The Effect of Inorganic Fertilizer and Biofertilizer Applications on Some Quality and Biochemical Properties of Safflower (Carthamus tinctorius L.)

Abstract

This study was carried out in irrigated conditions during the summer growing season of 2020 and 2021 to determine the effects of biofertilizer applications and inorganic fertilization on some quality and biochemicals properties of safflower (Carthamus tinctorius L.) in Van ecological conditions. The experiment was set up as a randomized block design in 3 replicates at the Faculty of Agriculture, Van Yüzüncü Yıl University. The mixture of five different biofertilizers (Frateuria aurantia (B1), Bacillus megaterium (B2), Azospirillum lipoferum (B3), Chlorella saccharophilia (B4), and a mixture of Lactobacillus casei + Rhodopseudomonas palustris + Saccharomyces cerevisiae + Lactococcus lactis microorganisms (B5)) different NP (nitrogen+phosphorus) fertilizer doses (control, 100% NP (NP100) as full dose (optimum) 15 kg of pure nitrogen (Ammonium sulfate (21%) and 8 kg of pure phosphorus (TSP (42%)) per decare); % 7.5 kg of pure nitrogen (Ammonium sulfate (21%) and 4 kg of pure phosphorus (TSP (42%)) were applied as 50 NP (NP50) reduced dose per decare. Some quality and biochemical Parameters including petal yield, crude oil rate, crude oil yield, total dyestuff ratio, total phenolic substance content, total flavonoid substance content and total antioxidant activity were measured. According to the results of the research; In both experimental years, the best results for crude oil yield and petal yield were obtained from NP100 applications, while the best results for total flavonoid substance content and total antioxidant activity were obtained from NP0 applications. B4 biofertilizer applications for crude oil ratio, B1 biofertilizer applications for petal yield, and B5 biofertilizer applications for total phenolic content were the biofertilizer applications with the best results in both years.

Keywords

• SAFFLOWER
• INORGANIC FERTILIZER
• QUALITY
• BIOCHEMICAL
• Biofertilizer

References

1. Akış, R. (2013). Iğdır Ovası kıraç koşullarında farklı azot dozları ve sıra üzeri mesafelerinin aspir (Carthamus tinctorius L.) in verim ve verim unsurları üzerine etkisi. (Yüksek Lisans Tezi), Iğdır Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Iğdır, Türkiye.
2. AlKahtani, M. D., Hafez, Y. M., Attia, K., Rashwan, E., Husnain, L. A., Al Gwaiz, H. I., & Abdelaal, K. A. (2021). Evaluation of silicon and proline application on the oxidative machinery in drought-stressed sugar beet. Antioxidants, 10 (3), 1-19.
3. Al-Snafi, A. E. (2015). The chemical constituents and pharmacological importance of Chrozophora tinctoria. Int J of Pharm Rev & Res, 5 (4), 391-396.
4. Altınparmak, M. (2016). Tekirdağ koşullarında potasyumun ayçiçeğinin verimine ve bazı özellikleri üzerine etkisi. (Yüksek Lisans Tezi), Namık Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ, Türkiye.
5. Amırgaı, M. E., & Koç, A. (2016). Ekim Zamanı ve Azot Uygulamalarının Mayıs Papatyasının (Matricaria chamomilla L.) Verim ve Uçucu Yağ Üretimine Etkileri. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 47 (1), 31-34.
6. Andırman, M., & Karaaslan, D. (2021). Diyarbakır Sulu Koşullarda Farklı Azot ve Fosfor Seviyelerinin Bazı Aspir Çeşitlerinde Taç Yaprak Verimi ve Bazı Bitkisel Parametrelerine Etkisi. ISPEC Journal of Agricultural Sciences, 5 (3), 659-668.
7. Ao, H., Feng, W., & Peng, C. (2018). Hydroxysafflor yellow A: a promising therapeutic agent for a broad spectrum of diseases. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, 2, 1-17.
8. Arıoğlu, H. (2016). Türkiye’de Yağlı Tohum ve Ham Yağ Üretimi. Sorunlar ve Çözüm Önerileri. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 25 (Özel sayı), 357-368.

