Ekoloji ve Çevre Bilgisi Dersi 3. Ünite Özet

Giriş

Bitki, toprak ve su çevrenin birbirine bağlı üç ana unsurudur. Bitki biyotik bir unsur olurken toprak ve su bitkinin büyümesini ve gelişmesini sağlayan abiyotik unsurlardır. Bu üç unsur arasında bir diğer abiyotik unsur olan hava ile birlikte ikili ve üçlü etkileşimler söz konusudur.

Toprak-Su İlişkileri

Toprakta bulunan su (toprak suyu), su döngüsünde çok küçük bir paya (% 0,004) sahip olmasına rağmen bitkiler için en önemli yaşamsal gerekliliktir. Bitkiler toprakta bulunan suyun tamamından yararlanamazlar. Genel olarak bitki tarafından alınan su miktarı suyun alınmasında uygulanan gücün, suyun toprakta tutulmasını sağlayan fiziksel güçten yüksekliği oranında artar.

Toprak boşluklarının tümüyle su ile dolduğu nem miktarı doyma noktasıdır. Bu koşulda bitki kökleri yeterli oranda hava alamazlar.

Yağışlarla veya sulama ile iyice ıslanan toprağın nem tutma kapasitesi tarla kapasitesi olarak adlandırılır. Bir diğer ifade ile tarla kapasitesi, suya doymuş toprakta fazla suyun akmasında sonra toprakta kalan su miktarıdır.

Doymuş halde bulunan topraktaki su bir yandan evaporasyonla toprak yüzünden kaybolurken bir kısmı da bitkilerin transpirasyonu ile uçup gitmektedir. Bu kayıp zamanla arttığında bitki kökleri topraktan suyu alamaz duruma gelir ve bitkinin turgor basıncı düşer. Toprağın bu haldeki durumuna sürekli solma noktası denir.

Toprakta bitkinin yararlandığı su miktarı, o toprağın tarla kapasitesi ile solma noktası arasında bulunan sudur. Buna faydalı su denir.

Arazilerin topoğrafik durumları arazi yüzeyinin şeklini gösterir. Topoğrafik açıdan araziler eğime göre düz veya eğimli araziler olarak iki gruba ayrılır. Düz araziler, eğimi %4’den küçük olan arazilerdir. Bu arazilerde bulunan topraklarda suyun tutulması ve aşağı katmanlara doğru süzülmesi daha iyidir. Eğimli arazilerde ise su eğim nedeniyle kolaylıkla eğim yönünde akışa geçer. Bu nedenle toprağa sızan miktar az olur.

Toprak üzerinde bitki kalıntısı veya anız bulunduran topraklar çıplak topraklara göre suyu daha iyi sızdırır. Bu durum, toprak yüzeyinde bulunan bitki kalıntılarının yağmur damlasının hızını kesmesi ve damlalarının toprak içinde daha yavaş bir şekilde süzülmesi ile sağlanmaktadır. Çıplak topraktan yüzeysel akış ile kaybolan su miktarı bitki örtüsü bulunan topraktaki su kaybının yaklaşık yirmi katıdır.

Toprak tekstürü toprakların inorganik içeriklerinin dağılımını gösterir. Toprağın içinde mikrometre boyutunda olan kil taneciklerinden çapları 30-40 cm’ye ulaşabilen taş parçalarının yanında çakıl, kum vb. inorganik bileşenler bulunur. Toprağın bünyesinde bulunan 2 mm’den büyük çaplara sahip bileşenler çakıl ve taş olarak adlandırılır. Tarımsal açıdan önemli olanlar ise 2 mm’den küçük çaptaki bileşenlerdir. Bu grubu kum, mil ve kil kümeleri oluşturur.

Toprak strüktürü toprak tabakasındaki yapısal düzeni göstermekte olup bir toprak tabakasındaki ağırlıklı olarak bulunan belirli bir partikül grubunu ifade eder. Toprak içerisinde ağırlıklı olarak bulunan toprak taneciklerinin herhangi bir diziliş ve gruplaşma göstermeksizin bir arada bulunduğu yapılar teksel yapılardır (yapısızlık). Kum gibi tek tek yapılar ve sıkışmış kil gibi bütünsel yapılar teksel yapıya örnektir.

Kış mevsiminin sert geçtiği iklimlerde toprak sıcaklığının 0°C’nin altına düşmesi durumunda toprak yüzeyinde bir don tabakası oluşur. Toprak yüzeyi bu durumdayken gelen yağışlar aşağıya sızdırılamaz ve doğrudan yüzeysel akışa geçer

Humus; toprakta bulunan, devamlı ayrışarak değişen, bitkisel, hayvansal ve toprak canlılarına ait dokularla onların sentez ürünlerini içeren ölü organik maddelerin tümüne verilen addır. Toprakta bulunan organik maddeler yapılarındaki değişikliğe bağlı olarak iki gruba ayrılırlar:

1. Humin olmayan maddeler: Bu grupta maddesel değişimin olmadığı veya çok az olduğu ölü bitkisel, hayvansal veya toprak canlılarına ait dokular yer almaktadır. Toprak organik maddesinin %10-30’u humin olmayan maddelerden oluşmaktadır. Bu grup içerisinde proteinler, azotlu bileşikler, karbonhidratlar, organik asitler, yağlar, vb. yer almaktadır.
2. Humin maddeleri: Toprak organik maddesinin etkin kısmı olup ileri derecede değişime uğramış, koyu renkli, yapısı belli olmayan ve mikrobiyolojik ayrışmaya dirençli olan gruptur. Bu grubu monosakkarit, peptit, fenol ve amino bileşikleri oluşturur.

