Toprak Bilgisi ve Bitki Besleme Dersi 7. Ünite Özet

Toprak Verimliliğine Ait Önemli Kanunlar

Bitki gelişmesinin veya elde edilen ürünün gelişim faktörlerinin bir fonksiyonu olduğu belirlendikten sonra, bitki gelişmesi veya ürün ile gelişim faktörleri arasındaki ilişki üzerinde önemle durulmuş ve bu ilişkiyi açıklamak amacıyla birçok teori ve kanun ortaya çıkmıştır. Bu kanunlardan ilki Liebig'in "Minimum Kanunu", diğeri ise Mitscherlich 'in "Gelişim Faktörlerinin Tesiri" Kanunudur.

Minimum Kanunu; Liebig tarafından ortaya çıkarıldığı için "Liebig Kanunu" da denilmektedir. Liebig; 1803-1873 tarihlerinde yaşayan tarımsal kimya ve biyokimya çalışmalarıyla tanınan ve organik kimya konusunda önemli fikirleri ile bilinen Alman kimyacıdır. Gübre Sanayinin babası olarak da tanınan Liebig, tarımda bitkilerin ihtiyaç duyduğu temel maddelerden olan azotun önemini keşfetmiştir ve Minimum Kanununda her bitkinin ihtiyaç duyduğu besinleri açıklamıştır. Minimum Kanununa göre; bir tarla toprağından elde edilecek ürün miktarı, o toprakta en az ya da minimum miktarda bulunan besin elementine (gelişim faktörü) bağlı olduğunu açıklar. Bir topraktaki besin elementlerinden birisi, örneğin azot (N) miktarı minimum düzeyde ise, gübreleme ile topraktaki diğer besin elementlerinin miktarları ne kadar arttırılırsa artırılsın, elde edilecek ürün miktarında her hangi bir artış sağlanmayacaktır. Bu örnekte ürün, N miktarı ile sınırlıdır (Bkz: s.131, Şekil 7.1).

Mitscherlich Kanunu; özellikle bitki gelişimi ve besin elementleri arasındaki ilişkiyi incelediği için "Gelişim Faktörlerinin Etkisi" adını da alan bu kanun dört önemli esası kapsamaktadır. Bunlar:

a. Her gelişim faktörü diğerine bağlı olmaksızın ürün miktarını arttırır.
b. Her gelişim faktörünün ürün üzerine olan etkisi, en yüksek düzeydeki ürüne yaklaştıkça azalır.
c. Her gelişim faktörünün üründe sağlayacağı artış, maksimum üründen eksik olan miktarla orantılıdır.
d. Her gelişim faktörünün kendine özgü bir etki değeri vardır ve bu etki değeri koşullar ne olursa olsun değişmemektedir.

Mitscherlich; 20. yy'ın başlarında, gelişim faktörlerinin ürün üzerine olan etkilerini açıklayan Alman bilim adamıdır.

Toprak Verimliliğini Belirlemeye Ait Önemli Yöntemler

Önemli Tarla Denemesi Yöntemleri:

Bray'in Modifiye Ettiği Mitscherlich Tarla Denemesi: Bray, Mitscherlich 'in denklemini geliştirerek aşağıdaki hale getirmiştir. Bray çalışmalarında topraktaki mevcut gelişim faktörünün tesir değeri ile gübre olarak ilave edilen gelişim faktörüne ait tesir değerlerinin farklı olduğunu ve bunların denemeler ve logaritmik denklemler ile saptanması gerektiğine değinmiştir.

Log (A-y) = log A - (c ₁ b-cx)

Bu denklemde; A=maksimum ürün, y=elde edilen gerçek ürün, b=gelişim faktörünün toprakta bulunan miktarı, c1=gelişim faktörünün tesir değeri, x=toprağa ilave edilen gelişim faktörü (gübre) miktarı ve c= gübrenin tesir değeri olarak ifade edilmektedir.

Önemli Saksı Denemesi Yöntemleri: Tarla denemeleri doğal şartlarda parseller halinde yapılırken saksı denemeleri tarladan alınan belli miktar toprağı içeren saksılarda ve çoğu kez kontrollü şartlarda yapılır.

