Effects of Hydrogel Applications on the Development and Quality of Catharanthus roseus Grown at Different Water Shortage Levels

Öz

Hydrogels, a polymeric substance (hydrophilic (water-loving) polymers), are insoluble in water due to being cross-linked polymers and they can retain hundreds of times more water than their own weight thanks to the hydrophilic groups in their structures. They are also used in agricultural areas from time to time and can contribute to the reduction of irrigation water consumption and the improvement of plant growth. In this research, the addition of different doses of Dimethyl Acrylamide and Starch Based Superabsorbents, known as hydrogels, to the growing medium and the effects of different irrigation levels on plant growth and potted ornamental plant quality traits of moth flowers (Catharanthus roseus) were carried out in greenhouse conditions. The subjects of the experiment were created with 3 different irrigation water levels (100% (pot capacity (SK) amount: 100, 50% reduced level of SK: 50, 25% reduced level of SK: 75) and 4 different hydrogel doses (H₀: 0.0 g/pot, H₁: 1.0 g/pot, H₂: 2.0 g/pot, H₃: 3.0 g/pot) and the experiment was carried out in factorial arrangement in randomized plots with 3 replications. It was concluded that the negative effects on plant growth increased in decreasing the amount of irrigation water could be reduced with increasing in hydrogel doses. As a result of the gradual decrease in water resources in the world and the need to use water resources with more cautious and recyclable applications, our study may draw attention to the development and support of materials that absorb/store water. It may also be recommended to be tried in the cultivation of other ornamental plants.

Anahtar Kelimeler

• Hydrogel
• Dimethyl Acrylamide
• Vinca
• Water Limited.

Hidrojel Uygulamalarının Farklı Su Kısıtı Düzeylerinde Yetiştirilen Catharanthus roseus Gelişimi ve Kalitesine Olan Etkileri

Öz

Bir polimerik madde olan hidrojeller (hidrofilik (su seven) polimerlerin) çapraz bağlı olmalarından dolayı hidrojeller suda çözünmemekte ve yapılarındaki hidrofilik gruplar sayesinde kendi ağırlıklarının yüzlerce katından daha fazla suyu bünyelerinde tutabilmektedirler. Zaman zaman tarım alanlarında da kullanılmakta, sulama suyu tüketiminin azalmasına, bitki büyümesinin iyileşmesine katkı sağlayabilmektedir. Bu araştırmada, hidrojel olarak bilinen ve sentezlenen Dimetil Akrilamit ve Nişasta Temelli Süperabsorbentlerin farklı dozlarının yetiştirme ortamına ilave edilmesi ve bu ortamlarda farklı sulama düzeyleri ile sulanan pervane çiçeklerinin (Catharanthus roseus) bitki büyümesi ve saksılı süs bitkisi kalite özelliklerine olan etkilerini araştırmak amacıyla sera koşullarında yürütülmüştür. Deneme konuları üç farklı sulama suyu seviyesi (%100 (saksı kapasitesi (SK) miktarında: 100, SK’nın %50 azaltılmış seviyesi:50, SK’nın %25 azaltılmış seviyesi:75) ve dört farklı hidrojel (H₀: 0.0 g/saksı, H₁: 1.0 g/saksı, H₂: 2.0 g/saksı, H₃: 3.0 g/saksı) dozu oluşturulmuş ve deneme tesadüf parsellerinde faktöriyel düzende 3 tekerrürlü olarak gerçekleştirilmiştir. Sulama suyu miktarının azalması ile artan bitki büyümesindeki olumsuz etkiler, artan hidrojel dozları ile azaltılabileceği sonucuna varılmıştır. Dünya üzerindeki su kaynaklarının giderek azalması ve su kaynaklarının daha tedbirli ve geri dönüşümlü olabilecek uygulamalarla kullanılmasının gerekmesi sonucunda çalışmamız, suyu emen/depolayan malzemelerin geliştirilmesine ve desteklenmesine dikkat çekebilir. Diğer süs bitkilerinin yetiştiriciliğinde de denenmesi önerilmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Hidrojel
• Dimetil Akrilamit
• Pervane Çiçeği
• Su Kısıtı.

