Analyzing and modeling parameters of crop cultivars under stress conditions

Abstract

Stres terimi bitkiler için, “bir veya daha fazla çevresel ve biyolojik faktörün fizyolojik olaylarda meydana getirdiği değişim” veya kısaca “zarar oluşturma potansiyeli” olarak tanımlanmaktadır. Oluşan bu zarar, bitkilerde büyüme ve gelişmeyi olumsuz şekilde etkilemekte, ürün kalitesinin ve miktarının azalmasına, hatta bitkinin tamamen ölmesine sebep olabilmektedir. Stres dayanıklılığı ise bitkinin olumsuz koşullar altında canlılığını sürdürebilme yeteneği olarak tanımlanabilir. Doğal koşullarda bitkiler, birden fazla stres faktörüne aynı anda maruz kalabilmektedir. Bu nedenle bitki çeşitlerinin stres koşullarına uyumluluklarının analiz edilmesi son derece önemlidir. Bu tezin çıkış noktası tarım alanı paydaşlarının karar verme sürecine katkı sağlamak için strese bağlı ürün verilerinin analizi ve modellenmesidir. Karar süreçlerini kolaylaştırmak için farklı problemlere kolayca uyarlanabilen jenerik bir Çok Kriterli Karar Verme (ÇKKV) modeli geliştirilmiştir. Farklı metotların kendine özgü avantajlarından yararlanabilmek için Grup Karar Verme özelliğine sahip Sezgisel Bulanık Analitik Hiyerarşi Prosesi (AHP) ile Hedef Programlama entegre edilmiştir. Metodolojide, farklı önem seviyelerinde oluşabilecek sıralama değişimlerini gözlemleyebilmek için bir Duyarlılık Analizi de yer almaktadır. Tezin özgünlüğü, karar vericilerin tercihlerini veya tereddütlerini dikkate alarak kriterlerin önem seviyelerini belirleyebilen, alternatifleri belirlenen kriterlere göre derecelendirebilen, önem seviyesi değişimlerine göre duyarlılık analizlerinin mümkün kılan bütüncül bir entegre metodolojinin geliştirilmiş olmasıdır. Önerilen metodoloji, Türkiye'de resmi olarak tescilli nohut çeşitlerine uygulanmıştır. Bu çeşitlerin soğuk ve kuraklık streslerine karşı kümülatif hassasiyeti analiz edilmiş ve gerçek hayattan deneysel veriler kullanılarak derecelendirilmiştir. Metodolojinin sonuçlarına göre Diyar 95, her iki strese karşı da üstün bir performans sergilemekte, onu Yaşa 05 ve Gökçe takip etmektedir. Duyarlılık analizi, Diyar 95'in ağırlıklar değiştirilse dahi geniş bir aralıkta konumunu koruduğunu doğrulamaktadır.

Stress is defined for plants as the change in physiological events caused by one or more environmental and biological factors or simply the potential to damage. This damage negatively affects the growth and development of the plants, can cause a decrease in the quality and quantity of the product, and even the death of the plant completely. Stress tolerance can be defined as the ability of the plant to survive under adverse conditions. Plants can be exposed to more than one stress factor at the same time under natural conditions. Therefore, it is extremely important to analyze cultivars for adaptation to stress conditions. The origin of this thesis was interpreting agricultural data due to stress with appropriate methods to contribute to the decision process of stakeholders in the field of agriculture. A generic Multi Criteria Decision Making (MCDM) model that can be easily adapted to different problems has been designed to ease decision processes. To benefit from the advantages of different methods, Intuitionistic Fuzzy Analytic Hierarchy Process (AHP) with Group Decision Making has been integrated to Goal Programming. A Sensitivity Analysis is followed to observe differences of ranking based on changing weighting schemes. The originality of the thesis is the comprehensive integration of the methods that enables a robust analyzing and ranking process by including the preferences or hesitancies of Decision Makers and revealing limit conditions that change ranking order. The proposed methodology has been applied to chickpea cultivars that are officially registered in Turkey. The cumulative sensitivity of these cultivars against cold and drought stresses has been analyzed and ranked using real-life experimental data. According to the results of the methodology, Diyar 95 presents an utmost performance against both stresses and is followed by Yaşa 05 and Gökçe. Sensitivity analysis verifies that Diyar 95 keeps its position within a wide range even the weights would be changed.