Bitkilerin gereksinim duyduğu besinlerin oluşumu ve alınma biçimlerine ilişkin bir çok kaynaktan derlenmiş notlar. Killerin ve humusun rolüne bir kez daha dikkat.
Bitkiler için gerekli besinler toprakta her zaman alınabilir biçimde bulunmayabilir. Bu besinlerin alınabilir duruma gelmesi için toprakta
yeterli por boşluklar sistemi, kil, humus, organik madde ve nem olmak zorundadır.
Bitkiler ancak toprak solüsyonunda
çözünebilir besinleri alabilirler. Besinlerin çoğu toprak solüsyonunda çözünebilir halde bulunmaz. Daha çok
mineral halde ve çözünmeyen organik materyal halde bulunurlar. Besinler ancak toprak solüsyonunda çözünebilir hale geldikleri zaman bitkiler için alınabilirler. Bu ise ancak mineral maddenin
su, don vb. yoluyla veya
mikroorganizmalar tarafından salgılanan enzimler tarafından çözünmesi yoluyla, organik maddenin ise
daha küçük bileşenlere mikroorganizmalar tarafından ayrıştırılması yoluyla gerçekleşir. Mineral maddenin çözünmesi zamana yayılan
yavaş bir prosestir. Bir yıl içerisinde çok küçük miktarlarda oluşur. Organik maddenin parçalanması ise daha
hızlı bir süreçtir ve topraktaki biyolojik aktivite ile yakın ilişkilidir. Parçalanma
ılık ve nemli ortamda hızlıca, kuru ve soğuk ortamda ise nerdeyse sıfır denecek kadar yavaş olur. Topraktaki organik maddenin ortalama %1-4 kısmı bir yıl içinde toprak solüsyonunda çözünebilir hale dönüşür.
Suda çözünebilir maddeler toprak solüsyonunda iyonik halde
pozitif veya negatif değerlikli olarak bulunur. Pozitif iyonlar
katyonlar, negatif iyonlar
anyonlar olarak adladırılır.
Kil ve organik partiküller negatif yüklü iyonlar gibi davranırlar ve potasyum, kalsiyum, magnezyum gibi pozitif yüklü iyonlara bağlanırlar. Kil ve humus yüzeyi çok geniş materyallerdir. Killerin yüzey alanları,
kaolinit gibi genişleme göstermeyen killerde 50 m²/g kil düzeyinden,
montmorillonit gibi üç katlı ve genişleyen yapıdaki killerde olduğu gibi 800 m²/g kil düzeyine kadar artış gösterebilir. Bu minerallerin üzerindeki yüklerin
tamamı negatiftir. Bu nedenle toprak çözeltisindeki iyonların bir kısmı killerin negatif yüzeylerini doyuracak şekilde kil yüzeylerinde elektrostatik olarak tutulur. Bu olaya
iyon adsorbsiyonu adı verilir. Bu şekilde toprak çözeltisindeki yaygınlığına (derişimine) ve iyon değerliğine bağlı olarak H+, Ca++, Mg++, K+, Na+ gibi katyonlar yüzeylerde değişebilir olarak tutulmaktadır. Bu iyonlar kolayca toprak solüsyonunda çözünürler ve kavanoz örneğimizi hatırlarsanız bitki kökleri ile arasında değişim olur. Yani kavanoz hiçbir zaman boş tutulamaz. Bu yönüyle kavanoza (diğer deyimiyle kil ve humus partiküllerine)
katyon rezerv bankası diyebiliriz.
Toprakta bazı kil mineralleri varlığının toprak mikroorganizmalarının aktivitesini etkilediği gözlenmiştir. Düşük derişimlerde montmorillonit bulunduğu zaman laboratuvar kültürlerinde mantar florasının gelişmesine bağlı olarak
"solunum oranının" zayıfladığı saptanmıştır. Buna karşılık
kil miktarı yüksek veya düşük ortamlarda ise bakterilerin uyarıldığı gözlenmiştir. Gözlenen bu etki montmorillonit kil mineralinin fizikokimyasal niteliklerine bağlıdır. Genişleyebilir tabaka yapısına sahip olan bu kil minerali yüksek bir yüzey alanına sahiptir. Bundan dolayı
katyon değiştirme kapasiteside yüksektir. Buna bağlı olarak mikrobiyal metabolizma sırasında üretilen hidrojen iyonları ile katyonların yer değişimi sonucu ortamın pH derecesini düzenler ve bakteriyel gelişmenin pH değişmesine karşı görebileceği zararlanmayı engeller.
