The Effects of Different Salinity Levels (NaCI) on Yield and Plant Growth in Soilless Culture Head Lettuce (Lactuca Sativa L.)

Abstract

The objective of this study was to determine the effects of different salinity levels (NaCI) on head lettuce (Lactuca Sativa L. capitata cv. Bombala) development in soilless culture. This study was conducted to cover two separate production periods (1st and 2nd production periods). The randomized blocks were arranged on the basis of the experimental design with 3 replicates in two production periods. Three different NaCI salinity levels (S0: control, S1: S0+1 dS m-1, S2: S0+2 dS m-1) with Hoagland Solution on lettuce development was tested in a perlite substrate. The Hoagland solution was used as control (S0). Salinity levels of S1 and S2 salinity levels were adjusted by adding stock NaCl solution. The results obtained had a statistically significant effect on the yield of the NaCI levels. The yield decreased as NaCI concentration of the nutrient solution increased. The highest yield for the production periods was determined in the control (S0) subjects without NaCI application, while the lowest yield was determined for the highest NaCI concentration of the nutrient solution (S2). Results in relation to lettuce showed that NaCI levels had a statistically significant effect on yield. The yield decreased as NaCI concentration of the nutrient solution increased. Moreover, the highest yield for production periods was determined in control (S0), while the lowest yield was determined for the highest NaCI level (S2). It can be concluded that the effect of salinity on plant head diameter (width), plant head height (height), plant dry weight and vitamin C content was found to be statistically non-significant. However, the increase in salt levels decreased these values. The lowest leaf proportional water coverage values and the highest leaf cell membrane damage index values were determined in S2 level. Overall; salinity, which has made up with NaCI, conditions have negative effects on soilless head lettuce cultivation.

Keywords

• Salinity,soilless culture,head lettuce (cv. Bombala),yield,plant development

Topraksız Kültür Baş Salata (Lactuca Sativa L.) Yetiştiriciliğinde Farklı Tuzluluk (NaCI) Düzeylerinin Verim ve Bitki Gelişimi Üzerindeki Etkileri

Abstract

Bu araştırma, topraksız kültür baş salata (Lactuca Sativa L. capitata cv. Bombala) yetiştiriciliğinde farklı tuzluluk düzeylerinin (NaCI), verim ve bitki gelişimi üzerindeki etkilerinin belirlenmesi amacıyla yürütülmüştür. Araştırma 3 tekrarlı olacak şekilde tesadüf blokları deneme desenine göre iki ayrı üretim döneminde (1. ve 2. üretim dönemi) yapılmıştır. Üç farklı NaCI tuzluluk seviyesi (S0: Kontrol, S1: S0+1 dS m-1, S2: S0+2 dS m-1) ve Hoagland besin çözeltisi ile birlikte baş salata bitkisinin gelişimi perlit ortamında denenmiştir. Kontrol (S0) olarak Hoagland çözeltisi kullanılmıştır. S1 ve S2 tuz seviyelerinin tuzluluk düzeyleri stok NaCI çözeltisi ilave edilerek ayarlanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, NaCI dozları verim üzerinde istatistiksel olarak önemli bir etki yaratmıştır. Besin çözeltisinin NaCI konsantrasyonu arttıkça verim düşmüştür. Üretim dönemlerine ilişkin en yüksek verim, NaCI uygulaması yapılmayan kontrol (S0) konularında tespit edilirken, en düşük verim ise besin çözeltisi NaCI konsatrasyonun en yüksek düzeyi olan (S2) konularda belirlenmiştir. Tuzluluğun (NaCI); bitki baş çapı (en), bitki baş yüksekliği (boy), bitki kuru ağırlığı ve vitamin C içeriği üzerindeki etkisi istatistiksel anlamda önemsiz bulunmuştur. Bununla birlikte, NaCI düzeylerindeki artış söz konusu değerleri azaltmıştır. S2 konularında en düşük yaprak oransal su kapsamı değerleri ve en yüksek yaprak hücreleri membran zararlanma indeksi değerleri belirlenmiştir. Elde edilen tüm bulgular; NaCI ile oluşturulan tuzlu koşulların topraksız baş salata yetiştiriciliğinde olumsuz etkiler yarattığı yönündedir.

