Fe(0) nanopartikülünün ayçiçeği yetiştiriciliğinde gübre olarak kullanım potansiyelinin araştırılması

Abstract

Ayçiçeği, içerdiği yüksek orandaki yağ miktarı nedeniyle ülkemizde ve dünyada önemli bir tarım ürünüdür. Ayçiçeği başta olmak üzere yem ve yağ sanayi için gerekli hammadde önemli ölçüde ithal edilmektedir. Bu stratejik ürünlerin kaliteli bir şekilde yurt içinde üretimi ve ihracatı ülke ekonomisini rahatlatacaktır. Bu nedenle ayçiçeğinde verimin arttırılması gereklidir. Ürün verimini arttırmak için gübre ve pestisit olarak kullanılan kimyasallar çevre kirliliğine neden olarak canlılara zarar vermektedir. Nanoteknoloji, ayçiçeği yetiştiriciliğinde verimi arttırmaya yönelik çevre kirliliği riskini minimize eden alternatif yöntemler sunmaktadır. Nanomalzemeler, boyutlarının küçük ve yüzey alanının geniş olmasından dolayı daha iyi reaktivite, iletkenlik ve dayanım gibi özelliklere sahiptir. Birçok farklı nanomalzemenin gübre olarak kullanıldığında çeşitli bitkilerde olumlu sonuçları literatürde mevcuttur. Bu nedenle tez çalışmasında, yeşil sentez yolu ile bitkisel kaynaklardan sentezlenmiş olan sıfır değerlikli demir nanopartiküllerin [Fe(0) NP] hidroponik, kum ve toprak ortamlarında ayçiçeğine verilerek nanopartiküllerin bitki gelişimi üzerine organ (gövde-kök boyları, yaprak sayısı ve yüzey alanı, taze ve kuru ağırlıklar), hücre [antioksidan enzim seviyeleri, malondialdehid (MDA), hidrojen peroksit], ve organel (klorofil ve karetenoid miktarları) düzeyinde etkisini araştırmak ve nanopartiküllerin tarımda gübre olarak kullanım potansiyelinin ortaya konulması amaçlanmıştır. Çalışmada, ayçiçeğinde Fe(0) NP etkisini karşılaştırmalı bir şekilde görmek üzere demirsiz kontrol grubu, ticari gübre olarak kullanılan Fe-EDTA grubu ve farklı konsantrasyonlarda (1.5, 2.5, 5, 10 ve 20 ppm) Fe(0) NP uygulamaları oluşturulmuştur. Hidroponik ortamda 2.5 ve 5 ppm Fe(0) NP uygulamaları, kum ve toprak ortamlarında ise 5 – 20 ppm arasındaki Fe(0) NP uygulamaları ayçiçeği gelişimi açısından olumlu sonuç vermiştir ve antioksidan seviyelerindeki değişimlere bakılarak bu uygulamaların bitkide Fe-EDTA uygulamasına göre daha az oksidatif strese neden olduğu gözlemlenmiştir.Due to its high level oil content, sunflower is an important crop for both our country and the world. A significant amount of row materials, especially sunflowers that are used for feed and oil industries have being imported by our country. However, high quality production and exportation of these strategic crops would contribute to national economy. Therefore, increase in sunflower yield is needed. The chemicals used as fertilizer and pesticides in order to increase the crop yield, damage the living beings by leading to environmental pollution. Nanotechnology offers alternative approaches in order to increase the efficiency in sunflower growth while it minimize the risk of environmental pollution at the same time. Nanomaterials have properties such as high reactivity, conductivity and strength due to their small size and large surface area. The positive results of many different nanomaterials in various plants when used as fertilizer are available in the literature. Thus in this study, it was aimed to investigate the effect of green synthesized nano zero valent irons [Fe(0) NP] on plant development at organ (stem-root lengths, leaf number and surface area, fresh and dry weights), cell [antioxidant enzyme levels, malondialdehide (MDA), hidrogen peroxide], and organelle (chlorophyll and caretenoid amounts) levels by giving the nanoparticles to sunflower in the hydroponic, sand and soil environments to demonstrate the potential of the use of nanoparticles as fertilizer in agriculture. For that purpose, the experimental groups without iron, with Fe-EDTA which is used as commercial fertilizer, and with Fe(0) NP at different concentrations (1.5, 2.5, 5, 10 and 20 ppm) have been set up. In the hidroponic environment, application of 2.5 and 5 ppm Fe(0) NP, in the sand and soil environments and application between 5-20 ppm Fe(0) NP showed a positive effect on sunflower growth. In addition, considering the changes in antioxidant levels, it was observed that nanoparticle applications caused less oxidative stress in plants than the group with Fe-EDTA.