Mevsim itibarıyle bir çoğumuz ağaçlarımıza yaz ortasında kar yağdırıyoruz. Amacımız, ağaçlarımızın daha sağlıklı, meyvelerimizin daha güzel olması, ve tabii ki zehirli pestisitler kullanmadan kurtsuz, güzel gelişmiş ürünlere sahip olmak. Bunu yaparken sağlığımızın yanı sıra çevreye de zarar vermek istemiyoruz.
Büyük bir heyecanla yaptığımız uygulamaları paylaşıyoruz, uygulama problemlerini, yapraklar kaplandı, yağmurda yıkandı, yıkanmadı vs. yazıyoruz.
Peki, bu beyaz kaplamaları ağaçlarımıza uyguladığımızda gerçekte neler oluyor, biraz daha yakından bakmaya çalışalım.
Parçacık Film Teknolojisi araştırmaları ilk kez 1994 yılında parçacıklara silikon kaplamak suretiyle hidrofobik hale getirilmiş kaolin parçacıkların meyve ağaçlarındaki hastalıkları önleme girişimleriyle başladı. O güne kadar pek çok bilim adamı ve araştırmacı tarafından çeşitli mineral veya diğer maddeler kullanılarak yapılmış deneyler ve bunlara ait raporların hepsi kullanıldı, bazı deneyler tekrar ve karşılaştırmalı olarak yapılarak, bitki koruma, hastalık ve zararlılara karşı önlem ve tabii ki daha verimli ve kaliteli meyve üretimi için en iyi yöntem geliştirilmeye çalışıldı.
Parçacık Film Teknolojisinin bitkiler üzerindeki etkilerini;
- Güneşten korumak,
- Zararlılardan korumak
- Hastalıklardan korumak
Şeklinde basite indirgeyebiliriz.
Peki, bitkiler üzerine film gibi kaplanan her toz bize bu üç etkide umduğumuz faydaları sağlıyor mu? “Güneşten korumak” derken tam olarak neyi kastediyoruz, zararlı ve hastalıklardan bitkiyi ve meyvelerini nasıl korumuş oluyoruz? Bu yüzden, bitki üzerinde oluşturulan bir mineral filmin bitki üzerinde ters bir etkisinin olmaması son derece hayatidir.[1]
Önce “Güneşten Korumak” dediğimiz etkilere bir göz atalım. Bitkileri güneşten neden koruyoruz? Güneş ışınları bitkiler dahil tüm canlılar için elzem bir gereksinim değil mi? Fazlasından mı koruyacağız?
Bunu anlamak için çok detaya girmeden güneş ışınlarını biraz hatırlamaya çalışalım.
Güneş ışınları, 0,001nm (nanometre)’den 1 milyar nm’ye kadar dalga boyunda olabiliyor. Bilim, dalga boyu aralıklarını genel özelliklerine göre sınıflandırarak isim vermiş. Genel kural olarak dalga boyu düştükçe ışının enerjisi artıyor.
Yerkürenin dengeleri, bildiğimiz yaşam türlerinin dünya üzerinde oluşmasına izin vermiş. Bunda, güneşten dünyaya ulaşabilen ışınların dalga boyları çok önemli bir yer tutuyor.
0.0001nm – 40 nm dalga boyu aralığı sırasıyla gamma ve X ışınları olarak adlandırılıyor. Dünyamız ve etrafındaki atmosfer bu ölümcül ışınların bize kadar ulaşmasına izin vermiyor.
40nm – 400nm arası dalga boyundaki ışınlar ise ultaviyole (UV) olarak adlandırılıyor. UV ışınları da kendi aralarında yine dalga boyu aralıklarına göre sınıflandırılmış. 40nm – 290 nm dalga boyu arasındaki UV ışınları da yine atmosfer, özellikle de ozon tabakası tarafından tutuluyor. 290nm-320nm arasındaki UV ışınlarına UVB, 320nm-400nm arasındakilere de UVA deniyor. UVB ışınlarının bir kısmı ozon tabakası tarafından tutulsa da dünyaya kadar ulaşıyor. UVB ışınları canlılarda D vitamininin sentezini sağlamakla birlikte canlı hücrelerde DNA değişikliğine de sebep oluyor. Çok yoğun bir şekilde maruz kalınmadığında hücrelerdeki bir tür protein ile hücreler kendi kendini tamir ediyor ancak bir çok cilt kanserinin, güneş yanığının sebebi de UVB ışınları.