Keywords

• Tuzluluk,topraksız tarım,baş salata (cv. Bombala),verim,bitki gelişimi

References

1. Akat H, 2012. Tuz stresi koşullarında yetiştirilen Limonium sinuatum (Statice) bitkisinde kalsiyum uygulamalarının verim ve gelişim üzerine etkisi. Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi (Basılmış).
2. Akat H, Özzambak M, 2013. Örtü Altı Tuzlu Koşullarda Yetiştirilen Limonium sinuatum Bitkisinde Kalsiyum Uygulamalarının Stres Parametreleri Üzerine Etkileri. Namık Kemal Üniversitesi, Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 10(1): 48-58.
3. Akat H, Özzambak M, 2014. The Effects of Ca Application on Some Stress Parameters Under Salinity Conditions in the Open Field Growing of Limonium Sinuatum. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 51(1): 59-68.
4. Akat H, Saraçoğlu-Akat Ö, 2017. The Effects of Organic Substances and Foliar Calcium Applications on Limonium sinuatum Cultivation in Saline Conditions. Current Trends in Science and Landscape Management. M Hasanuzzaman, K.R. Hakeem, K Nahar, H Alharby (eds), Sofia St. Kliment Ohridski University Press, Chapter: 25, 285-295 pp.
5. Akat Ö, 2008. Farklı Tuzluluk Düzeyleri ve Yıkama Oranlarının Gerbera Bitkisinde Gelişim, Verim, Kalite ve Su Tüketimi Üzerine Etkileri, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi (Basılmış).
6. Alberici A, Quattrini E, Penati M, Martinetti L, Gallina PM, Ferrante A, Schiavi M, 2007. Effect of The Reduction of Nutrient Solution Concentration on Leafy Vegetables Quality Grown in Floating System. International Symposium on High Technology for Greenhouse System Management: Greensys2007. De Pascale S ve ark. (eds). Acta Horticulturae, 801: 1167-1176.
7. Allakhverdiev SI, Sakamoto A, Nishiyama Y, Inaba M, Murata N, 2000. Ionic and Osmotic Effects of NaCl-Induced Inactivation of Photosystems I and II in Synechococcus sp. Plant Physiology, 123(3): 1047–1056.
8. Al–Maskri A, Al–Kharusi L, Al–Miqbali H, 2010. Effects of Salinity Stress on Growth of Lettuce (Lactuca sativa) Under Closed–Recycle Nutrient FilmT. International Journal of Agriculture and Biology 12: 377–380.

