Nikelin Fasulye (Phaseolus vulgaris) Fide Geliþimi Üzerindeki Toksisitesinin Humik Asit ile Azaltýlmasý

Transkript

1 Ekoloji 20, 79, (2011) doi: /ekoloji Nikelin Fasulye (Phaseolus vulgaris) Fide Geliþimi Üzerindeki Toksisitesinin Humik Asit ile Azaltýlmasý Ýrfan Ersin AKINCI *, Olgu ÖNGEL Kahmanmaraþ Sütçü Ýmam Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, Kahramanmaraþ-TURKEY *Corresponding author: Özet Fasulye (Phaseolus vulgaris) fidelerinde nikel toksisitesinin (kontrol, 5, 10, 20 ve 40 mg L -1 ) ve toksisiteyi azaltmak için humik asit (kontrol, 10, 20 ve 40 mg L -1 ) uygulamasýnýn etkisi araþtýrýlmýþtýr. Fasulye fidelerde kök boyu, bitki boyu, kök yaþ aðýrlýðý, kök kuru aðýrlýðý, gövde çapý, sürgün yaþ aðýrlýðý, sürgün kuru aðýrlýðý, yaprak yaþ aðýrlýðý, yaprak kuru aðýrlýðý, kök/sürgün yaþ aðýrlýðý ve kök/sürgün kuru aðýrlýk indeksi ile toksisite indeksi nikel dozlarýnýn artmasýyla (10 mg L -1 ve üstü) olumsuz etkilenmiþtir. Humik asit uygulamasý, nikel toksisitesinin azaltýlmasýnda baþarýlý bulunmuþtur. Humik asitin 10 ve 20 mg L -1 dozlarý, nikelden kaynaklanan toksisiteyi azaltmada etkili olmuþtur. Anahtar Kelimeler: Fasulye (Phaseolus vulgaris), humik asit, nikel (Ni), toksisite. Amelioration of Nickel Toxicity by Humic Acid on Bean (Phaseolus vulgaris) Seedling Growth Abstract The effect of nickel toxicity (Control, 5, 10, 20 and 40 mg L -1 ) and application of humic acid (Control, 10, 20 and 40 mg L -1 ) for decreasing toxicity were investigated in seedlings of bean (Phaseolus vulgaris). Root length, plant length, root fresh weight, root dry weight, stem diameter, shoot fresh weight, shoot dry weight, leaf fresh weight, leaf dry weight, root/shoot fresh weight and root/shoot dry weight index and toxicity index in bean seddlings were negatively affected by increasing of nickel concentrations (10 mg L -1 and over). Humic acid application was successful to decrease of nickel toxicity. Humic acid doses in 10 and 20 mg L -1 were effective to decrease of negatively affect of nickel. Keywords: Bean (Phaseolus vulgaris), humic acid, nickel (Ni), toxicity. Akýncý ÝE, Öngel O (2011) Nikelin Fasulye (Phaseolus vulgaris) Fide Geliþimi Üzerindeki Toksisitesinin Humik Asit ile Azaltýlmasý. Ekoloji 20 (79): GÝRÝÞ Bitkiler için gerekli olan ve ortamda uygun miktarlarda bulunduðunda olumlu ve önemli etkiler yapan metaller, aþýrý kullanýlmasý veya ortamda fazla miktarlarda bulunmasý halinde bitkilerde toksisiteye neden olabilmektedir (Steffens 1990, Kacar ve ark. 2002). Bunlarýn içerisinde bitkiler için çok düþük miktarlarda yararlý etkileri olan nikelin (Mishra ve Kar 1974); endüstriyel faaliyetler, mineral ve organik gübreler, kimyasal ilaçlar ile kentsel ve endüstri atýklarý ile çevrede miktarýnýn arttýðý (Zornoza ve ark. 1999, Karaca 2008, Kumbur ve ark. 2008), böylece aþýrý konsantrasyonlarýnýn bitkilerde olumsuz etkilerinin olduðu bildirilmektedir. Nikelin yüksek konsantrasyonlarý, bitkilerde çimlenme aþamasýndan baþlayarak büyüme ile geliþmede toksik etki yapar (Marschner 1995). Bu toksik etkinin bitkilerde gözle görülür belirtileri zayýf bitki geliþimi, kök, sürgün ve yaprak geliþimin engellenmesi, yapraklarda kloroz ve nekrozis ile tüm bunlarýn sonucunda ürün-verim azalmasýdýr (Poulik 1999, Pandey ve Saharma 2002). Aþýrý nikelin bitkilerdeki bu olumsuz etkileri, fotosentez ve solunum etkinliðinin engellenmesi; yaprak klorofil içeriði ve hücre membran geçirgenliðini azaltmasý; fotosentetik elektron taþýnýmýný engellemesi; karbondioksit üretimini etkilemesi; peroksidaz ve üreaz aktivitesini düþürmesi; protein sentezi ve toplam azot seviyesini azaltmasý; elementlerin hücrelerce kullanýmýný sýnýrlanmasý gibi fizyolojik ve biyokimyasal iþlemlerin bozulmasý ile ortaya çýkar (Pandolfini ve ark. 1992, Zornoza ve ark. 1999, Gajewska ve Sklodowska 2005). Literatürde nikel toksisitesinin bitkilerde ne þekilde ve nasýl etki yaptýðýna dair çalýþmalar bulunmaktadýr. Ancak aþýrý nikelin bitkilerdeki bu zararlý etkilerini azaltmaya yönelik çalýþmalarýn sayýsý oldukça yetersizdir. Bu çalýþmalarda nikelin olumsuz etkilerinin, ortamda azot kaynaklý organik maddelerin kullanýlmasý ve bir metal olan nikelin asidik topraklarda daha etkin olmasý nedeniyle ortam ph'sýnýn bazik yönde düzenlenmesi ile Geliþ: / Kabul: No: 79,

