Topraksız Tarımda Kapiler Sistemler

Günümüzde örtü altı yetiştiriciliği seralardaki ve alçak plastik tüneller altındaki tarımsal üretimi kapsamaktadır ve 2004 yılı itibarı ile toplam örtü altı alanımız 47773.1ha’dır. Bu alanın %35.7’si (17054.5 ha) alçak plastik tünel, %64.3’ü (30718.8 ha) ise sera alanlarından oluşmaktadır (DİE, 2004).Seracılık birim alandan yüksek verim alınmasını sağla-yan ve böylelikle küçük arazilerin bile en karlı biçim de değerlendirilmesini mümkün kılan bir üretim şeklidir. Ülkemiz seralarında üretim çoğunlukla ısıtma yapmadan, mevcut iklim koşullarından olabildiğince yararlanılarak, oldukça basit yapılar altında yürütülmekte ve halen geleneksel şekilde toprakta yapılmaktadır.Ayrıca seralarda yetiştirilen türlerin ekonomik önemleri nedeni ile rotasyon yapılmamakta ve üreticiler ardı ardına aynı türleri yetiştirmektedirler (Tüzel, 2004). Seralarda uygulanan mono kültür; toprak kaynaklı hastalık ve zararlıların artışına ve toprak yorgunluğun aneden olarak, verim ve kalite azalmaları gibi üretimi kısıtlayan çe itli sorunları da beraberinde getirmektedir. Bu sorunları ortadan kaldırmak için; fazla miktarda organik madde kullanılabilir, sera toprağı yaz aylarında yıkanıp işlenebilir, sürülme tabanı kırılabilir ya da gerektiğinde toprak değiştirme yapılabilirsede, bu işlemlerin etkinliği ve yapılma zorluğu yeni yöntemler arama zorunluluğunu günde-me getirmiştir (Gül ve ark., 1998). Yeni yön-temler içinde uygulanabilir en etkin yollardan biri olan toprak dezenfeksiyonunda ise buharla dezenfeksiyonun maliyetinin yüksek olması, kimyasal dezenfeksiyonda ise kullanılan en yaygın dezenfektan olan metil bromit (MeBr)’in Montreal Protokolü çerçevesinde2005 yılı sonuna kadar gelişmiş ülkelerde kullanımının yasaklanmış, gelişmekte olan ülkelerde 2015’de, ülkemizde ise 2007 yılı sonu itibariyle yasaklanmış olması nedeniyle alternatif uygulamalar aranmaya başlanmış-tır. Seralarda mono kültür uygulamaları sonu-cu, toprak patojenlerindeki artışa karşı, kimyasal dezenfeksiyonun kullanılmadığı durum-larda diğer bir alternatif uygulama da toprak-sız tarımdır (Gül ve ark., 1998; Van Os ve ark., 2000; Tüzel ve Özçelik, 2004). Nitekim bu sorunların giderilmesinde etkinliğinin anlaşılmasıyla ülkemizde de topraksız tarımal anları 2002 – 2006 yılları arasında 60 ha’dan153.5 ha’a yükselerek 2.56 kat artmıştır(Birol Öncel, sözlü görüşme).Genel bir tanımlama ile topraksız tarım, hertürlü tarımsal üretimin durgun veya akanbesin eriyiklerinde, besin sisinde veya besineriyiği ile beslenmiş katı ortamlarda gerçek-leştirilmesidir (Sevgican, 1999). Bu açıdanbakıldığında topraksız tarım, su kültürü (hid-roponik) ve ortam kültürü (substrat kültürü)olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Su kültü-ründe bitkiler besin eriyiği içinde