1. İklim Değişimi ve Global Bitkisel Verimliliğe Bir Bakış

1. İklim Değişimi ve Global Bitkisel Verimliliğe Bir Bakış ................... 2
İklim Değişimi ve Global Bitkisel Verimliliğe Bir Bakış
1. İklim Değişimi ve Global Bitkisel Verimliliğe Bir Bakış
Bitkisel üretimde yıldan yıla karşılaşılan varyasyonun en önemli nedeni
yüksek verimli ve teknoloji çevrelerinde bile ilklimdir İnsanlığın yürüttüğü
aktivitelerden kaynaklanan iklimsel değişim olasılıkları hakkında son yıllarda
artan bir ilgi mevcuttur. Çünkü iklimdeki herhangi bir değişim, gıda
üretimindeki belirsizliği artırmaktadır. Endüstriyel devrimin başlangıcında bu
yana, dünya nüfusu dramatik olarak artmaktadır. Buna paralel olarak, büyük
oranda fosil yakıt (petrol) kullanımı çimento üretimi daha önce tarım veya
hayvancılık
için
kullanılmayan
arazilerinde
yoğun
olarak
kullanımı
da
artmaktadır. İnsanlık tarihindeki en büyük nüfus artışı 21. yy da ortaya
çıkmıştır. Bu durum iklim değişikliklerinin daha büyük şekilde uygunluğunu
dikte etmektedir, çünkü sonuçları daha büyük ve hazin olabilmektedir.
Dünyanın mevcut iklimi yaşamımızı desteklemeye o kadar iyi uymuştu
ki global iklimde gözlenen veya beklenen herhangi bir değişim insanoğlu için
radikal bir önem taşımaktadır. İklimimizdeki değişimler atmosferik ve
okyanuslardaki işlevler ve bunların ilişkileri ile şekillenmektedir. Bitkisel
üretimin bağlamında; ilişkili atmosferik olaylar; yararlı stratosferik ozon
([O3]) konsantrasyonundaki kayıplar ve dünya yüzeyi üzerindeki iz gazların
konsantrasyonlarındaki
artışlardan
ibarettir.
Bu
gazlar,
atmosferik
karbodioksit ([CO2]), metan ([CH4]), Nitri oksit ([N2O]) ve sülfür dioksit
([SO2])’dir. [O3], [SO2] ve [CO2] ürünler üzerinde direkt etkide bulunurken,
[SO2], [CH4] ve
[N2O] hava sıcaklığını değiştirmede kritik faktörlerdir.
Atmosferik işlevler sonucunda ortaya çıkan ürünler ayrıca dünya yüzeyindeki
ultraviole (mor ötesi) radyasyonunda artışlara, sıcaklık ve yağış rejiminde
değişimlere yol açabilmektedir.
2
V.Tansı
İklim Değişimi ve Global Bitkisel Verimliliğe Bir Bakış
Dünyanın mevcut sıcaklığının belirlenmesinde önemli bir belirsizlik
vardır ve geçmiş sıcaklıkların belirlenmesi bile yılgınlık veren bir iştir. Global
veya bölgesel ortalamaların elde edilmesi bile güç olmaktadır, çünkü hem
günlük hem de mevsimsel sıcaklıklar yöreden yöreye çok fazla değişmektedir.
Bu nedenle, iklim değişikliği olasılığı halk gözünde bir dereceye kadar çelişkili
bir durum ar etmektedir. Bununla birlikte, atmosferik CO2 ve diğer radiative
gazların son yıllarda artışı çok iyi bir şekilde gözler önüne serilmiştir ve bu
gazların yüksek konsantrasyonlarının global ısınmaya neden olmasını teoritik
nedenlerine itiraz edilmemektedir.
Jeolojik hatta son tarihi zamanlarda bile
oluşan sıcaklıktaki
değişimler buzul çağı ve serin dönem (bazılarının dediği gibi küçük buzul çağı)
şeklinde 16 ve 17. yy da ortaya çıkmıştır.Ne yazık ki sıcaklıktaki bu değişimler
in bariz bir açıklaması mevcut değildir. Fakat endüstri çağı öncesi bu
varyasyonların insanoğlunun herhangi bir aktivitesi ile ilişkili olduğu olası gibi
görünmemektedir.
