ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Mirhan EKEN FARKLI BİBER (Capsicum annuum L.) TİPLERİNDE ÇİNKO (Zn) ETKİNLİĞİNİN BELİRLENMESİ TOPRAK ANABİLİM DALI ADANA, 2007

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FARKLI BİBER (Capsicum annuum L.) TİPLERİNDE ÇİNKO (Zn) ETKİNLİĞİNİN BELİRLENMESİ Mirhan EKEN YÜKSEK LİSANS TEZİ TOPRAK ANABİLİM DALI Bu Tez.../.../... Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oy Birliği /Oy Çokluğu İle Kabul Edilmiştir. İmza İmza. İmza Doç. Dr. M. Bülent TORUN Prof. Dr. Zülküf KAYA Doç. Dr. Hakan AKTAŞ DANIŞMAN ÜYE ÜYE Bu Tez Toprak Anabilim Dalında Hazırlanmıştır. Kod No : Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü Bu çalışma Çukurova Üniversitesi Araştırma Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaklardan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ FARKLI BİBER (Capsicum annuum L.) TİPLERİNDE ÇİNKO (Zn) ETKİNLİĞİNİN BELİRLENMESİ Mirhan EKEN ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TOPRAK ANABİLİM DALI Danışman : Doç. Dr. M.Bülent TORUN Yıl : 2007, Sayfa:61 Jüri : Doç. Dr. M.Bülent TORUN Prof. Dr. Zülküf KAYA Doç. Dr. Hakan AKTAŞ Çinko noksanlığı toprak ve bitkide yaygın bir sorundur. Çinko noksanlığına karşı farklı bitki türlerinin Zn etkinlik düzeyleri belirlenmesine karşılık biber bitkisinde çok sayıda saf hat kullanarak bu şekilde bir etkinlik düzeyi saptanmamıştır. Bu amaçla 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. Anahtar kelimeler : Çinko eksikliği, genotipsel farklılıklar, biber, çinko etkinliği. I

ABSTRACT MSc THESIS DETERMINATION OF PERFORMANCES FOR ZINC (Zn) EFFICIENCY IN DIFFERENT PEPPER (Capsicum annuum L.) TYPES Mirhan EKEN THE UNIVERSITY OF CUKUROVA INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES DEPARTMENT OF SOIL SCIENCE Supervisor : Doç. Dr. M.Bülent TORUN Year : 2007, Pages : 61 Jury : Doç. Dr. M.Bülent TORUN Prof. Dr. Zülküf KAYA Doç. Dr. Hakan AKTAŞ 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. Key Words: Zn deficiency, genotypic differences, pepper, zinc efficiency. II

TEŞEKKÜR Bu konuyu bana yüksek lisans tezi olarak veren ve çalıģmalarım sırasında her türlü desteği veren, düģünce ve önerilerinden yararlandığım danıģman hocam Doç.Dr. M. Bülent TORUN a Ģükranlarımı sunarım. Bu tez çalıģmasında kullanılan tohum materyalinin sağlanmasında büyük katkıları olan Dr. Davut KELEġ e ayrıca sera koģullarında yürütülen denemelerin kurulması, yürütülmesinde çok değerli yardımlarını gördüğüm çalıģma arkadaģlarım Dr. Sami KESĠCĠ, Zir. Yük. Müh. Teberdar ÇALIġKAN, Dr. Osman GÜLġEN ve Dr. Ayhan AYDIN a teģekkür ederim. Tezin çeģitli safhalarında desteğini gördüğüm sayın Doç. Dr. Selim EKER ve arkadaģlarım Aslıhan AĞAR ve Ebru ÖKSÜN e çok teģekkür ederim. Toprak Bölümü AraĢtırma Görevlileri Halil ERDEM ve Ebru KARNEZ e ve Yrd.Doç.Dr. KürĢat KORKMAZ a, ayrıca Alata Bahçe Kültürleri AraĢtırma Enstitüsü Müdürü ve çalıģanları ile TAGEM yetkililerine ve sürekli desteğini gördüğüm eģim Kezban ile kızım Gökçe Selen ve oğlum Abdullah Anıl a çok teģekkür ederim. III

İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ.... I ABSTRACT... II TEŞEKKÜR..... III İÇİNDEKİLER.. IV ŞEKİLLER DİZİNİ... VI RESİMLER DİZİNİ.. VII SİMGELER VE KISALTMALAR. VIII 1. GİRİŞ... 1 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR... 5 2.1. Çinkonun Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri.. 5 2.2. Çinkonun Biyokimyasal Özellikleri.. 5 2.3. Toprakta Çinko.. 5 2.3.1. Çinko nun Topraktaki Davranışları.... 6 2.4. Bitkide Çinko.... 7 2.4.1. Çinkonun Bitkilerdeki Fonksiyonları 8 2.5. Çinko Eksikliğinin Yaygınlığı ve Bitkisel Üretim... 10 2.5.1. Topraklarda Çinko Eksikliği.. 10 2.5.2. Bitkilerde Çinko Eksikliği ve Verim.. 11 2.6. Biberin Mineral Beslenmesi. 13 3. MATERYAL ve METOD. 15 3.1. Materyal.... 15 3.2. Metod.... 17 3.2.1. Bitki Yetiştirilmesi, Gözlem ve Analizler.. 17 3.2.2. Toprak Örneklerinde Yapılan Rutin Analizler ve Uygulama...Yöntemleri. 18 4. ARAŞTIRMA BULGULARI ve TARTIŞMA. 19 4.1. Araştırma Bulguları...... 19 IV

4.1.1. Çinko Uygulamasının Bitki Büyümesi ve Kuru Maddeye Etkisi... 19 4.1.2. Çinko Uygulamasının Biber Bitkisinin Yeşil Aksamındaki Zn Konsantrasyonu ve İçeriği Üzerine Etkisi.... 28 4.2. Tartışma.... 38 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER.. 47 KAYNAKLAR.... 50 ÖZGEÇMİŞ..... 61 V

ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 4.1. Sera koşullarında test edilen 75 biber saf hattının genel ortalama Zn etkinlik düzeyi ile biber gruplarının Zn etkinlik düzeyleri... 24 Şekil 4.2. 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... 29 Şekil 4.3. Sera koşullarında test edilen 75 biber saf hattın Zn lu (Zn5) ve Zn suz (Zn0) koşullarda yeşil aksamdaki genel-ortalama Zn miktarı ile biber gruplarının aynı koşullarda yeşil aksamındaki Zn miktarı.... 31 Şekil 4.4. Sera koşullarında test edilen biber gruplarının Zn etkinlik düzeyleriyle yeşil aksamdaki Zn miktarı arasındaki ilişki.. 31 Şekil 4.5. Sera koşullarında test edilen biber gruplarının Zn etkinlik düzeyleriyle Zn verilmeyen koşuldaki yeşil aksam kuru madde arasındaki ilişki....... 33 Şekil 4.6. Çinko etkinliği araştırılan saf hatların gözlemler sonucu almış oldukları skala değerleri.. 34 VI

