Yeryüzündeki çoğu canlının aksine bitkiler hareket edemez. Bu nedenle çevre koşulları onların yaşam koşullarını doğrudan etkiler. Bu çok önemli etkenlerden biri de sudur.Bu sıvının tanımında ona yaşam sıvısı denmesi yeterlidir. Su, bitkilerde çok önemli roller oynar ve bunlardan önemlilerine aşağıda değinilecektir.
- Hücrelerde hayati rol
- Besinlerin emiliminin biyokimyasal faaliyetlerinin gerçekleştirildiği tek ortam.
- Bitkiler için besin taşıyıcı.
Tarımda ekimin amacı mahsul üretmektir. Bu gerçeğe göre, yetiştirmede su tüketiminin en büyük miktarının kökler yoluyla elementleri emmeye harcandığı açıktır. Maddelerin kökler yoluyla emiliminde etkili olan faktörleri ve her birinin önem derecesini belirleyebilirsek nihai hedefimiz olan su tüketimini %50 oranında azaltmış oluruz.
Bitki üretim gücü
Bitkide üretim gücü, su tüketiminin verimliliği ile doğrudan ilişkilidir. Bitkinin genetik yapısı yüksek verimli bitkiler sınıfına girecek şekilde ise, düşük yüklü çeşitlere göre minimum bitki ünitesi ile üretim hedeflerine ulaşılması nedeniyle bitki fide sayısı ve birim alan azalır ve örneğin 1000 adet hıyar bitkisi dikmek yerine örneğin 500 adet bitki dikilerek istenilen üretim miktarına ulaşmak mümkündür. Aynı zamanda ekim alanlarının azalması nedeniyle su ihtiyacı da çok bariz bir şekilde azalmış olacaktır.
Köklerin su tüketimini azaltmadaki rolü
Kökün özel bir organ olarak bitkiler için maddelerin emilimindeki rolü kimseden gizlenemez. Bu organın emme kapasitesi ne kadar yüksek olursa bitki o kadar verimli olur. Kök fonksiyonunu artırmada birçok faktör vardır, bunlardan en önemlileri aşağıda belirtilmiştir.
Kökün kesit alanı (hacmi)
Kökün enine kesit alanı ne kadar büyük olursa, malzeme emiliminin o kadar yüksek olduğu açıktır. Bu seviyeyi yükseltmek için iki tür faktör temel bir rol oynar:
- 1- Genetik faktörler
- 2- Çevresel faktörler
Genetik faktörler
Çeşit seçimine gelince, ihtiyaca göre özenle seçilmelidir. Yani, amaç doğurganlık oranını artırmaksa, maksimum kesit alanı ve hacmi olan bir köke sahip olmak için gerekli genoma doğal olarak sahip olan yüksek verimli çeşitler kullanmalısınız.
Çevresel faktörler
Bu iki duruma (genetik ve çevre) daha fazla dikkat edersek, kökten emilim miktarını artırmada çevrenin rolünün genomdan çok daha büyük olduğu gerçeğine geliriz. Hacimli bir köke sahip olmak için gerekli genoma sahip bir bitkinin bu özelliğini ancak çevre koşulları uygun olduğunda gösterebilmesi bu iddiayı kanıtlamaya yeter. Bu nedenle, bu gerçeğe göre, çevresel faktörlere diğer faktörlere göre daha fazla dikkat edilmelidir. Bitkiler, gezegendeki en eski canlılar olarak aynı zamanda en tutumlu canlılardır. Bitkilerde tutumluluğun anlamı, karşılık verme ihtimalinin %80’in üzerinde olduğu bir kısma yatırım yapmaktır. Bu yorumlarla bitki köklendirmeye yatırım yapacak ve mümkün olduğu kadar ondan cevap alınca köklendirme yapacaktır. Çevre koşullarını iyileştirerek bitkiyi kök gelişimine yatırım yapmaya teşvik edebiliriz. Bu faktörlerin en önemlileri şunlardır:
- Toprak organik madde miktarının arttırılması
- Kök gelişimi için pH ve EC’yi optimize etmek
- Besinlerin boyutunun kök gözenekleri ile orantılılığı
Toprak organik madde miktarını artırmak
Köklerden alınan maddelerin miktarı, köklerin etrafındaki toprakta bulunan organik madde miktarı ile doğrudan ilişkilidir. Yani kökteki organik madde miktarı ne kadar fazlaysa kökün aktivitesi ve maddenin emilimi de o kadar fazladır.
Organik maddenin kök emilimindeki rolü
Tarım topraklarının en önemli faktörlerinden biri organik madde miktarıdır. Tarımsal topraklarda organik maddelerin bulunması, kökler için maddelerin emilmesini sağlar. Köklerin etrafındaki organik maddeler, elementlerin yapısında değişiklikler yaparak, onları kökler tarafından alınabilir hale getirir. Açıktır ki organik madde miktarı ne kadar artarsa tabii ki emilim miktarı da artacaktır.
Topraktaki organik madde miktarını artıracak çözümler
Uzak geçmişten beri, hayvan ve kümes hayvanı gübresi kullanımı, topraktaki organik madde miktarını artırmak için uygun bir yoldu. Ancak şu anda bir yandan tarım arazilerinin önemli ölçüde artması, diğer yandan besi ve kümes gübresi kalitesinin düşmesi nedeniyle bu tür gübreler artık mevcut ihtiyacı karşılamıyor. Elbette besi hayvanı ve kümes hayvanı gübresi kullanımının da kendine has sorunları vardır.
