The Effect of Organic and Mineral Fertilizer Applications on Yield and Soil Microbial Activities in Potato (Solanum tuberosum L.)

Abstract

This research was carried out to determine the effects of organic and mineral fertilizer applications on yield and some soil microbial activities in two potato (Solanum tuberosum L.) varierities (Madeleine and Melody). In this research, two potato varieties were cultivated in Reyhanlı (Hatay) field conditions during 2019-2020. The field trials were design as randomized block design split plots with three replicates. Varieties were in main plots while fertilizers were in sub-plots. Fertilizer apllications were mineral fertilizer (MG1; MG2), barn manure (AG1; AG2), worm manure (SG1; SG2), compozed organic (AG1; SG1) and organo-mineral (MG / 2ÇG1; MG / 2SG1). In the study, tuber yield (kg da-1), soil respiration (CO2 production), dehydrogenase enzyme activity (DHA) and microbial biomass carbon (MBC) contents were determined. The highest yield values were obtained from the compozed organic fertilizer application (AG1SG1) as 5701 kg da-1 in the Madeleine variety. CO2 activities varied between 9,3-17,3 μg gkt-1, while the highest result was obtained from AG2 application in Madeleine variety. DHA values varied between 152,7-675,2 μg TPF gkt-1, the highest result was determined in AG2 application in Melody variety. MBC values were ranged between 64,2-222,6 μg gkt-1, the highest result were obtained in the AG2 application in the Melody variety. The results showed that CO2 and DHA activity were not statistically affected by variation, however tuber yield and MBC activity were found affected by the varieties. According to the results of the research, it was determined that organic and organo-mineral applications caused statistically significant (p <0,05) increases on the parameters examined. 

Keywords

• Vermicompost
• Farm Manure
• Soil Microbial Activity
• Potato

Organik ve Mineral Gübre Uygulamalarının Patates (Solanum tuberosum L.) Bitkisinde Verim ve Toprak Mikrobiyal Aktivitelerine Etkisi

Öz

Bu araştırmada, Hatay ili Reyhanlı ilçesinde ana ürün olarak yetiştirilen patates (Solanum tuberosum L.) bitkisinde, organik ve mineral gübre uygulamalarının, verim ve bazı toprak mikrobiyal aktivitelere etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışma, 2019-2020 yıllarında tesadüf bloklarında bölünmüş parseller deneme desenine göre üç yinelemeli olarak yürütülmüştür. Ana parsellerde çeşitler (Madeleine-Ç1, Melody-Ç2), alt parsellerde ise gübre uygulamaları (mineral gübre (MG1; MG2), ahır gübresi (AG1; AG2), solucan gübresi (SG1; SG2), Kompoze organik (AG1; SG1) ve organo-mineral (MG/2ÇG1; MG/2SG1)) yer almıştır. Çalışmada parsellerin yumru verimi, toprak solunumu (CO2 üretimi), dehidrogenaz enzim aktivitesi (DHA) ve mikrobiyal biyomas karbon (MBC) içerikleri belirlenmiştir. Araştırma sonuçlarına göre en yüksek verim değerleri Madeleine çeşidinde kompoze organik gübre uygulamasından (AG1SG1) 5701 kg da-1 olarak elde edilmiştir. CO2 aktivitesi 9,3-17,3 μg gkt-1 aralığında değişim gösterirken en yüksek Madeleine çeşidinde AG2 uygulamasından elde edilmiştir. DHA değerleri 152,7-675,2 μg TPF gkt-1 aralığında değişim gösterirken en yüksek Melody çeşidinde AG2 uygulamasında belirlenmiştir. MBC değerleri 64,2-222,6 μg gkt-1 en yüksek Melody çeşidinde AG2 uygulamasında belirlenmiştir. CO2 ve DHA aktivitesi çeşit farklılığında istatistiki olarak etkilenmezken yumru verimi ve MBC aktivitesi etkilendiği belirlenmiştir. Araştırma sonuçlarına göre organik ve organo-mineral uygulamaların incelenen parametreler üzerinde istatistiki açıdan önemli (p<0,05) artışlara neden olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Solucan gübresi
• çiftlik gübresi
• toprak mikrobiyal aktivitesi
• patates