Toprakta su; sızan su, kapiler su, higroskopik su, bileşik su, su buğusu ve taban suyu olmak üzere altı farklı türde bulunur. Su toprak içinde yukarıdan aşağıya doğru, yana doğru ve aşağıdan yukarıya doğru olmak üzere üç farklı şekilde hareket eder.

Toprak-Bitki İlişkileri

Toprak-bitki ilişkisinde bitki köklerinin dört önemli görevi vardır:

1. Bitkileri toprağa bağlamak,
2. Topraktan su ve mineral maddeleri almak,
3. Su ve mineral maddelerin alındıkları yerden gövde ve yapraklara kadar taşınmasını sağlamak,
4. Bitki hormonları ile diğer organik bileşikleri sentezlemek.

Bitki kökünün büyümesi ve gelişmesini etkileyen toprak etmenleri; toprak havası, toprak nemi, toprak sıcaklığı, toprak tekstürü ve toprağın pH derecesidir.

Topraklarda su ve hava ile dolu porozite denilen boşluklar bulunur. Granüler, nemli toprakların porozite oranı %60, teksel yapılı, nemsiz toprakların ise %40 dolaylarındadır. Porozite denilen bu boşluklar üç şekilde oluşur:

1. Toprak parçacıkları arasındaki boşluklar,
2. Bitkilerin kök kanallarının ortaya çıkardığı boşluklar,
3. Toprakta yaşayan mikroorganizmalar ve hayvanların meydana getirdiği boşluklar.

Köklerin büyümesi iyi havalanmış topraklarda daha hızlıdır. Kök büyümesi üzerine toprak havası üç başlıkta etki eder. Bunlar:

1. Toprak havasının oksijen içeriği,
2. Toprak havasının karbondioksit içeriği,
3. Toprak havasında bulunan anaerobik parçalanma sonucu oluşmuş hidrojen sülfür, metan ve hidrojen miktarlarıdır.

Kök büyümesinde toprağın tarla kapasitesi önemli bir etmendir. Genellikle bitkilerin kökleri yaş topraklarda kuru topraklara göre daha iyi büyümektedir. Bitki büyümesinde tarla kapasitesinin yanı sıra suyun içerdiği bileşenler de kökler için önemlidir.

Bitkilerde kök büyümesi sıcaklıktan doğrudan etkilenir. Optimum koşulların altında veya üstündeki sıcaklıklar kök büyümesini olumsuz etkiler.

Bitkilerde kökün büyümesi ve gelişmesi toprak tekstürüne doğrudan bağlıdır. Toprak bünyesinde bulunan kil, taş, kaya gibi yapılar ve taban su seviyesinin kök büyümesi üzerinde önemli etkisi bulunmaktadır. Bitki köklerinin killi topraklarda kumlu topraklara göre daha uzaması ve gelişmesi daha zordur.

Hidrojen iyonları konsantrasyonu ortamın pH derecesini gösterir. pH toprakların önemli bir özelliği olup bitki büyümesi ve gelişmesinde önem arz etmektedir. Kök gelişmesi genelde hafif asidik topraklarda, pH 5,5 – 6,5 arasında daha iyidir. Yüksek pH dereceleri kök büyümesini engeller.

Bitki-Su İlişkileri

Topraktan kökler aracılığıyla alınan su yapraklara iletilmekte buradan da büyük oranda su buharı şeklinde havaya verilmektedir. Bu suyun az bir miktarı, bitkinin metobolik faaliyetleri için kullanılır. Bitkiler topraktan su ile beraber besin elementlerini de alırlar.

Bitkilerde topraktan suyun alınması kökler vasıtasıyla olur. Bitki köklerinden suyun etkili bir şekilde alınması için kök yüzeyi ve toprak arasında yakın bir temasın bulunması gerekir.

Kök tüyleri ile alınan su, kök ucundan başlayarak kök ksilemine ve oradan da bitkinin içindeki diğer yapılarla yapraklara ve bitkinin en yüksek noktasına kadar taşınır.

Bitkiler topraktan sadece su almazlar aynı zamanda gelişmeleri için gerekli olan besin elementlerini de alırlar.

Kökler, su alımında olduğu gibi, besin elementlerinin alımında da başlıca rol oynayan kısımdır.

