Tweet
2. BİTKİ BESLEME VE TARİHÇESİ
2.1 BİTKİ BESLEME NEDİR
Bitki beslenmesi bitkilerin hava ve topraktan aldıkları bir takım basit maddeleri, dokularında güneş enerjisi yardımıyla çeşitli işlemlerden geçirip organik maddeler haline getirmelerine denir.
2.2 BİTKİ BESLEMENİN TARİHİ GELİŞİMİ
Yaşamları boyunca insanlar bitkilere, bitkilerin beslenmelerine ve bitkilerde cereyan eden metabolik olaylara ilgi duymuşlardır. Cansız gibi görünen bir bitki tohumunun belli koşullar altında çimlenmesi, kök, gövde, yaprak vb. organlarını oluşturması ve bunların nedenleri düşünen ilk insanların önemli uğraşları arasında yer almıştır. İnsan ve hayvanların beslenmelerinde bitkilerin çok önemli bir yere sahip olması, insanların bitki gelişmesi üzerinde her çağda ve zamanımızda ilgilerinin sürmesinin başlıca nedenidir. Bitkilerin yaşayan varlıklar oldukları daha ilk çağda biliniyordu. Ancak yaşam ile ilgili olayların, çevreden sürekli madde alışverişi ile sürdürülebildiği çok sonraları bilinçli bir şekilde anlaşılabilmiştir (Kacar, 1984).
Bitkilerin beslenme ve gelişmeleriyle ilgili dikkate değer ilk öneri milattan 384 yıl önce doğmuş olan büyük filozof Aristoteles tarafından yapılmıştır. Aristo kısa adıyla anılan büyük düşünür, bitkilerin gereksinim duydukları maddeleri, kökleri aracılığıyla topraktan işlenmiş olarak aldıklarını ve bu maddelerin bitkilerde oldukları gibi toprakta da bulunduklarını ileri sürmüştür. Aristo'nun görüş ve önerileri, Belçikalı fizikçi ve kimyager Jan Baptist van Helmont (1577-1644) tarafından gerçekleştirilen araştırma sonuçları yayınlanıncaya değin uzun süre etkili olmuş ve geniş kabul görmüştür.
Bitki besleme alanında dikkate değer ilk araştırma olarak kabul edilen ve iyi planlanmış olan çalışmanın sonuçları Van Helmont' un oğlu tarafından 1684 yılında yayınlanmıştır. Bitki besleme alanında yeni bir aşamayı gösteren ve geniş yankı yapan denemede saksı içerisine konulan 90.7 kg kuru toprağa 2.3 kg ağırlığında bir söğüt fidanı (Salix sp.) dikilmiştir. Beş yıl süreyle saksıya gerektikçe yağmur suyu ya da arı su verilmiş ve dışarıdan herhangi bir maddenin karışmaması için saksının üzeri delikli galvanize saçla kapatılmıştır. Tam beş yıllık bir gelişme süresi sonunda denemeye son verilmiş ve ağacın ağırlığının aşağı yukarı 77,1 kg olduğu saptanmıştır. Gelişme süresi içerisinde sonbaharda dökülen yapraklar tartılmamış ve bunlar denemede dikkate alınmamıştır. Deneme sonunda toprak kurutulmuş ve orijinal toprak ağırlığından 57 g eksilmiş olduğu görülmüştür. Toprağa yalnızca sinim verildiğini dikkate alan van Helmont doğası olmasa da söğüt fidanının sudan oluştuğunu ve suyun tek bitki besin maddesi olduğunu ileri sürmüştür. Bitkilerin beslenmelerinde varlığı bile bilinmeyen atmosferdeki oksijen ve karbondioksidin önemli rolünün, topraktan alınan çeşitli elementlerin bitkilerdeki işlevlerinin bilinmediği bu dönemde böyle bir görüş yeni bir çığır açmıştır. Her ne kadar Van Helmont tarafından yetiştirilen söğüt fidanının büyük bir bölümü su ise de bitkinin gelişmesi temelde toprak ve atmosferden alınan bitki besin maddeleriyle sağlanmıştır (Kacar, 1984).
İngiliz araştırmacı John Woodward yaptığı çok ilginç bir denemenin sonuçlarını 1699 yılında yayınlamıştır. Woodward nane bitkisini (Mentha sp.) 1- Yağmur suyunda. 2- Thames ırmağı suyunda, 3- Hyde park kanal suyunda ve 4- Toprak karıştırılmış kanal suyunda 77 gün süreyle yetiştirmiştir. Bitkiler tarafından kullanılan su miktarı dikkatli şekilde belirlenmiş ve denemenin bitiminde bitkilerin ağırlıkları kaydedilmiştir. Deneme sonunda bitki ağırlıklarının sıra ile 1.14, 1.69, 9.02 ve 42 g olduğu saptanmıştır. Nane bitkisinde gelişmenin, suyun içerdiği yabancı madde miktarıyla ilgili olarak arttığım gören Woodward, van Helmont'un aksine, bitki gelişmesi için toprağın ya da benzeri materyallerin esas olduğu sonucuna varmıştır. Zamanında tepkiyle karşılanan öneri günümüzde kolay anlaşılır ve açıklanabilir niteliktedir. İzleyen yıllarda Woodward gibi pek çok bilim adamının çalışmalarından elde olunan sonuçlar günümüzde bu kolaylığı bizlere sağlamış durumdadır (Kacar, 1984).
2.3 BİTKİ BESLEMENİN ÖNEMİ
Yer yüzünde bütün canlılar, kökeni kayaçlar, denizler ve hava olan kimyasal elementlerden meydana gelirler. Bitkiler ile bazı mikroorganizmalar, primer enerjiyi güneşten ve inorganik elementleri çevreden doğrudan alma özelliğine sahiptirler. Bu nedenle ototrofdurlar. İnsanlar ve hayvanlar ancak önceden oluşmuş ve enerji yüklü bileşikleri değerlendirdiklerinden hetetrofturlar.
İşte bu nedenle bitkiler, yaşamları için gerekli olan biyokimyasal olaylarda belirli özel görevler yapan elementlere (besin maddelerine) ihtiyaç duyarlar (Fırat, 1998).
Bitkiler gelişmeleri için mutlak gerekli olan besin elementlerini seçerek alma yeteneğine sahiptirler. Bitkiler aynı zamanda gelişmeleri için gerekli olmayan mineral elementleri de alırlar ve bunlar kimi zaman toksak etki yaparlar (Güneş ve diğ., 2007). Her hangi bir besin maddesinin yetersizliği yahutta noksanlığı bitki büyümesini ister istemez engeller bu ise bitkinin bodur kalması, sararması, solması ve benzeri diğer belirtilerle kendilerini gösterir. Sadece besin maddelerinden birinin yetersizliği veya noksanlığı değil aynı zamanda aşırı miktarda alınması da bitkiye zarar verir, ki buna fitotoksite denilmektedir (Fırat, 1998).
Bitki gelişmesi denince akla, büyüme ve farklılaşma kavramları gelir. Yüksek yapılı bitkilerin büyümesi, biyokimyasal ve fizyolojik olarak desoksiribonukleik asit (DNA) veya protein artışını içeren yaş veya kuru madde çoğalmasıdır. Farklılaşma ise bir canlının gelişme devresinde hücre ve doku oluşumu yahutta değişimidir. Bitkinin yaşam göstergelerinin tamamı önceden planlanmış genetik bir programa göre gerçekleşir. Ancak dış (çevre) faktörlerinden önemli derecede etkilenir (Fırat, 1998).