References

1. Akpınar, M., Şahin, C. B., İşler, N. (2019). The effects of different nitrogen doses on yield and agricultural properties in early potato farming under the Çukurova conditions. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 24(1), 37-42.
2. Ayoola, O. T., Adeniyan, O. N., (2006). Influence of poultry manure and NPK fertilizer on yield and yield components of crops under different cropping systems in south west nigeria. Afr. J. Biotechnol., 5(15), 1386-1392.
3. Bastıda, F., Kandeler, E., Moreno,J. L., Ros, M,. García, C,. Hernández, T. (2008). Application of fresh and composted organic wastes modifies structure, size and activity of soil microbial community under semiarid climate. Appl Soil Ecol, 40, 318–329. doi:10.1016/ j.apsoil. 2008.05.007.
4. BOKE, S. (2014), Effect of organic and inorganic fertilizer application and seedbed preparation on potato yield and soil properties on alisols of chencha. International Journal of Natural Sciences Research, 2(8), 123-132.
5. Cerny, J., Balık, J., Kulhanek, K., Casova, K., Nedved, V. (2010). Mineral and organic fertilization efficiency in long-term stationary experiments. Plant Soil Environ, 56(1), 28-26.
6. Doğan, K., Ağca, N., Karanlık., S. (2020). Effect of earthworm (Annelida Lumbricidae) and organic adding on soil microbial activities in presence of olive mill wastewater. Fresenius Environmental Bulletin, 29(07), 4930-4938.
7. Doğan, K., Celik, I., Gok, M., Coskan, A. (2011). Effect of different soil tillage methods on rhizobial nodulation. biyomas and nitrogen content of second crop soybean. African Journal of Microbiology Research, 5(20), 3186-3194.
8. Doğan, K., Sarıoğlu, A., Ağca, N. (2016). Zeytin karasuyunun ekolojik yollarla bertaraf edilmesi ve bazı toprak özelliklerine etkisi. Çukurova Tarım Gıda Bil. Dergisi, 31(3), 7-12.