RESİMLER DİZİNİ SAYFA Resim 4.1. Resim 4.2. Resim 4.3. Resim 4.4. Resim 4.5. Çinko etkinliği araştırılan biber saf hatlarında gözlem yapılırken kullanılan skala ve eksiklik belirti şiddeti 19 Farklı biber saf hatlarında Zn uygulamalı (Zn5) ve Zn suz (Zn0) koşullarda yeşil aksam gelişimi...... 20 Denemede kullanılan farklı biber saf hatlarında eksiklik belirtilerinden biri olan bitki boyunda bodurlaşma ve boğum aralarının daralması... 21 Biber bitkisinde Zn uygulamalı (Zn5) ve Zn suz (Zn0) koşullarda aynı saf hata ait üstten üçüncü sağlıklı ve eksiklik gösteren yapraklar..... 22 Zn eksikliğinde biber bitkisinde yaprak damarları arasında sararma...... 22 VII

SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ DTPA : Dietilentriaminpentaasetik asit DİE : Devlet İstatistik Enstitüsü DTM : Dış Ticaret Müsteşarlığı FAO : Dünya Gıda ve Tarım Örgütü Fe : Demir g : gram HCl : Hidroklorik asit K : Potasyum kg : Kilogram mg : Miligram Mg : Magnezyum Mn : Mangan N : Azot P : Fosfor Zn : Çinko Zn0 : 0 mg Zn bitki -1 Zn5 : 5 mg Zn bitki -1 µg : Mikro gram VIII

1.GİRİŞ Mirhan EKEN 1. GİRİŞ Biberin anavatanı Orta ve Güney Amerika dır. Capsicum annuum un geniş bir çeşitlilik gösterdiği, Meksika ve Orta Amerika biberin primer gen merkezi, Güney ve Orta Avrupa, Afrika, Asya ve Latin Amerika nın bazı kesimleri sekonder gen merkezleri olarak bilinmektedir (IBPGR, 1983). Capsicum cinsi dünyanın değişik bölgelerinde yaygın olarak yetiştirilmektedir. Uzun sivri, dolma, çarliston, iri kare ve konik olmak üzere değişik çeşit tipleri vardır. Acılık meyvenin capsaicine içeriğine ve bileşimine bağlıdır ve yüksek oranda plesenta kısmında bulunur (IBPGR, 1983). Besin değeri bakımından iyi bir sebze türüdür. Özellikle C vitamini açısından oldukça zengindir (103 mg/100 g) (IBPGR, 1983). Limonda bu oran 68-95 mg/100 cc usare dir (Gonzalez-Sicilia, 1963). 80 li yıllardan sonra dünyada biber üretimi ve alanları sırasıyla % 92 ve % 30 artış göstermiştir. Biberin değişik şekillerde kullanımı vardır. Ülkemizde kırmızı toz ve pul biber, turşu, biber salçası, taze ve dondurulmuş olarak kullanımı mevcuttur. Ayrıca, ilaç yapımında ham madde ve süs bitkisi olarak ta kullanılmaktadır. Üretimin artmasının en büyük nedenlerinden birisi modern yetiştiricilik tekniklerinin kullanılması diğeri de F1 hibrit çeşitlerin üretime girmiş olmasıdır. Ülkemizin her bölgesinde az veya çok biber yetiştiriciliği yapılmaktadır. 2005 yılı verilerine göre, dünyada 25 milyon ton biber üretimi gerçekleştirilmiştir. Biber üretimi en fazla olan ülkeler arasında 12,5 milyon ton ile Çin ilk sırayı alırken, Türkiye 1,8 milyon ton ile ikinci, Meksika 1,6 milyon ton ile üçüncü sırada yer almaktadır (FAO, 2007). Biber üretimindeki diğer önemli ülkeler arasında İspanya, ABD ve Nijerya söylenebilir (Çizelge 1.1). 1

1.GİRİŞ Mirhan EKEN Çizelge 1.1. Dünya biber üretiminin dağılımı (bin ton) Ülkeler Üretim Oran (%) Çin 12.531 50,01 Türkiye 1.829 7,30 Meksika 1.617 6,45 İspanya 1.045 4,17 ABD 894 3,57 Nijerya 738 2,95 Diğerleri 6.401 25,55 Toplam 25.055 100,00 Kaynak: FAO, 2007. Çizelge 1.2 de Türkiye nin yıllara göre biber üretim miktarları incelendiğinde, 1990 yılında toplam biber üretimi 900 bin ton iken 15 yıllık bir periyodun sonunda 2004 yılında bu rakam 1.690 bin tona kadar yükselmiştir. Bu üretimin 375 bin tonu dolmalık, 715 bin tonu sivri ve 600 bin tonu da salçalık biberlerden oluşmaktadır (DİE, 2004). Çizelge 1.2. Türkiye de biber üretiminin yıllara göre dağılımı (bin ton) Yıllar Dolmalık Sivri Toplam 1990 320 580 900 1995 330 750 1.080 2000 390 1.090 1.480 2001 410 1.150 1.560 2002 410 1.340 1.750 2003 420 1.371 1.791 2004 375 1.315 1.690 Kaynak: DİE, Tarımsal Yapı (Üretim, Fiyat, Değer), 1990-2004. 2

1.GİRİŞ Mirhan EKEN Türkiye nin biber ihracatında başlıca dış pazarları arasında Almanya, Rusya Federasyonu, Suudi Arabistan ve diğer AB ülkeleri başta gelmektedir. Türkiye nin biber ihracatı 1999-2003 yılları arasında 27 bin tonla 51 bin ton arasında değişmiş olup genel eğilim olarak artış olduğu görülmektedir (Çizelge 1.3). Bu ihracat miktarları karşılığında 20-35 milyon US$ arasında değişen miktarda döviz geliri elde edilmiştir. Çizelge 1.3. Türkiye nin biber ihracatı (1998-2003) Yıllar Miktar (bin ton) Değer (bin US$) 1999 27..21.613 2000 32..20.313 2001 40..19.651 2002 51..25.200 2003 44..35.374 Kaynak: DTM, 2004. 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). Dünyadaki buğday üretim alanlarının yaklaşık % 50 sinde Zn eksikliği görülmekte, bu problem beraberinde verimde % 80 lere kadar azalmalara neden olmaktadır (Çakmak ve ark., 1998). Çinko eksikliğinin topraklarda bu kadar yaygın olmasının nedeni, topraklarda mutlak anlamda Zn eksikliğinin olmasından değil de, topraklardaki Zn nun bitki köklerince alınabilir bir formda bulunmamasından kaynaklanmaktadır (Marschner, 1993). Topraklarda var olan Zn nun veya sonradan suni gübreler ile toprağa verilen 3

1.GİRİŞ Mirhan EKEN Zn nun bitkilerce alınabilirliği, toprak ph sının ve kireç içeriğinin yükselmesi, nem ve organik madde içeriğinin azalması ile sınırlanmakta ve bitkiler çoğunlukla bu tür ortamlarda Zn eksikliği sorunu yaşamaktadır (Brümmer, ve ark., 1988; Barrow, 1993; Marschner, 1993). Marschner ve Çakmak (1989) a göre Zn noksanlığının ortaya çıkışı güneşlenmenin uzun sürdüğü ekolojik koşullarda daha hızlı bir biçimde kendini göstermektedir. Zn noksanlığını en çok nötr ve kireçli, aşırı bozunuma uğramış arazilerde, çeltik tarlalarında, drenajı bozuk arazilerde, sodyumca zengin topraklarda ve tuzlu topraklar ile silisyumlu, kumlu, yüksek fosfor içeren ve kuvars içerikli topraklarda rastlanır (Sillanpaa, 1982). Bu bilgilerden hareketle, bitkilerin geliştirmiş oldukları morfolojik ve fizyolojik adaptasyon mekanizmalarını dikkate alan bir bitki ıslahı programıyla Zn etkinliği yüksek türlerin veya çeşitlerin seçimi mümkündür. Çinko eksikliği olan topraklarda bu eksiklikten etkilenmeyen veya az etkilenen genotiplerin yetiştirilmesi, tarım arazilerinde kimyasal gübre kullanımını en aza indirerek arazilerin bozunumunu azaltabilen çevresel bir yaklaşımı da içermektedir. 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. Literatürde, biberin büyümesi ve verimi üzerine Zn nun etkisini gösterir çalışmalar, özellikle de Türkiye de oldukça sınırlı olduğu gözlenmiştir. Topraklarında Zn eksikliğinin yaygın olduğu ve ayrıca biber üretiminin önemli bir noktaya geldiği bir ülkede, yetiştiricilik açısından Zn ve biber ilişkisinin belirlenmemiş olması bir eksikliktir. Bu eksikliği gidermek için 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. 4

