FARKLI BİBER (Capsicum annuum L.) TİPLERİNDE ÇİNKO (Zn) ETKİNLİĞİNİN BELİRLENMESİ * Determination of Performances for Zinc (Zn) Efficiency In Different Pepper (Capsicum annuum L.) Types Mirhan EKEN Toprak Anabilim Dalı M. Bülent TORUN Toprak Anabilim Dalı ÖZET Sera koşullarında dolmalık, çarliston, yağlık, sivri ve süs biber tiplerinden 15 er toplam 75 saf hat, Zn lu ( 5 mg Zn kg -1 ) ve Zn suz (0 mg Zn kg -1 ) uygulamalarda 65 gün yetiştirilmişlerdir. Biber tipleri ve saf hatlarının Zn noksanlığına karşı dayanıklılıkları Zn suz koşuldaki kuru madde veriminin Zn lu koşuldaki kuru madde verimine oranlanmasıyla elde edilen Zn etkinlik değeriyle belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, Zn uygulaması bitkilerin kuru madde verimini önemli oranda arttırmıştır. Kontrol uygulamasına göre (0 mg Zn kg -1 ) Zn ile sağlanan kuru madde verim artışının ortalama % 452 olduğu saptanmıştır. Bu çalışmada test edilen tüm saf hatların Zn etkinlik değerlerinin % 7.1 ile 48.1 arasında değiştiği belirlenmiş ve saf hatların ortalama Zn etkinliğinin % 18.1 olduğu bulunmuştur. Bu ortalama değerden daha büyük Zn etkinliğine yalnızca dolmalık biber tipinin % 24.4 değeri ile sahip olduğunu ve bunu sırasıyla çarliston (% 17.7), yağlık (% 17.5), sivri (% 16.7) ve süs biber tiplerinin (% 13.1) takip ettiği belirlenmiştir. Bitkinin Zn suz durumdaki yeşil aksamındaki Zn konsantrasyonuyla biber gruplarının Zn etkinlikleri arasında herhangi bir ilişki belirlenmesine karşılık biber gruplarının aynı durumdaki yeşil aksamdaki toplam Zn miktarı (içereği) ile Zn etkinlik düzeyi arasında % 5 düzeyinde (R 2 = 0.844*) önemli bir ilişki belirlenmiştir. Aynı ilişki Zn lu koşullarda (R 2 = 0.964**) da saptanmıştır. Bu bulgular dışında biber tiplerinin Zn noksanlığına karşı dayanıklılığında Zn uygulanmayan koşullardaki yeşil aksam kuru madde veriminin (R 2 = 0.986***) ve saf hatların sahip oldukları simptom derecesinin de (R 2 = 0.744***) önemli olduğu bulunmuştur. Sonuçlar biberin Zn noksanlığına oldukça duyarlı bir tür olduğunu ortaya koymuştur. Bu da biber üretim alanlarında Zn gübrelemesinin gerekli olduğunu göstermektedir. * Yüksek Lisans Tezi-MSc.Thesis 132
ABSTRACT Zinc deficiency is widespread problem in soil and plant. Although, zinc efficiency of different plant species were determined; zinc efficiency of pepper was not determined using large scale varieties. Total 75 pure lines (15 pure lines of each pepper types) from bell, charliston, capya, sivri ve hot pepper were grown at two Zn levels (0 and 5 mg kg -1 ) during 65 days. Zinc efficiency level was calculated by dividing dry matter yield measured 0 mg kg -1 Zn by that found for 5 mg kg -1 Zn. Zinc application increased considerably dry matter yield of pepper plants. Dry matter increase was 452 % higher than control. Zinc efficiency of tested pure lines ranked between 7.1 % and 48.1 %; average zinc efficiency of all lines was 18.1 %. Only bell pepper types showed higher Zn efficiency level from the average with 24.4 %. Zn efficiency of charliston, capya, sivri