Örtü Altı Üretim Sistemleri Dersi 4. Ünite Özet

Serada İklim Bileşenleri

Seralar, uygun iklim ve yetiştirme koşullarını sağlayan ışık geçirgen yapılardır. Sera çevresi; dış hava , saydam örtü , iç hava , bitki örtüsü ve toprak tabakaları ndan oluşmaktadır. Saydam örtü, bitkiyi olumsuz hava koşullarından korurken, dış ve iç havayı ayırır.

Sera içindeki koşullar, günlük ve mevsimsel değişimlerden sürekli etkilenir. Serada bitkinin çimlenme, fide ve gelişim süreçlerinde etkili olan iklim bileşenleri şu şekilde sıralanabilir:

• Güneş ışınımı
• Sıcaklık
• Bağıl nem
• Karbondioksit konsantrasyonu
• Hava hareketi

Tamamen kapalı bir serada bitki yoksa sıcak ve kuru çöl iklimi, bitki varsa nemli ve ılık yarı tropikal iklim koşulları oluşur. Seranın sıcak ve nemli ikliminin oluşumu, ısının duyulur ısı ve gizli ısı olarak isimlendirilen iki formu ile açıklanabilir. Bir nesnenin sıcaklığında değişime neden olan ısıya duyulur ısı , bir maddenin sıcaklığını değiştirmeden durum değişimine neden olan ısıya ise gizli ısı denilmektedir.

Sera çevresinde örtü, bitki ve toprak arasında Işıma , Kondüksiyon ve Konveksiyon olarak adlandırılan üç ısı transfer işlemi oluşmaktadır. Işıma , elektromanyetik dalga formunda tüm cisimlerden yayılan enerjidir. Dalgalar başka bir cisimle karşılaştığında elektromanyetik enerjinin bir kısmı soğurulur ve cismin iç enerjisi ile sıcaklığı artar. Kondüksiyon , sera yapı elemanları, saydam örtü ve toprak gibi katı ortamların içinde molekülden moleküle ısının iletilmesi yoluyla oluşur. Konveksiyon ise sera çevresinde saydam örtü, yapraklar, ısıtma boruları, toprak gibi farklı yüzeylerde hava hareketiyle olan enerjinin taşınımı işlemidir.

Bitkiler ve etrafındaki nesneler, enerji alışverişi yoluyla birbirleriyle etkileşim halindedir. Bu sayede fazla enerji ve kütle depolanır. Aşağıda verilen formüllerden de görüldüğü üzere depolanan enerji miktarı, kazanılan ve kaybedilen enerji miktarı arasındaki farka üretilen enerjinin ilave edilmesiyle, depolanan kütle miktarı da kazanılan ve kaybedilen kütle arasındaki farka üretilen kütlenin ilave edilmesiyle hesaplanabilir.

Depolanan Enerji = (Kazanılan Enerji) - (Kaybedilen Enerji) + (Üretilen Enerji)

Depolanan Kütle = (Kazanılan Kütle) - (Kaybedilen Kütle) + (Üretilen Kütle)

Bitkinin ısı kapasitesi/depolanan kısmı, yaprak sıcaklığının fonksiyonudur. Bitki enerji dengesinde kazandığı ve kaybettiği ısı miktarı eşitse yaprak sıcaklığı hava sıcaklığına eşit, bitki çevresiyle denge halinde değilse, yaprak havadan sıcak ya da soğuktur. Yapraktaki fazla ısı, duyulur ve gizli ısı yoluyla uzaklaştırılır.

Buharlaşma sürecinde bitki ısı kaybettiği için soğuma oluşur. Yapraktan kütle ve ısı transferi eş zamanlı olarak gelişmektedir. Bitki ve çevresi arasındaki enerji dengesinde; ışıma, kondüksiyon ve konveksiyonla olan ısı değişimi ile buharlaşmayla oluşan ısı kaybı ve depolanan ısı toplamları sıfıra eşittir.

Seraya ulaşan güneş ışınımının bir bölümü örtü malzemesi ve sera iskeleti tarafından soğurulurken, bir bölümü gökyüzüne geri yansır, kalanı da sera içine girer. Işınım, dalga uzunluklarına göre kısa dalgalı ışınım ve uzun dalgalı ışınım olmak üzere iki gruba ayrılır.

