Sulama sistemleri ve sulama programının kayısıda bitki su tüketimi ile bazı fizyolojik özellikler ve yaprak alanı üzerine etkileri

Abstract

ÖZET Bu çalışma, 38° 21' kuzey enlemi ile 38° 17' doğu boylamında yer alan ve denizden 980 m yükseklikteki Malatya Meyvecilik Araştırma Enstitüsünde, 2001- 2002 yıllarında yürütülmüştür. Denemede, bölgenin en önemli kurutmalık kayısı çeşidi olan 4 yaşında ve 10 x 10 m. aralık ve mesafede dikilmiş Hacıhaliloğlu kayısı çeşidi kullanılmıştır. Araştırmada sulama, mini yağmurlama (Y) ve çanak sulama (Ç) yöntemleri ile 15, 20 ve 25 gün aralıklarında yapılmıştır. Bu amaçla, sulama yöntemleri ve programlarının yaprak su potansiyeli (YSP), yaprak oransal su kapsamı (YOSK), yaprak renk değişimleri, yaprak klorofil ve karoten içerikleri ile yaprak alanına etkileri belirlenmiştir. Etkin kök derinliği dikkate alınarak her sulamadan önce gravimetrik yöntemle hesaplanan 90 cm profildeki eksik nemi, tarla kapasitesine getirecek kadar su uygulanmıştır. Ayrıca hesaplanan gerçek bitki su tüketimi ile iklim verilerinden yararlanılarak Blaney-Criddle, FAO-Blaney-Criddle, FAO- Radyasyon, Penman-Monteith, Penman, FAO-Penman, Wright Penman, Hargreaves- Samani, Jensen-Haise ve FAO-Pan Buharlaşma yöntemleri ile hesaplanan potansiyel evapotranspirasyon yöntemleri karşılaştırılarak bölge için en uygun yöntem belirlenmiştir. Denemenin her iki yılında ve her iki sulama sisteminde de, sulama öncesi ölçülen mevsimlik YSP değerleri, sulamadan sonra ölçülen değerlerden düşük bulunmuştur. Sulamadan önce ölçülen ortalama mevsimlik en düşük YSP değeri -32.65 bar ile Y25 uygulamasında, en yüksek -30.93 bar ile Y15 uygulamasında elde edilmiştir. Sulamadan önce ölçülen YSP değerlerindeki değişim sulama aralıklarında istatistiksel olarak %5 düzeyinde önemli bulunurken, sulamadan sonra istatistiksel olarak fark bulunamamıştır. Sulama sistemlerinin de YSP değişimine istatistiksel olarak etkisi saptanamamıştır. YSP, transpirasyon, radyasyon ve sıcaklık ile ters, toprak nem içeriği ve hava oransal nemi ile doğrusal bir değişim göstermiştir. Her iki sulama sisteminde ve bütün sulama aralıklarında günlük yapılan ölçümlerde, sulamanın başından sonuna doğru YSP değerlerinde bir azalma belirlenmiştir. Sulama aralıklarında, sulamadan önce ölçülen mevsimlik YOSK değerleri istatistiksel olarak %5 düzeyinde, sulamadan sonra %0.1 düzeyinde önemli 119bulunmuştur. Hem sulamadan önce, hem de sulamadan sonra en yüksek YOSK değeri sırası ile %81.29 ve %84.18 ile Y15 uygulamasında, en düşük YOSK değeri sırası ile %79.54 ve %81.43 ile Y25 uygulamasında ölçülmüştür. Sulama sistemlerinin YOSK değişimine istatistiksel olarak etkisi belirlenememiştir. YOSK da transpirasyon, radyasyon ve sıcaklık ile ters, toprak nem içeriği ve hava oransal nemi ile paralel bir ilişki göstermiştir. Sulama sistemleri ve programlarının yaprak renk değişimine etkileri L, a, b,- şeklinde belirlenmiştir. Sulama sezonu başında ölçülen renk değerleri istatistiksel olarak önemli bulunmazken, sezon sonunda ölçülen renk değerleri sulama aralıklarında %1 düzeyinde önemli bulunmuştur. Sulama sistemlerinin yaprak renk değişimine etkisi belirlenememiştir. Yeşil rengi ifade eden `a` değeri, sulama aralıklarına bağlı olarak değişim göstermiş, 15 gün aralığında -18.75, 25 gün aralığında -15.83 olarak bulunmuştur. Sulama aralıkları arttıkça yaprak renginde açılmaların olduğu belirlenmiştir. `a`'renk değeri yaprak klorofil içeriği ile, `b` renk değeri yaprak karotinoid içeriği ile doğrusal bir ilişki göstermiştir. Farklı sulama sistemleri ve sulama aralıklarının yaprak klorofil içeriğine etkisini belirlemek amacıyla sulama sezonu başında ve sonunda yaprak klorofil analizleri yapılmıştır. Sezon sonunda klorofil içeriğindeki artış istatistiksel olarak %1 düzeyinde önemli bulunmuştur. Sulama aralıklarının yaprakların klorofıl-a, klorofıl-b ve toplam klorofil içeriğine, sulama sistemlerinin ise toplam klorofil içeriğine etkisi istatistiksel olarak %5 düzeyinde önemli bulunmuştur. En yüksek toplam klorofil içeriği değeri 5.03 mg/g olarak 15 gün sulama aralığında, en düşük klorofil içeriği değeri 3.75 mg/g olarak 25 gün