Effect of Microalgae Use on Plant Growth in Spinach

Öz

The experiment was carried out in order to demonstrate the effects of using microalgae (Chlorella vulgaris Beyerinck (Beijerinck)), a potential bio-fertilizer, on spinach plant growth. Five different fertilizer doses (control, 25% mineral fertilizer (MG), 50% MG, 75% MG, 100% MG)) and two doses of microalgae (2x107 algae mL-1) were used as materials in the study conducted as a pot experiment under greenhouse conditions. At the end of the study, plant height, root length, stem diameter, leaf number, leaf area, leaf fresh and dry weight, root fresh and dry weight, leaf proportional water content, membrane damage index, TSS (Total soluble solid content), chlorophyll content, lipid peroxidation product malondialdehyde (MDA) and enzyme activities (SOD, CAT, and APX), were determined and macro-micronutrient elements [Nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), magnesium (Mg),calcium (Ca), sodium (Na), iron (Fe), manganese (Mn), copper (Cu) and zinc (Zn)] were analyzed in the leaves. Based on the results, the use of algae on spinach growth caused significant increases on plant height, stem diameter, leaf area, leaf wet-dry weight, root wet-dry weight and P values. However, statistically significant decreases were observed in Fe, Ca and Na values. As a result, it is thought that it will be possible to make a more environmentally friendly and sustainable production by reducing the use of mineral fertilizers by 25% to 50% and using it together with microalgae, an organic biofertilizer.

Anahtar Kelimeler

• Biofertilizer
• Chlorella vulgaris
• microalgae
• organic fertilizer

Mikroalg Kullanımının Ispanakta Bitki Gelişimi Üzerine Etkisi

Öz

Deneme, potansiyel bir biyogübre olan mikroalg (Chlorella vulgaris Beyerinck (Beijerinck)) kullanımının ıspanak bitki gelişimi üzerine etkilerini ortaya koyabilmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Sera koşullarında saksı denemesi olarak yürütülen araştırmada beş faklı mineral gübre dozu (kontrol, %25 mineral gübre (MG), %50 MG, %75 MG, %100 MG) ve iki mikroalg uygulaması (kontrol ve 2x107 alg mL-1) uygulama materyali olarak kullanılmıştır. Deneme sonunda, bitki boyu, kök boyu, gövde çapı, yaprak sayısı, yaprak alanı, yaprak taze ve kuru ağırlığı, kök taze ve kuru ağırlığı, yaprak oransal su içeriği, membran zararlanma indeksi, SÇKM (Suda çözünebilir kuru madde miktarı), klorofil miktarı, lipit peroksidasyonu ürünü malondialdehit (MDA) ve enzim aktiviteleri (SOD, CAT ve APX), belirlenip; yaprakta makro-mikro besin elementi [(Azot (N), fosfor (P), potasyum (K), magnezyum (Mg), kalsiyum (Ca), sodyum (Na), demir (Fe), mangan (Mn), bakır (Cu) ve çinko (Zn)] analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre ıspanak gelişimi üzerine alg kullanımı bitki boyu, gövde çapı, yaprak alanı, yaprak yaş-kuru ağırlığı, kök yaş-kuru ağırlığı ve P değerleri üzerinde önemli artışlara yol açmıştır. Bununla birlikte Fe, Ca ve Na değerlerinde ise istatistiksel açıdan önemli düşüşler gözlenmiştir. Sonuçta, ıspanak yetiştiriciliğinde mineral gübre kullanımının %25 ile %50 oranlarında azaltılarak ve organik bir biyogübre olan mikroalg ile birlikte kullanımıyla birlikte daha çevre dostu ve sürdürülebilir bir üretim yapılmasının mümkün olacağı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Biyogübre
• mikroalg
• organik gübre

Kaynakça

1. Abinandan SSR, Subashchandrabose K, Venkateswarlu M, Megharaj M, 2019. Soil Microalgae and Cyanobacteria: The Biotechnological Potential in The Maintenance of Soil Fertility and Health. Critical Reviews in Biotechnology, 39(8): 981-998.
2. Ağırman, N. (2015). Chlorella vulgaris ve Scenedesmus acutus' un gelişimi, pigment oluşumu, lipit ve protein içeriği üzerine farklı stres faktörlerinin etkileri. Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi.
3. Aydöner G, 2011. Sera Topraksız Domates Yetiştiriciliğinde Mikroalg (Chlorella vulgaris) Kullanımının Etkileri, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
4. Bhattacharyya P, Chakrabarti K, Chakraborty A, 2003. Residual Effects of Municipal Solid Waste Compost on Microbial Biomass and Activities in Mustard Growing Soil, Archives of Agronomy and Soil Science, 49(6): 585-592.
5. Blunden G, 1991. Agricultural Uses of Seaweeds and Seaweed Products. European seaweed resources uses and potential (Giury MD and Blunden G. eds.), 65-81
6. Çaparkaya D, 2009.Caulerpa racemosa var. cylindracea'den Sıvı Alg Gübre Eldesi ve Bazı Ticari Öneme Sahip Tohumlar Üzerine Biyokimyasal Etkileri, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi.
7. Çoban GA, Daşgan H, Akhoundnejad Y, Çimen BA, 2020. Use of Microalgae (Chlorella Vulgaris) to Save Mineral Nutrients in Soilless Grown Tomato. Acta Horticulturae. 1273: 161-168.
8. Dasgan HY, Aydoner G, Akyol M, 2010. Use of Some Microorganisms as Bio-Fertilizers in Soilless Grown Squash for Saving Chemical Nutrients, XXVIII International Horticultural Congress on Science and Horticulture for People (IHC2010): International Symposium on Greenhouse 2010 and Soilless Cultivation, 2010, August, Lisbon

