Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi Cilt:32 Sayı:1 1995 DAMLA SULAMA SİSTEMLERİNDE KULLANILAN GÜBRE UYGULAMA EKİPMANLARI V. DEMİR* E. GÖNÜLOL** ÖZET Bir üretim sezonu sonunda yüksek verim ve kaliteli ürün elde etmek için, ürünün yetiştirme peryodu süresince bitki için gerekli olan bitki besin maddelerininde sulama suyu ile birlikte sürekli olarak verilmesi gerekir. Çeşitli yöntemlerle bitki besin maddeleri (gübreler) toprağa verilebilmektedir. Bu yöntemlerden birisi de, gübrenin su ile taşınarak toprağa verilmesidir. Damla sulama sistemleri de, gübrenin su ile birlikte toprağa verilebildiği sulama sistemlerinden birisidir. Bu sistemler için özel olarak üretilmiş olan gübreler, damla sulama sistemi içinde yer alan çeşitli tip ve yapıdaki gübre uygulama ekipmanları yardımıyla toprağa verilmektedirler. Bu bildiride, damla sulama sistemlerinde gübre uygulamaları ve bu uygulamalarda kullanılan çeşitli tip ve yapıdaki gübre uygulama ekipmanları hakkında açıklamalar yapılmıştır. GİRİŞ Ülkemizde son yıllarda damla sulama sistemi, kuruluş maliyetinin yüksek olmasına rağmen, işletme giderlerinin düşük, işçiliğin kolay, su tasarrufu sağlaması gibi avantajları nedeniyle büyük bir gelişme göstermiştir. Ayrıca bu sistem ile sulamanın yanında bitkilerin gereksinim duyduğu bitki besin maddeleri de, istenilen miktar ve zamanda yeknesak bir şekilde toprağa verilebilmektedir. Sulama işlemini damla sulama sistemi ile gerçekleştiren üreticiler, toprak-su-bitki ilişkilerini ayarlayabilmeleri için a) Bitkinin günlük su ihtiyacını b) Büyüme sürecinde bitki tarafından alınan günlük besin maddesi miktarlarını c) Toprak analizlerini belirleyerek birbirine bağımlı olan bu faktörleri iyi bir şekilde bağdaştırmaları gerekir (1,6). Bitki besin maddelerinin damla sulama sistemleri ile toprağa verilmesi çeşitli tip ve yapıdaki gübre uygulama ekipmanları yardımıyla olmaktadır. * ) EgeÜniversitesi, Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, Arş. Gör. **) Trakya Üniversitesi, Tekirdağ Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, Arş.Gör. Damla Sulama Sistemi İle Gübrelemenin Sağladığı Faydalar 215
1. Suyun ve bitki besin maddelerinin sürekli akışını sağladığından, büyüme ve verimde artış sağlar. 2. Şayet iyi ayarlanırsa, damla sulama ile gübreleme yıkanmayı ve kök bölgesinde tuz birikimini bertaraf ederek bitkinin hem su, hem de besin ihtiyaçlarının optimal düzeyde kalmasını sağlar. 3. Sulama sistemi, köklere suyu ve besin maddelerini doğrudan verecek şekilde düzenlendiği için kök faaliyetlerinin en fazla olduğu kısımda ıslak bir bölge oluşturur. Böylece besin maddelerinin yarayışlılığını ve kökler tarafından alımını arttırır. 4. Gübre, sulama suyunda fazlaca seyreldiği için bitki köklerini yanma tehlikesinden uzaklaştıran emniyetli bir uygulama yöntemidir. 5. Diğer uygulama şekillerine nazaran daha basit bir yöntemdir. Zaman, iş, alet ve enerji tasarrufu sağlar, etkinliği arttırır. 6. Belirli bir zaman sonra topraktaki gübre miktarı azalır. Böylece, yıkanma ve yoğun yağışlardan sonraki yüzey akışı ile kayıplar az olur. 7. Bitki köklerinin etrafındaki besin maddelerinin ve suyun kontrolünün kritik olduğu kumlu ve çakıllı topraklarda, bitkilerin gelişebilmesini ve suyun tasarrufunu sağlamaktadır. Damla Sulama Sisteminde Kullanılan Gübreler Damla sulama sisteminde gübre uygulamalarında önemli konulardan birisi de kullanılacak olan gübrelerin sistemde fiziksel ve kimyasal problemlere sebep olmamasıdır. Gübre uygulamalarında yapılması gereken işlemlerin tam olarak yapılamaması durumunda gübre eriyiği filtrelerde ve damla sulama borularında kimyasal tepkimelere girebilmektedirler. Gübrelerin