Bilimin gelişmesiyle birlikte tarımsal gübre üretme bilimi de ilerledi. Bu gelişmenin başyapıtlarından biri de bitki kaynaklarından organik materyallerin çıkarılmasıdır. Günümüzde organik gübre adı verilen gübreler, topraktaki organik madde miktarını doğrudan arttırabilmekte ve köklerden alınan madde miktarı üzerindeki etkilerini en kısa sürede gösterebilmektedir. Bu tip gübreleri kullanarak minimum su ihtiyacı ile maddelerin emilmesinde en yüksek verimin elde edildiğine şahit olabilirsiniz. Kökün bir kilogram besin maddesini 10 birim organik madde ile emmesi için 10 litre suya ihtiyacı varsa, topraktaki organik madde miktarı arttıkça ihtiyaç duyduğu su miktarı azalır.
Adsorpsiyon için pH ve EC’yi ayarlama
Kök emilimini etkileyen en önemli faktörlerden biri, kök çevresindeki toprağın pH ve Ec’sidir. Köklerin etrafındaki toprağın EC seviyesi ne kadar düşükse, köklerden emme miktarı o kadar yüksek olur. Absorpsiyondaki en önemli sorunlardan biri bu faktörü (EC) azaltacak koşulların oluşturulabilmesidir. Türkiye’deki tarım suları genel olarak orta ve kötü sulardır, yani EC seviyesi genellikle 2000 ppm’in üzerindedir. Zirai ilaçlar ve tarımsal gübreler gibi diğer maddelerin bu suya karışması nedeniyle, su sertliği (EC) 5000 ppm’in üzerinde olacaktır. Bitkinin kökleri için bu sertlik derecesi çok yüksektir ve bu çözeltinin sadece %10’unun bitki tarafından emilmesinin ana nedeni budur. Bu konuya dikkat edersek çiftçilerin ilaç ve gübre tüketimine dikkat etmediğini daha rahat anlarız. Yani çiftçi bitkiye bir çeşit zehirden 100 birim vermek isterse, bu miktarın 10 katını, yani bitkinin köklerinin çevresine 1000 birim zehir koymak zorunda kalır, böylece belki 100 birim zehir verir. bu zehir bitki tarafından emilebilir.
Gübrenin toprakta dayanıklılığı
Günümüzde tarım arazilerinin su tüketimindeki artışla doğrudan ilişkili olan en önemli sorunlarından biri toprak tuzluluğunun artmasıdır. Yapılan araştırmalara ve saha gözlemlerine göre artan tuzluluğun ana sebebi kimyasal gübrelerdir. Tarım topraklarının tuzluluğunun artmasında en önemli rolü, gübrelerin kökler tarafından emilebilir formu ile tutma süresi ve moleküler boyutu olmak üzere iki faktör oynamaktadır.
Bitkiye verilen gübrenin tamamı bir anda bitki tarafından emilmez, Bitkiler bu gübreleri ihtiyaçları ve emme kapasitelerine göre kullanırlar. Kimyasal gübreler, kimyasal yapılarının kararsız olması nedeniyle toprakta sınırlı bir süre kökler tarafından emilebilecek bir formda kalabilirler.
Bu sınırlı süreden sonra bu kimyasal gübreler topraktaki aktif maddelerle reaksiyona girerek kökler tarafından alınamaz hale gelir (tuzluluk).
Kimyasal gübrelerin moleküler büyüklüğü
Bitkilerin kökleri, gözeneklerinden belli bir moleküler büyüklüğe kadar olan maddeleri emme özelliğine sahiptir. Hıyar gibi bitkilerde bu büyüklük 1400 ile 1500 dalton arasındadır. Bu, bu miktardan daha büyük moleküler yapıya sahip olan kimyasal gübrelerin kökler tarafından emilmemesi ve kısa bir süre sonra topraktaki aktif elementlerle reaksiyona girerek stabilize olması ve daha fazla toprak tuzluluğuna neden olması anlamına gelir. Ülkede kullanılan kimyasal gübrelerin çoğunun 1500 dalton gibi yüksek molekül ağırlığına sahip olduğunu bilmek ilginçtir.
Organik gübreler, stabil yapıları ve kısa karbon zincirleri gibi doğal taşıyıcıların kullanılması nedeniyle toprakta stabilize olmazlar.Organik gübreler, bileşimlerinde doğal maddeler bulunmasından dolayı toprakta tuz şeklinde biriken diğer kimyasal gübrelerin emilmesini sağlar. Organik gübreler uygun moleküler ağırlığa (1000 daltondan az) sahip oldukları için köklerin gözeneklerinden kolayca geçerler ve toprakta kalıntı bırakmazlar. Bu açıklamalara göre organik gübreler, kimyasal gübrelere göre en az su tüketimi ile (kimyasal gübrelere göre en az %50 daha az) en iyi performansı göstermektedir. Yani bir çiftçi, kimyasal gübre kullanırken tükettiği su miktarının yarısı kadar su ile tarım arazisinin belirli bir alanında verimini ikiye katlayabilir.
Türk tarımında organik gübre kullanımının artması ve kimyasal gübre kullanımının azaltılması ümidiyle.