9. Dineshkumar R, Kumaravel R, Gopalsamy J, Sikder MNA, Sampathkumar P, 2018. Microalgae as Bio-Fertilizers for Rice Growth and Seed Yield Productivity. Waste and Biomass Valorization, 9(5): 793-800.
10. Entry JA, Wood BH, Edwards JH, Wood CW, 1997. Influence of Organic by Products and Nitrogen Source on Chemical and Microbiological Status of an Agricultural Soil. Biology and Fertility of Soils, 24(2): 196-204.
11. Ergün O, 2011. Su Kültüründe Yetiştirilen Kıvırcık Marul Bitkisinde Mikroalg (Chlorella vulgaris) Uygulamasının Etkileri, Çukurova Üniv., Fen Bilimleri Enst., Yüksek Lisans Tezi. Ergün O, Daşgan HY, Işık O, 2020. Effects of Micromikroalgae Chlorella Vulgaris on Hydroponically Grown Lettuce. Acta Horticulturae 1273: 169176.
12. FAO, 2020. Food and Agriculture Organization of the United Nations Official Website. Grape production. http://www.fao.org/faostat/en/#data (Erişim tarihi: 01.03.2021).
13. Gezgin DE, 2020. Mısır Yetiştiriciliğinde Chlorella vulgaris Beyerinck [Beijerinck] ve Arthrospira Platensis Gomont Taksonlarının Verim ve Kalite Parametrelerine Etkisi, Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
14. Güneri BE, 2010. Nohut Çeşitlerinde Kuraklığa Bağlı Oksidatif Stresin Fizyolojik ve Biyokimyasal Parametrelerle Belirlenmesi, Ankara Üniv., Fen Bilimleri Enst., Doktora Tezi (Basılmamış).
15. Hristozkova ML, Gigova M, Geneva I, Stancheva V, Velikova G, Marinova G. 2018. Influence of Mycorrhizal Fungi and Microalgae Dual İnoculation on Basil Plants Performance. Gesunde Pflanzen, 70(2): 99-107.
16. İbrikçi H, Gülüt KY, Güzel N, 1994. Gübrelemede Bitki Analiz Teknikleri. Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Ders Kitapları No:8, s.16-17, Adana-Türkiye.
17. Jebara S, Jebara M, Limam F, Aouani ME, 2005. Changes in Ascorbate Peroxidase, Catalase, Guaiacol Peroxidase and Superoxide Dismutase Activities in Common Bean (Phaseolus Vulgaris) Nodules under Salt Stress. Journal of Plant Physiology, 162(8): 929-936.
18. Kang YM, Kim C, Shim S, Bae S, Jang S. 2021. Potential of Algae–Bacteria Synergistic Effects on Vegetable Production. Frontiers in Plant Science, 12: 556.
19. Kholssi R, Marks EA, Miñón J, Montero O, Debdoubi A, Rad C, 2019. Biofertilizing Effect of Chlorella Sorokiniana Suspensions on Wheat Growth. Journal of Plant Growth Regulation, 38(2): 644-649.
20. Kholssi R, Marks EA, Montero O, Maté AP, Debdoubi A, Rad C, 2018. The Growth Of Filamentous Microalgae is Increased on Biochar Solid Supports. Biocatalysis And Agricultural Biotechnology, 13: 182-185.
21. Kopta T, Pavlikova M, Sękara A, Pokluda R, Maršálek B, 2018. Effect of Bacterial-Algal Biostimulant on The Yield And Internal Quality of Lettuce (Lactuca Sativa L.) Produced for Spring and Summer Crop, Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 46(2): 615-621.
22. Kuşvuran S, Abak K, 2012. Kavun Genotiplerinin Kuraklık Stresine Tepkileri, Çukurova Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 28- 5.
23. Kütük C, Çaycı G, Baran A, Başkan O, Hartmann R, 2003. Effects of Beer Factory Sludge on Soil Properties and Growth of Sugar Beet (Beta vulgaris saccharifera L.), Bioresource Technology, 90(1): 75-80.
24. Kütük Y, 2016. Kimyasal Gübre, Yosun Kompostu ve Zeolitin Fasulye Verimi ve Toprağın Fizikokimyasal Özellikleri Üzerine Kısa Dönem Etkileri, Giresun Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
25. Madejon E, Lopez R, Murillo JM, Cabera F, 2001. Agricultural Use of Three (sugar-beet) Vinasse Composts: Effect on Crops and Chemical Properties of A Cambisol Soil in The Guadauquivir River Valley (SW Spain), Agriculture, Ecosystem and Environment, 84(1): 55-65.