Yirminci yüzyılın ilk yarısında MITSCHERLICH, bitki büyümesini ve sonuçta ürün verimi ile kalitesini farklı şekillerde etkileyen değişik etmenler için gelişim faktörleri kavramını getirmiştir.
Mitscherlich, gelişim faktörlerini iç ve dış faktörler olarak ikiye ayırmıştır. İç gelişim faktörleri planlı ıslah çalışmaları ile düzenlenebilecek genetik yapıdır. Dış faktörler, özet olarak ışık, ısı, hava ve suyu içeren iklim, organik ve inorganik gübreler ile toprağı içermektedir. Bitkiye barınaklık ve yaşam ortamı sağlayan toprak; bileşimi, yapısı, sorbsiyon kapasitesi, besin maddesi miktarı, mikroorganizma faaliyeti ve benzeri özellikleri ile haklı olarak dış gelişim faktörleri olarak bitki beslenmesinde önemli bir yeri vardır (Fırat, 1998).
3. EKOLOJİK FAKTÖRLER
Bitki gelişmesi esasta genetik olarak programlanmıştır. Bununla beraber ışık, ısı, toprak özellikleri, gübreler ve diğer dış gelişim faktörlerinden önemli ölçüde etkilenir.
3.1 IŞIK VE IŞINLANMA
Işık olmadan doğada hayat düşünülemez. Başta fotosentez olmak üzere birçok önemli olay ışık sayesinde gerçekleşir. Işık ise doğal veya yapay kaynaklardan yayılan elektromagnetik dalgalardır ki bunlar dalga halinde hareket eden ve foton taneciği adı verilen birimden oluşmuş enerji paketçikleridir.
Bitkiler, çeşitli dalga boyundaki ışığa karşı insanlardan farklı bir duyarlılığa sahiptir. İnsan gözü tarafından görülebilen ışığın sadece bir kısmı, yani 400 ile 700 nm arasında dalga boyuna sahip olan ışıklar bitkilerin büyümesine (fotosentez) yardımcı olur. Buna PAR alanı denir (PAR = Fotosentetik Aktif Radyasyon). Gün ışığının küresel radyasyonu yaklaşık %45' i 400 ile 700 nm arasındadır. Yani, küresel radyasyonun yaklaşık %45'i PAR' dır (Fırat, 1998).
Işığın dalga boyu değiştikçe rengi de değişir. Örneğin uzun dalga boyları kırmızı ışığı oluştururken, kısa dalga boylu ışınlar mor ötesi ışınları oluştururlar. Fotosentez ışığın kırmızı ve mor dalga boylarında daha hızlı gerçekleşmektedir.
Bitkilerin sağlıklı gelişmesi için mavi ışığın oranı özellikle önemlidir. Az miktarda mavi ışık alması uzamaya (aşırı kök büyümesi ) ve bazen sarılaşan yapraklara neden olur. Ayrıca bitkinin gelişmesi için kırmızı/açık kırmızı oranı da önemlidir. Açık kırmızı oranının düşük olması kökün büyümesini engeller. Bu duyarlılık tepkileri bitki türlerine göre değişir (McCree, 1972)
Işık enerjisi özellikle klorofil molekülünü uyararak fotosentez reaksiyonunun başlamasını sağlar. Öyle ki ışık olmadan klorofil sentezlenemez hem de fotosentez yapılamaz. Yapılan deneylerde de görüldüğü üzere uzun süre karanlıkta kalan bitkiler ölürler. Çünkü solunumlarıyla depo halindeki besinlerini tüketir ve fotosentez olmadığından yeni besin üretemezler.
Klorofil yeşil bitkilerde ve alglerde bulunan klorofil molekülü C, H, O, N, Mg elementlerinden oluşur. Kanımızdaki hemoglobinin yapısına çok benzer. Klorofilde Mg, hemoglobinde ise Fe vardır.
Klorofil molekülü görünen ışığı absorbe eder. Ve sadece yeşil ışığı yansıtır..Bu yüzden bitkiler yeşil görünmektedirler (Bilimtey Topluluğu).
3.1.1 Çevre Faktörü Işık
Bitkilerin büyümesi ve madde oluşumu ışık miktarı, intensitesi ve zaman içindeki dağılımına bağlıdır.
Işığın çevre faktörü olarak değerlendirilmesi doğrudan güneş ışınlarının ve dolaylı olarakta difüze olan ışığa bağlıdır. Tropik iklim kuşağının karekteristik özelliği yüksek ışık intensitesine sahip olmasıdır. Burada yetiştirilecek kültür bitkilerinin seçiminde sıcak iklim ve özellikle de su temini belirleyici faktördür. Moleküler difüzyon yoluyla güneş ışınlarının farklı büyüklükteki bölümü atmosfere girerken difüzyon ışığa dönüşürler. Topoğrafik konum, denizden yükseklik, atmosferin bulutluluk ve kirlilik derecelerine bağlı olarak toplam ışığın güneşli ve açık günlerde % 10-30, kapalı günlerde ise % 100' e varan miktarını difüze ışın oluşturur. Çevrenin aydınlığı bitkilerin topraktaki konumu, organlarının büyüklüğü ve şeklini önemli ölçüde sınırlarlar (Fırat, 1998).
3.1.2 Eksposizyon ve İnklinasyon:
Arazinin gök yüzüne konumu (ekspozisyon) ve horizontal düzlemle yaptığı eğim açısı (İnklinasyon) onun tarımsal olarak ışıktan yararlanması için fevkalade önemlidir. Burada önemli olan UR-ışınlarının ( yani ısının) toprak, dolayısı ile bitki büyümesi, su temini ve benzerlerine etkisidir.(Fırat, 1998).
3.1.3 Gün Uzunluğu:
Bir yerin ışık kliması, gün uzunluğu diğer bir ifadeyle gün boyunca ışıklanma süresi ile kendini gösterir. Bu vejetatif ve generatif büyüme süresi, meyve bağlama gibi belirli olaylar için geçerlidir. Bundan dolayı bitkiler uzun gün, kısa gün ve nötr gün bitkileri olarak gruplandırılırlar.
Uzun gün bitkileri: Ilıman kuşağı bitkiler, kesintisiz ve uzun süreli günlük ışık alma sayesinde generatif gelişmelerini hızlandırırlar. Gündelik ışık almadaki kesintiler çiçek oluşumunu ve dane verimini geciktirir.
Kısa gün bitkileri: Darı ve kasımpatının da yer aldığı bu grubun bitkileri, kısa süreli günlük ışık alma ile hemen generatif devreye girerler..Uzun süren ışıklanma generatif devrenin uzamasına ve dolayısıyla vejetatif aksamın daha fazla olgunlaşmasına neden olur.
Nötr gün bitkileri: Bu grubun bitkileri; günlük ışıklanma süresindeki farklılığa hiç veya oldukça sınırlı reaksiyon gösterirler.
Bir yerin ışık kliması çok farklı olup bitki büyümesini geniş çapta etkiler .
3.2 SICAKLIK
3.2.1 Bitki Büyümesinin Esası
Sıcaklık, moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin maddede meydana getirdiği ısı durumudur. Makro moleküllerin dolayısı ile yaşamın oluşumu belirli bir sıcaklık çerçevesinde gerçekleşir. Sıcaklığın kaynağı ise güneş ışınlarıdır. Yalnızca dalga boyu 8000-6000 nm arasında olan ışınlar ısı enerjisi yaydıklarından ancak onlar biyolojik ve kimyasal olayların hızını ayarlar. Güneş enerjisinin yaklaşık % 50' si ultrarot ışınları şeklinde yayılır (Fırat, 1998).
