Dikey Tarım ve Topraksız Sistemler: Tarımın Geleceği

Zamanın eleğinden geçen diğer her öge gibi, insan yaşamının temel besin kaynağı olan tarım da evrimleşiyor. Teknolojinin de etkisiyle her geçen gün tarım alanında gelişmeler boy gösteriyor. Şehirleşme yolunda ortaya çıkan topraksız tarım sistemleri de, bu alanda birçok yenilik sağlayarak gıda üretiminin sürdürülebilirliğine destek olmakta. Bu içeriğimizde; topraksız tarım sistemlerinin tarihini, çeşitlerini, işleyiş biçimini, kullanım alanlarını, üretilen tarım ürünlerini ve faydalarını çok yönlü biçimde işleyeceğiz. Keyifli okumalar!

Tarihten Örneklerle Topraksız Tarım Süreci

Topraksız tarım daha çok yakın geçmişe ithaf edilse de, aslında tarih sahnesinde birçok örneğine rastlamak mümkün. Peki en eski biçiminin Babil’in Asma Bahçeleri’nde bulunduğunu söylesek? Eski medeniyetlerden olan Mısır’daki duvar resimlerinde dahi karşımıza çıkıyor topraksız tarım, Nil nehrinde yüzen bahçeler olarak. Marco Polo’dan öğrendiğimiz kadarıyla zamanında Çin’de de geleneksel tarımdan ziyade topraksız tarım tercih edilmiş. Şuana kadar saydıklarımızın hepsi birer rivayet olsa da, tarihte kanıtlanmış izleri de var: Hidroponik sistemlerin atası kabul edilen Aztekler’in Chinampa isimli yüzen bahçeleri. Sistemlerin temelinde ise bitkiler ve bilim arasında, insanlar aracılığı ile sürdürülmüş bir serüven yatıyor. Zaman skalası ile bu gelişimleri inceleyelim;

• 1699’da insan yapımı ilk besin solüsyonu üretilmiştir.
• 1792’de fotosentezin kimyası açıklanmıştır.
• 1804’te bitkilerin toprak, su ve havadan aldığı mineraller tespit edilmiştir.
• 1842’de bitki büyümesinde gerekli 9 element sıralanmıştır.
• 1856’da toprak muadili katı ortamlar test edilmiştir.
• 1860’ta suda çözünen ilk standart besin çözeltisi üretilmiştir.
• 1936’da Kaliforniya Üniversitesi’nde su kültüründe domates yetiştirme çalışması yapılmış ve bu zamana kadarki gelişmeler yolunda topraksız tarım sistemleri başarıya ulaşmıştır.

Topraksız Tarım Sistemleri

Topraksız tarım sistemleri, bitkilerin farklı ortamlarda yetiştirilmesine dayalı çeşitli yöntemlere sahiptir. Üretimin yapılacağı saha özellikleri, suya erişim, iklim, üretimhane büyüklüğü gibi birçok etkene bağlı olarak üretim yöntemleri çeşitlendirilmiştir. Her bir sistem, farklı bitki türleri ve yetiştirme koşulları için avantajlar sunar ve uygulama amacına göre seçilir. Farklı ekipmanlar ve sistemler kullanılarak gerçekleştirilen bu yöntemleri şu şekilde sıralayabiliriz;

• Hidroponik Sistem: Bitkiler, köklerini besin solüsyonuna batırarak su içerisinde yetiştirilir. Besin maddeleri, çözeltide kolayca çözünerek bitkinin ihtiyaç duyduğu elementlerin doğrudan alınmasını sağlar.
• Aeroponik Sistem: Kökler havada asılı durur ve besin solüsyonu püskürtme yoluyla doğrudan köklere uygulanır. Bu sistem, bitkilere bol oksijen sağlayarak hızlı büyüme ve yüksek verim sağlar.
• Akuaponik Sistem: Balık yetiştiriciliği ile bitki üretimini birleştiren entegre bir sistemdir. Balıklardan gelen organik atıklar bitkiler için besin sağlar, bitkiler de suyu temizleyerek balıklar için uygun bir ortam oluşturur.
• Substrat Kültürü: Bitkiler, toprak yerine cocopeat, perlit, kaya yünü veya vermikülit gibi inorganik veya organik bir ortamda yetiştirilir. Besin solüsyonu, bu ortama düzenli olarak verilerek bitkilerin ihtiyacı karşılanır.
• Fitil Sistemi: Besin çözeltisi, bir fitil aracılığıyla pasif olarak bitki köklerine taşınır. Basit bir sistem olduğu için küçük ölçekli uygulamalar ve yeni başlayanlar için idealdir.
• Derin Su Kültürü: Bitki kökleri, sürekli oksijenlendirilen bir besin çözeltisine daldırılır. Bu yöntem, hızlı büyüme ve yüksek verim sağlamasıyla dikkat çeker.
• Taşkın ve Çekilme Sistemi: Besin çözeltisi, belirli aralıklarla bir tanktan bitki köklerine taşınır ve ardından geri çekilir. Sistem, bitkilerin hem besin hem de oksijen almasını optimize eder.
• NFT Sistemi: İnce bir besin çözeltisi tabakası sürekli olarak eğimli bir kanal boyunca akar ve bitki köklerini besler. Hareketli su, oksijen alımını artırarak köklerin sağlıklı gelişmesini destekler.