yetiştiri-lirken (Winsor ve Schwarz, 1990; Resh, 1991;Burrage, 1999); ortam kültüründe bitki kök-leri organik, inorganik veya sentetik ortamlariçindedir (Schwarz, 1995; Sevgican, 1999).Her iki yetiştirme tekniğinde de bitkilerin besin maddesi ve su gereksinimleri, gelişmeleriiçin gerekli tüm elementleri içeren besin eri-yikleri kullanılarak karşılanmaktadır (Jensen,1997; Sevgican, 1999; Maloupa, 2002).Topraksız tarımda besin eriyiğinin yönetimiise açık ve kapalı sistemler olmak üzere ikifarklı şekilde yapılmaktadır. Açık sistemde,besin eriyiği tek yönlü kullanılarak bitki kökbölgesine uygulandıktan sonra drene olaneriyik sistemden uzaklaştırılarak dışarı atıl-makta; kapalı sistemde ise besin eriyiği kökbölgesine uygulandıktan sonra drene olaneriyik toplanıp kontrol edilerek bitki kökbölgesine tekrar (resirkülasyon) uygulanmak-tadır (Winsor ve Schwarz, 1990; Resh, 1991).Açık sistemler uygulama kolaylığı sağlamaklabirlikte, en büyük dezavantajı; su ve besinelementlerinin dışarı atılması sonucunda, sukullanım randımanını düşürmesi ve yüzey veyeraltı sularını kirletmesidir (Van Os, 1999;Gül ve ark., 2001). Nitekim açık sistemdesonbahar ve ilkbahar yetiştiriciliğinde 1 hasera alanından ortalama olarak sırasıyla 1027ve 1081 m3 (Meriç, 2006), 1 yıllık üretimdenise 5 ton gübre içeren 2000 m3 besin solüsyo-nunun sera dışına atıldığı, bunun da toprakve taban suyu kirliliğine neden olduğu bildi-rilmektedir (Benoit ve Ceustermans, 1995).Bu da toprak ve taban suyu kirliliğine nedenolmaktadır. Kapalı sistemlere geçişle birlikte,yüzey ve yeraltı sularının kimyasallarla kir-lenmesiazaltılabilmekte,gelenekselaçıksistem yetiştiriciliğine göre su ve gübre tasar-rufu sağlanmaktadır. Kapalı sistemlerde baş-lıca dezavantajlar ise besin eriyiğinin resirkü-lasyonu sırasında patojenlerin yayılma riskive besin elementleri miktarlarında oluşabi-lecek dengesizliktir (Schröder ve Lieth, 2002).Besin solüsyonunun sistemde yeniden dolaş-tırılması nedeni ile kapalı sistemler patojen-lerin bütün sistemde hızla yayılma riskinitaşıdığından dezenfeksiyon gerektirmektedir.Besin solüsyonunun dezenfeksiyonunda bak-terilere, mantarlara ve virüslere karşı etkiliolabilen aktif (ısı uygulaması, ozon uygula-ması, ultraviole (UV) radyasyon uygulaması,membran filtrasyonu, aktif hidrojen peroksit(H2O2), iyotlama) ve pasif dezenfeksiyon yön-temleri (yavaş kum filtrasyonu) kullanılmak-tadır (Öztekin ve ark., 2003).Kapilar sistemler; kapalı sistemler içinde,bitkilerin birbirinden bağımsız saksı ya da saksı gruplarında olduğu ve besin solüsyonu-nun dezenfeksiyon gereğinin ortadan kalktığıetkin ve gelecek için umut verici bir uygula-madır.Bu makalede, kapilar sistemlerin çalışma prensibi anlatılarak, avantajları ve dezavan-tajlarıyapılan çalışmaların ışığı altında değerlendirilmiştir.

