Topraksız Tarım Sistemleri

Yazar : Seda ERASLAN

Dergi : 2023 01 / Sayı: 109

Konu : Doğa ve Çevre, Ekonomi, Tarım

Topraksız tarım sistemleri, kent içine tasarlanmış çevre kontrollü çiftlikler, çatı üstü seralarda ya da tamamen bina içerisindeki kapalı alanlarda, yapay olarak aydınlatılan bitkisel üretim alanlarından oluşmaktadır.

Yazar: Seda Eraslan

Soilless Agriculture Systems

Abstract

Urban agriculture is an alternative production system based on the cultivation of agricultural products in different forms of production in cities. Urban waste recycling is carried out in the form of urban production systems, empty open spaces and vertical farming systems that contribute to water and energy saving, reduction of air pollution and soil erosion, adaptation and resilience to climate change, and ecological and social sustainability. An urban agricultural technology that usually involves large-scale agricultural production is vertical farming or high-rise farming technology. With hydroponic technology in vertical agricultural production, efficient and high quality production is provided by rapidly meeting the nutritional element requirement of the product under optimum environmental conditions. Because vertical farms are much less vulnerable to climate change, they can produce year-round, ensuring a steady stream of produce for consumers and a consistent income for growers.
Key Words: “Urban agriculture”, “vertical farming”,” hydroponics”, “technology”

Dünya nüfusu her geçen gün artmakta ve insanoğlu doğal ve yenilebilir kaynakları hızla tüketerek ekosisteme ciddi şekilde hasar vermektedir. Nüfusun artmasıyla kırsaldan kente göç artmakta ve kentlerde işsizlik, geçim sıkıntısı, hava kirliliği ve gıda güvenliği gibi birçok ekonomik ve sosyal problemler baş göstermektedir. Bu bağlamda gıda sorunlarının çözümü ve ekolojik, ekonomik ve sosyal kentsel problemlerin iyileştirilmesi için kent tarımı önemli bir alternatif olarak ön plana çıkmaktadır. Üretimden başlayıp işleme, dağıtım gibi aşamalardan geri dönüşüme kadar gelen, kent içinde veya çevresinde gerçekleşen yerel sistemler kentsel tarım içerisinde yer almaktadır. Tüketicilerin sağlıklı ve kaliteli gıdaya erişimlerini kolaylaştıran ve gıda arzına yetebilen bir sistem olan kent tarımı, sürdürülebilirlik açısından da önemlidir.

Kent tarımı, ticari, ticari olmayan ve hibrit çalışma bileşenlerinden oluşmaktadır. Ticari çalışmalar olarak, kent ve çevresindeki arıcılığı, çiftlikleri, topraksız ve hidroponik sistemleri içermektedir. Ticari olmayan çalışmalar, özel bahçeler, müstakil ya da apartman konutlarının arka veya ön bahçeleri, balkon, çatı, duvar veya cam kenarları ve bodrum katlarında kişisel çalışma olarak yapılan gıda üretim faaliyetleridir ve genel olarak kişisel tüketim amaçlıdır. Hibrit çalışmalar ise genel olarak gıda üretiminden işlenmesi, dağıtım ve pazarlama gibi sosyoekonomik faaliyetlerin yanında çevresel amaçlara yönelik faaliyetleri de içermektedir (Rasouli , 2021).

Topraksız tarım sistemleri, kent içine tasarlanmış çevre kontrollü çiftlikler, çatı üstü seralarda ya da tamamen bina içerisindeki kapalı alanlarda, yapay olarak aydınlatılan bitkisel üretim alanlarından oluşmaktadır. Hidroponik ya da aeroponik sistemlerin temel esası, tamamen kapalı bitkisel üretim merkezlerinde, kontrollü şartlarda olumsuz iklim koşullarından etkilenmeden, düşük enerjili led aydınlatma sistemleri kullanılarak bitki yetiştiriciliği yapılmasıdır. Topraksız üretimde yabani ot sorunu, hastalık vb. yaşanmadığı için tarım kimyasalları da kullanılmamaktadır. Ayrıca hidroponik ve aeroponik sistemler ile su ihtiyacı %95’e varan oranlarda azalabilmektedir. Hidroponik sistemlerde üretim besin çözeltisi kullanılarak topraksız olarak gerçekleştirilmektedir (Anaç, Çokuysal, Eryüce, Çolak Esetlili, Özkan ve Tepecik, 2020).