Güneş Işınlarının Yeryüzüne Değme Açısı: Belirli bir yüzeye dik ve yatık gelen ışınların getirdikleri enerji miktarları arasında belirgin bir fark vardır. Çünkü bir ışın demeti dik geldiğinde daha dar bir yüzeyi aydınlatırken, aynı ışın demeti yatık geldiğinde daha geniş bir yüzeyi aydınlatır. Ancak ışınların yere değme açısı daraldığı için etkisi azalır. Bu nedenle Güneş ışınlarının yere değme açısı büyüdükçe yeryüzünü ısıtma gücü de artar.
Dünya’nın günlük hareketi nedeniyle güneş ışınlarının bir noktaya değme açısı sabahtan öğleye kadar artar. Öğleden akşama kadar ise azalır. Günün en yüksek sıcaklığı, ışınların en büyük açı ile geldiği öğle saati değil, depolanan enerjinin en fazla olduğu 13.00 – 14.00 saatleri arası ölçülür.
Çünkü öğleye kadar yerde biriken enerji, ışınların gelme açısının daralmasıyla birlikte ışıma ile atmosfere iletilir. Işıma gece boyu devam eder, yer soğur. Güneş’in doğuş saatinde ışıma sona erer ve yerde enerji depolamaya başlar. Işımanın sona erdiği anda günün en düşük sıcaklığı yaşanır (Fırat, 1998).
Zeminin yapısı da yer ışıması üzerinde etkilidir. Örneğin yeryüzünün bitki ile kaplı alanlarında yer ışıması az ve yavaşken çıplak arazilerde ısı kaybı daha hızlı ve fazla olur.
Eğim ve Bakı: Geniş bir bölgeye düşen birbirine paralel ışınların yere düşme açıları, yamaç eğimine ve bakı durumuna (Güneş’e dönüklüğe) göre değişir. Bu durum yerel ısınma farklarına yol açar. Kuzey Yarım Küre’de güney yamaçlar, Güney Yarım Küre’de ise kuzey yamaçlar güneş ışınlarını yıl boyunca daha büyük açı ile aldığından daha sıcak olur (Fırat, 1998).
Bunun dışında en üst toprak katmanında yılda yaklaşık 3-5 ton /ha organik maddenin biyolojik ve kimyasal olarak parçalanması esnasında sınırlı bir sıcaklık açığa çıkar.(Fırat, 1998)
3.2.2 Çevre Faktörü Olarak Sıcaklık
Bir yerin sıcaklığı şu faktörlere bağlıdır.
Makro klima; ilgili yerin coğrafi enleme göre sıcak, ılıman ve soğuk olabileceği gibi denizlere olan konumu ile de karasal veya mediteran olarak tanımlanır.
Küçük klima; Yetişme ortamının eksposizyonu, inklinasyonu ve toprak özelliklerine bağlı olarak meydana gelir.
Mikro klima; Toprağa yakın hava tabakası ile toprakta oluşur. Bitkilere ısı ışınlarının ancak bir kısmı doğrudan ulaşırken esas geri kalan büyük büyük bölümü depolama ve regülatör görevi yapan toprak tarafından dolaylı olarak iletilir (Fırat, 1998).
Toprağa yakın klima yalnız kendine ulaşan enerji miktarına değil, özellikle toprağın ısı ışınlarını absorbe etme kapasitesine, iletkenliğine ve bunu yayma özelliğine bağlıdır. Burada renk, gözenekler hacmi, su miktarı ve toprağın mineral bileşimi önemlidir.
Örneğin koyu renkli topraklar çabuk ısınır. Islak topraklar, yavaş soğur, ancak gözenekleri hava dolu topraklara göre yavaş ısınır. Toprak yüzeyinin malçlanması (uygun materyal ile örtülmesi) toprak sıcaklığının dalgalanmasını ve ısı kaybını düşürür. Atmosferin ki ile asla aynı olmayan toprak sıcaklığının, kök bölgesinde canlıların aktivitesi için son derece önemli olan toprak nemi ile beraber organik maddelerin mikrobiyolojik parçalanması, mineralizasyon, nitrifikasyon, ayrıca bitkilerin su ve besin maddesi alımı ile biyokimyasal olaylarda ve sonuçta bitki büyümesinde önemli rol oynar. Donmuş topraktan kökler ya son derece sınırlı veya hiç su alamaz ve kurur
( Fırat, 1998).
Toprak sıcaklığı görüldüğü gibi yaşam için vazgeçilmez önemli bir gelişim faktörüdür. Onu toprağın ısı kapasitesi ve ısı iletme özelliği tayin eder. Bu iki faktör de tekrar toprak yapısına ve dolayısı ile su ve hava varlığına bağlıdır.
Toprağın değişik katmanlarındaki sıcaklık, toprak yüzeyinde ısı dönüşümüne bağlıdır.
Ayrıca çevre düzenlemesi de yine ortam iklimini etkiler. Toprak sıcaklığını bütün bu faktörler yanında rüzgar da etkiler. Rüzgar bitki topluluğu üzerinden buhar tabakasını uzaklaştırıp transpirasyonu değiştirmek ve güneş ışınlarının hava ile girişini kolaylaştırmak suretiyle sıcaklık farklılığını dengeler (Fırat, 1998).
3.2.3 Sıcaklığın Bitkiye Etkisi
3.2.3.1 Büyüme
Çok sayıda bireysel proseslerden meydana gelen büyüme olayının akışını ısı ışınları etkiler. Her biyokimyasal reaksiyonun oluşumu, belirli bir sıcaklık koefizenti (Q10) çerçevesinde gerçekleşir. Sıcaklık koefizenti; belirli bir sıcaklık dalgalanması ile bir biyokimyasal reaksiyon hızının ne kadar değişeceğini verir. Tanımlanan bu Q10 değeri bitkiler için 2-3 arasındadır. Diğer bir ifadeyle; sıcaklığın 10o C yükselmesi ile reaksiyon hızı 2-3 kat artar. Ne var ki her reaksiyonun hızı farklı olup, çimlenme, vejetatif büyüme, meyve bağlama, gibi gelişim olayları ayrı ayrı değişik sıcaklık koefizenti isterler. Sıcaklığın her artısı büyümeyi de doğal olarak aynı şekilde artırmaz. .Büyüme eğrisi optimuma kadar yükselir ve o noktadan itibaren az veya çok dik düşer. Her bitki çeşidinin optimum eğri seyri farklıdır ( Fırat, 1998).
Yüksek sıcaklık stresi: Yüksek sıcaklık stresi, bitkilerde fizyolojik ve biyokimyasal işlevlere zarar vererek büyüme, ürün ve kalitede azalmaya neden olmaktadır. Her bitki türünün optimum fonksiyon gösterdiği optimum sıcaklık aralığı vardır ve bu aralığın dışında hücresel metabolizma ve dolayısıyla bitki büyümesi olumsuz etkilenmektedir (Burke, 1990). Yüksek sıcaklık birçok önemli tarımsal bitkinin verimliliğini sınırlamaktadır (Yıldız M. ve Terzi H., 2007; Paulsen, 1994). Toprak yüzey sıcaklıklarının 50 ºC’ yi aştığı kurak ve yarı kurak bölgelerde, yüksek toprak sıcaklığı bitki populasyonlarını önemli düzeyde azaltmaktadır (Ishag, 1996). Artan sıcaklık bitki gelişiminin farklı evrelerini inhibe etmektedir (Paulsen, 1994). Bir genotipin yüksek sıcaklıkta hayatta kalma yeteneği bitkinin tür ya da çeşidine, bitki gelişim evresine, hücre tiplerinin hassasiyetine, yüksek sıcaklığın derecesi ve süresine bağlıdır (Bray, 2000).