Kapilar SistemlerKapilar sistemler, besin eriyiğinin bitki kökbölgesine alttan uygulandığı, ortam içinde kapilarite ile yükseldiği ve herhangi bir atıkçözeltinin oluşmadığı (Zero Runoff System –ZRS) sistemlerdir (Şekil 1).Sistemin çalışma prensibi, ilgili besin eriyiğideposundan filtreden geçirilerek, kılcal boru-lar yardımıyla alınan eriyiğin bitki kök bölge-sinin altından (saksı tabanından) uygulanma-sına dayanır. Bu amaçla bitki kök bölgesininaltında, saksı tabanına yerleştirilen şaman-dıra esaslı özel vanalar (Şekil 2) kullanılır.Vanalar yardımıyla saksı tabanında süreklisabit yükseklikte tutulan besin eriyiği gerek bitki su tüketimi gerekse saksı yüzeyindenolan buharlaşma nedeniyle kapilarite ile ye-tiştirme ortamı boyunca saksı yüzeyine doğruhareket eder. Kapilar sistemlerde suyun tüke-timi zaman ve miktar açısından doğrudanbitki tarafından belirlenmektedir.Ülkemizde kullanılan kapilar sistemler yurtdı-şından ithal edilmiş, patent almış ve ticariolarak AutoPot olarak adlandırılan sistemlerile yerli imalat olan ve saksıların strofordanyapıldığı sitemlerden oluşmaktadır. Her ikisistemde de kullanılan vana tipleri aynıdır.İthal sistemlerde saksılar tekli, ikili ya dadörtlü olabileceği (Şekil 3) gibi yatay ya dadikey, PE ya da strofor olabilmektedir. Dikeysaksılar tek bitki alırken, saksı maliyetleriniazaltmak için yatay strofor saksılar bitkibaşına aynı ortam hacmi ile 5 bitki alabil-mektedir.Kapilar sistemlerin avantaj vedezavantajlarıBesin eriyiği bitki kök bölgesinin altında,saksı tabanına yerleştirilen özel vanalar saye-sinde sürekli sabit yükseklikte tutulduğun-dan ve su kullanım zamanı ve miktarı bitkitarafından belirlendiğinden damla sulamasistemlerinde gereken sulama programlamasıihtiyacı bu sistemlerde yoktur. Bununla bir-likte, besin solüsyonu basit bir boru siste-miyle ve yerçekimi etkisiyle saksılara ulaştı-rılır. Dolayısıyla pompa, pahalı boru sistem-leri, otomatik kontrol sistemi ve drenajgerektirmediğinden sistem ucuzdur. Bitki sutüketimine bağlı olarak su kullanımı otomatikvanalarla düzenlenir. İş gücünden tasarrufsağlar. Elektrik enerjisine ihtiyaç duymaz.Birbirinden bağımsız saksı ya da saksı grup-larında yetiştiricilik yapıldığından kök hasta-lıklarıyla ilgili problemlerin yayılması sınırlıdır. Yapraklar ıslatılmadığı için yaprakhastalıkları daha az ortaya çıkar. Farklı bitkitürleri için farklı besin eriyiği ihtiyaçlarıkolaylıkla karşılanarak yetiştiricilik yapıla-bilir. Uniform bir bitki gelişimi sağlar (Knightve ark., 1994; Uva ve ark., 1998; Fah, 2000;Green ve ark., 2000, Penisi ve Van Iersel,2000; Krishna, 2002; Cox, 2003).Damla sulama; basınç değişimi ve tıkanmagibi nedenlerle sera içinde uniform olmayanbir su dağılımına neden olabilmektedir. Yineiklim faktörlerinin sera içinde değişiklik gös-termesi nedeniyle aynı bitkinin değişik nok-talarda su ihtiyacının farklı olabileceği birgerçektir. Bununla birlikte, kapilar sisteminortam içindeki nemi stabil tutulmakta, farklıbitki ve ortam koşullarına kolaylıkla adapteedilebilmektedirler. Solar radyasyon dağılımı-nın düzensiz olduğu ya da yüksek buharlaş-tırma etkisinin bulunduğu kuru sera içi iklimkoşullarında bile sistemin güvenle kulanı-labilirliği, yetiştiriciye sulama zamanı ve mik-tarı konusunda karar verme zorunluluğugetirmemesi, dışarıdan bir enerjiye ihtiyaçduymaması ve maliyetini düşürebilecek farklıüretim çeşitlerinin geliştirilebilirliği sistemindiğer üstün tarafları olarak görülmektedir(Saarinen ve Reinikainen,1995).Kapilar sistemlerin en büyük avantajı, atıkçözelti oluşturmadığı için su ve gübre tasar-rufu sağlaması ve çevreyi kirletmemesidir.Temelde kapalı bir sistem olan kapilar sistem-ler, kapilar olmayan kapalı sistemlerle karşı-laştırıldığında dahi atılan besin solüsüyonumiktarının çok düşük olduğu belirtilmektedir.Nitekim Incrocci ve ark. (2006), 2002 ve 2004ilkbahar dönemlerinde, kapalı sistem ile ka-pilar sistemin domates bitkisinin su tüketimive gelişimi üzerine etkilerini incelemiş ve aynızamanda kapilar sulama ile resirküle edilen besin eriyiğindeki tuz birikimini belirlemiş-lerdir. Yaklaşık 3 ay süren araştırmada, ka-palı sistemde dönem boyunca elektriksel ilet-kenlik seviyesinin 6 dS/m eşik değerinigeçmesi nedeniyle toplam 6 kez besin eriyiğideğişimi yapılırken, kapilar sistemde budeğereulaşılmamasınedeniyleyenilemeolmamıştır.

