Topraklarımızın organik madde içeriği ve mikroorganizmaların sayısı toprak strüktürü ve bitkilerin gelişimi için oldukça önemlidir. Toprağın içerisinde hava, su, organizmalar ve organik madde mevcuttur. Toprağın kalitesinin artması bu faktörlerin bir arada bulunması ile ilişkilidir. Topraktaki canlılar yaşamlarını devam ettirmek için organik maddeye gereksinim duyarlar. Eğer topraktaki organik madde içeriği yeterli düzeyde değilse doğal olarak topraktaki canlılık da giderek azalacaktır. Sonuç olarak, toprakların kalitesi ve verimliliği düşmeye başlayacaktır.
Organik madde materyal kaynağı; hayvan gübreleri, bitki artıkları (dal, yaprak, sap vb.),saman, anız ve diğer organik atıklardır. Diğer önemli organik madde kaynağı ise; humustur. Organik madde olmadan devamlı kimyasal gübreye maruz bırakılan topraklarda tarım yapmak sürdürülebilir değildir. Bu nedenle organik madde ihtiyacı göz ardı edilmemelidir.
Yapılan bir çalışmada(3) Türkiye topraklarının organik madde durumu incelenmiş ve organik madde kapsamının çok az olduğu toprakların en fazla bulunduğu bölge oransal ve miktar bakımından Ege bölgesi (%38,13), organik madde kapsamı az olan toprakların en fazla bulunduğu bölge Doğu Bölgesi (Orta Doğu) (%52,35) ve organik madde kapsamının iyi olduğu toprakların en fazla bulunduğu yer ise Karadeniz (%16,17) bölgesi olarak belirtilmiştir. Ülkemiz organik madde açısından zengin olmayan bir haritaya sahiptir. Bu nedenle topraklarımızdaki organik madde içeriğini korumamız ve arttırmamız gerekir.
Tarımsal faaliyetlerde birim alandan yüksek oranda ürün elde edebilmek için gübreleme işlemi yapılmaktadır. Gübre ile bitkinin ihtiyaç duyduğu besin maddelerinin verilmesi amaçlanır. Organik madde ile bitkinin ihtiyaç duyduğu bitki besin elementlerini dengeli bir seviyede tutmak son derece elzemdir. Organik materyaller toprakta hızlı bir şekilde ayrıştıkları için zamanla topraktan uzaklaşırlar. Bu nedenle topraktaki organik madde içeriğinin devamlılığını sağlamaya ve dengeyi korumaya ihtiyaç duyulmaktadır.
Bu amaçla biyokömür üzerindeki araştırmalar giderek artmıştır. Biyokömür (Biyochar), biyokütlenin oksijenin olmadığı ya da çok az bulunduğu ortamda piroliz yolu ısıtılması ile elde edilen, karbon içeriği bakımından oldukça zengin bir üründür. Kullanım şekli yönünden odun kömürü ile farklılık gösterir. Biyokömür, yakıt olarak kullanılmaz. Atmosferdeki karbonu yakalama ve toprakta tutma amacı ile kullanılır. Tarımsal artıklar, orman artıkları gibi biyokütlelerden biyokömür (biyochar=biyoçar) elde edilebilir. Isıtıldığında biyokütlenin içerisindeki karbonhidratların yapısının karbonlara dönüşmesi ve toprağın ihtiyaç duyduğu organik madde materyali hâlini alması ile bilinmektedir.
Yapılan bir çalışmada (1) biyokömürün toprak kalitesini iyileştirici ve koruyucu etki gösterdiği, su tutma ve katyon değişim kapasitesini optimum seviyelerde tuttuğu belirtilmiştir. Ayrıca ayrışmaya karşı dayanıklı olması, alkalilik, yüksek besin içeriği, gözenekli yapısı, bitkilerin azot (N) isteğini karşılaması gibi pek çok avantajları olduğu ifade edilmiştir. Gözenekli yapısı sayesinde mikroorganizmalar daha kuvvetli yapışmaktadır. Böylece fazla yağış, toprak erozyonu gibi olumsuz süreçlerde mikroorganizma kaybı en aza inmektedir. Çalışmada 7 farklı materyalin piroliz öncesi ve sonrası özellikleri incelenmiştir.
pH değeri tarımsal faaliyet için de oldukça önemlidir. Biyoçarın yedi farklı hammaddedeki pH değişimlerine bakıldığında piroliz sıcaklığının artması ile birlikte pH miktarının da arttığı görülmüştür.
Aynı çalışmada toplam karbon ve toplam azot içerikleri de incelenmiştir. Piroliz sıcaklığından fazlasıyla etkilendikleri, daha yüksek sıcaklıklarda karbonlaşma oranının arttığı görülmüştür. Ayrıca yüksek azot (N) içeriği ile topraktaki bitki besin elementi düzeyini önemli derecede artıracağı ve ürün verimliliğinde artış sağlayabileceği ifade edilmiştir.
Yedi farklı hammadde kullanılarak elde edilen biyoçarların fosfor ve potasyum içerikleri incelendiğinde; proliz sıcaklığının artışı ile fosfor (P) içeriğinin de arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca potasyum (K) içeriğindeki artış fosfordaki artışa göre daha belirgindir.