Mitscherlich Saksı Denemesi Yöntemi: Mitscherlich'in bizzat kendisinin oluşturduğu "Gelişim Faktörlerinin Etkisi" Kanunundan faydalanarak o toprağın besin elementlerine olan ihtiyacı ve alınabilecek maksimum ürün saptanabilecektir.

Neubauer Saksı Denemesi Yöntemi: Bu yöntemin esası topraktan çok fazla miktarda P ve K sömürme gücünde olan genç bitkilerin bu özelliklerinden yararlanılarak topraktaki alınabilir P ve K miktarını belirlemektir.

Yardımcı Yöntemler:

Doku Testi: Bu yöntemin esası, serada veya açık alanda yetiştirilen bitkilerin belirli kısımlarından alınan taze örneklere her bir bitki besin elementinin varlığını gösterebilen reagentler (kimyasal ayraçlar) uygulanır.

İzleme Tekniği Yöntemleri: Bir bitki besin elementinin bitki tarafından alınırken; topraktan mı ya da gübreden mi alındığının belirlenmesinde kullanılan en iyi yöntemdir. E Değeri ve L Değeri gibi izotopik seyreltmeye dayanan teknikler yanı sıra, A Değeri gibi daha gelişmiş izleme şeklileri de vardır.

A Değeri: Fried ve Dean adlı araştırıcıların E ve L yöntemlerini geliştirerek hem topraktaki, hem bitkideki, hem de ilave edilen gübre miktarlarının belirlendiği en iyi sonuç veren yöntemdir.

Laboratuvar Yöntemleri:

Fiziksel Özellikler: Tarım yapılan alanlardan usulüne uygun olarak alınan toprak örnekleri laboratuvara getirildikten sonra hava kurusu hale getirilir ve elenir. Toprakta bünye, kireç, reaksiyon, organik madde gibi özellikler uygun yöntemlere göre belirlenir. Kimyasal Özellikler: Toprak ve yaprak örneklerinde N, P, K, Ca, Mg, Na, S, Fe, Zn, Mn Cu, Mo gibi bitki besin elementleri farklı yöntemlerle analiz edilir.

Toprak Verimliliğine Etki Eden Etmenler

Toprak Verimliliği ve Toprağın Organik ve İnorganik Kolloidleri : Kültür topraklarının verim güçleri ile bu toprakların kolloid madde kapsamları arasında yakın ilişki bulunmaktadır.

Kolloid: Yunanca (kolla) tutkal kelimesinden gelmektedir. Moleküler büyüklüğe yaklaşan ancak bu büyüklüğe ulaşamayan çok küçük parçacıklara "kolloid" adı verilir.

Kolloidler 50 °A küçük çap iriliği içeren kümelerde yoğunlaşır. Kolloidal sistemlere örnek olarak köpük (sıvı içinde gaz), sis (gaz içinde sıvı), duman (gaz içinde katı) verilebilir. Organik ve inorganik olmak üzere iki gruba ayrılan toprak kolloidlerinin, toprak verimliliği üzerine yaptığı etkileri şu şekilde özetlemek mümkündür:

• Topraktaki bitki besin elementlerini tutarak yıkanmalarına engel olurlar.
• Toprak çözeltisinde bulunan bitki besin elementlerinin konsantrasyonunu düzenleyerek, bitki gelişmesi üzerine herhangi bir toksik etki yapmamasını sağlarlar. Toprak çözeltisi sıvı içinde katı taneciklerin dağılmasıyla oluşan bir çözelti olarak tanımlanmaktadır.
• Toprak tepkimesi üzerine tampon etkisi yaparak biyolojik etkinliği arttırırlar.
• Toprakta granülleşmeyi sağlayarak, fiziksel özellikler üzerine olumlu etkilerde bulunurlar.

Bitki besin elementlerinin toprakta tutulması ve zaman içinde bitkilerin gereksinimlerini karşılamak için serbest bırakılması toprak kolloidleri aracılığı ile olmaktadır. Çok geniş yüzey alanına sahip olan toprak kolloidleri negatif elektrik yüküne sahiptir ve pozitif yüklü iyonları (katyonları) spesifik yüzey aktifliği ile adsorbe eder.

Adsorbe: Molekül ya da iyonların belirli katı veya sıvı maddelerin yüzeylerine yapışmalarına adsorbe etmek (adsorbsiyon) denir. Bu yüzeysel bir olay olup maddenin başka özellikleri yanında tepkime yüzeyinin geniş olup olmaması adsorbsiyonu önemli ölçüde etkilemektedir.

