Besin Elemetleri ve Görevleri

Topraksız tarımda yetiştirilen bitkiler, gelişme süreci boyunca besinlerini su yoluyla inorganik ya da organik gübrelerden sağlamaktadır.

Bitkiler Azot(N), Fosfor(P) ve Potasyum(K) gibi Makro besin elementlerine yüksek miktarlarda ihtiyaç duyarken, Demir (Fe), Çinko (Zn), Magnezyum (Mg), Kükürt (S) gibi diğer besin elemetlerine ise daha az oranlarda ihtiyaç duyarlar.
Topraksız tarımda bitkilerin ihtiyaç duyduğu besin elemetlerinin bazı görevleri ve bu besinlerin eksikliklerine genel olarak yer vermeye çalışacağız.

Azot (N) : Bitki gelişmesi için gerekli metabolizmaları kontrol eden proteilerin en kritik yapı taşlarından biridir. Klorofil moleküllerininde de kullanılmakta ve böylece fotosentezde de anahtar rol oynamaktadır. Azotun en iyi kaynağı iyi gelişen vejatatif gelişme olup, bitkinin koyu yeşil rengi ile de alakalıdır. Nitrojen eksikliği, bitki gelişmesinde azalma ve solgun bir yeşil ya da sarı renkle karekterize edilir. Bu sararma genellikle yaprakların uçlarında başlar ve yaprak orta damarına doğru ilerler. Eksiklik çok şiddetli olursa, etkilenen alanlar kahverengiye döner ve ölümler görülebilir. Azot bitkilerde hareketli bir element olduğundan dolayı, azot eksikliği ilk olrak yaşlı yapraklarda görülür.

Fosfor (P): Nükleik asitlerin kritik bir elementidir, bundan dolayıda bitkisel üretimde can alıcı bir rol oynar. Fosfor tohum oluşumunda da olmazsa olmaz bir element olarak göz önüne alınmakta, tohum ve meyve içerisinde de büyük oranlarda bulunmaktadır. Fosfor yaşam ve gelişme için olmazsa olmaz olan biyolojik enerji transfer mekanizmaları için de en fazla gerek duyulan bir elementdir. Uygun ya da elverişli fosfor sağlanması halinde bitkilerde kaliteli ürün, daha güçlü sap ya da gövde büyüklüğü, iyi kök gelişimi ve daha erken ürün olgunluğu gibi bir çok faydaları bitkilere sağlamaktadır. Fosfor eksikliği durumunda ise gelişmede durma, ogunlaşmada geçikme ve küçük meyve oluşumları ile karekterize edilmektedir. Fosfor eksikliği, özellikle genç bitkilerde mor renklenme ile alakalı olabilir. Azottan başka fosfor da bitkilerde hareketli olduğundan dolayı, her eksiklik belirtisi genellikle ilk önce yaşlı yapraklarda ortaya çıkmaktadır.

Potasyum (K): Ana bitki kompenentlerinden biri olarak görülmesede, protein sentezinden bitki su dengesinin ayaralanmasına kadar, bitki gelişimi için gerekli bir çok fizyolojik işlevlerin geniş bir yelpazesinde önemli bir rol üstlenmektedir. Potasyum eksikliği bitki gelişmesinde durgunluk ve yaprak kenarlarının sararması veya kararması ile karekterize edilmektedir. Potasyumda bitki bünyesinde hareketli olduğu için, eksiklik belirtileri ilk olarak yaşlı yapraklarda görülür. Potasyum eksikliğinin diğer bir işareti de gövde ve sap küvvetinin azalması ya da zayıflaması olup, bunlar bir çok problemide beraberinde getirmektedir. Örneğin hastalıklara karşı zayıflama ya da direncinin azalması ve tek yıllık ya da çok yıllık bitkilerin kışa dayanıklılığın azalması gibi durumlar ile karşılaşılabilir.

Kalsiyum (Ca): Bitkilerde bir çok enzimi aktive eder. Ayrıca hücre duvarlarının yapısal kompenetlerinden biri olup, su hareketi, hücre gelişmesi ve bölünmesi üzerinde de önemli rollere sahiptir. Ayrıca bitkilerin azot ve diğer mineral maddelerinin alınması için gerekli olan bir besin elementidir. Bitkilerde hareketsiz olan bu besin elementi bitki gelişmesi için devamlı bir kaynağa gereksinim duyulmaktadır. Kalsiyum eksikliği gövde, çiçek ve köklerde küçülme ve bodurlaşma, yaprak ve meyvelerde siyah lekeler ve yaprak kenarlarında sararma olarak karekterize edilmektedir. Kalsiyum genellikle kültür bitkileri için toprakta yeterli düzeydedir.

