J.V. Helmont adlı bir bilim insanı, bitkilerin beslenmesinde ve büyümesinde sadece toprağın etkili olduğuna ilişkin bir varsayım ileri sürmüştür. Bu varsayımı sınamak için yaptığı deneyde; 90.9 kg toprak içeren saksıya bir söğüt fidanı dikmiş ve beş yıl sonra söğüt fidanı 76,8 kg ağırlığındaki bir ağaç haline gelmiştir. Buna karşın saksıdan yalnızca 0,06 kg'lık toprak eksilmiştir. Bu deneyin sonucunda Helmont, bitkinin sadece topraktaki maddeleri emerek değil, esas olarak düzenli bir şekilde topraktaki suyu alarak büyüdüğü görüşüne varmıştır, ilerleyen yıllarda bazı bilim insanları bitkilerin büyük ölçüde havadan beslendikleri yönünde görüşler ortaya atmıştır. Ancak bugün bitkilerin mineral besin maddelerini inorganik iyonlar şeklinde topraktan aldıkları, büyümek için su ve atmosferdeki karbondioksite ihtiyaç duydukları bilinmektedir.


Su, şüphesiz bütün canlılarda önemli işler gördüğü gibi bitkiler içinde zorunlu bir ihtiyaçtır. Bitkiler aldıkları suyun %90'dan fazlasını terleme yoluyla kaybederek vücut iç ısısını düzenler. Geri kalan suyun büyük bir kısmı ise çözücü olarak iş görür. Aynı zamanda bitkiler, suyu hücrelerindeki merkezi kofulda biriktirerek büyürler. Ayrıca su, bitki için iyi bir besleyici olarak da iş görür. Fotosentezle üretilen organik bileşiklerin yapısındaki hidrojen atomlarının büyük bir bölümü ve bazı oksijen atomları sudan karşılanır. Topraktaki mineral besin maddeleri ve su, bitki kütlesine katkı sağlasa da kütlenin başka bir ifadeyle, bitkideki organik maddenin büyük bir bölümü atmosferdeki karbondioksitten kaynaklanır. Bir bitkinin susuz kütlesi kuru ağırlığı olarak ifade edilir. Bitkisel bir materyalin kurutulmadan önceki ve kurutulduktan sonraki ağırlığı karşılaştırılarak içerdiği su miktarı dolayısıyla kuru ağırlığı tespit edilir. Bitkilerde kuru ağırlığın ortalama %95'ini organik maddeler, geri kalan %5'ini ise inorganik maddeler oluşturur. Organik maddelerin büyük bir bölümünde ise karbonhidratlar yer alır. Dolayısıyla, karbonhidratların bileşiminde bulunan karbon, hidrojen ve oksijen bitkide en çok bulunan zorunlu elementlerdir. Bundan başka azot, kükürt ve fosfor da bitkinin bazı önemli organik bileşiklerinin yapısına katıldığı için bulunması zorunlu olan elementler arasındadır. O halde bitkilerin yapısı temelde su, organik madde ve besin elementlerinden oluşur.

Doğadaki bitki türlerinde mevcut olan inorganik maddeler arasında 50'den fazla kimyasal element tanımlanmış ancak, bunların sadece 17 tanesi tüm bitkiler için mutlak gerekli element olarak belirlenmiştir. Eğer bir element, bir bitkinin tohumdan büyümesi ve yaşam döngüsünü tamamlayabilmesi için gerekli ise, o elemente yaşamsal öneme sahip elzem (mutlak gerekli) besin elementi adı verilir.

Doğadaki bitki türlerinde mevcut olan inorganik maddeler arasında 50'den fazla kimyasal element tanımlanmış ancak, bunların sadece 17 tanesi tüm bitkiler için mutlak gerekli element olarak belirlenmiştir. Eğer bir element, bir bitkinin tohumdan büyümesi ve yaşam döngüsünü tamamlayabilmesi için gerekli ise, o elemente yaşamsal öneme sahip elzem (mutlak gerekli) besin elementi adı verilir.