2 Ekoloji giderilebileceðinden bahsedilmekte (Zornoza ve ark. 1999, Tan ve ark. 2000); böylece nikelin ortamda etkinliðin düþürülebileceði veya nikele karþý bitkilerin tolerantlýlýðýnýn arttýrýlabileceði ifade edilmektedir. Organik madde, topraðýn fiziksel özelliklerinden strüktür, hava, su, ýsý kapasitesi ve kývamýný etkiler. Kimyasal yapýya etkisi daha önemlidir. Huminleþme olayý sýrasýnda oluþan farklý büyüklükteki maddeler, toprakta olagelen kimyasal olaylara ve topraðýn reaksiyon, katyon deðiþim kapasitesi gibi özelliklerine etki etmektedir (Özbek 1971). Topraktaki organik maddelerin ana içeriði humustur. Humusun en aktif biyokimyasal maddesi ise humik asittir. Humik maddeler, bitkilerin çimlenmesini ve büyümesini uyarýcý olarak bilinirler. Bitki zarlarýnýn içerisinden geçebilir, iz elementlerinin bitki kökleri içerisinde taþýnmasýný kolaylaþtýrýr ve bitkilerde büyüme hormonlarýna benzer davranýþlar sergileyebilirler. Bitkilerin su stresi ortamlarýnda yetiþtirilebilmesi (Masciandaro ve ark. 2002), topraklarýn tuzluluk seviyelerinin düþürülmesi (Gumuzzio ve ark. 1985), metallerle kileyt baðlarý oluþturularak aðýr metallerin toksik etkisini azaltmada etkileri saptanmýþtýr (Gerzabek ve Ullah 1990). Nikel ve humik asitin etkisinin belirlenmeye çalýþýldýðý bu araþtýrmada; fasulyenin fide aþamasýnda artan nikel dozlarýna tepkisi, fasulyenin nikel toksisite sýnýrlarý, ortama humik asit eklenmesi ile nikel toksisitesinin önüne geçilme olanaklarý belirlenmeye çalýþýlmýþtýr. MATERYAL VE METOT Bu araþtýrmada humik asitin, nikel stresinde yetiþtirilen fasulyenin fidelerindeki toksisitesinin azaltýlmasý üzerine etkileri incelenmiþ; bitkisel materyal olarak Strike fasulye (Phaseolus vulgaris L. cv. Strike) çeþidine ait tohumlar kullanýlmýþtýr. Deneme, fasulye tohumlarýnýn 1:1 oranýnda torf ve perlitten hazýrlanmýþ harçla doldurulmuþ fide kaplarýna (200 ml) ekilmesi ile baþlatýlmýþtýr. Fideler nikel uygulanacaklarý aþamaya kadar iki gün aralýklarla sulanarak yetiþtirilmiþ; Hoagland's No: 2 (2 ml L -1 'lik solüsyondan bir defa verilerek) ile besin ihtiyacý karþýlanmýþtýr. Çalýþmada fasulye fidelerine Parida ve ark. (2003) ve Peralta ve ark. (2000)'nýn önerisine göre nikelin (NiCl 2.6H 2 O, Sigma) kontrol (0,5 mg L -1 ); 5 mg L -1 : düþük, 10 mg L -1 : orta, 20 mg L -1 : yüksek ve 40 mg L -1 : çok yüksek dozlarý; humik asitin (%85 Akýncý ve Öngel Humik asit, %30 Fulvik Asit, % 8 Potasyum Oksit içerikli Pow-Humus, Humintech) önerilen dozlarýndan hareketle hesaplanan kontrol (0,5 mg L -1 ); 10 mg L -1 : düþük, 20 mg L -1 : orta ve 40 mg L -1 : yüksek konsantrasyonlarý ile faktöriyel düzende verilmiþtir. Çalýþmada yineleme sayýsý 3 olarak ele alýnmýþtýr. Uygulamalarýn her yinelemesinde toplam 15 fide kabý, yani 15 fide kullanýlmýþtýr. Böylece denemede her bir uygulamada toplam 45 adet fide yer almýþtýr. Uygulamalarda her fide kabýna birer gün arayla 30 ml hacminde nikel ve humik asit çözeltilerinin karýþýmlarý uygulanmýþ, denemeler 15. günde sonlandýrýlmýþtýr. Deneme sonunda fideler, kökleri ile birlikte sökülmüþ, yýkanmýþ ve sularý süzülmüþ; sayým ve gözlemlerin yapýlabilmesi için kök, sürgün-gövde ve yapraklarýna ayrýlmýþtýr. Öncelikle kök ve bitki boyu ile kök, sürgün ve yaprak yaþ ve kuru aðýrlýklerý belirlenmiþ; daha sonra bu özellikler bazýnda Kök Yaþ Aðýrlýðý/Sürgün Yaþ Aðýrlýðý Ýndeksi ve Kök Kuru Aðýrlýðý/Sürgün