The Effect of Magnetic Field on The Germination and Seedling Growth of The Seeds of
Black Pine (Pinus Nigra Arnold.)
Abstract
The aim of this research is to determine the effects of magnetic field (MF) on black pine (Pinus nigra Arnold). The seeds were exposed to MF strengths in the range of 3.8-4.8 mT on the movable ground with the velocity of 1m/sec. The seeds were exposed to MF of different strengths (1 time, 3 times, 9 times and 15 times). The control and experimental groups were germinated at optimum conditions in the climate chamber and in an incubator (25 °C). Germination percentage was measured in order to determine optimum MF strengths at 4th, 7th, 14nd, 21th and 28th days. The seedling heights and root lengths of the seeds exposed to MF were determined at the 60th day. As a result, the germination percentages, root length and seedling growth were higher in the MF applications than that in the control group.
Key words: Black pine( Pinus nigra Arnold), Magnetic field, Germination percentage
GİRİŞ
Ülkemizin ormanlık alanı 21.188.747 ha olup, bu ormanlık alan ülkemizin % 27,2’sini oluşturmaktadır. Orman alanlarımızın % 50 (10.621.221 ha)’si bozuk, kalan % 50 (10.567.526 ha)’si ise verimli niteliklidir. Ülkemizdeki Anadolu karaçamı (Pinus nigra Arn. subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe) varlığının tamamı 4.202.298 ha olup tüm orman varlığımızın % 19,8’ini oluşturmaktadır.
Anadolu karaçamı alanlarının tamamı koru niteliğinde olup bu alanların % 43.1 (18.102.189 ha)’i bozuk nitelikteki sahalardan oluşmaktadır (1).
Anadolu karaçamı çam türlerimiz içinde yayılış olarak kızılçamdan sonra ikinci sırada yer almakta olup hem kuraklığa hem de kış soğuklarına karşı dayanıklılığı nedeniyle ağaçlandırma çalışmalarında kullanılan önemli bir türdür(2). Manyetik alan(MA)’nın bitki gelişimi üzerine etkisi ile ilgili birçok çalışma yapılmıştır. İlk araştırmalar ise Ssawostin (1930) tarafından yapılmıştır. Ssawostin MA’ın etkisine bağlı olarak buğday fidelerinin boylarında % 100 bir artış olduğunu saptamıştır(3). Yapılan diğer çalışmalarda da ayçiçeği, tahıl ve soya gibi çeşitli bitkilerde verimin MA’dan olumlu bir şekilde etkilendiği ortaya konmuştur(4; 5).
Karaçamın (Pinus Nigra Arnold.) Çimlenmesi Ve Gelişimi Üzerine Manyetik Alanın
Etkisi
* Emre KUZUGÜDENLİ1
Canpolat KAYA1
1SDÜ Yenişarbademli Meslek Yüksek Okulu, Isparta
*Corresponding author: E-mail: emrekuzugudenli@sdu.edu.tr
Özet
Bu araştırmanın amacı, karaçam (Pinus nigra Arnold.) tohumları üzerinde manyetik alanın etkilerini saptamaktır. Manyetik alan (MA) muamelesi için tohumlar saniyede 1 metre yol alan hareketli bir zeminde 3.8-4.8 mT’lık bir MA şiddetine maruz bırakıldılar. Kontrol ve farklı MA (1 kez, 3 kez, 9 kez ve 15 kez) şiddetlerine maruz bırakılan tohumlar, eşit koşullarda çimlendirildi. Çimlenen tohumların 4., 7., 10., 14., 21 ve 28. günlerdeki optimum MA şiddetini belirlemek için çimlenme yüzdeleri ölçüldü. MA ile muamele edilmiş tohumlardan elde edilen fideciklerin boyları ve kök uzunlukları ise 60.günde ölçülmüştür. Sonuç olarak, çimlenme yüzdeleri MA uygulanan tohumlarda fidecik boylarında, çimlenme yüzdelerinde ve kök uzunluklarında anlamlı ilişkiler bulunmuştur
.