Besin elementleri toprağın katı, sıvı (toprak çözeltisi) ve gaz kısımlarında bulunur. Toprağın katı kısmı bitkiler için gerekli olan besin elementlerinin ana kaynağıdır. Toprağın sıvı kısmı, toprak çözeltisi olarak adlandırılır. Bir diğer ifade ile toprak çözeltisi içerisinde çözünmüş şekilde madde içeren toprak suyu” olarak da tanımlanabilir. Toprak çözeltisi, besin elementlerini iyonlar şeklinde içerir. Toprak çözeltisi, katı kısım ile denge halindedir, toprak çözeltisinin madde miktarının azalması durumunda katı kısımdan buraya madde geçişi olur.

Bitkilerde transpirasyon ve gutasyon olmak üzere başlıca iki şekilde su kaybı olmaktadır. Transpirasyon ve gutasyon dışında bitkilerde yaralanma ile de su kaybı söz konusudur. Bu tür su kaybına eksüdasyon (yaşarma) denir.

Bitkilerde buharlaşma şeklinde su kaybına transpirasyon denir. Fakat transpirasyon, bildiğimiz fiziksel buharlaşmadan ziyade, bitkide gerçekleşen fizyolojik olayların ve metobolik etmenlerin de rol oynadığı daha karmaşık bir olaydır. Transpirasyonda suyun stomalardan (gözeneklerden) ve yaprağın kütiküla ile kaplı epidermisinden geçerek buhar şeklinde kaybı söz konusudur. Gözeneksel transpirasyon, kütiküler transpirasyon, entiküler transpirasyon olarak üç e ayrılır.

Bitkilerde sıvı şeklinde su kaybına guttasyon denir. Domates bitkisinde gerçekleşen guttasyon kolaylıkla gözlemlenebilir.

Erozyon

Erozyon, toprağın bulunduğu yerden; yağışlar, sel suları, rüzgâr, çığ vb. etkenlerle taşınması olayıdır. Toprakların yok olmasına sebep olan etkenlerin başında erozyon gelmektedir. Ülkemizdeki erozyon; Avrupa’dan 12, Afrika’dan 17 kat daha fazladır. Ülkemizde zirai alanların %59’unda, meraların %64’ünde, orman arazilerinin %54’ünde erozyon devam etmektedir. Topraklarımızın % 14’ünde hafif, % 20’sinde orta ve % 63’ünde şiddetli ve çok şiddetli derecede erozyon tehlikesi mevcuttur.

Erozyon, sebeplerine göre başlıca beş sınıfa ayrılmaktadır:

• Su erozyonu,
• Rüzgâr erozyonu,
• Çığ erozyonu, Yerçekimi erozyonu,
• Buzul erozyonudur.

Su erozyonu, diğer erozyon çeşitleri içerisinde etkisi ve görülme sıklığı en büyük olan erozyon türüdür. Ülkemizde topraklarımız %99 oranında su erozyonu ve %1 oranında rüzgâr erozyonundan etkilenmektedir. Su erozyonu genellikle bitki örtüsünün zayıf veya tamamen yok olduğu eğimli arazilerde oluşur.

Toprağı sürekli üretken kılmak için tek veya bir arada kullanılan bütün uyarlanabilir önlemler, muhafaza araçlarını oluşturur. Toprak ve su muhafazasında amaç,  yağmur damlasını düştüğü ve toprağın oluştuğu yerde tutabilmektir. Bunun için alınması gereken en önemli toprak koruma önlemleri:

• Bitkisel önlemler: Bitkiler yağmur damlasının toprak üzerinde oluşturacağı darbeyi sönümler, akışa geçen yağmur sularının hızını keser. Böylece hem topraktan parçacıkların kopması hem de kopan parçaların uzak bölgelere taşınması engellenmiş olur.
• Bir diğer uygulama da örtülü tarımdır. Bu uygulamada toprak kış mevsimi boyunca çıplak bırakılmamakta bunun yerine baklagiller (yonca, çayır gülü, taş yoncası, bezelye, acı bakla, vb.), buğdaygiller (çavdar, yulaf arpa, darı, vb.) ve hardal, turp gibi örtü bitkileri yalın veya karışım halinde ekilmektedir. Bu uygulamaya yeşil gübreleme de denilmektedir.
• Toprak yönetimi (Kültürel İşlemler): Toprak işlemede toprak yüzünü kalıntılı ve pürüzlü bırakarak erozyonun azalmasını sağlayan tarım aletleri kullanılmalıdır. Eğimli arazilerde tarımsal işlemler eğime dik ve şeritsel tarım uygulamasıyla yapılmalıdır. Şeritsel tarımda sık gelişen bitkiler diğer bitkiler ile şeritler halinde sıra ile ekilir.
• Fiziksel önlemler: Kültürel işlemlerin yeterli olmadığı durumlarda fiziksel önemler alınmalıdır. Fiziksel önlemleri teraslama yapılması, tarla kenarlarındaki suyollarının bitkilendirilmesi ve otlu suyollarının çıkış ağızlarına taş kaplamalı düşü yolları ile ıslah çalışmaları oluşturmaktadır.
• Doğal alanların başka amaçlar doğrultusunda kullanılmasını engellemek.