Allelopathic Effects of Spurge (Euphorbia macroclada Boiss.) and Alfalfa (Medicago sativa L.) Plant Extracts on Germination of Lamb’s Quarters (Chenopodium album L.) Seeds

Öz

There are many weed species that negatively affect yield and quality in agricultural areas. Chemical control is the most common method used in weed management. However, the negative effects of chemical pesticides on human health and the environment reveal the importance of environmentally friendly control methods. In this context, the negative effects of some plant extracts on weed development offer promising results that can be an alternative to chemical pesticides. This study investigated the allelopathic effects of plant extracts obtained from spurge (Euphorbia macroclada Boiss.) and alfalfa (Medicago sativa L.) in various solvents (water and ethanol) and concentrations on the seed germination of lamb’s quarters (Chenopodium album L.), a plant responsible for significant yield losses in agricultural fields. The research was conducted in 2024 at the Herbology Laboratory of the Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, Van Yüzüncü Yıl University. The prepared ethanol and water extracts at concentrations of 1%, 2, 4, 8, 16, and 32% were applied to lamb’s quarters seeds put in Petri dishes of 9 cm diameter. The control group was treated with only pure water. The experiments were conducted with five replications, each containing 50 seeds. Statistically significant changes in seed germination were found between the treatments. The study showed that germination decreased when the concentrations of ethanol and water extracts obtained from spurge and alfalfa increased. Specifically, the ethanol extracts from spurge at concentrations of 8%, 16%, and 32%, and the from alfalfa at concentrations of 16% and 32% completely inhibited seed germination. In addition, no seed germination was observed with the water extracts from spurge and alfalfa at a concentration of 32%. This study is considered to be important in terms of using spurge and alfalfa extracts as an alternative method to control this weed, which affects yield and quality in agricultural areas by preventing the germination of lamb’s quarters.

Anahtar Kelimeler

• Allelopathy
• Plant extract
• Germination
• Lamb’s quarters
• Weed

Sütleğen (Euphorbia macroclada Boiss.) ve Yonca (Medicago sativa L.) Bitki Ekstraktlarının Sirken (Chenopodium album L.) Tohumlarının Çimlenmesi Üzerine Allelopatik Etkisi

Öz

Tarımsal alanlarda verim ve kaliteyi olumsuz etkileyen birçok yabancı ot türü bulunmaktadır. Yabancı otların mücadelesinde kullanılan yöntemlerin başında ise kimyasal mücadele gelmektedir. Ancak kimyasal ilaçların insan sağlığına ve çevreye olumsuz etkileri, çevre dostu mücadele yöntemlerinin gerekliliğini ortaya koymaktadır. Bu bağlamda, bazı bitki ekstraktlarının yabancı otların gelişimi üzerindeki olumsuz etkileri, kimyasal ilaçlara alternatif olabilecek umut verici sonuçlar sunmaktadır. Bu amaçla yapılan çalışmada, sütleğen (Euphorbia macroclada Boiss.) ve yonca (Medicago sativa L.) bitkilerinden elde edilen farklı çözücülerdeki (su ve etanol) bitki ekstratlarının farklı konsantrasyonlarda tarımsal alanlarda önemli verim kayıplarına neden olan sirken (Chenopodium album L.) bitkisinin tohum çimlenmesi üzerine allelopatik etkisi araştırılmıştır. Çalışma 2024 yılında Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bitki Koruma Bölümü Herboloji laboratuvarında yürütülmüştür. Hazırlanan su ve etanol ekstraktlarının %1, 2, 4, 8, 16 ve 32 konsantrasyonları, 9 cm çapındaki Petri kaplarına konulan sirken tohumlarına uygulanmıştır. Kontrol grubu için sadece saf su kullanılmıştır. Denemeler beş tekerrürlü ve her tekerrürde 50 adet sirken tohumu olacak şekilde yürütülmüştür. Bitkilerden elde edilen ekstraktların sirkenin çimlenmesi üzerinde uygulamalar arasında farklar istatistiksel olarak önemli bulunmuştur. Çalışma sonucunda, sütleğen ve yoncadan elde edilen hem su hem de etanol ekstaktlarının konsantrasyon artışıyla birlikte sirkenin çimlenme oranında azalma meydana geldiği tespit edilmiştir. Sütleğenden elde edilen etanol ekstraktının %8, 16 ve 32; yoncanın ise %16 ve 32 konsantrasyonlarında çimlenmenin tamamen engellendiği tespit edilmiştir. Ayrıca sütleğen ve yoncanın %32’lik su ekstraktlarında da çimlenmenin olmadığı gözlenmiştir. Yapılan bu çalışma, sütleğen ve yonca bitki ekstraktlarının sirkenin çimlenmesini engelleyerek tarımsal alanlarda verim ve kaliteyi etkileyen bu yabancı otla mücadelede alternatif bir yöntem olarak kullanılması açısından önemli olduğu düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Allelopati
• Bitki ekstraktı
• Çimlenme
• Sirken
• Yabancı ot

