Toprak ve Karbonun İlişkisi

toprakvekarbon1

Karbon döngüsü yeryüzündeki yaşamın temel gereksinimidir. Toprak Organik Karbon’u (TOK), hayvan ve bitki maddeleri ve çürümenin farklı aşamalarından oluşan toprak organik madde bileşenlerinden biri olarak toprakta depolanan karbonun miktarı olarak tarif edilebilir. Organik karbon temel olarak hayvan ve bitki kalıntıları, ölü ve yaşayan mikroorganizmalar, kök sızıntıları ve toprak biyotasının1 çözülmesiyle toprağa girer. Toprak organik karbonu partikül boyutu, karbon içeriği, devrilme zamanı ve bunun çözülme oranı açısından farklılık gösteren heterojen bir yapıdır. Toprak organik karbonu toprak mikroorganizmaları için ana enerji kaynağıdır. Topraktaki toprak organik maddesi yaklaşık %58 karbon içerir.

Toprakta Depolanan Organik Karbon Miktarı Aşağıdaki Yöntemlerle Arttırılabilir

Toprakta, toprak karbon miktarını arttırmaya yönelik işlemlerden bazıları şöyle sıralanabilir; kökte, sürgün maddesinde ve kök sızıntısında su kullanım verimliliğini ve ideal beslenmeyi arttırarak toprağa organik karbon girdisini sağlayan bitki gelişimini teşvik etmek. Ayrıca her yıl daha uzun süre ile bitki yetiştirmek toprağa organik karbon girdisini çoğaltır. Bununla beraber toprak yapısını iyileştirerek erozyon ve organik maddelerin bozulması ile kaybedilen organik karbonun geri kazanılmasına yardımcı olur ve bu da yüzey örtüsünün bakımı, kalan köklerin korunması ve sıkışmanın azaltılması ile sağlanabilir. Buna ek olarak doğal kaynakları koruyucu çiftçilik, dönüşümlü hasat yönetimi, ormanlık alanların koruma ve iyileştirilmesi ve hayvan otlatma yönetimlerinin geliştirilmesi topraktaki organik karbonun artışına yardımcı olacaktır.

Toprak Karbonu ve Toprak Sağlığı

Topraktaki karbon içeriği toprağın genel sağlığının temel unsurudur. Toprak karbonu katyon değiş tokuşunu arttırmak gibi toprağın fiziksel özelliklerini iyileştirir. Ayrıca kumlu toprakların suyu tutma kapasitesini çoğaltır ve karbonun agregatlara2 tutunmasına yardım ettiği killi toprakların yapısal dengesini geliştirir.

toprakvekarbon2
PRI Zaytuna Çiftliği, Fotograf: Ingrid Pullen

Karbonun büyük bölümünü oluşturduğu toprak organik maddesi bitki gelişimi için çok büyük önemi olan besin katyonları ve iz elementlerin büyük bir yüzdesini oluşturur. Toprak karbonu ayrıca besinlerin topraktan sızmasını engeller ve mineralleri bitkilerin alımına hazır hale getiren, bütünün ayrılmaz parçası organik asitler için kritik öneme sahiptir. Bunlara ek olarak toprağı güçlü pH değişimlerinden korur.

Toprak Karbonunun Kaybı

Toprak ve atmosfer arasındaki karbon değiş tokuşu karbon döngüsünde çok önemli bir yere sahiptir. İnsanlar ve tarım sistemlerinin etkilediği toprak karbonu ve toprak organik maddesinde büyük ölçüde meydana gelen değişiklikler bazı faktörlere dayanmaktadır. Ateşin kullanımı gibi toprak yüzeyini kaldırarak ani ve sürekli toprak organik karbonunun kaybolmasına sebep olan insan faaliyetleri toprak organik karbonunun kaybolmasına yol açmaktadır.

Toprağın sürülmesi ve drenajı toprak organik karbonunu hem oksijene hem de oksitlenmeye açık hale getirir. Azalmış toprak organik karbonu enerji kaynaklarının kıtlığı nedeniyle zayıflamış bir mikrobik canlı kütle ve besin mineralleşmesine sebep olur. Eksilen toprak organik karbonu toprak biyotasında çeşitliliğin azalmasına yol açarak besin zinciri dengesinin bozulmasına sebep olur ve bu da toprak ekolojisini olumsuz etkiler.

