T.C.
SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
ELMA FİDANI YETİŞTİRİCİLİĞİNDE FARKLI TOPRAKSIZ KÜLTÜR ORTAMLARI
VE BESİN ÇÖZELTİLERİNİN KULLANILABİLİRLİLİĞİNİN
BELİRLENMESİ
Hüseyin AKGÜL
DOKTORA TEZİ
Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı
Eylül 2015 KONYA Her Hakkı Saklıdır
TEZ KABUL VE ONAYI
Hüseyin AKGÜL tarafından hazırlanan “Elma Fidanı Yetiştiriciliğinde Farklı Topraksız Kültür Ortamları ve Besin Çözeltilerinin Kullanılabilirliliğinin Belirlenmesi” adlı tez çalışması …/…/… tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oy birliği / oy çokluğu ile Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı’nda DOKTORA TEZİ olarak kabul edilmiştir.
Jüri Üyeleri İmza
Başkan
Unvanı Adı SOYADI ………..
Danışman
Unvanı Adı SOYADI ………..
Üye
Unvanı Adı SOYADI ………..
Üye
Unvanı Adı SOYADI ………..
Üye
Unvanı Adı SOYADI ………..
Yukarıdaki sonucu onaylarım.
Prof. Dr. Aşır GENÇ FBE Müdürü
TEZ BİLDİRİMİ
Bu tezdeki bütün bilgilerin etik davranış ve akademik kurallar çerçevesinde elde edildiğini ve tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada bana ait olmayan her türlü ifade ve bilginin kaynağına eksiksiz atıf yapıldığını bildiririm.
DECLARATION PAGE
I hereby declare that all information in this document has been obtained and presented in accordance with academic rules and ethical conduct. I also declare that, as required by these rules and conduct, I have fully cited and referenced all material and results that are not original to this work.
Hüseyin AKGÜL Tarih: 13.08.2015
iv
ÖZET
DOKTORA TEZİ
ELMA FİDANI YETİŞTİRİCİLİĞİNDE FARKLI TOPRAKSIZ KÜLTÜR ORTAMLARI VE BESİN ÇÖZELTİLERİNİN KULLANILABİLİRLİLİĞİNİN
BELİRLENMESİ
Hüseyin AKGÜL
Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı
Danışman: Prof. Dr. Sait GEZGİN
2015, 175 Sayfa
Jüri
Prof. Dr. Sait GEZGİN Prof. Dr. Lütfi PIRLAK Prof. Dr. Mustafa KAPLAN Prof. Dr. Ahmet Ali IŞILDAR
Doç. Dr. Mehmet ZENGİN
Topraksız kültür daha çok sebze ve süs bitkilerinde kullanılan bir yetiştiricilik türüdür. Çok yıllık bitkilerde kullanımı son derece sınırlı kalmıştır. Üretim tekniği bakımından tek yıllık bitkilere benzeyen, meyve fidanı yetiştiriciliğinde topraksız tarımın kullanılabilirliğini ortaya koymak amacıyla 2011-2014 yıllarında bu çalışma yürütülmüştür. Çalışma katı ortam kültüründe yapılmış ve kum+torf, pomza+torf, perlit ve pomza ortamları denenmiştir. Çalışmada azot, fosfor ve potasyumun farklı dozlarının bulunduğu toplam 9 besin çözeltisi dozu kullanılmış, bu 3 besin elementinin dışındaki tüm besin elementleri sabit alınmıştır. Tüm besin solüsyonlarının EC ve pH kontrollü bilgisayarlı otomasyon sistemi ile uygulandığı çalışmada yapılan gözlem, ölçüm, analiz ve değerlendirmeler sonucunda besin çözeltisi dozları arasında N100P60K120 ve N150P60K120 dozları, yetiştirme ortamları arasında ise pomza+torf ortamı öne çıkmıştır. Topraksız fidan yetiştiriciliğinde konvansiyonel yetiştiriciliğe göre birim alandan 4 kat daha fazla fidan üretimi yapılabilmektedir. Denemede en karlı kombinasyonun N150P60K120 dozunun pomza+torf ortamına uygulandığı kombinasyon olduğu saptanmış olup, bu kombinasyonda konvansiyonel üretime göre 4,6 kat daha fazla kar elde edilmiştir. Topraksız tarımla üretilen fidanların araziye uyumları da incelenmiş, konvansiyonel üretimle arasındaki farkın oldukça az olduğu ve ihmal edilebileceği değerlendirilmiştir. Bütün bu bulgular ışığında topraksız fidan yetiştiriciliğinin konvansiyonel yetiştiriciliğe güçlü bir alternatif olabileceği ortaya koyulmuştur.
Anahtar Kelimeler: Besin çözeltisi dozu, katı ortam kültürü, meyve fidanı, topraksız tarım, yetiştirme ortamı
v
ABSTRACT
Ph.D THESIS
DETERMINATION OF DIFFERENT SOILLESS CULTURE MEDIAS AND NUTRIENT SOLUTIONS USABILITY IN APPLE SAPLING GROWING
Hüseyin AKGÜL
THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE OF SELÇUK UNIVERSITY
THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY IN SOIL SCIENCE AND PLANT NUTRITION
Advisor: Prof. Dr. Sait GEZGİN
2015, 175 Pages
Jury
Prof. Dr. Sait GEZGİN Prof. Dr. Lütfi PIRLAK Prof. Dr. Mustafa KAPLAN Prof. Dr. Ahmet Ali IŞILDAR
Doç. Dr. Mehmet ZENGİN
Soilless culture is a cultivation type mostly used for vegetables and ornamental plants. The use of perennial plants remained extremely limited. This study has been carried out to reveal the availability of soilless agriculture in nursery tree cultivation that is similar with annual plants in terms of production technique in 2011-2014 years. The study performed in solid media culture, sand + peat, pumice + peat, perlite and pumice media was tested. Total nine doses of nutrient solution containing nitrogen, phosphorus and potassium were used, and all nutrients except for this third nutrient has been fixed. All the nutrient solution were applied by EC and pH controlled computerized automation system. As a result of observation, analysis and evaluations, N100P60K120 and N150P60K120 doses between nutrient solution doses and the pumice + peat between growing media become prominent. In the soilless nursery tree cultivation can be produced four times more than conventional cultivation per unit area. The most profitable combination was N150P60K120 and pumice + peat media, and this combination was 4.6 times more profit than conventional production. In this study, nursery tree produced by soilless culture has been examined also field adaptation and the difference between conventional productions is quite low and it can be ignored. In consideration of all these findings, it has been revealed that soilless nursery tree cultivation is a powerful alternative to conventional cultivation.
Keywords: Doses of nutrient solution, solid media culture, nursery tree, soilless agriculture, growing medium
vi
ÖNSÖZ
Dünyada ve Türkiye’de meyve fidanı üretimi çoğunlukla toprakta ve geleneksel yöntemlerle yapılmaktadır. Fidan üreticilerine alternatif ve ekonomik bir üretim modeli sunmak için yürütülen bu çalışmada başta çalışmanın bütün aşamalarında her türlü bilgi ve deneyimini paylaşarak bana yol gösteren değerli danışman hocam sayın Prof. Dr. Sait GEZGİN’e, çalışmanın sağlıklı bir şekilde yürütülmesinde katkılarını sunan tez izleme komitesi üyeleri saygıdeğer hocalarım sayın Prof. Dr. Lütfi PIRLAK ve sayın Doç. Dr. Mehmet ZENGİN’e teşekkürü borç bilirim.
Çalışmanın yürütülmesi sırasında gerekli altyapı ve ekipman temininde her türlü desteği sağlayan Meyvecilik Araştırma Enstitüsü (MAREM) Müdürü sayın İsa EREN’e, gerek arazi ve gerekse laboratuvar çalışmalarında yardımlarını esirgemeyen başta Dr. Kadir UÇGUN ve Mesut ALTINDAL olmak üzere tüm MAREM Toprak ve Su Kaynakları Bölümü çalışanlarına ayrı ayrı teşekkür ederim.
Özellikle istatistik analizler ve sonuçların yorumlanmasında engin deneyimlerini benimle paylaşan, bu konuda günlerce zamanını ayıran sayın Alamettin BAYAV bu tezin oluşmasına büyük katkı sunmuş olup, teşekkürü en çok hak edenlerdendir.
Bunların yanında gece gündüz demeden kendilerine ait zamandan fedakârlık yaparak bana manen destek olan ve tezin oluşmasına dolaylı katkı sunan sevgili eşim ve çocuklarıma da minnetlerimi arz ediyorum.
Mezkür katkılarla ortaya çıkan bu tezin başta ülke fidancılığı olmak üzere Türkiye tarımına ve bilim camiasına fayda sağlamasını temenni eder saygılar sunarım.
