Mikrobiyal gübrelerin kısıtlı sulama altında yetişen hıyar bitkisinin gelişimi, bazı fizyolojik ve biyokimyasal özellikleri ve verimi üzerine etkisi
The effect of microbial fertilizers on the growth, some physiological and biochemical characteristics, and yield of cucumber plants grown under water deficit
- Tez No: 970177
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İLKER UZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Ziraat, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hıyar (Cucumis sativus L.) dünya genelinde yaygın olarak yetiştirilen önemli sebze türlerinden biridir. Hıyarın verim düzeyi, tüm gelişim dönemleri boyunca sağlanan sulama suyunun miktarından büyük ölçüde etkilenmektedir. Kuraklık stresi, bitkilerde çeşitli fizyolojik ve biyokimyasal değişimlere yol açmakta olup, özellikle yaprak kloroplastlarında reaktif oksijen türleri (ROS) dengesinin bozulmasına neden olmaktadır. Bu türler, hücresel düzeyde proteinler, lipitler ve DNA üzerinde oksidatif hasar oluşturarak hücre işlevlerinin bozulmasına yol açmaktadır. Ancak, bitki büyümesinin su kısıtına karşı verdiği yanıt, arbusküler mikorizal mantarlar (AMF) ve bitki büyümesini teşvik eden rizobakteriler (PGPR) gibi toprak kökenli yararlı mikroorganizmalar aracılığıyla düzenlenebilmektedir. Bununla birlikte, bu mikroorganizmaların bitkilerin sınırlı sulama koşullarına karşı gösterdiği direnç üzerindeki etkileri ve mekanizmaları henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Bu çalışmada, 2023 sonbahar ve 2024 ilkbahar dönemlerinde, üç farklı sulama düzeyi (%100, %75 ve %50 ESTK) ve beş farklı gübreleme stratejisinin (kontrol, kimyasal gübre, PGPR, AMF ve PGPR+AMF) hıyar bitkisinin morfolojik, fizyolojik, biyokimyasal ve meyve kalite özellikleri ile toprak biyolojik aktiviteleri üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Morfolojik özellikler kapsamında, mikrobiyal gübre uygulamaları bitki boyu, gövde çapı, yaprak sayısı, yaprak alanı ve yaş/kuru ağırlıklarda anlamlı artışlar sağlamıştır. Su kısıtıyla birlikte büyüme parametrelerinde azalma gözlenmiş, ancak AMF ve PGPR uygulamaları bu azalmayı sınırlandırmıştır. Fizyolojik parametrelerden yaprak oransal su içeriği (YOSİ), klorofil a, b, toplam klorofil içeriği değerleri su kısıtı altında düşerken elektrolit geçirgenlik (EG) artmıştır; mikrobiyal uygulamalar bu olumsuz etkileri hafifletmiştir. AMF pigment düzeylerini ve su içeriğini korurken, PGPR membran stabilitesini desteklemiş; kombine uygulama fizyolojik tepkileri güçlendirmiştir. Biyokimyasal parametrelerde, su stresi malondialdehit (MDA), süperoksit dismutaz (SOD), peroksidaz (POD), prolin ve toplam fenol içeriklerini artırmıştır. Mikrobiyal gübre uygulamaları bu yanıtları güçlendirmiş, AMF ve PGPR MDA seviyelerini düşürüp antioksidan enzim aktivitelerini ve prolin birikimini artırmıştır. Meyve verimi ve kalite parametreleri, mikrobiyal uygulamalarla anlamlı düzeyde artmış; meyve sayısı, verim, renk, sertlik, tat ve dış görünüş gibi özellikler iyileşmiştir. Meyvede N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn ve Cu içerikleri artmış; özellikle P ve Zn düzeyleri AMF uygulamalarında yüksek bulunmuştur. Kök kolonizasyonu, AMF spor sayısı ve bakteri sayısı, mikrobiyal uygulamalarda artmıştır. Kombinasyon uygulamaları en yüksek düzeyleri sağlamış; tekli uygulamalar da kontrol gruplarına göre daha yüksek değerler göstermiştir. Toprak enzim aktiviteleri (glolamilin ilişkili toprak proteini (GRSP), dehidrogenaz, alkalin fosfotaz (ALP) ve β-glukosidaz), tüm mikrobiyal uygulamalarda anlamlı şekilde artmıştır. GRSP artışı toprak yapısını desteklemiş, diğer enzimler mikrobiyal aktivite ve besin dönüşüm kapasitesinin arttığını göstermiştir. Genel olarak, mikrobiyal gübre uygulamaları (özellikle kombine kullanımlar), su kısıtı koşullarında hıyar bitkisinin büyüme, fizyolojik ve biyokimyasal tepkilerinde olumlu etkiler sağlamış; meyve kalitesini ve toprak biyolojik aktivitelerini artırmıştır. Tekli uygulamalar da birçok parametrede kimyasal gübre ile benzer veya üstün sonuçlar vermiştir. Bu çalışma, mikrobiyal gübre uygulamalarının hıyar bitkisinde morfolojik, fizyolojik, biyokimyasal ve mikrobiyolojik parametreler üzerinde sağladığı olumlu etkileri kapsamlı bir şekilde ortaya koymuştur. Ancak, farklı mikrobiyal suşların karşılaştırmalı etkilerinin değerlendirilmesi, mikrobiyal topluluk dinamiklerinin analiz edilmesi ve toprak-mikroorganizma-bitki etkileşimlerinin moleküler düzeyde araştırılması, mikrobiyal gübrelemenin etki mekanizmalarının daha derinlemesine anlaşılmasına önemli katkılar sunacaktır.
