Eco new farmers Modül 2- Toprak ve Besin Döngüsü Bölüm 2- Bitki/Toprak sistemi
Modül 2 Toprak ve Besin Döngüsü Bölüm 2 Bitki / Toprak sistemi www.econewfarmers.eu 1. Giriş Topraktaki besin arzı ile talebi eşleştirmek zor bir iştir. Yeterli besin olmadığı durumlarda ürün verimi sınırlı olacaktır. Topraktaki besin arzı talebi aştığı durumlarda toprakta çevre kirliliğine sebep olan kayıplar ortaya çıkabilir. Azot arz ve talep senkronizesi muhtemelen organik ürün üretiminin en büyük sorunudur. 2. Mineralizasyon Mineralizasyon, topraktaki azot mineralinin organik formlardan mineral veya bitkiye uygun formlara dönüştürülmesi işlemdir. Bu işlem için Toprak mikroorganizmaları sorumludur. Her ne kadar bitkiler nitratı tercih etmesine rağmen bitkiler hem amonyum (NH + 4 ) hem de nitrit (NO - 2 ) ve nitratı (NO - 3 ) kullanabilir. Bu işlemin tersi sabitleme (immobilizasyon) olarak adlandırılır (Şekil 1). Şekil 1. Toprakta Azot mineralleşmesi ve sabitlenmesi işlemleri Organik madde türü organik maddelerden azot salınım hızından etkilenir. Bu durum 'mineralizasyon oranı' olarak bilinir. Taze bitki kalıntılarından gelen azot, saman veya çiftlik gübresi gelen azota göre daha çabuk mineralize olur. Sıcaklık, su içeriği ve toprak yapısı da mineralizasyon oranı etkilemektedir.
Şekil 2. Farklı kaynaklardan organik maddelerin mineralleşme oranları 3. Azot fiksasyonu (bağlanması) Konvansiyonel tarımda suda çözünen gübreler önemli azot kaynağıdır. Organik sistemlerde, en büyük azot kaynağı Azot fiksasyonudur. Baklagiller bitkilerin 'kökleri üzerindeki nodüller yaşayan bakteriler bitki materyali içine atmosferdeki azotu bitkiye bağlar veya dönüştürür. Bu bitkiler ile bakteriler arasındaki simbiyotik bir ilişki vardır (Şekile 3). Baklagil olarak yonca, fiğ, bezelye ve fasulye sayılabilir. Şekil 3. Yonca köklerinde simbiyotik bakterilerce oluşturulan nodüller (legum bitkisi) Bağlanan Azot miktarı bitkileri arasında değişmektedir (Tablo 1). Yonca ve bakla gibi yem baklagilleri genellikle hem mahsulde hem de toprakta büyük miktarda Azot bağlar. Bezelye ve fasulye gibi tohumlu tahıl baklagiller azotu daha çok hasat edilen tohumlarında barındırırken, toprağa az miktarda azot bırakır. Otlatma ve biçme gibi uygulamalar azot bağlama miktarını etkiler. Sıcaklık ve bitki gelişiminin mevsimsel desenler azot bağlanmasını etkileyen diğer faktörlerdir.
Tablo 1. Farklı legüm türlerince N bağlama oranları * Bağlanan azotun çoğunluğu dane içinde kalır 4. Azot Döngüsü Şimdiye kadar - mineralizasyon, sabitleme, bitki alımı ve azot bağlaması (Şekile 4) - gibi bazı önemli azot döngüsü işlemleri hakkında bilgilendik. Diğer önemli işlemler, drenaj sularında ve doğrudan amonyak gazının atmosferde kaybı, gaz halindeki amonyakın buharlaşması şeklindeki azot kayıplarıdır. Azot gazı ve azot oksit, mikrobiyal işlemler sonucu atmosfere denitrifikasyon denilen işlemler sonucu kaybedilebilir. Organik tarım atmosfere bu kayıpları en aza indirmeyi hedeflemektedir. Bu ünitede Azot döngüsünün yönetilmesi hakkında daha fazla bilgiye yer verilecektir.