Magnezyum (Mg): Bitkilerde klorofilin anahtar yapı taşlarında biri olup, fotosentezde de kritik bir rol oynamaktadır. Magnezyum eksikliği yaprak damarları arasında beyaz şeritler olarak karekterize edilir. Magnezyum en iyi şekilde bu besini içeren bir kireç tarafından sağlanmaktadır.

Kükürt (S): Bitkide protein ve vitaminlerin en yaygın komponentlerinden biridir. Kükürt eksikliği olan bitkiler genel bir sararmaya sahiptir ve çak zayıftır. Kükürt eksikliğinin belirtileri nitrojen eksikliğine benzerdir, yalınız kükürt bitkide hareketli olmadığından yaşlı yapraklardan ziyade geç yapraklarda ortaya çıkmaktadır.

Demir (Fe): Enzim fonksiyonu, klorofil sentezi için kataliz görevi ve bitkide yeni gelişmeler olması için gerekli olan bir besin elementidir. Demir eksikliği solgun yapraklar, yaprak ve damarların sararması şeklinde karekterize edilir. Yüksek pH' sı olan topraklarda demir bulunabilir, fakat bitki için bu demir kulanılmayabilir.

Mangan (Mn): Fotosentez için enzim aktivitesi, solunum ve nitrojen metabolizmasında önemli rolller oynamaktadır. Manganez eksikliği demir eksikliğine benzer olup, yeşil damarlı solgun genç yapraklar olarak karekterize edilir. İleri durumlarda, yapraklar beyazlaşır. Kahvergi, siyah ya da gri lekeler damarlara bitişik olarak görülmektedir. Nötr ve alkalin topraklar genellikle eksiklik ortaya çıkar. Asit topraklarda ise toksit oluşumuna neden olacak şekilde alımları artırabilir.

Bor (B): Bitkilerde en fazla fonksiyonu üstlenenen elemetlerden biri olup, bunlardan bazıları çiçeklenme, polen gelişimi, meyvelenme, hücre bölünmesi, su ilişkisi, hormon hareketliliği, hücre duvarı oluşumu, membran sağlamlığı, kalsiyum alımı, ve şekerlerin hareketi gibi bir çok işlevsev görevlere sahiptir. Bitki bünyesinde elemet hareketsizdir ve genç sürgün ve yapraklarda ilk belirtiler görülür. Bor eksikliği durumunda bitkiler uç göz çürüklüğüne neden olarak kalın, kıvrık kırılgan rozetleşmeye de neden olmaktadır. Ayrıca kahverengi, rengsiz, çatlamalar meyvelerde, yumruda ve köklerde görülebilir.

Çinko (Zn): Oksin (gelişme hormonu) içeren enzimlerim fonksiyonel kısımlarında görev almakta, karbonhidrat metabolizması, protein sentezi ve gövde gelişmelerinde de önemli roller üstlenmektedir. Çinko eksikliği demir eksikliğinede yol açabilir. Ekisiklik belirtileri, benekli yapraklar ve düzensiz sarı alanlar olarak karekterize edilir. Özellikle yaşlanmış topraklarda ortaya çıkar, pH 5,5-7.0 arası da en az seviyede eksiklik görülür ve düşük pH bitkilere bu elementin yüksek seviyeye çıkmasına neden olur.

Bakır (Cu): Genellikle köklerde bulunmakata ve nitrojen metabolizması için gerekli bir elemetdir. Enzimlerin bir yapı taşı, özellikle karbonhidrat ve proteini kullanan enzim sitemlerinin bir parçası olabilir. Eksiklik durumunda bitkilerin sürgün uçlarının geriye doğru ölüm ve uç yapraklarda kahveengi lekeler olarak belirtiler görülür. Bu element organik maddelere sıkı şekilde bağlıdır, bundan dolayıda organik maddece zengin topraklarda eksiklikler sık görülebilir. Topraktan hızla kaybolmaz, fakat topraklarda bulunmayabilir. Ayrıca fazla olduğu durumlarda toksiteye sıkça rastlanabilir.

Molibdenyum (Mo): Nitratları amunyumlara indirgeyen enzimlerin yapılarında bulunur, bu element olmadan protein sentezi bloke edilir ve bundan dolayıda bitki gelişmesi durmaktadır. Molibdenyuma nitrojen fikse eden bakteriler de oldukça gereksinim duymaktadır. Mo eksikliği kıvrılmış, tabaklaşmış kenarlı solgun yapraklar şeklinde belirtileri görülür ve bitkiler tohum bağlamayabilir. Ayrıca Mo eksiklik durumunda, azot eksikliğine de rastalanabilir.

