Effect of zinc forms and doses on dry matter yield of maize

Abstract

Significant reductions have been reported in plant yields due to the zinc (Zn) deficiency. The Zn fertilization is one of the most effective methods to prevent the yield decreases. The Zn dose and form of the fertilizer used are assumed to be important in the Zn use efficiency of the plants. This study was conducted to determine the effects of increasing doses [0 (control), 0.2, 1, 5 mg kg-1] and different forms (ZnO, ZnSO4.7H2O, Zn-EDTA, ZnCl2) of Zn applications on growth, shoot SPAD value, dry matter yield, Zn concentration and Zn content of maize plants under greenhouse conditions. The results of the experiment showed yield losses due to Zn deficiency, whereas Zn application prevented the yield losses. Yield increase ratio due to zinc application ranged from 9 to 191% and the most significant increase compared to the control application was obtained in 1 and 5 mg kg-1 Zn treatments. The ratios of yield increase indicated the importance of applied Zn form. The increase in shoot dry matter yield in the lowest ZnO dose of 0.2 mg kg-1 compared to the control was 11%, while this value was 139, 101 and 49 for Zn-EDTA, ZnCl2 and ZnSO4.7H2O forms, respectively. Zinc applications increased shoot dry matter yield as well as shoot Zn concentration. Yield increases revealed the importance of Zn application dose, whereas the Zn fertilizer form did not cause a significant difference in yield. Similar findings were obtained in Zn uptake per plant. The results showed that the most effective Zn application dose was 1 mg kg-1, and Zn-EDTA was the most effective form for plant growth and Zn use efficiency, followed by ZnCl2, ZnSO4.7H2O and ZnO, respectively.

Keywords

• Zinc form,Application dose,Zinc deficiency,Dry matter yield,Maize

Farklı çinko form ve dozlarının mısırın kuru madde verimi üzerine etkisi

Abstract

Çinko eksikliğinden kaynaklı bitkisel verimde önemli düşüşlerin olduğu bildirilmiştir. Bu düşüşlere karşılık alınabilecek en etkin yöntemlerden bir tanesi Zn gübrelemesidir. Bitkinin Zn kullanım etkinliğinde, uygulanan gübrenin Zn dozu ve formunun önemli olduğu düşünülmektedir. Bu amaçla, sera koşullarında artan dozlarda [0 (kontrol), 0.2, 1, 5 mg kg-1] ve farklı formlarda (ZnO, ZnSO4.7H2O, Zn-EDTA, ZnCl2) Zn uygulamalarının mısır bitkisinin büyüme, yeşil aksam SPAD değeri, kuru madde verimi, Zn konsantrasyonu ve Zn içeriği üzerine etkisi belirlenmiştir. Denemede elde edilen bulgulara göre, Zn noksanlığından kaynaklı verim kayıplarının olduğu buna karşılık Zn uygulamasının söz konusu verim kayıplarının önüne geçtiği saptanmıştır. Çinko uygulamasından kaynaklı verim artış oranlarının %9 ile %191 arasında değiştiği, kontrol uygulamasına göre en belirgin artışların 1 ve 5 mg kg-1 Zn uygulamalarında olduğu bulunmuştur. Bu artış oranları üzerine uygulanan Zn formunun da önemli olabildiği belirlenmiştir. Özellikle en düşük Zn uygulama dozu olan 0.2 mg kg-1’da kontrol uygulamasına göre ZnO’den kaynaklı yeşil aksam kuru madde verim artışı %11 elde edilirken bu değer Zn-EDTA, ZnCl2 ve ZnSO4.7H2O için sırasıyla %139, %101 ve %49 olarak saptanmıştır. Çinko uygulamaları, bitkinin yeşil aksam kuru madde veriminde olduğu gibi yeşil aksam Zn konsantrasyonunu da arttırmıştır. Bu artışlarda, Zn uygulama dozunun önemli olduğu buna karşılık uygulanan gübre formunun önemli bir farklılık yaratmadığı belirlenmiştir. Benzer bulgular bitki başına Zn alınım miktarında da elde edilmiştir. Sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde en etkin Zn uygulama dozunun 1 mg kg-1 olduğu, bunun dışında Zn formları içinde bitkinin büyümesinde ve Zn kullanım etkinliğinde en etkin formun Zn-EDTA olduğu, bunu sırasıyla ZnCl2, ZnSO4.7H2O ve ZnO’in izlediği görülmüştür.