sulama aralığında saptanmıştır. Gerek sulama sistemlerinin gerekse sulama programlarının, sezon sonunda ölçülen yaprak karotinoid içeriğine etkisi %1 düzeyinde önemli bulunmuştur. Sulama aralıkları büyüdükçe yaprak karotinoid içeriğinde de azalma olduğu saptanmıştır. Yaprak karotinoid içeriği 15 gün aralığında 0.20 mg/g ile en yüksek, 25 gün aralığında 0.16 mg/g ile en düşük bulunmuştur. Sulama sezonu öncesi ölçüleri karotinoid değerleri istatistiksel olarak farklılık göstermemiştir. Sulama aralıklarının yaprak alanma etkisi %1 düzeyinde önemli iken, sulama sistemlerinin yaprak alanına istatistiki olarak etkisi belirlenememiştir. En yüksek yaprak alanı değeri 41.17 cm2 ile 15 gün sulama aralığında, en düşük 37.75 cm2 ile 12025 gün sulama aralığında belirlenmiştir. Bitki büyümesi ile bitkiye verilen su miktarı arasında doğrusal bir ilişki saptanmıştır. YSP'nin hücre büyümesi ve bölünmesi üzerine olumlu etkisi görülmüş olup, YSP'nin artması veya azalması ile yaprak alanı da artmakta veya azalmaktadır. Her sulamada 90 cm'lik toprak profılindeki eksik nemi tarla kapasitesine getireoek kadar sulama suyu uygulanmıştır. Sulama sezonu boyunca 15 günde bir yapılan sulamada 7, 20 günde bir yapılan sulamada 6 ve 25 günde bir yapılan sulamada 5 sulama yapılmıştır. Sulama aralıkları kısaldıkça sulama sayısı ile beraber sezon boyunca uygulanan su ve bitki su tüketimi artmıştır. Ortalama en yüksek bitki su tüketimi 661.1 mm ile Ç15 uygulamasında, en düşük bitki su tüketimi ise 532.6 mm ile Y25 uygulamasında elde edilmiştir. Çanak sulamada mini yağmurlamaya göre bitki su tüketimi değerleri daha yüksek bulunmuştur. Hava sıcaklığının düşük olduğu sulama sezonu başında ve sonunda bitki su tüketimi az, sıcaklık ve radyasyonun yüksek olduğu Temmuz ve Ağustos aylarında ise bitki su tüketimi yüksektir. Bitki su tüketimi değerleri uygulanan sulama suyuna paralel olarak artmış, en yüksek su tüketim değeri 661.1 mm olarak sulama suyunun en fazla (649.9 mm) uygulandığı çanak sulamadan elde edilmiştir. Bitki su tüketimi, hem YSP hem de YOSK ile benzer değişim göstermiştir. Bitki su tüketimi azaldıkça YSP ve YOSK artmış, bitki su tüketimi sıcak yaz aylarında arttıkça yaprakların fazla su kaybetmesinden dolayı hem YSP hem de YOSK değerleri düşüş göstermiştir. Bitki su tüketimi ile Class-A Pan buharlaşma değerleri arasında yakın ve doğrusal bir ilişki elde edilmiştir Class-A Pan buharlaşma değerleri ile hem YSP hem de YOSK arasında doğrusal fakat negatif bir ilişki saptanmıştır. Class-A Pan buharlaşma değerlerinin azaldığı sulama sezonu başında ve sonunda YSP ve YOSK artmış, buharlaşmanın yoğun olduğu sıcak dönemlerde YSP ve YOSK'da azalma meydana gelmiştir. ' Topraktaki nem içeriği sıcak yaz aylarında evapotranspirasyonun artması ile azalmaya başlamış, sulama sezonu sonuna doğru tekrar artış göstermiştir. Topraktaki nem değişimi denemenin her iki yılında ve her iki sulama sisteminde benzer değişim göstermiş, sulama aralıklarının artması ile 25 günlük uygulamalarda elverişli kapasitede tutulan nem oranındaki azalma daha yoğun olarak 121gerçekleşmiştir. Toprak nem içeriği ile YSP arasında doğrusal bir ilişki, YOSK arasında üssel bir ilişki saptanmıştır. Gerçek evapotranspirasyon ile ampirik eşitlikler yardımıyla hesaplanan ortalama aylık potansiyel evapotranspirasyon değerleri karşılaştırılmış, gerçek evapotranspirasyona en yakın değerler Hargreaves-Samani ve Penman yöntemlerinden elde edilmiştir. Bu yöntemler gerçek bitki su tüketimini sırası ile %96.0 ve % 114.0 oranında karşılamıştır. Hesaplanan bitki su tüketimi yöntemlerinden bölge için en uygun olan Hargreaves-Samani ve Penman yöntemlerinin korelasyon katsayıları (R2) sırası ile 0.70 ve 0.49 olarak belirlenmiştir 122SUMMARY The experiment was carried out at the Horticulture Institute of Malatya during 2001 and 2002 production season. The experimental site was 980 m above mean sea level. The altitude and longitude of the experimental site were 38° 21' N and 38° 17' E, respectively. The most important dried apricot cultivar of the region called Hacıhaliloğlu was used in the experiment. The experimental orchard consisted of 4- y