Çeltik atıklarının toprak kökenli lignoselülolitik bakteri uygulaması ile mikrobiyal dönüşümü ve çeltik gelişimine etkileri

Abstract

Bu doktora tez çalışmasında, çeltik (Oryza sativa L.) hasadı sonrası ortaya çıkan lignoselülozik atıkların mikrobiyal yolla değerlendirilerek çevre dostu biyogübre stratejilerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, Samsun ve Kırklareli’ndeki çeltik üretim alanlarından izole edilen Bacillus sp. S2 ve Pseudomonas sp. K2 suşları; lignin&selüloz parçalayıcı enzim aktivitesi ile fosfat, potasyum ve azot gibi besin elementlerinin sağlanabilirliği yönünden bitki büyümesini teşvik edici özellikler açısından karakterize edilmiştir. Moleküler tanımlamaları 16S rRNA ile birlikte gyrB ve rpoB gen bölgeleri kullanılarak gerçekleştirilmiş; S2 izolatının B. velezensis/ B. amyloliquefaciens, K2’nin ise Ectopseudomonas chengduensis, E. alcaliphila ve P. sihuiensis türleriyle %97 benzerlik taşıdığı belirlenmiştir. Sera koşullarında, bu izolatların çeltik samanı ile birlikte uygulanmasının; bitkisel (klorofil, NBI, çözünebilir şeker, prolin, protein), toprak kimyasal özellikleri (pH, EC, makro ve mikro element düzeyleri) ve biyolojik göstergeleri (mikrobiyal biyokütle, β-glukosidaz ve fosfataz enzim aktiviteleri) üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Bulgular, çeltik samanının tek başına dahi bazı parametrelerde (ör. klorofil içeriği, yeşil aksam uzunlukları, mikro element düzeyleri) kontrol grubuna kıyasla olumlu etki sağladığını ve etkili bir organik madde kaynağı olduğunu göstermiştir. İzolatlarla birlikte uygulandığında ise bu etkilerin bazı parametrelerde güçlendiği gözlenmiştir. Özellikle S2 izolatı çözünebilir şeker düzeyi, mikrobiyal biyokütle, enzim aktiviteleri ve demir alımı; K2 izolatı ise demir biyoyararlanımı ve bazı mikro element içeriklerinde katkı sağlamıştır. Ayrıca, bakteriyel uygulama yapılan gruplarda prolin düzeylerinin azalması, bitkilerin stres altında olmadığını ve izolatların fizyolojik gelişimi doğrudan destekleyici potansiyel taşıdığını göstermektedir. Öte yandan, bazı göstergelerde çeltik ve bakterili gruplar arasında farkların sınırlı düzeyde kalmasının, 40 günlük erken vejetatif dönemde yapılan analizlerle ilişkili olabileceği düşünülmektedir. Sonuç olarak, çeltik samanı ve mikrobiyal izolatların birlikte kullanımı, hem atık geri kazanımı hem de mikrobiyal gübreleme açısından sinerjik ve çevre dostu bir yaklaşım sunmakta olup, sürdürülebilir tarım uygulamalarında değerlendirilebilecek potansiyel bir strateji olarak öne çıkmaktadır.

This study aimed to develop environmentally friendly biofertilizer strategies by utilizing lignocellulosic residues generated after the harvest of rice (Oryza sativa L.) through microbial processes. Two isolates, Bacillus sp. S2 and Pseudomonas sp. K2, obtained from rice cultivation fields in Samsun and Kırklareli, were characterized for plant growth-promoting traits, including lignin and cellulose-degrading enzyme activities, phosphate and potassium solubilization, and nitrogen fixation potential. Molecular identification was performed using 16S rRNA alongside gyrB and rpoB gene regions, revealing that isolate S2 shared 98% similarity with Bacillus velezensis/ Bacillus amyloliquefaciens species, while isolate K2 showed 97% similarity to Ectopseudomonas chengduensis, E. alcaliphila, and P. sihuiensis. Greenhouse experiments evaluated the effects of these isolates, applied together with rice straw, on various parameters including physiological plant traits (chlorophyll content, nitrogen balance index, soluble sugar, proline, protein), soil chemical (pH, electrical conductivity, macro-microelement concentrations), and biological properties (microbial biomass, β-glucosidase, and phosphatase enzyme activities). The results indicated that rice straw alone positively affected several parameters (e.g., chlorophyll content, shoot biomass, microelement concentrations) compared to the control, demonstrating its effectiveness as an organic matter source. Co-application with microbial isolates further enhanced some of these effects. Specifically, S2 contributed to increased soluble sugar levels, microbial biomass, enzyme activities, and iron uptake, while K2 improved iron bioavailability and other microelement contents. Reduced proline levels in microbial treatment groups suggested that plants were not under stress and that these isolates potentially support physiological growth. Limited differences observed between the straw-only and microbial treatment groups for some parameters may be related to the early vegetative stage when the analyses were performed. Overall, the combined use of rice straw and microbial isolates offers a synergistic and environmentally friendly approach that integrates waste recycling with microbial fertilization, representing a promising strategy for sustainable agriculture.