Bugünden geleceğe bakarken – 3 Toprak ve su

Özer Kavak yazdı...

Bugünden geleceğe bakarken – 3  Toprak ve su

Tüm diğer canlılar gibi bitkiler ve toprak canlıları için su, yaşamı temsil eder. Öyle ki, ölen veya ölmekte olan bitkiler için “kurumak” fiilini kullanırız.  Dizimizin ilk yazısında bitkilerin temel yaşam ortamı olan toprağı üretmek için neler yaptıklarını, alanlarını nasıl koruduklarını anlamıştık. İkinci yazıda toprak canlılarının “gerçek” toprağı oluşturacak şekilde nasıl organize olduklarını, bitkilerle birlikte nasıl yeryüzünü değiştirerek nakış nakış işlediklerine değinmiştik. İşte bunca çabanın hedefine ulaşması için gereken madde yeterli miktarda sudur. Bu nedenle bitkiler dahil tüm toprak canlıları,  ortama giren suyu en etkin biçimde kullanmaya çalışırken, kaybetmemek için de ellerinden geleni yaparlar.

Kumlu, çakıllı, iri parçacıklı bir ortam, suyun hızla köklerden daha aşağılara doğru inmesine izin verdiğinden ideal değldir. Killi yani çok küçük kırıntılar içeren topraklar ise kısıtlı boşlukları nedeniyle derinlere doğru daha az su geçirir, suyun yüzeyden akmasına veya yüzeyde biriktirerek hızla buharlaşıp kaybedilmesine neden olurlar. Bir diğer değişle killi ya da kumlu yapılar, bitkiler tarafından korunmadıkça ve mikroskobik canlılar tarafından işlenmedikçe, kullanılabilir su tutumu açısından etkin değildirler.

Bu yazıda, toprağın fiziksel ve kimyasal su tutma özellikleri derinlemesine anlatmayacağım. Merek edenler için “Higroskopik nem”, “Solma sınırı”, “Tarla kapasitesi”, “Yararlanılabilir su miktarı” gibi anahtar kelimeleri vermek istiyorum. Son teknik bilgi olarak topraktaki hava ile suyun ters orantılı ilişkisinden bahsetmek istiyorum. En basit ifadeyle, suyun doldurduğu ceplerden hava uzaklaşırken, su, canlılarca emildiğinde veya süzülüp gittiğinde bu ceplere temiz hava tekrar dolar. Bu havadaki karbondioksit ve oksijen seviyeleri toprak canlılığı için önemlidir.  

Amacım, bitkiler tarafından hasisçe korunan, toprak canlılarının zahmetli çalışmalarıyla oluşturulmuş olgun bir toprağın su ile ilişkisini kavratmak.

Yukarıda bahsedilen kumlu çakıllı toprağın boşlukları, zaman içinde bitkiler ve toprak canlılarının faaliyetleriyle organik maddelerle büyük oranda doldurulur. Organik tutkallarla (örneğin glomalin) tanecikler yapıştırılır. Sürekli yeniden ve yeniden üretilen kök gibi canlı dokular ölür ve dönüştürülür. Yeni dokular, yeni üretilen yapıştırıcılar her yere bulaşır yeni organik-inorganik birleşimi katmanlar oluşturur. Daha fazla girinti çıkıntı daha karmaşık labirentler ortaya çıkar. Bu labirentler hem yapıları gereği suyu hapseder, hem içerisinde barınan canlılar gelen suyu bünyelerine alırlar, hem de ölü organik maddeler sünger gibi suyu emer ve kolayca bırakmazlar. Bu süreçte, güneşten elde edilen enerji ile havadan elde edilen karbon, bitkilerce yüzeyin altına organik yapılar veya besin olarak aşağılara taşınır ve gerçek anlamda toprak ihtiyacı olan nem ile daha da olgunlaşır.  Bitkilerin, toprak üstü canlı yapıları ve toprak yüzeyine bıraktığı ölü dokular; rüzgar, güneş, yağmur gibi yıpratıcı, aşındırıcı ve buharlaştırıcı etkilere karşı toprağa ve içindeki suya koruma sağlar.

Bu konuda Tübitak Bilim – Genç ekibinin deney videosunu izlemenizi öneririm (heyecanlı kısım 3dk 40sn’de başlıyor).

