Seralarda Karbondioksit Düzeyi, Karbondioksit
Gübrelemesi ve Olası Etkileri
Özet:
Sera içerisindeki bitkilere çeşitli şekillerde yapılan karbondioksit uygulamaları sonucunda bu
bitkilerin verimleri üzerinde meydana gelen değişiklikler incelenmiştir. Bitkiler solunum için oksijene
özümleme içinse CO2’ye ihtiyaç duyarlar. Bitki gelişimini yalnızca toprak-bitki-su ilişkilerine bağlı
olarak açıklamak yeterli değildir. Atmosferdeki gazların değişiminin de göz önüne alınması gerekir.
Özellikle fotosentez olayının yapıtaşı olan CO2 gazı bitki gelişiminde oldukça etkilidir. Bitki gelişimi
ve verimi üzerine olan etkilerinden dolayı CO2 gübrelemesi örtü altı yetiştiriciliğinde önemli yer
tutmaktadır. Sera içerisinde bitkiler için uygun düzeylerde yapılacak CO2 gübrelemesi ile bitkilerden
alınacak verimi arttırmak olasıdır. Bu çalışmada ortamdaki CO2 düzeyinin artırılması sonucunda
bitkiler üzerindeki verim artışı ve CO2’nin bitki verimine olan katkısı ortaya konmaya çalışılmıştır.
Karbondioksitin bitkiler için önemi
Bilim adamları, karbondioksit miktarındaki artışın bazı bitkilere gübre etkisi yaparak gelişimi hızlandıracağını belirtmektedir. Fakat asıl araştırılması gereken konu ise, iklimdeki bu değişikliğin tarıma olası etkisidir. Bugünkü koşullarda bu durum ancak bitki iklim benzetim modelleri ile tahmin edilebilir (Şaylan, 1995). Güncel CO2 konsantrasyonu koşulunda, kışlık buğday ve mısır verimlerinin 2020, 2050 ve 2080 yıllarında artacağı, kışlık buğdayın vernelizasyon süresinin ve toplam bitki gelişme süresinin kısalacağını, CO2 konsantrasyonunun tek başına artmasının mısır gelişimini ve verimi etkilemeyeceği sonucunu elde etmişlerdir
Bitki gelişimi için en uygun karbondioksit değerleri
Karbondioksit konsantrasyonu artışına neden olan emisyonun %77’si fosil yakıt kökenli, %23’ü ise büyük ormanlık sahaların yok edilmesinden kaynaklanmaktadır. Bu oran 150 ppm dolaylarına düştüğü zaman bitkiler fotosentez yapamayacak duruma gelir ve solmaya başlarlar. Bu oran daha da azalıp 100 ppm dolaylarına geldiğinde ise fotosentez tamamen durur ve bitkiler ölür. 100 ppm seviyesi bitki yaşamı için en alt
sınırdır
Bitkiler için karbondioksit düzeyleri ve olası etkileri
CO2 Sınır Değerleri (ppm) Bitkiler Üzerindeki Olası Etkileri
10000 Bitkiler ölür.
1200 Bitkiler en iyi gelişimi sağlar.
350 Havadaki doğal değer, bitkiler üzerinde etkisi yoktur.
150 Fotosentez durur ve bitkiler ölmeye başlar.
100 Bitkiler ölür.
Optimal bir fotosentez için CO2 miktarı 1200 ppm olmalıdır. Ortamdaki karbondioksit miktarı 1200 ppm
dolaylarında olduğunda bitkilerden maksimum verim sağlanabilir. Ancak CO2 miktarı 1200 ppm’den yukarı çıktıkça bitkiler için tekrar öldürücü olmaya başlar. 10000 ppm dolaylarında ise bitkiler fotosentez yapamayacak duruma gelirler ve ölürler. Bu nedenle yeterli miktarlarda CO2 bitkilere verilmelidir (Başkaya, 2005).