Hüseyin AKGÜL KONYA-2015
vii İÇİNDEKİLER ÖZET ... iv ABSTRACT ...v ÖNSÖZ ... vi İÇİNDEKİLER ... vii SİMGELER VE KISALTMALAR ...x 1. GİRİŞ ...1 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI ...6
2.1. Topraksız Tarımın Kullanım Alanları ...6
2.2. Fidan Üretim Tekniği ve Çok Yıllık Bitkilerde Topraksız Tarım ...7
2.3. Topraksız Tarım Teknikleri ve Katı Ortam Kültürü...9
2.4. Katı Ortam Kültüründe Kullanılan Materyaller ... 10
2.5. Topraksız Tarımda Besin Solüsyonu İçeriği ve Hazırlanması ... 12
2.6. Topraksız Tarımın Uygulanması ve Otomasyon ... 19
2.7. Topraksız Tarımda Su Kalitesi ve Tuz Etkisi ... 22
2.8. Bitki Besin Elementleri ve Etkileri ... 23
2.8.1. Azot (N) ... 24 2.8.2. Fosfor (P) ... 25 2.8.3. Potasyum (K) ... 26 2.8.4. Diğer elementler ... 27 3. MATERYAL VE YÖNTEM ... 28 3.1. Materyal ... 28
3.1.1. Deneme yeri ve özellikleri ... 28
3.1.2. Kullanılan yataklar ... 30
3.1.3. Kullanılan katı ortam materyalleri ... 31
3.1.4. Bitkisel materyal ... 35
3.1.5. Kullanılan sulama suyu ve özellikleri ... 36
3.1.6. Kullanılan gübre materyali ... 37
3.1.7. Kullanılan otomasyon sistemi ... 37
3.2. Metot ... 38
3.2.1. Seraların hazırlanması ... 38
3.2.2. Yatakların hazırlanması... 39
3.2.3. Fidanların hazırlanması ... 40
3.2.4. Deneme deseni ve fidanların dikimi ... 41
3.2.5. Sulama sisteminin kurulması ... 42
3.2.6. Gübre solüsyonlarının hazırlanması ve uygulanması ... 43
3.2.6.1. Gübre stok solüsyonlarının hazırlanması ... 43
3.2.6.2. Gübreleme programının hazırlanması ... 44
viii
3.2.7. Yapılan ölçüm ve analizler ... 48
3.2.8. Fidanların araziye aktarılması ... 51
3.2.9. Ekonomik analiz ... 52
4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA ... 53
4.1. Dönemsel Büyüme Oranları ... 53
4.1.1. Dikimden sonra 40. gün aşı sürgünü büyüme değerleri ... 56
4.1.2. Dikimden sonra 80. gün aşı sürgünü büyüme değerleri ... 58
4.1.3. Dikimden sonra 120. gün aşı sürgünü büyüme değerleri ... 60
4.1.4. Dikimden sonra 160. gün aşı sürgünü büyüme değerleri ... 61
4.2. Morfolojik Ölçümler ... 65
4.2.1. Sağ kalan fidan sayısı ... 65
4.2.2. Aşı tutma oranı ... 66
4.2.3. Fidan boyu ... 67
4.2.4. Fidan Çapı ... 71
4.2.5. Boğum arası mesafe ... 73
4.2.6. Yan dal sayısı ... 76
4.2.7. Kök gelişimi ... 77
4.3. Kök Kuru ve Yaş Ağırlıkları ... 79
4.4. Yaprak Analizleri ... 85
4.4.1. Yaprak azot içeriği ... 86
4.4.2. Yaprak fosfor içeriği ... 90
4.4.3. Yaprak potasyum içeriği ... 95
4.4.4. Yaprak kalsiyum içeriği ... 97
4.4.5. Yaprak magnezyum içeriği... 100
4.4.6. Yaprak demir içeriği ... 104
4.4.7. Yaprak bakır içeriği ... 107
4.4.8. Yaprak mangan içeriği ... 107
4.4.9. Yaprak çinko içeriği ... 110
4.4.10. Yaprak bor içeriği ... 112
4.5. Sürgün Mineral Analizleri... 115 4.5.1. Sürgün azot içeriği ... 116 4.5.2. Sürgün fosfor içeriği ... 120 4.5.3. Sürgün potasyum içeriği... 122 4.5.4. Sürgün kalsiyum içeriği ... 124 4.5.5. Sürgün magnezyum içeriği ... 126 4.5.6. Sürgün demir içeriği... 129 4.5.7. Sürgün bakır içeriği ... 131 4.5.8. Sürgün mangan içeriği ... 131 4.5.9. Sürgün çinko içeriği ... 131 4.5.10. Sürgün bor içeriği ... 133 4.6. Kök Mineral Analizler ... 137 4.6.1. Kök azot içeriği ... 138 4.6.2. Kök fosfor içeriği ... 140 4.6.3. Kök potasyum içeriği ... 143 4.6.4. Kök kalsiyum içeriği ... 146 4.6.5. Kök magnezyum içeriği ... 148
4.6.6. Kök demir, bakır ve mangan içeriği ... 150
ix
4.6.8. Kök bor içeriği ... 152
4.7. Arazi Sağ Kalma Oranı ... 153
4.8. Ekonomik Analizler ... 154
5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER ... 156
KAYNAKLAR ... 158
EKLER ... 166
x SİMGELER VE KISALTMALAR Simgeler N : Azot P : Fosfor K : Potasyum Ca : Kalsiyum Mg : Magnezyum S : Kükürt Na : Sodyum Fe : Demir Cu : Bakır Mn : Mangan Zn : Çinko B : Bor Mo : Molibden NO3 : Nitrat NH4 : Amonyum HPO4 : Fosfat H2PO4 : Fosfat SO4 : Sülfat H3BO3 : Borik asit MoO4 : Molibdat NH4NO3 : Amonyum nitrat
Ca(NO3)2 : Kalsiyum nitrat
KNO3 : Potasyum nitrat
HN4H2PO4 : Monoamonyum fosfat
KHPO4 : Monopotasyum fosfat
K2SO4 : Potasyum sülfat
MgSO4 7H2O : Magnezyum sülfat
MnSO4 H2O : Mangan sülfat
CuSO4 5H2O : Bakır sülfat
Na2MoO4 2H2O : Sodyum molibdat
Na2B4O7 10H2O : Boraks
HCO3 : Bikarbonat
Zn3(PO4)2 : Çinko fosfat
ZnSO4 7H2O : Çinko sülfat
NaCl : Sodyum klorid SiO2 : Silisyum dioksit
Al2O2 : Dialüminyum dioksit
Fe2O3 : Demir (III) oksit
CaO : Kalsiyum oksit MgO : Magnezyum oksit Na2O : Sodyum oksit
K2O : Potasyum oksit
SO3 : Kükürt trioksit
TiO : Titanyum oksit MnO2 : Mangan dioksit
xi Ba : Baryum
PbO : Korşun oksit CaCl2 : Kalsiyum klorür
HCl : Hidroklorik asit
Kısaltmalar
TSE : Türk Standartları Enstitüsü TÜİK : Türkiye İstatistik Kurumu
TÜBİTAK : Türkiye Bilimsel Teknik Araştırma Kurumu MAREM : Meyvecilik Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü pH : Hidrojen iyon konsantrasyonunun negatif logaritması EC : Elektriksel iletkenlik N : Normalite ml : Mililitre meq : Miliequivalent L : Litre dS : Desisiemens m : Metre kj : Kilojoul mS : Milisiemens
EDTA : Etilendiamintetraasetik asit DTPA : Dietilentriaminpentaasetik asit MKP : Monopotasyum fosfat
MAP : Monoamonyum fosfat DAP : Diamonyum fosfat mj : Megajoul
j : Joul
RSC : Kalan sodyum karbonat SAR : Sodyum adsorbsiyon oranı atm : Atmosfer
ICP-AES : Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrophotometer TEA : Trietanolamin
nm : Nanometre
ppm : Milyonda bir kısım mM : Milimol
1. GİRİŞ
Toprak tarımsal üretimin vazgeçilmez unsuru olarak kabul edilse de insanlar tarih boyunca değişik nedenlerle topraksız üretim tekniklerini denemişlerdir. Günümüzden 4000 yıl önceki Mısır kayıtlarında suda bitki yetiştirilmesinden bahsedilmektedir. Babil’in asma bahçeleri, Azteklerin ve Çinlilerin yüzen bahçeleri tarihte topraksız yetiştiriciliğe örnek olarak gösterilmektedir (Anonymous, 2004a; Raviv ve Lieth, 2008).
Tarihte bitki bileşimini belirlemek için yapılan ilk çalışmalar 1600 lü yıllara dayanmaktadır. 1800 lü yılların 2. yarısında ise gerekli mineralleri içeren besin çözetisi ile sulanan bitkilerin toprak dışında yetiştirilebileceği kanıtlanmıştır (Gül, 2012). 1960-1970 li yıllarda topraksız kültür ticari olarak dünyanın değişik bölgelerinde yaygınlaşmaya başlamıştır. 1980’lı yıllarda bilgisayarlı otomasyon sistemleri kullanılmaya başlanmış, 1990’lı yıllarda ise ev tipi topraksız kültür kitleri yaygınlaşmıştır (Sengupta ve Banerjee, 2012).
Yapılan çalışmalar bitkilerin suda (hidrofonik), besin eriyiği sisinde (aerofonik) ve besin solüsyonu ile beslenen değişik katı ortamlarda (katı ortam kültürü) yetişebileceğini ortaya koymuştur. Topraksız kültür kavramı her 3 yetiştirme metodunu da kapsayan genel bir isimdir (Savvas ve ark, 2013). Açık ve kapalı olmak üzere 2 şekilde dizayn edilen topraksız kültür sistemlerinde kapalı sistemlerde kullanılan solüsyon sürekli devri-daim yaparken açık sistemlerde solüsyonun geri dönüşü yoktur (Varış, 2012). Bu açıklamalar ışığında topraksız kültürü; her türlü tarımsal üretimin durgun veya akışkan besin eriyiklerinde, besin eriyikleri sisinde veya besin eriyikleri ile zenginleştirilmiş katı yetiştirme ortamlarında gerçekleştirme işlemi şeklinde tanımlamak mümkündür (Özkan ve Özçelik, 2007).
Ticari olarak katı ortam kültürü daha yaygın şekilde kullanılmaktadır. Katı ortam kültüründe kullanılacak materyaller organik ve inorganik materyaller olarak 2 gurupta incelenebilir. Organik materyaller torf, hindistan cevizi lifleri, talaş, ağaç kabuğu veya bir başka bitkisel artıktan oluşurken, inorganik materyaller ise kum, perlit, pomza, kaya yünü, vermikülit vb. malzemelerden oluşur. Kullanılacak malzemenin seçiminde ucuz olması, kolay temin edilebilmesi, su tutma kapasitesinin yüksek olması ve yetiştirme amacına uygun olması gibi faktörler dikkate alınmalıdır (Olympos, 1999).
Dünyada tarım alanları erozyon, çoraklaşma, yerleşim ve turizm alanları gibi nedenlerle her geçen gün azalmaktadır. Mevcut tarım alanları da yoğun yetiştiriciliğe bağlı olarak verimsizleşmekte veya hastalık ve zararlılarla bulaşık hale gelmektedir. Bu yüzden mevcut tarım alanlarında da üretim yapmak zaman geçtikçe daha da zorlaşmaktadır. Buna karşılık dünya nüfusu hızla artmakta her gün mevcut nüfusa yaklaşık 150 bin yeni birey eklenmektedir. 1950 yılında 2.5 milyar olan dünya nüfusu bugün 7.25 milyarı aşmıştır (Anonymous, 2014). Bu artış sürdürülebilir gıda arzını zorlaştırmakta ve açlık tehlikesi kendini daha yakından hissettirmektedir.
