Ünite 8: Seralarda Üretim Teknikleri II

Topraksız Tarımın Gelişimi

Topraksız tarım, bitki gelişiminde toprağın işlevlerinin bilinçli bir şekilde karşılanması esasına dayalı bir yetiştiricilik şeklidir. Su ve besin maddeleri gereksinimleri karşılandığında, ayakta durmaları için destek sağlandığında bitkileri toprak olmadan da yetiştirmek mümkündür. Bazı yayınlarda topraksız tarım ve hidroponik terimleri eş anlamlı olarak kullanılmaktadır.

Hidroponik: Laboratuar dışında ilk topraksız bitki yetiştiriciliği Amerika Birleşik Devletleri'nde besin çözeltisi içinde domates yetiştirilerek gerçekleştirilmiştir. Çalışmayı yapan araştırıcı (Gericke) bu tekniği Yunanca su (hydro) ve çalışma (ponos) anlamına gelen iki kelimeden oluşan hidroponik olarak isimlendirmiştir.

Topraksız yetiştiricilik 17. yüzyıldan günümüze bitkilerin nasıl geliştiğini açıklamak üzere gerçekleştirilen çalışmalarda kullanılmaktadır, bitki besleme konusundaki mevcut bilgi düzeyine bu çalışmalar sayesinde ulaşılmıştır. Topraksız tarımın seralarda ticari üretimde kullanımı özellikle Kuzey Avrupa ülkelerinde 1970'li yıllardan itibaren yaygınlaşmıştır. Bu duruma yol açan en önemli neden topraksız tarımın seralarda toprak dezenfeksiyonu gereğini ortadan kaldırmasıdır. 1970'li yıllarda ortaya çıkan dünya enerji krizi nedeniyle buharla toprak dezenfeksiyonu maliyetinin artması Kuzey Avrupa ülkelerinde topraksız tarımın yaygınlaşmasına neden olmuştur. Kimyasal toprak dezenfeksiyonu ise çevre ve insan sağlığı açısından bazı riskler taşımaktadır. Kimyasal toprak dezenfeksiyonunda dünyanın farklı ülkelerinde uzun yıllar kullanılan metilbromitin (MeBr) ozon tabakasına zarar verdiği; toprak, su ve yetiştirilen ürünlerde brom kalıntısına yol açtığı belirlenmiştir. Bu nedenlerle Montreal Protokolü uyarınca gelişmiş ülkelerden başlayarak kullanımı yasaklanmaktadır. Montreal Protokolü: Ozon tabakasına zarar veren ürünlerin üretim ve ticaretinin kontrol altına alınması amacıyla hazırlanan ve 1987 yılında imzalanan belge. Ülkemizde ilk topraksız tarım işletmeleri seracılığın merkezi olan Antalya'da 1995 yılında kurulmuştur.

Topraksız tarımın geleneksel tarzda toprakta yapılan yetiştiricilikten üstün yönleri şöyle açıklanabilir:

• Toprağın bitkisel üretime uygun olmadığı yerlerde (çöller, kayalık alanlar, jeotermal alanlar) bitki yetiştiriciliği yapılabilir.
• Su kullanım etkinliğini arttırır. Su kullanım etkinliği: Birim su karşılığında üretilen ürün miktarını ifade etmektedir.
• Bitkiler kontrollü bir şekilde beslenir, sonuçta verim ve kalite artar.
• Toprak dezenfeksiyonuna gerek kalmaz.

Topraksız Tarım Teknikleri

Topraksız tarım su kültürü ve substrat kültürü olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Su kültürü besin çözeltisinin uygulanışına dayalı olarak sınıflandırılmaktadır. Bitki kökleri besin çözeltisinin içinde gelişir (durgun su kültürü) veya besin çözeltisi bitki kökleri boyunca akıtılır (akan su kültürü) ya da besin çözeltisi bitki köklerine sis şeklinde uygulanır (aeroponik). Substrat kültüründe ise bitkiler organik, inorganik veya sentetik materyaller içerisinde yetiştirilmekte; bitkilerin su ve besin gereksinimlerini karşılamak için genellikle besin çözeltisi kullanılmaktadır.

