Yüksek rakım şartlarında, yetiştirilen aşılı sultani çekirdeksiz üzüm fidanlarında, kısıntılı sulama ve arbusküler mikorizal fungus (AMF) uygulamalarının etkileri
Effects of restricted irrigation and arbuscular mycorrizal fungus (AMF) applications on grafted sultana seedless grape saplings growed under high altitude conditions
Yazar: YAĞMUR YILMAZ
Danışman: DOÇ. RUHAN İLKNUR GAZİOĞLU ŞENSOY ; PROF. DR. SEMRA DEMİR
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Bağcılık = Viticulture ; Mikoriza = Mycorrhiza

Özet:
İklim değişikliklerine bağlı olarak su problemleri ve kuraklık riskinin artması, dünya genelinde tarımsal üretimde alternatif önlemlerin alınmasını gerektirmektedir. Bu bağlamda, ekonomik öneme sahip bir tarımsal faaliyet olan bağcılık üzerine yapılan araştırmalar daha da önem kazanmıştır. Bu çalışmada, farklı sulama şartları ve Arbüsküler Mikorizal Fungus (AMF) uygulamalarının, yüksek rakım koşullarında aşılı Sultani Çekirdeksiz üzüm fidanları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışma, 2022 ve 2023 yıllarında, 1669 m rakıma sahip Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bahçe Bitkileri Bölümü'ne ait bağcılık uygulama alanında gerçekleştirilmiştir. Araştırmada, kuraklığa dayanıklı 1103 P ve kuraklığa hassas 5BB anaçları üzerine aşılanmış Sultani Çekirdeksiz (klon 7) fidanları kullanılmıştır. Denemelerde, K0 (%100 optimum sulama), K1 (%25 kısıtlı sulama) ve K2 (%50 kısıtlı sulama) olmak üzere üç farklı sulama miktarı uygulanmış ve kısıntılı sulama şartlarında ERS (Endo Roots Soluble) ticari isimli AMF izolatının etkinliği incelenmiştir.
Bu tez çalışması kapsamında, bitki gelişim parametreleri ile toprakta ve bitkide bazı biyokimyasal özellikleri belirlemek amacıyla ölçüm, tartım, gözlem ve analizler gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda genel fidan tutma oranı %92.06 olarak belirlenirken, mikoriza uygulamasının 1103 Poulsen anacına aşılı fidanlarda 0-5 skala değerleri ile ifade edilen genel özelliklere önemli düzeyde olumlu etkide bulunduğu görülmüştür. Yaprak sayısı, yaprak sıcaklığı, sürgün çapı, taç genişliği, sürgün boyu, kök yaş ve kuru ağırlıkları, kök genişliği, kök sayısı, AMF kök mikorizal yoğunluk, MDA konsantrasyonu parametreleri, yıllar ortalaması açısından istatistik olarak anlamlı bulunmuştur. Sürgün yaş ve kuru ağırlığı, yıllar ortalaması yönüyle her iki anaca aşılı fidanlar için de önemli bulunurken, 1103 P anacına aşılı fidanlarda ikinci yetiştiricilik yılı istatistik olarak anlamlı bulunmuştur. Sürgün yaş ve kuru ağırlıklarında optimum sulama düzeyi olan K0 uygulamasında AMF etkisi olumsuz gözlenirken, kısıntılı sulama şartlarında mikoriza uygulamasının olumlu etki yaptığı görülmüştür. Kök yaş ağırlığı (g), yıllar ortalaması ve ikinci yıl açısından, 1103 P anacına aşılı, mikoriza uygulanmamış bitkiler için önemli bulunurken; K1 (1102.38 g) en yüksek değere ulaşmış ve en düşük değere K2 (53.65 g) sahip olmuştur. Kök sayısı parametresi, her iki anaca aşılı fidanlarda, ikinci yıl mikorizalı grup için önemli bulunmuş ve en yüksek değere K2 + AMF var uygulaması ile (21.50 ve 18.25) ulaşılmıştır. Kök uzunluğu, 1103 P anacına aşılı fidanlarda birinci yıl AMF var uygulaması, ikinci yıl ise AMF yok uygulaması için istatistik olarak anlamlı bulunmuştur. İlk yıl en yüksek kök uzunluğu değeri K0+ AMF var (26.00 cm) ve ikinci yıl K1+ AMF yok (49.33 cm) için tespit edilmiştir. Farklı biyokimyasal özellikler değerlendirildiğinde, fidan dikimi ve AMF uygulaması öncesi rizosfer spor yoğunluğu 486,66 (adet/g toprak) olarak tespit edilmiştir. Birinci ve ikinci yıl vejetasyon dönemleri sonunda rizosfer spor yoğunluğu her iki anaca aşılı fidanlarda, her iki yıl için istatistik olarak önemli bulunmuştur. Bir gram topraktaki spor adedi, 1103 P anacına aşılı fidanlarda birinci yıl K0 + AMF var (720,00) ve ikinci yıl K2 + AMF var (1875.00) olarak; 5BB anacına aşılı fidanlarda ise sırasıyla K1 + AMF var (585.00) ve K0 + AMF var (1815,00) uygulamalarıyla en yüksek sayıya sahip olmuştur. Toplam fenolik içerik (mg GAE/g), 1103 P için birinci yıl mikoriza uygulanmamış grupta ve 5BB için her iki yılda mikoriza uygulanmış grupta önemli bulunmuştur. Toplam antioksidan kapasite (µM/100 g), 1103 P için birinci yıl mikoriza uygulanmamış gruplarda ve 5BB için her iki yılda mikoriza uygulanmış gruplarda önemli bulunmuştur. Antioksidatif enzim aktiviteleri incelendiğinde, APX enzim aktivitesi (mM.gFW/dk) her iki anaç ve yılda istatistik olarak önemli bulunmuş ve 1103 P için birinci yıl K0+ AMF yok (0.66), ikinci yıl K1 + AMF var (0.86); 5BB için ise sırasıyla K0 + AMF var (0,57) ve K0 + AMF var (0.14) uygulamalarıyla en yüksek değere ulaşmıştır. CAT enzim aktivitesi değerleri (mM.gFW/dk), her iki anaca aşılı fidanlarda birinci yıl AMF var ve ikinci yıl AMF yok ve AMF var uygulamaları için önemli bulunmuştur. 1103 P için birinci yıl K1 + AMF var (0.05) ve ikinci yıl K0 + AMF var (0.02), 5BB için ise birinci yıl K0 + AMF yok (0.04) ve ikinci yıl K0 + AMF yok ve K2 + AMF var (0.01) uygulamalarında en yüksek bulunmuştur. SOD enzim aktivitesi, her iki anaca aşılı fidanlarda yıllar ortalaması ve 1103 P için ikinci yıl AMF var uygulaması için önemli bulunmuş ve en yüksek SOD aktivitesi K0 + AMF yok (95.29) uygulamasında tespit edilmiştir. MDA konsantrasyonu (nmol/ml), 5BB anacına aşılı fidanlarda her iki yıl, her iki mikoriza uygulaması için önemli bulunmuş ve yıllara göre en yüksek değer K1 + AMF yok (31.44) ve K0 + AMF yok (73.81) olarak belirlenmiştir. Yapraklarda besin elementi (%) içerikleri ele alındığında, Kalsiyum (Ca), 5BB anacına aşılı fidanlarda her iki yıl için AMF var uygulamaları; Fosfor (P), 1103 P her iki yıl ve 5BB ikinci yıl için; Potasyum (K), her iki çeşitte ikinci yıl için; Magnezyum (Mg), 1103 P birinci yıl ve 5BB her iki yıl; Sodyum (Na), 1103 P anacı her iki yıl için önemli bulunmuştur. Ayrıca bazı minerallere ait düzeyler (mg/kg), Demir (Fe), Bakır (Cu) ve Mangan (Mn), her iki yıl ve anaç için; Çinko (Zn), 5BB anacı her iki yıl için istatistik olarak önemli bulunmuştur. Mineral içeriklerdeki değişimler, anaç, yıl ve uygulamalara göre farklılık gösterse de mikoriza uygulamalarının genel olarak mineral alımını olumlu yönde etkilediği ve sulama oranının da bu etkiyi belirginleştirdiği görülmüştür.
Elde edilen bulgular doğrultusunda, AMF uygulamasının yağışın ve sulama imkanının kısıtlı olduğu kurak tarım alanlarında ve yüksek rakımlı bölgelerde bitki besin elementi alımını artırdığı ve bitki büyümesini teşvik ederek kimyasal gübrelerin alternatifi olarak kullanılabilecek öneme sahip olduğu belirlenmiştir. Sürdürülebilir tarımda mikoriza uygulamalarının yaygınlaştırılması ve bu yöntemlerin yetiştiricilere tanıtılması büyük önem taşımaktadır.