Kuru Aðýrlýðý Ýndeksi hesaplanmýþtýr. Fasulye fidelerinin incelenen tüm morfolojik özelliklere göre uygulamalardan etkilenme düzeylerini belirlemek amacýyla Toksisite Ýndeksi (TÝ) hesaplanmýþ, bunun için Miteva ve ark. (2005)'nýn deðiþtirilmiþ aþaðýdaki eþitliði kullanýlmýþtýr. TÝ=(A-A1/A)+(B-B1/B)+(C-C1/C)+(D- D1/D)+(E-E1/E)+(F-F1/F)+(G-G1/G)+(H- H1/H)+(I-I1/I); burada A, B, C, D, E, F, G, H, I sýrasýyla kök boyu, kök yaþ aðýrlýðý, kök kuru aðýrlýðý, bitki boyu, gövde çapý, sürgün yaþ aðýrlýðý, sürgün kuru aðýrlýðý, yaprak yaþ aðýrlýðý, yaprak kuru aðýrlýðýnýn kontroldeki ve A1, B1, C1, D1, E1, F1, G1, H1 ve I1 ise bu özelliklerin uygulamalardaki deðerleridir. Verilerin istatistiki olarak deðerlendirilmesinde COSTAT Bilgisayar Programý kullanýlarak varyasyon analizleri yapýlmýþtýr. Ortalamalar arasýndaki farklýlýklarýn karþýlaþtýrýlmasý MSTAT-C Bilgisayar Programý yardýmýyla LSD testine göre yapýlmýþtýr. BULGULAR Araþtýrmadaki F testi analizlerine göre nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde kök boylarý üzerine etkisi Tablo 1'de verilmiþtir. Tablo 1 incelendiðinde, nikel dozu arttýrýldýkça kök boyunda azalma saptanmýþtýr. Humik asite ait verilere göre en uzun kök boyunun elde edildiði uygulama 23,64 cm ile 20 mg L -1 olmuþ, düþük ve yüksek dozlarda kök boyu kýsalmýþtýr. Nikel x humik asit interaksiyonu bakýmýndan fide kök boyu incelendiðinde; en uzun 30 No: 79, 2011

3 Nikelin Fasulye (Phaseolus vulgaris) Fide Geliþimi... Ekoloji Tablo 1. Nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde kök boylarý (cm) üzerine etkisi. köklere 42,17 cm ile nikelde kontrol x humik asitte 20 mg L -1 içeren ortamda ulaþýlmýþtýr. Fidelerin kök boylarýnda, ortamda 5 mg L -1 (düþük), 10 mg L -1 (orta) ve 20 mg L -1 (yüksek) nikel bulunmasýna raðmen, düþük (10 mg L -1 humik asit) ve orta (20 mg L -1 humik asit) dozda humik asit eklenmesi olumlu sonuç vermiþtir. Humik asitin hiçbir dozu, 40 mg L -1 (çok yüksek) nikel ortamýndaki fide kök boylarýnda iyileþmeye yol açmamýþ; ayný iyileþme tüm nikel dozlarýnda, 40 mg L -1 humik asitte de elde edilememiþtir. Çalýþmada fasulye fidelerinin kök yaþ aðýrlýklarý ile ilgili bulgular Tablo 2'de özetlenmiþtir. Tablo 2'de nikel bazýnda en fazla kök yaþ aðýrlýðýnýn 12,21 g ile kontrol ve 11,81 g ile 5 mg L -1 Ni dozlarýnda olduðu görülmektedir. Ortamda daha fazla nikel olmasý özelliði olumsuz etkilemiþtir. Humik asite ait elde edilen verilere göre, en fazla kök yaþ aðýrlýðý 11,06 g ile 10 mg L -1 humik asit dozunda bulunmuþtur Fidelerde en yüksek kök yaþ aðýrlýðý, 14,23 g ile nikelde kontrol x humik asitte 10 mg L -1 doz interaksiyonundan elde edilmiþtir. Fidelerin yetiþtirildiði ortamlara 10 ve 20 mg L -1 humik asit eklenmesi, 5 mg L -1 ve 10 mg L -1 nikelli ortamlardaki kök yaþ aðýrlýðýný arttýrmýþ ancak daha yüksek nikel dozlarýnda özellikte gerilemeler kaydedilmiþtir. Tüm nikel uygulamalarýnda, humik asitin 40 mg L -1 dozunda ise kontrole göre daha düþük kök yaþ aðýrlýklarý alýnmýþtýr. Nikel ve humik ait uygulamalarýnýn kök kuru aðýrlýklarý üzerine etkisi ile ilgili bulgular Tablo 3'de özetlenmiþtir. Tablo 3'e göre, nikel için en fazla kök kuru aðýrlýða sahip bitkilerin 3,31 g ile kontrol uygulamasýnda olduðu görülmektedir. Artan nikel düzeyine paralel olarak fasulye fidelerinde kök kuru aðýrlýklarý düþmüþtür. En fazla kök kuru aðýrlýðýnýn, ortamda 10 mg L -1 humik asit (2,91 g) bulunmasý ile elde edildiði anlaþýlmýþtýr. Nikel ve humik asit interaksiyonu bakýmýndan en fazla kök kuru aðýrlýklarýna 4,07 g ile nikelde kontrol x humik asitte 10 mg L -1 içeren uygulamada ulaþýlmýþtýr. Kök kuru aðýrlýklarý 20 mg L -1 'ye kadar ki nikel dozlarýnda, 10 ve 20 mg L -1 humik asit uygulamalarýndan olumlu etkilenmiþ; ancak 20 mg L -1 nikel dozlarýndan itibaren düþmüþtür. Humik asitin 40 mg L -1 dozunun etkisi ise tüm nikel