Su Kültürü

Durgun Su Kültürü: Bu teknikte besin çözeltisi ışık geçirmeyen, yaklaşık 15 cm derinliğe sahip kapların içine konur. Kapların üzeri hem ışık geçirmeyecek hem de bitkileri ayakta tutmaya yarayacak bir malzemeyle kapatılır. Ticari üretimde kullanımı yetiştirme dönemi kısa olan türler (salata-marul, yeşillikler) ile sınırlıdır.

Akan Su Kültürü: Bu tekniğin temel prensibi; yeterli su, besin maddeleri ve havalanmayı sağlamak üzere bitkilerin kökleri boyunca besin çözeltisinin ince bir tabaka halinde (1 cm'den az) dolaştırılmasıdır. Bu yetiştirme tekniği;

1. İçinde bitki köklerinin geliştiği kanalların ve besin çözeltisinin sisteme verildiği ve tekrar döndüğü besin çözeltisi tanklarının kullanımına,
2. Kullanılan besin çözeltisinin gerektiğinde değiştirilmesine dayalıdır.

Aeroponik: Bu yöntemde besin çözeltisi çıplak bitki köklerine sis halinde uygulanmaktadır, bu nedenle çözeltinin oksijen içeriğinin azalması sorunu ile karşılaşılmamaktadır. Tekniğin uygulanabilmesi için ışık geçirmeyen bir kaba, besin çözeltisi tankına ve sisleme düzenine gereksinim vardır.

Substrat Kültürü

Ticari bitki yetiştiriciliğinde substrat kültürü daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun nedeni:

1. Su kültürü sistemleri daha ayrıntılı teknik donanım ve kesintisiz elektrik enerjisi gerektirmektedirler.
2. Sıcak bölgelerde yaz aylarında besin çözeltisi sıcaklığının 35°C'nin üzerine çıkması bazı hastalık etmenlerinin çözeltide çoğalmasına ve sonuçta köklerin ölümüne yol açmaktadır.

Topraksız tarımda kullanılan substratlar (yetiştirme ortamları) organik, inorganik ve sentetik olarak gruplandırılmaktadır. Substratlar "inert substratlar" ve "kimyasal olarak aktif substratlar" olarak da sınıflandırılmaktadır.

İdeal bir yetiştirme ortamının aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir:

• Bitkileri ayakta tutabilmeli,
• Hacim ağırlığı düşük olmalı,
• Gözenekliliği %75-80'den az olmamalı,
• Hava ve su oranı yeterli olmalı,
• pH'sı 5.0-6.5 arasında olmalı veya kolaylıkla ayarlanabilmeli,
• Tuz içeriği düşük olmalı,
• Tercihen kimyasal olarak inert olmalı,
• Özellikleri zaman içerisinde değişmemeli,
• Hastalık ve zararlılar ile bulaşık olmamalı,
• Üretim sonrası atık sorunu olmamalı,
• Ucuz olmalı.

Ülkemizde ticari üretimde perlit, kayayünü ve Hindistan cevizi torfu kullanılmaktadır. Perlit; ülkemizde bol bulunan volkanik kökenli bir kayaçtır. Kayayünü; bazalt, kireçtaşı ve kok kömürü karışımından elde edilmektedir. Hindistan cevizi torfu; hindistan cevizi meyvelerinin kabuk kısmından elde edilmektedir.

Substratlar yatak, torba veya saksılar içerisine yerleştirilerek kullanılmaktadır.

