Kadmiyum toksisitesi ve arıtma çamurundan kaynaklanan ağır metal toksisitesini önlemek amacıyla demir uygulamasının marul (Lactuca sativa L.var. longifolia) bitkisinin gelişimi ve antioksidatif enzim aktivitesine etkisi
Effect of iron application to prevent cadmium toxcity and heavy metal induced from  sewage sludge, on plant growth and antioxidative enzyme activity in romaine lettuce (Lactuca sativa L. var. longifolia)
Yazar: SİBEL BOYSAN CANAL
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALİ BOZKURT
Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Ağır metal kirliliği = Heavy metal pollution ; Lactuca sativa = Lactuca sativa ; Marul = Lettuce

Özet:
Bu çalışmanın amacı, kadmiyum ve arıtma çamuru uygulamalarından kaynaklanan ağır metal toksisitesini önlemek için demir uygulamasının marul bitkisinin gelişimine, SOD, KAT ve APX enzim aktiviteleri ve MDA düzeyi ile bitki ve toprağın kadmiyum içeriklerine etkisini belirlemektir. Bu amaçla yürütülen tarla denemesinde kadmiyum 20 kg Cd/ha, arıtma çamuru 80 ton/ha, demir 50 kg ve 250 kg Fe/ha; saksı denemesinde, kadmiyum 100 mg/kg Cd, arıtma çamuru %10, demir 100 ve 500 mg/kg Fe düzeylerinde uygulanmıştır. Tarla denemesi sonuçlarına göre dekara 20 kg Cd/ha uygulaması verim ve verim kriterlerinde önemli bir kayıp oluşturmazken, saksı denemesinde 100 mg/kg Cd uygulaması bitki gelişimini önemli düzeyde azaltmıştır. Saksı denemesinde kadmiyum uygulaması ile görülen verim kaybını azaltmada demirin etkisi önemli bulunmazken, bitki boyundaki azalmayı gidermede Cd+100 mg/kg Fe uygulaması etkili olmuştur. Tarla denemesinde APX ve SOD, saksı denemesinde KAT ve MDA düzeyleri kadmiyum uygulaması ile önemli düzeyde artmıştır. Buna karşılık hem tarla hem de saksı denemesinde AÇ ilavesi enzim aktivitelerinde önemli bir değişim oluşturmamıştır. Kadmiyum toksisitesi şartlarında SOD, KAT ve MDA düzeylerinde görülen artış demir ve AÇ uygulamaları ile azalmıştır. Her iki denemede de kadmiyum ilavesi bitkinin ve toprağın DTPA-Cd içeriğini önemli düzeyde artırmıştır. Kadmiyum verilen deneme toprağına tarla denemesinde 50 kg/ha Fe ve saksı denemesinde 500 mg/kg Fe uygulaması toprağın DTPA-Cd düzeyinde azalmaya neden olmuştur. Bununla birlikte tek başına Cd verilmesine göre, AÇ+Cd uygulaması bitki ve toprakta kadmiyum konsantrasyonunu azaltmıştır. Bu sonuçlar toprakta kadmiyum toksisitesinin hafifletilmesinde demir uygulamalarının kullanılabileceğini ayrıca denemede kullanılan kentsel arıtma çamurunun ağır metal içeriğinin düşük olmasından dolayı önemli bir toksisite oluşturmadığını hatta organik madde içeriğinden dolayı kadmiyum toksisitesini azaltan bir materyal olabileceğini göstermektedir.

Anahtar kelimeler: Kadmiyum, Demir, Arıtma çamuru, Marul, Verim, DTPA-Cd, Antioksidatif enzimler.

Abstract:
The aim of this study was to determine the effects of iron application, which was conducted to prevent cadmium and heavy metal toxicity resulting from sewage sludge application, on Romaine lettuce plant yield, enzyme activities in terms of SOD, CAT and APX, and MDA level as well as cadmium content in the soil and plant. The doses of 20 kg/ha Cd, 80 t/ha sewage sludge, 50 and 250 kg/ha iron were applied in the field experiment; and 100 mg/kg Cd, % 10 sewage sludge, and 100 and 500 mg/kg iron were applied in the pot experiment. Although, according to the results of the field experiment, the 20 kg/ha cadmium application on crop yield and yield criteria were not significantly effective, 100 mg/kg cadmium application significantly decreased plant development in the pot experiment. Though effect of iron application was not found to be significant in the pot experiment on crop yield decrease caused by cadmium application, Cd + 100 mg/kg iron application significantly prevented the decrease in plant height. APX and SOD activities in the field experiment and CAT activity and MDA level in the pot experiment significantly increased in response to cadmium application. On the contrary, additional sewage sludge application did not cause significant alteration on enzyme activities in both field and pot experiments. Increase in SOD and CAT activities and in MDA level under cadmium toxicity were decreased by iron and sewage sludge applications. In both experiment, additional cadmium application increased plant cadmium content and soil DTPA-Cd level. 50 kg/ha iron application in the field experiment and 500 mg/kg iron application in the pot experiment to Cd applied experimental soil caused decrease in soil DTPA-Cd levels. Nevertheless, sewage sludge + Cd application resulted in decrease of cadmium concentration in plant and soil as compared to sole application of Cd.
These results pointed out that iron application could be beneficial to ameliorate the adverse effects of cadmium toxicity; municipal sewage sludge used in this experiment did not reveal a toxic effect due to low levels of heavy metal content and it might be beneficial to reduce cadmium toxicity because of its  high organic matter content.

Key words: Cadmium; Iron; Sewage sludge; Lettuce; Yield; DTPA-Cd, Anti-oxidative Enzymes