GELECEĞİN YETİŞTİRİCİLİK ŞEKLİ TOPRAKSIZ TARIM
*Caner YILMAZ
Ziraat
Mühendisi
Topraksız tarım: Her
türlü tarımsal üretimin durgun veya akan besin eriyiklerinde besin eriyiği
sisinde veya besin eriyikleriyle beslenmiş katı ortamlarda gerçekleştirilmesidir
Bitkisel üretimin temel
öğesi olan toprak, bitkilerin tutunma yeri ve ana besin kaynağıdır.
İçerisindeki su ve hava ile tohumların çimlenmesi ve köklerin gelişmesi için
uygun bir ortam oluşturur; Ayrıca besin maddelerini ve suyu hafif bir güçle
bağlayarak köklerin bunları kolayca almasına yardım eder. Bütün bu özellikler
toprağı, binlerce yıldan beri bitkisel üretimde ideal ve doğal yetiştirme
ortamı yapmıştır.
Bununa birlikte sera yetiştiriciliği gibi entansif yetiştiricilik
uygulamalarında topraktan kaynaklanan önemli sorunlarla karşılaşılmaktadır.
Uzun yıllar aynı ürünün yetiştirilmesi, toprağın yüksek verim nedeniyle fazla
sömürülmesi, yoğun gübre kullanımı gibi nedenlerden kaynaklanan bu sorunların
başında;
1.
Toprak yorgunluğuna bağlı olarak verimliliğin azalması,
2.
Toprakta bulunan hastalık ve zararlı yoğunluğunun
artması,
3. Tuzlanma
veya besin maddesi dengesinin bozulması gelmektedir.
Bu sorunların
giderilmesi için toprağın yıkanması, dezenfeksiyonu gibi kısmi çözümler
toprağın değiştirilmesi gibi köktenci yöntemler bulunmaktadır. Fakat tüm
bunların hem etkileri sınırlıdır, hem de ekonomik yükleri çok fazladır.
Topraktan kaynaklanan sorunların çözümü için alternatif yöntem olan
topraksız ortamlarda bitki yetiştiriciliği konusunda ilk çalışmalar 19. yüz
yılın ortalarına dayanmaktadır. Ancak bu konudaki ilk olumlu sonuçlar 1940’lı
yıllarda alınmaya başlamış bitki yetiştiriciliğinde kullanılabileceği konusunda
umutlar doğmuştur. Yöntemin seralarda kullanılmaya başlanması 1950’li yıllarda
hızla yayılma eğilimi göstermiştir.
Bugün seracılıkta çok
önemli bir yeri olan Hollanda’da sera sebzeciliğinin tümü; İngiltere, Belçika, Almanya, Fransa
gibi ülkelerde de % 30-90 arasındaki kısmı topraksız tarım biçiminde
yapılmaktadır .
Orman ağacı ve süs bitkisi üretiminde de ‘’topraksız kültür
yetiştiriciliği’’ yöntemi son yıllarda özellikle Kuzey Avrupa
ülkelerinde (Finlandiya, İsveç, Norveç) önemli aşama kaydetmiş, yeni
teknolojilerin doğmasına sebep olmuştur. Türkiye’de ise 1990’lı yılların
başlarına kadar kitle fidan üretimlerinde kullanımı oldukça düşük olan bu
yöntem, yeni teknoloji transferleri ile kullanılmaya ve yaygınlaştırılmaya
başlanmıştır.
Topraksız kültür yetiştiriciliğinde 50 yıldır çok sayıda yöntem
denemesine rağmen, halen kullanılan topraksız yetiştiricilik yöntemlerinden iki
biçimi önem kazandırmıştır:
1) Su
Kültürü (Hidroponik)
a)
NFT (Besleyici Film Tekniği=Nutrient Film
Technique): Yetişme kabı olarak kullanılan olukların içinden bir besin
eriyiğini ince bir tabaka halinde sirküle ettirmek ve kaplara yerleştirilen
bitkilerin köklerini besin eriyiği ile temas ettirerek onların beslenmelerini
sağlamaktır. Böylece kökler hem beslenebilmekte ve su alabilmekte, hem de
yeterli havalanma olanağı bulmaktadır. Oluklardan geçen eriyik daha sonra
tankta toplanıp, yeniden kullanılmaktadır.