Bu kil mineralinin mantar solunumu üzerine göstermiş olduğu olumsuz etki, montmorillonitin yüksek
vizkozitesi nedeniyle oksijen difüzyonunun azalması ile ilgili bulunmaktadır.
Mineral parçacıkların çoğu toprak mikroorganizmalarının etkileri ile birbirine bağlanarak
agregat adı verilen taneciklere dönüşürler. Aggregatlar arasında ise
por dediğimiz boşluklar oluşur.
Por boşluklar sistemi toprak su tutma kapasitesi açısından çok önemlidir. Yüksek yoğunluklu yağışlarla birlikte, bir toprağın tüm gözenekleri suyla dolar. Daha sonra toprağın su tutma kapasitesine bağlı olarak bir kısmı yer çekimi (gravitasyon) etkisi altında topraktan drene olmaya başlar. Özellikle büyük porlarda boşalan suyun yerine tekrar hava dolar. Drenajı takiben toprakta yer çekimi kuvvetleri ile toprak matriks kuvvetleri arasında oluşan denge sonucu toprak nemi daha stabil bir düzeye ulaşır. Gerek bitki ve gerekse mikroorganizmaların ideal nem koşullarını gösteren bu denge düzeyine
"TARLA KAPASİTESİ" adı verilmektedir.
Toprak kurudukça organizmaların topraktan suyu almaları güçleşmekte ve sonuçta toprak su düzeyi bitki ve pekçok mikroorganizmanın yararlanamayacağı bir düzeye kadar azalmaktadır. Bu düzey toprak bilimciler tarafından
"DAİMİ SOLMA NOKTASI" olarak tanımlanır. Topraklar solma noktası ile tarla kapasitesi arasında organizmalara yarayışlı büyük miktarda su bulundurmaktadır. Ancak bazı mikroorganizmaların çok kurak şartlardaki toprak suyundan yararlanma yeteneğinde olduğu da belirtilmelidir. Mikrobiyal hücrelerin pek çoğu toprağın kuruması sırasında ölmektedir. Sadece çevre koşullarına dirençli olan türler uzun süre kuraklığa dayanabilmektedir.
Agregatların oluşumunda bakteriler ürettikleri
polisakkaritler ile mantar ve aktinomisetler de, miselleri yolu ile mineral parçacıklar üzerine bağlayıcı etki yaparlar. Böylelikle aggregatlar üzerinde yaşayan mikroorganizmaların bikti için alınabilir besin maddelerinin oluşmasında büyük katkısı vardır.
Bitkiler temelde 13 tane besine gereksinim duyarlar. Bitkiler bu besinleri hali hazırda
toprakta var olanlardan, gübrelerden ve bitki kalıntılarından alırlar. Bitkiler tarafından gereksinim duyulan besin maddelerinin alınabilir biçimlerinin listesi aşağıdadır. Bitkiler ayrıca bu listede belirtilmeyen
Karbon, Hidrojen ve Oksijene gereksinim duyarlar ki bunları havadan ve sudan alabilirler.
Listedeki her elementin kendine özel bir görevi vardır. Örneğin
azot elementi, klorofil, amino asit, protein, DNA ve bir çok bitkisel hormon için gereklidir. Ancak
molibden sadece birkaç enzimin yapısında bulunur ve bitki tarafından daha az gereksinim duyulur. Ancak az gereksinim duyulması kesinlikle gereksiz anlamına gelmez. Örneğin Molibden eksikliğinde baklagiller ve onlarla
simbiyoz (ortak) halinde yaşayan
Rhizobium mantarları gelişiminde azalma görülür.
