The Effect of Different Water Levels on Yield, Quality, and Biochemical Properties of Red Cabbage (Brassica oleracea f. rubra)

This study was conducted under field conditions in Canakkale Province, Türkiye, during the 2021–2022 growing seasons and investigated the effects of different irrigation levels on the yield, quality, and biochemical properties of red cabbage (Brassica oleracea f. rubra). Four irrigation regimes were applied: 100% (I1.0: full irrigation), 70% (I0.7: mild stress), 30% (I0.3: severe stress), and 0% (I0.0: rainfed only). Morphological, physiological, and biochemical responses of plants to water stress were examined, with particular emphasis on the accumulation of flavonoids, anthocyanins, and phenolic compounds to evaluate adaptive capacity and nutritional quality. The data showed that yield decreased significantly as water deficit increased. The highest yields were obtained under full irrigation, with 1514.2 g plant⁻¹ in 2021 and 1252.6 g plant⁻¹ in 2022, demonstrating the positive effect of adequate water supply on productivity. The lowest yields were recorded under non-irrigated (rainfed) conditions. In contrast to yield trends, water restriction increased the accumulation of bioactive compounds. As irrigation decreased, flavonoid, phenolic, and anthocyanin contents as well as antioxidant activity (measured by DPPH and CUPRAC assays) increased significantly. The highest anthocyanin content (1.31 mg g⁻¹) and antioxidant activity were found under severe stress in the second experimental year. These findings indicate that water stress negatively affects yield but strongly stimulates secondary metabolite synthesis, thereby enhancing the nutritional and functional quality of the crop. Therefore, controlled or moderate water stress can be strategically used as a sustainable agricultural practice to improve the biochemical quality of red cabbage, particularly in water-limited farming systems. The results highlight the importance of effective irrigation management and adaptive strategies to sustain crop yield and quality under future climate change scenarios.

Bu çalışma, 2021–2022 yetiştirme sezonlarında Türkiye’nin Çanakkale ilinde tarla koşullarında yürütülmüş olup, kırmızı lahananın (Brassica oleracea f. rubra) verim, kalite ve biyokimyasal özellikleri üzerine farklı sulama düzeylerinin etkilerini araştırmıştır. Dört farklı sulama rejimi uygulanmıştır: %100 (I1.0: tam sulama), %70 (I0.7: hafif stres), %30 (I0.3: şiddetli stres) ve %0 (I0.0: yalnızca yağışa dayalı sulama). Bitkilerin su stresine karşı morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal tepkileri incelenmiş; özellikle flavonoid, antosiyanin ve fenolik bileşik birikimi gibi biyokimyasal özellikler üzerinde durularak adaptasyon kapasiteleri ve besin kaliteleri değerlendirilmiştir. Veriler, su açığı arttıkça verimin önemli ölçüde azaldığını göstermiştir. Tam sulama uygulamasında 2021 yılında 1514,2 g bitki⁻¹ ve 2022 yılında 1252,6 g bitki⁻¹ ile en yüksek verim elde edilmiştir; bu da yeterli su temininin verimlilik üzerindeki olumlu etkisini ortaya koymuştur. En düşük verim ise sulama yapılmayan (yağışa bağlı) koşullarda kaydedilmiştir. Ancak, verim değerlerinin aksine, su kısıtlaması biyoaktif bileşiklerin birikimini artırmıştır. Sulama azaldıkça flavonoid, fenolik, antosiyanin düzeyleri ve antioksidan aktivite (DPPH ve CUPRAC testleriyle ölçülen) anlamlı şekilde artmıştır. En yüksek antosiyanin içeriği (1,31 mg g⁻¹) ve antioksidan aktivite, şiddetli stres koşullarında belirlenmiştir. Bu bulgular, su stresinin verimi olumsuz etkilediğini, ancak ikincil metabolit sentezini güçlü bir şekilde uyararak ürünün besinsel ve fonksiyonel kalitesini artırdığını göstermektedir. Dolayısıyla, kontrollü veya orta düzeyde su stresi, özellikle suyun sınırlı olduğu tarımsal sistemlerde kırmızı lahananın biyokimyasal kalitesini artırmak amacıyla sürdürülebilir bir tarımsal uygulama olarak stratejik biçimde kullanılabilir. Elde edilen sonuçlar, gelecekteki iklim değişikliği senaryoları altında ürün verimi ve kalitesini sürdürebilmek için etkin sulama yönetimi ve adaptif stratejilerin önemini vurgulamaktadır.