Bitkide karbondioksit alımı ve kullanımı
Fotosentez faaliyetinin başlaması için ortamda CO2 olması gerekmektedir. Bu durumda CO2 bitki yaprakları tarafından, yaprak dokusunda bulunan stoma adı verilen açıklıklardan absorbe edilmektedir. Stomalardan yaprak dokusu içine giren ve hücre arası boşluklarda depolanan CO2 ışık enerjisi ve su ile indirgenmeye başlar başlamaz bu absorblanma döngüsü hız kazanır. Ortamdaki CO2 yoğunluğu ne kadar yüksek tutulursa bu faaliyetler o denli hızlı ilerleyecektir. Bitki yaprakların epidermis denilen üst dokularının arasında bulunan stomaların sayısı yaprakların alt düzeyinde ve üst düzeyinde farklı olmakla birlikte bu sayı bitkiden bitkiye göre değişiklik göstermektedir (Özsayın, 2009)
Karbondioksitin arttırılmasının bitkiler üzerindeki etkisi
Bitki yetiştirilen ortamdaki CO2 miktarının arttırılması, bitkinizin yapraklarında depolanan fazla suyu ve enerjiyi kullanmasını sağlayacaktır ve bu büyümenin ciddi bir şekilde artmasına neden olur. Dış ortamlardaki CO2 seviyesi ortalama 300-600 ppm’dir. Ancak bitkiler bundan daha fazlası kullanabilirler. Bitki yetiştirilen bir ortamdaki CO2 miktarı 800-1500 ppm’ye yükseltilebilir. Bu dış ortamlarda karşımıza çıkan miktarın 3 ila 6 katı büyüklüğündedir. Sonuçta ortamda karbondioksit miktarı arttırıldığında bitkiler daha hızlı ve daha fazla büyürler. CO2 miktarı arttırıldığında, bitkilerin büyüme hızı %100-200 kadar yüksek değerlerde arttırılabilir. Bitkilerin genetik yapıları CO2 gübrelemesine karşı farklı tepkiler göstermektedirler. Bazı bitkilerde bu yönde yapılan çalışmalarda varyeteler arasında farklılıklar olmakla birlikte, bitkilerde ortalama verim artışı %50-55 dolayında olmaktadır (Okay ve Demirtaş, 2007). Genç bitkilerin en uygun CO2 gereksinim düzeyleri, gelişmiş olan bitkilere göre daha yüksektir. Bunun nedeni bitkiler geliştikçe diğer büyüme
etmenlerinin daha kısıtlayıcı duruma gelmesidir. Güneşli günlerde saat 10.00 - 16.00 arasında özümlemenin en yüksek düzeyde olması nedeniyle, bitkilerde verim artışı sağlamak amacıyla bu zamanlarda CO2 gübrelemesi yapılmalıdır.
Karbondioksit gübrelemesi
Bitki gelişim faktörleri içerisinde önemli bir yeri olan CO2 atmosferde bulunmaktadır. 1950’li yıllarında fosil yakıtların intensif olarak kullanılması sonucu atmosferin CO2 kapsamı yükselmiştir. Bu artışın, pek çok bitkinin gelişmesi üzerine olumlu bir etki yapmış olması muhtemeldir. Öte yandan seralarda intensif bitki yetiştirilmesi sonucu, kapalı yerde kısıtlı olan CO2 miktarı kimi zaman yetersiz olmakta ve bitki gelişmesini
sınırlandırabilmektedir. Bu şartlarda, sera havasının CO2 kapsamını artıracak bir CO2 gübrelemesiyle bitki gelişmesi teşvik edilmekte ve ürün miktarı arttırılabilmektedir (Aktaş, 1995).
Sera ürünleri hakkındaki uygulamalı araştırmaların pek çoğu, bitki yetişmesi üzerine çevresel şartların etkilerinden bahsetmektedir. Su, ışık, sıcaklık ve beslenme maddeleri gibi faktörler, optimum yetiştirme için, çok daha kolaylıkla kontrol altında tutulurlar. Artık, sera ortamlarında, CO2 konsantrasyonun da, kontrolü ve hassas ölçümü mümkün olmaktadır. Karbondioksit, bitki yetişmesinde doğanın, fotosentez olarak bilinen mucizesine katkıda bulunur. Böylece bitkiler, ışık enerjisi yardımıyla karbondioksit ve suyu birleştirerek şeker oluşumunu sağlamış olurlar. Bu şekerlerin bazıları komplike bileşiklere dönüştürülür. Bunların yardımıyla, bitkinin olgunluğa erişmesini temin eden, yetişme için gerekli maddeler meydana gelir. Bununla beraber CO2
beslemesi kesildiği veya azaldığı zaman, komplike bitki hücre yapısı, güneş enerjisinden tam yaralanamaz; yetişme ve gelişme geriler.