Toprağı sürmemek gibi toprakta karbon kaybını azaltan bazı yöntemler toprak organik karbonunu arttırır ve bu aşağıda Şekil 1’de gösterilmiştir. Kompost ve gübrelik dışkı uygulamaları da toprak organik karbonunun artmasına yardımcı olur.

toprakvekarbon3
Şekil 1
Organic Carbon (g/kg soil) : Organik Karbon (g/kg toprak)
Conventional till : Konvansiyonel toprak sürme
No-till : Toprak sürmeme
Soil depth (cm) : Toprak derinliği

Toprak Karbonunun Önemi

Bitkilerin büyümesi için gerekli besinleri açığa çıkaran toprak organik karbonu toprak verimliliğinin temel unsurudur, toprağın yapısını, fiziksel ve biyolojik sağlığını teşvik eder.

Karbon ayrıca havada ve sudaki karbon dioksiti kullanarak bitkilerdeki organik maddenin üretimine yardımcı olur. Bitkiler ölür, toprakta çözünür ve geri dönüştürülür. Mineraller toprağa geçer ve karbon dioksit atmosfere salınır. Toprak organik karbonu toprağa ve peyzaj tipine göre oldukça büyük farklılıklar gösterebilir, bundan dolayı belli bir zaman devam eden çiftçilik yöntemlerinden sonra iklim değişikliğine sebep olabilir. Toprak organik karbonundaki artış ekin ve otlak ürünlerinin artmasına yardımcı olur.

Eğer karbonun büyük bir bölümü toprakta organik karbon olarak depolanırsa böylece atmosferdeki miktarı azalır ve bu da küresel ısınmanın azalmasına yardımcı olur. Bu, toprakta karbonu depolama işlemine toprak karbon bağlaması (sekuastrasyon) denilmektedir.

Toprak Karbon Bağlaması

Toprak karbon bağlaması atmosferden alınan karbon dioksitin toprak karbon havuzunda depolanması işlemidir. Bu işlem temel olarak fotosentez yoluyla bitkilerin karbonu toprak organik karbonu formunda depolanması ile yapılır. Ayrıca kurak ve yarı kurak iklimlerde toprak karbon bağlaması çoğunlukla toprakta bulunan karbon dioksitin ikincil karbonatlar gibi inorganik formlara dönüştürülmesiyle de yapılır. Doğal ekosistemlerden ziraatçiliğe geçiş toprağa dönen bitki kök ve kalıntı miktarının azalmasıyla toprak organik karbon seviyelerinin fakirleşmesine yol açmıştır. Bu da toprak sürüldüğünde ve erozyonda meydana gelen çözülmeyi arttırır. Bu nedenle mevcut toprak yönetimi stratejileri, geleneksel toprak kullanım yöntemleri, iklimsel kontroller ve ayrıca topografik farklılıklar dahil olmak üzere bazı faktörler çevredeki potansiyel toprak karbon örnek değişimini etkiler. Bu faktörler peyzajın toprak karbonu üzerindeki etkisini göstermek üzere aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Karbon girdisi ve kayıplarındaki değişim üzerinde oluşan bu muhtelif etkiler peyzaj boyunca karbon bağlama kapasitesinde farklılaşmaya sebep olmaktadır. Aşağıda Şekil 2’de gösterilmiştir.

toprakvekarbon4
Şekil 2

—Lanscape Position (Peyzaj Pozisyonu)—
Summit : Zirve
Shoulder : Yamaç
Backslope : Yatık yamaç
Toeslope : Şev topuğu
Floodplain : Taşkın yatağı
Stream : Nehir

—Processes (Süreçler)—
Infiltration : Süzülme
Erosion : Erozyon
Sedimentation : Çökelme
Insolation : Güneşlendirme

Bazı toprak yönetimlerinin toprak organik karbonunun azalması veya çoğalmasında farklı etkilerde bulunduğu bilinmektedir. Toprak karbonundaki bu değişimin oluşması birkaç yıl süreceğinden toprak organik karbonu deposundaki gerçek ölçümün yapılabilmesi zor olmaktadır.

toprakvekarbon5
Tablo 1: Tarım sistemlerinde toprak organik karbon seviyelerini arttırmak için mümkün yönetim uygulamaları ile karbon kaybının azaltılması ve karbon girdisinin arttırılması.