Güneş Işınımı

Güneşten seraya olan ışınım, aşağıda maddeler halinde verilen faktörlere bağlı olarak değişmektedir. Bunlar;

• Enlem derecesi,
• Mevsimler,
• Hava koşulları,
• Gün içinde saatler,
• Sera konstrüksiyonu
• Örtü malzemesinin ışık geçirgenliği.

Kısa dalgalı ışınım diğer bir deyişle güneş ışınımı, yer yüzeyine ulaşan güneş ışınımının 300 ve 3000 NM dalga uzunluklarında alınan enerjidir. Toplam güneş ışınımı, direkt ve difüz ışınımdan oluşur ve içinde Morötesi Işınım (UVR:300-380 NM) , Görünür Işınım (VR:380-760 NM) ve Kızıl Ötesi Işınım (IR:760-3000 NM) olmak üzere üç spektral bölge vardır.

Bitki büyümesi ve gelişiminde güneş ışınımının; ışınım şiddeti, spektral dağılım ve güneşlenme süresi özelliklerinin bilinmesi gerekmektedir. Işınım şiddeti , birim zamanda birim alana düşen radyant enerji miktarıdır. Görünür ışınım fotosentez ve bitki büyümesini etkiler. Yeterli güneşlenme süresi de bitki büyümesi ve kalitesinde etkilidir.

Yaprak ışığın bir kısmını soğururken, bir kısmını yansıtır ve kalanını da geçirir. Ortalama değerlere göre bu oranlar sırasıyla; % 75 (soğurma), % 15 (yansıtma) ve % 10 (geçirme) mertebelerindedir. Yaprakların klorofili gelen yeşil ışığı yansıtırken, mavi ve kırmızı ışığı fotosentezde kullanmak için soğurur. Bitki yapraklarının yeşil görünmesinin nedeni yeşil ışığı yansıtmasından kaynaklanmaktadır.

Işınım kalitesi diğer bir deyişle dalga uzunluğu çiçeklenmeyi, çimlenmeyi ve büyümeyi etkiler (S:56, Çizelge 4.1). Bitkilerin su tüketimi, güneş ışınım şiddetiyle ilişkilidir. Bitki örtüsü üzerinde ölçülen toplam güneş ışınımı, bitki sıcaklığı ve transpirasyonu etkiler. Işınımın ısıtma, fotosentez ve büyüme üzerindeki etkisini değerlendirebilmek için Sayfa 56’da verilen Çizelge 4.2 incelenebilir.

Işık ve Sıcaklık

Bitkinin ışık enerjisini, karbondioksit ve suyu kullanarak, karbonhidrat (şeker) ve oksijen üretim sürecine Fotosentez denir.

Işık enerjisi karbondioksitteki oksijenle birleştirilerek karbonhidratta bulunan karbonu indirgemede kullanılır. Böylelikle karbonhidrat fotosentezin oluştuğu yeşil dal ve yaprak hücrelerinden diğer kısımlara taşınabilir. Karbonhidrat aminoasitlere, protein zincirlerine, yağlara, selüloza, hormonlara ve DNA’ya dönüştürülür. Bu süreç, bitki büyümesi ve meyve oluşumuyla sonuçlanır. Fotosentez sonucu oluşturulan bileşikler parçalandığında bitkinin besin emilimi, hücre bölünmesi protein oluşumu için gereksinim duyduğu enerji açığa çıkar.

Fotosentez işleminin tersi olarak gerçekleşen sürece Solunum denir. Solunum, özümlenen şekerin yanması işlemidir ve sıcaklığın yükselmesiyle artar.

Fotosentez, gündüz saatlerinde oluşur. Dolayısıyla ışık yoğunluğu azalırsa, fotosentez ve büyüme yavaşlar. Fotosentez solunumu aştığında büyüme oluşurken, eşit olduğunda durur. Solunum fotosentezi geçerse, bitki canlılığını yitirir ve ölür. Fotosentez hızını etkileyen faktörler aşağıda maddeler halinde verilmiştir. Bunlar;

• Sıcaklık,
• Işık,
• Karbondioksit ve
• Diğer faktörlerdir.

Sıcaklık, bitkilerin büyüme dönemlerinde etkili olan anahtar faktörlerden biridir. Bitkilerin gereksinim duyduğu sıcaklık tür, çeşit, büyüme dönemi, mevsim, toplam ışık seviyesi gibi faktörlere bağlıdır. Sıcaklık gelişme, çiçeklenme, meyve bağlama, meyve büyüme ve meyve olgunlaşma hızlarını belirler. Meyve bağlama dışındaki tüm süreçler yüksek sıcaklıkta oluşmaktadır ve yüksek sıcaklık seviyeleri gelişme hızını, solunum hızını, meyve büyüme ve olgunlaşma hızını etkiler.