Killi, ince taneli toraklarda bitkiler, bu ince taneciklerin aralarına köklerini salıp tüneller açar. Bu köklerin ölümüyle hava su ve toprak canlıları bu bölgeye erişir ve karbon temelli organik madde, ıslandığında sakız, kuruduğunda kemik kıvamındaki bu killi kütlenin içine her geçen gün daha fazla karışır. İçerisindeki organik madde miktarı, tüneller ve cepler arttıkça, toprakta bulunan hava miktarı ve yararlanılabilir su tutma kapasitesi de artar. Killi yapı artık daha hızlı ve daha fazla su emdiğinden, daha az yüzey akışı ve daha az buharlaşma kaynaklı su kaybı görülür, balçıklaşma ve uzun süreli sulu, havasız ortam (oksijensiz solunum yapan, kötü koku ve çürümeye sebep olan bakterilerin sevdiği ortam) giderek azalır.

Yukarıdaki resim, Joe Archuleta’nın yapısal olarak bozulmuş ve bozulmamış toprakları karşılaştırdığı, suya karşı bütünlüğün nasıl korunduğunu gösterdiği deneyden alındı. Bir dakikalık bu videoyu izlemenizi öneririm.

Bunca çabanın sonunda, su ile toprak arasındaki ilişkinin özellikleri:

  • Yağmur doğrudan toprağa çarpmaz, önce bitkilerin yaprak ve dalları tarafından, sonra da yüzeydeki ölü madde katmanlarınca yavaşlatılır ve küçük damlacıklar halinde nazikçe toprağa verilir.
  • Suyu tutamayarak derinlere veya aşağılara doğru kaçıracak kadar geçirgen yüzeyin (kum, çakıl, taş yığınları vb) büyük boşlukları suyu nispeten uzun süre salmadan içinde tutabilecek zengin toprakla dolmuştur.
  • Suyu geçirmeyen, yüzeyinden akıp gitmesine veya emmeyip buharlaşmasına neden olacak kadar ince yapılı killi yüzeyler ise canlılar tarafından delik deşik edilmiş, içi organik madde ve labirent benzeri yapılarla dolu bir süngere dönüşmüştür.
  • Olgun toprakta yüzey, yavaşlayarak küçük tanecikler olarak gelen suyu hızlıca ve bolca emer, yavaşça aşağılara doğru sızdırır. Yüzeyden akışla veya alt katmanlara kaçırma yoluyla su kaybı en az seviyede çok uzun zamanda gerçekleşir.
  • Toprak içinde oyalanan ve canlı yapılarda depolanan suyun büyük bir kısmı, terleme (bitkilerin yapraklarından su kaybı) ile yavaşça kaybedilirken, çok daha uzun bir süre nemli bir mikro iklim sağlanmış olur. Terleme, yağmur ormanları gibi büyük alanlarda her gün yeniden yağmur yağmasına neden olur.
  • Yıkıcı dış etmenlerden kaynaklı erozyon daha az yaşanır.
  • Yapay sulama kaynaklı olumsuzluklar (tuzlanma, sulama için gereken alet edevat, ekipmanların kurulum ve işletim maliyetleri) azalır.
  • Toprakça hızla emilip yavaşça salınan su, akarsuların yağışsız zamanlarda da akmasını sağlarken, sel gibi felaketlerin hiç yaşanmamasına veya daha küçük çaplı olmalarına neden olur.

Sel demişken, yine Joe Archuleta’nın bir toprak deneyine daha göz atalım. “Sel” kaderimiz mi? Tarım arazilerimizi erozyon ile neden kaybediyoruz? Tekrar düşünelim:

Yukarıdaki resimde sol tarafta bulunan cam kabın içinde modern tarım yöntemlerinin kullanıldığı, sürülerek yapısı bozulmuş toprağa yaklaşık 8cm (80mm) yağmur düşmesine rağmen neredeyse hiç emilim olmadığını, suyun sadece yüzeyde bir-iki santimetreyi ıslattığını görebilirsiniz. Eğer arazi eğimli olsaydı bu su akıp gidecekti. Sağdaki cam kapta ise 40 yıldır sürülmemiş ve kışları örtü bitkisi ile korunmuş, komşu araziden gelen toprak var. Aynı miktarda suya maruz kalmasına rağmen saniyeler içinde suyun aşağıya iletildiğini ve tüm suyun dakikalar içinde emildiğini bu bir dakikalık videoda izleyebilirsiniz.

Yeri gelmişken, daha fazla su tutumu ve yaşam alanını arttırmak için toprağa, bol girinti çıkıntı içeren gözenekli yapılarıyla öne çıkan perlit, zeolit (klinoptilolit) gibi doğal inorganik maddeler ve organik kökenli odun kömürü katılmaktadır (tetra preta).