Böylece su ve besin maddesi kayıpları da en aza indirgenir. Bu yöntem
topraksız kültürün en gelişmiş tekniğidir ve tümüyle otomatik çalışan bir
sisteme ve düzenlemeye gerek gösterir.
b)
Aeroponik
c)
Durgun Su Kültürü
d)
Akan Su Kültürü
2)
Katı Ortam Kültürü (Agregat Kültürü): Bu yöntemde ise bitkiler; torba,
tekne, saksı, pot-trays, viyol ve benzer biçimlerde kaplara doldurulan organik
veya inorganik yapılı substratlere ekilerek veya dikilerek yerleştirilir. Besin
çözeltisi belli aralıklarla damlama sulama
sistemi veya yağmurlama sulama ile bu ortamlara emdirilir ve bitkiler
su/besin maddelerini substratlerden
alırlar.
Ancak
bu tekniklerin tümünde temel prensip, toprak kullanmadan, yetiştirilen
bitkilerin kök sistemlerine yeterli oranda besin maddesi içeren çözeltileri
ulaştırmaktır. Besin maddesi düzeyleri bitki türlerine göre ayrı ayrı
hazırlanır ve gelişme devrelerindeki istekleri de göz önüne alınarak içerikleri
değiştirilerek uygulanır.
Besin
çözeltilerinin pH’sı ve elektriksel iletkenlikleri (EC) bitkilerin optimum
isteklerine göre düzenlenir. Tüm bunları sağlamak için sağlamak için çözeltiler
özel tanklarda hazırlanır, daha sonra sisteme bağlanarak kullanılır .
2.1.Yöntemin Avantajları
Topraksız yetiştirme
yönteminin en önemli avantajı hiç kuşkusuz toprak hastalıklarına karşı etkili
ve kesin bir çözüm getirmesidir. Bunun yanında ayrıca aşağıdaki yararları
sağlar;
1. Kök
bölgesine yeteri kadar nem ve hava sağlar. Topraktaki gibi bir sıkışma söz
konusu değildir. Dolayısıyla toprak işleme ve çapalama sorununu ortadan
kaldırır.
2. Toprakta
bulunan ve toprakla taşınan yabancı ot tohumları bu yöntemde sorun olmaz.
Rüzgarla taşınan ot tohumlarının ise kontrolü mümkündür ve kolaydır. Yabancı ot
savaşına büyük ölçüde gerek kalmaz.
3. Bitkilerin
besin maddesi gereksinimi sulama ile birlikte karşılanır. Böylece ayrıca
gübrelemeye gerek kalmaz. Besin maddesi ve gübre kayıpları en aza iner.
4.
Su ekonomisi sağlar.
5.
Topraksız kültürde bütün bitkilere eşit miktarda ve
dengeli su-besin verilir.
Böylece daha homojen ve üniform
ürün elde edilebilir.
6. Dengeli
sulama ve beslemeyle verimde ve kalitede artış sağlanır.
7. Bitkilerin
büyüme, gelişme ve verimlilikleri daha kolay düzenlenebilir ve
yönlendirilebilir.
8.
Sterilizasyonu daha kolaydır.
9. Bitkisel
üretimi, bitki yetiştirmeye uygun olmayan, tuzlu, taşlı, çöl ve sığ alanlara da
kaydırma şansı vardır.
10. Besin
maddelerinin dozları ayarlanarak bitkilerin vejetatif veya generatif fazda
tutulmaları sağlanabilir. Örneğin; erken yada geç çiçeklenme ve meyvelenme
gibi.
11. Bitkiler
için su stresi problemi yoktur.
12. Topraksız
kültür yetiştiriciliği otomasyona uygundur. Sulama ve gübreleme otoma tize
edilerek iş gücünden ekonomi sağlanır.
13. Topraksız
kültür yetiştiriciliğinde, kök ortamının pH, tuzluluk, besin maddesi ve hava/su
oranı daha sağlıklı bir şekilde ayarlanabilir .
2.2. Yöntemin Dezavantajları
Birçok avantajına
rağmen, topraksız tarımın kullanımını sınırlayan bazı olumsuz yanları da
bulunmaktadır. Bu olumsuzlukların en önemlileri şunlardır:
1. Sistemi
çalıştırmak için gerekli malzemelerin satın alınması ve kurulması pahalıdır,
mali yük getirir.
2. Zaman
zaman bazı komplex bitki beslenme sorunları ile karşı karşıya kalınabilir.
Yöntemin sağlıklı çalıştırılabilmesi için belirli bir minimum bilgi birikimine
sahip kalifiye elemana gerek gösterir.
3. Düzenli ve
kesintisiz elektrik sistemine gerek gösterir. Elektrik sisteminde kesintilerde
(özellikle NFT sisteminde) çok önemli sorunlar çıkabilir.