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mirhan EKEN 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 2.1. Çinkonun Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Çinko, atom numarası 30 olan bir geçiş elementidir ve yerkabuğunun en çok bulunan elementleri arasında 23. sıradadır. Çinkonun beş stabil izotopu vardır; 64 Zn (% 48.63), 66 Zn (% 27.90), 67 Zn (% 4.90), 68 Zn (% 18.75) and 70 Zn (% 0.62). Çinko formları birçok çözülebilir tuzlar; klorürler, sülfatlar, nitratlar, asetatlar, tiyosiyanatlar, formatlar, perkloratlar vb. Zn amonyum tuzları, Zn karbonatlar ve bir dizi çözülebilir ve çözülemez organik birleşiklerden oluşur (Lindsay, 1979; Barak ve Helmke, 1993). Çinko, bileşiklerinde +2 değerlikli olarak bulunur. Oluşturduğu bileşiklerde kovalent bağ yapar. Amonyak, amin, siyanür ve halojen iyonları ile kompleks bileşikler meydana getirir. Klorür ve sülfat tuzları suda yüksek miktarda çözünür. Buna karşılık çinko oksit, silikat, fosfat ve organik kompleksleri ya suda hiç çözünmezler ya da çok ağır çözünürler. Bileşikleri arasında çinko oksidin teknik ve ekonomik değeri vardır. 2.2. Çinkonun Biyokimyasal Özellikleri Çinko, Fe den sonra organizmalarda en bol bulunan ikinci geçiş elementidir ve altı enzim sınıfının (oksidoredüktazlar, trasnferazlar, hidrolazlar, izomerazlar, ligazlar ve liyazlar) hepsinde yer alan tek metaldir (Webb,1992). 2.3. Toprakta Çinko Çinko öncelikle toprağa, ana kayanın iklimsel etkiyle fiziksel ve kimyasal değişimiyle geçer. Litosfer 70-80µg Zn g -1 içerirken tortul kayaçlar 10-120 µg Zn g -1 içermektedir (Friedland, 1990; Barak ve Helmke,1993; Alloway, 1995). Ortalama Zn konsantrasyonları sırasıyla mineral toprakta 50 µg total Zn g -1 organik toprakta 66 µg total Zn g -1 ve birçok tarım topraklarında ise 10-300 µg total Zn g -1 bulunmaktadır 5

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mirhan EKEN (Alloway, 1995; Barber, 1995). Kaya formundaki minerallerde Zn, Mg ve Fe le spesifik olmayan yer değiştirme sonucunda meydana gelir (Barak ve Helmke,1993). Kayalar iklimsel etkilerle oluşmuş Zn minerallerini içerirler. Bunlar Zn sülfür, Zn sülfat, Zn oksit, Zn fosfat, Zn karbonat ve Zn silikat mineralleridir ve bunlar yüksek konsantrasyonlarda Zn ve diğer elementleri içeren topraklardır (Barak ve Helmke, 1993). Örneğin Belçika da Plombieres de toprağın Zn konsantrasyonu 100.000 µg Zn g -1 değerini aştığı tespit edilmiştir (Cappuyns ve ark., 2006). Bu tür alanlar, maden yataklarından su sızıntısıyla yüksek Zn konsantrasyonuna sahip topraklarla sınırları olmasına rağmen genellikle birkaç hektarlık alanda lokalize olmuşlardır (Chaney, 1993). Çinkonun ikinci olarak topraklara atmosferik (dekompozizasyon, orman yangınları ve yüzey tozları gibi) ve biyotik ( dekompozizasyon, yaprak yüzeyinden sızma) süreçlerle geçmektedir (Friedland, 1990). İnsanlar uzun yıllardır Zn nun toprağa geçişini etkilemektedirler. 2000 yıl önce, madeni çıkarma ve işleme faaliyetleriyle yaklaşık olarak 10.000 ton Zn yl -1 toprağa karışmıştır (Nriagu, 1996). Fosil yakıtlar, maden atıkları, fosfat gübreleri (genellikle 50-1450 µg Zn g -1 içerirler), kireç taşı (10-450 µg Zn g -1 ), gübre (15-250 µg Zn g -1 ), lağım çamuru (91-49.000 µg Zn g -1 ), diğer tarımsal kimyasallar, çinko kaplama yüzeyinden çıkan partiküller ve kauçuk kaplamalar gibi antropojenik yollarla topraklara Zn girişi olmaktadır (Chaney, 1993; Alloway, 1995). Zn kontamineli topraklarda yetişen ürünlerde Zn toksisitesi oluşabilir. 2.3.1. Çinko nun Topraktaki Davranışları Çinko Toprakta başlıca 3 fraksiyonda bulunur; 1) Suda Çözülebilir Zn ( Zn +2 ve çözülebilir organik fraksiyonlar da dahil) 2) Koloidal fraksiyonlarda değişebilir ve adsorbe olmuş Zn (kil partikülleri, humik bileşikler ve Al ve Fe hidroksitlerle birleşikler olarak) 3) Çözünmez Zn bileşikleri ve mineral (Lindsay, 1979; Barrow, 1993; Alloway, 1995; Barber, 1995). 6

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mirhan EKEN Çinkonun toprak fraksiyonları arasındaki dağılımı, toprak çökelmesi, kompleksleşme ve adsorpsiyon reaksiyonları tarafından belirlenmektedir. Topraktaki Zn nun dağılımını belirleyen en baskın faktör ph dır; Zn yüksek ph da çok kolay bir şekilde katyon değişim yüzeylerine adsorbe olmaktadır. Nitekim çözünebilir Zn ve Zn +2 nin organik Zn bileşik komplekslerine oranı düşük ph lar da, özellikle çözülebilir organik madde içeriği düşük topraklarda artmaktadır. Toprak tipi, toprak nemi, mineral ve kil tipleri ve içerikleri, difüzyon ve kütle akış hızı, toprak organik maddesi, toprak ekosistemi ve bitki alımı gibi faktörler de Zn dağılımını etkileyen faktörlerdir. Toprak çinkosunun % 90 dan fazlası çözünemez ve bitki tarafından alınamaz formdaki Zn dur. Değişebilir Zn tipik olarak 0,1 ile 2 µg Zn g -1 arasındadır. Toprak solusyonundaki suda çözülebilir Zn konsantrasyonları oldukça düşüktür ve 4x10-10 ile 4x10-6 M arasındadır. Bu konsantrasyonlar Zn ile kontamine olmuş (bulaşmış) topraklarda bile aynı aralıktadır (Knight ve ark., 1997). Çözülebilir Zn konsantrasyonunun % 50 den fazlası tipik olarak Zn +2 olarak hesaplanır ve çinkonun bu fraksiyonu bitki tarafından baskın olarak alınan formudur (Barak ve Helmke, 1993, Zhang ve Young, 2006). Ancak kireçli topraklarda, Zn +2 10-11 -10-9 M kadar düşük ve bitki gelişimi için sınırlı konsantrasyondadır (Hacısalihoğlu ve Kochian, 2003). 2.4. Bitkide Çinko Çinkonun bitkiler için temel besin elementi olduğu ilk olarak Mısır bitkisinde (Maze, 1915) daha sonra arpa ve yaban ayçiçeğinde (Sommer ve Lipman, 1962) görülmüştür. Şiddetli çinko noksanlığı simptomlarının domateste gövde uzamasını azatlığı eski raporlarda bildirilmiştir (Skoog, 1940). Domateste başlangıçta görülen Zn noksanlığı sonucu protein ve nişasta sentezini azalırken şeker içeriği etkilenmemiştir ve noksanlık yeniden Zn uygulamaları ile giderilmiştir (Hoogland, 1948). Şiddetli Zn noksanlığı simptomları birçok ürün için kataloglandırılmıştır (Scaife ve Turner, 1983; Marschner, 1995; Sharma, 2006). Şiddetli Zn noksanlığı kök uçlarında oluşan nekrozlarla (ölü doku) karakterize edilirken çok şiddetli noksanlıkta; damarlar arası klorozlar (benekli yaprak), kırmızımsı kahverengi ya da 7