Yataklarda Yetiştiricilik: Yataklar genelde domates, biber, hıyar gibi meyvesi tüketilen sera sebzelerinde çift sıralı dikim için genişliği 30-40 cm, derinliği 15 cm ve uzunluğu 30 m olacak şekilde hazırlanır ve yataklar arasında 100 cm mesafe bırakılır. Yataklarda yetiştirilen bitkilere besin çözeltisi iki bitki sırasının arasından geçirilen bir damla sulama borusu ile verilebilir veya bir yatağa bitki sıralarına paralel olarak iki sıra damla sulama borusu yerleştirilir.

Olumlu yönleri;

• Geleneksel tarzda toprakta yapılan yetiştiriciliğe benzerliği en fazla olan topraksız tarım yöntemidir.
• Yataklarda yapılan yetiştiricilikte torba veya saksılarda olduğu gibi özel damlatıcıların kullanılması gerekli değildir.
• Taze soğan, salata-marul ve yeşillikler gibi sık ekilen/ dikilen bitkilerin yetiştiriciliğine uygundur.
• Topraksız tarıma yeni başlayan küçük üreticiler için daha uygun bir sistemdir.
• Tuğla veya gazbeton benzeri malzeme kullanılarak sabit yataklar hazırlandığında, torba kullanımına kıyasla atılan plastik miktarı azalmaktadır.

Olumsuz yönleri;

• Üretim dönemi sonunda kullanılan substratın değiştirilmesi ve yatakların yeni substratla doldurulması güç ve zaman alıcıdır.
• Torba veya saksılarda yetiştiriciliğe göre bitki başına kullanılan ortam hacmi genelde daha fazladır.

Torbalarda Yetiştiricilik: Torba hazırlığında uzun süre dayanabilmesi için UV katkılı bir tarafı siyah diğer tarafı beyaz renkli polietilen kullanılmaktadır. UV katkılı bir tarafı siyah diğer tarafı beyaz renkli plastik: Ultraviyole ışınım plastik örtünün yapısını bozar, bunu önlemek için plastiğe üretim aşamasında UV ışınlarını tutacak katkılar ilave edilmektedir. UV katkısı plastiğin ömrünü uzatır. Yumuşak plastikler bir yüzü siyah diğer yüzü beyaz olacak şekilde üretilebilmektedir. Beyaz olan yüzey torbanın dışını oluşturur, burada amaç serada ışınımı artırmaktır. Siyah olan yüzey ise torbanın iç kısmını oluşturur, amaç substratın içinde alg gelişimini engellemektir. Torbaların uzunluğu 80-120 cm arasında değişmektedir. Torbalarda yapılan yetiştiricilikte de, torbalardan drene olan çözeltinin nasıl toplanacağı dikkate alınmalıdır. Torbalar çift sıralı dikime olanak verecek tarzda hazırlanır veya tek sıralı dikim için hazırlanmışsa da çift sıralı dikime olanak verecek şekilde yerleştirilir. Besin çözeltisi damla sulama borusundan her bitkiye bir kılcal boru ile taşınır.

Saksılarda Yetiştiricilik: Substratlar saksılara yerleştirilerek de bitki yetiştiriciliğinde kullanılabilir. Bu durumda da yetiştirme ortamından drene olacak çözeltinin nasıl toplanacağı planlanmalıdır. Bu amaçla genelde ayaklı saksılar kullanılmakta olup bu saksıların tabanında drenaj açıklıkları bulunmaktadır.

Dikey Torbalarda Yetiştiricilik: Substrat kültürü de birim alandaki bitki sayısını artırmaya yönelik olarak planlana- bilmektedir. Bu yöntem salata-marul ve çilek yetiştiriciliği için uygundur. Yaklaşık 2 m uzunluğunda ve çapı 15 cm olan torbaların üzerinde 3 sıra halinde bitkiler yetiştirilebilmektedir.