İşte bu noktada topraksız tarım alternatif ve toprağa bağımlı olmayan bir üretim biçimi olarak karşımıza çıkmaktadır. Zira topraksız kültürde, yukarıda ifade edilen toprağa bağlı üretim kısıtlamaları ortadan kalkmaktadır (Savvas ve ark, 2013).
Topraksız yetiştiricilik genellikle seralarda ve otomasyon sistemleri kullanılarak yapıldığından üretim tamamen kontrollü ortamlarda gerçekleşir. Böylece yağış, sıcaklık, gereği gibi su ve gübre uygulanmaması gibi üretimi olumsuz etkileyen faktörler de devre dışı kalacağı gibi ihtiyaç duyulan işgücü de oldukça azalır. Özellikle açıkta sebze, süs bitkileri ve meyve fidanı yetiştiriciliğinde yabancı ot kontrolü büyük önem taşımakta ve ciddi bir işgücü gerektirmektedir. Yapılan araştırmalar meyve fidanı üretiminde kullanılan işgücünün yaklaşık yarısının yabancı ot mücadelesinde kullanıldığını ortaya koymuştur (Anonim, 2005). Buna karşılık topraksız yetiştiricilikte yabancı ot mücadelesine ya gerek yoktur, ya da açık yatak kullanılacaksa çok az bir işçilik gerekir (Varış, 2012).
Topraksız tarımda tüm koşullar kontrol altında tutulduğundan ve yetiştiricilik için gerekli koşullar optimize edildiğinden verim daha yüksek olmaktadır. Yapılan çalışmalar serada toprakta yetiştiriciliğe göre topraksız yetiştiriciliğin verimi %20-25 oranında, açık tarla koşullarına göre ise 4-10 kat artırdığını ortaya koymuştur (Resh, 2013).
Bunun yanında topraksız kültürde toprakta yapılana göre çok daha az su kullanılmaktadır. Öyle ki aynı miktarda gıda üretmek için topraksız yetiştiricilikte kullanılan su miktarı toprakta yetiştiriciliğin 1/20’sine kadar düşebilmektedir (Lakkiredy ve ark., 2012). Bu da özellikle su kaynaklarının her geçen gün azaldığı dünyamızda mevcut kaynakların randımanlı kullanılmasına imkân sağlamaktadır (Olympos, 1999).
Toprakta yetiştiricilikte kullanılan gübrenin etkinliği çok sayıda faktöre bağlıdır. Toprak tekstürü, pH, kireç içeriği, tuzluluğu, besin elementi düzeyleri vb. faktörler verilen gübrenin etkinliğini etkiler (Akgül, 2010). Bu nedenle toprakta yetiştiricilikte genellikle bitki ihtiyacından %50-80 daha fazla gübre vermek gerekir (Resh, 2013). Oysa topraksız tarımda bitkinin ihtiyacı olan tüm besinler optimum koşullarda solüsyon şeklinde verildiğinden gübre etkinliği çok daha fazla buna karşılık gübre kullanımı çok daha azdır (Savvas ve ark., 2013). Öte yandan toprakta yetiştiricilikte fazla gübre kullanılması çevre ve insan sağlığını olumsuz etkileyen bir durumdur. Topraksız tarımda ise ihtiyaç kadar gübre kullanıldığından ve drenaj artıkları kontrol edilebildiğinden çevrenin kirletilmesi en az düzeydedir (Olympos, 1999).
Toprakta yetiştiricilikte genellikle aynı toprakta uzun yıllar aynı ya da benzer ürünler yetiştirilmekte, bu durum toprağın tamponlama özelliğine rağmen zaman geçtikçe verimsizleşmesine neden olmaktadır. Tohum, fide, fidan, gübre, kültürel işlemlerin gerçekleştirildiği ekipmanlar, çevresel etmenler gibi faktörlerle her an toprağın hastalık ve zararlılarla bulaşma riski mevcuttur. Özellikle nematodlar, bazı kök hastalıkları gibi bulaştıkları toprakta uzun yıllar kalabilen hastalık ve zararlılar tarımsal üretimi sınırlandıran faktörler arasında yer almaktadır (Gül, 2012). Örneğin; meyve fidanı üretilen fidanlıklarda uzun yıllar ara vermeden üretim yapılmakta ve üretilen fidanlar ülkenin her yerine dağıtılmaktadır. Fidanlığın kök kanseri veya bazı viral hastalıklar gibi karantinaya tabi bir etmenle bulaşık olması durumunda hastalığın son derece hızlı bir şekilde yayılması söz konusu olmaktadır. Ya da karantina gereği böyle arazilerde üretim yapılamamaktadır. Oysa topraksız kültürde üretim daha kontrollü ortamlarda yapıldığından hastalık ve zararlılarla bulaşma daha zor olmakta, bulaşma olduğunda da ya ortam kolayca dezenfekte edilebilmekte ya da yetiştirme ortamı tamamen değiştirilebilmektedir (Gül, 2012; Savvas ve ark, 2013).
Yukarıda belirtilen üstünlükleri nedeniyle topraksız tarım hızla yaygınlaşmıştır. Günümüzde Hollanda, İngiltere, Japonya, Yeni Zelanda, Kanada gibi birçok ülkede topraksız tarım yaygın olarak kullanılmaktadır. 2011 yılı verilerine göre dünyadaki örtü altı sera alanlarının yaklaşık %3’ünde topraksız tarım yapılmaktadır. Bu oran Hollanda gibi bazı ülkelerde %90’lara varırken, Avustralya’da %55, Japonya’da %3, Türkiye’de ise %0.1 kadardır (Özkan ve Özçelik, 2007; Hickman, 2011; TÜİK, 2013).
Türkiye’de 1995 yılında Antalya’da başlayan topraksız tarım, daha çok Akdeniz ve Ege sahillerinde yapılmaktadır. Son yıllarda jeotermal enerjinin seracılıkta
kullanılmaya başlamasıyla jeotermal enerji bakımından zengin bölgelerde topraksız kültür yaygınlaşmaya başlamıştır. 2000 yılında 20 hektar olan topraksız tarım alanı 2004 yılında 75 hektara, 2007 yılında 200 hektara, 2011 yılında ise 500 hektara ulaşmıştır. 2014 yılında topaksız tarım alanlarının yaklaşık 700 hektar olduğu tahmin edilmektedir. Son yıllarda artış eğiliminin daha fazla olduğu gözlemlenmektedir (Gül, 2012; Resh, 2013).
Gerek dünyada gerekse Türkiye’de bu güne kadar yapılan uygulamalar daha çok sebze ve süs bitkileri ağırlıklı olmuş, çok yıllık bitkilerin topraksız kültürle yetiştiriciliği son derece sınırlı kalmıştır (Van Os ve ark., 2008; Sengupta ve Banarjee, 2012). Çok yıllık bitkilerde yapılan çalışmalar çilek, gül gibi otsu ya da çalı formundaki odunsu bitkiler üzerinde yoğunlaşırken (Zieslin ve Snir, 1989; Tagliavini ve ark, 2005; Adak ve Pekmezci, 2011; Hazar ve Baktır, 2014) az da olsa mango, turunçgiller gibi tropik veya subtropik meyvelerle de çalışılmıştır (Liang ve ark, 1993; Pereira ve ark, 2003). Bazı çalışmalar da açık arazide uygulama şeklinde gerçekleştirilmiştir (Falivene ve ark, 2005). Bu durumda çok yıllık bitkilerin uzun yıllar aynı ortamı işgal etmeleri, büyük ve geniş bir taca sahip olmaları, sağlam bir kök sistemine ihtiyaç duymaları ve yetişme ortamının ağaçları ayakta tutmaya yetecek katılık ve sağlamlıkta olma zorunluluğu etkili olmuştur. Bu bakımdan topraksız kültürün geniş alanlarda meyve ağaçlarının yetiştirilmesinde kullanımı pek pratik bulunmamıştır (Correa ve ark., 2012).
Ancak meyve fidanı yetiştiriciliğinde durum farklıdır. Meyve fidanları üretim tekniğine bağlı olarak 1 veya 2 yılda üretilirler. Eğer anaç olarak araziye dikiliyorsa 1. vejetasyonun sonlarına doğru (Ağustos ayında) aşılanırlar, 2. yıl vejetasyon başında aşı noktasının üzerinden tepe kesimleri yapılır ve 2. yılın sonbaharında fidan olurlar. Bu teknikle 2 yılda fidan elde edilir ve sökülen fidanlarla meyve bahçesi tesis edilir. Bir başka fidan üretim tekniği ise anaç ve kalemin kış aylarında kalem aşıları ile aşılanıp aşılı olarak fidan parseline dikilmesi ve aynı vejetasyon sonunda fidan haline getirilmesi tekniğidir ki bu teknikte 1 yılda fidan elde edilir (Anonim, 2005). Bu tekniklerin hangisi kullanılırsa kullanılsın meyve ağaçlarındaki gibi topraksız tarımla üretimi kısıtlayan durumlar söz konusu değildir.
Yapılan incelemeler sonucunda topraksız meyve fidanı yetiştiriciliği konusunda oldukça az çalışma yapıldığı görülmüş, yapılan çalışmaların içeriklerinin ise ticari gayelerle yeterince paylaşılmadığı tespit edilmiştir (Correa ve ark, 2012). Bu nedenle meyve fidanı yetiştiriciliğinin hangi ortamda daha iyi ve ekonomik olacağı, besin
solüsyonu konsantrasyonunun ne olması gerektiği ve topraksız ortamda yetiştirilen fidanların araziye uyumlarının nasıl olacağı hakkında yeterli bilgi bulunmamaktadır. Yapılması planlanan bu çalışmayla bütün bu soruların cevabı bulunmaya çalışılmıştır.