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mirhan EKEN bronz renkler-tonlar (bronzlaşma), rozetleşme, yaprak ayasının içe doğru kıvrılması (kadeh yapraklar) ve yaprak boyutunda küçülmeler görülür. Bitkilerin çoğunda, büyüme için gerekli yapraktaki Zn konsantrasyonu kuru ağırlık üzerinden yaklaşık olarak 15-20 mg Zn kg -1 dır (Marschner, 1995). 2.4.1. Çinkonun Bitkilerdeki Fonksiyonları Mikroorganizmalarda, bitkiler ve hayvanlarda tespit edilen 300 ün üzerinde enzim kendi fonksiyonları için Zn ya yüksek bağımlılık göstermektedirler (Valle ve Falchk, 1993). Yüksek bitkilerde, alkol dehidrogenaz, Cu/Zn süperoksit dismutaz (SOD), karbonik anhidraz (CA) ve RNA polimarazı kapsayan yalnızca birkaç Zn içeren enzim olduğu bilinmekle birlikte Zn tarafında aktive edilen çok sayıda enzim vardır (Romheld ve Marschner, 1991; Çakmak, 2000). Zn gen ekspressiyonu ve düzenlenmesi (regülâsyonun) de anahtar bir rol oynar (Klug ve Rhodes, 1987; Vallee ve Falchuk, 1993). Son zamanlarda DNA replikasyonu ve transkripsiyonuda yer alan yeni Zn bağlı protein (Zn metallo protein) molekülleri sınıfı tanımlanmıştır (Marschner, 1995; Çakmak, 2000). Zn noksanlığının pirinç bitkilerinin meristem dokularında özellikle serbest asparagin, glutamin ve alanin amino asitleri ve amidlerinin birikimine yol açtığını ve proteinlerin üretimini şiddetli bir şekilde azalttığını, bozunuma uğrattığını bildirmişlerdir. (Kitagishi ve Obata, 1986) fasulye bitkisinde Zn noksanlığında serbest amino asitlerinin ve amidlerin konsantrasyonlarının birkaç kat arttığını, noksanlık görülen bitkilere Zn uygulamasından sonra amino asitler ve amidlerin konsantrasyonlarının hızlı bir şekilde azaldığını ve devamında proteinlerin konsantrasyonlarının arttığını bildirmişlerdir. (Çakmak ve ark., 1989), Dwiwedi ve Takkar (1974) Zn noksanlığından dolayı protein sentezi, RNA degradasyonun artması sonucunda zarar görür, azalır ribozomların strüktürel bütünlüğü azalır (Prask and Plocke 1971; Kitasgishi ve Obata, 1986; Obata ve Umebayashi, 1988) ve Soloimon ve Wu (1985) bildirdiğine göre Zn içeren RNA polimerazın aktivitesi azalır. Çinko ribozomların strüktürel bütünlüğü için gereklidir. Obata ve Umebayashi (1988) e göre Meristematik dokulardaki 8

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mirhan EKEN ribozomal bütünlük için gerekli olan Zn içeriğinin >70 µg Zn g -1 olması gerektiği bildirilmiştir. Prask ve Plocke (1971) e göre euglena hücrelerinde ribozomal RNA- Zn miktaru Zn yeterliliğinde 650-1280 µg g -1 RNA ve Zn noksanlığında ise 300-380 µg g -1 RNA dır. Diğer meristematik dokularda olduğu gibi yeşil aksam meristemlerinde de protein sentezinin sürdürülmesi için kuru en azından 100 µg Zn g -1 kuru ağırlık gereklidir (Marschner, 1995). Kitagishi and Obata (1986) sırasıyla, meristem dokuda 204 µg Zn g -1 kuru ağırlık ve yaprak ayasında (leaf blade) 18 µg Zn g -1 kuru ağırlık olarak bulmuştur. Zn noksanlığı fotosentetik karbon metabolizmasını da bozmaktadır. Zn noksanlığı sonucu olarak Zn içeren karbonik anhidraz enzim aktivitesi azalır (Ohki, 1976; Rengel, 1995). Bu enzim tek bir Zn atomu ve CO 2 in hidratasyonunu katalizler ve Calvin-Benson döngüsü için CO 2 in bağlanmasına olanak sağlar (Marschner, 1995). Sharma ve ark. (1982) Şiddetli Zn noksanlığı koşullarında kloroplast strüktürü bozulduğundan ve fotosentetik elektron transferinin engellenmesinden dolayı fotosentez ağı engellenir. Çinko eksikliği bitki türlerine ve noksanlığının şiddetine bağlı olarak net fotosentez düzeyinde % 50-70 arasında bir azalmaya neden olabilir. Bu azalmada birçok mekanizma rol oynar. Sharma ve ark. (1982) Zn noksanlığı bitkilerinde enzim aktivitesinin ve fotosentez oranının azalmasına rağmen şeker ve nişastanın biriktiğini göstermişlerdir. Işık intensitesindeki artışla birlikte karbonhidrat birikimlerinin arttığı bildirilmiştir (Marschner and Çakmak, 1989). Marschner ve Çakmak (1989) yapraklarda yüksek karbonhidrat birikimine rağmen köklerde karbonhidrat konsantrasyonlarının güçlü bir şekilde azaldığını bildirmişlerdir. C 3 bitkileri en temel fotosentez mekanizmalarına sahiptirler ve Calvin- Benson döngüsündeki CO 2 i bir kez kullanarak fikse ederler. C 3 bitkilerinin büyük çoğunluğu serin (< 25 C) ve humid iklim bölgelerinde bulunurlar Alloway (2004). Örneğin buğday, çeltik ve soya fasulyesi C 3 bitkilerindendir Buna karşılık C 4 bitkileri CO 2 i iki kez fikse ederler ve etraftaki bitkilerden çok daha fazla miktarda yapraklarında CO 2 konsantrasyonlarını arttırabilen bir mekanizmaya sahiptirler. Söz konusu bitkiler Calvin-Benson döngüsünde dörtlü bir 9