ear-old apricot trees spaced 10 x 10 m. Irrigation applied using by surface and mini-sprinkler irrigation methods with 15-day, 20-day and 25-day irrigation intervals. Besides, the effects of irrigation methods and irrigation intervals on leaf water potential (LWP), relative leaf water content (RLWC), leaf skin color change, leaf chlorophyll content, leaf carotenoid content and leaf area were examined. Irrigation was done calculating deficit moisture before watering in 90 cm soil profile by considering soil field capacity. Furthermore, empirical ET equations (Blaney-Criddle, FAO-Blaney-Criddle, FAO-Radiation, Penman-Mointeith, Penman, FAO-Penman, Wright-Penman, Hargreaves-Samani; Jensen-Haise and FAO-Pan) were calculated using climatological parameters. While these predicted potential ET vales compared with actual ET values, the most suitable potential ET equations for the region were determined. In both production seasons, the values of LWP before irrigation were higher than those of after irrigation for both irrigation methods. The lowest LWP value as - 32.65 bar was acquired from the surface irrigation with 25-day irrigation interval. On the other hand, the highest LWP value as -30.93 bar was obtained from the surface irrigation with 15-day irrigation interval. While the variations on measured LWP before' irrigation was statistically significant at p<0.05 level for irrigation intervals, the changes on LWP after irrigations were found to be insignificant statistically. The irrigation methods had no statistical effect over the LWP. The LWP showed an inverse relationship with ET, solar radiation and air temperature but showed a linear relationship with soil moisture content and relative humidity. At both irrigation methods, the measured values of daily LWP were declined from the beginning of irrigation to the end of irrigation event for all irrigation intervals. The effects of 123

irrigation intervals on the measured seasonal RLWC were statistically significant at both before and after irrigation at p<0.05 and at p<0.001 level, respectively. Both before and after irrigation, the highest RLWC value was obtained from Yu treatment as 81.29% and 84.18%, respectively. On the other hand, both before and after irrigation, the lowest RLWC value was measured from Y25 treatment as 79.54% and 81.43%), respectively. The effect of irrigation methods on RLWC was insignificant. The effects of RLWC and LWP were similar to each other. While RLWC showed ari inverse relationship with ET, radiation and air temperature, it had a linear relationship with soil moisture content, relative humidity. The effects of irrigation methods and irrigation interval on leaf skin color changes were determined using `L`, `a` and `b`. values. While the measured values of the leaf skin color changes at the beginning of the irrigation seasons for both irrigation method and irrigation interval were insignificant, the measured values of the leaf skin color changes for the irrigation intervals were statistically significant at the end of irrigation season at p <0.01 level. The `a` value, which was shown by green color, was changed based on irrigation intervals and became -18.75 and - 15.83 for the 15-day and 25-day irrigation intervals, respectively. As the irrigation intervals were increased, a pale leaf color transformation was observed. The `a` and `b` color values showed a linear relation with leaf chlorophyll content and carotenoid content, respectively. In order to determine the effects of the irrigation methods and irrigation intervals on leaf chlorophyll content, the chlorophyll analysis was done at the beginning of the season and at the end of season for each year. The increases at the end of. the irrigation season were statistically significant at p<0.01 level. The effect of irrigation intervals on total leaf chlorophyll content, chlorophyll a and chlorophyll b content was statistically significant at p<0.05 level whereas the irrigation methods affected the total leaf chlorophyll content at p<0.05 level significantly. It was determined that the maximum total leaf chlorophyll content was 5.03 mg/g with 15- day irrigation interval whereas the minimum total leaf chlorophyll content was 3.75 mg/g with 25-day irrigation intervals. 