Besin Çözeltisi Hazırlığı ve Uygulaması

Topraksız tarımda bitki besleme, aşağıda belirtilen nedenlerle geleneksel tarzda toprakta yapılan yetiştiricilikten farklıdır:

• Topraksız tarımda bitki başına kullanılan ortam hacmi çok azdır.
• Toprakta kil minerallerinin katyon değişim kapasitesi nedeniyle besin elementleri tutulabilir. Katyon değişim kapasitesi: Pozitif elektrik yüklü iyonları tutma yeteneğidir. Ca ⁺⁺ , Mg ⁺⁺ , K ⁺ , NH ₄ ⁺ , Zn ⁺⁺ , Fe ⁺⁺ , Mn ⁺⁺ , Cu ⁺⁺ olarak belirtilen katyonlar bitkilerin beslenmesi için önemlidir.
• Toprakta yapılan yetiştiricilikte genelde mikro element gübrelemesi yapılmaz.
• Toprakta bitki kökleri geniş bir alana yayılmakla birlikte kök bölgesinde yarayışlı element miktarı topraksız ortamlardaki kadar yüksek değildir.
• Topraksız tarımda kaliteli gübrelerin kullanılması gerekir.
• Topraksız tarımda bitkilerin gübrelemeye tepkileri çok hızlıdır.
• Topraksız tarımda kök bölgesinin kontrolü mümkündür.
• Topraksız tarımda bitki beslemenin doğru bir şekilde yönetimi bilgi ve tecrübe gerektirir.

Su Varlığı ve Kalitesi

İşletmenin günlük su gereksinimi bitkilerin su tüketimi dikkate alınarak hesaplanmalıdır. Su tüketimi bitki türüne, bitkinin büyüklüğüne ve iklim koşullarına (solar radyasyon, oransal nem, hava hareketi) bağlı olarak değişecektir. Topraksız tarımda su kaynağının kalitesi önemlidir.

Besin Elementlerinin Uygulanma Dozları

Besin çözeltisi bitki gelişimi için mutlaka gerekli olan 16 elementten CO ₂ ve sudan sağlanan karbon, hidrojen ve oksijen dışındaki 13'ünü içermelidir. Besin çözeltisinin element içeriği aşağıda belirtilen hususlar dikkate alınarak belirlenmektedir:

• Bitki türü veya çeşidi
• Bitkinin gelişme dönemi
• İklim koşulları
• Kullanılan substrat veya topraksız tarım tekniği

Sayfa 166, Çizelge 8.2'de topraksız tarımda besin elementlerinin genel olarak dozları ve kullanılan kimyasal kaynaklar, Çizelge 8.3'de ise örnek olarak domates yetiştiriciliğine uygun besin çözeltisi reçetesi verilmiştir.

Çözeltinin Hazırlanışı

Besin çözeltisinin hazırlanmasına yönelik olarak gübre miktarlarının hesaplanmasında aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır:

• Besin elementlerinin uygulanma dozları,
• Kullanılacak kimyasal kaynaklar,
• Kullanılacak suyun element içeriği,
• Çözeltinin pH'sını ayarlamak üzere kullanılacak asit ve miktarı.

Ticari topraksız tarım işletmelerinde, besin çözeltisi hazırlığında önce stok çözeltiler hazırlanır ve bitkilere uygulanacak çözelti bu stok çözeltilerin belli bir oranda seyreltilmesi yolu ile elde edilir. Stok çözelti: Yoğun olarak hazırlanan ve bitkilere seyreltilerek uygulanan çözeltidir.

Bitkilere Uygulanacak Çözeltinin Özellikleri

Bitkilere uygulanacak çözeltinin elektriksel geçirgenliği, pH'sı ve sıcaklığı önemlidir. Elektriksel geçirgenlik, besin çözeltisindeki eriyebilir tuzların miktarını göstermektedir. Besin çözeltisinin EC'si bitki gelişimi, verimi ve kalitesini etkilemektedir ve yetiştirilen bitki türüne ve bitkinin gelişme dönemine göre ayarlanmalıdır. Sera ürünleri için besin çözeltisinin pH'sının genellikle 5.5-6.0 arasında tutulması uygundur.