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mirhan EKEN C yolunu kullanırlar ve doğal olarak sıcak ve suyun sınırlı olduğu çevrede bulunurlar. Örneğin mısır, şeker kamışı ve sorgum C4 bitkilerindendir. Marschner (1995) e göre Zn eksikliği C 3 bitkilerine göre C 4 bitkilerinde daha belirgin etkiye sahiptir. Sorgum ve mısır gibi C 4 bitkileri Zn noksanlığına oldukça duyarlıdırlar. 2.5. Çinko Eksikliğinin Yaygınlığı ve Bitkisel Üretim 2.5.1. Topraklarda Çinko Eksikliği Son yıllarda yapılan araştırmaların çoğunda Zn eksikliği, topraklarda en yaygın olan mikro besin elementlerinin başında gelmektedir. FAO tarafından desteklenen 1974-1982 yılları arasında yürütülen bir çalışmada dünya tarım alanların % 30 unda Zn eksikliği olduğu tespit olunmuştur (Sillanpaa, 1982). Araştırıcı; Belçika ve Malta dışındaki alanlar hariç çalışılan tüm ülke topraklarında bitkilerde Zn noksanlığı görüldüğünü, Hindistan, Pakistan, Irak, Lübnan, Suriye ve Türkiye topraklarının alınabilir Zn nun en düşük düzeyde olduğunu bildirmiştir. Bir NATO- Science for Stability (SFS) projesi çerçevesinde, Orta Anadolu Bölgesi Konya havzasından toplanan 76 toprak örneğinde yapılan analizler sonucunda örneklerin % 92 sinde, DTPA (dietilentriamin pentaasetik asit) ekstraksiyon yöntemiyle ölçülen bitkilerce alınabilir Zn içeriği, kritik sınır olarak kabul edilen değerden (0.5 mg kg -1 toprak) daha düşük olduğu bulunmuştur (Çakmak ve ark., 1996a). Çukurova Bölgesi nde Adana, Mersin ve Hatay illerinde turunçgil bahçelerinin mineral beslenme düzeyini belirlemek için iki yıl tekrarlamalı olarak (2000 ve 2001 yılları) toplam 1119 yaprak ve 2101 yüzey ve yüzey altı toprak örneği toplanmış, yapılan yaprak analiz sonuçlarına göre, yaprak örneklerinde başta Zn olmak üzere mikroelementlerin genelde yetersiz olduğu saptanmıştır. Yetersiz düzeyde Zn ya sahip örneklerin oranı % 89,7, Mn için aynı değerin % 65,4 ve Fe için ise % 42 olduğu belirlemişlerdir (Torun ve ark., 2005). Ayrıca yine Türkiye nin değişik bölgelerinden alınan 1511 toprak örneğinde yapılan analizler sonucunda, Zn eksikliği (% 49.8 inde) yaygın olan mikroelement 10

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mirhan EKEN eksikliği olduğu tespit edilmiş olup, bununsa 14 milyon ha tarım alanına karşılık geldiği açıklanmıştır (Eyüpoğlu ve ark., 1998). Doğu Akdeniz Bölgesinde yapılan farklı iki yöreden toplanan topraklarda DTPA (dietilentriamin pentaasetik asit) ekstraksiyon yöntemiyle yapılan analiz yöntemiyle bitkilerce alınabilir Zn nun yöre topraklarının birinde % 46, diğerinde ise % 79 oranında düşük çıktığını tespit etmişlerdir (Bayram ve ark., 1984; Doran ve ark., 1991). Karanlık ve ark., (1998) GAP, Orta Anadolu ve Çukurova Bölgesi topraklarında, başta Zn olmak üzere mikro elementlerin topraktaki kimyasal formlarını ve bu formlardaki mikro element konsantrasyonlarını saptamak amacıyla yapmış oldukları araştırma sonucunda; alınan bölge topraklarının total mikro element içerikleri yönünden zengin olduklarını saptamışlardır. Fakat, yüksek ph, kireç, kil ve düşük organik madde içeriği gibi çeşitli toprak özellikleri nedeniyle, mikro elementlerin bitkilere yarayışlılığının önemli ölçüde sınırlı olduğunu bildirmişlerdir. 2.5.2. Bitkilerde Çinko Eksikliği ve Verim Bitki türleri Zn eksikliğine farklı tolerans göstermektedir. Tahıl türlerinin veya aynı türün çeşitleri arasında Zn eksikliğine ve uygulamalarına karşı tepkilerinin büyük ölçüde farklı olduğu bilinmektedir. Mısır (Özer, 1999; Özgüven ve ark., 2001), Buğday (Torun, 1998; Singh ve ark., 2005; Hacısalihoğlu ve ark., 2001), Sakız Kabağı (Yağmur ve ark., 2002), Fasulye (Karaman ve ark., 1999; Hacısalihoğlu ve ark., 2004), Mercimek (Pandey ve ark., 2006), Arpa (Genç ve ark., 2004), Nohut (Khan ve ark., 1998; Akay, 2005), Yonca (Grewal ve Williams, 1999), Pirinç (Quijano-Guerta ve ark., 2002), Biber (Güneş ve ark., 1999; Aktaş ve ark., 2006) gibi türlerde Zn eksikliğine ve uygulamalarına karşı önemli genotipsel farklılıkların, hatta aynı türün farklı çeşitleri arasında farklılıklar olduğu bulunmuştur. Fakat bugüne kadar çinko eksikliğine karşı dayanıklılık mekanizması tam olarak anlaşılamamıştır. Dünyada en çok üretimi ve tüketimi başta gelen tahıl ürünlerinden birisi de buğdaydır. Bazı buğday türleri çinko eksikliğine karşı direnç gösterememektedir bu durum ürün veriminde kayıplara yol açmakla birlikte bitkilerde hastalık 11

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mirhan EKEN dirençliliğinin azalmasına ve ürün kalitesinin düşmesine de yol açmaktadır. Bazı buğday türleri ise çinko eksikliğinden etkilenmemektedir. Torun ve ark. (1998) değişik çavdar, tritikale, arpa, ekmeklik buğday ve yulaf, çeşitlerinin şiddetli Zn noksanlığı gösteren kireçli bir toprakta Zn noksanlığına ve Zn uygulamalarına reaksiyonlarını sera koşullarında saksı denemeleriyle test etmiş ve elde edilen bulgular çerçevesinde tahıl türleri arasında çavdarın Zn noksanlığına son derece dayanıklı olduğunu ve türlerin Zn eksikliğine dayanıklılığının çavdar>tritikale>arpa>ekmeklik buğday>makarnalık buğday>yulaf şeklinde olduğunu bulmuşlardır. Araştırıcılar özellikle genotipler arasında çinko alımı ve kullanımı açısından önemli farklılıklar olduğunu bildirmişlerdir. Tahıl türleri yanında, Çakmak (2001) 65 makarnalık buğday genotipinin kullanıldığı denemede, Zn eksikliğine dayanıklılıkta çok önemli genotipsel farklılıkların olduğu belirlemiş ve çinko eksikliğine dayanıklılığı belirleyen mekanizmaların Zn absorpiyonundan çok absorbe edilen Zn nun dokularda etkin kullanılmasıyla ilgili olduğu bildirilmiştir. Aynı çalışmada, Zn eksikliğine duyarlı yüksek olan bir makarnalık buğday genotipine Aegilops tauschii den D veya Triticum monococcum dan A genomunun aktarılmasıyla dayanıklılığın arttığı saptanmıştır. Tahıllar veya buğday dışındaki bitkilerde de Zn noksanlığına karşı genotipsel farklılıklar görülmüştür. Örneğin Hacısalihoğlu ve ark. (2004) farklı 35 fasulye çeşidinde Zn noksanlığı olan kireçli bir toprakta genotipsel farklılıkları ortaya çıkarmak için Zn (0 mg kg -1 ) ve +Zn (5 mg kg- 1 ) uygulaması ile yürüttükleri bir araştırmada; 45 gün boyunca saksılarda yetiştirdikleri bitkilerde bitki çinko konsantrasyonu, miktarı ve çinkonun yaşlı ve genç sürgünler arasındaki dağılımını incelemişlerdir. Aynı çalışmada, genotiplerde ilk çinko noksanlık belirtileri, 25-30. günlerde Zn uygulanmayan bitkilerde görülmüştür. Bu bulguya ilave olarak, Zn verilmeyen uygulamaya göre, Zn verilen uygulamada genotiplerde kuru madde veriminde önemli derecede artışlar olduğunu saptanmıştır. Yağmur ve ark. (2002) Ödemiş yöresinde, sakız kabağı (Cucurbita pepo cv.) yetiştiriciliğinde, çinko katkılı ve katkısız 15:15:15 kompoze gübrelerinin sakız kabağı bitkisinde verim, bazı verim özellikleri ve aya, sap ve meyve besin element 12