Kaynakça

1. Kodal, S., 1995. Su kaynaklarının geliştirilmesi. Kültürtekniğe Giriş, A.Ü. Ziraat Fakültesi Yayınları, (1402), 66-79.
2. Altay, A. 2010. Hidrofobik grup içeren hidrojellerin sentezi ve bu grupların poli (N-izopropil akrilamid) hidrojelinin LCST sıcaklığına etkisinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Konya.
3. El-Sayed. H., Kirkwood, R.C., Graham, N.B. 1991. The effects of a hydrogel polymer on the growth of certain horticultural crops under saline conditions. Journal of Experimental Botany, 42:891-899.
4. El-Sayed, H., El-Sayed A. 2011. Influence of salinity stress on growth parameters, photosynthetic activity and cytological studies of Zea mays, plant using hydrogel polymer. Agric. Biol. JN Am., 2(6), 907-920.
5. Çetinkaya, E. 2015. Hidrojeller ve uygulama alanları. İnovatif Kimya dergisi (26):11-15.
6. Efe, B. 2010. Çim alanlarda bazı su tutucu polimerlerin kullanılma olanakları. Yüksek Lisans Tezi. Ankara Üniversitesi Fen bilimleri Enstitüsü, Ankara.
7. İşlek, M., Kuzucu, C.Ö. 2018. Hidrojel-perlit karışımlarının salata (Lactuca sativa var. crispa) yetiştiriciliğinde verim ve bazı kalite parametreleri üzerine etkilerinin belirlenmesi. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 6, 1-7.
8. Barihi, R., Panahpour, E., Berri, M.H.M. 2013. Super absorbent polymer (hydrogel) and its application in agriculture. World of sciences journal, 1(15):223-228.