UVA(320-400nm) ışınlarının büyük bir çoğunluğu dünyaya ulaşıyor. D vitaminin sentezi için gerekli bu ışınlara “siyah ışık” da deniyor. Esmerleştirici, cilt kızarıklıklarına sebep olan, fazla maruz kalındığında bağışıklık sistemini olumsuz etkileyen ve katarakt gibi hastalıklara sebep olabilen bir dalga boyu grubu. Kol ve enselerimizdeki reçber yanıklarının sebebi bu ışınlar olsa gerek.
400nm-700nm arası dalga boyuna sahip ışınlar ise gözümüzle görebildiğimiz, dünyamızı aydınlatan ışınlar. Genel spektrum içinde çok dar bir aralık olmasına rağmen yaşam için hayati önem taşıyor. Aynı zamanda PAR (Photosynthetically Active Radiation) da denilen bu dalga boyu aralığı bitkilerin fotosentez yapabilmesi için elzem.
700nm – 1 mm arası oldukça geniş olan dalga boyu aralığı ise IR (Infrared Radiation) olarak isimlendirilmiş. Bu aralık da yakın, kısa, orta, uzun ve uzak IR olarak ayrılıyor. Yakın ve kısa dalga boylu IR radyasyonu muhtelif uzaktan kumandalarda kullanılıyor. Uzun ve uzak dalga boyu ise aynı zamanda termal radyasyon diye de adlandırılıyor. Gözle görülmediği halde dünyamızı ve direkt temas ettiği tüm yüzeyleri ısıtan ışınımlar da bunlar.
Daha uzun dalga boylu ışınımlar mikro dalgalar ve radyo dalgaları olarak devam ediyor. Konumuz dışı olduğu için onlardan söz etmeyeceğiz.
Konumuz bitkiler üzerindeki mineral filmler ve bunlar vasıtasıyla bitkilerin güneşin zarar verici etkilerinden korunması olduğundan, diğer tüm canlılar gibi bitkilerin de UVB ve UVA, yaprak ve meyvelerin yüzey ısınmasına sebep olan IR dalga boyu ışınımlarından korunurken, bitkinin fotosentez yapabilmesinin en önemli gereksinimi olan PAR ışınımlarından olabildiğince yararlanması gerekir. Elbette, PAR ışınımları fotosentez için gerekli olmasına rağmen yeterli değil. Başka şartların da birlikte bulunması gerekiyor. Bu da işi biraz daha karmaşıklaştırıyor.
En basit tarif ile, bitkilerin yeşil yapraklarıyla aldıkları PAR ışınımları, yapraklardaki stoma adı verilen minik ağızlar aracılığıyla havadan aldıkları karbon dioksit, köklerinden aldıkları su ile mükemmel bir kimya fabrikası gibi çalışarak oksijen ve bitkinin yaşaması, meyvelerini üretmesi için gerekli karbonhidratları üretir. Bu bir bakıma dünyadaki yaşam zincirinin de en önemli halkasıdır. Fotosentez olmazsa yaşam da olmaz.
PAR ışınımları, yaprak iç dokusunda (mezofil) bulunan klorofil içeren protoplasmaya ulaşır. Yapraklardaki stoma adı verilen minik ağızlardan havadaki karbon dioksit alınır, köklerden gelen su ve diğer mineral tuzlar, -ki yine stomalardan atılan su buharı sayesinde suyun bitki içinde köklerden yapraklara doğru çekilmesi ve topraktan alınan besinlerin taşınmasını sağlıyor-, yapraktaki kimyasal işlemlerin bir sonucu olarak şeker ve oksijene dönüşüyor. Bitki türlerine göre değişmekle birlikte fotosentez işlemi ideal olarak 25 C de gerçekleşiyor.
Fotoğraflar SciencePhotoLibrary. Zeytin yaprağının üç faklı yakınlıkta görünümü. En sağdaki resimde stoma'lar yakından görünüyor
Dolayısıyla, fotosentezi etkileyen önemli bazı parametrelerden söz etmiş olduk. Bunlar, dış ortam ısısı, PAR ışınlarının varlığı, yaprak stoma’larının durumu, dış ortamdaki karbon dioksit yoğunluğu, bitki bünyesindeki su ve su dolaşımı olarak özetlenebilir.
Yaprak yüzeyine kaplanacak bir mineral film, PAR ışınımları, stomalar ve fotosentez için gerekli ısının ayarı bakımlarından bu karmaşık mekanizmaya ister istemez müdahale etmektedir.
Bitkilerimiz için fayda umduğumuz bir film kaplamasının UV ve IR ışınlarını çok yansıtırken, görünür PAR ışınlarını az geri yansıtması, stoma’ları tıkamaması, ısının çok yükseldiği durumlarda ise ısıyı belirli bir oranda düşürerek stomaların daha işlevsel kalmasını sağlaması gerekir.