Topraksız tarım sistemleri, su ve katı ortam kültürleri olmak üzere iki ayrı başlık altında incelenir ve bir veya birkaç farklı materyal kullanılarak hazırlanan ortamlarda değişik yetiştirme yöntemlerine göre üretim yapılmaktadır.

Su (hidroponik) kültürü; durgun su kültürü, aeroponik kültür ve akan su kültürü olarak incelenirken, katı ortam kültürü organik ve inorganik şeklinde çeşitli ortam ve materyal olarak incelenmektedir.

Hidroponik uygulamalar içinde en yaygın kullanılan damlama sistemi düzeneği (Birkby, 2016)

Durgun Su Kültürü ile Yetiştiricilik

Hidroponik kültürde su kalitesi oldukça önemli bir kriterdir. Topraksız tarım için kullanılacak su kaynakları incelenir ve bazı testlere tabi tutulur bunun sonucunda kullanım için su kalite uygunluğu ve miktarı belirlenmektedir. Suyun kalite özellikleri bozuk olması durumunda drenaja başvurulmalıdır.

Topraksız kültür içerisinde kullanımı en eski ve maliyeti açısından ucuz olan durgun su kültürü, 1800’lü yıllardan beri temel bitki besin maddelerinin belirlenmesi için kullanılmaktadır (Sevgican, 1999; Gül, 2008). Bu kültürde bitki kök sistemi, çözelti ve çözelti havalandırılması iyi ayarlanmalıdır. Bitki yetiştirilen kapların üzerleri ışık geçirmeyecek şekilde olması da önemlidir, zaman zaman bitkiler kontrol edilerek eksilen çözeltilere eklemeler yapılmalıdır. Bunun yanında ortam sıcaklığı kontrol altında tutulmalıdır. Havalandırmalı ve havalandırmasız olmak üzere iki şekli mevcut olan sistemde havalandırmasız kültür, bitki gelişimi için olumsuz etki yapacağından tarımsal üretim amaçlı kullanılamamaktadır.

Havalandırmasız Su Kültürü ile Yetiştiricilik

Durgun su kültüründe kötü havalandırma veya havalanmamasından kaynaklı yosunlaşma sorunu, Akan su kültürünü ortaya çıkarmıştır. Bu sistemde besleyici film tekniği (NFT) ve derin akan su kültürü (Hyponica) kullanılmaktadır. Suyun bitki kökleri boyunca ince bir şerit halinde ilerlemesi esasına dayanan NFT, 1970’li yıllarda İngiltere’de Dr. Allan Cooper tarafından ortaya atılmıştır (Cooper, 1982; Gül, 2008). Kolaylığı ve maliyet açısından düşük bütçeler gerektiren bu sistem yaygın olarak kullanılmaktadır. Sistemde dikkat edilmesi gereken nokta, akan besin çözeltisinin kökle temas etme derinliğinin bitki havalanmasını etkilemeyecek ölçüde ince olmasıdır ve üst kök kısmı havada kalmalıdır. Herhangi bir bulaşıklık/kirlilik olmaması için kullanılan malzemeler plastik olmadır. Ortam sıcaklığı durgun su tekniğinde olduğu gibi bunda da önemlidir bitki çeşidine göre istenilen sıcaklık kontrol edilip ayarlanmalıdır. Her yetiştiricilik dönemi bitiminde suyun kontrol edilip yeniden ayarlanması, pH ve besin element içeriklerinin belirlenip filtre edilmesi ve sterilizasyon gibi işlemlerin yapılması önemlidir (Gül, 2008).

NFT (besleyici film tekniği) ile Yetiştiricilik

“Kyowa Derin Su Kültürü” olarak da adlandırılan hiponica ilk olarak Japon Hidroponist Shigeo Nozawa tarafından domates yetiştirilerek uygulanmıştır. Yöntemin esası besin çözeltisinin havalanmasını sağlayarak çözeltiyi oksijence zenginleştirmektedir. Yatay ve dikey olarak uygulanabilen bu sistemde yatay uygulandığında meyve büyüklükleri farklı olmakta ve desteğe ihtiyaç duyulmaktadır buna karşılık dikey uygulamada meyve boyutları eşit olmaktadır. Ancak iki tip içinde maliyetin çok pahalı olması ve bu konuda uzmanların azlığı sebebiyle uygulanmasında güçlük yaşanmaktadır.