Çözeltinin Uygulanışı

Kullanılan topraksız tarım tekniğine bağlı olarak besin çözeltisi uygulaması değişmektedir. Su kültüründe bitkiler uygulanan besin çözeltisinden belli bir süre faydalanmaktadırlar (kapalı sistem). Durgun su kültüründe bitki kökleri besin çözeltisinin içinde gelişir iken akan su kültüründe besin çözeltisi bitki kökleri boyunca akıtılmakta ya da aeroponik tekniğinde bitki köklerine sis şeklinde uygulanmaktadır.

Substrat kültüründe bitkilerin su ve besin gereksinimlerini karşılamada en fazla benimsenen uygulama bitki gelişimi için gerekli besin elementlerini içeren besin çözeltilerinin kullanımıdır. Kapalı sistemlerin, açık sistemlere göre, olumlu ve olumsuz yönleri aşağıdaki gibidir:

Olumlu yönleri:

• Su ve gübre tasarrufu sağlar
• Atılan çözelti miktarı azaldığından bu yolla çevreyi kirletme riski de azalmaktadır.

Olumsuz yönleri:

• Besin çözeltisinde element dengesini korumak güçleşir.
• Çözeltinin hastalık etmenleri ile bulaşma riski vardır.

Kapalı sistemler, su ve gübre tasarrufundan çok çevre koruma açısından önemlidirler. Ayrıca kapalı sistemde yukarıda belirtilen dezavantajların en aza indirilmesi mümkündür. Substrat kültüründe besin çözeltisi uygulaması iki şekilde yapılır:

• Damla sulama sistemi ile besin çözeltisinin yetiştirme ortamına üstten verilmesi,
• Besin çözeltisinin yetiştirme ortamına alttan verilmesi.

Substrat kültüründe özellikle ticari sistemlerde, besin çözeltisi genelde damla sulama sistemi ile verilir. Dipten sulama yöntemi hobi amaçlı kullanım için daha uygundur. Bu yöntemde besin çözeltisi yetiştirme ortamına dipten uygulanmakta ve ortam içinde kapilarite ile yükselmektedir. Besin çözeltisi tankı, saksılar ve üzerinde valf bulunan saksı altlıklarına gereksinim vardır. Besin çözeltisi tanktan saksı altlıklarına valflerin açılıp kapanması ile iletilmektedir.

Kapilarite: Kılcallık etkisi. Bir sıvının yükselme eğilimidir. Valf: Koşula bağlı olarak açılıp kapanan çıkış öğesidir.

Topraksız Tarımın Çevreye Etkileri

Toprak dezenfeksiyonu gereğini ortadan kaldırması nedeniyle, topraksız tarım çevre dostu üretim şekli olarak gündeme gelmiştir. Ancak, dikkat edilmediği takdirde topraksız tarımın da çevreye olumsuz etkileri olabilir. Topraksız tarımda atılan besin çözeltileri, atılan plastikler (yer örtüsü olarak kullanılan, yetiştirme yerlerinin hazırlığında kullanılan plastikler vb) ve atılan yetiştirme ortamları (kayayünü) çevre kirliliğine yol açmaktadır.

Topraksız tarımın çevreye olumsuz etkilerini en aza indirmek için aşağıdaki önlemlerin alınması gerekmektedir:

• Atılan çözelti miktarını azaltmak için kapalı sistem kullanılmalıdır.
• Atılan substrat miktarını azaltmak üzere substratların bir üretim döneminden fazla kullanılması tercih edilmelidir.
• Kullanım sonrası arazi ıslahında veya inşaat sektöründe kullanılabilmeleri nedeniyle geri dönüşümü kolay olan yetiştirme ortamları tercih edilmelidir.
• Plastikler de kullanım sonrasında çevreye atılmamalı, toplanarak geri dönüşümü sağlanmalıdır.