Bitki Gelişiminde Besin Ögeleri ve Topraksız Tarım

Bitkiler filizlenme, fide hâline gelme, büyüme ve gelişme, meyve verme süreçleri boyunca çeşitli besin ögelerine ihtiyaç duyarlar. Doğal katı gübre, sıvı gübreler, besin solüsyonları gibi ürünler ile bitkiye sunulan bu besin ögeleri; verimde ve üretim sürecinde oldukça etkilidir. Literatürde 7 adet mikro ve 6 adet makro besin elementi karşımıza çıkıyor.

Makro Elementler

• Azot (N): Bitkilerde yaprak ve gövde gelişimini destekler, klorofil sentezinde önemli bir rol oynar. Eksikliği durumunda bitkilerde sararma ve bodur büyüme görülür.
• Fosfor (P): Enerji transferi, kök gelişimi ve çiçeklenme süreçlerinde etkilidir. Eksikliği, zayıf kök gelişimi ve solgun yapraklarla sonuçlanır.
• Potasyum (K): Fotosentez, su düzenlemesi ve hücre metabolizmasında kilit bir role sahiptir. Eksikliğinde yaprak kenarlarında yanıklar ve azalmış meyve kalitesi ortaya çıkar.
• Kalsiyum (Ca): Hücre duvarı yapısının güçlendirilmesinde ve hücresel bölünmede etkilidir. Eksikliği, yaprak uçlarında kahverengi lekeler ve kök gelişiminde gerilikle sonuçlanır.
• Magnezyum (Mg): Klorofilin merkezi atomudur ve fotosentez için gereklidir. Eksikliği, yapraklarda damar arası sararmalara neden olur.
• Kükürt (S): Amino asit ve protein sentezi için gereklidir. Eksikliği, genç yapraklarda sararma ve gelişim geriliğine yol açar.

Mikro Elementler

• Demir (F): Klorofil sentezinde ve enzimatik aktivitelerde kullanılır. Eksikliği, genç yapraklarda damar arası sararmalara neden olur.
• Çinko (Zn): Enzim aktivitelerini düzenler ve hormon sentezinde görev alır. Eksikliğinde küçük yapraklar ve bodur büyüme görülür.
• Bakır (Cu): Fotosentez enzimleri ve lignin sentezinde rol oynar. Eksikliği, yaprak kıvrılmaları ve nekrotik lekelerle sonuçlanır.
• Mangan (Mn): Fotosentezde elektron transferinde ve enzim aktivitesinde yer alır. Eksikliği, damar arası sararma ve yaprak deformasyonlarına neden olur.
• Bor (B): Hücre duvarı oluşumu ve çiçeklenme süreçlerinde gereklidir. Eksikliği, bozuk çiçeklenme ve yaprak kıvrılmaları ile sonuçlanır.
• Molibden (Mo): Azot fiksasyonu ve nitrat metabolizmasında rol oynar. Eksikliği, yapraklarda sararma ve azot birikimi ile kendini gösterir.
• Klor (Cl): Stoma hareketlerini düzenler ve su dengesinde görev alır. Eksikliği, solgun yapraklar ve kök gelişiminde gerilikle sonuçlanır.

Topraksız tarım sistemlerinde kullanılan NFT borulardaki besin solüsyonları sayesinde, besin eksikliği olmaksızın bitki yetiştirmek mümkündür. Bunun yanında topraksız tarım, suyu döngüsel olarak yeniden kullanarak geleneksel tarıma göre %70-90 daha az su tüketir. Özellikle su kaynaklarının sınırlı olduğu bölgelerde sürdürülebilir bir çözüm sunar. Tamamen kontrol altında bir üretim sahası ve modeliyle; verimli, kaliteli, sağlıklı gıda üretimine olanak sağlar.

Topraksız Tarımın Faydaları ve Bitki Üretimi

Geleneksel tarıma kıyasla birçok avantaja sahip olan topraksız sistemler, yaklaşmakta olan gıda ve su krizine yönelik de faydalı bir adımdır. Üretim ve tüketim ilişkisinde gerek süreçte, gerekse sonuç bölümünde çok sayıda faydası bulunur. Sahip olduğu teknolojik sistemler ile suyu ters ozmoz ile arıtarak yeniden kullanımını sağlar ve böylelikle %90’a varan su tasarrufu ile bir üretim imkânı sunar. Bitkilerin toprak muadili katı ortamlarda yetiştirilmesiyle, bitkileri toprak zararlılarından uzak tutar. Dikey tarım yöntemleri ve kontrollü iklimlendirme sayesinde, 4 mevsim üretim sürecinde birim alandan yüksek verim elde etmeye olanak sağlar. Besin solüsyonlarının kullanımı ile kontrollü dozajda, eksiksiz besin elementlerini bitkiye ulaştırarak bitkinin stres koşullarına maruz kalmasını önler. Tüm bu faydaları ile gıdanın geleceği ve tarımın gelişmesi yolunda insanlara sürdürülebilir gıda üretimi sağlar.

Topraksız tarım sistemlerinde yetiştirilebilecek bitkiler;

• Marul ve tere, roka, nane, ıspanak gibi ot grubu
• Domates, salatalık, biber, patlıcan çeşitleri
• Kavun ve karpuz
• Süs bitkileri, kesme çiçekler
• Fesleğen, reyhan gibi taze baharatlar
• Tıbbi ve aromatik bitkiler
• Taze yem bitkileri ve filizleri
• Yenilebilir çiçekler
• Çalı formunda yetişen bitkilerdir.