dozlarýnda, kontoldekilerden daha düþük bulunmuþtur. Fasulye fidelerinin, nikel ve bu stresi iyileþtirebilmek amacýyla kullanýlan humik asit eklenmiþ ortamlardaki bitki boylarý Tablo 4'dedir. Tablo 4, nikel için en fazla bitki boyuna 12,73 cm ile kontrolde ulaþýldýðýný, artan dozlarýn etkisinin olumsuz olduðunu göstermektedir. Bitki boyu humik asitten etkilenmemiþtir. Verilere göre en uzun boylu bitkilere 13,59 cm ile nikelde kontrol x humik asitte 20 mg L -1 içeren interaksiyonda ulaþýlmýþtýr. Çalýþma bitki boylarýnýn, ortamda 5 ve 10 mg L -1 nikel bulunmasýna raðmen humik asit eklenmesi durumunda daha uzun olduklarýný; ancak nikel dozlarýnýn 20 ve 40 mg L -1 'a çýkarýlmasý ile boylarýn olumsuz etkilendiðini göstermiþtir. Araþtýrmada gövde çapý verileri Tablo 5'de özetlenmiþtir. Tablo 5'e göre nikel uygulanan fidelerde en fazla gövde çapý oluþumuna 3,82 mm ile kontrol neden olmuþtur. En kalýn gövdelerin elde edildiði humik asit uygulamasýnýn ise 3,49 cm ile 20 mg L -1 olduðu görülmektedir. Gövde çapýna iliþkin gözlemler, nikelin olumsuz etkisini gidermek için ortama eklenen humik asitten iyi sonuçlar alýndýðýný göstermiþtir. En kalýn gövdelere kontroldeki nikel içeren ortamlara, 20 mg L -1 humik asit (4,52 mm) eklenmesiyle ulaþýlmýþtýr. Artan nikel dozlarýna raðmen ortama eklenen 10, 20 ve hatta 40 mg L -1 humik asitin, kontrol uygulamasýna göre daha kalýn gövde çaplarýna yol açtýðý ortaya çýkmýþtýr. Nikelin toksik etkisini azaltabilmek için humik asit eklenmiþ ortamlarda geliþen sürgün yaþ aðýrlýklarý ile ilgili bulgular Tablo 6'dadýr. Nikel No: 79,

4 Ekoloji Akýncý ve Öngel Tablo 2. Nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde kök yaþ aðýrlýklarý (g) üzerine etkisi. Tablo 3. Nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde kök kuru aðýrlýklarý (g) üzerine etkisi. Tablo 4. Nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde bitki boylarý (cm) üzerine etkisi. Tablo 5. Nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde gövde çaplarý (mm) üzerine etkisi. uygulamalarý içerisinde sürgün yaþ aðýrlýklarý için en etkili uygulama kontrol olmuþ, diðer dozlarda azalma kaydedilmiþtir. En fazla sürgün yaþ aðýrlýðýnýn alýndýðý humik asit uygulamasý ise g ile 20 mg L -1 olmuþtur. Nikel ve humik asitin birlikte etkisi deðerlendirildiðinde en yüksek deðerlere kontrol x 20 mg L -1 humik asit (12,01 g) ve 5 mg L -1 nikel x 20 mg L -1 humik asit (11,79 g) interaksiyonlarý ile ulaþýlmýþtýr. Tüm nikel uygulamalarýnda, ortama eklenen humik asitin 10, 20 ve 40 mg L -1 (bu dozlara göre biraz daha az oranla da olsa) dozlarýnýn, kontrole göre pozitif etki yaptýðý ve nikel 32 No: 79, 2011

5 Nikelin Fasulye (Phaseolus vulgaris) Fide Geliþimi... Ekoloji Tablo 6. Nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde sürgün yaþ aðýrlýklarý (g) üzerine etkisi. stresi altýndaki fidelerde sürgün yaþ aðýrlýklarýný arttýrdýðý saptanmýþtýr. Araþtýrmada nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye bitkilerinin sürgün kuru aðýrlýklarý üzerine etkisi Tablo 7'de özetlenmiþtir. Denemede sürgün kuru aðýrlýðý ile ilgili verilerin özetlendiði Tablo 7 incelendiðinde, nikelin kontrol uygulamasýnda fasulye fidelerinin 3,92 g olan sürgün kuru aðýrlýk deðerlerinin, doz artýmýnda azaldýðý belirlenmiþtir. En fazla sürgün kuru aðýrlýðý 10 ve 20 mg L -1 humik asitten alýnmýþtýr. Bu özellik nikelde kontrol x humik asitte 20 mg L -1 içeren ortamda en yüksek düzeye ulaþmýþtýr. Buna raðmen artan nikel dozlarýnýn (nikelde kontrol x humik asitte kontrol ortamý hariç) olumsuz etkisini giderebilmek için ortama 10 mg L -1 humik asit eklenmesinin diðer humik asit uygulamalarýndan daha iyi sonuç verdiði görülmüþtür. Çalýþmada fasulye fidelerinin yaprak yaþ aðýrlýðý ile ilgili bulgular Tablo 8'de verilmiþtir. Tablo 8'de nikel arttýkça yaprak yaþ aðýrlýklarýnýn azaldýðý, en