Karbondioksit bitki yetişmesi için gerekli maddeleri üretmek üzere gereken, üç ana komponentten biri olmasına rağmen, havadaki CO2 miktarı sadece %0,03’tür (250-400 ppm). Buna karşılık normal havada, %78 azot, %21 oksijen ve %0,97 eser halinde diğer gazlar bulunmaktadır. Pek çok denemeler göstermiştir ki, kış aylarında seraların içindeki CO2 konsantrasyonu, dışarıdaki havaya kıyasla, daima çok daha düşük bir değerdedir (Ay, 2010).
Havada %0,03 oranında bulunan karbondioksit sera havasında azalarak özümlemenin ve verimin azalmasında en önemli etken olarak ortaya çıkabilir. Bu nedenle seracılıkta CO2 araştırmaları özel
bir yer tutmaktadır. Sera havasında gece bitkilerin solunum yapması nedeniyle sabahları artan CO2 içeriği güneşin çıkması ve özümlemenin başlamasıyla azalır. Sera havasında azalan CO2, bitkilerin özümlemesini sınırlayıcı bir etmen olmaktadır. Bitkilerde verimin azalmaması için, bitkilerin gereksindiği CO2'in çeşitli
yollarla yapay olarak karşılanmasına CO2 gübrelemesi denir. CO2 gübrelemesinin verimi arttırdığı yapılan araştırmalarda belirlenmesine karşılık, ancak 100 yıl sonra 1960'lı yıllarda seracılar tarafından
uygulanmaya başlanabilmiştir (Sevgican, 1989).
CO2 gübrelemesi etkisi sebzelerde türler arasında ve hatta çeşitler arasında bile farklılık göstermektedir. Bazı sebzeler de uygun değer yetişme koşullarında CO2 seviyesinin iki katına çıkması, verimde %20-30’luk bir artış sağlayabilmektedir (Wolfe, 1994). Kırmızı pancar, havuç ve soğanda yapılan bir çalışma da CO2
seviyesinin yaklaşık %25, sıcaklığın da 0.7-1.1 °C artması durumunda taze ürün ağırlığındaki değişimin, sırasıyla +%19, +%9 ve +% 13 olacağı belirtilmektedir (Wurr ve Hand, 1998).
Yüksek CO2’in doğrudan bir etkisi de, stomaların kısmi olarak kapanması ve transpirasyonu azaltmasıdır. CO2 uygulaması iki katına çıkarıldığında (patates-fasulye) normal gelişme sıcaklığında üründe artışlar gözlenmiştir. Ancak sıcaklığın artması ile CO2 ’in ürünü arttırma etkisi görülmemiştir (Peet ve
Wolfe, 2000).
Sera içerisinde en kolay CO2 gübrelemesi organik gübre kullanılarak gerçekleştirilir. Organik gübrenin sera toprağında parçalanması ile ortaya çıkan CO2 sera havasının CO2 oranını yükseltir. Bundan başka CO2 arttırılması pahalı bir yöntemdir. Sera içinde bütan, propan gazı, parafin veya yağ yakılması ile serada CO2 oranı arttırılırsa da, bunların yakılması sonucunda ortaya çıkan kükürt, zararlı gazlar ve yüksek sıcaklık bitkilere zarar verebilir. CO2 gübrelemesinin başarısı, sera içi sıcaklık derecesi ve seranın ışıklanma
yoğunluğuna bağlıdır (Sevgican, 1989).