Dikimden sonraki 48 gündekapalı sistemde ilk besin eriyiği yenilemesiyapılmış ve o andaki kümülatif bitki sutüketimi 120 l/m2 olarak belirlenmiştir. Aynıanda kapilar sistemde besin eriyiğinin elek-triksel iletkenliği ise 3.95 dS/m olmuştur.Periyodik yıkamaların kapalı sistemde besineriyiği elektriksel iletkenliğini hiçbir zamanorijinal seviyesi olan 3 dS/m’ye getiremediğibildirilmektedir. Dönem sonunda, kapilar sis-temde ve kapalı sistemde, sırasıyla, uygula-nan besin eriyiği miktarı 324 l/m2 ve 373l/m2, atılan besin eriyiği miktarı 9 l/m2 ve 62l/m2, su tüketimi 315 l/m2 ve 312 l/m2, sukullanım randımanı 32.7 g/l ve 29.2 g/lolarak bulunmuştur.McIntyre ve McRae (2005), 33 hafta boyuncaticari adı Autopot olan kapilar sulama tekniğiile yetiştirme ortamı olarak kayayünününkullanıldığı açık sistemi domates yetiştiriciliğiaçısından karşılaştırmışlardır. Açık sistemdeuygulanan besin eriyiği miktarı 298 l/bitkiolurken kapilar sistemde 94 l/bitki olarakbelirlenmiştir. Açık sistemde 33 hafta boyun-ca ortalama %40 yıkama oranı elde edilmiş vebunun sonucu olarak ortalama 119 l/bitkidrenaj sistem dışına uzaklaştırılmıştır veuzaklaşan besin eriyiğinin ortalama elektrik-sel iletkenliği uygulanan eriyikten 1.2 dS/mdaha yüksek olmuştur. Kapilar sistemde isedönem boyunca atık solüsyon oluşmamış an-cak 28 haftaya kadar kapilar sistemde saksıtabanında besin eriyiği elektriksel iletkenliği3.4 dS/m’e yükselmiştir.Saarinen ve Reinikainen (1995), topraksıztarımda domatesin bitki su tüketimi ve verimdeğerlerini araştırmıştır. Bu amaçla 3 yılboyunca açık sistem ile birlikte 6 farklı ka-pilar paspası (mat) karşılaştırmıştır. Araştır-mada, bitki su tüketimi değerlerini 1 ve 2yılda açık sitemde 589 ve 709 mm olarakbulurken, bu değerler 2 yıl boyunca kapilarsistemde 456 ile 586 mm arasında değiş-miştir. 3 yıla ait su tüketim değerleri araştır-mada belirtilmemiştir. Araştırmanın ilk ikiyılındaki verim değerleri arasında büyük farklılıklar bulunmamakla birlikte 3 yıldakapilar sistemden elde edilen verim 31.9 ile34.5 kg/m2 arasında değişirken açık sistemde29.9 kg/m2 olmuştur.Yelanich ve Biernbaum (1990), açık sistemde4 farklı yıkama oranı (%0, %12, %25, %50) ilekapilarsulamakullanaraknoelyıldızı(Euphorbia pulcherrima) bitkisi üzerinde yap-tıkları araştırmada, kapilar sulamanın bitkigelişimini beklenildiği ölçüde olumsuz etkile-mediğini bildirmektedirler. Bununla birlikte,sera dışına atılan besin eriyiği miktarınınyıkama oranını azaltarak, daha düşük kon-santrasyonlarda besin eriyiği kullanarak yada kapilar sulama ile azaltılabileceğini belirt-mektedirler. Ancak uygulamalar sırasında sukalitesinin mutlaka göz önünde bulundu-rulması gerektiği de araştırmacılar tarafındanifade edilmektedir.Kapilar sistemler her koşulda ekonomik açı-dan karlı olamayabilirler (Uva, 2001). Nitekimkapilar sistemlerde, bitki tarafından kullanıl-mayan besin elementleri