9. Andriolo JL, Gean LD, Maiquel HW, Rodrigo DSG, Gis OCB, 2005. Growth and Yield of Lettuce Plants Under Salinity. Horticultura Brasileira, 23(4) : 931-934.
10. Anonim, 2019. World Water Assessment Programme 2009. The United Nation World Water Development Report 3. Water in a Changing World. Paris UNESCO and London Earthscan (Erişim Tarihi: 17.11.2019).
11. Arslan A, 2011. Biberde 24-Epibrassinolid Uygulamaları ile Kuraklık Stresine Karşı Toleransın Artırılması, Sütçü İmam Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
12. Barbieri G, Bottino A, Stasio ED, Vallone S, Maggio A, 2011. Proline and Light as Quality Enhancers of Rocket (Eruca sativa Miller) Grown Under Saline Conditions. Scientia Horticulturae 128: 393–400.
13. Bayram M, Daşgan HY, 2018. Tuza Tolerant Bazı Domates Genotiplerininin Arazi Performanslarının Belirlenmesi. Çukurova Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 36 (5):107-116.
14. Bora M, 2015. Değişik Vejetasyon Dönemlerine Kadar Uygulanan Farklı Tuz Konsantrasyonlarının Biberde Meydana Getirdiği Fizyolojik, Morfolojik ve Kimyasal Değişikliklerin Belirlenmesi, Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
15. Cassaniti C, Romano D, Hop MECM, Flowers TJ, 2013. Growing Floricultural Crops with Brackish Water. Environmental and Experimental Botany, 92: 165-175.
16. Cataldo DA, Haroon M, Schrader LE, Youngs VL, 1975. Rapid Colorimetric Determination of Nitrate In Plant Tissue by Nitration of Salicylic Acid. Communications in Soil Science & Plant Analysis, 6: 71-80.
17. Çamoğlu G, Demirel K, 2015. Marulda Farklı Tuz ve Potasyum Uygulamalarının Verim ve Bazı Fizyo–Morfolojik Özelliklere Etkileri. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 3 (1): 89–97.
18. Deveci M, Tuğrul B, 2017. Ispanakta Tuz Stresinin Yaprak Fizyolojik Özelliklerine Etkisi. Akademik Ziraat Dergisi, 6 (Özel Sayı): 89 – 98.
19. Duyar H, Kılıç CC, Tüzel Y, 2017. Yüzen Su Kültüründe Tere ve Roka Üretiminde Tuz Stresinin Etkisi. Ege Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projesi Sonuç Raporu, 2013- BAMYO-002.
20. Duyar H, Tüzel Y, Kılıç CC, Öztekin GB, 2013. Bazı Yaprakları Yenen Sebze Türlerinin Su Kültüründe Yetiştiriciliği Üzerinde Araştırmalar. Ege Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projesi Sonuç Raporu, 2009- BAMYO-002.
21. Fallovo C, Rouphael Y, Rea E, Battistelli A, Colla G, 2009. Nutrient Solution Concentration and Growing Season Affect Yield and Quality of Lactuca sativa L. var. acephala in Foating Raft Cultur. Journal Science Food and Agriculture, 89: 1682–1689.
22. Fan S, Blake T, 1994. Abscisic Acid Induced Electrolyte Leakage in Woody Species With Contrasting Ecological Requirements. Physiologia Plantarum, 90: 414-419.
23. Faroq S, Azam F, 2006. The Use of Cell Membrane Stability (Cms) Technique to Screen for Salt Tolerant Wheat Varieties. Journal of Plant Physiology, 163: 629-637.
24. Garmendia I, Mangas VJ, 2014. Comparative Study of Substrate–Based and Commercial Formulations of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in Romaine Lettuce Subjected to Salt Stress. Journal of Plant Nutrition, 7: 1717–1731.
25. Grieve CM, Grattan SR, Maas EV, 2012. Plant Salt Tolerance. In: WW Wallender and KK Tanji (eds.) ASCE Manual and Reports on Engineering Practice No. 71 Agricultural Salinity Assessment and Management (2nd Edition). ASCE, Reston, VA. Chapter 13 pp: 405-459.
26. Gül A, Öztan F, Eroğul D, Yağmur B, Ongun AR, 2003. The Use of Organic Manure For Iceberg Lettuce Plants Grown In Substrates. International Symposium on The Horizons of Using Organic Matter and Substrates in Horticulture, pp:53-57.
27. Güneş A, Alpaslan M, İnal A, 2010. Bitki Besleme ve Gübreleme. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, Yayın no: 1581, Ders kitabı: 533.