9. Babaoğlu, M. (2005). Aspir Tarımı (Carthamus tinctorius L.). https://arastirma.tarimorman.gov.tr/ttae/Sayfalar/Detay.aspx?SayfaId=59. Erişim tarihi: 09.03.2022.
10. Bahar, E. (1999). Türkiye’de Bitkisel Yağ Sektörünün Genel Durumu ve Çukurova’daki Bitkisel Yağ işletmelerinin İşletmecilik Sorunları. (Doktora Tezi), Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, Türkiye.
11. Berber, S. (2007). Aspir (Carthamus tinctorious L.) tohumlarının aerodinamik özelliklerinin belirlenmesi. (Yüksek Lisans Tezi), Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tokat, Türkiye.
12. Buçak, M. (2019). Aspir bitkisinde farklı azot dozları ve uygulama zamanlarının verim ve verim öğeleri üzerine etkileri. (Yüksek Lisans Tezi), Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, Türkiye.
13. Chamam, A., Sanguin, H., Bellvert, F., Meiffren, G., Comte, G., Wisniewski-Dyé, F., & Prigent-Combaret, C. (2013). Plant secondary metabolite profiling evidences strain-dependent effect in the Azospirillum–Oryza sativa association. Phytochemistry, 87, 65-77.
14. Coşge, B., Gürbüz, B., & Kıralan, M. (2007). Oil content and fatty acid composition of some safflower (Carthamus tinctorius L.) varieties sown in spring and winter. International Journal of Natural and Engineering Sciences, 1 (3), 11-15.
15. Çavuşoğlu, M. N. (2015). Glayöl'ün Çiçek Kalitesi Üzerine Fosfor ve Humik Asidin Etkisi. (Yüksek Lisans Tezi), Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Van, Türkiye.
16. Çelik, Z. (2017). Farklı taban gübresi uygulamalarının aspir (Carthamus tinctorius L.) ‘in tohum verimi ve bazı kalite özelliklerine etkisi. (Yüksek Lisans Tezi), Namık Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ, Türkiye.
17. Demir, İ., & Karaca, K. (2018). Kurak koşullarda farklı azot ve fosfor dozlarının aspirde (Carthamus tinctorious L.) verim ve verim öğelerine etkisi. Türk Tarım-Gıda Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6 (8), 971-976.
18. El-Esawi, M. A., Al-Ghamdi, A. A., Ali, H. M., & Alayafi, A. A. (2019). Azospirillum lipoferum FK1 confers improved salt tolerance in chickpea (Cicer arietinum L.) by modulating osmolytes, antioxidant machinery and stress-related genes expression. Environmental and Experimental Botany, 159, 55-65.
19. Elnahal, A. S., El-Saadony, M. T., Saad, A. M., Desoky, E. S. M., El-Tahan, A. M., Rady, M. M., & El-Tarabily, K. A. (2022). The use of microbial inoculants for biological control, plant growth promotion, and sustainable agriculture: A review. European Journal of Plant Pathology, 162, 759–792.
20. Eseceli, H., Değirmencioğlu, A., & Kahraman, R. (2006). Omega yağ asitlerinin insan sağlığı yönünden önemi. Türkiye 9. Gıda Kongresi Bildirileri, 24-26 Mayıs, Bolu, Türkiye.
21. FAO, (2021). Food Outlook. Biannual Report on Global Food Markets. https://www.fao.org/3/cb7491en/cb7491en.pdf. Erişim tarihi: 20.08.2021.
22. Garcia-Gonzalez, J., & Sommerfeld, M. (2016). Biofertilizer and biostimulant properties of the microalga Acutodesmus dimorphus. Journal of applied phycology, 28 (2), 1051-1061.
23. Gatamaneni Loganathan, B., Orsat, V., & Lefsrud, M. (2020). Utilizing the microalgal biomass of Chlorella variabilis and Scenedesmus obliquus produced from the treatment of synthetic dairy wastewater as a biofertilizer. Journal of Plant Nutrition, 44 (10), 1486-1497.
24. Ge, H., & Zhang, F. (2019). Growth-promoting ability of Rhodopseudomonas palustris G5 and its effect on induced resistance in cucumber against salt stress. Journal of Plant Growth Regulation, 38 (1), 180-188.
25. Guo, K. (2011). The role of dietary safflower oil in the management of glucose levels in obese postmenopausal women with type 2 diabetes mellitus. (Doctoral dissertation), The Ohio State University, Instıtute of Health Scıences, ABD.