Toprak Verimliliği ve Toprak Reaksiyonu; Kireçleme ve Kükürtleme: Toprakların verimliliklerini belirleyen önemli özelliklerinden bir diğeri de toprak reaksiyonu (pH) 'dur. Topraklarda yaşayan bitkiler ve mikroorganizmalar için toprağın elverişliliği büyük ölçüde toprak reaksiyonuna (pH) bağlıdır. pH: ingilizce "potential of Hidrogen ions" kelimelerinin baş harflerinden oluşan Hidrojen iyonu potansiyeli anlamına gelmektedir.

Topraklar ani pH değişmeleri göstermezler. Bu özellik toprakların tamponlama gücüne dayanmaktadır. Toprağın organik ve inorganik kolloidleri (humus ve kil) iyonları adsorbe ettiği için tampon etkisi oluştururlar. Tampon etkisi: Toprak tepkimesinin düşmesine neden olan serbest haldeki H+ iyonları, toprak kolloidleri tarafından tutularak yerine Ca++ iyonu verilmekte böylece toprak tepkimesi gerek bitkilerin ve gerekse yararlı mikroorganizmaların istediği düzeye çıkarılmaktadır.

Toprak reaksiyonunun toprağın verimliliği bakımından önemli etkileri aşağıdaki gibi sıralanabilir:

• Toprakta bulunan bitki besin elementlerinin erirliklerini ve böylece bitkilerin bu besin elementlerinden faydalanma derecelerini belirleme,
• Toprağın biyolojik özelliğini meydana getiren toprak mikroorganizmalarının faaliyetlerini sağlama.

Toprak Verimliliği ve Toprak Mikroorganizmaları: Toprak mikroorganizmaları bitkisel (mikroflora) ve hayvansal (mikrofauna) orijinli olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Bakteriler, mantarlar, aktinomisetler ve algler bitkisel gruba girer. Protozoalar, nematodlar ve solucanlar ise hayvansal gruba dahildir. Toprakta biyolojik aktiviteyi sağlayan mikroorganizmalar çeşitli şekillerde toprağın verimliliğini sağlarlar.

• Organik maddeyi mineralize ederler,
• Biyolojik fiksasyon ile toprağa N kazandırırlar,
• Toprağın mineral bünyesinde gerekli kimyasal değişiklikleri sağlarlar,
• Toprağın fiziksel özelliklerini düzeltirler.

Toprak Verimliliği ve Toprak Suyu: Bitkiler yaşamlarını devam ettirebilmeleri için mutlak olarak suya gereksinim göstermektedir. Bitkiler su gereksiniminin tamamına yakınını topraktan karşılamaktadırlar. Toprakta bulunan suyun kaynağını yağışlar oluşturmaktadır. Çeşitli şekillerde toprak yüzeyine ulaşan su yine çeşitli yolarla yeniden atmosfere dönmek suretiyle atmosfer ile toprak arasında hidrolojik bir döngü oluşturmaktadır.

Toprak suyunun, toprak verimliliği yönünden önemi, toprak yüzeyine ulaşan suyun ne kadarının toprak tarafından tutulduğu ve bu tutulan suyun yine ne kadarının bitkiye yarayışlı olduğudur.

Toprak Verimliliği ve Topraktaki Alınabilir Bitki Besin Elementleri: Bitki besin elementleri toprak verimliliğini belirleyen etmenlerin başında yer almaktadır. Toprak, bitki besin elementlerinin ana kaynağıdır. Gerçekten bitkilerde bulunan besin elementlerinin miktar ve çeşitleri, üzerinde yaşadığı toprağın besin elementlerinin miktar ve çeşitleriyle yakından ilişkilidir.

Karbon (C), Hidrojen (H) ve Oksijen (O ₂ ): Bitkiler gereksinim duydukları besin elementlerinden karbonu (C) karbondioksit (CO ₂ ) şeklinde havadan, hidrojen (H) ve oksijeni (O ₂ ) de sudan, diğer tüm makro ve mikro elementleri ise topraktan alır.Ancak baklagil bitkileri havadaki N'tan da yararlanabilmektedir.