4. Sonbahar
ve ilkbahar devrelerinde sıcak mevsimlerde kök bölgesi sıcaklığı yükselebilir.
Bunu engelleyecek önlemler almak gerekir.
5. Temiz bir
çalışma gerektirir. Özen gösterilmezse bazı hastalıkların (Fusarium, Verticillium
vb. kök hastalıkları) çıkması durumunda bunlar besin çözeltisi ile hızla
yayılabilir.
3. KATI ORTAM ALTERNATİFLERİ
3.1. Substrateler
3.1.1. İnorganik
Substratler
Kum
Çeşitli kayaların iklim olayları sonucu parçalanması ile oluşan,
bileşimi, meydana geldiği kayanın yapısına bağlı, su tutma kapasitesi çok zayıf
substrattır.
Topraksız yetiştiricilikte en uygun kum tane iriliği 0,5-2 mm.
arasında olmalıdır. Ortamda küçük taneli
olanların çokluğu drenajı ve havalanmayı güçleştirir.
Kum, diğer materyallerle belli oranda karıştırılarak kullanılabilir.
Örneğin talaş ile kum karışımından kum miktarının en az % 25 ve daha üzerinde
olması önerilir. Kum bu karışımda suyun daha üniform dağılımını gerçekleştirir.
Çakıl
Topraksız kültürde en yaygın kullanılan ortamlardan biride çakıldır.
Çakıl tanelerinin büyüklüğü genelde 2-20 mm. arasında değişir. Genelde taneleri
küçük ve yuvarlak olanlar kullanımda tercih edilir. Düzensiz yapılı çakılların
su tutma güçlerinin yuvarlak yapıdakilerden daha yüksek olmasına karşın, keskin
kenarlı çakılların bitki gövdelerine zarar vermesinden korkulduğu için, kullanılmalarından
kaçınılır. Çakıl, her yetiştirme periyodu sonunda yıkanarak yada sterilize
edilerek tekrar kullanılabilir .
Perlit
Al, Na ve P silikatlarından oluşmuş volkanik bir cam köpüğüdür. Doğada
çıkarılan ve perlit elde edilmesinde kullanılan volkanik kayaçlar.öncelikle
öğütülür, sonra 900-1000 °C gibi yüksek sıcaklıklarda tutulur, bu sıcaklıklarda
içerdiği suyun genişlemesi sonucu oluşan silis kürecikleri perliti oluşturur.
Perliti oluşturan bu silis küreciklerinin rengi beyazdır, hafif, steril ve nötr
karakterdedir.
Isı iletkenliği çok düşük olan perlitin tanecikleri elektriksel yük
taşımadığından su ve besin elementleri bitki kökleri tarafından kolayca
alınabilir. Ayrıca kimyasal ve biyolojik ayrışma göstermediğinden yapısı
değişmez. Sıkışmadığından köklü çelik ve
fideler perlitten kök kaybına uğramadan kolayca çıkarılabilir .
Ponza (Volkan Tüfü)
Volkanik bir kayaç türü olup, asidik ve bazik karakterli volkanik
faaliyetler sonucu oluşmuştur. Volkanik bir cam yapısındadır. Ponza, volkan
bacasındaki gazların basıncı etkisi ile patlayan volkanla birlikte fışkıran
magmanın köpük halini almasıyla şekillenmiştir. Köpük atmosfer basıncıyla
aniden soğumuş ve katılaşmasıyla porozite kazanmıştır. Bu sebeple çok değişken
boyutlarda gözenekler yada kabarcıklar oluşmuştur.
Ponza, steril, kimyasal reaksiyon sevmeyen, pastorizasyonla yapısal
değişikliğe uğramayan bir substrattir.
Doğal bir hidrokültür malzemesi olduğundan maliyeti, perlit ve kile
kıyasla daha düşüktür. Ponza taşı ucuz olmakla birlikte, hafif olması,
taşınmasındaki kolaylık ve diğer özellikleri açısından da bitkiler için iyi bir
malzeme ve gelişme ortamıdır .
Ponza taşı suyu tutan ve koruyan, bu özelliği ile de su kullanımında
ekonomi sağlayan bir agregat olması kurak ve yarı kurak bölgeler için önemini
bir kat daha arttırmaktadır .
Ponzanın tane iriliği genelde 1-5 mm arasında değişir. Fazlaca sülfat
içerir, ancak yıkanarak sülfat bileşiklerinden arındırılabilir. Bünyesinde
bulunan K, Ca, Mg gibi makro, Fe, Cu, Mn, Zn gibi mikro elementler bitkiye
yarayışsız formdadır yada bitkiye yarayışlılık sınırları çok düşüktür .