sulama sisteminde oluşturabileceği bir diğer problem de suda erir gübrelerin iyi eritilmediği zaman filtrelerin ve damlatıcıların tıkanmasına neden olabilmeleridir. Damla sulama sistemlerinde kullanılan gübreler, bitki tarafından kolay alınabilir form ve formülasyonda olması gereklidir. Ayrıca bu sistemlerde kullanılan gübreler, bitkinin N,P,K ihtiyacına cevap verebilecek uygun oranları taşımalı, bünyelerinde mikro ve iz elementleri bulundurmalıdırlar. Genel olarak damla sulama sistemlerinde kullanılan gübreler Çizelge 1 de verilmiştir. Çizelge 1. Damla Sulama Sistemlerinde Kullanılan Gübreler (6) Gübre Adı Etkili Madde Formülasyonu İçeriği Potasyum Nitrat KNO 3 %13 N %46 K 2 O Fosforik Asit H 3 PO 4 %85 lik Amonyum Nitrat NH 4.NO 3 %26 N Üre CO(NH 2 ) 2 %46 N Mağnezyum Sülfat MgSO 4.7H 2 O %16 MgO Çinko Sülfat ZnSO 4.7H 2 O %25 ZnO Mangan Sülfat MnSO 4.4H 2 O %25 MnO Demir EDTA Fe-EDTA %6 FeO Gübrelerin kullanımı sırasında şu noktalara dikkat edilmelidir (6); 216
Mağnezyum, çinko, mangan ve demirli gübreler tavsiye edilen miktarda kullanılmalıdır. Mikro besin elementlerini içeren bu gübrelerin uygulama dozları oldukça düşüktür, tavsiye edilen miktardan fazla kullanılması halinde bitkilerde toksik etki yapmaktadır. Bu nedenle bu tür gübrelerin kullanım formlarının en iyi şekilde tesbit edilmesi gerekmektedir. Triple süperfosfat, Amonyum nitrat, Diamonyum fosfat gübreleri kullanıldığında bunlar iyice eritilmeli ve süzülmelidir. Fosfat iyonları yüksek konsantrasyon ve ph da mağnezyumla reaksiyona girmekte ve bitkiler tarafından alınamaz forma dönüşmektedir. Bu nedenle mağnezyum, fosfatlar ile sadece düşük konsantrasyonda ve düşük ph da kullanılabilir Ayrıca, fosfat ve sülfat iyonlarının kalsiyum ile reaksiyona girmesi sonucu bu iyonlar yine bitki tarafından alınamaz forma dönüşmektedirler. Bu nedenle fosfat veya sülfat içerikli gübreler, kalsiyum içerikli gübreler ile karıştırılmamalıdır. Damla Sulamada Gübre Uygulama Sistemleri ve Kullanılan Ekipmanlar Damla sulama sistemi ile gübrelemenin çeşitli uygulama teknikleri vardır. Bu teknikler çalışma prensiplerine göre emici sistemler ve dağıtıcı sistemler olmak üzere başlıca iki gruba ayrılırlar. Emici Sistemler Venturi tipi gübre enjektörü Venturi etkisiyle oluşan vakum sayesinde çalışmaktadır. Şekil 1'de venturi tipi bir gübre enjektörünün enine kesiti verilmiştir. Bu teknik sayesinde, ufak bir basınç farkından bile enjektörün çalışması sağlanır. Gübre enjektörü içinden geçen suyun, kesit alanının daralması ve daha sonra da genişlemesi sonucu en dar olan bölgede vakum oluşur. Oluşan bu vakumun etkisiyle gübre tanktan sisteme çekilir ve venturiden geçmekte olan su ile karışarak taşınır. Enjektörün çalışması için, venturiye girişteki su ile çıkıştaki su+gübre karışımının aralarında bir basınç farkı olması gerekir. Şekil 1. Venturi Tipi Gübre Enjektörünün Enine Kesiti Venturi tipi gübre enjektörü, sulama sistemine doğrudan monte edilebildiği gibi by-pass sistemi şeklinde de monte edilebilir. Şekil 2' de venturi tipi gübre enjektörlerinin montaj şekilleri görülmektedir. 217
Şekil 2. Venturi Tipi Gübre Enjektörlerinin Montaj Şekilleri Venturi tipi gübre enjektörlerinin genel özellikleri şunlardır: 1. Düşük oranlarda gübre verme imkanlarına sahiptirler, seralarda, küçük arazilerde, ev bahçelerinde ideal bir şekilde kullanılabilmektedirler. 2. Emme işlemini yapması için her modelde değişik değerlerde minimum bir debiye ihtiyaç duymaktadırlar. 3. Enjektöre giren su basıncı yaklaşık %30-50 arasında bir kayba uğramaktadır (5). 4. Hareketli parçalarının olmayışı ve titreşimlerinin az olması nedeniyle emniyetlidirler. 5. Mevcut sisteme çok kolay takılabilir, basit işletme koşullarına sahiptirler. 6. Edinme maliyetleri düşüktür. Gübre Pompası (Hidrolik Enjektör) Gübre Pompası, bir tank içinde hazırlanmış gübre çözeltisini sistemin ana borusuna enjekte etmekte, böylece gübre sulama sistemine verilmektedir. Bu tip enjektörlere gerekli olan tahrik kuvveti dışarıdan olabildiği gibi (Şekil 3), sistemin kendi içindeki su basıncından da olabilmektedir (Şekil 4). 218