2. KAYNAK ARAŞTIRMASI
2.1. Topraksız Tarımın Kullanım Alanları
Topraksız tarım ağırlıklı olarak seralarda kullanılmakla birlikte ekonomik olması koşuluyla açık alanda bitki yetiştiriciliğinde de başarıyla kullanılabilmektedir (Gül, 2012). Dünyada ve Türkiye’de topraksız tarımın en fazla kullanıldığı alan sebze yetiştiriciliğidir. Özellikle domates, hıyar, biber, patlıcan, marul, kabak en çok yetiştiriciliği yapılan sebzelerdir (Resh, 2013). Turp, ıspanak, kavun gibi sebzelerde topraksız tarımla yaygın olarak yetiştirilmektedir (Van Os ve ark, 2008).
Bunların yanında topraksız tarımla çokça yetiştirilen bitkilerden birisi de çilektir. Gerek açık alanda gerekse seralarda su kültürü veya katı ortam kültürü ile rahatlıkla yetiştirilebilmektedir (Tagliavini ve ark., 2005; Adak ve Pekmezci, 2011).
Topraksız tarımın bir başka kullanım alanı süs bitkileri yetiştiriciliğidir. Özellikle gül, karanfil, gipsofilla, krizantem gibi türler yaygın olarak topraksız tarımla üretilmektedir (Hazar ve Baktır, 2014; Zieslin ve Snir,1989). Sınırlı da olsa bazı tarla bitkileri de topraksız tarımla yetiştirilmektedir. Çizelge 2.1’de topraksız tarımın kullanım alanları görülmektedir (Van Os ve ark., 2008; Sengupta ve Banarjee, 2012).
Çizelge 2.1. Topraksız tarımla yaygın olarak üretimi yapılan bitkiler
Sıra No Ürün Grubu Ürünler
.
1 Meyvesi yenen sebzeler Domates, tatlı biber, hıyar, kavun, patlıcan, kabak, fasülye, biber
2 Yapraklı sebzeler Marul, ıceberg, hindiba, Çin lahanası, nane, maydanoz 3 Tek seferde toplanan
sebzeler -yumrulular
Turp, ıspanak, soğan
4 Diğer sebzeler Kuşkonmaz, Belçika hindibası 5 Kesme çiçek Gül, karanfil, gipsofilla, bouvarda 6 Tek seferde hasat edilen
kesme çiçek
Krizntem, dalya, lisiantum
7 Yumrulu - soğanlı çiçekler Frezya, nergis zambağı, sarı aster çiçeği, zambak, lale, iris, sümbül
8 Diğer kesme çiçekler Gerbera, anthrium, cymbidium
9 Çiçekli saksı bitkileri Siklamen, begonya, saintpaulia, saksı crizantemi, fuşya, kalanchoe
10 Yeşil saksı bitkileri Ficus, dracaena, schfflera, eğrelti otları
11 Meyveler Çilek
12 Tahıllar Çeltik, Mısır
13 Tıbbi ve aromatik Bitkiler Aloe vera, coleus (yaprak güzeli), kekik, reyhan 14 Yem Bitkileri Sorgum, yonca, arpa, bermuda çimi
Çizelge 2.1’den de görüleceği gibi topraksız yetiştiricilik daha çok sebze ve süs bitkileri üzerinde yoğunlaşmıştır. Çok yıllık bitkilerin özellikle de meyve ağaçlarının topraksız tarımla yetiştirilmesi oldukça sınırlı kalmış, yapılan uygulamalar küçük ölçekli olup ticari boyutlara ulaşamamıştır (Correa ve ark., 2012).
2.2. Fidan Üretim Tekniği ve Çok Yıllık Bitkilerde Topraksız Tarım
Çok yıllık bitkiler özellikle meyve ağaçları, büyük taç oluşturmaları, üretin için geniş alanlara ihtiyaç duymaları, bulundukları yeri uzun süre işgal etmeleri ve ayakta durabilmek için sağlam bir ortama ihtiyaç duymaları gibi nedenlerle topraksız tarımla yetiştirilmeleri pek pratik bulunmamıştır (Correa ve ark., 2012). Nispeten daha küçük taçlanan ağaçlarda bazı çalışmalar yapılmıştır. Bu kapsamda Melgarejo ve ark (2007), topraksız kültürle incir yetiştirmişler, yetiştirme ortamı olarak perlit kullanmışlardır. Araştırıcılar hektara 26,666 ve 34,293 bitki olmak üzere 2 farklı dikim sıklığı denemişler ve sonuçta geleneksel yetiştiricilikte 4500 kg/ha/yıl olan verimi 81,384 kg/ha/yıl’a çıkardıklarını ifade etmişlerdir.
Liang ve ark. (1993), 56 ve 87 cm boyunda silindirik variller kum doldurmuşlar ve mango ağaçlarını 3 yıl boyunca topraksız kültürle yetiştirmişlerdir. Araştırıcılar çalışmada ağaç gövdeleri en fazla 4 cm büyüdüğünü, bu koşullarda yetiştiriciliğin sorun çözücü olmadığını bildirmişlerdir.
Morgan ve Kadyampakemi (2012), son yıllarda hidrofonik tekniklerle geleneksel yetiştiriciliğin kombine edildiği açık hidrofonik sistemlerin uygulanmaya başlandığını, bu sistemlerde yetiştiricilik toprakta yapılmakla birlikte beslemenin hidrofonik sistemlerde olduğu gibi bütün besin elementlerinin dengeli bir şekilde verilmesi esasına dayandığını bildirmişlerdir. Araştırıcılar açık hidrofonik sistemde yetiştirme ortamında optimum koşullar sağlandığından birim alana daha fazla ağaç dikilebileceğini ve verimin önemli oranda artacağını, örneğin turunçgillerde yaptıkları bir çalışmada birim alana %30 verim artışı sağladıklarını, taç gelişiminin ve meyve kalitesinin de arttığını ifade etmişlerdir.
Meyve ağaçlarının çoğaltılmasında genellikle vejetatif çoğaltma yöntemleri kullanılır. Tohumdan veya klonal olarak elde edilen anaçlara çeşitler aşılanarak fidan haline getirilir ve bu fidanlarla bahçe tesisi yapılır. Günümüzde birçok türde tohumdan anaç elde edilmesi yerine vejetatif olarak çoğaltılan klonal anaçlar tercih edilmektedir.
Klonal anaçlar çelikle veya stoolbed tekniği ile çoğaltılabildikleri gibi doku kültürü ile de çoğaltılabilmektedirler (Kaçal ve ark., 2011).
Meyve fidanları aşılama tekniğine göre, ya anaçlar fidanlığa dikilip yaz aylarında durgun göz aşısı yöntemi ile aşılanarak ya da kış döneminde kalem aşıları ile aşılanıp aşılı şekilde fidanlığa dikilerek üretilirler. 1. teknikte 2 yılda fidan elde edilirken 2. teknikte 1 yılda fidan elde edilir (Anonim, 2005).
Son yıllarda yapılan çalışmalar üretim tekniği bakımından tek yıllık bitkilere benzeyen meyve fidanı üretiminde topraksız tarımın kullanılabileceğini ortaya koymuştur.
Correa ve ark. (2012), meyve fidanı üretiminde topraksız tarımın birim alanda daha fazla fidan üretilebilmesi, kaliteli ve üniform bir yetiştiricilik yapılabilmesi nedeniyle toprakta yetiştiriciliğe önemli bir alternatif olabileceğini, başta ılıman iklim meyve fidanları olmak üzere birçok meyvenin fidanlarının topraksız tarımla kolayca yetiştirilebileceğini bildirmişlerdir. Araştırıcılar armut, şeftali, mandarin, ananas, guava ve ponkan gibi meyve fidanlarının topraksız kültürle üretildiği çalışmaların bulunduğunu, ancak özellikle kullanılan besin solüsyonu içeriğinin patent gerekçesiyle çalışmaları yapanlar tarafından paylaşılmadığını ifade etmişlerdir.
Souza ve ark. (2011), Okinava şeftali anacı ile Aurora ve Diamente şeftali çeşitlerini kullanarak yaptıkları çalışmanın ilk aşamasında anaçların büyüme ve gelişmesini takip ederken 2. aşamasında aşılamadan sonraki fidan gelişimini incelemişlerdir. Çalışmada birer haftalık arayla ölçümler gerçekleştirilmiş ve başlangıçta 4.15 cm olan fidan boyu 12 haftanın sonunda 78.67 cm’ye, fidan çapı ise 5.73 mm’ye ulaşmıştır. Vermükülit doldurulmuş 20 cm derinliğinde ve 5 cm çapındaki plastik kaplarda yürütülen çalışmada her iki çeşitte de %100 aşı başarısı sağlanmış en yüksek büyümeyi ise Aurora çeşidi göstermiştir.
Şirin ve ark. (2010), topraksız kültürde incir fidanı yetiştirmek için uygun ortamı belirlemek için yaptıkları çalışmada perlit, torf+perlit ve ince talaş ortamlarını denemişlerdir. Araştırıcılar yüksek tünel içinde 8 ay boyunca gözlemlenen bitkilerde torf+perlit ve perlit ortamlarında en kaliteli fidanı elde ettiklerini belirtmişlerdir.
Kılınç ve ark. (2007), topraksız kültür ile incir fidanı üretiminde farklı besin solüsyonlarının etkilerini araştırmak amacıyla yürüttükleri çalışmada 5 farklı besin solüsyonu denemişlerdir. Araştırıcılar Hewitt ve Hoagland besin solüsyonlarının yüksek tünel altında ve açıkta en iyi fidan gelişimini sağladığını ifade etmişlerdir.
Türkiye’de TSE’nin fidan standartları ile ilgili bir standardı olmakla birlikte (TS 4217) piyasa koşullarına uygun olmaması, özellikle fidan çapı bakımından gerçekçi olmaması nedeniyle araştırıcılar yeni arayışlara girmişlerdir. Bu kapsamda Eğirdir Meyvecilik Araştırma istasyonu Müdürlüğü bir TÜBİTAK projesi çerçevesinde meyve fidanı sınıflandırmasında kullanılacak sınır değerleri belirlemişler ve TSE’ne yeni standartlar olarak teklif etmeyi kararlaştırmışlardır. Buna göre 1. Sınıf kamçı fidanın ≥12 mm çapında ve ≥120 cm uzunluğunda olması; 2. Sınıf kamçı fidanın ise ≥10 çapında ve 80-120 cm uzunluğunda olması uygun görülmüştür (Anonim, 2014a).