Stres, biyotik ve abiyotik faktörlerin ayrı ayrı ya da birlikte fizyolojik ve biyokimyasal olaylarda belli değişimleri meydana getirmesi veya organizmada hasar oluşturma kapasitesi olarak tanımlanabilir (Levitt, 1980).
Bitkilerin strese verdikleri cevaplar farklı şekillerde tanımlanmaktadır (Taiz ve Zeiger, 2002).
Kaçış (escape): Sadece koşulların uygun olduğu dönemde büyümedir.
Sakınım (avoidance):Bitkilerin stres faktörlerinin olumsuz etkilerini azaltması veya engellemesidir.
Tolerans (tolerance) veya direnç (resistance): Tolerans, karmaşık bir fizyolojik olay olup, organizmaya ilk olarak öldürücü olmayan yüksek derecede stresin (subletal) uygulanmasını akiben uygulanan öldürücü strese (letal) organizmanın dayanma yeteneğidir
Uyum (acclimation) ve adaptasyon (adaptation):Sırasıyla kalıtılamayan ve kalıtılabilir stres cevaplarını ifade etmektedir (Taiz ve Zeiger, 2002).
Bitkilerde fotosentetik aparatlar sıcaklığa hassas olup; genellikle yüksek sıcaklık semptomlarının görünür hale gelmesinden önce oldukça fazla zarar görmektedirler
(Crafts-Brandner, ve Salvucci, 2000; Camejo, D., et al., 2005). Yüksek sıcaklık stresi altındaki bitkilerde fotosentez oranındaki azalmalar, kloroplastların yapısal ve fonksiyonel olarak zarar görmeleri ve klorofil birikimindeki azalmadan kaynaklanmaktadır (Xu, et al., 1995)
3.2.3.2 Besin Maddesi Alımında Sıcaklığın Etkisi
Toprak çözeltisinden besin maddesi alımı iyon ve moleküllerin kendi termik hareketlerini öngörür. Besin maddelerinin köke girdiği plasma sınır dilimlerinde meydana gelecek olaylar büyük ölçüde sıcaklığa bağlıdır. Alım sıcaklıkla artar. Ancak bu artış linear değildir (Fırat, 1998).
3.3 HAVA
Hava, bitki yaşamı için mutlak zorunlu olan O2 ve CO2 başta olmak üzere çok sayıda maddeler içerir. Atmosfer havası ve su ile dolu olmayan toprak gözeneklerinde değişik çeşit ve miktarlarda gazlar bulunur. Toprağın havası kapasitesi; gözenek hacminin toprağın toplam gözenek hacminden çıkarılması ile bulunur. Bu hafif topraklarda % 30 olup, ağır bünyeli topraklarda bunun yarısı kadardır. Atmosfer havası ile toprak havası arasında toprak solunumu denilen sürekli gaz değişimi vardır. Büyük gözenek miktarı gaz değişimi ve dolayısı ile kök tüylerinin gelişmesi ile oksidatif olaylar için belirleyici faktördür ( Fırat, 1998).
3.3.1 Oksijen
3.3.1.1 Bitki için önemi
Renksiz bir gaz olan oksijen, diğer elementlerle oksit olarak kolaylıkla bileşikler oluşturur. Çünkü bitki solunum yapmak ve enerji elde etmek için oksijene gerek duyar. Bu bitkinin hem kök hem de kök sistemi için önemlidir. Bitki oksijeni atmpsferden stomaları ve toprak çözeltisi ile havasından kökleriyle alır. Yeşil bitki büyümek için gerekli olan enerjiyi gündüz büyük çapta doğrudan fotosentezden ve gece ise yalnızca asimilatların parçalanmaları anında açığa çıkan kimyasal enerjiden karşılar ( Fırat, 1998).
3.3.1.2 Toprakta Oksijen
Yapılan çok sayıda araştırma ile havada % 15 oranında bulunan O2 yüksek yapılı bitkilerden ekonomik düzeyde ürün elde etmek için yeterli olduğu belirtilmiştir. Buna rağmen atmosferde O2 optimum düzeydedir. Toprak havasındaki O2 konsantrasyonu, yapı ve suya bağlı olarak optimumun altındadır. Organizma faaliyetleri için toprakta yeterli miktarda O2 bulunması durumunda toprak solunumu da engelle karşılaşmaksızın gerçekleşebilir. Kumlu ve gevşek topraklarla organik maddesi yüksek olan topraklar iyi havalanırken ağır bünyeliler ile ıslak topraklarda O2 miktarı ve hava sirkülasyonu çoğu zaman köklerin O2 gereksinimini karşılayamaz. Atmosferde CO2 yetersizliği fotosentez olayını yavaşlattığı gibi toprakta O2 yetersizliği ve dolayısı ile CO2 fazlalığı da sentezleme olaylarını ve bitki büyümesini geriletir (Fırat, 1998).
Toprakta 1-2 gün taşkın Ya da başka yollarla su altında kalmaları toprak havasını ve oksijeni gözeneklerden uzaklaştırır. Su ile dolu gözenekler de kalmış olan az miktardaki oksijen kök solunumu, mikroorganizma faaliyeti ve organik madde parçalanması kısa zamanda tüketir ve ortam artan oranlarda indirgeyici olur.
Toprakta zaman zaman veya uzun süre O2 noksanlığının hakim olması sonucu anaerob dolayısı ile fakültatif mikroorganizmalar hızla çoğalır.
3.3.2 Karbondioksit
3.3.2.1 Bitki İçin Önemi
Bitkiler CO2 ' i yaprak gözenekleri ile alırlar. Stomaların açılma mekanizması ışık ve neme bağlıdır. Yüksek ışık intensitesi ve neme karşın düşük CO2 partikel basıncı gözenekleri açar. Yetersiz ışıklanma, yaz sıcaklığı gibi yüksek temperaturlar gözeneklerin kapanmasına neden olur. Stomaların hareket mekanizması genel olarak içinde K+ ve organik anyonlar bulunduğu kapama hücrelerin ozmotik değerlerinin değişimine dayanır. Ve hormonal olarak absisin asidi ile ayarlanır ( Fırat, 1998).
Karbondioksidin en başta gelen önemli fotosentezle üretilen karbonhidratların temel taşı olmasıdır.
3.4 TOPRAKTA SU VARLI?I VE BİTKİLERİN SU İHTİYACI
Bitkinin brüt bileşimi, basit bir ifade ile bünyesinde bulunan önemli madde grupları ile elementlerin bir bütünüdür. Yeşil bitki en fazla su ihtiva eder. Biyokimyasal olaylara bir organ ne kadar sık katılır ise ondaki su miktarı o denli yüksek olur. Bu ise suyun yaşam için ne kadar önemli olduğunu gösterir. Su bitkide yapı taşı, çözücü, serinletici ve kabartıcı olarak görev yapar.
Taşıma ve serinletme görevinin yerine getirilmesi gerektiğinden bitkinin normal yaşam ve üretimi için ihtiyaçtan çok daha yüksek miktarda suya gerek duyulur. Bunun boyutu transpirasyon koefizenti ile ifade edilir. Transpirasyon koefizenti, kuru madde olarak 1 kg bitkisel kütle üretimi için gerek duyulan su miktarıdır. Bu bitki çeşidi ve çevre
koşullarına göre 180 – 1000 kg arasında değişir ( Fırat, 1998).