28. Hamdi MM, Boughattas I, Chikh-Rouhou H, Souhli E, Bettaieb T, 2014. Effect of Different Levels of Nitrogen Fertilizer on Morphological and Physiological Parameters and Nitrates Accumulation of Lettuce Cultivars (Lactuca sativa L.). Research in Plant Biology, 4 (4): 27-38.
29. Jensen MH, 1997. Hydroponics. Hortscience, 32 (6): 1018-1021.
30. Kacar B, 1972. Bitki ve Toprağın Kimyasal Analizleri II, Bitki Analizleri. A.Ü. Ziraat Fakültesi yayınları 453. Uygulama kılavuzu 155: 37-49.
31. Kardüz Y, Tüzel Y, Öztekin GB, 2015. Kapilar Sistemde Salata-Marul Yetiştiriciliğinde Mikoriza Uygulaması. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 52 (2):151-159.
32. Kılıç CC, Duyar H, Akat Saraçoğlu Ö, Pekcan T, 2015. Topraksız Tarım Iceberg Marul Yetiştiriciliğinde Farklı Azot Dozlarının ve Dikim Tarihlerinin Verim, Besin Maddeleri ve Kalite Üzerine Etkisi. Ege Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projesi Sonuç Raporu, 2015/BAMYO/002.
33. Kuşvuran Ş, 2010. Kavunlarda Kuraklık ve Tuzluluğa Toleransın Fizyolojik Mekanizmaları arasındaki Bağlantılar, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi (Basılmış).
34. Kuşvuran Ş, Daşgan HY, Abak K. 2011. Farklı Kavun Genotiplerinin Kuraklık Stresine Tepkileri. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 23(3): 209-219.
35. Küçükahmetler Ö, 2003. Farklı Lisianthus (Eustoma Grandiflorum Raf. Shinn) Çeşitlerinde In vitro ve In vivo koşullarda Tuz Stresinin Büyüme ve Gelişmeye Etkisi, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi (Basılmış).
36. Maloupa E, 2002. Hydroponic systems. Hydroponic Production of Vegetables and Ornamentals, Embryo Publications, D Savvas and H Passam (eds.), Embryo Publications, Athens, pp: 143 – 178.
37. Mascarini L, Delfino OS, Vilella F, 2001. Evapotranspiration of Two Gerbera Jamesonii Cultivars in Hydroponics: Adjustment of Models for Greenhouses. Proc. ISOSC Congress 2000. A Bar-Tal & Z Plaut (eds). Acta Horticulturae, 554: 261 – 269.
38. Memon, S.A., Hou, X., Wang, L.J., 2010. Morphological Analysis of Salt Stress Response of Pak Choi. Electronic Journal of Environmental, Agricultural and Food Chemistry, 9 (1): 248–254.
39. Mola I, Mori M, Chiaranda FQ, 2013. Interaction Between Salinity and Crop Cycle: Effect on Yield and Quality of Lettuce. International Journal of Agricultural Science and Research (IJASR), 3(1): 63-88.
40. Niu G, Cabrera RI, 2010. Growth and Physiological Responses of Landscape Plants to Saline Water Irrigation: A Review. HortScience, 45: 1605–1609.
41. Pasternak D, De Malachy Y, Borrovıc I, Shram M, Avıram, C, 1986. Irrigation With Brackish Water Under Desert Conditions. IV. In: Salt Tolerance Studies With Lettuce. Agriculture Water Management, 11: 303-311.
42. Patil T, Singh M, Khanna M, Singh DK, Hasan M, 2013. Response of Lettuce (Lactuca sativa L.) to Trickle Irrigation under Different Irrigation Intervals, N Application Rate and Crop Geometry . Indian Journal of Agricultural Economics, 68 (4): 573-582.
43. Pearson D, 1970. The Chemical Analysis of Foods (6th edn). Chemical Publishing Co Inc, New York, USA.
44. Perez-Lopez U, Robredo A, Lacuesta M, Mena-Petite A, Munoz-Rueda A, 2008. The Impact of Salt Stress on the Water Status of Barley Plants is Partially Mitigated by Elevated CO2. Environmental and Experimental Botany, 66 (3): 463-470.
45. Pitura K, Michalojc Z, 2012. Influence of Nitrogen Doses on Salt Concentration, Yield, Biological Value and Chemical Composition of Some Vegetables Plants Pieces. Part (I) Yield and biological Value. Acta Scientiarum Polonorum Hortorum Cultus, 11(6): 145- 153.