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mirhan EKEN içeriğine etkisini belirlemek amacıyla yürüttükleri bir çalışmada, % 1 çinko katkılı ve katkısız 15:15:15 kompoze gübrelerini dikimle beraber parsellere 50-75 kg -1 da seviyelerinde vermişler, özellikle 50 kg -1 da dozunda çinko katkılı kompoze gübre uygulamasının çinko katkısıza göre verim, meyve sayısı ve meyve boyunda önemli düzeyde artışlar olduğunu saptamışlardır. Akay (2005) çinkolu gübre uygulamasının nohut bitkisinde yaprağın klorofil oluşumuna, dane verimi ve bazı verim unsurlarına etkisini belirlemek amacıyla iki yıl yinelemeli olarak tarla koşullarında yürütülen çalışmada kullanılan üç nohut çeşidinde (Gökçe, Canıtez-87 ve ILC-482) e farklı 4 dozda (0,-0.5, 1.0 ve 1.5 kg Zn da -1 ) Zn uygulamıştır. Söz konusu çalışmada vejetasyon süresi boyunca nohut genotipleri Zn uygulanmasından etkilendikleri ve çeşitlerde klorofil a ve klorofil b (mg/lt taze yaprak) konsantrasyonlarının sırasıyla Gökçe>ILC-482>Canıtez-87 şeklinde olduğu bulunmuştur. Aynı çalışmada Zn uygulamalarının verim ve verim parametrelerini farklı düzeyde etkilediği saptanmıştır. 2.6. Biberin Mineral Beslenmesi Bitki yetiştiriciliğinde çevre, toprak ve bitki faktörleri oldukça önemlidir. Biberde yapılan çalışmalarda biberin büyümesi üzerine biyotik ve abiyotik stres faktörlerinin etkisini gösterir birçok çalışma bulunmaktadır. Bu abiyotik stres faktörlerinden en önemlilerinden bir tanesi mineral beslenmesidir. Ortaş ve ark. (2001) çinko ve fosfor bakımından yetersiz olan kireçli topraklarda yeşilbiber ve mısırın gelişimi, fosfor ve çinko alımı üzerine seçilen mikorizaların etkisini araştırmışlardır. Sözü edilen çalışmada, topraklara mikoriza inokolusayonu olmaksızın bitkilerin ciddi bir biçimde Zn ve P noksanlığı gösterdiğini ve yeterli miktarda Zn ve P uygulandığında bitkilerin gelişiminin önemli derecede arttığı, topraklara mikoriza inokulasyonunun ise özellikle düşük Zn ve P içeren topraklarda bitkilerin Zn ve P içeriklerini arttırdığı bulunmuştur. Araştırıcılar ayrıca P ve Zn bakımından yetersiz olan topraklarda bitkilerin beslenmesi açısından mikorizanın önemli rol oynadığını ve özellikle de mısır ve yeşilbiberin oldukça mikorizaya bağımlı olduğunu belirtmişlerdir. 13

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mirhan EKEN Sarker ve ark., (2003) biber bitkisinin yetiştirildiği bir toprağa farklı dozlarda N, P, K, S ve Zn yu uygulayarak yürüttükleri bir tarla denemesinde, uygulanan farklı dozlar içerisinde gerek ekonomik gerekse verim açısından en uygununun çinko elementini de içeren 100:90:90:20:2 kombinasyonunun olduğunu bildirmişlerdir. Askari ve ark (1995) saksı denemesinde patlıcan ve biberde farklı dozlarda mikro element (Zn de) içeren iki kompleks çözeltiyi yapraktan uygulayarak, bitkilerde çiçeklenmede ve meyve tutumunda kontrole göre yirmi gün erkencilik, meyve sayısında artma ve meyve iriliğinde artma olduğunu gözlemlemişlerdir. Martinez ve ark., (1990) biber bitkisinin farklı bölümlerde mikroelement içeriği ve mikroelementlerin kırmızı renk oluşumu ile ilişkisini araştırmışlardır. Bunun için ikisi hibrit üçü standart olmak üzere toplam beş çeşit biber bitkisinde bitki gövde (gövde+kökler), yapraklar (yapraklar+yaprak sapları) ve meyveler (meyveler + tohumlar+ saplar) olmak üzere üç bölüme ayırmışlar ve örnekleme yapmışlardır. Bu üç grupta Zn, Fe, Mn, ve kırmızı meyve rengi (capsanthene) analizleri yapılmıştır. Yalnızca Fe, gövde ve yaprak gruplarındaki konsantrasyonda ve tüm bitki ve gövde gruplarındaki içerikte kırmızı meyve rengi ile önemli derecede ilişkili olduğunu saptamışlardır. Michailik (2000) tatlı biber meyvelerinin bazı mineral bileşenlerini incelemiş ve bu amaçla 9 çeşit tatlı biberi ısıtılmayan plastik tünellerde yetiştirmiş biber meyvesinde Fe, Cu, Zn, Mn, Ca ve Mg analizleri yapmıştır. En yüksek Mg miktarının Bryza çeşidinde (132.56 mg Mg kg -1 ) ve Zefir çeşidinde (116.62 mg Mg kg -1 ) 1997 yılında; en yüksek Ca miktarının Buran çeşidinde (108.56 mg Ca kg -1 ); en yüksek Fe içeriğinin Kujavianka çeşidinde (2.25 mg Fe kg -1 ) bulunduğu rapor etmiştir. 1998 yılında ise ortalama mineral içerikleri daha düşük bulunmuştur. En yüksek Mn içeriğinin her iki yılda da Monsun çeşidi meyvelerinde (sırasıyla 1.33 mg Mn kg -1 ve 1.13 mg Mn kg -1 ) ve 1997 deki Zefir çeşidinde; en yüksek Zn içeriğinin Bryza çeşidinde (3.53 mg Zn kg -1 ) ve Zefir çeşidinde (2.83 mg Zn kg -1 ); en fazla Fe içeriğinin Sona çeşidinde (6.21 mg Fe kg -1 ) ve Bryza çeşidinde (5.35 mg Fe kg -1 ) 1997 yılında yetiştirilen bitkilerin meyvelerinde bulunduğu bildirilmiştir. 14