Hyponica (derin akan su kültürü ) ile Yetiştiricilik (Anonim, 2013a)

En büyük avantajı su ve gübre kullanımının ekonomik olması olan Besin Eriği Sisi (Aeroponik) sistem aynı zamanda diğer sistemlere oranla daha ekonomik, pratik ve kolay mekanizasyon gerektiren bir sistemdir. Düşük kaliteye sahip sular ve suca yoksul olan bölgelerde de bu sistem rahatlıkla kullanılabilmektedir. Bitkilerin sağlıklı gelişim gösterebilmeleri için kök bölgesinde oksijen olmalıdır. Bu detay göz önünde bulundurularak su ve besin maddeleri, hava ile karıştırılarak damlacık olacak şekilde aralıklı veya aralıksız olarak bitki kök bölgesine püskürtülmektedir. Burada önemli olan sisin frekansı ve özelliğidir. Günümüzde ticari yetiştiricilik yapılan seralarda, daha önceden su ve besin maddesi miktarları hesaplanarak elektronik ortamda ayarlanabilmekte ve maliyet bu şekilde artmasına rağmen seralarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sistemlerin yanında katlı akan su kültürü de mevcuttur ancak dünyada ve ülkemizde ticari kullanımı yok denecek kadar azdır.

Aeroponik sistem düzeneği (Birkby, 2016)

Topraksız tarım daha da gelişerek içerisine bitki ve balıkları aynı ekosistemde birleştiren aquaponik sistem ortaya çıkmıştır (Birkby, 2016). Bitkiler ve balıkların simbiyotik olarak yaşadığı ortamda, bitki kökleri balık havuzu için doğal filtre görevi görmekte ve balık atıkları ise bitkiler için biyolojik gübre kaynağı olmaktadır (Dede ve Turkan, 2009).

Aquaponik sistem düzeneği

Topraksız yetiştirme tekniğinde, bitkiler klasik yetiştiriciliğe göre çok daha kontrollü bir şekilde beslenmekte, bitki gelişimi için gerekli olan elementlerin tümü istenen miktarlarda uygulanabilmektedir. Üretim alanının tamamında, kök bölgesi pH’sı kontrol edilebilmekte ve bu şekilde besin elementlerinin alınımı artmakta ve böylece etkin bitki besleme yönetimine bağlı olarak verim ve kalite artışı olmaktadır.

Dikey Tarım (Vertical farming)

Solda New York için tasarlanmış Yusufçuk Modeli ve sağda Shenzhen (Çin) için tasarlanmış Sürdürülebilir Şehir Kırsalı Modeli (Vincent Callebaut, 2016)

Dikey seralar, birim alandan yüksek verim ve kaliteli ürün elde etmek amacıyla tek bir alanda çok katlı yapılar inşa edilerek başta topraksız tarım sistemleri olmak üzere birçok sistemle üretim yapılmayı hedeflemektedir. Seralar genellikle 7 kat olarak planlanmakla birlikte 30 – 40 katlı olarak da yapılabilmektedir. Topraksız tarıma uygun, cocopeat’te (Hindistan cevizi kabuğunun dış hasırı lifinden elde edilen yan ürün) ve su kültüründe (Hydroponic-bitki köklerinin suyun içerisinde olduğu ve ihtiyaçlarını sudan aldığı sistem) bitki yetiştirmeye uygun sistemler olan dikey seralar, standart bir apartman gibi tasarlanabileceği gibi çok marjinal üretim sistemlerine de rastlanmaktadır. Ekolojik Mimarinin önde gelen isimlerinden Vincent Callebaut, dikey çiftlik modellerine farklı bir bakış açısı getirerek 132 katlı Yusufçuk Modelini tasarlamıştır. Tasarımcının asıl hedefi metropolleri doğal çevreyle uyumlu hale getirip sürdürülebilir kentlerin gelişimi için bu gibi kapalı veya yarı açık yapılarla ekolojik yaşam sahalarının oluşabileceğini düşünmektedir. Bu düşünce çerçevesinde çok sayıda dikey yeşil yaşam sahaları yapılmıştır. Bunun yanında mısır piramitleri idol alınarak tasarlanan Piramit Dikey Çiftlikler veya merdiven şeklindeki “Locavore Fantasia Project” gibi ilgi odağı tarımsal işletmeler görülmektedir. Özellikle son dönemlerde dikey tarım modelleri maliyet düşürülmeye çalışılmakta, terk edilmiş işletmeler (fabrika, depolar vb.) yüksek tavanları, atıl halde bulunmaları ve içlerinin bölme olarak az olmasından dolayı birkaç katlı dikey tarım alanı olarak kullanılmaktadır. Ayrıca günümüzde konteyner tipi işletmeler de ilgi çekici dikey tarım tasarımları içerisinde yer almaktadır. Mobil farm, deniz taşımacılığında kullanılan ve eskimiş konteynerler içerisinde yapılan bitkisel üretim sistemidir ve bilgisayar kontrollü bir gemi konteynerinde her ay 300 kişiye yetecek kadar yeşillik üretilebilmektedir (Okumuş, 2019).