46. Quamme HA, Stushnoff C, 1983. Resistance to Environmental Stress. In: Moore JN, Janick J (eds) Methods in Fruit Breeding. Purdue University Press, West lafayette, India, pp:242-266.
47. Rhoades JD, Kandiah A, Mashali AM, 1992. Saline Waters as Resources. The Use of Saline Waters or Crop Production, FAO Irrigation and Drainage Paper, 48, Food and Agriculture Organization of The United Nations, Rome, 133 p. 5-10.
48. Savvas D, Gianquinto G, Tuzel Y, Gruda N, 2013. FAO Plant Production and Protection Paper 217. GAPs for Greenhouse Vegetable Crops: Principles for Mediterranean Climate Areas. Chapter: 12, Soilless Culture, pp: 303-352.
49. Sevgican A, 2002. Örtüaltı Sebzeciliği (Topraksız Tarım) Cilt – II, Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, İzmir.
50. Shannon MC, Grieve CM, 1999. Tolerance of Vegetable Crops to Salinity. Scientia Horticulturae, 78: 5-38.
51. Sivritepe N, 2000. Physiologycal Changes In Grapevines Induced by Osmatic Stres Originated From Salt and Their Role In Salt Resistance. Turkish Journal of Biology, 24: 97-104.
52. Sood M, Malhotra SR, 2001. Effects of Processing and Cooking on Ascorbic Acid Content of Chickpea (Cicer arietinum L.) Varieties. Journal of the Science of Food and Agriculture, 82 (1): 65–68.
53. Süyüm K, 2011. Karpuz Genetik Kaynaklarının Tuzluluk ve Kuraklığa Tolerans Seviyelerinin Belirlenmesi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
54. Torabi M, 2014. Physiological and Biochemical Responses of Plants to Salt Stress. The 1st International Conferance on New Ideas in Agriculture. Islmaic Azad University Khorasgan Branch. 26-27 January, Isfahan, Iran.
55. Turan MA, Kalkat V, Taban S, 2007. Salinity-Induced Stomatal Resistance, Proline, Chlorophyll and Ion Concentrations of Bean. International Journal of Agricultural Research, 2 (5): 483–488
56. Turhan A, Kuscu H, Ozmen N, Demir AO, 2014b. Farklı Tuzluluk Düzeylerinin Sarımsakta (Allium sativum L.) Verim ve Bazı Kalite Özelliklerine Etkisi. Tarım Bilimleri Dergisi, 20: 280-287.
57. Turhan A, Kuscu H, Ozmen N, Serbeci MS, Demir AO, 2014a. Effect of Different Concentrations of Diluted Seawater on Yield and Quality of Lettuce. Chilean Journal of Agricultural Research, 74: 111–116.
58. TÜİK, 2019. Türkiye İstatistik Kurumu Verileri. http://www.tuik.gov.tr/PreTablo.do?alt_id=1001 (Erişim Tarihi: 05.03.2020).
59. Türkan İ, Bor M, Özdemir F, Koca H, 2005. Differantial Responses of Lipid Peroxidation and Antioxidants in the Leaves of Drought-Tolerant P. acutifolius Gray and Drought Sensitive P. vulgaris L. Subjected to Polyethylene Glycol Mediates Water Stres. Plant Science, 168: 223-231.
60. Villora G, Moreno A, Pulgar G, Romero L, 2000. Yield Improvement in Zucchini Under Salt Stress: Determining Micronutrient Balance. Scientia Horticulturae, 86: 175-183.
61. Yagmur B, Aydın S, Okur B, Coskun A, 2010. Effect of Salt in Irrigation Water on Some Physical and Chemical Properties of Lettuce Plant and Soil. Asian Journal of Chemistry, 22 (1): 531–538.
62. Yakıt S, Tuna AL, 2006. The Effects of Ca, K and Mg On The Stress Parameters of The Maize (Zea mays L. ) Plant Under Salinity Stress. Mediterranean Agricultural Sciences, 19 (1): 59-67.
63. Yanmaz R, Duman İ, Yaralı F, Demir K, Sarıkamış G, Sarı, N, Balkaya A, Kaymak HÇ, Akan S, Özalp R, 2015. Sebze Üretiminde Değişimler ve Yeni Arayışlar. Türkiye ZMO VIII. Türkiye Ziraat Mühendisleri Teknik Kongresi, Bildiriler Kitabı Cilt 1, s.579-600.
64. Zheng QS, Liu ZP, Liu YL, Liu L, 2004. Effects of Iso-Osmotic Salt and Water Stresses on Growth and Ionic Distribution in Aloe Seedlings. Journal of Plant Ecology, 28 (6), 823-827.
65. Zhu J, Bie Z, Li Y, 2008. Physiological and Growth Responses of Two Different Salt-Sensitive Cucumber Cultivars to NaCl Stress. Soil Science and Plant Nutrition, 54: 400–407.