9. Kumar, A.T., Kameswarı, P.L., Girwani, A. 2016. Impact of pusa hydrogel incorporated growing media on floral characters and yield of pot mums (Dendranthema grandiflora L.) under various irrigation regimes. International Journal of Agricultural Science and Research, 6, 195-200.
10. Sain, M., Sharma, V. 2013. Catharanthus roseus (an anti-cancerous drug yielding plant)-A review of potential therapeutic properties. International Journal of Pure & Applied Bioscience 1(6):139-142.
11. Aruna, M.S., Prabha, M.S., Priya, N.S., Nadendla, R. 2015. Catharanthus roseus: Ornamental plant is now medicinal boutique. Journal of Drug Delivery and Therapeutics, 5(3), 1-4.
12. Kirkham, M.B. 2005. Principles of soil and plant water relations. Boston: Elsevier Academic Press.
13. Karahan, G., Erşahin, S., Öztürk, H.S. 2014. Toprak koşullarına bağlı olarak tarla kapasitesi dinamiği. Journal of Agricultural Faculty of Gaziosmanpasa University (JAFAG), 31:1-11.
14. Dong, S., Jiang, Y., Dong, Y., Wang, L., Wang, W., Ma, Z., ... Liu, L. 2019. A study on soybean responses to drought stress and rehydration. Saudi Journal of Biological Sciences, 26(8), 2006-2017.
15. Sahnoune, M., Adda, A., Soualem, S., Harch, M.K., Merah, O. 2004. Early water-deficit effects on seminal roots morphology in barley. Comptes rendus. Biologies, 327(4), 389-398.
16. Yamasaki, S., Dillenburg, L.R. 1999. Measurements of leaf relative water content in Araucaria angustifolia. Revista Brasilleira de fisiologia vegetal, 11(2), 69-75.
17. Parlakova Karagöz, F., Dursun, A. 2021. Calcium nitrate on growth and ornamental traits at salt-stressed condition in ornamental kale (Brassica oleracea L. var. Acephala). Ornamental Horticulture-Revista Brasileira De Horticultura Ornamental, 27(2).
18. Yıldırım, M., Akçal, A. Kaynaş, K. 2009. The response of Cyclamen hederifolium to water stress induced by different irrigation levels. African Journal of Biotechnology, 8(6):1069-1073.
19. Demirel, K., Çamoğlu, G., Akçal, A., Genç, L., Nar, H. 2019. Farklı sulama seviyelerinin zinyanın fizyolojik ve morfolojik özellikleri üzerine etkilerinin belirlenmesi. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi, FBA-2018-2589 no.lu proje sonuç raporu.
20. Avcı, N. 2008. Hidrojel uygulamalarının mısır (Zea mays L.) bitkisinin su ve fosforlu gübre kullanımı üzerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Toprak Anabilim Dalı, Erzurum.
21. Koupai, J.A., Eslamian, S.S., Kazemi, J.A. 2008. Enhancing the available water content in unsaturated soil zone using hydrogel, to improve plant growth indices. Ecohydrology & Hydrobiology, 8(1), 67-75.
22. Dehgan, B. 1995. Using polymers in landscape tree-preliminary research shows that polymers result in less irrigation. Ornamental Outlook 4:17-18.
23. Chouldhary, M.L., Shalaby, A.A., Al-Omran, A.M. 1995. Water holding capacity and evaporation of calcareous soils as affected by four synthetic polymers. Soil Science and Plant Analysis, 26:13-14.
24. Johnson, M.S., Piper, C.D. 1997. Cross-linked, water-storing polymers as aids to drought tolerance of tomatoes in growing media. Journal of Agronomy and Crop Science 178:23-27.
25. Silberbush, M., Adar, E., deMalach, Y. 1993. Use of hydrophilic polymer to improve water storage and availability to crops grown in sand dunes. I. Corn irrigated by trickling. Agricultural Water Management 23:303-313.
26. Akçal, A. 2012. Türkiye’de doğal yayılış gösteren bazı siklamen türlerinde abiyotik stres koşullarının bitki gelişimi ve çiçeklenmem üzerine olan etkilerinin belirlenmesi. Doktora Tezi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Çanakkale.
27. Akçal, A., Demirel, K., Çamoğlu, G. 2017. Farklı sulama düzeylerinin glayölde korm gelişimi ve çiçeklerin vazo ömrü üzerine olan etkileri. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi. FHD-2016-1031 no.lu proje sonuç raporu, Çanakkale.
28. Kırnak, H., Demirtaş, M.N. 2002. Su stresi altındaki kiraz fidanlarında fizyolojik ve morfolojik değişimlerin belirlenmesi. Research in Agricultural Sciences, 33(3):265-270.
29. Demirel, K., Çatıkkaş, G.R., Kesebir, B., Çamoğlu, G., Nar, H. 2020-a. Farklı su stresi düzeylerinde siklamenin fizyolojik ve morfolojik özelliklerindeki değişimin belirlenmesi. Bursa Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 34(Özel Sayı):55-70.
30. Demirel, K., Yıldırım, D., Ayanoğlu, Z., Albayrak, F., Kuşak, İ., Ersoy, Ç., ... Çatıkkaş, G. 2020-b. Çuha çiçeğinin morfolojik ve fizyolojik özellikleri üzerine su stresinin etkilerinin araştırılması. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi 8(2), 347-358.
31. Eken, L. 2022. Su stresi koşullarında yetiştirilen Lilyum’un (Lilium hybrida L.) fizyolojik ve morfolojik özellikleri üzerine bazı uygulamaların etkisi. Doktora Tezi, Aydın Adnan Menderes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Aydın.
32. Bat, M., Tunçtürk, R., Tunçtürk, M. 2020. Ekinezya (Echinacea purpurea L.) bitki kuraklık stresi ve deniz yosunu uygulamalarının bazı fizyolojik parametreler üzerine etkisi. KSÜ Tarım ve Doğa Dergisi 23(1):99-107.
33. Öztürk, N.Z. 2015. Bitkilerin kuraklık stresine tepkilerinde bilinenler ve yeni yaklaşımlar. Türk Tarım-Gıda Bilim ve Teknoloji Dergisi 3(5):307-315.
34. Razzaghi, F., Jacobsen, S.E., Jensen, C.R., Andersen, M.N. 2014. Ionic and photosynthetic homeostasis in quinoa challenged by salinity and drought-mechanisms of tolerance. Functional Plant Biology 42(2):136-148.
35. Örs, S., Ekinci, M. 2015. Kuraklık stresi ve bitki fizyolojisi. Derim 32(2):237-250.