yüksek yaþ aðýrlýk deðerinin 5,72 g ile kontrolden alýndýðý bunu diðer uygulamalarýn azalarak izlediði saptanmýþtýr. Humik asite ait verilere göre en iyi uygulamanýn 4,75 g ile 20 mg L -1 olduðu, en yüksek interaksiyon deðerlerine ise 6,87 g ile nikelde kontrol x humik asitte 20 mg L -1 içeren ortam ile ulaþýldýðý anlaþýlmýþtýr. Yaprak yaþ aðýrlýðýnda artan nikel etkisiyle ortaya çýkan azalmanýn, ortama eklenen 10 mg L -1 ve 20 mg L -1 humik asit uygulamalarý arttýrýldýðý ancak bu konuda 40 mg L -1 humik asit uygulamasýnýn kontrolden bile düþük deðerlere neden olduðu belirlenmiþtir. Fasulye fidelerinin nikel stresinde ve iyileþtirici olarak kullanýlan humik asitli ortamlardaki yaprak kuru aðýrlýðý bulgularý Tablo 9'da görülmektedir. Tablo 9'daki verilere göre en yüksek yaprak kuru aðýrlýðý 2,28 g ile nikelin kontrol uygulamasýndan elde edilmiþ, nikel dozu arttýkça özellik deðereleri azalmýþtýr. Yaprak kuru aðýrlýðý üzerine humik asit etkisinde ise 10 ve 20 mg L -1 dozlarý ile kontrol arasýnda bir fark bulunamaz iken; en düþük deðerler ayrý bir istatistiki grupta yer alan 40 mg L -1 dozundan alýnmýþtýr. Yaprak kuru aðýrlýðýna en olumlu etkiyi 2,83 g ile nikelde kontrol x humik asitte 20 mg L -1 içeren ortam yapmýþtýr. Artan tüm nikel dozlarýnda ortama 10 mg L -1 humik asit eklenmesi ile özellik deðerlerinde artýþ görülmüþ; bu artýþ 20 mg L -1 humik asitte sadece 5 ve 10 mg L -1 nikel dozlarý için tekrarlanmýþ, daha yüksek nikel dozlarýnda ise etkisiz bulunmuþtur. Yine tüm nikelli yetiþtirme ortamlarýnda fide yaprak kuru aðýrlýklarý, humik asitin kontrol uygulamasýna göre, 40 mg L -1 içeren dozunda daha düþük bulunmuþtur. Araþtýrmada farklý dozlarda nikel ve humik asit uygulamalarýnýn kök yaþ aðýrlýðý/sürgün yaþ aðýrlýðý indeksleri (KYA/SYA) ile ilgili bulgular Tablo 10'da özetlenmiþtir. Tablo 10'a göre, nikelde en yüksek KYA/SYA deðerlerinin kontrol ve 10 mg L -1 Ni içeren ortamlardan alýndýðý belirlenmiþtir. Humik asit bakýmýndan en fazla KYA/SYA indeksine kontrol uygulamasýnda ulaþýlmýþtýr. En yüksek KYA/SYA indeksi deðerleri nikelde 5 mg L -1 x humik asitte kontrol ve nikelde kontrol x humik asitte 10 mg L -1 içeren ortam interaksiyonlarýnda saptanmýþtýr. Nikelin tüm artan dozlarýndan olumsuz etkilenen KYA/SYA indeks deðerleri, ortama 10 mg L -1 humik asit eklenmesi ile yükselmiþ; ancak ayný artýþ diðer humik asit dozlarý ile saðlanamamýþtýr. Çalýþmada fasulye fidelerinde kök kuru aðýrlýðý/sürgün kuru aðýrlýðý (KKA/SKA) indeksi bulgularý Tablo 11'de sunulmuþtur. Tablo 11'den elde edilen verilere göre, KKA/SKA indeksinde en yüksek deðere 1,13 ile 10 mg L -1 nikel dozunda ulaþýlmýþtýr. Fidelerinin bulunduðu ortamlara eklenen humik asit miktarý arttýkça KKA/SKA indeksinde azalma meydan gelmiþ, bu konuda en iyi uygulama kontrol olmuþtur. KKA/SKA interaksiyo- No: 79,

6 Ekoloji Akýncý ve Öngel Tablo 7. Nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde sürgün kuru aðýrlýklarý (g) üzerine etkisi. Tablo 8. Nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde yaprak yaþ aðýrlýklarý (g) üzerine etkisi. Tablo 9. Nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde yaprak kuru aðýrlýklarý (g) üzerine etkisi. Tablo 10. Nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde kök yaþ aðýrlýðý/sürgün yaþ aðýrlýðý indeksleri üzerine etkisi. nunda en yüksek deðerler sýrasýyla nikelde 40 mg L - 1 x humik asitte kontrol, 10 mg L -1 nikel x 10 mg L - 1 humik asit ve 20 mg L -1 nikel x humik asitte kontrol interaksiyonlarýnda saptanmýþtýr. Ancak 40 mg L -1 nikel x humik asitte kontrol ve 20 mg L -1 nikel x humik asitte kontrol uygulamalarý dýþýnda; tüm nikel uygulamalarýndaki olumsuzluðun, 10 mg L -1 humik asit dozlarý ile giderilebildiði anlaþýlmýþtýr. Fasulye fideleri için kök, sürgün ve yaprak özellikleri bazýnda oluþturulan toksisite indeksinin, nikel ve humik asit uygulamalarýna tepkileri Tablo 12'de verilmiþtir. Tablo 12 incelendiðinde en düþük toksisite indeksinin nikelin kontrol uygulamasýnda olduðu, dozun arttýrýlmasýna baðlý olarak toksisite indeksinin yükseldiði görülmektedir. Humik asit uygulamasýnda da toksisite indeksi en düþük 34 No: 79, 2011