2.3. Topraksız Tarım Teknikleri ve Katı Ortam Kültürü
Topraksız tarımda yetiştirme ortamı ya da uygulama tekniği farklılığından kaynaklanan birçok değişik yöntem kullanılmaktadır. Çoğu araştırıcının üzerinde ittifak ettiği sınıflandırma Çizelge 2.2’de verilmiştir (Gül, 2012).
Çizelge 2.2. Topraksız tarımın sınıflandırılması Topraksız Tarım
Su Kültürü (Hidrofonik) Katı Ortam Kültürü
Durgun su kültürü Yataklarda yetiştirme
Akan su kültürü Torbalarda yetiştirme
Aerofonik (Besin sisi tekniği) Saksılarda yetiştirme
Katı ortam kültürüne daha çok kullanılan ortama veya yetiştirme yerinin özelliğine göre isimlendirilir. Yetiştirme farklı boyutlarda saksı veya potlarda yapılabildiği gibi, hazır torba yataklar veya açık yataklar kullanılarak yapılabilir (Roberto, 2003). Katı ortam kültürü topraksız tarımda geniş alanlarda ticari yetiştiricilikte en fazla tercih edilen yöntemdir. Sistem maliyeti diğerlerine göre daha düşüktür. Yetiştirme ortamı olarak organik, inorganik veya sentetik kökenli bir çok materyal kullanılabilir (Gül, 2012). Ortam tercihinde, materyalin teknik özellikleri, maliyeti, hastalık ve zararlı etmenleri ile yabancı ot tohumu içerip içermemesi, kolay temin edilmesi, atıklarının çevreye zarar vermemesi, yetiştirilecek ürüne uygunluğu gibi faktörler etkili olmaktadır (Olympos, 1999).
2.4. Katı Ortam Kültüründe Kullanılan Materyaller
Katı ortam kültüründe kullanılan materyalin kimyasal olarak aktif olup olmaması önemli bir husustur. Bazı materyaller verilen besinlerle kimyasal etkileşime girerler ve besin elementi alımını kısıtlayabilirler ya da ortama besin elementi verebilirler. Bazıları ise inert bir yapıya sahiptirler ve besin elementleri ile herhangi bir etkileşime girmezler. Örneğin, perlit, pomza, kum gibi materyaller inert özellikte olup, torf, zeolit, vermikülit gibi materyaller ise kimyasal olarak aktiftirler (Gül, 2012).
İyi bir yetiştirme ortamının hacim ağırlığı düşük olmalı, gözenekliliği yüksek olmalı, hava-su oranı yeterli olmalı, pH’sı 5-6.5 arasında olmalı, tuz içeriği düşük olmalı, tercihen kimyasal olarak aktif olmamalı, zaman içinde özelliklerinde değişme olmamalı, üretim sonrası çevreyi kirletmemeli, hastalık ve zararlılardan arınmış olmalı ve maliyeti düşük olmalıdır (Olympos 1999; Gül, 2012). Çizelge 2.3’de bazı yetiştirme ortamlarının özellikleri görülmektedir (Sonneveld ve Voogt, 2009; Pardossi ve ark, 2011; Correa ve ark., 2012).
Çizelge 2.3. Topraksız tarımda kullanılan bazı yetiştirme ortamlarının özellikleri
Özellik
Ortamlar Kum Çakıl Torf Perlit Pomza Genleşmiş
kil Vermikülit Kaya Yünü Hindistan cevizi lifi Poliüretan köpük Fenolik Köpük Toplam Gözenek hacmi 38-44 42 85-95 85-90 65-75 69-72 90-95 95 95-96 >95 >95 Su tutma kapasitesi
Orta-yüksek Düşük Yüksek Orta
Orta-Yüksek Düşük Yüksek Yüksek Düşük Yüksek Yüksek Havalandırma
kapasitesi
Düşük-Orta Orta Düşük Orta
Düşük-Orta
Orta-Yüksek Orta Yüksek Düşük Yüksek Yüksek
Çapı (mm) 0.2-2 2-20 - 0.2-5 0.2-10 4-20 0.75-8 - 0.5-2 - - Yoğunluk (kg/m3) Yüksek (1500) Yüksek (1530) Düşük (60-150) Düşük (80-120) Orta (650-900) Orta (500-600) Düşük (96-160) Düşük (<100) Düşük (56-75) Düşük (55) Düşük (10-25) Kapillar
aktivite Orta Düşük - Orta Orta Düşük Yüksek Yüksek - - -
Buharlaşma
ile su kaybı Orta Orta - Orta Orta Orta Yüksek Yüksek - - -
Strüktür kaybı Düşük Düşük Orta Düşük Düşük Düşük Orta Orta Düşük Yok Yüksek
Yeniden
kullanılabilirlik İyi İyi Nadir İyi İyi İyi İyi Nadir Nadir Hayır Hayır
pH 4-8 6.9 3.4-4.4 5.2-7.7 4.7-7.6 5-7 5.5-9 7-8.5 4.9-5.6 6-9 6-7.5
Kat. değ. kap.
Günümüzde katı ortam kültüründe kullanılan birçok ortam ticari olarak piyasada bulunmaktadır. Hazır sıkıştırılmış Hindistan cevizi lifleri, sıkıştırılmış kaya yünü, torba şeklinde kullanılmaya hazır yetiştirme ortamları mevcuttur. Bunların yanında amaca uygun olarak bölgesel materyallerde saf veya karışımlarda kullanılmak suretiyle topraksız yetiştiricilikte kullanılabilmektedir. Bu kapsamda yapılan çok sayıda araştırma bulunmaktadır.
Urrestarazu ve ark. (2005), yaptıkları çalışmada normal koşullarda kaya yününe göre oldukça ucuz olan ve yakılarak kullanılan bademin odunsu kabukları ile kaya yününü karşılaştırmışlardır. Farklı boyutlarda kaplar kullanarak bu ortamlarda kavun ve domates yetiştiren araştırıcılar fiziksel ve kimyasal özellikleri bakımından her iki materyal arasında fark olmadığını buna karşılık badem kabuklarında %21 daha az su kullandıklarını ifade etmişlerdir. Araştırıcılar sonuç olarak badem kabuklarının kaya yünü yerine başarı ile kullanılabileceğini bildirmişlerdir.
Çıtak ve ark. (2006), tarımsal üretim artıkları olan bitkisel materyallerin stokları her geçen gün azalan torf vb organik materyallere alternatif olarak kullanılabileceğini ancak kullanılacak bitkisel materyalin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin mutlaka bilinmesi gerektiğini, amaca uygun olması halinde kullanılması gerektiğini ifade etmişlerdir. Araştırıcılar tahıl saplarının, şekerpancarı baş, yaprak ve melasının, sera bitki artıklarının, fındık zurufunun, çay ve tütün işleme atıklarının, bira fabrikası atıklarının, gül işleme atıklarının, ağaç kabukları ve lignoselülozik atıkların, budama atıklarının, üzüm cibresi ve mantar kompostu atıklarının alternatif organik materyal olarak değerlendirilebileceğini bildirmişlerdir.
Raviv ve ark. (1999), bazı volkanik materyallerin topraksız gül yetiştiriciliğindeki hidrolik özelliklerinin belirlenmesi için yaptıkları bir çalışmada İtalya ve Yunanistan’dan gelen pomza ve sarı tüf materyallerini kullanmışlardır. Çalışmada Yunanistan’dan gelen sarı tüfün hidrolik iletkenliğinin İtalya’dan gelene göre daha yüksek olduğunu belirlemişlerdir.
Kahraman ve Özzambak (2011), sera koşullarında bazı organik ve inorganik ortamların ağlayan gelin soğanları üzerine etkilerini inceledikleri çalışmalarında perlit, zeolit, pomza, kum, torf, Hindistan cevizi lifi ve talaş kullanmışlardır. Araştırıcılar bu ortamların ağlayan gelin bitkisinin bitki gelişimi, soğan çapı, soğan ağırlığı ve yavru soğan oranı üzerine etkilerine bakmışlar ve sonuçta en yüksek soğan çapı ve ağırlığının kumda elde edildiğini bildirmişlerdir.
Başar (2000), kaya yünü ve perlit ile besleyici film tekniğini kıyasladığı çalışmasında kaya yünü ve perlit “torba yöntemi” nin genellikle birbirine benzer olduklarını ve besleyici film tekniği ile perlit “kanal rezervuar” yöntemlerine göre daha üstün olduklarını ifade etmiştir. Araştırıcı dünya perlit rezervinin yarısından fazlasının Türkiye’de olması nedeniyle perlit “torba yöntemi”ne özel bir önem verilmesi gerektiğini belirtmiştir.
Hazar ve Baktır (2014), Kuzey Avrupa’da Hollanda, Polonya, Ukrayna, İskandinav ülkeleri ve Rusya’da ayrıca Güney Kore ve Japonya’da inorganik yetiştiricilik ortamları içinde en yaygın kullanılanın kaya yünü olduğunu, özellikle Hollanda’da topraksız kesme gül yetiştiriciliğinin %80’inin kaya yünü içerisinde yapıldığını bildirmişlerdir. Kesme gül yetiştiriciliğinde organik yetiştirme ortamı olarak ise Hindistan cevizi lifinin en yaygın kullanıldığını, bu materyalin tek başına veya pomza, volkanik tüf gibi inorganik ortamlarla karıştırılarak kullanılabildiğini eklemişlerdir. Araştırıcılar Hindistan cevizi lifinin nispeten daha pahalı olan kaya yünü ve perlite göre daha ekonomik bir alternatif olduğunu özellikle İtalya, Fransa, Yunanistan gibi Akdeniz ülkeleriyle Kenya Uganda gibi pek çok Afrika ülkesinde kullanımının hızla yaygınlaştığını ifade etmişlerdir.