26. Moniem EAA, Abd-Allah, ASE, Ahmed MA, 2008. The Combined Effect of Organic Manures. Mineral Fertilizers and Algal Cells Extract on Yield and Fruit Quality of Williams Banana Plants, American-Eurasian Journal of Agriculture and Environmental Sciences, 4(4): 417-426. Moniem EAA, Abd-Allah ASE, 2008. Effect of Green Alga Cells Extact as Foliar Spray on Vegetative Growth, Yield and Berries Quality of Superior Grapevines American-Eurasian Journal of Agriculture and Environmental Sciences, 4(4): 427-433.
27. Mufwanzala N, Dikinya O, 2010. Impact of Poultry Manure and Its Associated Salinity on The Growth and Yield of Spinach (Spinacea Oleracea) and Carrot (Daucus Carota). International Journal of Agriculture And Biology, 12(4): 489-494.
28. Nikolaos G, Georgios P, Vayos K, Xenofon S, Nikolaos C, 2016. Effects of Manure Enriched with Algae (Chlorella Vulgaris) on Soil Chemical Properties, Soil and Water Research, 13(1): 51-59.
29. Önalan S, 2012. Organik Silajlık Mısır Bitkisinin (Zea mays L.) Metabolik Özellikleri ve Büyüme Parametreleri Üzerine Gübre Olarak Chlorella vulgaris Kullanımının Etkileri, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, DoktoraTezi.
30. Özdemir, S. 2014. Sera Organik Domates Yetiştiriciliğinde Chlorella vulgaris Beyerinck [Beijerinck]’in Biyogübre Olarak Kullanımının Bitki Gelişimi, Verim ve Meyve Kalitesi Üzerine Etkileri, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
31. Peyvast G, Olfati JA, Madeni S, Forghani A, 2008. Effect of Vermicompost on The Growth and Yield of Spinach (Spinacia Oleracea L.), Journal of Food, Agriculture & Environment, 6(1): 110-113.
32. Rathore SS, Chaudhary DR, Borincha GN, Ghosh A, Bhatt BP, Zadape ST, Patolia JS, 2009. Effect Od Seaweed Extract on The Growth, Yield and Nutrient Uptake of Soybean (Glycine Max) under Rainfed Conditions, South African Journal of Botany, 75(2): 351-355.
33. Shaaban MM, 2001. Nutritional Status and Growth of Maize Plants as Affected by Green Microalgae as Soil Additives, Online Journal of Biological Sciences 1(6): 475-479.
34. Sönmez İ, Kaplan M, Sönmez S, 2008. Kimyasal Gübrelerin Çevre Kirliliği Üzerine Etkileri ve Çözüm Önerileri, Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Derim Dergisi, 25(2): 24-34.
35. Şeker C, Turhan M. Effects of Some Organic and Mineral Fertilisers on Yield and Quality of Sugar Beet, International Soil Congress (ISC) Natural Resource Managament for Sustainable Development, 7-10 June 2004, Erzurum.
36. Turhan AS, Can BG, Kabay T, Şensoy S, 2022. The Effect of Use of Microalgae [Chlorella vulgaris Beyerinck (Beijerinck)] in Different Fertilizer Applications on Plant Growth of Garden Rocket (Eruca vesicaria ssp. sativa Mill.), Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology, 10(2): 323-329.
37. Türkmen TÜ, 2019. Kavunda Mikroalg (Chlorella vulgaris ) Kullanımının Genç Bitki Aşamasında Tuza Tolerans Üzerindeki Etkileri, Çankırı Karatekin Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).
38. Yılmaz D, 2020. Su Kültürü Marul Yetiştiriciliğinde Mikoriza Bakteri ve Mikroalg ile Mineral Gübrelerin Azaltılması, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
39. Zodape ST, Gupta A, Bhandari SC, Rawat US, Chaudhary DR, Eswaran K, Chikara J, 2011. Foliar Application of Seaweed Sap as Biostimulant for Enhancement of Yieldand Quality of Tomato (Lycopersicon Esculentum Mill.), Journal of Scientific & Industrial Research, 70: 215- 219.