Konteyner tipi yetiştiricilik

Çatı-teras yetiştiriciliği

Ofis çiftliği

Atıl alanların kullanımı

Dikey tarım sistemi ile;

İklim krizi etkisi minimize edilebilir, dört mevsim kaliteli ve verimli bitki yetiştirme olanağı bulunmaktadır.
Çok katlı tasarım sistemleri ile fazla alana ihtiyaç olmadan daha fazla ürün elde edilmektedir.
Yetiştirilmek istenen bitkilerin istekleri veri tabanlarına işlenerek, bitkiler otomatik veya mekanik olarak kolaylıkla kontrol edilebilir.
Optimum ışık kalitesi sağlayan bu sistemde LED ışıklar sayesinde bitkilerin büyüme dönemlerindeki ışık, ışık süresi ve yoğunluğu elektronik ortamlarda ayarlanabilmektedir.
Traktör, bahçe ekipmanları ve pestisit vb. ilaç kullanımı minimum düzeyde tutulabilir.
Sadece dikim, hasat ve ambalajlama aşamalarında işçiliğe ihtiyaç duyulmaktadır. Bu nedenle işçilik maliyetleri düşüktür. Geleneksel tarımsal üretim sistemlerine göre yaklaşık %70 daha az su kullanılır.
Sera ortam nemi ve sıcaklığı, bitkilerin ihtiyacı olan gübre çözeltileri ve diğer tüm parametreler otomatik olarak ayarlanabilmektedir.

Dikey tarımın, yüksek maliyetli bir yatırım olması, yüksek miktarda enerji tüketimi ve vasıflı işgücü ihtiyacı ise dezavantajları olarak görülmektedir. Ancak günümüzde yoğun Ar-Ge çalışmaları ve teknolojinin hızla gelişmesi nedeni ile bu problemlerin çözülebileceği düşünülmektedir (Kennard and Bamford, 2020).

Gelecekte, iklim değişikliği kaynaklı doğal afetlerin sıklığının ve şiddetinin artması ve dolayısıyla küresel gıda tedarik zincirinin etkilenmesi beklenmektedir. Bu nedenle şehirlerin kendi gıda ihtiyacının bir kısmını üretme kabiliyetini kazanması tarımsal üretim stratejisi olarak yerini almalıdır. Hem dikey tarım hem de boş açık alanlarda kentsel tarım, gıda güvenliğinin sağlanması için önemlidir. Ülkemizde kentsel tarımın aşamalı olarak büyümesi, iş fırsatlarını ve çevresel faydaları artırarak şehirlerin sürdürülebilir kalkınmasına önemli ölçüde katkıda bulunabilir. Bu nedenle, alternatif bir üretim olan kentsel tarımın daha etkin bir şekilde kullanılabilmesi için çok disiplinli araştırmalara ihtiyaç duyulmaktadır.

Kaynaklar:

Anaç, D., Çokuysal, B., Eryüce, N., Çolak Esetlili, B.,Özkan, C.F.,Tepecik, M., 2020. Topraksız Tarım Ve Bitki Besleme Teknikleri. Ege Üniversitesi, İzmir.
Birkby, J., 2016. Vertical Farming, ATTRA Sustainable Agriculture, NCAT IP516, s.1-12.
Cooper, A., 1982. Nutrient Film Technique. London, Grower Boks.
Dede, G. and Turkan, E., 2009. Balık Ve Bitkilerin Birlikte Yetiştirildiği Sistem: Aquaponik Sistemler, Sakarya Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü.
Gül, A., 2008. Topraksız Tarım, Hasad Yayıncılık, İstanbul.
Kennard, N., Bamford, R., 2020. Urban Agriculture: Opportunities and Challenges for Sustainable Development. 10.1007/978-3-319-69626-3_102-1.
Okumuş, A., 2019. Dünyada Hidrofonik (Topraksız Tarım) Tarım, Samsun.
Rasouli, S., 2012. Kentsel Topraklarının Tarımsal Amaçlı Kullanımı: Kent Tarımı. İstanbul Teknik Üniversitesi: İstanbul.
Sevgican, A., 1999. Topraksız Tarım. Örtü altı sebzeciliği, Cilt 2. Ege Üniversitesi Basım Evi, 526, Bornova, İzmir, 130.