Vermikulit
Steril olan ve su absorbe etme özelliği çok yüksek olan ancak hava
kapasitesi kısmen düşük olan mika grubu flogopit türü bir maddedir. Kullanımdan
sonra sterilize edilmesi güçtür .
Kaya yünü
Basalt ve kireç taşı karışımının 1600 °C ısıtılması ile
oluşturulan sıkıştırılmış liftir. Özellikle Hollanda, Belçika gibi ülkelerde
geniş şekilde kullanılmaktadır .
Kimyasal yapısı; %47 SiO2, %14 Al2O3,
%1 TiO2, %8 Fe2O3, %16 CaO, %10 MgO, %1 MnO,
%2 Na2O, %1 K2O’dan oluşur .
Yapıştırıcı ve izotropik lifli bünyesi, yüksek su tutma kapasitesi,
gözenekli ve oksijen zenginliği ile iyi bir kök ortamı oluşturması, besin
eriyiklerini yüksek emme gücü ve eşit dağıtması kaya yününün topraksız
yetiştiricilikte üstün özellikleridir .
Cam yünü
Cam fabrikalarından çıkan ince cam parçalarının toplanıp,
birleştirilmesi sonucu elde edilir.
Su tutma kapasitesi ve hava içeriğinin iyi olmasına karşın fiyatının
yüksek oluşu topraksız yetiştiricilikte kullanılmasını engellemektedir .
Cüruf
Gözenekli olan cüruf kumdan hafiftir. Kalitesi kömürün kalitesine göre
değişir. Yıkanabilen sülfat içerdiğinden dolayı kullanımdan önce yıkanması
gerekmektedir. Yıkanan cüruf kullanılmadan önce elenir. Kula cürufunun (2-5 mm
çaplı) su tutma kapasitesi % 48.57, porozitesi % 62.47, hacim ağırlığı 0.820
gr/cm3, pH 6.6, EC 0.10 mmhos/cm’dir .
Plastik köpük (Styromul=Polystyrene)
Litresinin ağırlığı 20 gramdır. Hacminin %95’i kadar hava ile doludur.
Bünyesinde tuttuğu suyun tamamını bitkiye verebilir. Köpük hafiftir ve yüksek
su tutma gücüne sahiptir. Mineral besin içermez, pH değeri açısından nötr bir
yapıya sahiptir .
Bunlara ek olarak plastikler ve polimerler, polyester, poliüretan,
üre-formaldehit (Hygromul), fenolik bileşenler, hidrojeller ve genleştirilmiş
kil sentetik ve değişikliğe uğramış yetiştirme ortamı substratleri olarak
sıralanabilir .
3.1.2. Organik
Substratler
Turba (=Torf)
Anaerobik şartların hakim olduğu alanlarda kısmen ayrışmış bitki ve
hayvan artıklarının yüzeyde birikimi sonucu oluşmuş organik materyal katmanıdır
Genel olarak turbalar % 60 ve daha yüksek organik madde oranına sahip,
su tutma kapasitesi (% 60) yüksek ve % 30 civarında hava gözeneklerine sahip
materyaldir. Çelik köklendirme ve fidan yetiştirme çalışmalarında temel dolgu
materyali olarak kullanılır.
Turbalar, teorik olarak steril olan ve yarayışlı bitki besin maddesince
oldukça fakir olan materyallerdir (13). Besin maddelerinin parçalanıp yarayışlı
hale gelmesi çok uzun sürer. Parçalanmanın gerçekleştiği anda agregat
özelliğini yitirir. Uzun süre kullanımlar turbanın sıkışmasına, kök gelişiminin
olumsuz etkilenmesine sebep olur.
Su tutma kapasitesi kuru ağırlığın 15-20 (lifli turbalar), ve 4-8
(fazla ayrışmış turbalar) katıdır (14). Bitkisel artık oldukları için katyon
değişim kapasitesi yüksektir
Ağaç Kabuğu
Bütün ağaç türlerinin
kabukları yararlıdır ve humus olarak kullanılabilir. Yapılan araştırmalar başta
göknar olmak üzere çam, ladin, kayın, meşe, sekoya ve porsuk ağaçlarının
rahatlıkla kullanılabileceğini ortaya koymuştur. Kabuklar her şeyden önce
biyolojik aktivitesi olmayan materyallerdir. Bu sebeple yavaş ayrışan
maddelerdir. Ani kabuklar kimyasal olarak işlenmeye uygun değildirler. Çok az
azot içeriğinden dolayı bakteri ve mantarların gelişmesi için yetersizdir.