Selim BAYRAKTAR'A Teşekkürler
2.1 BİTKİ BESLEME NEDİR
Bitki beslenmesi bitkilerin hava ve topraktan aldıkları bir takım basit maddeleri, dokularında güneş enerjisi yardımıyla çeşitli işlemlerden geçirip organik maddeler haline getirmelerine denir.
2.2 BİTKİ BESLEMENİN TARİHİ GELİŞİMİ
Yaşamları boyunca insanlar bitkilere, bitkilerin beslenmelerine ve bitkilerde cereyan eden metabolik olaylara ilgi duymuşlardır. Cansız gibi görünen bir bitki tohumunun belli koşullar altında çimlenmesi, kök, gövde, yaprak vb. organlarını oluşturması ve bunların nedenleri düşünen ilk insanların önemli uğraşları arasında yer almıştır. İnsan ve hayvanların beslenmelerinde bitkilerin çok önemli bir yere sahip olması, insanların bitki gelişmesi üzerinde her çağda ve zamanımızda ilgilerinin sürmesinin başlıca nedenidir. Bitkilerin yaşayan varlıklar oldukları daha ilk çağda biliniyordu. Ancak yaşam ile ilgili olayların, çevreden sürekli madde alışverişi ile sürdürülebildiği çok sonraları bilinçli bir şekilde anlaşılabilmiştir (Kacar, 1984).
Bitkilerin beslenme ve gelişmeleriyle ilgili dikkate değer ilk öneri milattan 384 yıl önce doğmuş olan büyük filozof Aristoteles tarafından yapılmıştır. Aristo kısa adıyla anılan büyük düşünür, bitkilerin gereksinim duydukları maddeleri, kökleri aracılığıyla topraktan işlenmiş olarak aldıklarını ve bu maddelerin bitkilerde oldukları gibi toprakta da bulunduklarını ileri sürmüştür. Aristo'nun görüş ve önerileri, Belçikalı fizikçi ve kimyager Jan Baptist van Helmont (1577-1644) tarafından gerçekleştirilen araştırma sonuçları yayınlanıncaya değin uzun süre etkili olmuş ve geniş kabul görmüştür.
Bitki besleme alanında dikkate değer ilk araştırma olarak kabul edilen ve iyi planlanmış olan çalışmanın sonuçları Van Helmont' un oğlu tarafından 1684 yılında yayınlanmıştır. Bitki besleme alanında yeni bir aşamayı gösteren ve geniş yankı yapan denemede saksı içerisine konulan 90.7 kg kuru toprağa 2.3 kg ağırlığında bir söğüt fidanı (Salix sp.) dikilmiştir. Beş yıl süreyle saksıya gerektikçe yağmur suyu ya da arı su verilmiş ve dışarıdan herhangi bir maddenin karışmaması için saksının üzeri delikli galvanize saçla kapatılmıştır. Tam beş yıllık bir gelişme süresi sonunda denemeye son verilmiş ve ağacın ağırlığının aşağı yukarı 77,1 kg olduğu saptanmıştır. Gelişme süresi içerisinde sonbaharda dökülen yapraklar tartılmamış ve bunlar denemede dikkate alınmamıştır. Deneme sonunda toprak kurutulmuş ve orijinal toprak ağırlığından 57 g eksilmiş olduğu görülmüştür. Toprağa yalnızca sinim verildiğini dikkate alan van Helmont doğası olmasa da söğüt fidanının sudan oluştuğunu ve suyun tek bitki besin maddesi olduğunu ileri sürmüştür. Bitkilerin beslenmelerinde varlığı bile bilinmeyen atmosferdeki oksijen ve karbondioksidin önemli rolünün, topraktan alınan çeşitli elementlerin bitkilerdeki işlevlerinin bilinmediği bu dönemde böyle bir görüş yeni bir çığır açmıştır. Her ne kadar Van Helmont tarafından yetiştirilen söğüt fidanının büyük bir bölümü su ise de bitkinin gelişmesi temelde toprak ve atmosferden alınan bitki besin maddeleriyle sağlanmıştır (Kacar, 1984).
İngiliz araştırmacı John Woodward yaptığı çok ilginç bir denemenin sonuçlarını 1699 yılında yayınlamıştır. Woodward nane bitkisini (Mentha sp.) 1- Yağmur suyunda. 2- Thames ırmağı suyunda, 3- Hyde park kanal suyunda ve 4- Toprak karıştırılmış kanal suyunda 77 gün süreyle yetiştirmiştir. Bitkiler tarafından kullanılan su miktarı dikkatli şekilde belirlenmiş ve denemenin bitiminde bitkilerin ağırlıkları kaydedilmiştir. Deneme sonunda bitki ağırlıklarının sıra ile 1.14, 1.69, 9.02 ve 42 g olduğu saptanmıştır. Nane bitkisinde gelişmenin, suyun içerdiği yabancı madde miktarıyla ilgili olarak arttığım gören Woodward, van Helmont'un aksine, bitki gelişmesi için toprağın ya da benzeri materyallerin esas olduğu sonucuna varmıştır. Zamanında tepkiyle karşılanan öneri günümüzde kolay anlaşılır ve açıklanabilir niteliktedir. İzleyen yıllarda Woodward gibi pek çok bilim adamının çalışmalarından elde olunan sonuçlar günümüzde bu kolaylığı bizlere sağlamış durumdadır (Kacar, 1984).
2.3 BİTKİ BESLEMENİN ÖNEMİ
Yer yüzünde bütün canlılar, kökeni kayaçlar, denizler ve hava olan kimyasal elementlerden meydana gelirler. Bitkiler ile bazı mikroorganizmalar, primer enerjiyi güneşten ve inorganik elementleri çevreden doğrudan alma özelliğine sahiptirler. Bu nedenle ototrofdurlar. İnsanlar ve hayvanlar ancak önceden oluşmuş ve enerji yüklü bileşikleri değerlendirdiklerinden hetetrofturlar.
İşte bu nedenle bitkiler, yaşamları için gerekli olan biyokimyasal olaylarda belirli özel görevler yapan elementlere (besin maddelerine) ihtiyaç duyarlar (Fırat, 1998).
Bitkiler gelişmeleri için mutlak gerekli olan besin elementlerini seçerek alma yeteneğine sahiptirler. Bitkiler aynı zamanda gelişmeleri için gerekli olmayan mineral elementleri de alırlar ve bunlar kimi zaman toksak etki yaparlar (Güneş ve diğ., 2007). Her hangi bir besin maddesinin yetersizliği yahutta noksanlığı bitki büyümesini ister istemez engeller bu ise bitkinin bodur kalması, sararması, solması ve benzeri diğer belirtilerle kendilerini gösterir. Sadece besin maddelerinden birinin yetersizliği veya noksanlığı değil aynı zamanda aşırı miktarda alınması da bitkiye zarar verir, ki buna fitotoksite denilmektedir (Fırat, 1998).
Bitki gelişmesi denince akla, büyüme ve farklılaşma kavramları gelir. Yüksek yapılı bitkilerin büyümesi, biyokimyasal ve fizyolojik olarak desoksiribonukleik asit (DNA) veya protein artışını içeren yaş veya kuru madde çoğalmasıdır. Farklılaşma ise bir canlının gelişme devresinde hücre ve doku oluşumu yahutta değişimidir. Bitkinin yaşam göstergelerinin tamamı önceden planlanmış genetik bir programa göre gerçekleşir. Ancak dış (çevre) faktörlerinden önemli derecede etkilenir (Fırat, 1998).