Keywords

• Çinko formu,Uygulama dozu,Çinko noksanlığı,Kuru madde verimi,Mısır

References

1. Aktaş H, Abak K, Öztürk L, Çakmak İ (2006) The effect of zinc on growth and shoot concentrations of sodium and potassium in pepper plants under salinity stress. Turkish Journal Agriculture Forestry 30: 407-412.
2. Alloway BJ (2009) Soil factors associated with zinc deficiency in crops and humans. Environmental Geochemistry and Health 31(5): 537-548.
3. Bagci SA, Ekiz H, Yilmaz, A, Cakmak, I (2007) Effects of zinc deficiency and drought on grain yield of field-grown wheat cultivars in Central Anatolia. Journal of Agronomy & Crop Science 193: 198-206.
4. Bouyoucos GJ (1951) A Recalibration of hydrometer for making mechanical analysis of soil. Agronomy Journal 43: 434-437.
5. Cakmak I (2008) Enrichment of cereal grains with zinc: agronomic or biofortification. Plant Soil 302(1-2): 1-17.
6. Cakmak I, Kalayci M, Kaya Y, Torun AA, Aydin N, Wang Y, Arisoy Z, Erdem H, Yazici A, Gokmen O, Ozturk L, Horst WJ (2010) Biofortification and localization of zinc in wheat grain. Journal of Agricultural & Food Chemistry 58: 9092-9102.
7. Cakmak I, Kutman UB (2018) Agronomic biofortification of cereals with zinc: A review. European Journal of Soil Science 69: 172-180.
8. Cevizcioğlu Ö (2012) Değişik çinko formlarının ekmeklik buğdayda verim ve tane çinko konsantrasyonu üzerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ.