Şekil 3. Dışarıdan Tahrikli Gübre Pompası Dışarıdan tahrikli sistemlerin kontrolleri su basıncından tahrikli olanlara nazaran daha kolaydır. Enjeksiyon oranlarının dışarıdan ayarlanabilir olması enjektörün değişik kademelerdeki su miktarı ve basınca rağmen belirlenen dozajda sabit olarak gübre vermesini sağlamaktadır (3). Sistemin kendi içindeki su basıncından tahrikli gübre pompasının çalışma prensibi Şekil 4 de verilmiştir. Şekil 4. Gübre Pompasının Çalışma Prensibi Şekil 4' de de görüldüğü gibi enjektöre giden borudaki su basıncı pistonun alternatif hareketini başlatır, aynı piston gübre pompasını tahrik eder. Piston tarafından tahrik edilen gübre pompası birbirlerine mekanik olarak bağlıdır. Bu alternatif hareket aynı zamanda emme ve enjeksiyon işlemlerini gerçekleştirmektedir. Bu tip enjektörler sulama sistemlerine doğrudan montaj edilebildiği gibi by-pass şeklinde de bağlanabilirler, ayrıca iki adet enjektör kullanıldığında ise ana boru üzerine seri veya paralel olarak ta bağlanabilirler. Dağıtıcı Sistemler Gübre tanklı sistemler (Gübre tanklı enjektör) Sıvı gübreyi yada suda erir gübreyi içeren tank, sulama borusuna by-pass şeklinde bağlanır (Şekil 5). Sulama suyunun bir kısmı tankın içine yönlendirilip çözeltiyi seyreltir ve ana boruya döner. Böylece, tanktaki gübre konsantrasyonu zamanla yavaş yavaş damla sulama sistemine verilmiş olur. Tankın kapasitesi uygulanacak olan gübre normu veya üretim alanının büyüklüğü ile değişmektedir (2). Tankın içerisine tüm üretim alanına istenen miktarda gübre verilebilecek şekilde gübre konulmalıdır. Gübre tanklı sistemler ülkemizde yaygın olarak kullanılmaktadır. 219
Şekil 5. Gübre Tanklı Sistemin Çalışma Prensibi Gübre Uygulama Sistemlerinin Karşılaştırılması Damla sulama sistemi ile gübrelemede kullanılan çeşitli tiplerdeki gübre uygulama ekipmanlarının zamana bağlı olarak sulama sistemine enjekte ettiği gübre konsantrasyonu Şekil 6'da verilmiştir (5). Şekil 6. Zamana Bağlı Olarak Enjektörlerin, Sulama Sistemine Enjekte Ettiği Gübre Konsantrasyonu (5) Şekil 6 dan da görüleceği gibi, emici sistemler (venturi ve hidrolik enjektörler) kısa bir süre içerisinde istenen konsantrasyona ulaşmaktadır. Venturi tipi gübre enjektöründe istenen konsantrasyon değeri zamana bağlı olarak dalgalanmalar meydana getirdiği halde bu kabul edilebilir değerdedir. Hidrolik enjektörlerde gübre konsantrasyonu, devamlı sabit olarak verilmektedir. 220
Dağıtıcı sistemlerde ise bu durum çok farklıdır. Sulama sisteminde gübre tankının devreye girmesi ile giderek artan derecede yüksek konsantrasyonlu gübre sisteme verilmektedir. Kısa bir süre sonra, tankın içindeki gübre seyreldiği için sulama sistemine enjekte edilen gübre konsantrasyonu da hızla azalmaktadır (4). Damla Sulama Sistemi İle Gübrelemede Dikkat Edilecek Hususlar 1. Sulama sistemi çalışma basıncına erişinceye kadar gübreli besin eriyiği kullanılmamalıdır. 2. Gübreleme tamamlandıktan sonra damla sulama sistemini 10-15 dakika sadece su ile çalıştırmaya devam ederek sistemin temizlenmesi sağlanmalıdır. 3. Gübreli besin eriyiği hazırlanıp bir gün bekletilip süzüldükten sonra kullanılmalıdır. 4. Damla sulama sistemini temizlemek için sulama sezonu sonunda % 0.3 lük HNO 3 (Nikrik asit) ile çalıştırılmalıdır. 