26. Gürbüz, B. (1987). Bir Yağ Bitkisi olarak Aspir ve Ekonomik Önemi, Hasad Dergisi, 8, 19- 21.
27. Harborne, J. B. (1973). Phytochemical Methods; A guide to modern techniques of plant Analysis. 2nd Edition, New York.
28. Heimler, D., Romani, A., & Ieri, F. (2017). Plant polyphenol content, soil fertilization and agricultural management: a review. European Food Research and Technology, 243 (7), 1107-1115.
29. Hristozkova, M., Gigova, L., Geneva, M., Stancheva, I., Vasileva, I., Sichanova, M., & Mincheva, J. (2017). Mycorrhizal fungi and microalgae modulate antioxidant capacity of basil plants. Journal of Plant Protection Research, 57 (4), 417-426.
30. Johnson, R. C., Ghorpade, P. B., & Bradley, V. L. (2001). Evaluation of the USDA core safflower collection for seven quantitative traits. Vth International Safflower Conference, July 23-27, North Dakota, USA.
31. Joshan, Y., Sani, B., Jabbari, H., Mozafari, H., & Moaveni, P. (2019). Effect of drought stress on oil content and fatty acids composition of some safflower genotypes. Plant, Soil and Environment, 65 (11), 563-567.
32. Karaca, K. (2017). Kurak koşullarda farklı azot ve fosfor dozlarının aspirde (Carthamus tinctorius l.) verim ve verim öğelerine etkisi. (Yüksek Lisans Tezi), Kırşehir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kırşehir, Türkiye.
33. Kızılyıldırım, H., & Gedik, O. (2021). Kahramanmaraş koşullarında farklı azot dozu uygulamalarının çörek otunun (Nigella sativa) verim ve kalitesine etkisi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 58 (3), 355-364.
34. Kızıl, S. (1997). Diyarbakır ekolojik koşullarında aspir (Carthamus tinctorius L.)’de uygun ekim zamanının saptanması ve bitkisel boyar madde elde edilmesi üzerine bir çalışma. (Yüksek Lisans Tezi), Dicle Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Diyarbakır, Türkiye.
35. Kolsarıcı, Ö., Kaya, M. D., Göksoy, A. T., Arıoğlu, H., Kulan, E. G., & Day, S. (2015). Yağlı tohum üretiminde yeni arayışlar. Türkiye Ziraat Mühendisliği VIII Teknik Kongresi, 12-16 Ocak, Ankara, Türkiye.
36. Quettier-Deleu, C., Gressier, B., Vasseur, J., Dine, T., Brunet, C., Luyckx, M., & Trotin, F. (2000). Phenolic compounds and antioxidant activities of buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) hulls and flour. Journal of ethnopharmacology, 72 (1-2), 35-42.
37. Lutz, M., Jorquera, K., Cancino, B., Ruby, R., & Henriquez, C. (2011). Phenolics and antioxidant capacity of table grape (Vitis vinifera L.) cultivars grown in Chile. Journal of Food Science, 76 (7), 1088-1093.
38. Lee, K. H., Koh, R. H., & Song, H. G. (2009). Enhancement of growth and yield of tomato by Rhodopseudomonas sp. under greenhouse conditions. J. Microbiology, 46, 641–646.
39. Mokgehle, S. N., Tesfay, S. Z., Araya, H. T., & Plooy, C. P. (2017). Antioxidant activity and soluble sugars of African ginger (Siphonochilus aethiopicus) in response to irrigation regimen and nitrogen levels. Acta Agriculturae Scandinavica Section B Soil & Plant Science, 67 (5), 425-434.
40. Muktar, M. E. (2021). Fosforlu Gübrelemenin Ekinezya Türlerinde (Echinacea purpurea (l.) moench, Echinacea pallida, (nutt.) nutt.,) Bazı Bitkisel ve Kalite Özellikleri Üzerine Etkisi. (Yüksek Lisans Tezi), Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Hatay, Türkiye.
41. Nagao, K., Inoue, N., Wang, Y. M., & Yanagita, T. (2003). Conjugated linoleic acid enhances plasma adiponectin level and alleviates hyperinsulinemia and hypertension in Zucker diabetic fatty (fa/fa) rats. Biochemical and Biophysical research communications, 310 (2), 562-566.
42. Obanda, M., Owuor, P. O., & Taylor, S. J. (1997). Flavanol composition and caffeine content of green leaf as quality potential indicators of Kenyan black teas. Journal of the Science of Food and Agriculture, 74 (2), 209-215.