Bilindiği gibi bitki organik madde üretebilmek için C,H,O,N’e ihtiyaç duyar. Bitkiler sudan oksijeni havadan ise CO2’i kullanarak karbonhidratları üretir (glukoz, nişasta, sakkaroz, selüloz v.b.) Ortamda kullanılabilir CO2 ne kadar fazla ise (gündüz için geçerli) fotosentezde elde edilecek ürün o kadar fazla olacağından dolayı toplam verimliliğimiz o oranda artar. Tarımsal üretimde CO2 kullanarak hedeflenen miktarın % 10-20 arasında daha fazla tonaj elde edilebileceği deneylerle kanıtlanmıştır. Atmosferde bulunan karbondioksit miktarı 1870’lere kadar 280 ppm iken sanayi devriminden sonra ise bu günlerde 330-400 ppm’e kadar ulaşmıştır ’ rakım yükseldikçe karbondioksit artar’. Bunun en büyük nedeni fosil yakıtlardır.. Serada kullanacağımız karbondioksit kaynakları ise yine bunlar olacaktır . Isıtma sistemindeki baca gazı (özel sistemlerle CO2 atık gazdan ayrılır), propan, metan, sıvı karbondioksit tankları şeklinde sıralayabiliriz. Seradaki gün boyu karbondioksit değişimi aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Bu tablodan’ da anlaşılacağı üzere saat 10:00-16:00 arasında karbondioksit tüketimi daha fazladır. Bunun nedeni fotosentez hızının en yüksek olduğu saatlerdir. Bu peryotta verilen CO2 bitki tarafından daha iyi kullanılır.Klasik seralarda konstrüksiyon, yalıtımdaki problemlerden dolayı karbondioksit gübrelemesi tercih edilmezken modern veya topraksız kültür seralarında karbondioksit gübrelemesi yapılması yıllık hedeflerimize ulaşmamızda kolaylık sağlar. Gelişmiş ülkelerde bitki beslemeden çok karbondioksit gübrelemesi (zenginleştirme), aktivatörler, organik yapılar üzerine araştırma yapılıp dekar üzerinde alınabilecek tonaj ve kalite arttırılabilmektedir.
Karbondioksit gübrelemesinde püf noktalar
1- Uygun zamanda karbondioksit gübrelemesine başlamalıyız
2- Ürün ve çeşide göre karbondioksit gübrelemesi uygulamaları farklıdır (800 ppm-1600 ppm arası)
3- Serada çiğ varken karbondioksit gübrelemesi yapılmaz. Karbonik asit (CO2+H20à H2CO3) bitkiye ve meyveye zarar verir.
4- Seradaki etilen miktarı kontrol edilmeli
5- Seradaki hava değişim kat sayısı 0,6-2 arasındaki değerler göz önüne alınıp tüketim o oranda hesaplanmalı
6- Pencereler açık olduğu zaman karbondioksit takviyesi yapılmalı (+300 ppm)
7- Açık havalarda bitki karbondioksiti daha kolay kullanır
8- Tüketim iklime ve sera koşullarına göre 4-7,2 lt/da.h olarak hesaplanabilir
9- İletim boruları tabana yakın seviyede ve mümkünse fotosentez alanına dik konumda olmalıdır.
10- Karbondioksit artışı solunum hızını da arttıracağı için serada çalışan işçiler sürekli gözlenmeli, anormal durumlarda MAC değerleri kontrol edilmelidir.
11- Özellikle kışın sera içerisindeki hava değişimi hacimsel olarak saatte bir olacak şekilde takviye edilmeli. Bu değişimdeki hava, sera iç sıcaklığından en az 2 derece düşük olmalıdır.
12- Topraksız kültürde 3 farklı zaman peryodunda CO2 gübreleme programı (zenginleştirme) yapılmadır.
13-İlave karbondioksit seranın havasına eklendiğinde, domates, salatalık ve marulda verim % 25-30 oranında artırır
14-Kesme çiçek ve saksı bitkileri de karbondioksit gübreleme yararlıdır.
15-Karbondioksit verimini artırır, aynı zamanda erken hasat ve hastalık ve zararlılara karşı bitkilerin direncini artırır .
16-Karanfiller bir ay önce çiçek olabilir. Domates filizi normalden bir hafta erken olgunlaşma olurken Marul, erken hasat için hazırdır.
17-Bitkiler daha hızlı büyür.
Karbondioksiti bitkinin istediği oran ve zamanlarda ortamda bulundurduğumuz takdirde bitki elinden gelen gayreti gösterecektir. Her bitki kendi neslini devam ettirebilmek için çalışır. Örneğin yediğimiz domatesi, bitki bizim için üretmez kendi neslini devam ettirmek için üretir. Bu üretimin devam etmesi için bitkinin istediği koşulları sağlamamız yeterli olacaktır. İş dönüp dolaşıp yine fotosenteze geliyor . İdeal fotosentez koşulları hedeflediğimiz ürün demektir.