124Both irrigation methods and irrigation' intervals affected measured leaf carotenoid content at the end of irrigation season at p<0.01 level significantly. While irrigation intervals were increased, the leaf carotenoid content was declined. The highest leaf carotenoid content was 0.20 mg/g with 15-day irrigation interval whereas the lowest leaf carotenoid content was 0.16 mg/g with 25-day irrigation interval. The leaf carotenoid content measured at the beginning of irrigation season was insignificant. While the irrigation intervals affected leaf area at p<0.01 level significantly, the irrigation methods did not affect the leaf area statistically. The maximum leaf area was obtained from 15-day irrigation interval as 41.17 cm2 while minimum leaf area was measured from 25-day irrigation interval as 37.75 cm2. It was determined that there was a linear relationship between plant growth and applied irrigation water. The LWP affected leaf cell growth and cell division. Besides, it was observed that there was a linear relationship between LWP and leaf area. Irrigation was based on addition of deficit moisture in 90 cm soil profile. To do so, the soil moisture at field capacity in 90 cm soil profile firstly determined and then lack of soil moisture according to this field capacity was calculated and added to soil. The number of the irrigations were 7, 6 and 5 for 15-day, 20-day and 25-day irrigation intervals, respectively. When irrigation intervals were increased, the number of irrigation, seasonal applied irrigation water and plant water consumption were also increased. The mean highest ET was 661.1 mm with C15 treatment while the mean lowest ET was 532.6 mm with Y25 treatment. The ET obtained from the mini- sprinkler irrigation method was lower than the ET obtained from the surface irrigation method. The ET values were low during the beginning of the season and at the end of season due to low air temperature. However, the ET value was high in July and August because of higher air temperature and solar radiation. The ET and applied irrigation water values showed a parallel trend. The treatments received higher irrigation water resulted in higher ET values. The maximum ET (661.1 mm) value was obtained from the surface irrigation received the maximum irrigation (649.9 mm) water. 125ET showed a linear trend with LWP and LRWC. When ET was decreased, the LWP and LRWC became higher. Since ET was increased during the hot summer months, leaves lost more water. So, values of the LWP and LRWC were decreased in these months. There was a linear and close relationship between class- A-Pan (CAP) and ET. There was a negative relationship between CAP and LWP and between CAP and LRWC. The LWP and LRWC values increased at the beginning of season and at the end of season because the CAP evaporation values were low during these periods. On the other hand, the LWP and LRWC were decreased in the periods of hot summer days due to higher evaporation rate. The soil moisture content declined in hot summer months due to higher ET rate. On the other hand, the soil moisture content increased towards to the end of irrigation season. At two production seasons, variations in the soil moisture content in both irrigation methods were similar to each other. The decrease in available soil moisture content at 25-day irrigation intervals was more clear compare to the others. It was observed that there was a linear relationship between soil moisture content and LWP. An exponential relationship between soil moisture content and LRWC was acquired. The mean monthly potential ET calculated by empirical equations and actual ET were compared to each other. The Hargraves-Samani and Penman gave the closest values to actual ET. These two potential ET methods compensated the actual ET by 96% and 1 14%, respectively. It was determined that Hargraves-Samani with an R2 of 0.70 and Penman with an R2 of 0.49 were the most suitable potential ET methods for the region. 126