Klor (Cl): Hücre içereisinde su ya da eriyiklerin hareketi yani osmoz basıncı ile ilişkili bir besin elementidir. Mineral elementleri ve fotosentesi oluşturmak için gerekli olan iyonik dengeyide sağlamaktadır. Klor eksikliği solgunluk, tıknaz köklenme, sararma ve bronzlaşma şeklinde eksiklik belirtileri bitkilerde görülür. Bazı bitkilerde kokusu azalabilir.

Kobalt (Co): Nitrojen fikse den bakteriler içim gereklidir. Eksikliği durumunda bitkiler azot eksikliği belirtileriyle de karşılaşabilir.

Nikel (Ni): Son yıllarda gerekli bir element olarak tanımlanmıştır. Üreyi kullanılabilir azaotlara parçalayan üre enzimleri ve demir absorbsiyonu için bitkilerde ihtiyaç duyulmaktadır.

Sodyum (Na): Bitkilerde ozmotik basınç ve iyonik denge için gereklidir.

Silisyum (Si): Hücre duvarı komponenti olduğu bilinmektedir. Bazı bitkilerde yeşil aksam spreyi olarak kullanıldığında afid poulasyonunu azaltığı bildirilmektedir. Yaprak görünümünü düzenleştirir, ısı ve kuraklık toleransını düzenler ve solunumu azalttığı bildirlmektedir. Eksikliği durumunda bitkilerde solgunluk, zayıf meyve ve çiçek oluşumu olarak belirtileri bitkilerde görülebilir. Eksikliği halinde böcek ve hastalıklara karşı da bitkilerin dayanıklılığını azaltmaktadır.

Topraksız Tarımın amaçları

* Topraksız tarımda, Toprağı devre dışı bıraktığımız için, toprağı işleme, yıkama, dezenfekte etme gibi masraflı ve emek gerektiren işlemlere gerek yoktur.
* Tarımsal üretim bütün olarak tarım alanları dışında gerçekleştirilebilir, Örneğin evlerin balkon ve teraslarında gerçekleştirilmesi mümkündür.
* Topraklı tarımda toprakların farklı fiziksel ve kimyasal yapıları nedeniyle gerçekleştirilemeyen üniform üretim, topraksız tarımda, toprak dışında ki koşullar istenilen şekilde düzenlenebildiği için gerçekleştirilebilir.
* Üretim, bitkinin yetişmesi için uygun olmayan çorak, taşlı, tuzlu, çöl ve sığ alanlara da kaydırılabilir.
* Bu yöntemle üretimde besin maddeleri suda erimiş olarak verildiğinden ayrıca ne organik ne de kimyasal gübrelemeye gerek yoktur.
* Topraksız tarımda gübreler yani bitkiye verilen besin maddeleri daha etkin ve daha ekonomik bir şekilde kullanılır.
* Harcanan bitki besin maddeleri daha verimli kullanıldığı için topraklı tarıma oranla daha azdır. Topraklı tarımda görülen yıkama, alt tabakalara sızma ve toprak tarafından tutulma ile ortaya çıkan kayıplar bu sistemde söz konusu değildir.
* Gübreleme yani besin maddelerinin kök ortamında homojen olarak dağılımları söz konusudur.
* Topraksız kültür yöntemiyle yetiştirilen bitkilerden alınan ürün, gerekli besinler yeteri kadar verildiği için daha lezzetlidir.
* Besin maddelerinin dozları ayarlanarak bitkilerin vejetatif yada generatif fazda tutulmaları sağlanabilir.
* Tuzlu sulama sularından yararlanılabilir. Tuzlu sular belli ölçüde iyi nitelikli sulama sularıyla karıştırıldıktan sonra kullanılabilir.
* Bitkiler için su stresi sorunu yoktur.
* Sızma, yıkanma ve buharlaşmadan doğan kayıplar azaldığı için sudan ekonomi sağlanır.
* Topraksız kültür otomasyona uygundur. Sulama, gübreleme otomatize edilerek iş gücünden ekonomi sağlanır.
* Topraksız tarımda kök ortamının pH, tuzluluk, besin maddesi dengesi ve hava su oranı daha sağlıklı bir şekilde ayarlanabilir.
* Topraklı tarımda karşılaşılan potasyum ve kalsiyum eksikliğinden kaynaklanan yumuşak ve kof meyve eldesi söz konusu değildir. Alınan meyveler gayet dolgun ve serttir.
* Bazı topraksız tarım uygulamalarında sera oransal nemini ayrıca yükseltmeye gerek yoktur. O nedenle de oransal nemi arttırıcı önlem almak, düzen kurmak gereksizdir.
* Toprak kaynaklı hastalık ve zararlılar ile yabancı otlar sorun olmaktan çıkar. Sterilizasyon gereken durumlarda ilaç harcamaları çok düşük olur.
* Topraksız tarımda insan sağlığı açısından temiz ürün almak her zaman mümkündür.
* Toprak kaynaklı hastalık ve zararlı sorunu çok az olduğundan kullanılan tarımsal ilaç miktarı düşer. Bu da hem üretim harcamalarını düşürmesi hem de temiz ürün eldesi bakımından büyük önem taşır.
* Bir üretimin arkasından birkaç gün içinde yenisini başlatma şansı vardır.
* Birim alanda ki bitki sayısı arttırılabilir. Topraklı tarımda bitki sıklığını etkileyen faktörler toprak ve ışıktır. Toprak devreden çıktığı için ışığın sorun olmadığı yerlerde sık dikim yapılabilir.
* Topraksız tarım ekim nöbeti zorunluluğunu ortadan kaldırır.
* Erkencilik topraklı tarıma kıyasla daha belirgindir.
* Verim daha yüksektir. Örneğin domateste 15- 75 ton/da’ a yükseltilebilmiştir.
* Topraksız tarımda teknik donanım arttıkça verimde artar.
* Topraksız tarım uygulamaları verim artışına neden olur. Bu tarım şeklinde verimin topraklı tarımdan daha yüksek olmasının temelinde yatan gerçek beslenmelidir. Zira topraksız tarımdaki besleme çok daha bilinçlidir ve amaç bitkinin istediği miktar ve formdaki makro ve mikro besin elementleri bitkinin,günlük dozlar halinde hizmetine sunmaktır.
* Topraktan farklı olan besin solisyonundan örnek almak çok daha kolaydır. Bu durumda topraksız kültüre bir avantaj olarak yansımaktadır. Zira kolay ve hızlı alınan bir örnek gerekli düzeltmelerin daha hızlı yapılmasını sağlayarak bitkilerdeki beslenme il ilgili saplamaların hızla düzeltilmesini mümkün kılmaktadır.
* Topraksız tarımın üreticiye pek çok alternatif sunması bir başka yanıdır. Topraksız kültürde üretici sebze türüne, seranın durumuna parasına bakarak dikey ve yatay kültür ve eğik yüzeyler kültürü gibi katı ortam kültüründen veya su kültüründen birini seçebilir.