Seralarda kullanılan CO2 kaynakları:
a) Petrolün Yakılması (Kerosen):
Buyakacaklar çok fazla kükürt kapsamaları nedeni ile sakıncalı olmaktadır. Çünkü yandıktan sonra bitkilere toksik etkilerde bulunacak düzeyde susuz kükürt buharları çıkartmaktadır. Bu nedenle içinde %0,1 ve hatta %0,03 düzeyinde kükürt kapsayan yakacaklardan kaçınılmalıdır (Katkat, 1986).
b) Sıvı CO2:
Bundan elde edilen gaz sera sıcaklığını yükseltmediğinden sıcak havalar için uygun olup soğuk zamanlar için uygun değildir. Küçük çaplı, üzerleri delikli plastik borular çift sıralar arasına konularak dağıtımı yapılır. Otomatik kontrol kullanılması en iyisidir. Sıvı CO2’den gaz elde edilmesi genelde diğer yakıtlara göre
daha pahalıdır. Fakat kayıplar daha azdır ve bitkilere zararlı maddeleri içermez (Varış, 1985).
c) Katı CO2:
Bloklar halinde olup çekiçle kırılarak aralıklarla serada kaplar içine konur. Ucuzdur, fakat kaplara konduktan sonra CO2 çıkışı kontrol edilemez ve iş gücü fazladır. Özel koruma eldivenleri çalışma sırasında giyilmelidir. Fakat CO2, elektriksel ısıtmalı sıvılaştırıcı cihaz kullanarak sıvı şekle sokulup çıkan gaz sıvı CO2’deki gibi dağıtılır (Varış, 1985).
d) Propan:
Sıvılaştırılmış petrol gazı olup kışın sera dışındaki tanktan bile kolayca gaz çıktığından bütan gazına tercih
edilir. Ticari propan % 33’e kadar propilen içerir ki, bu doymamış hidrokarbon olup yanmamış yakıt sera içine girdiği takdirde bitkilere zararlı olabilir. Kükürt içeriği nispeten az olup normalde %0,01 ve en fazla %0,02 ‘dir. Propanın kullanımı sera sıcaklığını 2,2 ˚C yükselttiğinden kışın yararlıdır. Yazın ise erken havalandırma gerektirir. Sıcaklık yükselmesi gazın seraya verilmeden önce vantilatör tesisatı ile soğutmasıyla önlenebilir. Propanın 0,45 kg yakılmasıyla 0,68 kg su buharı üretilirse de bitkilere zararı olmaz (Varış, 1985).
e) Gaz Yağı:
Kullanılan gaz yağının kükürt içeriği düşük olmalı ve yanınca bitkilere zararlı olacak miktarda SO2
vermemelidir. Serada 0,5 vpm (milyonda hacim) SO2 birkaç saat kalırsa bitkilere zararlı olabilir. Gaz yağındaki kükürt miktarı da %0,03 ’den fazla olmamalıdır. Gaz yağı ucuz olduğunda daha çok yeğlenir. Propanın kullanımındaki gibi yanmamış yakıt sızması önlenmelidir. Gaz yağı da sera sıcaklığını 2,2˚C yükseltir. Vantilatörlü, püskürtmeli yakıcı otomatik olarak çalışır ve yeterli hava akımını sağlar. PE borusuz da kullanılabilirse de 2 dekardan büyük alanlar için üzerleri delikli PE borularla CO2 dağıtılır. Eğer yakıcı ünite
sera dışına konursa gaz belirli miktarda soğuyacağından seradaki sıcaklık yükselmesi de önlenebilir (Varış, 1985).
f) Parafin:
Sıvı hidrokarbonlardan yalnız parafinden pratikte CO2 ekstrakte edilebilir. Ağır yağlar yüksek seviyede sülfür ihtiva ettiklerinden kullanılmazlar. Zira ağır yağlardaki sülfür oranı % 0,05’in üstünde olmamalıdır. Yalnız parafin bu özelliğe uygunluk gösterir. Bir serada 1000 ppm ’lik bir CO2 konsantrasyonu elde edebilmek için, seranın her 1 dekarında saatte 1,5-2,5 kg parafin veya propan yakmak gereklidir.
Parafinden CO2 elde etmek için basit tipte parafini buharlaştırarak yakan sobalar kullanılır. Sobadan çıkan yanma gazları seraya bir vantilatörle dağıtılır. Parafini atomize ederek yakan sobalar daha iyi gibi görülmektedir. Bu sobalarda yağ parçacıkları önce yüksek basınç altında atomize olmakta ve sonra yanmaktadır (Sevgican, 1989).
g) Doğal Gaz:
Kullanımı propan gibi olup, aynı tip yakma tesisatı yeterlidir. Doğal gazın basıncı düşük olduğundan
dağıtma sisteminin propanınkinden daha büyük olması gerekir (Varış, 1985).
h) Alkol:
Alkolden, CO2 gazı üretimi kullanılan bir diğer yoldur. Ancak bu yakıtın günümüzde çok pahalı olması,
kullanım alanını sınırlandırmaktadır (Katkat, 1986).