Yirminci yüzyılın ilk yarısında MITSCHERLICH, bitki büyümesini ve sonuçta ürün verimi ile kalitesini farklı şekillerde etkileyen değişik etmenler için gelişim faktörleri kavramını getirmiştir.
Mitscherlich, gelişim faktörlerini iç ve dış faktörler olarak ikiye ayırmıştır. İç gelişim faktörleri planlı ıslah çalışmaları ile düzenlenebilecek genetik yapıdır. Dış faktörler, özet olarak ışık, ısı, hava ve suyu içeren iklim, organik ve inorganik gübreler ile toprağı içermektedir. Bitkiye barınaklık ve yaşam ortamı sağlayan toprak; bileşimi, yapısı, sorbsiyon kapasitesi, besin maddesi miktarı, mikroorganizma faaliyeti ve benzeri özellikleri ile haklı olarak dış gelişim faktörleri olarak bitki beslenmesinde önemli bir yeri vardır (Fırat, 1998).
3. EKOLOJİK FAKTÖRLER
Bitki gelişmesi esasta genetik olarak programlanmıştır. Bununla beraber ışık, ısı, toprak özellikleri, gübreler ve diğer dış gelişim faktörlerinden önemli ölçüde etkilenir.
3.1 IŞIK VE IŞINLANMA
Işık olmadan doğada hayat düşünülemez. Başta fotosentez olmak üzere birçok önemli olay ışık sayesinde gerçekleşir. Işık ise doğal veya yapay kaynaklardan yayılan elektromagnetik dalgalardır ki bunlar dalga halinde hareket eden ve foton taneciği adı verilen birimden oluşmuş enerji paketçikleridir.
Bitkiler, çeşitli dalga boyundaki ışığa karşı insanlardan farklı bir duyarlılığa sahiptir. İnsan gözü tarafından görülebilen ışığın sadece bir kısmı, yani 400 ile 700 nm arasında dalga boyuna sahip olan ışıklar bitkilerin büyümesine (fotosentez) yardımcı olur. Buna PAR alanı denir (PAR = Fotosentetik Aktif Radyasyon). Gün ışığının küresel radyasyonu yaklaşık %45' i 400 ile 700 nm arasındadır. Yani, küresel radyasyonun yaklaşık %45'i PAR' dır (Fırat, 1998).
Işığın dalga boyu değiştikçe rengi de değişir. Örneğin uzun dalga boyları kırmızı ışığı oluştururken, kısa dalga boylu ışınlar mor ötesi ışınları oluştururlar. Fotosentez ışığın kırmızı ve mor dalga boylarında daha hızlı gerçekleşmektedir.
Bitkilerin sağlıklı gelişmesi için mavi ışığın oranı özellikle önemlidir. Az miktarda mavi ışık alması uzamaya (aşırı kök büyümesi ) ve bazen sarılaşan yapraklara neden olur. Ayrıca bitkinin gelişmesi için kırmızı/açık kırmızı oranı da önemlidir. Açık kırmızı oranının düşük olması kökün büyümesini engeller. Bu duyarlılık tepkileri bitki türlerine göre değişir (McCree, 1972)
Işık enerjisi özellikle klorofil molekülünü uyararak fotosentez reaksiyonunun başlamasını sağlar. Öyle ki ışık olmadan klorofil sentezlenemez hem de fotosentez yapılamaz. Yapılan deneylerde de görüldüğü üzere uzun süre karanlıkta kalan bitkiler ölürler. Çünkü solunumlarıyla depo halindeki besinlerini tüketir ve fotosentez olmadığından yeni besin üretemezler.
Klorofil yeşil bitkilerde ve alglerde bulunan klorofil molekülü C, H, O, N, Mg elementlerinden oluşur. Kanımızdaki hemoglobinin yapısına çok benzer. Klorofilde Mg, hemoglobinde ise Fe vardır.
Klorofil molekülü görünen ışığı absorbe eder. Ve sadece yeşil ışığı yansıtır..Bu yüzden bitkiler yeşil görünmektedirler (Bilimtey Topluluğu).
3.1.1 Çevre Faktörü Işık
Bitkilerin büyümesi ve madde oluşumu ışık miktarı, intensitesi ve zaman içindeki dağılımına bağlıdır.
Işığın çevre faktörü olarak değerlendirilmesi doğrudan güneş ışınlarının ve dolaylı olarakta difüze olan ışığa bağlıdır. Tropik iklim kuşağının karekteristik özelliği yüksek ışık intensitesine sahip olmasıdır. Burada yetiştirilecek kültür bitkilerinin seçiminde sıcak iklim ve özellikle de su temini belirleyici faktördür. Moleküler difüzyon yoluyla güneş ışınlarının farklı büyüklükteki bölümü atmosfere girerken difüzyon ışığa dönüşürler. Topoğrafik konum, denizden yükseklik, atmosferin bulutluluk ve kirlilik derecelerine bağlı olarak toplam ışığın güneşli ve açık günlerde % 10-30, kapalı günlerde ise % 100' e varan miktarını difüze ışın oluşturur. Çevrenin aydınlığı bitkilerin topraktaki konumu, organlarının büyüklüğü ve şeklini önemli ölçüde sınırlarlar (Fırat, 1998).
3.1.2 Eksposizyon ve İnklinasyon:
Arazinin gök yüzüne konumu (ekspozisyon) ve horizontal düzlemle yaptığı eğim açısı (İnklinasyon) onun tarımsal olarak ışıktan yararlanması için fevkalade önemlidir. Burada önemli olan UR-ışınlarının ( yani ısının) toprak, dolayısı ile bitki büyümesi, su temini ve benzerlerine etkisidir.(Fırat, 1998).
3.1.3 Gün Uzunluğu:
Bir yerin ışık kliması, gün uzunluğu diğer bir ifadeyle gün boyunca ışıklanma süresi ile kendini gösterir. Bu vejetatif ve generatif büyüme süresi, meyve bağlama gibi belirli olaylar için geçerlidir. Bundan dolayı bitkiler uzun gün, kısa gün ve nötr gün bitkileri olarak gruplandırılırlar.
Uzun gün bitkileri: Ilıman kuşağı bitkiler, kesintisiz ve uzun süreli günlük ışık alma sayesinde generatif gelişmelerini hızlandırırlar. Gündelik ışık almadaki kesintiler çiçek oluşumunu ve dane verimini geciktirir.
Kısa gün bitkileri: Darı ve kasımpatının da yer aldığı bu grubun bitkileri, kısa süreli günlük ışık alma ile hemen generatif devreye girerler..Uzun süren ışıklanma generatif devrenin uzamasına ve dolayısıyla vejetatif aksamın daha fazla olgunlaşmasına neden olur.
Nötr gün bitkileri: Bu grubun bitkileri; günlük ışıklanma süresindeki farklılığa hiç veya oldukça sınırlı reaksiyon gösterirler.
Bir yerin ışık kliması çok farklı olup bitki büyümesini geniş çapta etkiler .
3.2 SICAKLIK
3.2.1 Bitki Büyümesinin Esası
Sıcaklık, moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin maddede meydana getirdiği ısı durumudur. Makro moleküllerin dolayısı ile yaşamın oluşumu belirli bir sıcaklık çerçevesinde gerçekleşir. Sıcaklığın kaynağı ise güneş ışınlarıdır. Yalnızca dalga boyu 8000-6000 nm arasında olan ışınlar ısı enerjisi yaydıklarından ancak onlar biyolojik ve kimyasal olayların hızını ayarlar. Güneş enerjisinin yaklaşık % 50' si ultrarot ışınları şeklinde yayılır (Fırat, 1998).