Özet (Çeviri)
Cucumber (Cucumis sativus L.) is among the most extensively cultivated vegetable crops worldwide. Its yield potential is highly sensitive to the amount of irrigation water supplied throughout the plant's developmental stages. Drought stress induces a range of physiological and biochemical alterations in plants, notably disrupting the homeostasis of reactive oxygen species (ROS) within chloroplasts of the leaves. These ROS cause oxidative damage to cellular components such as proteins, lipids, and DNA, thereby impairing normal cellular functions. Nonetheless, the plant's response to water stress can be modulated by beneficial soil microorganisms, particularly arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR). Despite growing evidence, the role of these microorganisms in enhancing plant tolerance to deficit irrigation conditions remains incompletely understood. In the present study, the effects of three irrigation regimes (100%, 75%, and 50% of available soil water capacity, ESTK) and five fertilization strategies (control, chemical fertilizer, PGPR, AMF, and a combined PGPR+AMF treatment) were evaluated on the morphological, physiological, biochemical, fruit quality attributes, and soil biological activities of cucumber plants under controlled conditions. Regarding morphological traits, microbial fertilizer applications significantly improved plant height, stem diameter, leaf number, leaf area, and both fresh and dry biomass. While water stress led to a general decline in growth parameters, AMF and PGPR applications effectively mitigated these adverse effects. For physiological responses, leaf relative water content (YOSI), chlorophyll a, chlorophyll b, and total chlorophyll content, declined under increasing water deficit. However, microbial applications alleviated these reductions. AMF treatments were particularly effective in maintaining chlorophyll content and leaf water status, whereas PGPR improved membrane stability; the combined application enhanced these responses more markedly. In terms of biochemical indicators, drought stress resulted in elevated levels of malondialdehyde (MDA), superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), proline, and total phenolics, reflecting heightened oxidative and osmotic stress responses. Microbial treatments reinforced these biochemical defenses, as AMF and PGPR notably reduced MDA accumulation while increasing antioxidant enzyme activities and proline content. Microbial fertilizer applications also significantly enhanced fruit yield and quality traits, including fruit number, total yield, external appearance, taste, firmness, and color. Moreover, the concentrations of essential macro- and micronutrients (N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, and Cu) in fruits increased, with AMF-based treatments particularly improving phosphorus and zinc content. Soil microbial activity indicators—such as root colonization rates, AMF spore counts, and bacterial population densities—were substantially elevated under microbial inoculation treatments. Combination treatments yielded the highest values, though single microbial applications also outperformed both the chemical fertilizer and control treatments. Additionally, microbial applications led to significant increases in soil enzyme activities, including glomalin-related soil protein (GRSP), dehydrogenase, alkaline phosphatase (ALP), and β-glucosidase. GRSP accumulation contributed to improved soil structure, while the other enzymes indicated enhanced microbial activity and nutrient transformation potential. In conclusion, microbial fertilizer applications, especially the combined use of AMF and PGPR, conferred multiple agronomic and ecological benefits by enhancing cucumber plant growth, physiological and biochemical resilience under water-limited conditions, fruit quality, and soil biological function. While combined treatments offered the most pronounced effects, single microbial inoculants also demonstrated excellent performance across several parameters. Nevertheless, further investigations focusing on the comparative efficacy of diverse microbial strains, dynamics of the rhizosphere microbiome, and molecular level soil–microbe–plant interactions are warranted to advance the understanding of microbial fertilization.
Benzer Tezler
- Rhodobacter capsulatus ve rhodobacter sphaeroides bakterilerinin tıbbi aromatik bir bitkinin büyümesi üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of rhodobacter capsulatus and rhodobacter sphaeroides on plant growth of a medicinal aromatic plant
EYLÜL İREM İREZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
MikrobiyolojiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUAZZEZ GÜRGAN ESER
- Mikrobiyal gübrelerin orman fidanlarının fidan karakteristiklerine etkilerinin belirlenmesi
Determination of the effects of microbial fertilizers on forestry characteristics of forest saplings
ORKUN ÖZGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Ormancılık ve Orman MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiOrman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH PARLAK
- Ticari mikrobiyal gübrelerin toprağın enzim aktivitesi ve toprak mikroflorası üzerindeki etkileri
The effects of commercial microbial fertilizers on soil enzyme activity and soil microflora
BETÜL ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
MikrobiyolojiHarran ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİĞDEM KÜÇÜK
- Organik gübrelerin tarımda etkileşimlerinin vermikompost ve mikrobiyal gübreler kullanılarak araştırılması
Investigating the interactions of organic fertilizers in agriculture using vermicompost and microbial fertilizers
SÜLEYMAN DOĞAN
Doktora
İngilizce
2022
BiyolojiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NUSRET ZENCİRCİ
- Mikrobiyal ve kimyasal gübrelerle desteklenmiş farklı kaynaklı organik gübrelerin silajlık mısırda verim ve kalite üzerine etkileri
Effects of different source organic fertilizers supplemented with microbial and chemi̇cal fertilizers on yield and quality in silage corn
HASAN KALE