ve hot pepper were 17.7 %, 17.5 %, 16.7 %, 13.1 %, respectively. There was not a significant relationship between shoot Zn concentration and Zn efficiency whereas there was a significant relationship between shoot Zn content (total amount Zn per plant) and Zn efficiency. It is found that dry matter yield of stem canopy at 0 mg kg -1 Zn (R 2 =0.986***) and symptom degree of pure lines (R 2 =0.744***) are important parameters at resistance to Zn deficiency for pepper types. Results showed that pepper is very susceptible for zinc deficiency. This indicates that Zn fertilization is necessary for pepper growing area. Giriş Dünyada ve Türkiye de üretim alanı artan ve ekonomik olarak önemli bir ürün haline gelen biberin yetiştiriciliğinde etkisi olan faktörlerden birisi mineral beslenmedir. Türkiye de yetiştirilen ürünlerde özellikle tahıllarda Zn nun önemli bir beslenme sorunu olduğu bildirilmiştir (Çakmak, 2004). İnsan, hayvan ve bitki beslenmesinde önemli rol oynayan mikro elementlerden biri de Zn dur. Dünya tarımında özellikle Türkiye, Avustralya, Çin ve Hindistan da kireçli topraklarda Zn nun düşük alınımı nedeniyle en geniş alan kapsayan abiyotik streslerden biridir (Graham, 1991; Hacısalihoğlu ve Kochian, 2003). Topraklardaki Zn eksikliği probleminin çözümünde gerek ekonomik ve gerekse de insan sağlığı açısından uygulanabilecek iki önemli strateji vardır. Bunlardan birincisi, toprakların bitki ihtiyacını karşılayabilecek uygun dozda Zn ile gübrelenmesi; ikincisi ise, Zn eksikliği şartlarına iyi adapte olabilen yeni genotiplerin ıslah yöntemleriyle belirlenmesidir. 133
Bu çalışmada sera koşullarında 75 saf hatla bir deneme gerçekleştirilmiş ve biberin Zn ya olan tepkisi, kuru madde verimi, yeşil aksam Zn konsantrasyonu ve miktarı ile Zn etkinliğinin analiziyle saptanmaya çalışılmıştır. Materyal ve Metot Sera koşullarında dolmalık, çarliston, yağlık, sivri ve süs biber tiplerinde 15 er toplam 75 saf hat, Zn lu ( 5 mg Zn kg -1 ) ve Zn suz (0 mg Zn kg -1 ) uygulamalarda 65 gün yetiştirilmişlerdir. Sera denemesinde Zn eksikliğine sahip olan bir toprak kullanılmıştır. Denemede kullanılan bu toprağın bitkilerce alınabilir Zn konsantrasyonu (DTPA ile ekstrakte edilebilir Zn) 0.11 mg kg -1 olduğu, ayrıca aynı toprağın ph sının 7.6, bünyesinin killi tın, kireç içeriğinin % 16.6 ve organik madde içeriğinin de % 0.87 olduğu belirlenmiştir. Tüm deneme saksılarına temel gübreleme için Ca(NO 3 ) 2.4H 2 O formunda 200 mg kg -1 N, KH 2 PO 4 formunda 100 mg kg -1 P (=125 mg kg -1 K) dikim öncesinde çözelti şeklinde uygulanmıştır. Deneme tesadüf blokları deneme desenine göre 3 tekerrürlü olarak kurulmuş olup, her tekerrürde bir saksı kullanılmıştır ve her saksıya üç fide dikilmiştir. Bitkilerin hasadı simptomların şiddetine ve büyümede gerileme düzeyine bağlı olarak belirlenmiştir. Buna göre, bitkiler çiçeklenme öncesinde toprak seviyesinden 1 cm yukarıdan olacak şekilde hasad edilmiştir. Öğütülen bitki örneklerinden elde edilen süzüklerde elde edilen süzüklerde Zn ölçümleri AAS (Atomik absorpsiyon spektrofotometre) cihazı ile yapılmıştır. Araştırma Bulguları Çinko Uygulamasının Bitki Büyümesi ve Kuru Maddeye Etkisi Sera koşullarında Zn eksikliğine sahip bir toprakta yetiştirilen farklı 75 biber sah hattın ZnSO 4. 