7 Nikelin Fasulye (Phaseolus vulgaris) Fide Geliþimi... Ekoloji Tablo 11. Nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde kök kuru aðýrlýðý/sürgün kuru aðýrlýðý indeksi üzerine etkisi. Tablo 12. Nikel ve humik asit uygulamalarýnýn fasulye fidelerinde toksisite indeksleri üzerine etkisi. kontrolde iken indeksin doz artýmý ile yükseldiði anlaþýlmýþtýr. Nikel ve humik asit interaksiyonlarý bazýnda, en düþük toksisite indeksi deðerlerine, nikelin kontrol ve humik asitin tüm dozlarýnýn birlikte uygulandýðý ortamlarla ulaþýlmýþtýr. Nikel ve humik asit dozlarý arttýkça toksisite indekslerinin yükseldiði belirlenmiþtir. TARTIÞMA Araþtýrmada fasulye fidelerinde incelemeye alýnan tüm özelliklerde artan nikel konsantrasyonlarýnýn olumsuz etki yaptýðý saptanmýþtýr. Bu olumsuz etki denemeye konu olan fasulye fidelerinin kök boylarýnda 8,22 katýna varacak düzeylere ulaþmýþtýr. Benzer þekilde fidelerin köklerine, sürgünlerine ve yapraklarýna ait yaþ ve kuru aðýrlýklarda önemli kayýplar ortaya çýkmýþtýr. Çalýþmada kullanýlan genç fasulye fidelerine artýrýlan nikel dozlarýnýn olumsuz etkileri daha önce yapýlmýþ bir çok çalýþmadaki bulgularla benzerlik içerisindedir. Ortamda olmasý gerekenden fazla nikel bulunmasý halinde; bitkilerde strese karþý savunma mekanizmasýnýn zayýfladýðý (Davis ve ark. 2000), yulaf fidelerinde kök ve sürgünlerin büyümeden geri kaldýðý (Peralta-Videa ve ark. 2002), deðiþik otsu bitkilerde bitki ve sürgün yaþ ve kuru aðýrlýðý, sürgün hacmi, kök uzunluðu ve hacmi ile yaprak yaþ ve kuru aðýrlýklarý ile bitki baþýna düþen yaprak sayýsý, yaprak alaný ve klorofil miktarlarýnda azalmalar meydana geldiði (Ewais 1997, Baccouch ve ark. 1998, Atta-Aly 1999, Ahonen-Jonnarth ve Finlay 2001), Cannabis sativa da tohum çimlenmesi, sürgün-kök uzunluklarý, sürgün-kök yaþ aðýrlýklarýnda gerilemeler olduðu (Citterio ve ark. 2003), mýsýrda kök geliþiminin olumsuz etkilendiði (Seregin ve ark. 2003), mýsýr, soya fasulyesi ve buðdayda (Lavado ve ark. 2001) kök büyümesinde sýnýrlandýðý þeklindeki bulgular bu çalýþmadaki sonuçlarý destekler niteliktedir. Ayrýca araþtýrmada nikel için seçilen ve kullanýlan konsantrasyonlar daha önceki araþtýrmalardakiler ile uyumlu bulunmuþtur. Nitekim 0,2 mm NiCl 2 uygulanan buðdaylarda tane verimine önemli bir etki yapmadýðý (Zeller ve ark. 1999); Trigonella corniculata'nýn büyüme ve mineral kompozisyonu üzerine nikelin 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250 ve 300 mg kg -1 dozlarýndan 20 mg kg-1 nikel uygulamasýnýn eþik deðer olduðunu, dozun 20 mg kg -1 'ýn üzerine çýkmasý ile birlikte özellikle 40 mg kg -1 nikel dozundan itibaren yapraklarda kloroz oluþtuðunu, dallanmanýn azaldýðýný, büyüme ve geliþmenin gerileyerek kök geliþiminde sýnýrlamalar gözlendiði (Parida ve ark. 2003); marulda 0, 14, 28, 56, 84 ve 168 mg kg -1 nikel dozlarýndan 84 mg kg -1 ve domateste 14 mg kg -1 'dan fazla nikel uygulanmamasý gerektiði (Poulik 1999) bulgularý bu durumu doðrulamaktadýr. No: 79,