Güneş Işınlarının Yeryüzüne Değme Açısı: Belirli bir yüzeye dik ve yatık gelen ışınların getirdikleri enerji miktarları arasında belirgin bir fark vardır. Çünkü bir ışın demeti dik geldiğinde daha dar bir yüzeyi aydınlatırken, aynı ışın demeti yatık geldiğinde daha geniş bir yüzeyi aydınlatır. Ancak ışınların yere değme açısı daraldığı için etkisi azalır. Bu nedenle Güneş ışınlarının yere değme açısı büyüdükçe yeryüzünü ısıtma gücü de artar.
Dünya’nın günlük hareketi nedeniyle güneş ışınlarının bir noktaya değme açısı sabahtan öğleye kadar artar. Öğleden akşama kadar ise azalır. Günün en yüksek sıcaklığı, ışınların en büyük açı ile geldiği öğle saati değil, depolanan enerjinin en fazla olduğu 13.00 – 14.00 saatleri arası ölçülür.
Çünkü öğleye kadar yerde biriken enerji, ışınların gelme açısının daralmasıyla birlikte ışıma ile atmosfere iletilir. Işıma gece boyu devam eder, yer soğur. Güneş’in doğuş saatinde ışıma sona erer ve yerde enerji depolamaya başlar. Işımanın sona erdiği anda günün en düşük sıcaklığı yaşanır (Fırat, 1998).
Zeminin yapısı da yer ışıması üzerinde etkilidir. Örneğin yeryüzünün bitki ile kaplı alanlarında yer ışıması az ve yavaşken çıplak arazilerde ısı kaybı daha hızlı ve fazla olur.
Eğim ve Bakı: Geniş bir bölgeye düşen birbirine paralel ışınların yere düşme açıları, yamaç eğimine ve bakı durumuna (Güneş’e dönüklüğe) göre değişir. Bu durum yerel ısınma farklarına yol açar. Kuzey Yarım Küre’de güney yamaçlar, Güney Yarım Küre’de ise kuzey yamaçlar güneş ışınlarını yıl boyunca daha büyük açı ile aldığından daha sıcak olur (Fırat, 1998).
Bunun dışında en üst toprak katmanında yılda yaklaşık 3-5 ton /ha organik maddenin biyolojik ve kimyasal olarak parçalanması esnasında sınırlı bir sıcaklık açığa çıkar.(Fırat, 1998)
3.2.2 Çevre Faktörü Olarak Sıcaklık
Bir yerin sıcaklığı şu faktörlere bağlıdır.
Makro klima; ilgili yerin coğrafi enleme göre sıcak, ılıman ve soğuk olabileceği gibi denizlere olan konumu ile de karasal veya mediteran olarak tanımlanır.
Küçük klima; Yetişme ortamının eksposizyonu, inklinasyonu ve toprak özelliklerine bağlı olarak meydana gelir.
Mikro klima; Toprağa yakın hava tabakası ile toprakta oluşur. Bitkilere ısı ışınlarının ancak bir kısmı doğrudan ulaşırken esas geri kalan büyük büyük bölümü depolama ve regülatör görevi yapan toprak tarafından dolaylı olarak iletilir (Fırat, 1998).
Toprağa yakın klima yalnız kendine ulaşan enerji miktarına değil, özellikle toprağın ısı ışınlarını absorbe etme kapasitesine, iletkenliğine ve bunu yayma özelliğine bağlıdır. Burada renk, gözenekler hacmi, su miktarı ve toprağın mineral bileşimi önemlidir.
Örneğin koyu renkli topraklar çabuk ısınır. Islak topraklar, yavaş soğur, ancak gözenekleri hava dolu topraklara göre yavaş ısınır. Toprak yüzeyinin malçlanması (uygun materyal ile örtülmesi) toprak sıcaklığının dalgalanmasını ve ısı kaybını düşürür. Atmosferin ki ile asla aynı olmayan toprak sıcaklığının, kök bölgesinde canlıların aktivitesi için son derece önemli olan toprak nemi ile beraber organik maddelerin mikrobiyolojik parçalanması, mineralizasyon, nitrifikasyon, ayrıca bitkilerin su ve besin maddesi alımı ile biyokimyasal olaylarda ve sonuçta bitki büyümesinde önemli rol oynar. Donmuş topraktan kökler ya son derece sınırlı veya hiç su alamaz ve kurur
( Fırat, 1998).
Toprak sıcaklığı görüldüğü gibi yaşam için vazgeçilmez önemli bir gelişim faktörüdür. Onu toprağın ısı kapasitesi ve ısı iletme özelliği tayin eder. Bu iki faktör de tekrar toprak yapısına ve dolayısı ile su ve hava varlığına bağlıdır.
Toprağın değişik katmanlarındaki sıcaklık, toprak yüzeyinde ısı dönüşümüne bağlıdır.
Ayrıca çevre düzenlemesi de yine ortam iklimini etkiler. Toprak sıcaklığını bütün bu faktörler yanında rüzgar da etkiler. Rüzgar bitki topluluğu üzerinden buhar tabakasını uzaklaştırıp transpirasyonu değiştirmek ve güneş ışınlarının hava ile girişini kolaylaştırmak suretiyle sıcaklık farklılığını dengeler (Fırat, 1998).
3.2.3 Sıcaklığın Bitkiye Etkisi
3.2.3.1 Büyüme
Çok sayıda bireysel proseslerden meydana gelen büyüme olayının akışını ısı ışınları etkiler. Her biyokimyasal reaksiyonun oluşumu, belirli bir sıcaklık koefizenti (Q10) çerçevesinde gerçekleşir. Sıcaklık koefizenti; belirli bir sıcaklık dalgalanması ile bir biyokimyasal reaksiyon hızının ne kadar değişeceğini verir. Tanımlanan bu Q10 değeri bitkiler için 2-3 arasındadır. Diğer bir ifadeyle; sıcaklığın 10o C yükselmesi ile reaksiyon hızı 2-3 kat artar. Ne var ki her reaksiyonun hızı farklı olup, çimlenme, vejetatif büyüme, meyve bağlama, gibi gelişim olayları ayrı ayrı değişik sıcaklık koefizenti isterler. Sıcaklığın her artısı büyümeyi de doğal olarak aynı şekilde artırmaz. .Büyüme eğrisi optimuma kadar yükselir ve o noktadan itibaren az veya çok dik düşer. Her bitki çeşidinin optimum eğri seyri farklıdır ( Fırat, 1998).
Yüksek sıcaklık stresi: Yüksek sıcaklık stresi, bitkilerde fizyolojik ve biyokimyasal işlevlere zarar vererek büyüme, ürün ve kalitede azalmaya neden olmaktadır. Her bitki türünün optimum fonksiyon gösterdiği optimum sıcaklık aralığı vardır ve bu aralığın dışında hücresel metabolizma ve dolayısıyla bitki büyümesi olumsuz etkilenmektedir (Burke, 1990). Yüksek sıcaklık birçok önemli tarımsal bitkinin verimliliğini sınırlamaktadır (Yıldız M. ve Terzi H., 2007; Paulsen, 1994). Toprak yüzey sıcaklıklarının 50 ºC’ yi aştığı kurak ve yarı kurak bölgelerde, yüksek toprak sıcaklığı bitki populasyonlarını önemli düzeyde azaltmaktadır (Ishag, 1996). Artan sıcaklık bitki gelişiminin farklı evrelerini inhibe etmektedir (Paulsen, 1994). Bir genotipin yüksek sıcaklıkta hayatta kalma yeteneği bitkinin tür ya da çeşidine, bitki gelişim evresine, hücre tiplerinin hassasiyetine, yüksek sıcaklığın derecesi ve süresine bağlıdır (Bray, 2000).