Bitkinin vejetatif/jeneratif dengesi için kullanılan sıcaklık parametreleri aşağıda maddeler halinde verilmiştir.

1. Gündüz sıcaklığı ( T _gün ),
2. Gece sıcaklığı ( T _gece ),
3. 24 saatlik ortalama sıcaklık,
4. DIF (Gündüz ve gece sıcaklığı arasındaki fark).

Fotosentez gündüz sıcaklığı koşullarında oluşan bir süreç olmakla birlikte, 18-28°C’de iyi performans gösterir. Düşük ışık seviyelerinde 18°C, yüksek ışık seviyelerinde ise 28°C’lik sıcaklıklar dikkate alınır. 24 saatlik dönemde yüksek ortalama sıcaklık, gelişim hızını, meyve olgunlaşma hızını artırır ve erken hasat sağlar. Yüksek 24 saatlik sıcaklık, solunum hızını artırır ve meyve boyutunun azalmasına neden olur. Yüksek gündüz sıcaklığı aşırı uzamaya, gövde genişlemesine ve yaprak alanında artışa neden olur. Gece ve gündüz sıcaklıkları arasındaki fark (DIF) ise bitki dengesi açısından önemlidir.

Bitki sıcaklığı diğer bir deyişle yaprak sıcaklığı, ortamın enerji dengesinin bir sonucudur. Yaprak sıcaklığını etkileyen faktörler şu şekilde sıralanabilir;

• Günün zamanı,
• Mevsimlerin değişimleri,
• Bulutlu hava koşulları,
• Bitki üstündeki hava hareketi,
• Direkt güneş ışınımı,
• Transpirasyon,
• Yaprak boyutları,
• Yaprağın pozisyonu ve
• Yaprak alan indeksi.

Yaprak alan indeksi; bitki standında bulunan tüm yaprak alanlarının, izdüşümü oldukları toprak alanına oranıdır.

Fotosentez ve Karbondioksit

Sera dışındaki havanın karbondioksit konsantrasyonu, 340 ppm’dir. Karbondioksit konsantrasyonu arttıkça, fotosentez hızı artar. Biyokimyasal işlemler, sıcaklık ve karbondioksit seviyesi ile doğrudan ilişkilidir.

Seralarda çok miktarda kaliteli ürünü erken hasat etmek için karbondioksit bakımından zenginleştirme yapılabilir. Bu işlem daha hızlı büyüme, erken hasat, daha iyi kalite, mantar hastalıklarında azalma, daha hızlı kök büyümesi ve çiçek oluşum hızında artış sağlar.

Gerekli karbondioksit miktarı; bitkinin gelişim aşamasına, yaprak alanına, ışınım düzeyine, hava sıcaklığına ve hava hızına göre tespit edilebilir.

Transpirasyon ve Bağıl Nem

Serada yetiştirilen meyve ve sebzelerin % 85-95’i sudan, geri kalanı da kuru maddeden oluşmaktadır. Su bitki için hayati kaynak olmakla birlikte, besinlerin taşınmasını ve yaprakların serinletilmesini sağlar. Bitkilerin su emilimi ile su kaybının dengede olması gereklidir. Su kaybı, bitkiden transpirasyonla olan buharlaşma işlemidir.

Bitki yapraklarından suyun buharlaşması nedeniyle seranın iç havası dış ortamdan daha nemlidir. Bitki gelişimi için en uygun bağıl nem değeri, % 70-85 arasında değişir. Bağıl nemim düşük olması transpirasyonu artırır ve özellikle de % 30’dan düşük olması, güneş ışınımının yüksek olduğu koşullarda bitkilerin solmasına neden olur. Yüksek olması da transpirasyonu sınırlar, ürün kalitesini azaltır ve bitkilerin hastalıklara duyarlılığını artırır.

Transpirasyon, bitkinin suyu buharlaştırma potansiyelini göstermektedir. Bu nedenle sıcaklığın ve bağıl nemin göstergesi olan buhar basıncı farkı ya da buhar basıncı açığı-VPD (Vapour Pressure Deficit) kavramı kullanılmaktadır.