3. MATERYAL VE METOD Mirhan EKEN 3. MATERYAL ve METOD 3.1. Materyal Araştırma 2005 2006 yetiştirme döneminde Alata Bahçe Kültürleri Araştırma Enstitüsü Müdürlüğüne ait cam serada yürütülmüştür. Çalışmada bitkisel materyal olarak, Alata Bahçe Kültürleri Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü tarafından yürütülen Yüksek Sıcaklıklara Toleranslı Güney Doğu Anadolu Bölgesine Uygun Biber (Capsicum annuum) Genotiplerinin Seçimi, Düşük Sıcaklıklara Toleranslı Örtü Altı Biber Yetiştiriciliğine Uygun F1 Biber (Capsicum annuum) Islahı, Farklı Biber Genotiplerinin Karekterizasyonu ve Soğuğa Dayanıklı Genotiplerin Belirlenmesi ve Türkiye F1 Hibrit Sebze Çeşitlerinin Geliştirilmesi ve Tohumluk Üretiminde Kamu-Özel Sektör İşbirliği Projesi çerçevesinde yeni geliştirilen; sivri biber (Capsicum annuum) saf hatlarından 15, dolmalık biber (Capsicum annuum) saf hatlarından 15, yağlık biber (Capsicum annuum) saf hatlarından 15, çarliston biber (Capsicum annuum) saf hatlarından 15 ve süs biber (Capsicum annuum) saf hatlarından 15 olmak üzere toplam 75 saf hat kullanılmıştır (Çizelge 3.1.1). Sera denemesinde Zn eksikliğine sahip olan bir toprak kullanılmıştır. Bu amaçla, Zn eksikliğinin şiddetli olduğu Eskişehir-Sultanönü bölgesindeki alluviyal anamateryal üzerinde oluşan bir toprak materyali getirtilmiştir. 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. Toprak özellikleri göz önünde bulundurulduğunda Zn nun yanı sıra diğer toprak özelliklerinin de bitki yetiştiriciliği özellikle mikro besin elementleriyle beslenme açısından sorunlu olduğu anlaşılmaktadır. 15

3. MATERYAL VE METOD Mirhan EKEN Çizelge 3.1. Denemelerde çinko etkinliği araştırılan 75 saf hat Saf hat Orijinal No Meyve Tipi Saf hat Orijinal No Meyve Tipi Alata1 244 Dolmalık Alata39 253 Çarliston Alata2 249 Dolmalık Alata40 311 Çarliston Alata3 405 Dolmalık Alata41 74 Çarliston Alata4 4 Dolmalık Alata42 275 Çarliston Alata5 90 Dolmalık Alata43 77 Çarliston Alata6 467 Dolmalık Alata44 1003 Çarliston Alata7 118 Dolmalık Alata45 344 Çarliston Alata8 95 Dolmalık Alata46 9/A Sivri Alata9 458 Dolmalık Alata47 421 Sivri Alata10 243 Dolmalık Alata48 242 Sivri Alata11 310 Dolmalık Alata49 113/2A Sivri Alata12 99 Dolmalık Alata50 241 Sivri Alata13 123 Dolmalık Alata51 24/A Sivri Alata14 85 Dolmalık Alata52 308 Sivri Alata15 124 Dolmalık Alata53 21 Sivri Alata16 920/A Yağlık Alata54 233 Sivri Alata17 307 Yağlık Alata55 114 Sivri Alata18 887/A Yağlık Alata56 199 Sivri Alata19 982/A Yağlık Alata57 21/A Sivri Alata20 938/A Yağlık Alata58 201 Sivri Alata21 876/A Yağlık Alata59 11 Sivri Alata22 922/A Yağlık Alata60 113/3 Sivri Alata23 903/A Yağlık Alata61 35 Süs Alata24 923/A Yağlık Alata62 261 Süs Alata25 908/A Yağlık Alata63 3 Süs Alata26 851/A Yağlık Alata64 47 Süs Alata27 281/A Yağlık Alata65 111 Süs Alata28 867/A Yağlık Alata66 6 Süs Alata29 225 Yağlık Alata67 317 Süs Alata30 970/A Yağlık Alata68 68 Süs Alata31 284 Çarliston Alata69 31 Süs Alata32 333 Çarliston Alata70 71 Süs Alata33 309 Çarliston Alata71 29 Süs Alata34 272 Çarliston Alata72 48 Süs Alata35 1015 Çarliston Alata73 50 Süs Alata36 1016 Çarliston Alata74 320 Süs Alata37 213 Çarliston Alata75 318 Süs Alata38 363 Çarliston 16

3. MATERYAL VE METOD Mirhan EKEN 3.2. Metod 3.2.1. Bitki Yetiştirilmesi, Gözlem ve Analizler Biber bitkisine ait fideler 2:1 oranında torf ve perlit ile doldurulmuş olan viyoller içerisinde yetiştirilerek, 2-3 gerçek yapraklı döneminde deneme saksılarına aktarılmıştır. Denemede kullanılan polietilen saksılara çinko eksikliği olan topraktan 1650 gr tartılmıştır. Bu çalışmada kullanılan bu toprağa 0 mg kg -1 (Zn0) ve 5 mg kg -1 (Zn5) Zn olacak şekilde ZnSO 4. 7H 2 O formunda Zn uygulaması yapılmıştır. 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. Viyollerde yetiştirilen fideler sökülerek deneme saksılarına aktarılmışlardır. Deneme tesadüf blokları deneme desenine göre 3 tekerrürlü olarak kurulmuş olup, her tekerrürde bir saksı kullanılmıştır ve her saksıya üç fide dikilmiştir. Deneme topraklarının tarla kapasitelerindeki suyun % 60-70 ine denk gelecek şekilde saksılara saf su verilmiş olup, günlük olarak eksilen su miktarı saf su ile tamamlanmıştır. Deneme süresince bitkiler gözlenmiş ve Zn noksanlık simptomları aşağıda belirtilen 1-5 skalasına göre değerlendirilmiştir. 1: Çok şiddetli 2: Şiddetli 3: Orta şiddetli 4: Hafif şiddetli 5: Çok az veya simptomsuz 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. Hasat edilen bu bitkiler saf su ile yıkanıp, 36-48 saat süresince 70 0 C de kurutulmuştur. Kurutulan bitkilerin kuru ağırlıkları belirlenerek kuru madde verimleri tespit edilmiş ve daha sonra agat değirmende öğütülmüştür. Öğütülen bitki örneklerinden 200 mg tartılarak 550 0 C de 17