Gelecekteki iklim değişiklerine ilişkin bilgilerimizin çoğu iklim
modelleri
kullanarak
yürütülen
çalışmalardan
elde
edilmektedir.
İklim
modelleri, iklimden sorumlu olduğu bilinen işlevlerin bir çoğunun kompleks
matematiksel temsilleridir. Bu işlevler atmosfer ile topogğrafik etkiyi elde
etmek için kara yüzeyleri, okyanus akıntıları ve buz denizi arasındaki ilişkileri
kapsamaktadır.
Modeller
sıcaklık
rüzgar,
değişkenlerin global dağılımını simule
bulutluluk
ve
yağmur
gibi
(taklit) etmektedirler. Bu modeller
atmosferik fizik bilgisi arttıkça ve bilgisayar teknolojisi geliştikçe, zamanla
daha kompleks bir şekilde gelişmektedirler. Günümüzün 3 boyutlu atmosferik
modelleri karışık katlı güneş ışığının yıllık mevsimsel değişimlerini de dahil
edilmesine
olanak
veren
okyanus
modelleri
ile
bağlantılı
olarak
çalışmaktadırlar. Anlama yeteneği ve hesaplama gücü geliştikçe, kara
3
V.Tansı
İklim Değişimi ve Global Bitkisel Verimliliğe Bir Bakış
yüzeylerinin daha detaylı topoğrafisi, bitki örtüsü, atmosferik interaksiyonlar
daha mükemmel tanımlanacak ve daha küçük dilimler kullanılacaktır. Bu tür
mekanistik detaylar arttıkça mevcut iklim simulasyonları hem mevsimsel hem
de mesafe (genişlik) olarak
gelişecektir. Bununla birlikte, oldukça büyük
çelişkilerde ortaya çıkacaktır.
ABD’de 2 iki adet iklim programı 2100 yılı için çalıştırılmıştır.
Programlardan bir tanesi 2060 yılında yerel sıcaklıkta kışın 5 °C, yazın ise 3
°C’lik bir artış gösterirken
diğeri ise daha yüksek artışlar bile tahmin
etmektedir.Bu modeller bölgeye özel iklim değişiklikleri konusunda farklı
görüşler ortaya koymaktadırlar. Şöyle ki, birisi güneydoğu ABD’de yaz
yağışlarında
artış
diğeri
azalış
öngörmektedirler.
Radiativ
gazların
konsantrasyonlarının atmosferde arttığı bariz olduğu için ve ısınmaya neden
olan teorik nedenlere bir itiraz olmadığı için, ısınmayı teşvik eden koşulların
görevde olduğu kanısı güvenle ortaya çıkarılmaktadır. Bir çok atmosfer
bilimcisi bu değerlendirmeye katılmaktadır.
Tarım iklimdeki değişimde sürdürücü güçler olduğu ortaya çıkan
radiative gazlara önemli ölçüde katkı sağlamaktadır.Bu gazların primer
kaynakları, tarımsal aktivitelerde kullanılan fosil yakıtları, bitkisel üretimle
ilişkin olarak toprak işleme ile ortaya çıkan toprak (C) kayıpları, ürün ve orman
atıklarının yakılması, hayvancılığın artışı ve bunu izleyen hayvansal gübreleme
işlevi, azotlu gübrenin üretimi ve kullanımı, tavalarda çeltik tarımının
artmasıdır. Tavalarda çeltik tarımı çiftlik gübresinin göletlerde toplanması,
büyük miktarda CH4 ortaya çıkmasına neden olurken, gübrelemenin değişik
zamanlarında N2O salımına yol açmaktadır. Metan ve N2O atmosferik CO2‘ten
önemli ölçüde daha yüksek radiativ etkilidir (sırasıyla birim gaz kütlesi başına
21 ve 310 kez daha fazla)
4
V.Tansı
İklim Değişimi ve Global Bitkisel Verimliliğe Bir Bakış
Önemli miktarda C torakta depolanmakta ve
oldukça da kolay
bozulabilir formdadır. Tarımsal uygulamalar gibi amenajman uygulamalarına maruz
kalmasıyla torakta C kaybı veya kazancı olabilir. Daha az toprak işleme daha fazla
C birikimi ile sonuçlanabilir ve toprak koruma ve sürdürülebilir tarım açısından
arzu edilen katkılar oluşabilir. Ot öldürücülerdeki son gelişmeler daha az toprak
işlemeyi daha ekonomik ve karlı yapmaktadır, çünkü toprak işlemenin başlıca
nedenlerinden biri yabancı ot kontrolü içindir. Gelişmiş ot öldürücüler kullanılan
bitkisel üretimle toprak işlemenin azalması sağlanmakta ve de yüksek enerji
gerektiren toprak işleme tekniklerine göre daha az fosil yakıt kullanılmaktadır.