Genelde kabukların su tutma güçleri çok yüksektir. Göknar kabukları
ağırlıklarının % 165’i kadar su tutabildiği, doyma noktasında bile % 31.5 hava
içeriği tespit edilmiştir. Ağaç kabukları fermente edildikten sonra
kullanıldıklarında herhangi bir hastalık yada zararlı taşıma riskleri ortadan
kalkar .
Talaş
Talaşın elde edildiği
ağaç türü ve kullanılma süresi bitki yetiştiriciliğinde önemlidir. Sevgican
(1999), Ceviz ve sedir talaşlarının bitkiler üzerinde fitotoksik etkisi
olduğunu, diğer türlerin talaşlarının bugüne kadar olumsuz etkisinin
saptanmadığını ifade etmektedir. Gül
(1991) ise, Maas ve Adamson (1990) atfen Pseudotsuga menziesii ve Tsuga heterophlla
talaşının topraksız ortam olarak kullanıldığını, Thuja plicata talaşının
özellikle taze olduğunda toksik olabileceğine işaret etmektedir.
Ayrışmasını tamamlamış talaşın katyon değişim kapasitesi yüksekti.
Fermente olmamış talaş, bitkiye zararlı bazı mantarlar taşıyabileceği
endişesiyle sterilize edilmeden kullanılmaması önerilmektedir. pH’sı 5.0-6.8
arasında değişir, ayrışmanın ilerlediği
dönemlerde pH’da biraz yükselme görülür. İnce ve kaba talaş olarak her
ikisi de kullanılabilir. İnce talaş nemi kaba talaştan daha iyi yaydığı için,
kaba talaş ise drenaj üstünlüğü nedeniyle tercih edilir. Bu sebeple karışım
halinde kullanılmasının dha iyi olacağı düşünülebilir.
Yetiştirme ve köklendirme ortamlarında saf veya katkı materyali olarak
kullanılan diğer organik materyaller arasında; çeltik kabuğu, Hindistan cevizi
lifleri, Buldan sazı, buğday sapı (saman), kepek, susam sapı, saz kamışı,
mantar artığı/kırıntısı, fındık kabuğu kırıntısı, mısır sapı ve çay artığı
kompostu, değişik ağaç türlerinin ibre ve yaprak çürüntüsü, yosun, ayçiçeği
kabuğu/küspesi, diken küspesi, çitlenbik küspesi, kozalak talaşı, çiftlik
gübresi, pamuk küspesi, sayılabilir
3.2. Ortamlarda
Bulunması Gereken Temel Özellikler
1. Ortamı
teşkil eden materyallerin hacmi, kuru ve yaş iken değişmemelidir. Başka bir
deyişle kuruduğunda aşırı bir şekilde büzülmemelidir. Aksi takdirde son derece
hassas olan çelik kökçükleri ile narin süs bitkilerinin kökleri kolayca zarar
görebilir.
2. Su tutma
yeteneği iyi olup sık sık sulama gerektirmemelidir.
3. Havalanma
koşulları iyi olmalıdır. Bol oksijenli ortamda kök gelişimi daha iyi olur.
4. Toplam %95
civarında gözenekliliğe (porozite) sahip olmalıdır.
5. Hava ve su
kapasitesi dengesinin (ince ve kaba gözenekleri dengeli) uygun olması gerekir.
6. Ortamın
asiditesi yetiştirilecek bitkiye uygun olmalıdır.
7.Yeterli
miktarda bitki besin maddeleri içermeli, yorgun olmamalı yada dışarıdan
beslenmeye dayalı bir üretim sistemi için de kullanılıyorsa gübreleme ile
serilen bitki besin maddeleri kolayca bitki tarafından alınabilecek özellikte
olmalıdır.
8.
Nematodlara, mantarlara, böceklere, yabani otlara ve tohumlarına karşı steril
olmalı/steril edilmiş olmalıdır.
9. Ortamın
gaz değişim kapasitesi (KDK) iyi olmalıdır.
10. Tampon
kapasitesi yüksek olmalıdır.
11. Organik
madde miktarı yüksek olmalıdır.
12. Geçirgen
olmalıdır.
13.
Stabilitenin yüksek olması (biyolojik, fiziksel ve kimyasal parçalanmaya
dayanıklı olması) gerekir.
14. Bol ve
kolay temin edilmelidir