5. Damla sulama sistemlerinde tıkanmaları önlemek için HCL (Hidroklorik asit) veya H 2 SO 4 (Sülfirik asit) kesinlikle kullanılmamalıdır. 6. Sulama suyu fazla kireçli ise, fosforlu gübreyi temel gübre olarak toprağa uygulamak daha uygundur. Böylece gübredeki fosfor ile suda mevcut kalsiyum iyonları bileşikler oluşturarak çözünemez forma dönüşürler. 7. Damla sulama sisteminde kullanılacak gübreler muhakkak suda çözünür formda olmalıdır. Aksi halde filtrelerin ve damlatıcıların zamanla tıkanması sözkonusu olabilir. SONUÇ Damla sulama sistemlerinde gübre uygulamalarının planlanması gereği vardır. Sistem, öncelikle yeknesak su dağılımına sahip olmalı ve kullanılan sıvı gübrelerin sisteme uygunluğunun belirlenmesi gerekir. Gelişmiş ülkelerdeki gübre uygulama programlarında, her bir litre suyun taşıyacağı aktif madde cinsinden gübre miktarı ortalama 0.3 g (300 ppm) kadar olmaktadır (7,8). Yalnız bu değerler torf gibi suni ve gıda değeri olmayan maddelerin seralarda kullanılması halinde verilmiştir. Ülkemiz seralarında yetiştirme ortamı genellikle toprak olduğu için öncelikle bu sistemlerde kullanılan gübrelerin sağlıklı ve güvenilir analizleri yapılmalı ve gübre miktarları tayin edilmelidir. Gübre çeşidinin ve miktarının belirlenmesinden sonra enjeksiyon sisteminin, enjektör kapasitesinin, su kalitesinin ve gübreleme zamanın bilinmesi halinde üretimde çok iyi sonuçlar elde edilebilir. SUMMARY Fertilizer Injectors Used in Drip Irrigation Systems In order to obtain a higher yield and a better quality product at the end of a growing season, the plant nutrients required throughout the growing period must always be provided together with the irrigation water. Plant nutrients (fertilizers) can be applied by various methods. One of them is the transfer of fertilizer by water to the soil. Drip irrigation is one of the systems for applying the fertilizer with water into the soil. The fertilizers produced especially for these systems can be applied to the soil with the help of some various types and form of fertilizer injectors, a part of drip irrigation systems. In this paper, descriptions are given on the fertilizer application methods in drip irrigation systems and on the fertilizer injectors of various types and forms used in these systems. 221
LİTERATÜR 1. Anonymous, 1986. FERTIGATION. Fertigation with Potassium Nitrate. Presented by Haifa Chemicals Ltd., Haifa, Israel. 2. Bennett,A.S.,D.D.Fangmeier and E.B.Hundtoft, 1987. By-pass Tank System for Chemical Injection into Irrigation Pipe. Transactions of the ASAE, Vol. 30 (5): 1435-1439. 3. Boswell,M.J., 1986. Application of Chemicals. Micro-Irrigation Design Manual. James Hardie Irrigation, 1588 N.Marshall Avenue P.O.Box X El Cajon, CA 920222-2246, USA. 4. Bralts,V.F., 1981. Trickle Irrigation and Fertilizer Injection Research. One Hundred and Eleventh Annual Report of the State Horticultural Society of Michigan, USA. 5. Bralts,V.F.,C.D.Kesner and B.R.Hahn, 1986. Fertilizer Injection in Trickle Irrigation System. Irrigation Guide Cooperative Extension Service, Michigan State University, USA. 6. Çolakoğlu,H., 1990. FERTIGATION (Damla Gübreleme). Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Toprak Bölümü, Bornova-İzmir. 7. Hahn,B.R.,V.F.Bralts and C.D.Kesner, 1985. Controlled Nitrogen Application Through Injection in Trickle Irrigation Systems. Summer Meeting of American Society of Agricultural Engineers. Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA. 8. Rumon,D. and U.Or, 1990. Advanced Technologies in Traditional Agriculture ATTA a New Aproach. Dept. of R and D Economics. Agricultural Research Organization, The Volcani Center, Bet Degan 50250, Israel. 222