| Adı | Kimyasal Sembolü | Toprak Solüsyonunda Çözünmüş İyon | Çözünme Şekli |
| Birinci Derecede Gerekli Besinler | | | |
| Azot | N | NH4+, NO3-,NO2- | yüksek |
| Fosfor | P | HPO4--, H2PO4- | çok düşük |
| Potasyum | K | K+ | düşük |
| Orta Derecede Gerekli Besinler | | | |
| Kükürt | S | SO4-- | yüksek |
| Kalsiyum | Ca | Ca++ | düşük |
| Magnezyum | Mg | Mg++ | düşük |
| Mikro Besinler (iz elementler) | | | |
| Çinko | Zn | Zn++ | çok düşük |
| Demir | Fe | Fe++, Fe+++ | çok düşük |
| Bakır | Cu | Cu++, Cu+ | çok düşük |
| Manganez | Mn | Mn++, Mn++++ | çok düşük |
| Bor | B | H3BO3 | orta |
| Molibden | Mo | MoO4-- | düşük |
| Klor | Cl | Cl- | yüksek |
Bu besinlerin hemen hepside mikroorganizmaların aktivitesi sonucu bitki tarafından alınabilir hale gelirler.
Örneğin ;
Organik Azot: Topraktaki en temel besindir. Proteinlerin, ligninlerin, amino asitlerin yapısında ve humus içerisinde bulunur. Ancak bu haldeki azot bitki için alınabilir biçimde değildir. Bitki tarafından alınabilmesi için mikroororganizmalar tarafından
amonyuma dönüştürülmesi gerekir. (Daha önce azot döngüsü konusunda değinilmişti.)
Amonyum N (NH4+) : Toprak çözeltisinde çözülebilir. Bikti için kullanılabilir. Mikroorganizmalar tarafından nitrata dönüştürülür.
Nitrat N (NO3-): Toprak çözeltisinde çözülebilir. Bikti için kullanılabilir. Süzülme yoluyla topraktan kaybolur. Çok nemli topraklarda gaz haline dönüşür.
Havadaki N (N2): Atmosferin %80’ini oluşturur. Bitkiler tarafından kullanılamaz. Ancak
Azot fikse eden bitkiler (baklagiller, akçaağaç, iğde
vb. gibi türlerle birlikte yaşayan mikroorganizmaların simbiyozu sayesinde) tarafından kullanılabilir veya
serbest yaşayan azot fikse eden bakteriler tarafından bitkinin alınabileceği biçime dönüştürülür.
Bu besinlerin hepside toprağa çeşitli doğal çevrimler sonucunda kendiliğinden sağlandığı gibi, toprağa organik atıklar yoluyla veya gübreler aracılığıyla da eklenebilir. Organik atıklar ile gübreler arasındaki farklar aşağıdaki gibidir.
| | Organik Gübre | İşlenmiş Gübre |
| Kaynak | Doğal materyaller, ufaltılmış veya ufaltılmamış | Organik veya inorganik materyallerden çeşitli ve uzun proseslerden sonra elde edilir. |
| Örnek | Hayvan gübresi, pamuk küspesi, fosforik kaya, balık emülsiyonu vb. | Amonyum sülfat, üre, potasyum klorür |
| Kullanılabilir Besin | Yavaşça çözünürler. Çözünmeleri Topraktaki biyokimyasal etkinlikler sonucu gerçekleşir. | Bitkiler tarafından hemen kullanılabilir biçimdedirler |
| Besin konsantrasyonu | Düşük konsantrasyon | Genelde yüksek konsantrasyon |
Not: Burada kimyasal gübreler için işlenmiş gübre terimi kullanıldıki organik kelimesinin yerleşik yanlış kullanımından kaynaklı bir düzeltme olarak görüyorum. Örneğin ürenin kendisi tamamen kimyasal yoldan elde edilse de üre organik yapılı bir bileşiktir. Yine organik tarım kavramı bence yanlış kullanılan bir terim. Bitki yetiştirmenin neresi inorganik ki organik diye bir ayrım olsun. Ols olsa yetiştirme yöntemleri farklı. Bu yanlışa zaman zaman bizlerde düşsekte bu ayrımı iyi yapmakta yarar var diye düşünüyorum.