Azot (N): Azot toprakta elementel N, inorganik N bileşikleri ve organik N bileşikleri olmak üzere üç formda bulunmaktadır. Toprak içerisinde N kapsayan organik maddenin parçalanarak inorganik N bileşiklerinin açığa çıkmasına "Mineralizasyon" , inorganik N bileşiklerin organik N bileşiklerine dönüştürülmesine ise "İmmobilizasyon" adı verilir. Aminizasyon: Protein halinde N kapsayan organik materyaller toprakta bir grup organizmalar tarafından parçalanır. Bunun sonucunda, amino- N'u açığa çıkar. Amonifikasyon: Amino grup bileşikleri başka bir grup heterotrofik organizmalar tarafından ileri parçalanmaya uğrar. Heterotrofik organizmalar: enerjilerini başka canlıların biokütlelerinde depolanmış enerjiyi kullanan canlılardır.

Nitrifikasyon: Amonyağın bir bölümü, nitrifikasyon bakterileri olarak bilinen bir bölüm önemli mikroorganizmalar için enerji kaynağı görevini yapar. Nitrifikasyon bakterileri ototrof yani enerjilerini basit inorganik tuzların yükseltgemesinden ve C'u da atmosferdeki CO ₂ sağlayan bakterilerdir.

Topraktan Azot Kaybı: Topraktan N kaybına neden olan faktörler şu şekilde açıklayabiliriz:

1. Bitkiler tarafından alınma suretiyle azot kaybı
2. Yıkanarak azot kaybı,
3. Erozyon ile azot kaybı,
4. Gaz şeklinde azot kaybı

Erozyon ile de her yıl önemli miktarlarda toprak kaybı, dolayısıyla N kaybı olmaktadır. Erozyon: Toprağın; yağışlar, sel suları, rüzgar, çığ vb. etkenlerle bulunduğu yerden taşınması olayıdır. Erozyon ile toprağın verimi azalmakta, besin maddeleri yok olmakta, sular kirlenmekte, ürünlerde verim ve kalite düşmektedir. Ülkemizde erozyon sonucu her yıl 500 milyon ton verimli toprağımız kaybolmaktadır.

Toprakta Azot Kazancı: Topraklara doğal ve yapay yollarla devamlı olarak N verilir. Bunlar:

1. . Toprağa verilen bitkisel artıklarla N kazancı
2. Yağışlarla N kazancı (5-20 kg/ha)
3. Havanın serbest N'unun tutulmasıyla N kazancı; asimbiyotik ve simbiyotik N tutulması.

Fosfor (P): Topraklarda bulunan bitkilerin faydalanabildikleri P bileşikleri ortalama olarak % 0.10- 0.12 civarında değişmektedir. Toprakta bulunan bileşikler genel olarak inorganik ve organik olmak üzere iki grup altında toplanır. İnorganik şekilde bulunan fosfor bileşikleri:

1. Kalsiyum kapsayanlar
2. Demir ve alüminyum kapsayanlar

Organik şekilde bulunan fosfor bileşikleri:

1. Fitin ve fitinden oluşanlar
2. Fosfolipidler ve
3. Nükleik asitlerdir.

Çözünebilir haldeki P'un toprak tarafından tutulmasına P tutulması ya da "P fiksasyonu" adı verilir.

Fosfor Fiksasyonuna Etki Eden Etmenler

1. Kilin cinsi,
2. Tepkime süresi,
3. Gübrenin toprağa verilme şekli,
4. Toprak tepkimesi,
5. Toprak sıcaklığı,
6. Organik madde

Topraktan Fosfor Kaybı

1. Bitkiler tarafından alınarak,
2. Yıkanma suretiyle,
3. Erozyon ile

Toprakta Fosfor Kazancı: Genellikle kültür toprakları P yönünden yoksuldur. Bunun en önemli nedeni yıllar yılı doğal yollarla topraktan kaldırılan P'a oranla yine doğal yollarla toprağa verilen P'un göreceli olarak çok az olmasıdır.

Potasyum (K): Topraklardaki bitkiler tarafından alınabilir halde bulunan K, K'lu minerallere sahip kayaların parçalanıp dağılmaları sonucunda olur. Potasyumlu feldispatlar, muskovit ve biotit alınabilir K'a kaynak olan K'lu mineralleridir. Potasyum topraklarda kil mineralleri halinde de bulunmaktadır. Montmorillonit, illit, vermikulit ve klorit mineralleri gibi.