43. Öztürk, E., Özer, H., & Polat, T. (2008). Growth and yield of safflower genotypes grown under ırrigated and non-irrigated conditions in a highland environment. Plant Soil Environmental, 54 (10), 453– 460.
44. Pischon, T., Girman, C. J., Hotamisligil, G. S., Rifai, N., Hu, F. B., & Rimm, E. B. (2004). Plasma adiponectin levels and risk of myocardial infarction in men. Jama, 291 (14), 1730-1737.
45. Piwowar, A., & Harasym, J. (2020). The importance and prospects of the use of algae in agribusiness. Sustainability, 12 (14), 5669-5682.
46. Sakpirom, J., Kantachote, D., Siripattanakul-Ratpukdi, S., Mc Evoy, J., & Khan, E. (2019). Simultaneous bioprecipitation of cadmium to cadmium sulfide nanoparticles and nitrogen fixation by Rhodopseudomonas palustris TN110. Chemosphere, 223, 455-464.
47. Salem, E. S. R. (2020). Response of Three Sugar Beet Varıetıes to Mıneral and Bıo-K Fertılızers at West Nubarıya Regıon. Menoufia Journal of Plant Production, 4 (1), 39-55.
48. Sezer, S. (2010). Van koşullarında aspir (Carthamus tinctorius L.)’de farklı azot ve fosfor dozlarının verim, verim unsurlarıve kalite üzerine etkileri. (Yüksek Lisans Tezi), Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Van, Türkiye.
49. Şahin, Ö. (2018). Granny smith elma çeşidine yapraktan çinko (Zn) uygulamalarının meyve kalitesine etkisi. (Yüksek Lisans Tezi), Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tokat, Türkiye.
50. Tian, J., Li, G., Liu, Z., & Fu, F. (2008). Hydroxysafflor yellow A inhibits rat brain mitochondrial permeability transition pores by a free radical scavenging action. Pharmacology, 82 (2), 121-126.
51. Tunçtürk, M. (2003). Van Ekolojik Koşullarında Sıra Aralığı. Azot ve Fosfor Uygulamalarının Aspir (Carthamus tinctorius L.)’de Verim ve Verimle İlgili Bazı Özellikler Üzerinde Etkileri. (Doktora tezi), Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Van, Türkiye.
52. TUIK, (2021). Tahıllar ve diğer bitkisel ürünlerin üretim miktarları. https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Bitkisel-Uretim-Istatistikleri-2018-27635 Erişim tarihi: 09.03.2022.
53. Ünsal, M. B. (2020). Çukurova koşullarında farklı azot dozu uygulamalarının bazı aspir (Carthamus tinctorius L.) çeşitlerinde verim ve verim özelliklerine etkisi. (Yüksek Lisans Tezi), Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, Türkiye.
54. Xu, Y., Lee, J., Park, Y. D., Yang, J. M., Zheng, J., & Zhang, Q. 2018. Molecular dynamics simulation integrating the inhibition kinetics of hydroxysafflor yellow A on α-glucosidase. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, 36 (4), 830-840.
55. Wuang, S. C., Khin, M. C., Chua, P. Q. D., & Luo, Y. D. (2016). Use of Spirulina biomass produced from treatment of aquaculture wastewater as agricultural fertilizers. Algal research, 15, 59-64.
56. Yağmur, B., & Okur, B. (2017). Potasyum ve humik asit uygulamalarının yağlık ayçiçeği (Helianthus annuus L.) bitkisinin gelişimine etkisi. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 4 (3), 210-217.
57. Yıldız, T. (2014). Farklı azot dozlarının ayçiçeği (Helianthus annuus L.) çeşitlerinde verim ve verim unsurları üzerine etkisinin belirlenmesi. (Yüksek Lisans Tezi), Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Van, Türkiye.
58. Zhang, R., Huang, L., Deng, Y., Chi, J., Zhang, Y., Wei, Z., & Zhang, M. (2017). Phenolic content and antioxidant activity of eight representative sweet corn varieties grown in South China. International Journal of Food Properties, 20 (12), 3043-3055.
59. Zhao, F., Wang, P., Jiao., Y., Zhang, X., Chen, D., & Xu., H. (2020). Hydroxysafflor yellow A: a systematical review on botanical resources, physicochemical properties, drug delivery system, pharmacokinetics, and pharmacological effects. Front. Pharmacology, 11, 579332.