7H 2 O uygulamalı (Zn5) ve uygulamasız (Zn0) olarak 65 gün boyunca yetiştirilmesi sonucunda, biber saf hatları arasında eksiklik belirtilerinin şiddeti ve çıkış zamanı açısından farklılıklar ortaya çıkmıştır (Resim 1). Bitkilerde ilk çinko eksikliği belirtileri, öncelikle bitki boyunda kısalma, boğumlar arasında daralma ve yaprak uzamasında azalmanın ortaya çıkmasıyla başlamış olup, bu aşamadan sonra orta ve genç yaprakların damarlar arasında sarı lekeler ortaya çıkmıştır. İleriki dönemlerde bu lekeli kısımlar kurumaya başlamış ve hassas saf hatlarda yapraklar tamamen kurumuştur. Bu belirtilerin ortaya çıkış zaman ve şiddeti saf hatlar arasında büyük farklılıklar göstermiştir ve bu farklılıklar bitkilerin Zn etkinlik oranıyla uyumlu çıkmıştır. 134
Resim 1. Çinko etkinliği araştırılan biber saf hatlarında gözlem yapılırken kullanılan skala ve eksiklik belirti şiddeti Çinko noksanlığı altındaki tüm saf hatların ortalama kuru madde veriminin 0.39 gr bitki -1 olduğu aynı değerin Zn lu koşullarda 2.15 gr bitki -1 olduğu saptanmıştır. Kontrol uygulamasına göre Zn ile sağlanan kuru madde verim artışının ortalama % 452 olduğu bulunmuştur. Aynı değerin dolmalık, yağlık, çarliston, sivri ve süs biber grupları için sırasıyla % 309, % 473, % 464, % 496 ve % 662 olduğu belirlenmiştir. Bu çalışmada test edilen tüm saf hatların Zn etkinlik değerlerinin % 7.1 ile 48.1 arasında değiştiği belirlenmiş ve saf hatların ortalama Zn ekinliğinin % 18.1 olduğu bulunmuştur. Bu ortalama değerden daha büyük Zn etkinliğine yalnızca dolmalık biber grubun % 24.4 değeri ile sahip olduğunu ve bunu sırasıyla çarliston (% 17.7), yağlık (% 17.5), sivri (% 16.7) ve süs biber gruplarının (% 13.1) takip ettiği saptanmıştır (Şekil 1). Sonuçlardan Zn noksanlığına karşı en dayanıklı biber grubunun dolmalık biber, en duyarlı grubun ise süs biberi olduğu anlaşılmıştır. 135
Şekil 1. Sera koşullarında test edilen 75 biber saf hattının genel-ortalama Zn etkinlik düzeyi ile biber gruplarının Zn etkinlik düzeyleri Çinko Uygulamasının Biber Bitkisinin Yeşil Aksamındaki Zn Konsantrasyonu ve Miktarı Üzerine Etkisi Biber gruplarının Zn noksanlığı altında yeşil aksamındaki Zn konsantrasyonu birbirlerinden önemli düzeyde farklılık göstermemesine karşılık en düşük ortalama konsantrasyona 5.2 mg kg -1 değeriyle dolmalık biber grubunun buna karşılık en yüksek ortalama konsantrasyona 6.8 mg kg -1 değeriyle yağlık biber grubunun sahip olduğu bulunmuştur (Şekil 2). Bu değerler arasında yer alan çarliston, sivri ve süs biber gruplarının yeşil aksamındaki ortalama Zn konsantrasyonu sırasıyla 6.5, 6.6 ve 5.8 mg kg -1 dır (Şekil 2). Çinkolu koşullarda ise en yüksek yeşil aksam Zn konsantrasyonu dolmalık biber grubunda görülmüştür. Söz konusu biber grubunun Zn lu durumda yeşil aksam konsantrasyonu 15.1 mg Zn kg -1 olduğu aynı