Adak ve Pekmezci (2011), topraksız kültürle çilek yetiştiriciliğinde değişik fide tipleri ve yetiştirme ortamlarını kullanmışlar ve bunların bitki fenolojisi, erkencilik ve verim üzerine etkilerini incelemişlerdir. Araştırıcılar yetiştirme ortamı olarak torf, perlit, kokopit (Hindistan cevizi lifi), volkanik tüf ve bunların karışımlarını kullanmışlardır. Deneme sonunda yetiştirme ortamlarından kokopit ve kokopit + volkanık tüf ortamarı gerek bitki gelişimi, gerek erkencilik ve gerekse verim bakımından diğer ortamlara göre daha üstün bulunmuş, volkanik tüf ve perlit ortamlarında yetiştirilen bitkilerde erkenciliğin önemli oranda geciktiği ve bitki başına düşen verimin azaldığı tespit edilmiştir.
2.5. Topraksız Tarımda Besin Solüsyonu İçeriği ve Hazırlanması
Topraksız tarımda başarı amaca uygun bir besin solüsyonu kullanılmasına bağlıdır. Çünkü yetiştiricilik toprak dışında yapıldığında bitki ihtiyacını karşılamayan besin solüsyonları kısa zamanda verim ve kalite kaybına neden olurlar. Bitki beslemede önem taşıyan makro ve mikro besin elementleri, bu elementlerin bitkiler tarafından
alınım formları, topraksız tarımda kullanılan besin solüsyonundaki konsantrasyon aralıkları ve maksimum ürün için yıllık tüketim miktarları Çizelge 2.4’te verilmiştir (Silber ve Bar-Tal, 2008).
1900’lü yılların başlarından bu yana çok sayıda standart solüsyon hazırlanmış olmakla birlikte iklime, vejetasyon dönemine hatta kullanılan ortama göre bitkilerin ihtiyaçları değişiklik göstermektedir. Bu bakımdan yapılan araştırmaların bir kısmında standart solüsyonlar kullanılırken bir kısmında ise mevcut koşullar için daha uygun besin solüsyonları geliştirilmeye çalışılmaktadır. Çizelge 2.5’te pek çok araştırıcı tarafından geliştirilen besin solüsyonları ve içerikleri görülmektedir (Resh, 2013).
Çizelge 2.4. Topraksız tarımda kullanılan besin elementleri, besin solüsyonundaki düzeyleri ve
maksimum verim için yıllık tüketilen miktar aralıkları
Element Kimyasal
Sembolü Alınma Formu
Besin solüsyonundaki konsantrasyon
Maksimum verim için yıllık tüketim
Makroelementler mg/L kg/ha/yıl Kalsiyum Ca Ca +2 40-200 10-200 Magnezyum Mg Mg +2 10-50 4-50 Azot N NO3-, NH4+ 50-200 50-300 Fosfor P HPO4-2, H2PO4- 5-50 6-50 Potasyum K K+ 50-200 40-250 Kükürt S SO4-2 5-50 6-50 Mikroelementler mg/L g/ha/yıl Bor B H3BO3, HBO3- 0.1-0.3 50-250 Bakır Cu Cu+, Cu+2 0.001-0.01 33-230 Demir Fe Fe+3, Fe+2 0.5-3 100-4000 Mangan Mn Mn+2 0.1-1 100-2000 Molibden Mo MoO4-2 0.01-0.1 15-30 Çinko Zn Zn+2 0.01-0.1 50-500
Besin elementlerinin alınabilirliği ile ortam pH’sı arasında yakın bir ilişki vardır. Bazı elementler yüksek pH’larda, bazıları ise düşük pH’larda daha etkili olmakla birlikte (Şekil 2.1) bütün besin elementleri inorganik ortamlarda 6.2-6.8 pH aralığında, organik ortamlarda ise 5.8-6.2 pH aralığında optimum düzeyde elverişlidirler (Westwood, 1993; Anonymous, 2009). Ancak yine de bitkilere özel en yüksek verim ve kalitenin elde edildiği EC ve pH düzeylerini belirlemeye yönelik çalışmalar ihtiyaç duyulmaktadır. Nitekim Savvas ve Adamidis (1999), topraksız kültürde hazırlanacak besin solüsyonunun EC ve besin elementi düzeylerinin yetiştirilecek bitki türünün isteklerine uygun olarak ayarlanması gerektiğini, besin solüsyonu hazırlanırken hedef
Çizelge 2.5.Topraksız tarımda kullanılan bazı besin solüsyonu içerikleri Geliştiren pH Ca Mg Na K NH4+ NO3- PO43- SO42- Cl Fe Mn Cu Zn B Mo Knopp (1865) - 244 24 - 168 - 206 57 32 - by - - - - - Shive (1915) - 208 484 - 562 - 148 448 640 - by - - - - - Hoagland (1919) 6.9 200 99 12 284 - 158 44 125 18 by - - - - - Jones&Shive (1921) - 292 172 - 102 39 204 65 227 - 0.8 - - - - - Rothamsted 6.2 116 48 - 593 - 139 117 157 17 8 0.25 - - 0.2 - Hoagland&Snyder (1933. 1938) - 200 48 - 234 - 210 31 64 - by 0.1 0.014 0.01 0.1 0.016 Hoagland&Arnon (1938) - 160 48 - 234 14 196 31 64 - **0.6 0.5 0.02 0.05 0.5 0.01 LongAshtonSoln 5.5-6.0 134-300 36 30 130-295 - 140-284 41 48 3.5 5.6-2.8 0.55 0.064 0.065 0.5 0.05 Eaton (1931) - 240 72 - 117 - 168 93 96 - 0.8 0.5 - - 1 - Shive&Robbins (1942) - 60 53 92 117 - 56 46 70 107 by 0.15 - 0.15 0.1 - Robbins (1946) - 200 48 - 195 - 196 31 64 - 0.5 0.25 0.02 0.25 0.25 0.01 White (1943) 4.8 50 72 70 65 - 47 4 140 31 1 1.67 0.005 0.59 0.26 0.001 Duclos (1957) 5-6 136 72 - 234 - 210 27 32 - 3 0.25 0.15 0.25 0.4 2.5 Tumanov (1960) 6-7 300-500 50 - 150 - 100-150 80-100 64 4 2 0.5 0.05 0.1 0.5 0.02 A.J.Abbott 6.5 210 50 - 200 - 150 60 147 - 5.6 0.55 0.064 0.065 0.5 0.05 E.B. Kidson 5.5 340 54 35 234 - 208 57 114 75 2 0.25 0.05 0.05 0.5 0.1 Purdue (1948) A - 200 96 - 390 28 70 63 607 - 2 0.3 0.02 0.05 0.5 - Purdue (1948) B - 200 96 - 390 28 140 63 447 - 1 0.3 0.02 0.05 0.5 - Purdue (1948) C - 120 96 - 390 14 224 63 64 - 1 0.3 0.02 0.05 0.5 - Schwardz (İsrail) - 124 43 - 312 - 98 93 160 - - - - Schwardz (California) - 160 48 - 234 15 196 31 64 - - - -
Schwardz (New Jersey) - 180 55 - 90 20 126 71 96 - - - -
Schwardz (Güney Afrika) - 320 50 - 300 - 200 65 - - - -
CDA Saanihton B.C.Canada A - 131 22 - 209 33 93 36.7 29.5 188 1.7 0.8 0.035 0.094 0.46 0.027 CDA Saanihton B.C.Canada B - 146 22 - 209 33 135 36.7 29.5 108 1.7 0.8 0.035 0.094 0.46 0.027 CDA Saanihton B.C.Canada C - 146 22 - 209 33 177 36.7 29.5 - 1.7 0.8 0.035 0.094 0.46 0.027 Dr. Pilgrim Elizabeth N.C.USA A - 136 27 - 200 - 71.7 46.5 119 - - - - Dr. Pilgrim Elizabeth N.C.USA B - 204 41 - 300 - 107.6 70 178 - - - - Dr. Pilgrim Elizabeth N.C.USA C - 272 54 - 400 - 143.4 93 237.5 - - - -
Geliştiren pH Ca Mg Na K NH4+ NO3- PO43- SO42- Cl Fe Mn Cu Zn B Mo Dr. H.M. ReshUniv. of B.C. Canada (1971) A - 98 22 - 200 10 80 40 83.2 - 2 0.5 0.03 0.05 0.5 0.02 Dr. H.M. ReshUniv. of B.C. Canada (1971) B - 148 33 - 300 20 110 55 144.3 - 2 0.5 0.03 0.05 0.5 0.02 Dr. H.M. ReshUniv. of B.C. Canada (1971) C - 197 44 - 400 30 145 65 197.5 - 2 0.5 0.03 0.05 0.5 0.02 Dr. H.M. Resh Tropikal -Kuru - 250 36 - 200 53 177 60 129 - 5 0.5 0.03 0.05 0.5 0.02 Dr. H.M. Resh Tropikal – Nemli Marul (1984) - 150 50 - 150 32 115 50 52 - 5 0.5 0.03 0.05 0.5 0.02 Dr. H.M. Resh Marul Florida(1989) Calif.(1993) - 200 40 - 210 25 165 50 113 - 5 0.5 0.1 0.1 0.5 0.05 Dr. H.M. ReshHıyar Florida (1990) I - 100 20 - 175 3 128 27 26 - 2 0.8 0.07 0.1 0.3 0.03 Dr. H.M. ReshHıyar Florida (1990) II - 220 40 - 350 7 267 55 53 - 3 0.8 0.07 0.1 0.3 0.03 Dr. H.M. ReshHıyar Florida (1990) III - 200 45 - 400 7 255 55 82 - 2 0.8 0.1 0.33 0.4 0.05 Dr. H.M. Resh Marul Anguilla B.W.I.(2011) - 200 50 *50-90 210 - 185-195 50 66 *65-253 5 0.5 0.15 0.15 0.3 0.05 Dr. H.M. Resh Domates Anguilla B.W.I.(2011) A - 240 50 - 201 - 169 49 119 - 2.5 0.58 0.15 0.4 0.3 0.03 Dr. H.M. Resh Domates Anguilla B.W.I.(2011) B - 200 60 - 351 - 137 49 196 - 2.5 0.58 0.15 0.4 0.3 0.03 Dr. H.M. Resh Domates Anguilla B.W.I.(2011) C - 214 50 - 379 - 177 49 145 - 2.5 0.58-0.6 0.15 0.3 0.3 0.05 Sonnoweld&Straver Domates Hollanda (1992) I - 240 48 - 195 7 224 46.5 64 - 2.3 0.6 0.05 0.4 0.3 0.05 Sonnoweld&Straver Domates Hollanda (1992) II - 190 60 - 351 - 189 46.5 128 - 2.3 0.6 0.05 0.7 0.3 0.05 Sonnoweld&Straver
Domates Hollanda (1992) III - 170 48 - 341 18 192 38.7 120 - 2.3 0.6 0.05 0.3 0.3 0.05
Sonnoweld&Straver
Hıyar Hollanda (1992) I - 185 33 - 270 18 190 39 90 - 2.3 0.6 0.05 0.4 0.4 0.05
Sonnoweld&Straver
Hıyar Hollanda (1992) II - 210 33 - 345 18 246 39 65 - 2.3 0.6 0.05 0.4 0.4 0.05
Sonnoweld&Straver
Hıyar Hollanda (1992) III - 170 36 - 293 18 213 39 44 - 2.3 0.6 0.05 0.4 0.3 0.05
by : Hakkında bilgi yok.