Şekil 4. Minerilazyon, sabitlenme, bitkilerce alım ve azot bağlanmasını kapsayan Azot döngüsü işlemleri 5. Fosfor (P) döngüsü Şimdi topraktaki organik maddenin, azotun önemli rol oynadığı besin kaynağı için ne kadar önemli olduğunu biliyoruz. Bir başka önemli katkı ise Fosfor tarafından yapılır. Fosfor hayvan gübresi ve bitki artıkları olarak toprağa eklenir ve mikrobiyal aktivite tarafından toprağa yayılır. Mineral şeklinde (kaya fosfat) toprağa eklenen Fosfor, da mikroplar tarafından bitkilere uygun hale getirilir. Bu durum çok uzun bir zaman alabilir.
Şekil 5. fosfor bağlanmasını ve bitkilerce alımını kapsayan Fosfor döngüsü işlemleri Topraklardaki Fosforun % 70'e kadarı bitkilerce kullanılamaz formundayken, geri kalan çoğu organik madde formundadır. Toprak organizmaları Fosfor döngüsü için çok önemlidir. Bazı bakteriler, minerallerden (kaya fosfat) fosfatı serbest hale geçirmek için organik asitler salgılar. Arbusküler mikoriza mantarları denilen mantarlar Fosforu bitkiye erişimini artırabilir. Arbusküler mikoriza mantarlar (AMF) milyonlarca yıldır var olan bitkilerle simbiyotik ilişki yaşayan organizmalardır (Şekil 6). Bu organizmalar Brassicaceae ve Chenopodiaceae hariç, çoğu bitki ailelerinde mevcuttur ve Fosfor alımı dışında birçok yönden bitkiler yarar sağlar. arbusküler Mikoriza mantarı toprak yapısı ve hastalıklara karşı bitkilerde direncin gelişimi üzerine faydası vardır. Arbusküler mikoriza mantarlar kültürel işlemleri, pestisit ve gübrelerden olumsuz yönde etkilenir. Şekil6. Bitki köklerindeki Arbuskular Mycorrhizal Fungusları (AMF)
6. Potasyum (K) döngüsü Çoğunlukla toprak kimyası tarafından kontrol edilen üçüncü ana unsur olan element Potasyum dur. Potasyum dört toprak havuzları arasında sabit bir değişimi vardır (Şekil 7). Bu havuzlar bitkilerin durumuna bağlı olarak farklıdır. Potasyum sülfat ve çiftlik gübreleri gibi çözünür gübreler, Potasyum çözeltisini toprak havuzuna ekler. Taş veya kaya potası gibi diğer ürünler, potasyumun uzun vadede bitkilerce kullanılabilir halde kullanılmasında faydalıdır. Şekil 7. Potasyum döngüsü çoğunlukla toprak kimyasınca kontrol edilir 7. Toprak ph ve besin kullanılabilirliği Son olarak bu bölümde, besin kullanılabilirliği üzerine ph etkisini inceleyeceğiz. ph toprağın asitlik ölçüsüdür. Toprak ph 7 ise nötrdür, bu seviyenin altında asidik, 7'nin üzerinde ise bazik tir (Şekil 8a). Birincil ve önemli elementler ph 6 ile 8 arasındadır. Bakır, çinko, demir ve mangan düşük ph'lı toprakta (toprak asidik demektir) daha fazla bulunur (Şekil 8b).
Şekil 8. (a) Asidik (düşük ph) ve bazik (yüksek ph) toprak, (b) Farklı toprak ph sında besin durumu 8. Özet Bu bölümde bitkiler için gerekli olan azot, fosfor ve Potasyum kaynağının farklı kimyasal ve biyolojik işlemlerle nasıl oluştuğu hakkında bilgiler verilmiştir. Azot bağlaması, organik tarımda azot en önemli kaynağıdır. Fosfor ve Potasyum hem de organik ve inorganik kaynaklardan sağlanır.