Mikoriza ve silisyum uygulamalarının kısıtlı sulama koşullarında yetiştirilen biberin verim ve bitki gelişimine etkileri

Abstract

Küresel ısınmanın etkileri, tarımsal üretimde su kaynaklarının kritik rolünü daha belirgin hale getirmiştir. Su kaynaklarının yetersizliği, araştırıcıları verimde azalma olmadan daha az su kullanımı ile yüksek verim elde edilebilme yöntemlerini araştırmaya yönlendirmektedir. Kuraklığa karşı alınacak en etkili önlem, kuraklığa toleransı yüksek tür ve çeşitlerin ıslah edilmesidir. Ancak, ıslah çalışmalarının çok uzun zaman alması, araştırıcıları bitkilerin tolerans seviyelerini yükseltebilecek ve hızlı yanıt alınabilecek yeni stratejileri araştırmaya yönlendirmiştir. Bu çalışmada, biber bitkilerinin su stresine tepkilerini iyileştirmek amacıyla bitki köklerine mikoriza mantarı ve silisyum uygulamalarının etkisi araştırılmıştır. Çalışmada biber bitkileri tam sulama (%100) ve kısıtlı sulama (%50) koşulları altında mikorizal mantarlı ve mikorizal mantarsız ortamda yetiştirilmiş ve 2 mM silisyum dozu kontrol ile karşılaştırılmıştır. Çalışma sonuçlarına göre; tam sulama koşullarında yetiştirilen bitkilerin membran geçirgenliği ve prolin içeriği azalırken, incelenen diğer parametrelerin önemli oranda arttığı belirlenmiştir. Mikorizal mantar uygulaması ile bitki boyu, gövde çapı, kök uzunluğu, ortalama meyve ağırlığı, perikarp kalınlığı ve membran geçirgenlik değerlerinin arttığı; gövde kuru ağırlığı, toplam meyve sayısı ve meyve uzunluğu değerlerinin ise azaldığı saptanmıştır. Silisyum uygulamaları ile bitki başına meyve sayısı, bitki başına düşen verim, meyve uzunluğu ve membran geçirgenliğinin arttığı; kök uzunluğunun ise azaldığı belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, mikoriza ve silisyumun birlikte kullanımının, su stresine karşı verimliliği artırmada etkili olabileceğini göstermektedir.

Keywords

• Su stresi
• Silisyum
• Capsicum annuum L.
• Mikoriza

Effects of mycorrhiza and silicon applications on yield and plant growth of pepper grown under limited irrigation conditions

Abstract

The impacts of global warming have underscored the critical role of water resources in agricultural production. Due to increasing water scarcity, researchers have increasingly focused on strategies that aim to achieve high yields with reduced water input, without compromising productivity. Although developing drought-tolerant species and cultivars is one of the most effective strategies, the lengthy duration required for breeding has prompted the search for alternative approaches that can rapidly enhance plant tolerance. In this study, the effects of arbuscular mycorrhizal fungi and silicon applications to the roots of pepper plants were investigated as a means of mitigating the impacts of water stress. Pepper plants were grown under full (100%) and limited (50%) irrigation conditions, in both mycorrhizal and non-mycorrhizal environments, and subjected to 2 mM silicon dose and compared to control. According to the results, full irrigation decreased membrane permeability and proline content, while significantly increasing other examined parameters. Mycorrhizal application increased plant height, stem diameter, root length, average fruit weight, fruit flesh thickness, and membrane permeability, whereas stem dry weight, total fruit number, and fruit length decreased. Silicon application increased fruit number per plant, yield per plant, fruit length, and membrane permeability, while decreasing root length. The findings indicate that the combined use of mycorrhiza and silicon can be an effective to enhance the productivity under water-limited conditions.

Keywords

• Water stress
• Silicon
• Capsicum annuum L.
• Mycorrhiza

References

1. Alkaç, O. S., Belgüzar, S., Öndeş, E., Okatar, F., & Kayaaslan, Z. (2022). Farklı kök bakterisi ve mikoriza uygulamalarının yıldız çiçeği (Dahlia variabilis) fidelerinin büyüme ve gelişimine etkileri. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 27(2), 331-339. https://doi.org/10.37908/mkutbd.1092636
2. Altunlu, H. (2019). The effects of mycorrhiza Application on growth and antioxidative enzymes of capia type pepper (Capsicum annuum L.) seedling under salty conditions. Ege Univ. Ziraat Fak. Derg, 56(2), 139–146. https://doi.org/10.20289/zfdergi.426553
3. Altuntaş, Ö., Abak, K., Daşgan, H.Y. (2015). The effects of using arbuscular mycorrhizal fungi on the plant development and yield in pepper growth in greenhouses. Selcuk Journal of Agriculture and Food Sciences, 2(2), 144–151. https://dergipark.org.tr/en/pub/selcukjafsci/issue/76707/1280001
4. Altuntaş, Ö. (2024). Application of AMF under continuous and diverse fertilization regime: Case studies. In Arbuscular mycorrhizal fungi in sustainable agriculture: Inoculum production and application (pp. 333-360). Singapore: Springer Nature Singapore. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-97-0296-1_15
5. Balakhnina, T., & Borkowska, A. (2013). Effects of silicon on plant resistance to environmental stresses: Review. International Agrophysics, 27(2), 225–232. https://doi.org/10.2478/v10247-012-0089-4
6. Bates, L. S., Waldren, R. P., & Teare, I. D. (1973). Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39(1), 205–207. https://doi.org/10.1007/BF00018060/metrics
7. Cassardo, C., & Jones, J. A. A. (2011). Managing water in a changing world. Water 2011, Vol. 3, Pages 618-628, 3(2), 618–628. https://doi.org/10.3390/W3020618
8. Cheraghi, M., Motesharezadeh, B., Mousavi, S. M., Ma, Q., & Ahmadabadi, Z. (2023). Silicon (Si): A Regulator nutrient for optimum growth of wheat under salinity and drought stresses- A Review. Journal of Plant Growth Regulation, 42(9), 5354–5378. https://doi.org/10.1007/S00344-023-10959-4/tables/4