* Sodyum düzeyi yüksek deniz suyu kullanılmış ve ters osmos yöntemi ile arıtılmıştır. ** Hafta 3 kez eklenir
Şekil 2.1. Besin elementlerinin elverişliliği ile toprak pH’sı arasındaki ilişki
EC ve besin elementi içeriklerinin önemli olduğunu bu hedef değerler belirlenirken kullanılacak suyun EC değeri ve suyun içindeki alınabilir besin elementi seviyelerinin de dikkate alınması gerektiğini belirtmişlerdir.
D’Anna ve ark. (2003), farklı EC değerlerinin çilekte verime etkilerini inceledikleri çalışmalarında 1.5, 2.5, 3.5 ve 4.5 mS/cm olmak üzere 4 EC düzeyini denemişlerdir. Araştırıcılar kokopit ortamında yaptıkları çalışma sonucunda en yüksek verim ve meyve ağırlığını 2.5 mS/cm EC düzeyinde elde etmişler EC değeri arttıkça pazarlanabilir meyve oranının azaldığını bildirmişlerdir.
Chang ve ark. (2011), Superior çeşidi ile iki yeni patates çeşidini (Haryeong ve Jayoung) 4 farklı EC düzeyinde topraksız kültürle yetiştirmişler ve en uygun EC düzeyini bulmaya çalışmışlardır. Araştırıcılar Superior ve Jayoung çeşitlerinin geniş EC aralığında fazla olumsuz etkilenmediğini ancak yeni çeşit olan Haryeong için optimum solüsyon EC değerinin 1.8 dS/m olarak tespit edildiğini bildirmişlerdir.
Fallavo ve ark. (2009), marulda yaprak verim ve kalitesinin artırılmasının büyük oranda gübre konsantrasyonuna ve çevre koşullarına bağlı olduğunu belirtmişler ve
farklı besin solüsyonu konsantrasyonların marul verim ve kalitesine etkilerini inceledikleri bir çalışma yapmışlardır. 2, 18, 34, 50 ve 66 meq/L konsantrasyonlarını denedikleri çalışmada, bahar ve yaz mevsimlerinde yetiştirilen marullarda 37 ve 44 meq/L konsantrasyonlarının kullanılmasının verim ve yaprak mineral içerikleri bakımından daha uygun olacağını bildirmişlerdir.
Stamps (2007), farklı Hoagland solüsyon konsantrasyonlarının eğrelti otuna etkilerini incelediği çalışmasında Hoagland solüsyonunun %10, %20 ve %30 yoğunluğundaki besin solüsyonlarını kullanmıştır. Araştırıcı, düşük konsantrasyonlarda da eğrelti otunun başarı ile üretilebildiğini ortaya koymuştur.
Chretien ve ark. (2000), Kanada Quebec’te kuzey iklim koşullarında domatesin meyve kalitesini artırmak amacıyla yürüttükleri çalışmada ışık şiddetine göre 3 farklı sulama aralığı kullanmışlar (468, 540 ve 612 kj/m2) ve iki değişik EC düzeyinde (2.6 ve 4.6 mS/cm) besin solüsyonunu uygulamışlardır. Deneme sonunda araştırıcılar bitkilerin vejetatif kısmının farklı su düzeylerinden ve EC’lerden etkilenmediklerini, yüksek EC düzeyinde meyve kalitesinin arttığını, pazarlanabilir meyve oranının sulama düzeylerinden etkilenmediğini ve yüksek EC düzeyinde 2. Sınıf meyve oranının arttığını ortaya koymuşlardır.
Auerswald ve ark. (1999), 3 farklı besin solüsyonu konsantrasyonunun (1.0-3.5 ve 6 dS/m) domatesin duyusal özellikleri üzerine etkilerini araştırdıkları çalışmayı 2 farklı çeşitle yürütmüşler ve panel yardımıyla tadım testi, asit içeriği, şeker oranı gibi kriterlere bakmışlardır. Çalışma sonunda araştırmacılar artan EC seviyelerine iki çeşidin tepkilerinin farklı olduğunu, ancak yüksek EC düzeylerinde koku, lezzet, şeker miktarı gibi bazı parametrelerin olumsuz etkilendiğini ifade etmişlerdir.
Kane ve ark. (2006), 3 farklı soğan çeşidini 3 farklı besin solüsyonu ve 2 pH düzeyinde denemişlerdir. Besin solüsyonu olarak Peters’in Hydro-sol çözeltisini, Modifiye Hoagland ve yarı konsantre Modifiye Hoagland çözeltilerini kullanan araştırıcılar 5.8 ve 6.5 pH düzeylerinde bu çözeltileri uygulamışlardır. Deneme sonunda yarı konsantre Modifiye Hoagland solüsyonunun 6.5 pH düzeyinde daha fazla biyokütle ürettiğini belirlemişlerdir.
Dysko ve ark. (2008), topraksız tarımla domates yetiştiriciliğinde farklı pH düzeylerinin besin çözeltisindeki fosfor seviyesine etkilerini inceledikleri çalışmalarında 4.5, 5.5, 6.0 ve 6.5 pH seviyelerini denemişlerdir. Araştırıcılar solüsyon pH’sı arttıkça
solüsyon içinde ve bitki kök bölgesindeki fosfor seviyesinin azaldığını, en yüksek domates veriminin 5.5 pH düzeyinde elde edildiğini bildirmişlerdir.
Resh (2013), besin stok solüsyonu hazırlarken pH’nın oldukça önemli olduğunu, pH 7’nin üzerindeyse Fe 2+, Mn 2+, PO4 3-, Ca 2+ ve Mg 2+ gibi tuzların elverişsiz hale
gelip çözünemez tuzlar şeklinde çökelmesine neden olacağını belirtmiştir. Yine Stiles (1994), Fosforun, pH 6.0’ın altında iken Fe, Al ve Mn veya bunların hidroksitleriyle; pH 7.0’ın üzerinde olduğunda ise Ca ve Mg fosfat şeklinde bileşikler oluşturarak elverişsiz forma dönüştüğünü, P’un en elverişli olduğu pH aralığının 6-7 olduğunu ifade etmiştir. Burt ve ark., (1998) ise P için uygun pH seviyesinin 6-6.5 olduğunu bildirmişlerdir.
Topraksız tarımda besin solüsyonu hazırlanırken her gübre kullanılamaz. Kullanılacak gübrelerin suda tam olarak çözünebilir olması gerekir. Kullanılan her bir gübre özelliğine bağlı olarak hazırlanan solüsyonun konsantrasyonunu artırır. Bazı gübreler solüsyon konsantrasyonunu çok fazla artırırken bazıları oldukça az artırır. Gübreler arasındaki bu farklılığın daha kolay kıyaslanması için sodyum nitrat gübresi 100 kabul edilerek diğer gübrelerin onunla kıyaslanması esasına dayanan tuz indeksi kavramı geliştirilmiştir (Savvas ve ark., 2013). Öte yandan kullanılan gübrelerin çözünürlükleri de farklıdır. Birim hacim suda bazı gübreler çok fazla çözünürken bazılarının çözünürlüğü oldukça sınırlıdır. Bu durum stok solüsyon hazırlarken gübre tankına koyulacak maksimum gübre miktarının belirlenmesi bakımından önem taşır (Anonymous, 2009). Çizelge 2.6’de topraksız tarımda besin solüsyonu hazırlanırken kullanılabilecek gübreler ve özellikleri verilmiştir (Sannoveld ve Voogt, 2009; Anonymous, 2009; Savvas ve ark., 2013).
Stok solüsyon hazırlanırken dikkat edilmesi gereken bir başka önemli husus da gübrelerin karışabilirliğidir. Şekil 2.2’de topraksız tarımda kullanılan bazı gübrelerin karışabilirlik durumları verilmiştir (Burt ve ark., 1998; Anonymous, 2009). Birbiri ile uyumsuz gübrelerin aynı stok solüsyon tankına koyulması halinde değişik reaksiyonlar sonucu gübrelerin bileşimi değişebilir, dipte çözünmez tuzlar halinde çökelmeler oluşabilir veya katı parçacıklar solüsyon içinde askıda kalabilirler. İfade edilen her durumda stok solüsyonun, dolayısıyla besin solüsyonunun içeriği değişeceğinden etkili bir besleme yapma şansı yoktur. Bu sebeple sistemde en az 2 veya daha fazla stok solüsyon tankı olmalı ve uyuşabilir gübreler aynı tanka koyulmalıdır (Resh, 2013).