8 Ekoloji Akýncý ve Öngel Diðer taraftan çalýþmada nikel toksisitisini azaltmak için kullanýlan humik asitten 10 ve 20 mg L -1 düzeyinde olumlu sonuç alýnmýþ; 40 mg L -1 düzeyinde ise amaca ulaþýlamamýþtýr. Bu durum humik asitlerin bitki büyümesi ve geliþimi üzerinde etkili olduðunu, düþük miktarlarda uygulandýðýnda geliþimi olumlu yönde etkilediðini, ancak fazla miktarda geliþim üzerinde etkisiz veya olumsuz etkileri olduðunu belirten Padem ve ark. (2003)'ýnca da vurgulanmýþtýr. Denemede ulaþýlan diðer bir sonuç; ortama humik asit eklenmesinin nikel toksisitesi kaynaklý olumsuzluklarý gidermesi, bitki büyüme ve geliþimine azaltýcý etkisi bulunan nikelin bu etkisini azalttýðýnýn belirlenmesi olmuþtur. Çalýþmada elde edilen bu sonuçlara, nikel ve nikel gibi diðer aðýr metallerin toksisitesinin üstesinden gelmeye yönelik bazý araþtýrmalarda da ulaþýlmýþtýr. Mýsýrda nikel toksisitesine karþý humik asit ve fulvik asitin kullanýlmasýnýn; bu organik maddelerin nikelin toksik etkisini azalttýðý (Gerzabek ve Ullah 1990); yine mýsýrda humik asit ve fulvik asitin kullanýmý ile bakýr ve vanadiyýumun kök ve sürgün kuru biyomasý üzerine olumlu etki yaptýðýna dair denemeler bunlara örnektir (Ullah ve Gerzabek 1991). Organik kökenli bir madde olan humik asitin bu etkisi, organik maddelerin bitkiler için toprakta aðýr metal bulunurluðunu düzenleyebilmesi, çok yönlü ve þelat oluþturma özellikleri ile bir metal baðlayýcý olmalarý ve böylece organik fonksiyonel gruplar ile karýþým oluþturan nikel gibi metallerin ortamda çözünebilirliðini azaltýlmasý ile açýklanabilmektedir (Gerzabek ve Ullah 1990, Nachtegaal ve Sparks 2003). Bunlara ek olarak humik asit gibi organik maddeler, ortamda azot kaynaðý da olabilmektedir. Ortamda azotun bulunmasý nikel toksisitesi için faydalý olabilmektedir. Çünkü azot ile nikel arasýnda yakýn bir iliþki bulunmakta; nikel farklý azot kaynaklarýna baðlý olarak deðiþik düzeylerde toksisite oluþturabilmekte veya toksisitesi engellenebilmektedir (Zornoza ve ark. 1999). Nitekim domateslerde ortamda nitrat ve üre kaynaklý azotlu gübre ile birlikte 1 mg L -1 ve üzeri düzeylerde nikel bulunmasý, dokularda aþýrý nikel birikimi sonucu geliþmede sýnýrlamalara yol açarken; daha düþük dozlarýn etkisiz ve hatta teþvik edici etkilerinin gözlemlenmesi bunun bir belirtisidir (Tan ve ark. 2000). Sonuç olarak çalýþmada nikelin düþük dozlarýnýn (5 mg L -1 ) fasulyelerde olumlu etki yaptýðý belirlenmiþtir. Bu durum nikelin marul ve domateste (Poulik, 1999), çemen otunda (Parida ve ark. 2003) ve maydanozda (Atta-Aly, 1999) olduðu gibi fasulyeler için de bitki besin elementi deðerinin bulunabileceðini göstermesi bakýmýndan önemli bulunmuþtur. Fasulye fidelerinin yetiþtirme ortamýna eklenen 5 ve 10 mg L -1 nikel konsantrasyonlarýna karþý koyabileceði ama bu konsantrasyondan sonra toleranslarýnýn düþtüðü ortaya çýkmýþtýr. Ancak bunu gidermek için kullanýlan humik asitin olumlu etkisinin bulunduðu saptanmýþtýr. Fasulye fidelerinin yetiþtirme ortamlarýna nikel ile birlikte eklenen humik asit, fidelerin kök, sürgün-dal ve yapraklarýnda nikel kaynaklý oluþan gerilemelerin ve zararlanmalarýn önüne geçilmesinde yararlý bulunmuþtur. Bu olumlu etki humik asitin özellikle 10 ve 20 mg L -1 konsantrasyonlarýnda daha belirginleþmiþtir. KAYNAKLAR Ahonen-Jonnarth U, Finlay RD (2001) Effects of elevated nikel and cadmium concentrations on growth and nutrient uptake of mycorrhizal and non-mycorrhizal Pinus sylvestris seedlings. Plant and Soil 236: Atta-Aly MA (1999) Effect of nickel addition on the yield and quality of parsley leaves. Scientia Horticulturae 82 (1-2): Baccouch S, Chaoui A, Ferjani EE (1998) Nikel-induced oxidative damage and antioxidant responses in Zea mays shoots. Plant Physiology and Biochemistry 36 (9), Citterio S, Santagostino A, Fumagalli P, Prato N, Ranalli P, Sgorbati S (2003) Heavy metal tolerance and accumulation of Cd, Cr, and Ni by Cannabis sativa L. Plant and Soil 256 (2): Davis MA, Boyd RS (2000) Dynamics of nikel-based defence and organic defences in the Ni hyperaccumulator, Streptanthus polygaloides (Brassicaceae). New Phytologist 146 (2): Ewais EA (1997) Effects of cadmium, nikel and lead on growth, chlorophyll content and proteins of weeds. Biologia Plantarum 39 (3): Gajewska E, Sklodowska M (2005) Antioxidative responses and proline level in leaves and roots of pea plants subjected to nickel stress. Acta Physiologiae Plantarum 27 (3): No: 79, 2011