değerin yağlık, çarliston, sivri ve süs biberi gruplarında ise sırasıyla 14.4, 12.5, 11.9 ve 11.8 mg kg -1 olduğu bulunmuştur (Şekil 2). Çinko uygulaması bitkinin yeşil aksamdaki Zn konsantrasyonunu arttırdığı gibi yeşil aksam başına toplam Zn miktarını da arttırmıştır. Tüm saf hatların ortalama Zn miktarı Zn uygulanmadığı durumda 2.3 µg bitki -1 iken Zn lu durumda aynı değerin 27.6 olduğu bulunmuştur. Çinkonun verildiği ve verilmediği her iki durumda da biber grupları içinde en yüksek Zn miktarına dolmalık biber grubunun sahip olduğu görülmüştür. Çinkosuz koşulda dolmalık biber grubunun yeşil aksamındaki toplam Zn miktarı 2.92 µg bitki -1 buna karşılık süs biber grubunda aynı değerin 1.44 µg bitki -1 olduğu saptanmıştır. Bu Zn nun verilmediği durumda dolmalık biber grubunun süs biber grubundan yaklaşık 2 kattan daha fazla Zn 136
Yeşil aksam Zn konsantrasyonu (mg kg -1 ) Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1 alabildiğini ortaya koymaktadır. Bu bulgunun biber grupları içinde Zn noksanlığına en dayanıklı grubun dolmalık biber, en duyarlı grubun süs biberi olmasıyla uyumlu olması önemlidir. Nitekim biber gruplarının Zn etkinlik düzeyi ile Zn suz durumdaki bitkinin yeşil aksamdaki toplam Zn miktarı arasında % 5 düzeyinde (R 2 = 0.844*) önemli bir ilişki bulunmuştur (Şekil 3). 18 Zn0 Zn5 15 12 9 6 3 1 ) 0 Dolmalık Yağlık Çarliston Sivri Süs Genel Biber grupları Şekil 2. Sera koşullarında test edilen 75 saf hattın Zn lu (Zn5) ve Zn suz (Zn0) koşullarda yeşil aksamdaki genel-ortalama Zn konsantrasyonu ile biber gruplarının aynı koşullarda yeşil aksamındaki Zn konsantrasyonu 137
Şekil3. Sera koşullarında test edilen biber gruplarının Zn etkinlik düzeyleriyle yeşil aksamdaki Zn miktarı arasındaki ilişki Tartışma ve Sonuç Çinko eksikliğinde saf hatlarda simptomların ortaya çıkış zamanı ve şiddeti birbirinden farklı olmuştur. Bitkilerde Zn eksikliği belirtileri, öncelikle bitki büyümesinde gerileme, boğumlar arasında daralma ve yaprak büyüklüğündeki azalmayla devam edip, genç yapraklarda damarlar arasında sarı lekeler ortaya çıkmasıyla son bulmuştur. Beslenme ortamındaki Zn yetersizliği devam ettiği durumda aynı bitkilerde kloroz görüntüsü nekrotik lekelere dönüşebildiği görülmüştür. Benzer bulgular biber bitkisi gibi çift çenekli olan yonca bitkisinin Zn noksanlığına karşı verdiği tepkide de belirlenmiştir. Örneğin, Grewal ve Williams (1999) farklı Zn (2 mg kg -1 ve 0 mg kg -1 ) uygulamalarına karşı 13 yonca (Medicago sativa L.) genotipinin tepkisi saksı denemesiyle test etmişlerdir. Çinko uygulamasının yapılmadığı ortamda bitkide damarlar arası sararma, yaprak ayasında sarımsı-beyazımsı nekrotik lekeler, yaprak kenarında kurumalar, küçük yapraklar ve büyümede belirgin azalmalar gibi tipik Zn noksanlık belirtileri görülmüştür. Saf hatların Zn noksanlığına karşı dayanıklılığında Zn nun verilmediği koşullardaki kuru madde veriminin de güvenilir bir parametre olduğu anlaşılmıştır). Benzer sonuçlar sera koşullarında ekmeklik buğday genotipleriyle yürütülen denemede de elde edilmiştir. Söz