Çizelge 2.6. Topraksız tarımda kullanılabilen suda çözünür gübreler ve özellikleri
Gübre Adı Kimyasal Formülü Besin İçeriği (%) Molekül Ağırlığı (g) Suda Çözünürlük (kg/L-0 oC) Tuz İndeksi (Sodyum Nitrat=100) EC Değeri (Safsuda %0.1 konsant.) (mmhos/cm) Amonyum Nitrat NH4NO3 N: 33-35 80 1.18 105 1.45
Kalsiyum Nitrat Ca(NO3)2 N:15.5 – Ca:19 164.1 1.02 65 1
Potasyum Nitrat KNO3 N: 13 – K: 38 101.1 0.13 74 1.25
Monoamonyum Fosfat (MAP) NH4H2PO4 N: 12 – P: 27 115 0.23 30 0.82 Monopotasyum Fosfat (MKP) KH2PO4 P: 23 – K:28 136.1 1.67 8 0.65 Potasyum Sülfat K2SO4 K: 45 – S: 18 174.3 0.12 46 1.2 Magnezyum Sülfat MgSO4 7H2O Mg: 9,7 – S:13 246.3 0.26 44 0.6
Şelatlı Demir Fe EDTA,Fe DTPA Fe: 6-13 - - - -
Mangan Sülfat MnSO4 H2O Mn: 32 169 1.05 - 0.78
Çinko Sülfat ZnSO4 7H2O Zn: 23 287 0.62 - -
Bakır Sülfat CuSO4 5H2O Cu: 25 249.7 0.32 - -
Borik Asit H3BO3 B: 17,5 61.8 0.050 - -
Boraks Na2B4O7 10H2O B: 11 381.2 0.016 - -
Sodyum
Molibdat Na2MoO4 2H2O Mo: 40 241 0.56 - -
Şekil 2.2. Topraksız tarımda kullanılan bazı gübrelerin birbirleri ile uyuşma durumları
2.6. Topraksız Tarımın Uygulanması ve Otomasyon
Günümüzde bilgisayar kontrollü EC ve pH ayarının otomatik olarak yapıldığı otomasyon sistemleri topraksız tarımın vazgeçilmez ekipmanı haline gelmiştir. Bu sistemlerde gübreler sabit konsantrasyonda (örneğin; %5 lik stok solüsyon gibi) stok solüsyon tanklarında hazırlanır. Stok solüsyon tank adedi ne kadar fazlaysa o ölçüde gübreler ayrı ayrı karıştırılmadan stok solüsyonlar hazırlanır. Karışım yapılması gerekiyorsa birbiri ile uyumlu gübreler aynı konsantrasyonda karıştırılır (hepsi %5’lik gibi). Tanklardan birisi asit için ayrılmalıdır (Anonymous, 2009). Stok solüsyonlar hazırlandıktan sonra hedeflenen besin elementi kombinasyonuna göre hangi tanktan hacimsel veya oransal olarak ne kadar solüsyon çekileceği programlanır. Hedef EC elde edilinceye kadar yapılan program doğrultusunda stok solüsyonlardan gübre çekilip karışım tankında sulama suyu ile karıştırılır. Daha sonra asit tankından asit çekilerek hedeflenen pH düzeyine gelmesi sağlanan besin solüsyonunu yetiştirme ortamına gönderilir. Bu şekilde otomatize edilmiş sistemler sayesinde az bir işgücü ile geniş alanlarda ticari üretim yapmak mümkün olmuştur (Savvas ve ark, 2013).
Bilgisayar kontrollü sistemlerde kullanılan sensörlerin hassasiyetine göre hedef EC ve pH ile gerçek değerler arasında bir miktar dalgalanma meydana gelebilir. Nitekim Savvas ve Manos (1999), kapalı topraksız kültür sistemlerinde besin solüsyonu içeriklerinin otomasyon sistemleri ile kontrolü üzerine yaptıkları çalışmada gül, gerbera, krizantem ve karanfil bitkilerinde hedef EC’nin sırasıyla 1.9, 2.1, 1.8 ve 2.3 dS/m olduğunu, buna karşılık drene olan besin solüsyonunda ölçülen ortalama EC’leri ise sırasıyla 1.97, 2.22, 1.82 ve 2.41 dS/m olduğunu ifade etmişerdir. Araştırıcılar ayrıca kapalı sistemlerde aynı besin solüsyonu devri-daim yaptığından zaman içinde solüsyon bileşiminde değişim olabileceğini bildirmişlerdir.
Katı ortam kültüründe besin çözeltisi damla sulama ya da kapillar sistemle verilebilir. Açık yatak sistemlerinde genellikle içten damlatıcılı damla sulama yöntemi tercih edilirken kapalı torba, saksı veya tüple yetiştiricilik yapılıyorsa dıştan damlatıcılı spagetti sistemi kullanılmaktadır. Etkili bir sulama ve besleme için sulama sistemi oldukça hassas dizayn edilmeli, üretim alanının tamamına besin solüsyonunun dengeli bir şekilde gitmesi sağlanmalıdır (Savvas ve ark., 2013). Bu sistemlerde sulama aralığının ve miktarının belirlenmesinde farklı yöntemler kullanılmaktadır. Bitki su tüketiminin gravimetrik veya amprik yöntemlerle hesaplanmasıyla verilecek su miktarı belirlenebileceği gibi solar radyasyon oranına göre de sulama yapılabilmektedir. Sulama solar radyasyon değerine göre planlanacaksa genellikle açık sistemlerde solar radyasyon
değeri 40-60 j/cm2’ye, kapalı sistemlerde ise 140-180 j/cm2’ye ulaştığında sulamanın başlatılması uygun olmaktadır (Gül, 2012). Meriç ve ark. (2011), sera koşullarında açık ve kapalı sistemlerle domates yetiştirmişler ve 1, 2 ve 4 mJ/m2 solar radyasyon düzeylerinde sulama yapmışlardır. Araştırıcılar 4 mJ/m2 solar radyasyon düzeyinde en iyi verimi elde ettiklerini bildirmişlerdir. Öte yandan Chretien ve ark. (2000) ise Kanada da topraksız kültürle domates yetiştiriciliğinde 468, 540 ve 612 kj/m2 solar radyasyon düzeylerinde sulama yapmışlar ve en yüksek 1. sınıf meyve oranını 468 kj/m2 sulama düzeyinde elde etmişlerdir.
Medrano ve ark. (2005), ise sera koşullarında hıyar yetiştiriciliğinde Penman-Monteith metoduyla bitki su tüketiminin hesaplanmasında kullanılan katsayıların kalibrasyonu amacıyla yaptıkları çalışmada yüksek ve düşük (9-20 mJ/m2) transprasyon oranlarını belirlemişlerdir. Araştırıcılar Akdeniz ikliminde bitkilerin su ihtiyaçlarının belirlenmesinde Penman-Monteith metodunun %90’ın üzerinde bir doğrulukla kullanılabileceğini, ancak modelin katsayılarının değişik iklim ve bitki koşullarına göre kalibre edilmesi gerektiğini bildirmişlerdir.
Bunların yanında açık sistemlerde sıcaklık ve vejetasyon dönemine göre değişecek şekilde günde 1 veya birkaç kez sulama sisteminin çalıştırılması ve verilen besin solüsyonunun yaklaşık %20’si drene olana kadar sistemin çalıştırılmaya devam edilmesi şeklinde de sulama uygulaması yapılabilmektedir (Gül, 2012).
Etkili bir besleme yapılabilmesi için sulama sisteme verilen suyun açık sistemlerde %15’i, kapalı sistemlerde ise %30’u derene oluncaya kadar sulamanın devam ettirilmesi gerekir (Gül, 2012). Kapalı sistemlerde drene olan besin solüsyonu devridaim ederek yeniden kullanılırken açık sistemlerde ya drenaj tanklarında toplanmakta ya da doğaya bırakılmaktadır (Resh, 2013). Açık sistemlerde etkili bir besleme yapabilmek ancak bunu yaparken çevreye en az zararı vermek için drene olan solüsyon miktarının minimize edilmesi gerekir. Bu amaçla katı ortamdan drene olan solüsyon miktarını ölçen ve belli bir düzeye gelince sulama sistemini otomatik olarak devre dışı bırakan sistemler geliştirilmiştir. Bu yolla hem yetiştirme ortamının sürekli besin solüsyonu ile doygun olması sağlanırken, hem de drene olan solüsyon miktarı minimize edilmiş olur.
2.7. Topraksız Tarımda Su Kalitesi ve Tuz Etkisi
Bitki kök bölgesindeki suyun bitki bünyesine alınması osmos yoluyla gerçekleşmektedir. Yarı geçirgen bir zardan suyun az yoğun ortamdan çok yoğun ortama doğru geçmesi olarak tanımlayabileceğimiz osmos olayında genel olarak su bitki özsuyundan daha az yoğun olan toprak solüsyonundan yoğun olan bitkiye doğru hareket eder (Kacar ve Katkat, 2007). Ancak toprak veya kullanılan suyun yoğunluğu bitki öz suyundan daha yoğun ise bu akış tersine döner ve bitki bünyesindeki su toprak solüsyonuna geçer. Bu durumda bitkiler fizyolojik kuraklık denilen olayı yaşar ve su alamadıklarından ölürler (Taiz ve Zeiger , 2008). Bu yüzden bitki kök bölgesindeki suyun tuzluluğu bitkilerin su alımını sınırlandıracak düzeyde yüksek olmamalıdır. Bu kapsamda kullanılacak suyun başta EC’si olmak üzere pH, sodyum, klor, kalsiyum, magnezyum, sülfat, bikarbonat ve bor içeriklerinin bilinmesi gerekir. Topraksız tarımda kullanılacak suların özellikleri Çizelge 2.7’de verilmiştir (Gül, 2012; Correa ve ark., 2012).
Çizelge 2.7. Topraksız tarımda açık sistemlerde kullanılacak
suların özellikleri Parametre Değerler EC (dS/m) <1.5 pH <7.5 Na + (ppm) <69 Ca 2+ (ppm) <560 Cl - (ppm) <100 SO42- (ppm) <150 HCO3 (ppm) <610 Fe (ppm) <1 Mn (ppm) <1.1 Zn (ppm) <0.65 B (ppm) <0.4
Kullanılacak suyun EC’si ne kadar yüksek olursa suya ilave edilen gübrelerle birlikte bitki kök bölgesine verilen solüsyonun EC değeri o kadar yüksek olacaktır. Bu durum verim ve kalite kayıplarına neden olabilir. Nitekim Magan ve ark. (2008), orta derecede tuzlu sulara sahip Güneydoğu İspanya’da farklı tuzluluk düzeylerinin domatesin verim ve kalitesi üzerine etkilerini inceledikleri çalışmalarında 3 farklı deneme yürütüşlerdir. 1. denemede Daniela çeşidinde ve 2.5-8 dS/m aralığında 7 EC