9. Çağlar KÖ (1949) Toprak Bilgisi. Ankara Üniversitesi. Yayınları No: 10, Ankara.
10. Dhaliwal SS, Sadana US, Manchanda JS, Dhadli HS (2009) Biofortification of wheat grains with zinc (Zn) and iron (Fe) in typic ustochrept soils of Punjab. Indian Journal of Fertilizers 5: 13-16.
11. Dhaliwal SS, Ram H, Shukla AK, Mavi GS (2019) Zinc biofortification of bread wheat, triticale, and durum wheat cultivars by foliar zinc fertilization. Journal of Plant Nutrition 42(8): 813.
12. Erdem H (2011) Silajlık mısır çeşitlerinin verim ve kalitesine çinko gübrelemesinin etkilerinin belirlenmesi. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 28(2): 199-206.
13. FAO (2018) FAO Statistical Year. http://faostat.fao.org. Erişim 15 Mart 2018.
14. Genç Y, McDonald GK, Graham RD (2004) Differential expression of zinc efficiency during the growing season of barley. Plant and Soil 263: 273-282.
15. Graham RD, Welch RM (1996) Breeding for staple-food crops with high micronutrient density: Working Papers on Agricultural Strategies for Micronutrients, No.3. International Food Policy Institute, Washington DC.
16. Grewal HS, Williams R (1999) Alfalfa genotypes differ in their ability to tolerate zinc deficiency. Plant and Soil 214: 39-48.
17. Gülmezoğlu N, Aytaç, Z (2016) Farklı çinko uygulamalarının aspir bitkisinin verimi ve çinko alımı üzerine etkisi. Toprak Su Dergisi 5(2): 11-17.
18. Güneş A, İnal A, Alpaslan M, Çıkılı Y (1999) Effect of salinity on phosphorus induced zinc deficency in pepper (Capsicum annuum L.) Plants. Agriculture and Forestry 23: 459-464.
19. Hacısalihoğlu G, Öztürk L, Çakmak İ, Welch RM, Kochian L (2004) Genotypic variation in common bean in response to zinc deficiency in calcareous soil. Plant and Soil 259: 71-83.
20. Hotz C, Brown KH (2004) Assessment of the risk of zinc deficiency in populations and options for its control. Food Nutrition Bulletin 25: 94-204.
21. Jackson ML (1959) Soil chemical analysis. Englewood Cliffs, New Jersey.
22. Khan HR, McDonald GK, Rengel Z (1998) Chickpea genotypes differ in their sensitivity to Zn deficiency. Plant and Soil 198: 11-18.
23. Kutman UB, Yildiz B, Ozturk L, Cakmak I (2010) Biofortification of durum wheat with zinc through soil and foliar applications of nitrogen. Cereal Chemistry 87: 1-9.
24. Lindsay WL, Norwell WA (1978) Development of a DTPA Soil test for Zn, Fe, Mn and Cu. Soil Science Society of America: Proceedings 42: 421-428.
25. Martens DC, Westermann DT (1991) Fertilizer applications for correcting micronutrient deficiencies. In: Mortvedt JJ, Cox FR, Shuman LM, Welch RM (eds) Micronutrients in Agriculture. SSSA Book Series No. 4. Madison, WI. s. 549-592.
26. Modaihsh AS (1997) Foliar application of chelated and non-chelated metals for supplying micronutrients to wheat grown on calcareous soil. Experimental Agriculture 33: 237-245.
27. Mortvedt JJ (1991) Micronutrient fertilizer technology. In: Mortvedt JJ, Cox FR, Shuman LM, Welch RM (eds) Micronutrients in Agriculture. SSSA Book Series No. 4. Madison, WI. s. 89-112.
28. Ortiz-Monasterio JI, Palacios-Rojas N, Meng E, Pixley K, Trethowan R, Pena RJ (2007) Enhancing the mineral and vitamin content of wheat and maize through plant breeding. Journal Cereal Science 46 (3): 293-307.
29. Özer MS (1999) Harran ovası koşullarında değişik mısır genotiplerinin çinko gübrelemesine reaksiyonları ve çinko yetersizliğine dayanıklı genotiplerin seçimi. Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana.
30. Özgüven N, Katkat AV (2001) Artan miktarlarda uygulanan çinkonun mısır bitkisinin verim ve çinko alımı üzerine etkisi. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 15: 85-97.
31. Pandey N, Pathak GC, Sharma CP (2006) Zinc is critically required for pollen function and fertilisation in lentil. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 20: 89-96.
32. Quijano-Guerta, C, Kırk GJD, Portugal AM, Bartolome VI, Mclaren GC (2002) Tolerance of Rice Germplasm to Zinc Deficiency. Field Crops Research 76: 123-130.
33. Rasheed N, Maqsood MA, Aziz T, Rehman MZU, Bilal HM, Ayub MA, Irfan M, Sanaullah M (2019) Zinc application methods affect its accumulation and allocation pattern in maize grown in solution culture. International Journal of Agriculture and Biology 21: 1197-1204.
34. Signorell C, Zimmermann MB, Cakmak I, Wegmuller R, Zeder C, Hurrell R, Aciksoz SB, Boy E, Tay F, Frossard E, Moretti D (2019) Zinc absorption from agronomically biofortified wheat is similar to post-harvest fortified wheat and is a substantial source of bioavailable zinc in humans. The Journal of Nutrition 149: 840-846.
35. Singh B, Natesan SKA, Sing BK, Usha K (2005) Improving zinc efficiency of cereals under zinc deficiency. Current Science 88: 1.
36. Taban S, Alpaslan M, Güneş A, Aktaş M, Erdal İ, Eyüpoğlu H, Baran İ (1997) Değişik şekillerde uygulanan çinkonun buğday bitkisinde verim ve çinkonun biyolojik yarayışlılığı üzerine etkisi. 1. Ulusal Çinko Kongresi. Cilt 1, Eskişehir, s. 147-156.
37. Torun B, Çakmak Ö, Özbek H, Çakmak İ (1998) Çinko eksikliği koşullarında yetiştirilen değişik tahıl türlerinin ve çeşitlerinin çinko eksikliğine karşı duyarlılığının belirlenmesi. I Ulusal Çinko Kongresi (Tarım, Gıda ve Sağlık) Cilt 1, Eskişehir, s. 363-369.
38. Torun AA, Er A, Erdem H, Torun B (2016) Tohuma çinko uygulama metodunun su kültürü koşullarında mısırın kuru madde verimi ve çinko konsantrasyonu üzerine etkisinin belirlenmesi. Toprak Su Dergisi 5(2): 42-51.
39. Torun AA, Duymuş E, Erdem H, Torun MB (2019) Effects of Zn applications on dry matter yield and mineral nutrient uptake of corn and wheat crops in two different regions of soils with zinc deficiency. Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology 7(9): 1382-1386.
40. Welch RM, Graham RD (2004) Breeding for micronutrients in staple food crops from a human nutrition perspective. Journal of Experimental Botany 55: 353-364.
41. White JG, Zasoskı RJ (1999) Mapping soil micronutrients. Field Crop Research 60: 11-26.
42. Yağmur B, Ceylan Ş, Yoldaş F, Oktay M (2002) Çinko katkılı ve katkısız kompoze gübrelerin sakız kabağı (Cucurbita Pepo cv.) yetiştiriciliğinde verim ve bazı verim kriterlerine etkisi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 39(1): 111-117.