Topraksız Tarımın Tarihi

Topraksız yetiştiricilik; M.Ö. Eski romalı ve yunanlıların Mısır, Çin, Babil ve Hindistan’da ; hıyar, karpuz ve diğer sebzeleri kumlu nehir yatağında (agregat kültürü) yetiştirmek için çözülmüş gübre kullanmasıyla başlamıştır. Bu sistem daha sonraları, ‘nehir yatağı yetiştiriciliği’ şeklinde adlandırılmıştır. Sistem, bitki fizyologlarının deneme amacıyla özel bitki yetiştirmeye başladığı dönemde besin kültürü (nutriculture) adını almıştır. Ardından, su kültürü, çözelti kültürü, çakıl kültürü gibi değişik isimler kullanılarak tanımlanmıştır. Topraksız yetiştiriciliğin gelişim tarihçesi aşağıda verilmiştir:

M.Ö. Arabistan, Babil, Çin, Mısır, Hindistan ve perslerde yaz boyunca nehir yataklarında kavun ve diğer sebze yetiştiriciliği için kompost/gübre çözeltisi kullanımı
1452 Bitkiler için gerekli mineraller tespit edildi (Leonardo de Vinci/ Fransa)
1666 Cam viyollerde su içinde bitki yetiştiriciliği (Robert Boyle / İrlanda)
1699 İyon değişimi ile besin absorbsiyonu ( Woodword / İngiltere)
1804 Bitki besleme çalışmaları (Nicholas de Saussere / Fransa)
1850 Kum, kuartz, aktif kömür kültürü (Jean Baussingault/ Fransa)
1860 Su / çözelti kültürü (Sachs ve Knop / Almanya)
1920 Besin çözeltisi formülasyonları (Hoagland/ ABD)
1940 Agregatlar ile durgun hidroponik (Gericke/ ABD)
1945 Besi kültürü (Nutriculture) çalışmaları (Withers ve Withers /ABD)
1960 Besleyici film tekniği (Alan Cooper / İngiltere)
1965 Damla sulama tekniği ( Cornell üni. /ABD)
1970 Aeroponik ( Massantini /İtalya)
1970 Kayayünü (Rockwool) tekniği (Hanger /Danimarka)
1975 Akıcı hidroponik /Farnworth /ABD)
1980 Raceway (Ark) hidroponik (Derin akış tekniği)
1980 Dünyada çok sayıda otomatik ve bilgisayarlı hidroponik çiftliklerinin kurulması
1990 Avustralya, Japonya, Singapur ve Tayvan’ da ev hidroponik sistemleri popüler olmuştur.
1992 Hidroponik tekniklerinin sınıflandırılması ( Mallick / Singapur)