3. MATERYAL VE METOD Mirhan EKEN kül fırınında 6 saat süresince yakılmaya tabi tutulmuştur. Fırından çıkartılan yanmış bitki örnekleri 2 ml 1/3 lük HCl ile muamele edildi ve yaklaşık 40-50 0 C de HCl uçurulduktan sonra örnekler 1/30 luk HCl ile 20 ml ye tamamlanıp mineral element analizlerine hazır hale getirilmiş ve elde edilen süzüklerde Zn ölçümleri AAS (Atomik absorpsiyon spektrofotometre) cihazı ile yapılmıştır. Saksı denemelerindeki saf hatların Zn etkinliğini belirlemede Znefficiency sisi indeksi kullanılmıştır (Graham, 1984). Saf hatların Zn etkinliği saptanırken aşağıdaki eşitlikten yararlanılmıştır. Zn efficiency (etkinliği) = Verim (-Zn) / Verim (+Zn) Bu değer 1 e yaklaştıkça saf hattın Zn noksanlığına karşı dayanıklılığının arttığını, 0 a yaklaştıkça saf hattın Zn noksanlığına duyarlılığının fazla olduğunu ifade etmektedir. 3.2.2. Toprak Örneklerinde Yapılan Rutin Analizler ve Uygulama Yöntemleri Araziyi temsilen alınan toprak örneği, enstitü yaprak ve toprak laboratuarına getirilip kurutulmuş, 2 mm lik elekten geçirilip, analize hazır hale getirilmiştir. -Toprak Reaksiyonu (ph): Cam elektrodlu Beckman ph metresi ile doygunluk çamurunda ölçülmüştür (U. S. Salinity Laboratory Staff, 1954). -Kireç: CaCO 3 Scheibler kalsimetresi ile belirlenmiştir (Çağlar,1949). -Tekstür (Bünye): Bouyouces tarafından esas alınan hidrometre yöntemiyle yapılmıştır (Bouyocous, 1951). -Total Tuz: Kondaktivite aleti ile saturasyon çamurunda elektriksel geçirgenliğinin ölçülmesi ile tayin edilmiştir (Soil Survey Staff, 1954). -Organik Madde (Total Karbon): Modifiye edilmiş Lichterfelder e (Schlichting ve Blume, 1966) göre ölçülmüştür. -Çinko Analizi : Deneme toprağının alınabilir Zn element analizleri kireçli topraklar için gösterilen DTPA-TEA ekstraksiyon çözeltisiyle yapılmıştır (Lindsay ve Norvell, 1978) 18

4. BULGULAR VE TARTIŞMA Mirhan EKEN 4. ARAŞTIRMA BULGULARI ve TARTIŞMA 4.1. Araştırma Bulguları 4.1.1. Çinko Uygulamasının Bitki Büyümesi ve Kuru Maddeye Etkisi Sera koşullarında Zn eksikliğine sahip bir toprakta yetiştirilen farklı 75 biber saf hattının 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 4.1). Resim 4.1. Çinko etkinliği araştırılan biber saf hatlarında gözlem yapılırken kullanılan skala ve eksiklik belirti şiddeti 19

4. BULGULAR VE TARTIŞMA Mirhan EKEN Bitkilerde ilk çinko eksikliği belirtileri, öncelikle bitki boyunda kısalma (Resim 4. 2). Resim 4.2. Farklı biber saf hatlarında Zn uygulamalı (Zn5) ve Zn suz (Zn0) koşullarda yeşil aksam gelişimi 20

4. BULGULAR VE TARTIŞMA Mirhan EKEN boğumlar arasında daralma (Resim 4.3) ve yaprak uzamasında azalmanın ortaya çıkmasıyla (Resim 4.4) başlamış olup, bu aşamadan sonra orta ve genç yaprakların damarlar arasında sarı lekeler ortaya çıkmıştır (Resim 4.5). 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. Resim 4.3. Denemede kullanılan farklı biber saf hatlarında eksiklik belirtilerinden biri olan bitki boyunda bodurlaşma ve boğum aralarının daralması 21

4. BULGULAR VE TARTIŞMA Mirhan EKEN Resim 4.4. Biber bitkisinde Zn uygulamalı (Zn5) ve Zn suz (Zn0) koşullarda aynı saf hata ait üstten üçüncü sağlıklı ve eksiklik gösteren yapraklar Resim 4.5. Zn eksikliğinde biber bitkisinde yaprak damarları arasında sararma 22

4. BULGULAR VE TARTIŞMA Mirhan EKEN Simptomolojik gözlemler Zn noksanlığına karşı biber saf hatlarının farklı duyarlılık gösterdiğini ortaya koymuştur. Benzer bulgular saf hatların kuru madde verimleri üzerinde de görülmüştür. Çinko noksanlığı altındaki tüm saf hatların kuru madde veriminin 0.14-0.85 gr bitki -1 arasında değiştiğini ve ortalama kuru madde veriminin 0.39 gr bitki -1 olduğu aynı değerin Zn lu koşullarda ise sırasıyla 0.85-3.95 ve 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 (Çizelge 4.1), % 473 (Çizelge 4.2), % 464 (Çizelge 4.3), % 496 (Çizelge 4.4) ve % 662 (Çizelge 4.5) olduğu belirlenmiştir. Sonuçlar, biberin Zn noksanlığına çok duyarlı bir bitki olduğunu göstermesi yanında farklı biber grupları arasında da Zn noksanlığına karşı farklı tepkilerin olduğunu göstermektedir. Çinko uygulamasıyla sağlanan yeşil aksam kuru madde artışları saf hatlar arasında da farklı olmuş ve kontrol uygulamasına göre Zn ile sağlanan yeşil aksam kuru madde artışı en düşük % 107 ile Alata57 saf hattıyla (Çizelge 4.4), en yüksek artışa ise % 1300 ile Alata75 saf hattı (Çizelge 4.5) sahip olmuştur. En yüksek verim artış oranı ile en düşük verim artış oranı arasında yaklaşık 13 katlık bir farkın bulunduğu hesaplanmıştır. Bu kadar geniş bir varyasyonun olması biber saf hatlarının Zn noksanlığına karşı farklı dayanıklılık mekanizmalarına sahip olduğunun işaretidir. Benzer varyasyon aynı biber grubunda kendi saf hatları arasında da söz konusu olmuştur. Örneğin dolmalık biber grubunda Zn ile sağlanan en düşük kuru madde artış oranının % 149, en yüksek artış oranının % 538 olduğu (Çizelge 4.1) ve bu iki değer arasında 3.6 katlık bir farkın olduğu bulunmuştur. Aynı değerin yağlık, çarliston, sivri ve süs biber grupları için sırasıyla 3.2, 4.0, 9.4 ve 4.4 olduğu saptanmıştır. Bu değerler, biber gruplarında en geniş varyasyonun (9.4 katlık) sivri biber saf hatlarında olduğunu göstermektedir. Biber grupları ve saf hatların Zn noksanlığına karşı duyarlılıklarını ortaya koyan bir başka parametre de bitkinin Zn eksikliği koşullarındaki kuru madde verimi ile aynı bitkinin Zn lu (Zn5) koşullardaki kuru madde veriminin oranlanmasıyla elde edilen Zn etkinlik değerleridir. Bu çalışmada test edilen tüm saf hatların Zn etkinlik 23

4. BULGULAR VE TARTIŞMA Mirhan EKEN değerlerinin % 7.1 ile 48.1 arasında değiştiği belirlenmiş ve saf hatların ortalama Zn ekinliğinin % 18.1 olduğu bulunmuştur (Şekil 4.1). 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 4.1). Sonuçlardan Zn noksanlığına karşı en dayanıklı biber grubunun dolmalık biber, en duyarlı grubun ise süs biberi olduğu anlaşılmıştır. Çinko noksanlığına karşı dolmalık biber grubunun süs biberi grubundan yaklaşık 1.9 kez daha dayanıklı olduğu görülmüştür. 30 25 24,4 Zn-etkinliği (%) 20 15 (%) 10 17,5 17,7 16,7 13,1 18,1 5 0 Dolmalık Yağlık Çarliston Sivri Süs Genel Biber grupları Şekil 4.1. Sera koşullarında test edilen 75 biber saf hattının genel-ortalama Zn etkinlik düzeyi ile farklı biber gruplarının Zn etkinlik düzeyleri 24