konusu denemede Zn nun toprağa ilavesinin yapılmadığı saksılardaki bitkilerin kuru madde verimiyle aynı genotiplerin Zn etkinliği arasında önemli bir ilişki görülmüştür (Torun ve ark., 2000). Sera koşullarında yürütülen denemede toplam 75 biber hattının Zn etkinlik değerlerinin % 7.1 ile 48.1 arasında değiştiği ve bu hatların ortalama Zn etkinliğinin % 18.1 olduğu bulunmuştur Çinko noksanlığına karşı dayanıklılık bu şekilde farklı çıkması sürpriz bir sonuç değildir. Bilinmektedir ki bitki türlerinin Zn noksanlığına karşı dayanıklılıkları birbirinden farklıdır. Örneğin Çakmak ve ark. (1997) yürüttükleri çalışmada, çavdarın Zn etkinlik değerinin % 99, tiritikalenin % 74, ekmeklik buğdayın % 59 ve makarnalık buğdayın ise % 25 olduğu belirlenmiştir. Yalnızca farklı türler değil aynı zamanda aynı türün genotipleri içinde de Zn noksanlığına karşı farklılıkların olduğu bildirilmiştir. Çakmak ve ark. (1997) ve Torun ve ark. (2000) tarafından yürütülen çalışmalarda tahıl türlerinin ve çeşitlerinin Zn noksanlığına karşı dayanıklılıkta bitkinin yeşil aksamdaki Zn konsantrasyonun önemli olmadığı buna karşılık bitkinin toplam Zn miktarının önemli olduğu saptanmıştır. Benzer bulgular biber gruplarıyla yapılan çalışmada da elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlardan ve literatür bilgilerinden şu önerileri sıralayabiliriz. Biber tiplerinin ve/veya hatlarının Zn noksanlığına oldukça duyarlı olduğu saptanmıştır. Bu nedenle biber yetiştiriciliğinde Zn beslenmesine ve 138
gübrelenmesine özel önem verilmelidir. Benzer çalışmaların tarla koşullarında da test edilmesi ve ayrıca denemelerin meyve oluşumuna kadar devam ettirilmesi ve meyvede Zn birikiminin de izlenmesi yararlı olacaktır. Çinko noksanlığına dayanıklılık mekanizmalarını açıklamada biber bitkisinin iyi bir test bitkisi olacağı görülmektedir. Kaynaklar ÇAKMAK, İ., EKİZ, H., YILMAZ, A., TORUN, B., KOLELİ, N., GÜLTEKİN, İ., ALKAN, A., EKER, S., 1997. Differential response of rye, triticale, bread and durum wheats to zinc deficiency in calcareous soils. Plant and Soil, 188: 1-10. ÇAKMAK, İ., 2004. Identification and correction of widespread zinc deficiency in Turkey - a success story (a NATO-Science for Stability Project). Proceedings of the International Fertiliser Society, 552: 1-26. GRAHAM, R.D., 1991. Breeding wheats for tolerance to micronutrient deficient soils: present status and priorities. In Wheat fort he non Traditional Warm Areas CIMMYT (ed. Saunders, D. A.), Mexico D.F., 315-332. GREWAL, H. S., WILLIAMS, R., 1999. Alfalfa Genotypes Differ in Their Ability to Tolerate Zinc Deficiency. Plant and Soil, 214: 39-48. HACISALİHOĞLU, G., KOCHIAN, L. V., 2003. How do some plants tolerate low levels of soilzinc? Mechanisms of zinc efficiency in crop plants. New Phytologist, 159: 341-350. TORUN, B., BOZBAY, G., GÜLTEKİN, I., BRAUN, H.J., EKIZ H., and ÇAKMAK, İ., 2000. Differences in shoot growth and zinc concentration of 164 bread wheat genotypes in a zinc-deficient calcareus soil. Journal of Plant Nutrition, 23: 1251-1265. 139