Buna ek olarak, daha az toprak işleme genellikle daha iyi su infiltrasyonu, daha iyi
toprak agregasyonu, erozyona daha düşük duyarlılık, daha iyi bir bitki su ilişkisi
ve bununla ilişkili olarak daha az kurak zararı gibi ikinci derecede yararlar
sağlayabilir. Organik karbon bileşikleri, toprak agregatlarını birbirine bağlar ve
onları parçalanmaya ve kırılmaya dayanıklı kılar, fakat tekrar tekrar
toprak
işleme ayrışmayı kırılmayı teşvik eder.
Hayvansal gübreleme, atmosfere küçük oranda genel bir N2O, CH4
ve CO2 katkısını temsil etmektedir. Bununla birlikte hayvansal yoğunluğa neden
olan
modern
hayvancılık
üretim
kaynaklarının
kirlenmesini
ve
metotları,
gübreden
arzu
çıkan
edilmeyen
radiative
kokuları,
gazların
su
sonuçta
atmosferik kirlenmeye neden olmasını en aza indirmek için yollar bulmak için halk
arasında önemli alakaya yol açmışlardır. Büyük yoğunluklarda hayvansal üretim
yerel küçük toplumlarda bir sorun olarak belirtilmekle birlikte, benzer sayıda
hayvansal üretimin eşit dağıtılmış daha büyük alanda yapılmasının genel etkisinde
çok farklı olmayacağı yolundadır. Tabi büyük havuzlarda metan üretimi bunun
dışındadır.
Tavada çeltik üretimindeki metan
miktarı vejetatif büyüme
sırasındaki kitle üretimi ile ilişkilidir, fakat, yılda 2 ürün alınan yerlerde, CH4
5
V.Tansı
İklim Değişimi ve Global Bitkisel Verimliliğe Bir Bakış
üretimini ve salımını azaltmak için bazı idari yöntemler kullanılabilir. Metan salımı
su idaresine hayli duyarlıdır; bununla birlikte, N2O salımı CH4 üretimini en aza
indiren uygulamalarda da kaynaklanabilir. Tavada çeltik üretiminde hem NH4 hem
de N2O salımını en aza indirgeyecek yollar bulmak için ilave bilgiye gerek vardır.
Global ölçekte, C döngüsü bir rezervuardan (hazne) diğerine akış
olan büyük C rezervuarlarından ibarettir. Bu haznelerin en büyüğü okyanuslardır,
bunu toprak, atmosfer ve nihayet yaşayan organik madde izlemektedir.
Okyanuslardaki doğal işlemler ve bitki kütlesi en büyük CO2 ve alımı ve salımından
sorumludurlar. En önemli doğal işlevler okyanuslardan, bitkisel materyalin aerobik
çürümesinden ve bitki ve hayvan solunumundan CO2 salımıdır. Yeşil bitkiler
fotosentez yoluyla, C’nun büyük kısmını haczetmektedirler, ve aynı zamanda
aldıklar C’nun % 50’sini solunumla atmosfere geri göndermektedirler. Kalan % 50
mikrobiyal parçalanma ile yavaş yavaş
oksidize olmakta
sonuçta atmosfere
salınmaktadır.