Bunların yanı sıra, seranın CO2 oranını basit yöntemlerle de yükseltmek olasıdır. Seraları olabildiğince sabah erken saatlerde havalandırmamak, alınacak önlemlerin en basiti fakat en etkilisidir. Böylece bitkilerin
gece solunumları sonucu sera atmosferinde miktarı artan CO2 havalandırma sırasında bitkilerin yararına sunulmadan sera dışına kaçırılmamış olur. Eğer olanaklar el veriyorsa, seranın her m2 ’sinde, günde 2-3
kez, 2-3 cm3 ispirto yakmak da, sera atmosferini CO2’ce zenginleştirmek için izlenecek bir diğer basit yoldur (Sevgican, 1989).
CO2 gübrelemesi ile ilgili bilimsel çalışmalar
CO2 gübrelemesi ile ilgili olarak Avrupa ve A.B.D’ de 1900’lü yıllardan itibaren başlayan yoğun çalışmalara rağmen, sera atmosferindeki CO2 konsantrasyonunun arttırılması 1950’li yılların sonlarına kadar
pratiğe geçirilememiştir. Bununda başlıca nedenleri, önemli bir CO2 kaynağı olan organik materyalce zengin toprak kullanımı ve hidrokarbonların yakılması esnasında ortaya çıkan kirlenme olmuştur. Ancak son
yıllarda havayı daha az kirleten ya da hiç kirletmeyen CO2 kaynaklarının ve ekipmanlarının geliştirilmiş olması, sera içindeki CO2 konsantrasyonun kontrol edilebilmesi ve inorganik yetiştirme ortamlarının kullanılmaya başlaması ile doğal CO2 kaynağının devre dışı kalışı gibi nedenlerle seralar da CO2 gübrelemesi güncellik kazanmıştır (Mortensen ve Sandvik, 1987).
Smith (1968), yaptığı çalışmada CO2 gübrelemesi uygulanan (1000 ppm) domates bitkileri ile uygulanmayan (350 ppm) bitkilerin çiçek oluşumlarını incelemiş ve CO2 gübrelemesi uygulananların 9 gün
daha erkenci olduğunu saptamıştır. Calvert ve Slack (1975), salkım dökülmesi ile CO2 konsantrasyonu arasında bir ilişki kurmuş ve yaptığı denemede CO2 konsantrasyonunun yükselmesi ile salkımı gelişmeyen bitki sayısının azaldığını saptamıştır.
Cooper ve Brun (1967), yaptıkları çalışmada CO2 gübrelemesi ile çiçek salkımlarında kurumanın önlendiğini belirlemiştir. Ayrıca gübreleme süresini bulmak için yaptığı çalışmada ise 7 (08:00-15:00) ve 3 (11:00-14:00) saat süre ile yapılan 1200 ppm’lik CO2 gübrelemesinin domateslerdeki etkisini incelemiştir ve
ilkbahar ürününde gübreleme periyodu 7 saatten 3 saate düştüğünde erkenci verimde %22, toplam verimde de %13’lük bir azalma bulmuştur Uffelen ve Nederhoff (1988), hıyar, biber ve domateslerde CO2 seviyesinin 350 ppm’ den 200 ppm’e düşmesinin verimi %40’a varan oranlarda azalttığını, 750-1000
ppm’e yükseltmenin de aynı oranlarda verim artışına sebep olduğunu belirtmektedir.
Fotosentez
Bitkiler, fotosentez işlemi sırasında ışık olarak güneşten gelen enerjiyi, bünyelerindeki klorofil pigmentinin yardımı ile soğururlar ve bir şeker türü olan glikoza, yani kimyasal enerjiye dönüştürürler, özsu halinde bütün dokularına taşırlar. Bir yandan da, bakteriler tarafından nitratlara dönüştürülen azot ve bitkilerin dokusal yapıları için gereken diğer mineraller toprakta nem ile çözünmüş halde bulunur ve bitki köklerince emilir.