Potasyumun fiksasyonuna etki eden etmenler

1. Kilin cinsi,
2. Sıcaklık,
3. Donma ve çözünme,
4. Islanma ve kuruma,
5. Toprak pH'sı,
6. Organik madde,
7. Tepkime zamanı olarak belirtilebilir.

Toprakta Potasyum Kaybı

1. Bitkiler tarafından alınmak suretiyle K kaybı,
2. Yıkanma suretiyle K kaybı,
3. Erozyon ile K kaybı

Toprakta Potasyum Kazancı Potasyum toprağa bitki artıklarıyla, organik ve inorganik gübreler ile verilir.

Kalsiyum (Ca): Toprakta bulunan bitkiler tarafından alınabilir halde ki Ca, toprağın oluştuğu kayaların parçalanıp, içindeki minerallerin açığa çıkıp dağılmalarından oluşur.

Toprakta Kalsiyum Kaybı

1. Bitkiler tarafından alınmak suretiyle Ca kaybı,
2. Yıkanma suretiyle Ca kaybı,
3. Erozyon ile Ca kaybı

Toprakta Kalsiyum Kazancı Toprak bitki artıklarıyla Ca kazanmaktadır. Bitkilerin vejetatif organları Ca'ca zengindir. Organik gübrelerle ve ahır gübreleriyle de toprağa Ca verilmektedir.

Magnezyum (Mg): Topraklarda Mg; suda çözünebilir halde, değişebilir halde, değişik minerallerin bünyesinde bulunur.

Toprakta Magnezyum Kaybı

1. Bitkiler tarafından alınmak suretiyle,
2. Yıkanmak suretiyle,
3. Erozyonla önemli miktarda Mg yok olur.

Toprakta Magnezyum Kazancı Toprağa bitki artıklarından gelen Mg miktarı yukarıda sözü edilen diğer makro elementlere göre daha azdır. Ahır gübresiyle de toprağa dikkate değer miktarda Mg verilmektedir.

Kükürt (S): Topraklarda S organik ve inorganik bileşikler halinde bulunur. Sülfid, sülfat ve ele- mentel kükürt inorganik haldeki kükürttür. Sülfit, sülfat ve elementel S inorganik haldeki kükürttür.

Mikro Elementler:

Demir (Fe): Demir yerkabuğunun % 5'ini oluşturan yaygın metalik elementlerden biridir. Topraklarda Fe primer ve sekonder minerallerde ve ayrıca limonit gibi sulu oksitlerde ve sülfitlerde de bulunmaktadır. Toprak çözeltisi içinde genellikle oksitler, hidroksitler, fosfatlar, karbonat formlarında bulunmaktadır.

Mangan (Mn): Toprakların toplam Mn kapsamı diğer bitki besin elementlerine göre geniş sınırlar arasında değişiklik göstermektedir. Mangan, pirolusit, braunit, hausmannit ve manganit gibi minerallerde çok bulunur, az miktarlarda da olivin, hornbland ve augitte vardır.

Bor (B): Normal yağış alan yörelerde oluşmuş toprakların toplam B kapsamları genellikle 4-88 mg kg ^-1 arasında değişir. Yağışlı bölge topraklarında toplam B'un bir bölümü Turmalin minerali ve büyük bir bölümü de organik maddeye bağlı halde bulunur. Dağılıp parçalanmaya çok dayanıklı olan turmalin kurak topraklarda da mevcuttur.

Çinko (Zn): Topraklar gerek toplam Zn kapsamları açısından gerekse bitki tarafından alınabilir Zn açısından farklılıklar gösterebilir. Çinko ferromagnezyum minerallerinde bulunduğu gibi magnetit, biotit ve hornbland içinde de mevcuttur.

Bakır (Cu): Tarım topraklarında toplam Cu 2-100 mg kg ^-1 arasında değişir. Çoğunlukla topraklarda suda çözünür şekilde yani bitkinin alabileceği faydalı Cu 0.2 mg kg ^-1 'in üzerinde olması gerekir.

Molibden (Mo): Toprakların toplam Mo kapsamları genellikle 0.5-5.0 mg kg ^-1 arasında değişir. Verimli topraklarda faydalı Mo=0.1 mg kg ^-1 civarındadır.