Stres, biyotik ve abiyotik faktörlerin ayrı ayrı ya da birlikte fizyolojik ve biyokimyasal olaylarda belli değişimleri meydana getirmesi veya organizmada hasar oluşturma kapasitesi olarak tanımlanabilir (Levitt, 1980).
Bitkilerin strese verdikleri cevaplar farklı şekillerde tanımlanmaktadır (Taiz ve Zeiger, 2002).
Kaçış (escape): Sadece koşulların uygun olduğu dönemde büyümedir.
Sakınım (avoidance):Bitkilerin stres faktörlerinin olumsuz etkilerini azaltması veya engellemesidir.
Tolerans (tolerance) veya direnç (resistance): Tolerans, karmaşık bir fizyolojik olay olup, organizmaya ilk olarak öldürücü olmayan yüksek derecede stresin (subletal) uygulanmasını akiben uygulanan öldürücü strese (letal) organizmanın dayanma yeteneğidir
Uyum (acclimation) ve adaptasyon (adaptation):Sırasıyla kalıtılamayan ve kalıtılabilir stres cevaplarını ifade etmektedir (Taiz ve Zeiger, 2002).
Bitkilerde fotosentetik aparatlar sıcaklığa hassas olup; genellikle yüksek sıcaklık semptomlarının görünür hale gelmesinden önce oldukça fazla zarar görmektedirler
(Crafts-Brandner, ve Salvucci, 2000; Camejo, D., et al., 2005). Yüksek sıcaklık stresi altındaki bitkilerde fotosentez oranındaki azalmalar, kloroplastların yapısal ve fonksiyonel olarak zarar görmeleri ve klorofil birikimindeki azalmadan kaynaklanmaktadır (Xu, et al., 1995)
3.2.3.2 Besin Maddesi Alımında Sıcaklığın Etkisi
Toprak çözeltisinden besin maddesi alımı iyon ve moleküllerin kendi termik hareketlerini öngörür. Besin maddelerinin köke girdiği plasma sınır dilimlerinde meydana gelecek olaylar büyük ölçüde sıcaklığa bağlıdır. Alım sıcaklıkla artar. Ancak bu artış linear değildir (Fırat, 1998).
3.3 HAVA
Hava, bitki yaşamı için mutlak zorunlu olan O2 ve CO2 başta olmak üzere çok sayıda maddeler içerir. Atmosfer havası ve su ile dolu olmayan toprak gözeneklerinde değişik çeşit ve miktarlarda gazlar bulunur. Toprağın havası kapasitesi; gözenek hacminin toprağın toplam gözenek hacminden çıkarılması ile bulunur. Bu hafif topraklarda % 30 olup, ağır bünyeli topraklarda bunun yarısı kadardır. Atmosfer havası ile toprak havası arasında toprak solunumu denilen sürekli gaz değişimi vardır. Büyük gözenek miktarı gaz değişimi ve dolayısı ile kök tüylerinin gelişmesi ile oksidatif olaylar için belirleyici faktördür ( Fırat, 1998).
3.3.1 Oksijen
3.3.1.1 Bitki için önemi
Renksiz bir gaz olan oksijen, diğer elementlerle oksit olarak kolaylıkla bileşikler oluşturur. Çünkü bitki solunum yapmak ve enerji elde etmek için oksijene gerek duyar. Bu bitkinin hem kök hem de kök sistemi için önemlidir. Bitki oksijeni atmpsferden stomaları ve toprak çözeltisi ile havasından kökleriyle alır. Yeşil bitki büyümek için gerekli olan enerjiyi gündüz büyük çapta doğrudan fotosentezden ve gece ise yalnızca asimilatların parçalanmaları anında açığa çıkan kimyasal enerjiden karşılar ( Fırat, 1998).
3.3.1.2 Toprakta Oksijen
Yapılan çok sayıda araştırma ile havada % 15 oranında bulunan O2 yüksek yapılı bitkilerden ekonomik düzeyde ürün elde etmek için yeterli olduğu belirtilmiştir. Buna rağmen atmosferde O2 optimum düzeydedir. Toprak havasındaki O2 konsantrasyonu, yapı ve suya bağlı olarak optimumun altındadır. Organizma faaliyetleri için toprakta yeterli miktarda O2 bulunması durumunda toprak solunumu da engelle karşılaşmaksızın gerçekleşebilir. Kumlu ve gevşek topraklarla organik maddesi yüksek olan topraklar iyi havalanırken ağır bünyeliler ile ıslak topraklarda O2 miktarı ve hava sirkülasyonu çoğu zaman köklerin O2 gereksinimini karşılayamaz. Atmosferde CO2 yetersizliği fotosentez olayını yavaşlattığı gibi toprakta O2 yetersizliği ve dolayısı ile CO2 fazlalığı da sentezleme olaylarını ve bitki büyümesini geriletir (Fırat, 1998).
Toprakta 1-2 gün taşkın Ya da başka yollarla su altında kalmaları toprak havasını ve oksijeni gözeneklerden uzaklaştırır. Su ile dolu gözenekler de kalmış olan az miktardaki oksijen kök solunumu, mikroorganizma faaliyeti ve organik madde parçalanması kısa zamanda tüketir ve ortam artan oranlarda indirgeyici olur.
Toprakta zaman zaman veya uzun süre O2 noksanlığının hakim olması sonucu anaerob dolayısı ile fakültatif mikroorganizmalar hızla çoğalır.
3.3.2 Karbondioksit
3.3.2.1 Bitki İçin Önemi
Bitkiler CO2 ' i yaprak gözenekleri ile alırlar. Stomaların açılma mekanizması ışık ve neme bağlıdır. Yüksek ışık intensitesi ve neme karşın düşük CO2 partikel basıncı gözenekleri açar. Yetersiz ışıklanma, yaz sıcaklığı gibi yüksek temperaturlar gözeneklerin kapanmasına neden olur. Stomaların hareket mekanizması genel olarak içinde K+ ve organik anyonlar bulunduğu kapama hücrelerin ozmotik değerlerinin değişimine dayanır. Ve hormonal olarak absisin asidi ile ayarlanır ( Fırat, 1998).
Karbondioksidin en başta gelen önemli fotosentezle üretilen karbonhidratların temel taşı olmasıdır.
3.4 TOPRAKTA SU VARLI?I VE BİTKİLERİN SU İHTİYACI
Bitkinin brüt bileşimi, basit bir ifade ile bünyesinde bulunan önemli madde grupları ile elementlerin bir bütünüdür. Yeşil bitki en fazla su ihtiva eder. Biyokimyasal olaylara bir organ ne kadar sık katılır ise ondaki su miktarı o denli yüksek olur. Bu ise suyun yaşam için ne kadar önemli olduğunu gösterir. Su bitkide yapı taşı, çözücü, serinletici ve kabartıcı olarak görev yapar.
Taşıma ve serinletme görevinin yerine getirilmesi gerektiğinden bitkinin normal yaşam ve üretimi için ihtiyaçtan çok daha yüksek miktarda suya gerek duyulur. Bunun boyutu transpirasyon koefizenti ile ifade edilir. Transpirasyon koefizenti, kuru madde olarak 1 kg bitkisel kütle üretimi için gerek duyulan su miktarıdır. Bu bitki çeşidi ve çevre
koşullarına göre 180 – 1000 kg arasında değişir ( Fırat, 1998).
Selim BAYRAKTAR'A Teşekkürler
Comment