Hücrelere glikoz olarak taşınan enerji, burada başka bir karbon bileşiği olan selüloza, yani bitkisel dokuya dönüşür ve böylece bitki büyür ve gelişir. Bitkiler ile sudaki bazı mikroorganizmalar fotosentez yetenekleri sayesinde kendi besinlerini kendileri üretebildikleri için ototrof canlılar ya da üreticiler olarak tanımlanırlar. Yaşam için gereken enerjiyi, kendi üretemeyen heterotrof(tüketici) canlılardan otoburlar bu ihtiyacı bitkilerle, etoburlar ise bitki ve/veya bitki yiyenlerle beslenerek sağlarlar.
Yeryüzündeki tüm yaşamın sürebilmesi için gereken enerji döngüsünün ilk halkasını oluşturduğu içindir ki, fotosentezi üçüncü mutlak gerçek olarak nitelendiriyoruz.
Karbondioksit suda kolayca çözünebilen bir gazdır; bu nedenle göller ve denizler birer karbon deposudur. Sudaki karbon oranı düştüğünde havadan suya kolayca karbondioksit karışabilir. Tersi durumda ise sudan atmosfere karbondioksit çıkar. Deniz canlıları arasında da ayrı bir karbon alış-verişi vardır. Suda genel olarak karbonat ya da bikarbonat olarak bulunan fazla karbon ya gaz olarak atmosfere çıkar ya da kireç taşı olarak deniz dibine çökelerir ve sedimentasyon oluştur. Çok sayıda deniz canlısı da kabuklarını deniz suyundaki karbondan imal ederler. Genel olarak denizler ile atmosfer arasında yıllık olarak 100 milyar ton civarında bir karbondioksit alışverişi olduğu tahmin edilmektedir.
Bitkiler, fotosentez işlemi sırasında ışık olarak güneşten gelen enerjiyi, bünyelerindeki klorofil pigmentinin yardımı ile soğururlar ve bir şeker türü olan glikoza, yani kimyasal enerjiye dönüştürürler, özsu halinde bütün dokularına taşırlar. Bir yandan da, bakteriler tarafından nitratlara dönüştürülen azot ve bitkilerin dokusal yapıları için gereken diğer mineraller toprakta nem ile çözünmüş halde bulunur ve bitki köklerince emilir.
Hücrelere glikoz olarak taşınan enerji, burada başka bir karbon bileşiği olan selüloza, yani bitkisel dokuya dönüşür ve böylece bitki büyür ve gelişir. Bitkiler ile sudaki bazı mikroorganizmalar fotosentez yetenekleri sayesinde kendi besinlerini kendileri üretebildikleri için ototrof canlılar ya da üreticiler olarak tanımlanırlar. Yaşam için gereken enerjiyi, kendi üretemeyen heterotrof(tüketici) canlılardan otoburlar bu ihtiyacı bitkilerle, etoburlar ise bitki ve/veya bitki yiyenlerle beslenerek sağlarlar.
Yeryüzündeki tüm yaşamın sürebilmesi için gereken enerji döngüsünün ilk halkasını oluşturduğu içindir ki, fotosentezi üçüncü mutlak gerçek olarak nitelendiriyoruz.
Karbondioksit suda kolayca çözünebilen bir gazdır; bu nedenle göller ve denizler birer karbon deposudur. Sudaki karbon oranı düştüğünde havadan suya kolayca karbondioksit karışabilir. Tersi durumda ise sudan atmosfere karbondioksit çıkar. Deniz canlıları arasında da ayrı bir karbon alış-verişi vardır. Suda genel olarak karbonat ya da bikarbonat olarak bulunan fazla karbon ya gaz olarak atmosfere çıkar ya da kireç taşı olarak deniz dibine çökelerir ve sedimentasyon oluştur. Çok sayıda deniz canlısı da kabuklarını deniz suyundaki karbondan imal ederler. Genel olarak denizler ile atmosfer arasında yıllık olarak 100 milyar ton civarında bir karbondioksit alışverişi olduğu tahmin edilmektedir.
Fotosentez Hızını Etkileyen Faktörler
Fotosentez hızına çevresel faktörler ve genetik faktörler etki eder.
1.Çevresel Faktörler
Karbon dioksit Miktarı
CO2 derişiminin artması fotosentez hızını belli bir değere kadar artırır. Sonra da sabit kalır. Kalsiyum hidroksit, potasyum hidroksit gibi bileşikler CO2’yi tutar, fotosentezi olumsuz etkiler.