Anahtar Kelimeler: Karaçam( Pinus nigra Arnold.), Manyetik alan, Çimlenme yüzdesi
Biyoloji Bilimleri Araştırma Dergisi 5(2): 31-34, 2012 ISSN: 1308-3961, E-ISSN: 1308-0261, www.nobel.gen.tr
32
E. Kuzugüdenli ve C. Kaya / BİBAD, 5(2): 31-34, 2012
MA uygulamalarının farklı şiddetlerinin tohum çimlenmesi, kök büyümesi ve fide gelişim özellikleri üzerine etkileri inceleme konusu olmuştur. Değişik bitkilerde MA ile yapılan çalışmalarda genel olarak, kontrole göre çimlenme yüzdelerinde bir artış olduğu saptanmıştır (6; 7). Benzer şekilde MA’nın, fide gelişimi üzerine etkisi üzerine yapılan çalışmalarda da MA’nın olumlu etki gösterdiği belirlenmiştir(8; 9).
MA ile yapılan çalışmaların çoğunu tek yıllık bitkiler oluşturmakta ancak orman ağaçlarıyla ilgili çok fazla çalışma bulunmamaktadır. Orman ağaçlarıyla ilgili yapılan çalışmalara örnek olarak Ruzic ve arkadaşları (1992) tarafından yapılan MA’nın Kestane(Castanea sativa L.) tomurcukları üzerine etkisinin araştırıldığı çalışma verilebilir. Bu çalışmanın amacı ise orman ağaçlarından olan karaçam türünün tohumlarına MA’nın etkisinin araştırılması ve bu alandaki eksikliğin giderilmesidir(10).
MATERYAL VE METOT
Araştırmada materyal olarak kullanılan karaçam (Pinus
nigra Arn. subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe) tohumları
Eğirdir Orman Fidanlığından temin edilmiştir. Optimum MA şiddetini belirlemek amacıyla, tohumlar petri kapları içine konularak, 20 °C oda sıcaklığında, Süleyman Demirel Üniversitesi Yenişarbademli Meslek Yüksekokulunda kurulan MA şiddeti 3.8-4.8 mT’lık MA düzeneğinden 1m/sn’lik hızla dönen bir kayış sisteminin üzerinden 1, 3, 9 ve 15 kez geçirilmek suretiyle (saat 12:00 - 13:30 arasında) MA’a maruz bırakılmışlardır (11) (Şekil 1).
Şekil 1. Manyetik alan düzeneği
L= 2,2 m (Taşıyıcı kayış uzunluğu)
h= 0,025 m (Örnek ile magnetler arası uzaklık) d= 0,15 m (Magnetler arası uzaklık)
V= 1 m/s (Manyetik alandan geçiş hızı)
Denemeler, kontrollü iklim koşullarının oluşturulabildiği “Climacell İklim Dolabında”, üzerlerine işlem kodları yazılmış, 12 cm çapındaki petri kaplarında, damıtılmış su ile
doyurulmuş Whatman No:2 filtre kâğıdı üzerinde 23 +/-2 o
C sıcaklıkta, %70 nem koşullarında çimlendirmeye alınmıştır. Tohumlar gözleme dayalı olarak denemenin sonuna kadar püskürtme yöntemi ile nemlendirilmiştir. Çimlendirme denemeleri boyunca gözleme dayalı olarak filtre kâğıtları değiştirilmiştir. Tohumun çimlenmiş olarak kabul edilmesi için, kökçüklerin 1 mm. olması ile yeterli olarak kabul edilmiştir. Optimum MA şiddetini belirlemek için çimlenen tohumların sayım işlemleri deneyin başlamasından sonra 4., 7., 10., 14., 21. ve 28.
günlerde çimlenme yüzdelerinin ölçümü
gerçekleştirilmiştir.
MA’ın fidecik gelişimi üzerine olan etkisini belirlemek amacıyla, MA’a maruz bırakılan tohumlar plastik kasalardaki toprağa ekilmiştir. Her muamele için 100 adet tohum tesadüf blokları deneme desenine göre 3 tekerrürlü
olarak ekilerek 60. günde fidecik boyu ve kök boyu ölçümleri yapılmıştır.
Araştırma sonucunda elde edilen verilerin istatistiki değerlendirilmeleri varyans analizi ile gerçekleştirilmiştir. Ortalamaların farklılıklarının belirlenmesi için Tukey testinden yararlanılmıştır (12).
BULGULAR
Çalışmada uygulanacak olan optimum manyetik alan şiddetlerini belirlemek amacıyla karaçam tohumların çimlenme yüzdeleri ve kök uzunlukları saptanmıştır. Bu çalışmada materyal olarak kullanılan karaçam tohumları 1, 3, 9 ve 15 kez MA düzeneğinden geçirilmiş ve her muamele için 100’er adet tohum çimlendirilmiştir. Karaçamın çimlenme yüzdeleri üzerine MA’ın etkisi Çizelge 1’de verilmiştir. 4. ve 7. günlerde kontrole göre, tüm MA uygulamalarında çimlenme yüzdelerinde artış olduğu gözlenmiştir.
Optimum MA şiddetini belirlemek amacıyla kök uzunlukları ölçülmüştür. Farklı MA şiddetlerine maruz bırakılan tohumlardan elde edilen köklerin (petri kaplarında) 60.gündeki ortalama uzunlukları Çizelge 2’de verilmiştir. 60. gündeki kök uzunluğu kontrole göre en yüksek 1 kez MA uygulamasında, en düşük ise 9 kez MA uygulamasında olduğu saptanmıştır.
Çizelge 1.Karaçam tohumlarına uygulanan MA’ın çimlenme yüzdesi üzerine etkisi
Muamele Gün 4. Gün 7. Gün 10. Gün 14. Gün 21. Gün 28. Kontrol 55 77 89 91 92 92 1 Kez 67 79 90 94 94 95 3 Kez 73 86 92 92 93 93 9 Kez 65 80 89 90 90 91 15 Kez 61 78 80 85 85 85
Çizelge 2. Karaçam tohumlarına uygulanan MA’ın 60.gündeki kök uzunluğu üzerine etkisi
MA Uygulaması Fidecik Sayısı Kök Uzunluğu(cm)
Kontrol 100 3,9 ± 0,5b* 1 Kez 100 6,4 ± 1,1a 3 Kez 100 4,5 ± 0,8ab 9 Kez 100 3,3 ±0,6b 15 Kez 100 4,9 ± 0,4ab Ortalama 4,6 CV(%) %22,8
*:Farklı harfler ile gösterilen ortalamalar arasındaki fark p<0.05 düzeyinde önemlidir.
C.V.: Varyasyon katsayısı
MA ile muamele edilmiş tohumlardan 60. günde elde edilen fidecik sayıları ve fidecik yükseklikleri Çizelge 3’te verilmiştir. Fidecik yükseklikleri en yüksek 7,3 cm ile 1 kez
MA uygulamasında ölçülmüştür. Diğer MA
uygulamalarında ise fidecik yüksekliklerinin kontrole göre azaldığı tespit edilmiştir(Şekil 2).
33
E. Kuzugüdenli ve C. Kaya / BİBAD, 5(2): 31-34, 2012
Çizelge 3. Karaçam tohumlarına uygulanan MA’nın fidecik yükseklikleri üzerine etkisi
MA
Uygulaması Fidecik Sayısı Fidecik Yüksekliği(cm)
Kontrol 100 5,5 ± 0,51bc 1 Kez 100 7,3 ± 0,63a 3 Kez 100 5 ± 0,85c 9 Kez 100 5,4 ± 0,5bc 15 Kez 100 6 ± 1,1b Ortalama 5,8 CV(%) %17,3
*:Farklı harfler ile gösterilen ortalamalar arasındaki fark p<0.05 düzeyinde önemlidir.
C.V.: Varyasyon katsayısı
Şekil 2. 60.Gününü tamamlamış bir fidecik
TARTIŞMA VE SONUÇ
Bu araştırmada, MA’ın karaçamın çimlenmesi üzerine etkisi değerlendirildiğinde değişik MA şiddetlerine verdiği cevaplar farklı olmuştur. Kontrol grubuna göre, MA uygulanan tohumlarda 4. gündeki çimlenme yüzdelerinde artış olduğu saptanmıştır. Daha önce bu konuyla ilgili yapılmış çalışmalardan mısır bitkisi ile yapılan bir araştırmada MA uygulamasının çimlenme yüzdesini artırdığı saptanırken(13), tütün ve buğday bitkisinde de benzer şekilde manyetik alanın tohum çimlenme yüzdesinde
artışa yol açtığı bulunmuştur(14; 7). Çimlenme
yüzdelerindeki bu artışın çimlenme sırasında bitkilerin besin ihtiyacını karşılamada önemli bir rol oynayan alfa amilaz, beta amilaz ve glutation S-transferaz enzimlerinde meydana gelen değişmelerden kaynaklandığı düşünülebilir(15). Ayrıca manyetik alan bitki hücrelerindeki osmotik basınç ve doku hücrelerinin suyu absorbe etme kapasitesinde meydana getirdiği değişim nedeniyle tohumların su alım oranını etkilemektedir. Su alım oranındaki bu olumlu etki çimlenme hızındaki artışı da açıklamaktadır (16).
Araştırmada MA’nın karaçam fideciklerinin kök uzunluklarına olan etkisinde 1 kez MA maruz bırakılan tohumlar kontrole göre daha fazla kök geliştirmişlerdir. Bu sonuca benzer şekilde Tahir ve Karim (2010), nohut bitkisinde yaptıkları bir çalışmada kök uzunluklarında ve kök ağırlıklarında kontrole göre manyetik alana maruz bırakılan nohutların daha fazla geliştiğini saptamışlardır(17).
Bir başka araştırmada ise düşük frekansta uygulanan manyetik alanın şeker pancarında kök ve yaprak gelişimi üzerinde olumlu etkisinin olduğu gözlenmiştir (18).
MA’nın fidecik boyuna olan etkisinde karaçama uygulanan 1 kez MA uygulamasında fide boyunun kontrole göre en fazla artışa sebep olduğu gözlenmiştir. Racuciu ve arkadaşları (2006)’da benzer şekilde mısır bitkisinin gelişiminde bitki boyunun kontrole göre daha uzun olduğunu saptamışlardır(19).
Bitki gelişimlerindeki bu farklılıklar bitki
hormonlarından özellikle oksin, sitokinin ve gibberellin metabolizmasına etkisinden kaynaklanabilir (20). Çünkü bitkilerde sitokininlerin en önemli etkisi hücre bölünmesini, oksin ve gibberellinlerin en önemli etkisi de hücre uzamasını artırmasından kaynaklanmaktadır (21). Ayrıca bitkilerin meristem hücreleri üzerine MA’ın etkisini saptamak amacıyla yapılan çalışmalarda da manyetik alanın hücre çoğalması üzerinde etkili olduğu tespit edilmiştir (22)
Bir ön deneme niteliğinde gerçekleştirilen ve devam etmesi planlan bu çalışmanın sonucunda, karaçam
tohumlarına uygulanan değişik şiddetlerdeki MA
uygulamalarının etkilerinin farklı olduğu saptanmıştır. Buna göre;
- Farklı sürelerde uygulanan MA’ın karaçam
tohumlarında 4. gündeki çimlenme yüzdelerini artırdığı belirlenmiştir.
- En fazla kök ve fide uzunluğunun ise 60.günde 1 kez MA uygulamasında olduğu saptanmıştır.
-Karaçam tohumları ile yapılacak ağaçlandırma
çalışmalarında 1 kez MA uygulaması yapılarak fidanların daha hızlı gelişmesi sağlanabilir.
Bundan sonra yapılacak olan benzer çalışmalar için bu çalışmanın referans olabilir ve çimlenme engeli olan orman ağaçlarında da MA’nın etkisi araştırılabilir.
KAYNAKLAR
[1] Anonim, 2006. Orman Varlığımız. Çevre ve Orman Bakanlığı, Orman Genel Müdürlüğü, 59 s, Ankara.
[2] Ertekin, M. Özel, H.B., 2010. Çorum Yöresi Erozyonla Mücadele Kapsamında Yapılan Karaçam (Pinus nigra Arnold.) ve Sedir (Cedrus libani A. Rich.) Ağaçlandırmaları. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, Cilt: 12, Sayı: 18, 77-85.
[3] Mericle RP, Mericle LW, Smith AE, Campbell WF, Montgomery DJ (1964). Plant growth responses, 183- 195 In: Biological Effects of Magnetic Fields. Plenum Press, Newyork
[4] Bosica I, Zeriu F (1990). Effect of electromagnetic field (EMF) treatment in the presence of nitrogen on cereal plant growth. Seed Abst., 013- 03315.
[5] Phirke PS, Kubde AB, Umbarkar SP (1996). The influence of magnetic field on plant growth. Seed Sci.and Technol., 24: 375- 392.
[6] Lebedev SI, Baranskii PI, Litvinenko LG, Shiyan LT (1975). Physiobiochemical characteristics of plantsafter presowing treatment with a permanent magnetic field. Fiziologiya Rastenii, 22 (1): 103- 109.
[7] Fischer, G.; Tausz, M.; Köck, M.; Gril, D.: “Effects of Weak 16 Hz Magnetic Fields on Growth Parameters of
Young Sunflower and Wheat Seedlings”,
Bioelectromagnetics,25 (2004): 638-641.
[8] Kato R (1988). Effects of magnetic field on the growth of primary roots of Zea mays. Plant Cell Physiol.29 (7):1215-1219.
34
E. Kuzugüdenli ve C. Kaya / BİBAD, 5(2): 31-34, 2012
[9] Dardeniz A, Tayyar Ş (2007). Elektromanyetik alanın Cardinal üzüm çeşidi kalemlerinin vejetatif gelişimi üzerindeki etkileri. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 20 (1): 23-28.
[10] Ruzic R., Jerman I., Jeglic A., Fefer D. Electromagnetic stimulation of buds of Castanea sativa Mill. in tissue culture. Electro. Magnetobiol. 1992; 11:145–155.
[11] Atak Ç, Alikamanoğlu S, Danilov V, Rzakoulieva A, Yurttaş B, Topçul F (2000). Effect of magnetic field on Paulownia seeds. Com. J.I.N.R.Dubna, E19-2000-231, 1-14. [12] SAS Institute Inc (1999). SAS/STAT Version 8. Cary, NC.
[13] Aladjadjiyan A (2002). Study of the influence of magnetic field on some biological characteristics of Zea mais. J. of Central European Agriculture, 3(2): 89-94.
[14] Aladjadjiyan A, Ylieva T (2003). Influence of stationary magnetic field on the early stages of thedevelopment of tobacco seeds (Nicotıana Tabacum L.). Journal of Central European Agriculture (online), 4 (2): 132-138.
[15] Rochalska M, Grabowska K (2007). Influence of magnetic fields on the activity of enzymes: α and β- amylase and glutathione S-transferase (GST) in wheat plants. Int. Agrophysics, 21: 185-188.
[16] Eren ŞP (2006). Elektromagnetik alanın Lens Culinaris Medik. (Mercimek) üzerinde sitotoksik etkileri. Marmara Ünv. Fen Bilimleri Enst. (Yüksek Lisans Tezi).
[17] Tahir NAR, Karim HFH (2010). Impact of magnetic application on the parameters related to growth of chickpea (Cicer arietinum L.). Jordan Journal of Biological Sciences. 3(4):175-184.
[18] Rochalska M (2008). The influence of low frequency magnetic field upon cultivable Plant Physiology. Nukleonika, 53(1): 17−20.
[19] Racuciu M, Calugaru GH, Creanga DE (2006). Static magnetic field influence on some plant growth. Rom. Journ. Phys., 51: 245- 251.
[20] Eşitken A (2003). Serada yetiştirilen çilekte manyetik alan uygulamasının etkileri. Atatürk Üniv. Ziraat Fak. Derg. 34 (1): 25-27.
[21] Arteca RN (1996). Plant Growth Substances. Principles and applications. Chapman & Hall, New York.
[22] Belyavskaya NA, Fomicheva VM, Govorun RD, Danilov VI (1992). Structural-functional organization of the meristem cells of pea, lentil and flax roots in conditions of screening the geomagnetic field. Biophysics, 37 (4): 657- 666.
