Bağ budama atıklarından elde edilen biyokömür katkılı hidrojellerin fitotoksikolojik etkisinin belirlenmesi
Determination of the phytotoxicological effect of bioaccumulation doped hydrogels obtained from vineyard pruning wastes
Yazar: ZEHRANUR ÇAYLALI
Danışman: DOÇ. DR. AYDENİZ DEMİR
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Günümüzde tüm dünyada etkisini hissettiren küresel iklim değişikliği ve kuraklık su kıtlığını da beraberinde getirmektedir. Su kıtlığının tarımsal ürünlerin verimi ve dağılımında olumsuz etkiler oluşturması kaçınılmazdır ve bu sorunun çözümü için araştırmalar devam etmektedir. Son yıllarda toprağın su tutma kapasitesini ve topraktan besin alımını arttırması nedeniyle biyobozunur polimerik hidrojellerin tarımsal uygulamalarda kullanımına olan ilgi artmaktadır. Bu çalışmada, bağ budama atıklarından üretilen biyokömür ve biyokömür katkılı hidrojellerin üzüm bağlarının kuraklık stresine etkileri incelenmiştir. Bu amaçla, çalışmanın ilk aşamasında bağ budama atıklarından yavaş piroliz yöntemiyle farklı koşullarda biyokömür elde eldesi gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada ise PVA ve SA polimerleri kullanılarak hidrojel sentezlenmiş ve son olarak da %0,1- %0,2, %0,3, %0,4 ve %0,5 oranında biyokömür içeren hidrojel üretilmiştir. Sentezlenen biyokömürün ve ham hidrojellerin elementel içeriği, karakterizasyonu ve bazı fizikokimyasal özellikleri belirlenmiştir. Saksı denemeleri aşamasında ise farklı oranlarda biyokömür içeren hidrojellerin çelikleme ile üretilen Sultan 7 cinsi üzüm asmasının büyümesi üzerinde etkileri gözlemlenmiştir. Farklı ortamlarda yetiştirilen asma bitkilerindeki klorofil içeriği, bitki boyu izlenmiş olup ayrıca bitkilerde antioksidatif strese bağlı enzimler (SOD, MDA) araştırılmıştır. Biyokömür içeren hidrojellerin şişme kapasiteleri, biyokömür içeriği ile belirli bir noktaya kadar artmış, sonrasında azalmıştır. Hidrojellerin tohum çimlenmesi üzerindeki etkileri incelendiğinde, biyokömür katkılı hidrojellerin, saf hidrojellere ve kontrol örneklerine kıyasla tohum çimlenmesini olumlu yönde etkilediği gözlemlenmiştir. Biyokömür içeriğinin artması, çimlenme oranlarını ve fidelerin kök-sürgün uzamasını artırmıştır. Normal sulama koşullarında, biyokömür katkılı hidrojellerin kullanımı, asma bitkilerinin klorofil içeriğinde ve boylarındaki artışlarda belirgin bir iyileşme sağlamıştır. Özellikle %0,5 biyokömür içeren hidrojellerle yapılan uygulamalarda bitki boyunda ve klorofil içeriğinde önemli artışlar elde edilmiştir.

Abstract:
Global climate change and drought, which are making their impact felt worldwide today, also bring about water scarcity. It is inevitable that water scarcity will have negative effects on the yield and distribution of agricultural products, and research is ongoing to solve this problem. In recent years, biodegradable polymeric hydrogels have gained popularity in agricultural applications due to their potential to improve soil nutrient uptake and water retention. This study looked into the impact of biochar and biochar-added hydrogels produced from vineyard trimming waste on drought stress. For this purpose, in the first step of the study, biochar was obtained from vineyard trimming wastes by the slow pyrolysis processes under varying conditions. In the second step, the hydrogel was synthesized using PVA and SA polymers, and finally, hydrogels containing 0.1%–0.2%, 0.3%, 0.4%, and 0.5% biochar were produced. The elemental content, characterization, and physicochemical properties of the synthesized biochar and hydrogels have been investigated. During the pot experiments, the effects of hydrogels containing different rates of biochar on the growth of Sultan 7 grapevines produced by cuttings were observed. Chlorophyll content and plant height in grapevine plants cultivated in different environments were monitored, and antioxidative stress-related enzymes (SOD, MDA) in plants were determined as well. The swelling capacity of biochar-containing hydrogels increased with biochar content up to a certain point and then decreased. When the effects of hydrogels on seed germination were examined, it was observed that biochar-added hydrogels positively affected seed germination compared to pure hydrogels and control samples. The increase in biochar content improved seedling germination and root shoot elongation. Under normal irrigation conditions, using biochar-added hydrogels significantly improved the chlorophyll content and height increases of grapevine plants. Significant plant height and chlorophyll content increases were obtained, especially in applications with hydrogels containing 0.5% biochar.