Transpirasyonu etkileyen faktörler aşağıda maddeler halinde verilmiştir:

• Güneş ışınımı,
• Yaprak stomasının pozisyonu,
• Su buhar basıncı açığı,
• Hava sıcaklığı,
• Bağıl nem,
• Kök bölgesindeki su miktarı,
• Yaprak sıcaklığı,
• Yaprak alanı,
• Hava hızı.

Serada bitki yaprakları ve diğer yüzeyler üzerindeki hava akışı, dış koşullara göre daha sınırlıdır. Dolayısıyla yüzeyler ile hava arasındaki bu etkileşim ısı, su buharı ve karbondioksit difüzyon hızını etkiler. Serada optimum bitki büyümesi için uygun olarak kabul edilen hava hızı, genellikle 0.5-0.7 m/s’dir.

Psikrometri

Psikrometri, nemli havada bulunan su buharı karışımlarının fiziksel ve termodinamik özellikleri ile ilgilenen bilim dalıdır. Hava içindeki su buharı miktarı, havanın sıcaklığına bağlıdır.

Havanın psikrometrik özellikleri, ya matematiksel olarak ya da diyagram yardımıyla saptanabilir. Psikrometri diyagramında (S:64, Şekil 4.9) bulunan parametreler şu şekilde tanımlanabilir.

• Kuru Termometre Sıcaklığı (T _db ) : Nemli hava ortamında termometrenin ölçtüğü sıcaklıktır.
• Nem Oranı (W) : Hava-su buharı karışımındaki su buharı kütlesinin kuru hava kütlesine oranıdır (kg/kg veya g/kg).
• Mutlak Nem (Y) : Hava-su buharı karışımındaki su buharı kütlesinin kuru hava hacmine oranıdır (g/m ³ ).
• Buhar Basıncı (e) : Suyun buhar basıncı, 1 ila 5 kPa arasında değişmektedir. Sıcaklığın her değerine karşı gelen tek bir doygun buhar basıncı vardır.
• Islak Termometre Sıcaklığı (T _wb ) : Nemli hava ortamında haznesi sürekli ıslak kalacak şekilde fitil ile sarılı bulunan termometrenin üzerinden 1.5 m/s hava akımı geçirilerek standart koşullarda ölçülen sıcaklıktır.
• Çiğlenme Noktası Sıcaklığı (T _dp ) : Nemli havanın içerdiği su buharı miktarı değişmeksizin doymuş duruma geldiği sıcaklıktır.
• Bağıl Nem (RH) : Nemli havada bulunan su buharı kısmi basıncının doymuş durumdaki havanın kısmi buhar basıncına oranıdır.
• Entalpi : Kuru hava ile su buharı karışımının içerdiği toplam ısı miktarıdır.
• Özgül Hacim : Hava-su buharı karışımında nemli hava hacminin kuru hava kütlesine oranıdır (m3/kg).

Psikrometrik diyagram kullanılarak duyulur ısıtma, soğutma, nemlendirme, nem uzaklaştırma ve ara işlemler tanımlanabilir.

Duyulur ısıtma , havanın nem içeriği değiştirilmeden ısı eklenmesi işlemidir. Hava ısıtıldığında, nem oranı ve buhar basıncı değişmezken, bağıl nem değeri azalır. Nemli havanın duyulur ısıtılması durumunda ise kuru ve ıslak termometre sıcaklığı artarken, çiğlenme noktası sıcaklığı değişmez.

Duyulur soğutma , sabit nem oranında ısının çekilmesi işlemidir. Nemli hava, başlangıçtaki çiğlenme sıcaklığının altındaki bir sıcaklığa soğutulduğunda içindeki nem, sıvı fazında bu havadan ayrılır. Nemli havanın duyulur soğutulması durumunda kuru ve ıslak termometre sıcaklığı azalırken, çiğlenme noktası sıcaklığı ve nem oranı değişmez, bağıl nem artar.

Nemlendirme işlemi , kuru termometre sıcaklığı değişmeksizin ortama su buharı eklenmesi işlemidir. Nemlendirmede ıslak termometre sıcaklığı, bağıl nem ve nem oranı artar.

Nem uzaklaştırma işlemi , kuru termometre sıcaklığı değişmeksizin ortamdan su buharının çekilmesi işlemidir. Bu işlemde ıslak termometre sıcaklığı, bağıl nem ve nem oranı azalır.

Ara işlemler : Nemlendirme + Soğutma, Nemlendirme + Isıtma, Isıtma + Nem alma ve Soğutma + Nem alma şeklindedir.