Bitkiler için hangi elementin yaşamsal öneme sahip olduğu ve bunların hangi miktarlarda bulunması gerektiğini belirlemek için özel teknikler kullanılır. Çünkü; bir elementin mutlak gerekli olduğunun gösterilmesi için, sadece o elementin bulunmadığı deneysel koşullarda bitkilerin yetiştirilmesi gerekir. Bu koşulların ise toprak gibi kompleks bir ortamda sağlanması ve bitkilerin yetiştirilmesi çok zordur. Dolayısıyla araştırmacılar, bitki köklerini ihtiyaç duydukları ve topraktan aldıkları tüm mineral elementleri içeren besin çözeltisi içinde yetiştirmişler ve çözelti ortamında köklerin solunumu için gerekli oksijeni sürekli sağlamışlardır. Sonuçta, bu teknik bitkilerin topraksız veya organik madde olmadan normal olarak büyüyebildiklerini ve ayrıca bitkilerin tüm gereksinimlerini yalnızca inorganik elementlerden ve güneşten karşılayabileceğini kanıtlamıştır. İşte bitki köklerini bu şekilde topraksız bir besin çözeltisine daldırarak bitki yetiştirme tekniğine hidroponik kültür adı verilir.


Bitkilerin Beslenmesi İçin Gerekli Koşullar


Tarım topraklarının yanlış kullanım sonucu kirlenmesi, tarım dışı amaçlarla toprak kullanımı, erozyona karşı yeterli önlemlerin alınmaması ve su kıtlığı gibi pek çok nedenle geleneksel tarım uygulamaları verimsizleşmektedir. Dolayısıyla topraksız ortamda ve besin çözeltisi içinde ürün elde etme yöntemi günümüzde geleneksel tarım uygulamalarının bir alternatifi olarak önem kazanmaktadır.

Bitkilerin Beslenmesi İçin Gerekli Koşullar 1




Bitki için elzem elementlerin belirlenmesinde hidroponik kültür tekniği kullanılır. Bu uygulamada; bir bitkinin kök sistemi bilinen konsantrasyonlarda gerekli tüm mineralleri içeren besin çözeltisine yeterli oksijen sağlanacak şekilde daldırılır (kontrol grubu). Aynı tür başka bir bitkiye ait kök sistemi ise potasyum gibi belirli bir mineral bakımından eksik olan besin çözeltisine daldırılır (deney grubu). Besin çözeltisine ilave edilmeyen element bitki gelişimi için elzem bir element ise deney grubundaki bitkinin gelişimi, kontrol grubundaki bitkiye göre anormal olacaktır.

Bitkiler hidroponik kültür yöntemiyle tespit edilen elzem besin elementlerinden bazılarına nispeten fazla miktarlarda gereksinim duyarlar. Bu tür besin elementlerine makrobesleyici ya da makro besin element adı verilir. Bu besin elementleri karbon (C),hidrojen (H), oksijen (O), azot (N), kükürt (S), fosfor (P), potasyum (K), kalsiyum (Ca) ve magnezyum (Mg) olup, ilk altısı organik bileşiklerin ana bileşenidir. Makro besin elementlerinden C, H ve O hava ve su ortamından sağlanırken, diğerleri topraktan inorganik iyon formunda alınır.

Bitkilerin çok az miktarlarda gereksinim duydukları besin elementlerine ise mikrobesleyici ya da mikro besin elementi adı verilir. Bu elementler bitkilerde başlıca enzimatik reaksiyonların kofaktörleri olarak işlev görür ve tamamı toprak ortamından inorganik iyon formunda alınır. Mikrobesleyiciler sekiz adet olup demir (Fe), klor (Cl), bakır (Cu), mangan (Mn), çinko (Zn), molibden (Mo), bor (B) ve nikel (Ni)'den oluşur.

Her bitkide besin elementlerinin miktarları farklıdır. Bu farklılığa bitkinin türü, yaşı, kök büyümesi, toprak özellikleri, toprakta kullanılabilir halde bulunan besin elementlerinin miktarı ve çeşidi, uygulanan tarımsal yöntemler ve iklim gibi birçok faktör neden olur. Ayrıca besin elementlerinin miktarları bir bitkinin organları arasında da değişkenlik gösterir. Bazı elementler bitkinin genç organlarında bazıları da yaşlı organlarında daha fazla bulunabilir. Örneğin potasyum elementi bitkinin genç yapraklarında, kalsiyum ise yaşlı yapraklarında daha fazla bulunur. Bir bitkinin genç veya yaşlı oluşuna göre de içerdiği besin elementi miktarı değişir. Genç bitkilerin yaşlı bitkilere oranla aldıkları besin elementi miktarı daha fazladır.

Bitkiler, ihtiyaç duydukları besin elementlerinin tamamına yakınını kök sistemleri aracılığıyla genelde topraktan alırlar. Kök sistemlerinin toprak içinde büyüme ve yayılma derecesi temelde bitkinin genetiği tarafından belirlense de, toprak özellikleri de kök sistemlerinin büyümesi üzerinde etkilidir. Dolayısıyla, kök sistemlerinin büyüme ve yayılma derecesi, toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri bitki beslenmesi üzerinde oldukça önemli bir role sahiptir.