Klor (Cl): Topraklarda Cl genellikle çözünebilir bileşikler halinde 50-500 mg kg ^-1 arasında değişen miktarlarda bulunabilir. Bitkiye faydalı Cl ise 0-37 mg kg ^-1 arasında değişmektedir.

Sodyum (Na): Sodyum yer kabuğunda bulunan mineral elementlerin altıncısıdır. Toprakta Na genellikle çözünebilir Na bileşikleri halinde bulunur.

Toprak Verimliliğine Katkıda Bulunan Uygulamalar

Yeşil Gübrelemenin Etkisi: Baklagil olan veya baklagil olmayıp da yeşil aksamı bol olan bazı bitkilerin gelişmelerinin bir döneminde, toprağı düzenlemek amacı ile toprağa gömülmesine Yeşil Gübreleme ve bu maksat için kullanılan bitkilere ise Yeşil Gübre adı verilir. Yeşil gübre bitkileri, toprakta çürüyerek, toprağı organik maddece zenginleştirir. Böylece toprağın fiziksel ve biyolojik özellikleri iyileşir. Bunun yanı sıra bünyelerinde bulunan besin elementleri toprağa karıştığı için toprağın kimyasal yapısı da bu uygulamadan olumlu etkilenir. Toprağın Katyon Değişim Kapasitesi (KDK) artar.

Katyon Değişim Kapasitesi: Toprağın bereketliliğini ve verimliliğini gösterir. Negatif elektrik yüklü toprak kolloidleri tarafından tutulabilir katyonların (pozitif elektrik yüklü iyonlar) toplamıdır.

Çiftlik Gübrelerinin Etkisi

Ahır Gübresi: Ahır gübresi, büyük veya küçükbaş hayvanların sıvı ve katı dışkılarının nitelikli bir altlıkla beraber alınıp, uygun bir ortamda üstü kapalı, sıvı kaybına müsaade etmeyen zeminde ıslatılarak tabakalar halinde sıkıştırılmasıyla olgunlaştırılmış bir organik gübredir. İçeriğinde bulunan N, P ve K gibi bitki besin elementleri sayesinde toprağı besin maddelerince de zenginleştirir. Ayrışmanın son halinde oluşan humus nedeniyle toprağı ıslah eder. Ahır gübresi, toprağın işlenmesini kolaylaştırır. Toprağın su tutma kapasitesini ve havalanmasını arttırır.

Kompost: Çiftlikte oluşan bitkisel ve hayvansal menşeli artıkların bir araya toplanıp, gübre yapmak üzere çürümeye terk edilmesiyle elde edilir. Kompost yapmak aslen bir fermantasyon biçimidir. Sanayi artıklarının da kompost yapılarak olgunlaştırılması mümkündür. Örneğin şehir çöplerinden organik atıklar ayrılarak olgunlaştırılıp kompost haline getirilmektedir.

Ekim Nöbeti (Münavebe)'nin Etkisi: Ekim nöbeti veya münavebe, bir bölgede iklim ve toprak özellikleri dikkate alınarak, en yüksek ve kaliteli üretimi sağlamak için farklı kültür bitkilerinin birbirlerini karşılıklı olarak destekleyebilecek ve tamamlayabilecek şekilde ardı ardına yetiştirilmesine denir. Ekim nöbeti uygulamaları; çevrenin korunması ve biyolojik dengenin sağlanması, toprak verimliliğinin artırılması ve toprağın verim gücünün korunması, sağlıklı, kaliteli ve yüksek ürünün alınması için önemlidir.

Mineral Gübrelemenin Etkisi:

Kimyasal Gübreler: Kimyasal gübre, doğal kaynaklarınmaddelerin fiziksel veya kimyasal yollarla işlenmesi sonucu üretilen ve bitki besin elementlerinden N, P ve K'u tek başına veya birlikte içeren yapay maddelerdir. Tarımsal üretimde su dışında verimi %50 düzeyinde etkileyen girdi gübredir. Kimyasal gübrelere mineral, ticari ve sentetik gübre adı da verilmektedir. İkili veya üçlü olarak üretilirse kompoze gübre adını alır. Tarımda en çok N'lu gübreler kullanılmaktadır.