köklerin daha azbulunduğu yetiştirme ortamının üst kısmındabirikmekte ve tuzluluk meydana getirmek-tedir. Birikim her ne kadar köklerin az olduğubölgede gerçekleşse de, tuz birikimi nedeniylebu sistemler üretim sezonunun uzun ve sı-caklığın yüksek olduğu Akdeniz iklim kuşa-ğındaki yetiştiricilik üzerinde olumsuz etkileryaratabilmektedir (Reed, 1996; Lieth, 1996;Fah,2000;Santamariaveark.,2003;Rouphael ve Colla, 2005a). Oysa Treder veark. (1999), bitki köklerinin daha çok ortamınorta ve saksı tabanına daha yakın olan altkatmanlarında yoğunlaşması nedeniyle, orta-mın üst katmanlarında biriken tuzların genel-likle bitki gelişimi açısından bir problemyaratmadığını bildirmektedirler.Elia ve ark. (2003), kapilar sistemle sulananiki farklı cherry domates çeşidinde, ortamiçindeki besin eriyiği hareketinin evaporasyonve transpirasyondan etkilendiğini ve bu ne-denle de tuz birikiminin yetiştirme ortamınınüst kısmında meydana geldiğini bildirmekte-dir. Aynı araştırmada 2, 4 ve 6 dS/m’lik 3farklı besin eriyiği elektriksel iletkenliği sevi-yesinde, saksıların taban kısmındaki elektrik-sel iletkenlik değerlerinin üst kısımdakinegöre daha yüksek olduğu belirtilmektedir. Üstkatmandaki tuz birikiminin bitkinin osmotikstresten daha az etkilenmesini sağlarken ortamın tekrar kullanılabilirliğini kısıtlamak-tadır. Bununla birlikte, bazal yaprak yapısı-nın da evaporasyonu etkileyerek kapilarite iletuz taşınımı üzerine olumsuz etki yarattığıifade edilmektedir. Nitekim bazal yapraklarıdaha büyük olan çeşitte üst katmandakielektriksel iletkenlik küçük olan çeşide göredaha düşük bulunmuştur.Zheng ve ark. (2005), 4 hafta boyunca gerberabitkisinin 4 farklı besin eriyiği reçetesinde(Tam doz (1.7 dS/m), %50 doz (1.0 dS/m),%25 doz (0.5 dS/m) ve %10 doz (0.2 dS/m))kapilar sistemdeki gelişimini ve su tüketiminiinceledikleri çalışmada, besin eriyiği konsan-trasyonunun %50’ye kadar düşürülmesiningerbera gelişimini olumsuz yönde etkileme-diğini bildirmektedirler. Tüm denemelerdeortamın üst 1/3’lük kısmında alt kısmınagöre yaklaşık 3 – 13 kez daha fazla tuz biri-kimi meydana gelmekle birlikte, bu birikimdüşük besin eriyiği konsantrasyonunun uy-gulandığı konularda daha az bulunmuştur.Rouphael ve Colla (2005b), topraksız kabakyetiştiriciliği üzerine yaptıkları araştırmada,kapilar sistem ile sulanan bitkilerin kök böl-gesinin üst 0 – 7.5 cm’sindeki tuzluluk değe-rinin ilkbahar dönemi sonunda sonbahardönemine göre 2 kat daha yüksek olduğunubelirtmektedir. Bu sonucu da ilkbaharda seraiçi solar radyasyon ve sıcaklığın sonbaharagöre daha yüksek olmasına bağlamaktadırlar.Incrocci ve ark. (2006), 2002 ve 2004 ilkbahardönemlerinde, kapilar sulama ile resirküleedilen besin eriyiğindeki tuz birikimini belirle-dikleri çalışmalarında; ortam içindeki tuzdağılımının kapilar sistemde köklerin daha azbulunduğu yüzeye yakın üst katmanda dahayüksek (yaklaşık 13 dS/m) orta (7 