Dünya üzerinde değişik topraksız yetiştiricilik sistemleriyle bitki yetiştirilmesine karşılık, konuyla ilgili önemli araştırmalar 1920 lerde başlamıştır. Ticari topraksız yetiştiricilik sistemlerinin kurulmasına 1940 larda başlanmış ve 1960 larda bu sistemler pazarlanmaya başlanmıştır. Günümüzde dünyanın çoğu bölgesinde çok sayıda ticari hidroponik çiftlikleri bulunmaktadır. Devlet araştırma enstitüleri dışında çok sayıda küçük ve çok uluslu büyük şirketler; Avustralya, Belçika, Danimarka, Hollanda, Japonya, Tayvan ve Amerika’ da bu ticari teknolojiye yatırım yapmaktadır. Günümüzde hidroponik, besin çözeltisi kullanılan yetiştirme yöntemlerinin kullanılan standart bir isimdir. Seralarda yaygınlaşmasının nedeni Bitki yetiştirme ortamı olarak ilk akla gelen topraktır. Ancak özellikle sera yetiştiriliciğinde topraktan kaynaklanan sorunların boyutları,aşağıda açıklanan nedenler ile oldukça büyüktür. Seralarda yetiştiriciliği ekonomik olan bitki türü sayısı azdır. Ayrıca üreticiler yetiştirme ve pazarlama sorunlarından çekindikleri için alışık oldukları türleri yetiştirmeyi tercih etmektedir. Sonuçta aynı toprakta üst üste aynı bitki türü yetiştirilmektedir. Bu durum toprak yorgunluğuna ve toprakta hastalık etmenleri ve nematodları artışına neden olmaktadır. Sera toprakları, örtü altında olduğundan yağmur ve don gibi iklim olaylarının etkisi ile hastalık etmenleri ve zararlıların yok edilme şansına sahip değildir. Ayırca yağmurlar yolu ile toprağın yıkanamaması tuz içeriğinin yükselmesine yol açmaktadır. Sera toprakları sürekli uygun sıcaklık ve nemde tutulduğundan ve yeterince havalanmadığından hastalık ve zararlıların üremesine çok uygundur. Sera topraklarının sağlıklı bir üretim için 4-5 yılda bir değiştirilmesi önerilmektedir. Ancak bir dekar seranın 20cm derinliğindeki kısmının değiştirilmesi düşünüldüğünde bile 200m³ toprağa gereksinim vardır ki bu kadar toprağı bulmak ve taşıtmak olanaksızdır. Topraksız tarım,sözünü ettiğimiz bu nedenlerden dolayı dünyanın değişik ülkelerinde seracılar tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır.

Topraksız Tarım Nedir?

Bu konudaki en genel tanımlamayı Uluslararası Topraksız Tarım Derneği (ISOSC - International Society for Soilless Culture)şu şekilde yapmaktadır:
Sucul olmayan bitkilerin köklerinin besin solüsyonuyla desteklenmiş tamamen inorganik ortamlarda yetiştirilmesi.
Topraksız tarım : Her türlü tarımsal üretimin durgun veya akan besin eriyiklerinde, besin eriyiği sisinde veya besin eriyikleri ile beslenmiş katı ortamlarda gerçekleştirilmesidir. Üretimin doğrudan besin eriyiklerinde gerçekleştirilmesi su kültürü(hidroponik) sulamanın besin eriyikleri ile yapılması koşuluyla perlit ,kum, kayayünü, çakıl, talaş gibi ortamlarda gerçekleştirilmesi katı ortam kültürü olarak adlandırılır. Topraksız kültürün amacı; bitkilerin gelişmesini besin solüsyonu yardımıyla sağlamak, bitkilerin besin madde ve su gereksinimlerini stres meydana getirmeden karşılamak ve bunu abartılı olmayan harcamalarla gerçekleştirmektir.