Farklı ağır metal uygulamalarının tane sorgum çeşitlerinde ağır metal birikimi, morfolojik ve yem kalite özelliklerine etkisi
The effect of different heavy metal applications on heavy metal accumulation, morphological and forage quality properties in grain sorghum varieties
Yazar: HAVA ŞEYMA YILMAZ
Danışman: PROF. DR. KAĞAN KÖKTEN
Bingöl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu araştırma, bazı tane sorgum (Sorghum bicolor L.) çeşitlerinde kadmiyum (Cd), krom(Cr) ve nikel (Ni) uygulamalarının, bitkilerde meydana gelen ağır metal birikimi (bitki organlarındaki dağılımı), morfolojik özelliklere olan etkisi ve yem kalite özelliklerindeki değişimi incelemek amacıyla sera koşullarında yürütülmüştür.

Araştırmada; Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü'nden temin edilen üç farklı tane sorgum çeşidi (Akdarı, Beydarı ve Öğretmenoğlu) bitkisel materyal olarak kullanılmıştır. Çalışma, kadmiyum elementi için bölünmüş parseller deneme desenine (3 çeşit x 1 element x 6 doz x 3 tekerrür) göre, krom elementi için bölünmüş parseller deneme desenine (3 çeşit x 1 element x 6 doz x 3 tekerrür) göre, nikel elementi için bölünmüş parseller deneme desenine (3 çeşit x 1 element x 6 doz x 3 tekerrür) göre kurulmuş ve 3 ayrı deneme şeklinde yürütülmüştür. Uygulanan kadmiyum (Cd) dozları 0, 25, 50, 75, 100, 125 ppm, krom (Cr) dozları 0, 50, 100, 200, 300, 400 ppm ve nikel (Ni) dozları 0, 100, 200, 300, 400 ve 500 ppm şeklindedir. 

Araştırmada uygulanan Cd ve Ni için; bitki boyu, bitki gövde çapı, salkım uzunluğu, bin tane ağırlığı, gövde oranı, yaprak oranı, salkım oranı, kökte birikim, gövdede birikim, yaprakta birikim, tanede birikim, toprakta birikim, tanen oranı, ham protein oranı, yağ oranı, ADF(asit deterjanda çözünmeyen lif), NDF (nötral deterjanda çözünmeyen lif), SKM (sindirilebilir kuru madde), KMT (kuru madde tüketimi) ve NYD (nispi yem değeri) oranları incelenmiştir. Cr elementinin uygulandığı bitkilerde salkım oluşumu gerçekleşmemiş ve incelenen özellikler bitki boyu, bitki gövde çapı, gövde oranı, yaprak oranı, kökte birikim, gövdede birikim, yaprakta birikim ve toprakta birikim şeklinde olmuştur.

Araştırmada kadmiyuma ait, çeşit x doz interaksiyonu bakımından incelenen, salkım oranı, kökte birikim, gövdede birikim, yaprakta birikim, tanede birikim, toprakta birikim, tanen oranı, yağ oranı, NDF (nötral deterjanda çözünmeyen lif), KMT (kuru madde tüketimi) ve NYD (nisbi yem değeri) (P<0.01); bitki boyu, bin tane ağırlığı, gövde oranı, ham protein oranı, ADF(asit deterjanda çözünmeyen lif), SKM (sindirilebilir kuru madde) (P<0.05) özelliklerinde istatistiki olarak farklılıklar belirlenmiştir. Ayrıca krom (Cr) ve nikel (Ni) için belirtilen tüm özelliklerde çeşit x doz interaksiyonu (P<0.01) önemli bulunmuştur.

Çalışmada Cd' nin en fazla köklerde yoğunlaştığı ve bitkinin toprak üstü organlarına tüm çeşitlerde taşındığı ancak Akdarı çeşidinde taneye olan taşınımın Beydarı ve Öğretmenoğlu çeşitlerinden neredeyse 5 katı fazla olduğu belirlenmiştir. Çeşitlerin morfolojik özelliklerinin 25 ppm Cd ve üzerindeki seviyelerde olumsuz etkilendiği görülmüştür.  Yem kalite özelliklerinde Cd stresinde doz artışına bağlı olarak değişimler gözlemlenmiştir. Krom stresinde bitkilerde salkım ve tane oluşumu gerçekleşmemiş ve tüm çeşitlerde tüm dozlarda morfolojik özellikler olumsuz etkilenmiştir. Ayrıca çalışmada kullanılan tane sorgum çeşitlerinin tamamında en yüksek Cr konsantrasyonuna bitkilerin yapraklarında rastlanılmıştır. Ni stresi altında bitkilerin morfolojik özellikleri genelde 200- 300 ppm seviyelerine kadar olumlu olsa da üzerindeki dozlarda olumsuz etkiler gözlemlenmiştir. Ni birikimi tüm çeşitlerde en fazla bitkilerin kök bölgesinde belirlenirken, en az birikim yine tüm çeşitlerde bitkilerin gövdesinde belirlenmiştir. Yem kalite özelliklerinde Ni stresi altında değişimler gözlemlenmiştir.