İlgili Ürünler
Çalışmadaki verilere göre mısır koçanı ve buğday samanı kullanılarak elde edilen biyoçarlarda kalsiyum (Ca) ve magnezyum (Mg) oranlarının piroliz sıcaklığının artması ile azaldığı ancak; büyükbaş hayvan gübresi, domates artıkları ve kavak talaşı kullanılarak oluşturulan biyoçarlarda piroliz sıcaklığının artması ile birlikte Ca ve Mg miktarlarda artış olduğu gözlemlenmiştir.
Kükürt (S) ve Sodyum (Na) içerikleri incelendiğinde; büyükbaş hayvan gübresi, çeltik kavuzu ve kavak talaşından elde edilen biyoçarların sıcaklık artışı ile birlikte S içeriğinde azalma; domates artıkları, fasulye artıkları, mısır koçanı ve buğday samanından elde edilen biyoçarların S içeriğinde ise artış olduğu görülmüştür. Na konsantrasyonları ise; çeltik ve buğday samanında önemli ölçüde değişiklik göstermezken diğer biyoçarlarda yüksek düzeyde arttığı gözlemlenmiştir.
Yapılan bu çalışma, piroliz sıcaklığının üretilen biyoçarların üzerinde önemli etkisinin olduğunu göstermiştir. Aynı zamanda biyoçar için kullanılacak hammaddelerin çeşitleri biyoçarın özelliği ve faydası üzerinde etkilidir. Biyoçarın pH değerinin yüksek olması bazı mikro besin elementlerini faydasını azaltabilir ancak toprağın katyon değişim kapasitesini artırmaya yardımcı olur. Bu durumda kalsiyum ve potasyum gibi besin elementlerinin bitkilere faydası artırılabilir. Biyoçar kontrollü sıcaklık ile istenilen şekilde üretilerek toprak yapısının fiziksel özelliklerini düzeltmeye yardımcı olabilir.
Biyoçar ve Bitki Hastalıkları İlişkisi
Dünyada yayımlanan pek çok literatür, biyoçar ya da biyokömür ilavesinin toprağı iyileştirici, verimliliği artırıcı etkisi olduğunu bildiriyor. Aynı zamanda hastalıkların oluşmasını engelleyerek bitkinin büyüme ve gelişmesini olumlu yönde etkilediği belirtiliyor. Çeşitli araştırmacıların çalışmaları, biyokömür ilavesinin pozitif yönde etkisinin olduğu şeklindedir. Bu araştırmacıların yaptığı çalışmaları inceleyen makale (2) bu konudaki çalışmaları ortaya koymaktadır.
Araştırmacıların yaptığı çalışmada, 650 °C’de piroliz edilen meşe fıstığından elde edilen biyoçar, çilek yetiştirilen ortama %3 oranında ilave edilmiş; yüksek taze (%116,5 artış) ve kuru bitki ağırlığında artış (%114,3 artış), bitki yapraklarında ve meyvelerinde mantar patojeni olan Botrytis cinera’ye daha düşük hassasiyet görülmüş ve rizosferde mikrobiyolojik çeşitlilik oluştuğunu gözlemledikleri belirtilmiştir (2).
Yine araştırmacılar çeltik kavuzundan elde edilen biyoçarın jinseng bitkisi ve toprak organizmaları üzerine olan etkisini incelemiş; jinseng bitkisi (Panaxginseng) ve toprak organizmalarının (Cylindrocarpon destructans ve Fusariumsolani) sebep olduğu kök çürüklüğüne etkisinin, biyoçar kullanılmayan toprağa kıyasla biyoçar kullanılan toprakta mantar hastalığını baskıladığını belirtmişlerdir. Ayrıca topraktaki rizosfer tabakasına yapılan biyoçar ilavesi mikroorganizma çeşitliliğini artırdığını belirtmiştir (2).
Sonuç olarak yapılan çalışmalara bakıldığında; biyoçarın etkisinin piroliz sıcaklığı ve hammadde türüne göre değişiklik gösterdiği görülüyor. Genel olarak toprağın su tutma kapasitesini artırdığı ve bitkinin ihtiyacı olan besin elementlerinin yıkanmasının azaltıcı etkisinin olduğu belirtiliyor. Bu bakımdan toprağın iyileşmesine katkısı olan bir katkı maddesi olarak kullanılabileceği öngörüler arasındadır. Fakat çok daha fazla sayıda akademik çalışmaya, çeşitli uygulamalara ve farklı hammaddeler ile çalışmaya ihtiyaç vardır. Ülkemizdeki toprakların organik madde içeriği düşünüldüğünde bu çalışmaların gerçekleştirilmesi son derece önemlidir. Yapılacak çalışmaların ülke ekonomisine, ekosistem dengesine,ürün verimliliğine ve iklimin iyileşmesine katkı sağlayacağına inanıyorum.
Kaynaklar
- Akkurt, B., Günal, H., Erdem, H., & Günal, E. Piroliz sıcaklığının biyoçarların bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerine etkileri. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 8(1), 1-13.
- GÜNAL, E., & ERDEM, H. (2018). Biyokömür; Tanımı, Kullanımı ve Tarım Topraklarındaki Etkileri. Journal of Adnan Menderes University, Agricultural Faculty, 15(2).
- Sönmez, B., Özbahçe, A., Akgül, S., &Keçeci, M. (2018). Türkiye Topraklarının Bazı Verımlilik Ve Organik Karbon (TOK) İçeriğinin Coğrafi Veritabanının Oluşturulması (in Turkish). Tarım ve Orman Bakanlığı, Tarımsal Araştırmalar ve Politikalar Genel Müdürlüğü Proje Sonuç Raporu TAGEM (Vol. 13). TSKAD/11.