Toprak, organik maddenin ayrışımı olduğu belli başlı karbon depo
yeridir. Topraktaki organik madde hem canlı hem de cansız bileşenlerden
ibarettir. Yaşayan bileşenler bitki kökleri toprak mikroorganizmaları ve hayvanlar
iken, canlı olmayan bileşenler mikroorganizmaların bitki ve hayvansal materyalin
atıklarıdır. Yeni canlı olmayan organik madde tipik olarak hızla ayrışır bu ayrışma
sırasında kalıntı miktar daha inatçı bir materyali oluşturur ki zamanla bu madde
toprağın organik karbonu olarak binlerce yıl toprakta kalabilir. Karbonca zengin
bir çevrede oluşturulan bitkisel materyal daha yüksek oranda lignin içerebilir
dolayısıyla da ayrışmaya daha dayanıklıdır.Yüksek karbondioksit çevresini üretilen
materyalin ayrışma oranı üzerine
etkisi hakkında çok az şey bilinmektedir.
Dolayısıyla sap ve organik madde birikimi üzerine de çok az şey bilinmektedir.
Ayrışmanın oranı sıcaklık nem ve ayrışan materyalin kimyasal yapısı toprağın
kimyasal çevresi ve toprak kullanımına bağlıdır. Şöyle ki topraktaki karbon
6
V.Tansı
İklim Değişimi ve Global Bitkisel Verimliliğe Bir Bakış
miktarı fotosentetik olarak bağlanan karbon girişi ile biomass yani biyolojik kütle
ayrışması sırasındaki karbon
kaybı arasındaki dengeye bağlıdır. Tarımsal
uygulamalar bu işlevlerin her ikisini de değiştirebilir.
Önemli
miktarlardaki
karbon
geçici
olarak
bitki
materyallerde
depolanmaktadır. Doğal ekosistemler özellikle ormanlar karbonu ağaç ana
gövdesinde nispeten daha uzun bir süre depolarlar. Dünya’nın doğal ormanlarla
kaplı karasal yüzeylerinin yüzdesi endüstri çağı öncesi zamanlarda % 46’dan
günümüzde sadece yaklaşık % 27’ye düşmüştür. Bununla birlikte günümüz
toplumunda ağaç plantasyonları giderek daha önemli olmaktadır ve
vejetatif
yapılarda orta müddette karbon depolaması sağlamaktadır. Hızlı büyüyen ağaçlar
yararlı bitki özü ve yapısal lif sağlamak amacıyla kullanılmaktadır ve tahminen 130
milyon hektar alanda yetiştirilmektedir. Dünyanın atmosferindeki en önemli
değişiklik CO2 konsantrasyonunda olmuştur. Bu değer endüstri devriminin
başından bu yana % 25 kadar artmıştır. CO2 fototsentezi teşvik etmekte bitki
solunumunu ise geriletmektedir. Bu etkilerin bitki büyümesini
diğer işlevleri
etkileyerek artırması beklenmektedir. Bununla birlikte bitki fizyolojik işlevlerinin
bir kısmı da sıcaklıkta ozonda ultraviyole radyasyonunda, su ve besin
maddelerindeki değişiklikle de etkilenmektedir. Bunların tamamı iklim değişikliği
ile çok yakın ilişkili değişken faktörlerdir. Bu kitap
en önemli gıda ve lif
bitkilerinin bu fiziksel ve kimyasal değişikliklere reaksiyon gösterme şeklini
anlatmakta ve
etkileyecek
bizim
hipotetik
değişen çevrede insanoğlunun yaşama yeteneğinin
değişiklikleri
bizim
nasıl
tahmin
edeceğimizi
göstermektedir.