Kaynakça

1. Abbasi, S. (2012). Antifungal activity of Centaurea species. Annals of Biological Research, 3(7): 3258-3262. Akgül, T. (2016). Juglonun allelopatik etkisinin doku kültürü şartlarında araştırılması. (Yüksek Lisans Tezi) Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
2. Aydın, O. ve Tursun, N. (2010). Bitkisel kökenli bazı uçucu yağların bazı yabancı ot tohumlarının çimlenme ve çıkışına olan etkilerinin arastırılması. KSÜ Doğa Bilimleri Dergisi, 13(1): 11-17.
3. Bajwa, A. A., Zulfiqar, U., Sadia, S., Bhowmik, P. and Chauhan, B. S. (2019). A global perspective on the biology, impact and management of Chenopodium album and Chenopodium murale: two troublesome agricultural and environmental weeds. Environmental Science and Pollution Research, 26: 5357-5371.
4. Baziar, M. R., Farahvash, F., Mirshekari, B. and Rashidi, V. (2014). Allelopathic effect of ryegrass (Lolium persicum) and wild mustard (Sinapis arvensis) on barley. Pakistan Journal of Botany, 46: 2069-2075.
5. Bond, W. and Grundy, A. (2001). Non‐chemical weed management in organic farming systems. Weed Research, 41: 383-405.
6. Chung, I. M. and Miller, D. A. (1995). Natural herbicide potential of alfalfa residue on selected weed species. Agronomy journal, 87: 920-925.
7. Damalas, C. A. and Koutroubas, SD. (2022). Weed competition effects on growth and yield of spring-sown white lupine. Horticulturae. 8: 430.
8. Deepti, D., Bachheti, A., Arya, A. K., Verma, D. K. and Bachheti, R. K. (2023). Allelopathic activity of genus Euphorbia. AIP Conference Proceedings. June 6-7, Jaipur, India.