dS/m) vealt (4 dS/m) katmanlarda ise daha düşükolduğunu belirlemişlerdir. Kapalı sistemde isetersine, tüm ortam içinde yaklaşık eşit kökdağılımı belirlenmiş, üst katmanda daha dü-şük elektriksel iletkenlik seviyesi ölçülürken(yaklaşık 4 dS/m) orta (5.5 dS/m) ve alt (6.5dS/m) katmanlarda daha yüksek ölçümlerelde edilmiştir.Kapilar sistemlerin kurulum masraflarınınyüksek olması, saksıların yerleştirildiği yüzey-de besin eriyiğinin saksı altında uygun dağılı-mının sağlanması açısından tesviyenin gerekliolması bir diğer dezavantaj olarak görülse de maliyeti düşürebilecek farklı üretim çeşitleri-nin geliştirilebilirliği (Saarinen ve Reinikainen,1995; Meriç, 2006) bu dezavantajı elimineedebilmektedir.SONUÇTopraksız tarım ülkemizde kısa bir geçmişesahip olmasına rağmen hızla gelişmektedir.Bununla birlikte yetiştiriciliğin büyük bir kıs-mının, uygulanan besin eriyiğinin damla su-lama ile uygulandığı, bitki kök bölgesindendrene olduktan sonra sistemden uzaklaştırıl-dığı, daha az etkin açık sistemler şeklindeyürütüldüğü de bilinmektedir. Ancak, ülke-miz seracılığında ticari üretimde yaygın olanortam kültüründe, sürdürülebilirliğin sağlan-masına yönelik olarak su ve gübre kullanımetkinliğinin artırılması önem taşımaktadır.Kapalı sistemler, topraksız yetiştiricilik sis-temleri içinde daha yüksek su ve gübre kula-nım etkinliği sağlayan, daha fazla teknik bilgigerektiren çevre dostu sistemlerdir. Bu sis-temler içinde yer alan ve son yıllarda su vegübre kullanım etkinliği ve çevre korumaönlemlerine olan dikkatin artması nedeniyletekrar önem kazanan kapilar sistemler iseüretim sezonu içinde gerek atık besin çözel-tisinin oluşmaması, gerekse yüksek randı-manlar sağlaması nedeniyle umut vericigörünmektedir. Bunun yanında sistemin enönemli problemleri olan kök bölgesindeki tuzbirikimi, damla sulamanın uygulandığı diğer topraksız tarım sistemleriyle karşılaştırıldığında birim alandan az da olsa daha düşükverim elde edilmesi (McIntyre ve McRae, 2005;Incrocci ve ark., 2006) ve ilk kurulum masraf-larının yüksek olabilmesi; sistemin teknik ve ekonomik yönden analizi ile ilgili yeni araştır-maları gerektirmektedir. Bununla birlikteAkdeniz iklim kuşağında yer alan ülkemizd esera içinde daha yüksek sıcaklık ve solar radyasyon değerlerinin görüldüğü ilkbahar yetiştiriciliği, bitki kök bölgesindeki tuz biriki-mini arttırması nedeniyle daha risklidir. Bu açıdan, kapiler sistemler için yetiştiricilik dönemlerine uygun yeni besin eriyiği reçetele-rinin geliştirilmesi ve bunların test edilmeleride önem kazanmaktadır.Önümüzdeki yıllarda topraksız tarımla ilgili olarak çevre koruma açısından alınabilecek muhtemel bazı önlemlerin üretici üzerindeki etkilerini en aza indirebilmek amacıyla, kapalı sistemlerin bir şekli olan kapiler sistemlerBu nedenle sözü edilen sistemler üzerindeki gelecek açısından ümit verici görünmektedir.araştırmalar sürdürülmelidir.