Sonuç olarak çalışmada tane sorgum çeşitleri kullanılmış ve asıl amacın taneye ağır metal taşınımının belirlenmesi olduğu için Akdarı çeşidinin kadmiyum (Cd) ile bulaşık alanlar için uygun olmadığı kanaatine varılmıştır. Krom stresinde bitki tane oluşturamamıştır ve krom ile bulaşık alanlarda verim amaçlı yetiştiricilik önerilmemektedir. Ni stresi altında bitkiler bazı dozlara kadar nikeli besin elementi olarak algılamış olabildiği ihtimali ile etkiler olumlu ise de bazı dozlardan itibaren nikel ağır metal olarak olumsuz etki göstermiş ve nikelin bitki organlarına dağılımı köklerde yoğunlaşmış ve tüm bitkide varlığı gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Tane Sorgum, Kadmiyum, Krom, Nikel, Morfolojik Özellik, Ağır Metal Birikimi, Yem Kalite Özellikleri

Abstract:
In this study was carried out between 28 april - 10 september 2017 in Kahramanmaras Sutcu Imam University Faculty of Agriculture research greenhouses. Cadmium, chromium and nickel were applied to some sorghum varieties and heavy metal accumulation, effect on morphological properties and changes in forage quality characteristics were investigated.

In this research; Three different sorghum varieties obtained from the Batı Akdeniz Agricultural Research Institute (Akdari, Beydari, Ogretmenoglu) were used as plant material. The doses of cadmium administered are 0, 25, 50, 75, 100, 125 ppm, chromium doses 0, 50, 100, 200, 300, 400 ppm and nickel doses 0, 100, 200, 300, 400 and 500 ppm. The study was established according to a split plot design and 162 flower pots were used.

For Cd and Ni applied in the research; plant height, plant stem diameter, cluster length, thousand grain weight, stem ratio, leaf ratio, cluster ratio, root accumulation, trunk deposition, deposition in leaf, grain accumulation, soil deposition, tannin ratio, crude protein content ratio, oil ratio, ADF (acid detergent fiber), NDF (neutral detergent fiber), DDM (digestible dry matter), DMI (dry matter intake) and RFV (relative feed value) ratios were examined. Clusters did not occur in the plants where Cr element was applied and the properties examined were plant height, plant stem diameter, stem ratio, leaf ratio, accumulation in the root, accumulation in the stem, accumulation in the leaf and accumulation in the soil.

According to the study, the properties of cadmium were examined in terms of variety x dose interaction; cluster rate, root accumulation, stem deposition, leaf deposition, grain deposition, soil deposition, tannin content, oil content, NDF (neutral detergent fiber), DMC (dry matter consumption) and RFV (relative feed value) (P <0.01) ; plant height, grain weight, stem ratio, protein ratio, ADF (acid detergent fiber), DDM (digestible dry matter) (P<0.05) were statistically significant differences. In addition, the interaction (P<0.01) was significant in all the properties indicated for chromium (Cr) and nickel (Ni).

In the study, it was determined that Cd was mostly concentrated in the roots. Cd was transported to the above-ground organs of the plant in all varieties, but the transport to the grain in the Akdarı variety was about 5 times higher than that of Beydari and Ogretmenoglu varieties.

Morphological characteristics of the varieties were negatively affected at levels of 25 ppm Cd and above. Changes in quality characteristics were observed due to dose increase in Cd stress. Cluster and grain formation did not occur in plants under chromium stress and morphological properties were negatively affected in all doses in all cultivars. In addition, the highest Cr concentration was found in the leaves of the plants in all the sorghum varieties used in the study. Although the morphological characteristics of plants under ni stress were generally positive up to 200 - 300 ppm levels, negative effects were observed at high doses. Ni accumulation was determined mostly in the root area of the plants in all cultivars, while the least accumulation was determined in the body of plants in all cultivars  changes in feed quality properties were observed under Ni stress.

As a result, grain sorghum varieties were used in the study and the main purpose was to determine the heavy metal transport to the grain. It is considered that Akdarı variety is not suitable for cadmium contaminated areas. The plant could not form grain in chromium stress and it is not recommended to produce yields in chrome-contaminated areas.
Under Ni stress, plants are likely to perceive low doses as nutrients and the effects are positive. However, nickel has shown a negative effect as heavy metal from some doses. The distribution of nickel to plant organs was concentrated in the roots and the presence of the whole plant was observed.