Suyu toprakta daha çok miktarda ve daha uzun süre tutmak için kullanılan yapısal yöntemlerden bazıları, eğimli bölgelerde suyun akışını yavaşlatmak için teraslama, eş yükseklik eğrilerini takip eden hendekler açma (swale), kurak bölgelerde 2-3 ağaçlık alandaki suyu tek bir ağacın olduğu yere toplayan taş ve toprak setler ve küçük kanallar inşa etme, bent ve baraj inşa etme olarak sıralanabilir. Bunlar insan ve makine gücü, gerektiren yöntemlerdir. Bu yöntemleri tümüyle reddedemeyiz çünkü pen çok arazi ve iklim koşullarında biri veya birkaçı birden gerekli olabilirler.

Benim altını çizmek istediğim, su ortama her nasıl gelirse gelsin, canlılığın kendi işini kendisinin büyük bir maharetle gördüğüdür. Toprağı, gelen suyu hızla emip, bolca tutacak şekilde yapılandırır. Bu nedenle, çok küçük maliyetlerle yapılan yerel düzenlemeler ve toprağın işleyişini bilerek toprağı korumak, o bölgedeki yağış rejimine uygun bitkilerin ve hayvanların yetiştirilmesi, bir sulama barajına olan gereksinimi azaltabilir hatta tümüyle ortadan kaldırabilir.

Bu konuda detaylı inceleme yapmak isteyenler için üç İngilizce kaynaktan bahsetmek istiyorum:

  • Birincisi, “Rainwater Harvesting for Drylands and Beyond”. “Volume 1” ve “Volume 2” olarak iki kitap olarak yayınlandı.
  • İkincisi, devletimizin de katkıda bulunduğu ICARDA’nın bir çalışması “Rainwater Harvesting for Agriculture in the Dry Areas” (keşke Türkiye ofisi, milyonlarca dolar ödediğimiz bir kurumun eserini çevirip veya el kitabı olarak derleyip ücretsiz yayınlasaydı).
  • Sonuncusu ise Arizona Üniversitesi’nin ücretsiz su toplama el kitabı: “Rainwater Harvesting For Landscape Use” Resimlerine bakmak bile yararlı olabilir. 

Her ne kadar bu yazının konusu “tarımda sulama” olmasa da, bugün ve gelecekte su kıtlığı konusundaki uzman uyarılarını dikkatle izliyoruz. Su kullanımı ve tarımsal sulama pratiklerimizde devrimsel değişikliklere gerek duyduğumuzu da hissediyoruz. Dizinin gelecek yazılarında tam da buraya odaklanacağım.

Su fakiri olarak tanımlanan Orta Anadolu, yıllık 300-500 milimetre arası yağış alıyor. Gözünüzde canlandırabilmek için şöyle düşünebilirsiniz: Dışarıya bir kova koymanız durumunda, bu kovada bir yılda sadece 30-50 santimetre yüksekliğinde su birikiyor (buharlaşmayı engellediğinizi varsayıyorum). Veya 300-500 milimetre arası yıllık yağış, her metrekareye yılda 300-500 litre su düştüğü anlamına geliyor. Çok gibi görünse de aslında değil. Su tasarruflu ortalama bir sifon, her kullanımda 5 litre su harcıyor. 300 litre su, 60 sifon kullanımına karşılık geliyor ki bu da 4 kişilik bir ailenin birkaç günlük kullanımı.

Orta Anadolu coğrafyası için “kuru tarım” yapıldığı ve tahıl (buğday, arpa, yulaf, çavdar) üretimine uygun olduğu, tahıl ambarı olarak adlandırıldığı öğretiliyor. Bu coğrafyanın bazı bölgelerinde, yapay sulama yardımıyla patates, şeker pancarı üretiliyor ve meyvecilik, bağcılık da yapılıyor. Su, yeraltından çekiliyor ve artık gittikçe daha derinlerde su bulunabiliyor. Daha derinden su çekmek, daha derin kuyu, daha güçlü pompa, daha fazla boru ve enerji kullanımı demek. Özetle daha yüksek maliyet.  

O zaman, dizinin üçüncü yazısını üç soru sorarak bitirelim.

1- Orta Anadolu için bir tarım stratejimiz var mı?

2- Tarımsal su tasarrufunun, depolamanın ve dağıtımının en ucuz, en kolay ve en uzun vadeli yolu nedir?

3- Buharlaşmayı, yıkıcı akış kayıplarını (erozyon), toplama ve düzenleme maliyetlerini (bent/baraj,kanallar, akarsu rehabilitasyonu ve köprülerin inşası) en aza indirmek için suyun toprakta depolanmasını öngören modelin artı ve eksileri, mevcut yöntemlerin sunduğu avantajları ve yüklediği doğrudan ve dolaylı maliyetler göz önünde bulundurularak hiç karşılaştırıldı mı? Bu konuda hiç yüksek lisans veya doktora tezi var mı?

Bugünden Geleceğe Bakarken–2:  Topraktaki canlılık
Bugünden geleceğe bakarken –1