Farklı Işık Şiddeti ve CO2 Konsantrasyonu
Her iki faktöründe artması fotosentezin hızının bir miktar artmasına sebep olur. Ancak bir müddet sonra fotosentez hızı sabitlenir. Çünkü enzimlerin belirli bir çalışma hızı vardır.
Işık Şiddeti
Işık şiddeti arttığında fotosentez hızı belirli bir değere kadar artar. Işık şiddeti beli bir noktadan sonra artsa da fotosentez hızı değişmez.
Işığın Dalga Boyu
Fotosentez ışığın en çok soğurulduğu mor-kırmızı ışıkta daha çok yapılırken, bitkinin yeşil olmasından dolayı en çok yansıtıldığı yeşil ışıkta en az yapılır.
Sıcaklık
Enzimler sıcaklıktan etkilendiği için bu faktör fotosentezin en çok ışıktan bağımsız tepkimelerini etkiler. Sıcaklık artışı tepkime hızında artırır, belirli noktadan sonra ise bu artış tepkimeleri durdurabilir. Fotosentez en ideal 25-35 C arasında gerçekleşir.
Su Miktarı
Su fotosentezde kullanılan hammaddedir. Ortamda suyun artışı fotosentez hızını artırır, ancak belirli bir değerden sonra fotosentez hızını etkilemez. Su miktarının %15 altına inmesi fotosentez reaksiyonlarını durdurur.
Mineraller
Bitkinin büyüme hızı bitkinin bulunduğu topraktaki minerallerden miktarı en az olana göre belirlenir. Mineraller fotosentez hızını dolaylı etkiler. Fe, Mg, Ca, K, P, N, S gibi mineraller fotosentezde etkilidir.
Ortam pH’sı
Fotosentezin ışıktan bağımsız tepkimelerinde enzimler görev aldığından pH fotosentez hızını etkiler.
2. Genetik Faktörler
Bitki organlarının yapısal özelliği fotosentez hızını ve sürekliliğini yakından ilgilendirir.
Kloroplast Sayısı
Bitkide kloroplast sayısının fazla olması daha fazla ışığın soğurulmasına ve fotosentezin hızlı gerçekleşmesine sebep olur.
Yaprak Yapısı Ve Sayısı
Bitkide yaprak genişliği arttıkça kloroplast sayısı arttığından fotosentez hızı da artar. Bitkide yaprak sayısı ne kadar fazlaysa fotosentez hızı da o kadar fazladır. Yaprak konumu, dizilimi de fotosentez hızını etkiler.
Stoma Sayısı
Stoma yaprakta gaz alışverişini sağladığından yaprakta sayıları ne kadar fazla olursa fotosentez hızı o oranda artar.
Kutikula Kalınlığı
Yaprak düzeyinden bulunan, epidermisler tarafından salgılanan mumsu tabakaya kutikula denir. Kutikula su kaybını önler. Bu sebeple kurak bölge bitkilerinde daha kalın, nemli bölge bitkilerinde ise incedir.
Fotosentez hızına etkisi ise, ışığın alt tabakadaki özümleme parankimasına geçmesine etki etmesidir. Kütikula kalınlığıyla fotosentez hızı ters orantılıdır.
Sonuç
Karbondioksitin bitki gelişimi için önemli bir besin elemanı olduğu tartışılmaz bir gerçektir. Bu besin elemanını bitkiler için en uygun düzeyde ortama vermek bitki gelişimini önemli ölçüde arttırmaktadır.
Bitkilerde verimi arttırabilmek için bitkilerin gereksindiği karbondioksitin çeşitli yollarla yapay olarak bitkilere
verilmesi bitki yetiştiriciliği için önemlidir. Bitki yetiştiriciliğinde amaç bitkilerden alınacak verimi en üst düzeye çıkarmak olduğuna göre karbondioksit gübrelemesi bu amaca hizmet eden etkili yollardan biridir. Çeşitli araştırmacıların yaptığı çalışmalarında ortaya koyduğu gibi ortamdaki karbondioksit miktarının 1000-
1200 ppm dolaylarında olması bitki gelişimi, erkencilik gibi birçok bitki özelliklerini artırabileceği gibi bitkilerden alınacak verimin üst noktalara çıkması sağlanabileceği kanısına varılmıştır. Bur da fotosentez ile ilgili bilgileri vermemiz konuyu daha iyi anlaya bilmek ve karbondioksidin fotosenteze etkisini kavramak açısından etkili olcağını düşündük.
Kaynak:
