. In general, tomato plants had higher contents of Na+ and Cl- ions and lower contents of K+, Ca++ and Mg++ ions when exposed to salinity when grown alone. With the use of companion plants, the uptake of Na+ and Cl- was reduced while the uptake of K+, Ca++ and Mg++ ions increased. When the mineral contents were evaluated in leaves and roots of the companion plants (S. soda ve P. oleracea), the Na+ ion contents of both companion plants increased with the increase of salinity, while K+ and Ca++ ion contents declined.After the experimental trial, ion changes in the soil was also determined. The efficiacy of companion plants on the ionic contents of soil such as Na+, K+, Ca++, Mg++, Cl- ve SO4?were noticed before and after the experimental trial in which a decline in ionic contents were evident. Decrease in concentrations of these ions after the trial positively correlated with the reduction of EC values of the soil. With the increase of salt concentrations in soil, the positive contribution of P. oleracea was lessened in a step-wise manner. In high salinity conditions, its positive effect on tomato was nullified. However, S. soda carried out its positive contribution in all saline conditions although its efficiacy declined in high saline conditions compared to those of other saline conditions. A new emerging alternative method with the companion plants to physical, bioloigcal, genetical and chemical methods to reduce the impact of stress is a kind of method which has also potential to increase the above methods when used in combination with them.