Bu kitap insan eliyle yapılmış iklimsel değişiklik durumlarını, bu görünür
değişimlerdeki tarımın rolünü ve bu değişikliklerin tarım üzerindeki etkilerini
incelemektedir. Gıda ve lif üretimindeki değişikliklerin sonucu olarak toplum
kesinlikle etkilenecektir. Bazı bölgelerin negatif olarak etkilenmesi olası iken
7
V.Tansı
İklim Değişimi ve Global Bitkisel Verimliliğe Bir Bakış
diğer bölgeler bundan yararlanabilirler. Ticaret ve alışveriş
günümüzde çok
önemli olduğu için ekonomik değişikliklerin nedenleri toplumun anlayacağı kadar
açık olmayabilir fakat yinede değişiklikler oluşacaktır. Ekonomik önemi olan
bitkilerin büyük bir çoğunluğu ve çevresel değişikliklerin etkileri bu kitapta
incelenmiştir. İnsan gıdası olarak önemli olan ürünler ( çeltik, buğday, soya,
sebzeler, kök ve yumrulu bitkiler) incelenmiştir. Özellikle hayvan yemi olarak
kullanılan bitkiler ( mısır, sorgum, yüksek verimli yem bitkileri ve meralarda )
ayrıca incelenmiştir. Özellikle lif için yetiştirilen bitkiler ( pamuk ve ağaç ürünler
ve içecek amaçlı kullanılan çölde yetiştirilen bitkilerde) dahil edilmiştir. Çevresel
faktörlerin değişik fizyolojik işlevler üzerine etkisi ve hasat edilen kısmın verimi
üzerine etkisi değerlendirilmiştir. C3
ve C4
fotosentezine sahip bitkileri ile
(crassulacean) asit metabolizmasına sahip bitkiler olası çevresel değişiklere
hassasiyetleri açısından karşılaştırılmıştır. Bitki yabancı ot ve böcek ilişkileri ve
bitkisel üretimde değişen iklim çevresinde bitkisel üretim üzerine zararlıların
oransal oranı incelenmiştir. Klasik ıslah yöntemlerinin geçmişte oynadığı rol ve
değişen çevredeki rolü yakın zamandaki transgenik tekniklerdeki yeniliklerle
birlikte dikkatlice gözden geçirilmiştir. Transgenik teknikler son zamanlarda
yalnızca abiyotik (canlı olmayan) problemlerin çözümünde kullanılmıştır. Başlangıç
çalışmaları belirli genler değiştirilerek çevresel streslere dramatik ve çoğu kez
beklenmeyen tepkilerin elde edilebileceğini ortaya koymaktadır. Birden fazla
çevresel
strese
tolerans
arttırılabilmektedir.
tek
Değişik
bir
genin
çevresel
değiştirilmesi
streslere
sonucu
tolerans
olarak
çeşitlerinin
geliştirilmesinin önemi artacak hem transgenik hem de klasik ıslah metotları
önem kazanacaktır.
Global ısınma muhtemelen tropik bölgeler ve yüksek sıcaklık ve yetersiz
yağışın çoğu kez verimliliği sınırladığı alanlarda çoğu kez negatif bir etkiye sahip
olacaktır. Bununla birlikte soğuğun üretimi kısıtlayan primer faktör olan bölgeler
8
V.Tansı
İklim Değişimi ve Global Bitkisel Verimliliğe Bir Bakış
ısınmadan faydalanacaklardır. Çoğu gıda üretiminin yapıldığı sıcak bölgelerdeki
çiftçiler değişen üretim teknikleri bulacaklar. Belirli alanlarda bir bitkinin önemi
global ısınma nedeniyle değişecek ve ekonomik faktörler bu değişikleri
belirleyecekler.
Değişen kültürel uygulamaların ve mühendislik tekniklerin önemi ayrıca
insanoğlunun kültürünün başarısında en önemli önlem olmayı sürdürecektir. Sıcak
bölgelerde bitkisel üretimin en büyük riski global iklim değişikliği ile birlikte
ekstrem olayların sıklığındaki değişimden kaynaklanacaktır. Beklenmeyen erken ve
geç donlar hiç beklenmedik sezonlarda ürünlerin tamamını tahrip edecektir.
Kurak dönemlerin veya sellerin ortaya çıkmasının artması aynı şekilde bitkisel
üretim potansiyelini toptan veya önemli ölçüde değiştirecektir. Bu koşullar ve
hususlar
Dünyanın
endüstrileşmiş
bölgelerinin
lehine
olacaktır.
Bilim
ve
teknolojinin avantajlarını dezavantajlı bölgelere yaymanın yolları toplumu en
yıldıran meydan okumalarından biri olarak kalacaktır.
9
V.Tansı