9. Dornbos, D. and Spencer, G. (1990). Natural products phytotoxicity A bioassay suitable for small quantities of slightly water-soluble compounds. Journal of Chemical Ecology, 16: 339-352.
10. Efil, F. (2012). Mercanköşk (Origanum majorana L.) ve dağ kekiği (Origanum syriacum L.) uçucu yağ ve hidrosollerinin yabancı otlara karşı biyo-herbisidal potansiyellerinin belirlenmesi (Yüksek Lisans Tezi) Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Hatay, Türkiye.
11. Elshamy, A. I., Abd‐El Gawad, A. M., El Gendy, A. E. N. G. and Assaeed, A. M. (2019). Chemical characterization of Euphorbia heterophylla L. essential oils and their antioxidant activity and allelopathic potential on Cenchrus echinatus L. Chemistry and Biodiversity, 16(5): e1900051. https://doi.org/10.1002/cbdv.201900051
12. Fiorenza, M., Dotto, D. B., Boligon, A. A., Boligon, A. A., Athayde, M. L. and Vestena, S. (2016). Análise fitoquímica e atividade alelopática de extratos de Eragrostis plana Nees (capim-annoni). Iheringia, Série Botânica., 71: 193-200.
13. Fischer, D. W., Harvey, R. G., Bauman, T. T., Phillips, S., Hart, S. E., Johnson, G. A., ... and Lindquist, J. (2004). Common lamb’s quarters (Chenopodium album) interference with corn across the northcentral United States. Weed Science, 52(6): 1034-1038.
14. Ghimire, B. K., Ghimire, B., Yu, C. Y. and Chung, I. M. (2019). Allelopathic and autotoxic effects of Medicago sativa-Derived allelochemicals. Plants, 8(7): 233.
15. Guglielmini, A. C, Verdú, A. M. C. and Satorre, E. H. (2017). Competitive ability of five common weed species in competition with soybean. International Journal of Pest Management, 63: 30–36.
16. Güncan, A. (2016). Yabancı Otlar ve Mücadele Prensipleri. )Güncelleştirilmiş ve İlaveli Altıncı Baskı), Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Konya, Türkiye.
17. Hussain, F. (1980). Allelopathic effects of Pakistani weeds: Euphorbia granulata Forssk. Oecologia, 45: 267-269.
18. Karaman, R., Türkay, C. ve Akgün, İ. (2021). Yulaf çim suyunun bazı yabancı ot ve kültür bitkisi tohumlarının çimlenme ile fide özellikleri üzerine etkileri. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 18(2): 312-321.
19. Koloren, O. (2007). Allelopathic effects of Medicago sativa L. and Jicia cracca L. Pakistan Journal of Biological Science, 10: 1639-1642.
20. Liu, Q., Lu, D., Jin, H., Yan, Z., Li, X., Yang, X., Guo, H. and Qin, B. (2014). Allelochemicals in the rhizosphere soil of Euphorbia himalayensis. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 62: 8555-8561.
21. Mishustin, E. N. and Naumova, A. N. (1955). Secretion of toxic substances by alfalfa and their effect on cotton and soil microflora. Akademia Nauk USSR Izvestija Ser Biol, 6: 3-9.
22. Monteiro, A. and Santos, S. (2022). Sustainable approach to weed management: The role of precision weed management. Agronomy, 12(1): 118.
23. Ndam, L. M., Ngone, A. M., Nkongho, R. N., Fongod, A. G. N. and Fujii, Y. (2021). Allelopathic potentiality of Euphorbia hypericifolia L. on germination and seedling development of sympatric crops and weeds. International Annals of Science, 10: 134-150.
24. Oerke, E. C. (2006). Crop losses to pests. The Journal of Agricultural Science, 144: 31-43.
25. Öten, M. ve Tokat, S. (2024). Yonca (Medicago sativa L.) ekstraktının yulaf (Avena fatua L.) bitkisi üzerindeki allelopatik etkilerinin belirlenmesi. Journal of Agricultural Biotechnology, 5: 11-18.
26. Otmani, R., Khene, B., Kemassi, A., Araba, F., Benaceur, F. and Houyou, Z. (2022). Phytochemical screening, allelopathic and bioherbicidal potentialities of Euphorbia guyoniana Boiss. and Reut. leaf extract. Journal for Agriculture Sciences, 12: 26-34.
27. Pereira, G. A. M., Maciel, J. C., dos Santos, J. B., dos Reis, R. F. and Ferreira, E. A. (2017). Interferência de plantas daninhas no crescimento da cultura do trigo. Revista de Agricultura Neotropical, 4: 23-29.