Abstract:
The increase in water issues and drought risk due to climate change necessitates the adoption of alternative measures in agricultural production worldwide. In this context, research on viticulture, an economically significant agricultural activity, has gained even more importance. This study investigates the effects of different irrigation applications and Arbuscular Mycorrhizal Fungus (AMF) applications on grafted Sultani Çekirdeksiz grape vines under high altitude conditions. The study was conducted in 2022 and 2023 at the vineyard practice area of the Faculty of Agriculture, Van Yüzüncü Yıl University, situated at 1669 meters elevation. Grafted Sultani Çekirdeksiz (clone 7) vines were used, inoculated on drought-tolerant 1103 P and drought-sensitive 5BB rootstocks. Three different irrigation levels were applied: K0 (100% optimal irrigation), K1 (25% restricted irrigation), and K2 (50% restricted irrigation), with the ERS (Endo Roots Soluble) commercial AMF isolate included to assess its effectiveness under restricted irrigation conditions.
This thesis involved measurements, weighing, observations, and analyses to determine plant growth parameters and some biochemical properties in soil and plants. The overall survival rate of the vines was 92.06%. AMF application had a significant positive impact on the general characteristics of vines grafted on 1103 Poulsen rootstock, as indicated by a 0-5 scale. Parameters such as leaf count, leaf temperature, shoot diameter, canopy width, shoot length, root fresh and dry weights, root width, root count, AMF root mycorrhizal density, and MDA concentration were statistically significant on a yearly average basis. Shoot fresh and dry weights were notably significant for both rootstocks, with the second growing season being statistically significant for vines grafted on 1103 P. In terms of shoot fresh and dry weights, AMF had a negative impact under the optimal irrigation level K0 but showed positive effects under restricted irrigation conditions. Root fresh weight (g) was significant for the average years and the second year for plants grafted on 1103 P without AMF, with K1 reaching the highest value (1102.38 g) and K2 the lowest (53.65 g). The root count parameter was significant for both rootstocks in the second year for the mycorrhizal group, with the highest values obtained with K2 + AMF (21.50 and 18.25). Root length was statistically significant in the first year for AMF present and in the second year for AMF absent in vines grafted on 1103 P, with the highest root length values recorded as K0 + AMF present (26.00 cm) in the first year and K1 + AMF absent (49.33 cm) in the second year.
Regarding biochemical properties, pre-planting and AMF application revealed a rhizosphere spore density of 486.66 (spores/g soil). The rhizosphere spore density was statistically significant for both rootstocks at the end of the first and second growing seasons, with the highest counts for 1103 P rootstocks being K0 + AMF present (720.00) in the first year and K2 + AMF present (1875.00) in the second year; for 5BB rootstocks, the highest counts were K1 + AMF present (585.00) and K0 + AMF present (1815.00). Total phenolic content (mg GAE/g) was significant for 1103 P in the first year without mycorrhiza and for 5BB with mycorrhiza in both years. Total antioxidant capacity (µM/100 g) was significant for 1103 P without mycorrhiza in the first year and for 5BB with mycorrhiza in both years. Antioxidant enzyme activities showed statistical significance for APX enzyme activity (mM.gFW/min), with the highest values for 1103 P as K0+AMF absent (0.66) in the first year and K1+AMF present (0.86) in the second year; and for 5BB as K0 + AMF present (0.57) and K0+AMF absent (0.14). CAT enzyme activity values (mM.gFW/min) were significant for both rootstocks in the first year with AMF present and in the second year with AMF absent and present. The highest values for 1103 P were K1 + AMF present (0.05) in the first year and K0+AMF present (0.02) in the second year; for 5BB, K0+AMF absent (0.04) in the first year and K0+AMF absent and K2+AMF present (0.01) in the second year. SOD enzyme activity was significant for both rootstocks on a yearly average basis and for 1103 P in the second year with AMF present, with the highest activity recorded for K0+AMF absent (95.29). MDA concentration (nmol/ml) was significant for both years and AMF applications for 5BB rootstocks, with the highest values for K1+AMF absent (31.44) and K0+AMF absent (73.81). Mineral content in leaves was significant for Calcium (Ca) for 5BB rootstocks in both years with AMF present; Phosphorus (P) for 1103 P in both years and 5BB in the second year; Potassium (K) in both varieties in the second year; Magnesium (Mg) for 1103 P in the first year and 5BB in both years; Sodium (Na) for 1103 P rootstocks in both years. Additionally, levels of Iron (Fe), Copper (Cu), Manganese (Mn) for both years and rootstocks; Zinc (Zn) for 5BB rootstocks in both years were statistically significant. Although mineral content changes varied by rootstock, year, and application, AMF applications generally positively impacted mineral uptake, with irrigation levels amplifying this effect.
The findings suggest that AMF applications can enhance nutrient uptake and promote plant growth in drought-prone and high-altitude areas with limited rainfall and irrigation opportunities, making them a viable alternative to chemical fertilizers. Expanding the use of mycorrhizal applications and promoting these methods to growers is essential for sustainable agriculture.