Toprak Organik Karbonunun Temelleri

Toprak organik maddesi taze bitki kalıntılarından yüksek seviyede çözünmüş bir madde olan humusa kadar çözünürlükte sıralanmış maddelerin heterojen bir karışımından oluşur. Toprak organik karbonu direk olarak topraktaki organik maddenin seviyesi ile ilişkilidir ve bu yüzden toprak organik karbonu genellikle topraktaki organik maddenin ölçüsüdür. Toprak organik maddesi soluma, fotosentez, ve çözünme gibi karşılıklı birbirini etkileyen ekosistem işlemlerinin bir sonucudur. Fotosentezin atmosferik karbon dioksiti bitki biyokütlesine bağladığı yerde tüm bu işlemler toprak organik karbonunu farklı şekilde etkiler.

Girdi oranları bitkinin kök biyokütlesi tarafından belirlenir ve buna bitki sürgünlerinden boşaltılan atıklar da dahildir. Toprak karbonu bitki kökünün yaşam ve ölümüyle ve dolaylı olarak da köklerden toprak mikroplarına geçen karbon ile zenginleşen bileşenlerin transferiyle meydana gelir. Biyokütlenin toprak mikropları tarafından çözülmesi işlemi karbon kaybına sebep olur. Çünkü humus oluşumu ile başlangıçtaki karbonun küçük bir bölümü fazlasıyla korunurken topraktaki karbon dioksit, mikrobik soluma tarafından kullanılır. Humus karbon açısından zengin olan topraklara koyu renk özelliğini veren bir üründür.

Toprak organik karbonunun çeşitli formları çözünmeye olan dirençleri bakımından farklıdır, humus zor ayrışması ve çözünmeye direnciyle toprakta kalma süresi uzundur. Bitki kalıntılarının ayrışması daha kolaydır ve toprakta kalma süreleri daha azdır. Fotosentez ile gelen karbon girdisi karbon kaybından daha fazla olduğunda toprak organik karbon seviyeleri zamanla artar.

Şekil 3‘te, karbon ve toprak ilişkiye geçtikçe meydana gelen bazı süreçleri göstermektedir.

toprakvekarbon6
Şekil 3: Topraktaki karbon dengesi (kahverengi kutu) solunum ile gelen karbon kaybı ve fotosentez ile gelen karbon girdisi ile belirlenir.

Atmospheric CO2 : Atmosferik CO2 (karbondioksit)
Photosynthesis : Fotosentez
Respiration : Solunum
Plant shoots : Bitki sürgünleri
Plant roots : Bitki kökleri
Decomposition : Çözünme
Humus : Humus
Soil Fauna & Microbes : Toprak hayvan topluluğu ve mikroplar

Soluma, çözünme ve fotosentez gibi tüm bu faktörlerin oranları bir şekilde iklim koşullarınca, temel olarak da nem seviyeleri ve toprak ısısı ile belirlenir. Buna ek olarak çözünme ve toprak erozyonu süreçleri, alçak alanlar yokuş alanlara göre daha fazla toprak organik karbonu biriktirecek şekilde, toprak karbonunu peyzajın coğrafi yapısına göre tekrar dağıtır.

Sonuç olarak, yeryüzü ekosisteminin işlevini sürdürebilmesindeki önemli etkileri sebebiyle topraktaki organik karbonun hayati önemi vardır. Toprak ve karbon arasındaki bu güzel ilişkiden faydalanmak için insanlar topraktaki organik karbonun artmasını teşvik edecek uygulamalar yürütmelidirler.

Çeviri: Meltem Erna
Kaynak: How Soil and Carbon Are Related

—————
1 Belli bir bölge ve çevrede bulunan bitki ve hayvan yaşamının bütünü.

2 Topraktaki kil, mil, kum fraksiyonlarının organik materyal ile canlı salgıları sayesinde oluşturdukları en küçük doğal toprak parçasına verilen isim.

Görüntüler: Ingrid Pullen

2 Responses to “Toprak ve Karbonun İlişkisi”

  1. M.Yıldırım Erseçgen dedi ki:

    Muhteşem meyvelitepe,APROVECHO soba araştırma merkezi , ”rocket stove” sobalarının buluşunda galiba ”Dakota fire hole(pit)den etkilenmişe benziyorSelam ve saygılarımla,Yıldırım.

  2. Fatih dedi ki:

    Merhaba karbon ormanı yetiştirerek bun alanları şirketlere kiralama ihtimalim var mıdır meşe ormanları mesela 5 dönüm meşe ekimi sonrası bu ağaçları bu sektörde kullanma şansımız varmıdır

Fatih için bir cevap yazın Cevabı iptal et

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*