9 Nikelin Fasulye (Phaseolus vulgaris) Fide Geliþimi... Ekoloji Gerzabek MH, Ullah SM (1990) Influence of fulvic and humic acids on Cd and Ni-toxicity to Zea Mays (L.). Die Bodencultur 41: Gumuzzio J, Polo A, Diaz MA, Ibanez JJ (1985) Ecological aspects of humification in saline soils [in the Central Region of Spain, Province of Toledo]. Revue d'ecologie et de Biologie du Sol 22 (2): Kacar B, Katkat V, Öztürk Þ (2002). Bitki fizyolojisi. Uludað Üniversitesi, Güçlendirme Vakfý Yayýn No: 198, Vipaþ Yayýn No: 74, Livane Matbaasý, Bursa. Karaca F (2008) Büyükçekmece havza atmosferindeki pm 2.5 ve pm 10 partikül gruplarýndaki metallerin istatistik daðýlým özelliklerinin incelenmesi. Ekoloji 17 (68): Kumbur H, Özsoy DH, Özer Z (2008) Mersin ilinde tarýmsal alanlarda kullanýlan kimyasallarýn su kalitesi üzerine etkilerinin belirlenmesi. Ekoloji 17 (68): Lavado SR, Porcelli AC, Alvarez R (2001) Nutrient and heavy metal concentration and distribution in corn, soybean and wheat as affected by different tillage systems in the argentina pamps. Soil and Tillage Research 62: Marschner H (1995) Mineral nutrition of higher plants. Academic Press, London. Masciandaro G, Ceccanti B, Ronchi V, Benedicto S, Howard L (2002) Humic substances to reduce salt effect on plant germination and growth. Communications in Soil Science and Plant Analysis 33 (3): Mishra D, Kar M (1974) Nickel in plant growth and metabolism. The Botanical Review 40 (4): Miteva E, Hristova D, Nenova V, Maneva S Arsenic as a factor affecting virus infection in tomato plants: changes in plant growth, peroxidase activity and chloroplast pigments. Scientia Horticulturae 105: Nachtegaal M, Sparks DL (2003) Nickel sequestration in a kaolinite-humic acid complex. Environ Science and Technology 37 (3): Özbek H (1971) Tarýmda organik maddenin önemi. Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Yayýnlarý, No: 13, Ankara. Padem H, Ünlü H, Takka HI (2003) Agaricus bisporus üretiminde aðaç iþleme sanayi atýk maddeleri ve humik asit uygulamalarýnýn verim ve kaliteye etkisi. Ekoloji 12 (46): Pandolfini T, Gabbrielli R, Comparini C (1992) Nickel toxicity and peroxidase activity in seedlings of Triticum aestivum L. Plant Cell and Environment 15 (6): Pandey N, Sharma CP Effect of heavy metals Co 2+, Ni 2+ and Cd 2+ on growth and metabolism of cabbage. Plant Science 163: Parida BK, Chibba IM, Nayyar VK (2003) Infuluence of nicel-contaminated soils on fenugreek (Trigonella corniculata L.) growth and mineral composition. Scientia Horticulturae 98: Peralta-Videa JR, Gardea-Torresde JL, Gomez E, Tiemann KJ, Parsons JG, Carrillo G (2002) Effects of mixed cadmium, copper, nikel and zink at different phs upon alfalfa growth and heavy metal uptake. Environmental Pollution 119: Poulik Z (1999) Influence of nikel contaminated soils on lettuce and tomatoes. Scientia Horticulturae 81: Seregin IV, Kozhevnikova AD, Kazyumina EM, Ivanov VB (2003) Nikel toxicity and disturbution in maize roots. Russian Journal of Plant Physiology 50 (5): Steffens JC (1990) The heavy metal-binding peptides of plants. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 41: Tan XV, Ikeda H, Oda M (2000) Effects of nikel concentration in the nutrient solution on the nitrogen assimilation and growth of tomatoe seedlings in hydroponic culture supplied with urea or nitrate as the sole nitrogen source. Scientia Horticulturae 84: Ullah MS, Gerzabek MH (1991) Influence of fulvic and humic acids on Cu- and V-toxicity to Zea meys (L.). Die Bodencultur 42 (2): Zeller S, Feller U (1999) Long-distancetransport of cobalt and nikel in maturing wheat. European Journal of Agronomy 10: Zornoza P, Robles S, Martin N (1999) Alleviation of nickel toxicity by ammonium supply to sunflower plants. Plant and Soil 208: No: 79,