9. Doğan, K. Sarıoğlu, A. Coşkan, A. (2016). Contribution of green manure. rhizobium and humic +fulvic acid on recovering soil biologic activity of olive mill wastewater contaminated soil. Scientific Papers Series A. Agronomy, 59, 63-68.
10. Doğan, K., Sarıoğlu, A., Şakar, E., Karanlık, S. (2018). Zeytin karasuyu. ısıl işlem görmüş solucan gübresi ve çiftlik gübresi uygulamalarının toprak mikrobiyal aktivite değişimlerine etkisi. Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi: 1. Uluslararası Tarımsal Yapılar ve Sulama Kongresi Özel Sayısı, 151-159.
11. Eleroğlu, H., Korkmaz, K., (2016). Effects of different organic fertilizers on the yield and quality traits of seed potato cultivars (Solanum Tuberosum L.), Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology, 4(7), 566-578.
12. Eyüpoğlu, F. (2002). Türkiye Gübre Gereksinimi Tüketimi ve Geleceği. T.C. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı. Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü. Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü İşletme Müdürlüğü Yayınları Teknik Yayın No: T-2, Ankara.
13. FAO (2018). FAO Production Statistics, http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC, [Date of Access: 09.12.2020].
14. Faucı, M. F., Dick, R. P., (1994). Soil microbial dynamics: short and long term effect of inorganic and organic nitrogen. Soil Sci. Soc. Am. J, 58(3), 801-806.
15. Iovıeno, P., Morra, L., Leone, A., Pagano, L., Alfani, A., (2009).Effect of organic and mineral fertilizers on soil respiration and enzyme activities of two mediterranean horticultural soils. Biol Fertil Soils, 45, 555–561.
16. Isermeyer, H. (1952). Eine einfache Methode zur Bestimmung der Bodenatmung und der Karbonate im Böden, Z. Pflanzenaehr. Bodenkd, 5, 56-60.
17. Kandıl, A. A., Attıa, A. N., Badawı, M. A,. Sharıef, A. E., Abıdo, W. A. H. (2011). Effect of water stress and fertilization with inorganic nitrogen and organic chicken manure on yield and yield components of potato. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 5(9), 997-1005.
18. Kannaiyan, S. (2002). Biofertilizers for sustainable crop production. Biotechnology of Biofertilizers, (s. 9-49), Narosa Publishing House,New Delhi.
19. Karam, F., Rouphac, Y., Lahoud, R., Breidi. J., Coll, G. (2009). Influence of genotypes and potassium application rates on yield and potassium use efficiency of potato.J. Agro, 8(1), 27- 32.
20. Kılıç, Ş., Ağca, N., Karanlık, S., Şenol, S., Aydın, M., Yalçın, M., Çelik, İ., Evrendilek, F., Uygur, V., Doğan, K., Aslan, S., Çullu, M. A. (2008). Amik ovasının detaylı toprak etütleri. verimlilik çalışması ve arazi kullanım planlaması. Devlet Planlama Teşkilatı (DPT) Projesi, Proje no: DPT-2002K120480, Hatay.
21. Kurt, G. (2019) İnorganik gübreler ile solucan humusu ve leonarditin patates (Solanum tuberosum L.) bitkisinin verim, verim unsurları ve kalite üzerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.
22. Mandic, L., Djukić, D., Beatovic, I., Jovovic, Z., Pesakovic, M., Stevovic, V. (2011). Effect of different fertilizers on the microbial activity and productivity of soil under potato cultivation. African Journal of Biotechnology, 10(36), 6954-6960.
23. Nakhro, N., Dkhar, MS. (2010). Impact of organic and inorganic fertilizers on microbial populations and biomass carbon in paddy field soil. Journal of Agronomy, 9(3), 102-110.
24. Öhlinger R, (1993), Bestimmung des Biomasse-Kohlenstoffs mittels Fumigation-Extraktion. In: Schinner. F.. Öhlinger. R.. Kandeler. E.. Margesin. R. (eds) Bodenbiologische Arbeitsmethoden, 2 Auflage, Springer Verlag, Berlin Heidelberg.
25. Perez, D. V., Alcantara, S., Ribeiro, C. C., Pereira, R.E., Fontes, G. C,. Wasserman, M. A., Venezuela, T. C., Meneguelli, N. A,. De Macedo, J. R. C., Barradas, A. A. (2007). Composted municipal waste effects on chemical properties of a Brazilian soil. Bioresour. Technol, 98, 525-533.
26. Polat, H. (2020), Türkiye’de kimyasal azotlu gübre tüketim durumunun ve toprak analizi zorunluluğunun azotlu gübre kullanımına etkilerinin değerlendirilmesi,.Toprak Su Dergisi, 9(2), 60-71.
27. Sarıoğlu, A,. Doğan, K., Kızıltuğ, T., Coşkan, A., (2017). Organo-mineral fertilizer applications for sustainable agriculture. Scientific Papers Series A. Agronomy, 60, 161-166.
28. Sparling, G. P. (1997). Soil microbial biomass. activity and nutrient cycling as indicators of soil health. In: Pankhurst C, Doube BM, Gupta VVSR (eds) Biological İndicators Of Soil Health, Cabınternational, pp 97–119.
29. Stark, C. Condron, L. M., Stewart, A. D., Di, H. J.. O’callaghan, M. (2007). Influence of organic and mineral amendments on microbial soil properties and processes, Appl. Soil Ecol, 35, 73-93.
30. Suh, C., Meka, S. S., Ngom, A. F., Neba, D. A., Kemngwa, I. T., Sonkouat, A. D., Njualem, D. (2015). Effects of organic and inorganic fertilizers on growth and yield of potato (Solanum tuberosum L.) in the western highlands of cameroon, International Journal of Development Research, 5(02).
31. Taheri, N., Sharif-Abad, H. H., Yousefi, K., Roholla-Mousavi, S. (2012). Effect of compost and animal manure with phosphorus and zinc fertilizer on yield of seed potatoes. Journal of Soil Science and Plant Nutrition,12(4), 705-714.
32. Tejada, M., Gonzalez, J. (2003). Effects of the application of a compost originating from crushed cotton gin residues on wheat yield under dryland conditions, Eur. Agron, J, 19, 357-368.
33. Thalman, A. (1967), Über die mikrobielle Aktivitaet und ihre Beziehungen zur Fruchtbarkeitsmerkmalen einiger Ackerböden unter besonderer Berücksichtigung der Dehydrogenase aktivitaet (TTC-Reduktion). Diss. Giessen (FRG).
34. TÜİK (2019). Bitkisel Üretim İstatistikleri, https://tuikweb.tuik.gov.tr/VeriBilgi.do?alt_id=1001, [Erişim tarihi: 09.12.2020].
35. Yılmaz, F. I., Kurt, S. (2018). Biyokömür ve vermikompost uygulamalarının toprağın bazı biyolojik özellikleri üzerine etkisi. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 6(2), 143-150.
36. Yourtchi, M. S., Hadi, M. H. S., Darzi, M. T. (2013). Effect of nitrogen fertilizer and vermicompost on vegetative growth, yield and NPK uptake by tuber of potato (Agriacv.). Int. J. Agric. CropSci, 5(18), 2033-2040.