9. Çakmakçı, R. (2005). Bitki gelişimini teşvik eden rizobakterilerin tarımda kullanımı. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 36(1), 97-107. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/34210
10. Çetinsoy, M., & Daşgan, H. Y. (2016). Hıyar yetiştiriciliğinde selenyum ve silisyum yaprak gübrelerinin etkileri. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 5, 243-252. https://doi.org/10.17100/nevbiltek.211003
11. FAO. (2022). FAOSTAT Database. Retrieved from https://www.fao.org/faostat/en/#data
12. Farooq, M., Wahid, A., Kobayashi, N., Fujita, D., & Basra, S. M. A. (2009). Plant drought stress: effects, mechanisms and management. Sustainable Agriculture, 153–188. https://doi.org/10.1007/978-90-481-2666-8_12
13. Franczuk, J., Tartanus, M., Rosa, R., Zaniewicz-Bajkowska, A., Dębski, H., Andrejiová, A., & Dydiv, A. (2023). The effect of mycorrhiza fungi and various mineral fertilizer levels on the growth, yield, and nutritional value of sweet pepper (Capsicum annuum L.). Agriculture 2023, Vol. 13, Page 857, 13(4), 857. https://doi.org/10.3390/agriculture13040857
14. Harput, A., Teoman Duran, S., & Akbudak, N. (2025). Kısıtlı sulama uygulamalarının turşuluk hıyarın meyve verimi ve kalitesi üzerine etkileri. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 15(1), 1–11. https://doi.org/10.21597/jıst.1538956
15. Horuz, A. (2018). Silisyumun bitki gelişimine olan etkileri. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 6(2), 151–163. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/619601
16. Irfan, M., Maqsood, M. A., Rehman, H. ur, Mahboob, W., Sarwar, N., Hafeez, O. B. A., Hussain, S., Ercisli, S., Akhtar, M., & Aziz, T. (2023). Silicon nutrition in plants under water-deficit conditions: overview and prospects. Water, 15(4), 739. https://doi.org/10.3390/W15040739
17. Kartal, H., & Şahin, S. (2025). The Effect of mycorrhiza and organic fertiliser applications on the development of pepper (Capsicum annuum L.) seedlings. Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology, 13(2), 398–405. https://doi.org/10.24925/turjaf.v13I2.398-405.7209
18. Kovács, S., Kutasy, E., & Csajbók, J. (2022). The multiple role of silicon nutrition in alleviating environmental stresses in sustainable crop production. Plants, 11(9), 1223. https://doi.org/10.3390/plants11091223
19. Küçükyumuk, Z., Demirekin, H., Almaz, M., & Erdal, İ. (2014). Leonardit ve mikorizanın biber bitkisinin gelişimi ve besin elementi konsantrasyonu üzerine etkisi. Ziraat Fakültesi Dergisi, 9(2), 42-48. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/308686
20. Liang, Y., Sun, W., Zhu, Y. G., & Christie, P. (2007). Mechanisms of silicon-mediated alleviation of abiotic stresses in higher plants: A review. Environmental Pollution, 147(2), 422–428. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2006.06.008
21. Lipiec, J., Doussan, C., Nosalewicz, A., & Kondracka, K. (2013). Effect of drought and heat stresses on plant growth and yield: a review. International Agrophysics, 27(4). https://doi.org/10.2478/intag-2013-0017
22. Ma, J. F. (2004). Role of silicon in enhancing the resistance of plants to biotic and abiotic stresses. Soil Science and Plant Nutrition, 50(1), 11–18. https://doi.org/10.1080/00380768.2004.10408447
23. Martínez, F., Oliveira, J. A., Calvete, E. O., & Palencia, P. (2017). Influence of growth medium on yield, quality indexes and SPAD values in strawberry plants. Scientia Horticulturae, 217, 17–27. https://doi.org/10.1016/j.scıenta.2017.01.024
24. Miransari, M. (2017). Arbuscular mycorrhizal fungi and heavy metal tolerance in plants. In: Wu, QS. (eds) Arbuscular Mycorrhizas and Stress Tolerance of Plants. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-10-4115-0_7
25. Mohammadi, K., Khalesro, S., Sohrabi, Y., & Heidari, G. (2011). A Review: beneficial effects of the mycorrhizal fungi for plant growth. J. Appl. Environ. Biol. Sci, 1(9), 310–319.