28. Ragsdale, N., Henry, M. and Sisler, H. (1993). Minimizing Nontarget Effects of Fungicides. In: Pesticide Control with Enhanced Environmental Safety. Ed(s): Duke, S. O., Menn, J. J. and Plimmer, J. Rs., ACS Symposium Series 524. Washington, U.S.A.
29. Raja, R., Nguyen, T. T., Slaughter, D. C. and Fennimore, S. A. (2020). Real-time weed-crop classification and localisation technique for robotic weed control in lettuce. Biosystems Engineering, 192: 257-274.
30. Rişvanlı, M. and Fidan, E. (2024). Beneficial Soil-Born Microorganisms for Weed and Insect Pest Management in Agriculture: Potential and Limitations. International Food, Agriculture and Veterinary Sciences Congress P. 249-255, 20-21 August, Adana, Türkiye.
31. Rizvi, S., Haque, H., Singh, V. and Rizvi, V. (1992). A Discipline Called Allelopathy. In: Allelopathy: Basic and Applied Aspects. Ed(s): Rizvi, S. J. H. and Rizvi, V., Chapman and Hall, London, UK.
32. Salonen, J, Niemi, M, Haavisto, M. and Juvonen, EL. (2022). Effect of annually repeated weed harrowing against Chenopodium album (L.) in organically grown spring cereals. Agricultural and Food Science, 31: 113–122.
33. Sitthinoi, P., Lertmongkol, S., Chanprasert, W. and Vajrodaya, S. (2017). Allelopathic effects of jungle rice (Echinochloa colona (L.) Link extract on seed germination and seedling growth of rice. Agriculture and Natural Resources, 51: 74-78.
34. Sözeri, S. (2003). Kontrollü koşullarda yonca (Medicago sativa L.)'nın yaprak ve köksu ekstraktları ile bitki materyalinin kekre (Acroptilon repens (L.) DC.) tohumlarının çimlenmesine, kök gözlerinin gelişimine allelopatik etkileri. Türkiye Herboloji Dergisi, 6: 21-31.
35. SPSS (2021). IBM SPSS Statistics 22.0 for Windows. Armonk, N.Y.
36. Steenhagen, D. and Zimdahl, R. (1979). Allelopathy of leafy spurge (Euphorbia esula). Weed Science, 27: 1-3.
37. Taştan, A. Fidan, E., ve Tekbudak, İ. K. (2024). Şeytan elması (Datura stramonium L.) ve sirken (Chenopodium album L.) etanol ekstraktlarının bitki patojeni (Macrophomina phaseolina ve Rhizoctonia solani) fungusları üzerine allelopatik etkileri. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 11: 389-395.
38. Turan, M. ve Özkan, R. Y. (2024). Şeytan elması (Datura stramonium L.) tohum ekstraktlarının bazı bitkilerin tohum çimlenmesine allelopatik etkisi. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 11(4): 1232-1238.
39. Türküsay, H. and Onoğur, E. (1998). Studies on antifungal effects of some plant extracts in vitro. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 22: 267-272.
40. Uludag, A., Uremis, I. and Arslan, M. (2018). Biological Weed Control. In: Non-Chemical Weed Control. Ed(s): Jabran, K. and Chauhan, B. S., Academic Press, Elsevier, London, U. K.
41. Üremiş, I. and Uygur, F. N. (1999). Minimum, optimum and maximum germination temperatures of some important weed species in the Çukurova Region of Turkey. Turkish Journal of Weed Science, 2(2): 1-12.
42. Weaver, S. E., Tan, C. S. and Brain, P. (1988). Effect of temperature and soil moisture on time of emergence of tomatoes and four weed species. Canadian Journal of Plant Science, 68: 877–886.
43. Willis, R. J. (2007). The History of Allelopathy. Springer, Dordrecht, Netherlands. Yavuz, B. (2010). Bazı bitki ekstraktlarının fitopatojen funguslara karşı antifungal etkisi. (Yüksek Lisans Tezi) Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, Türkiye.
44. Yazlık, A., Çöpoğlu, E., Özçelik, A., Tembelo, B., Yiğit, M., Albayrak, B. ve Aydınlı, V. (2019). Yabancı ot türleri ve etkileri: Düzce’de meyve fidanlık alanı örneği. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 16(3): 389-401.
45. Yılmaz, M. ve Köse, M. (2021). Kültürü yapılan bazı tarla bitkilerinde allelopatik etkinin değerlendirilmesi. Journal of Agricultural Biotechnology, 2: 97-104.