26. Muok, B. O., & Ishii, T. (2006). Effect of arbuscular mycorrhizal fungi on tree growth and nutrient uptake of sclerocarya birrea under water stress, salt stress and flooding. Journal of the Japanese Society for Horticultural Science, 75(1), 26–31. https://doi.org/10.2503/JJSHS.75.26
27. Ortas, I., Rafique, M., & Çekiç, F. Ö. (2021). Do Mycorrhizal fungi enable plants to cope with abiotic stresses by overcoming the detrimental effects of salinity and ımproving drought tolerance? 391–428. https://doi.org/10.1007/978-3-030-51916-2_23
28. Özer, H., Karadoğan, T., & Oral, E. (2013). Bitkilerde su stresi ve dayanıklılık mekanizması. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 28(3), 488–495. https://dergipark.org.tr/tr/pub/ataunizfd/issue/3023/41968
29. Palta, Ş., Demi̇r, S., Şengönül, K., Kara, Ö., Şensoy, H. (2010). Arbüsküler mikorizal funguslar (amf), bitki ve toprakla ilişkileri, mera ıslahındaki önemleri. 18, 87–98. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/300020
30. Premchandra, G. S., Saneoka, H., & Ogata, S. (1990). Cell membrane stability, an indicator of drought tolerance as affected by applied nitrogen in soybean. J. Agric. Sci. Camb, 115, 63-66. https://doi.org/10.1017/S0021859600073925
31. Sanatombi, K. (2023). Antioxidant potential and factors influencing the content of antioxidant compounds of pepper: A review with current knowledge. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 22(4), 3011-3052. https://doi.org/10.1111/1541-4337.13170
32. Sandal Erzurumlu, G., Kara, E.E., S. (2014). Studies on mycorrhiza in Turkey. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, 7(2), 55–65. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/417920
33. Sarıoğlu, A., Akın, S., Kaya, C., & Şimşek, M. (2025). Enhancing sugar beet yield and soil microbial activity under water-limited conditions through mycorrhizal and bacterial inoculations. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 30(2), 347-364. https://doi.org/10.37908/mkutbd.1608245
34. Selvakumar, G., Yi, P. H., Lee, S. E., Shagol, C. C., Han, S. G., Sa, T., & Chung, B. N. (2018). Effects of long-term subcultured arbuscular mycorrhizal fungi on red pepper plant growth and soil glomalin content. Mycobiology, 46(2), 122–128. https://doi.org/10.1080/12298093.2018.1461315
35. Sevgican, A. (1999). Örtüaltı sebzeciliği, Ege Üniversitesi Yayınları, Cilt:1, s. 305.
36. Simonne, A. H., Simonne, E. H., Eitenmiller, R. R., Mills, H. A., & Green, N. R. (1997). Ascorbic acid and provitamin a contents in unusually colored bell peppers (Capsicum annuum L.). Journal of Food Composition and Analysis, 10(4), 299–311. https://doi.org/10.1006/jfca.1997.0544
37. Söylemez, S. (2021). The impact of waterpad and different irrigation levels on the yield, plant development and some quality features of the pepper. Fresenius Environmental Bulletin, 30(4), 3134–3140. https://www.cabidigitallibrary.org/doi/full/10.5555/20220463302
38. Üzal, Ö., & Yaşar, F. (2023). Farklı dozlarda uygulanan silisyum ve kalsiyumun domates (Solanum lycopersicum L.) fidesi gelişimi üzerine etkisi. In A. Bilgili (ed.), 3rd International Conference on Agriculture, Food, Veterinary and Pharmacy Sciences November 10 - 12, 2023 - BEIRUT (pp. 37–49). Academy Global Publishing House. https://www.icafvp.com/_files/ugd/797a84_8c5663c1726c412f94ec58a89785eb1f.pdf#page=59
39. Voogt, W., & Sonneveld, C. (2001). Silicon in horticultural crops grown in soilless culture. Studies in Plant Science, 8(C), 115–131. https://doi.org/10.1016/S0928-3420(01)80010-0
40. Vural, H., Eşiyok, D., & Duman, İ. (2000). Kültür Sebzeleri (Sebze Yetiştirme). Ege Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü Bornova, İzmir.
41. Yılmaz, E., Gül, A. (2009). Topraksız ortama arbusküler mikoriza aşılamanın patlıcan (Solanum melongena L.) yetiştiriciliği üzerine etkileri. Journal of Agricultural Faculty of Gaziosmanpaşa University (JAFAG), 33(4), 376–382. https://doi.org/10.33828/seı.V33.I4.4
42. Zhu, Y., & Gong, H. (2013). Beneficial effects of silicon on salt and drought tolerance in plants. Agronomy for Sustainable Development, 34(2), 455–472. https://doi.org/10.1007/S13593-013-0194-1