Bitkiler üzerine uygulanan her film kaplamasının bu şartları sağlamadığını biliyoruz. Geçmişte uygulanan, bitkilere mineral parçacıkları kaplama uygulamalarının bir çoğunun bitkilerde zararlı ve hastalık tahribatını önlemede etkili olduğu ancak bu faydaların bitkiler üzerinde ışık ve fotosentez azalması gibi ters etkilerin gölgesinde kaldığı biliniyor.[1-19]
Söz gelimi, kireç-kükürt uygulaması yapıldıktan sonra, uygulamayı takip eden bir kaç gün boyunca fotosentez azalır (Hoffman 1934). Bordo bulamacı, özellikle de içeriğindeki bakır sülfat ise, ışık azalttığı için değil ama kimyasal etkileşim sonucu fizyolojik olarak fotosentezi azaltır (Southwick and Childers 1941). [1-20]
Mevcut tarım kimyasalları, fungusitler ve insektisitler de kısa süreler için fotosentezi olumsuz etkileyebilir. Fakat, fotosentezin geçici ve kısa bir süre için azalması, hastalık ve zararlı kontrolünde elde edilecek diğer faydalara göre kabul edilebilir olabilir. Parçacık Film Teknolojisi de, kimyasal reaksiyona girmeyen inert mineral parçacıkları kullanarak insan sağlığını koruma, yaprak fizyolojisinde istenmeyen etkilerin azaltılması fikri üzerine bina edilmiştir [1-21]
Maden ocakları, yol tozları vb. doğa veya insan aktiviteleri sebebiyle oluşan ince tozların bitki yüzeyine yapışarak 1-10 g/m2’lik bir yoğunluğa ulaştığı durumlarda, ışığın engellenmesi yüzünden fotosentezin azaldığı, yüzey ısınması ile stoma aktivitelerinin olumsuz etkilendiği belirlenmiş (Thompson et al. 1984; Armbrust 1986; Farmer 1993; Hirano et al. 1995).
Geçmişte “whitewash” (beyaz kaplama) da denilen, yansıtıcı terleme önleyicilerin ısı stresini azaltmak için kullanıldığı bilinir. Yansıtıcı terleme önleyiciler, aynı maksatla kullanılan ancak yaprak stoma’larını tıkıyarak bitki terlemesini önleyen polimer film kaplamalarından farklı olarak IR ışınlarının yansıtılması suretiyle yüzey ısısını düşürüp terlemeyi azaltabilir (Gale and Hagan 1966).
Ebu-Halid ve arkadaşları (Abou-Khaled et al. -1970), minimum seviyede işlenmiş kaolin kullanarak yansıtıcı terleme önleyiciler için fasulye, narenciye ve kauçuk ağaçlarında ilk sistematik değerlendirmeyi yaptılar. Bu denemelerde, IR ışınlarından daha çok, görünür (PAR) ışınlarının geri yansıtıldığı görüldü. Buna rağmen, yaprakların ısısı 5 C kadar düşmüş ve terleme de %20-25 kadar azalmıştı. Düşük ışık yoğunluğunda fotosentez de azalmış, ancak yüksek ışık yoğunluğunda fotosentezin aynı kaldığı veya daha yüksek olduğu saptanmıştı.
Moreshet ve arkadaşları 1979'da rafine kaolini bir tür zamk ile pamuğa uyguladılar. İlk yıl %11 üretim artışı oldu, bir sonraki yıl ise bu artış görülemedi. Ancak her iki yılda da toplam biyokütle aynı idi. Bu uygulamalarda ışınım soğurulması ve stoma'ların tıkanması sebebiyle karbon dioksit alımı %25 azalmıştı. Bu ters etki, su stresini de azaltmıştı.
Hepsini nakletmek bu yazının amacını ve boyutunu biraz aşıyor. Fakat özellikle kaolin kullanılarak bir çok deneme yapıldı. Bunların bir çoğunda PAR ışınımlarının soğurulması, stoma'ların tıkanması sebebiyle fotosentezi olumsuz etkileyen, fakat bunun bir sonucu olarak terleme yoluyla bitkilerin su kaybını azaltan sonuçlar alındı.
Buna rağmen farklı formülasyonlardaki kaolin uygulamalarının hepsi de stoma iletkenliğini azaltmadı. Glenn ve arkadaşları (2001, 2003) saflaştırılmış ve ısı ile işlenmiş hidrofobik ve hidrofilik kaolin kullanarak stoma iletkenliği, terleme ve fotosentezin arttığını gösterdiler.
Mineral kaynakları arasında farklılıklar olmasına rağmen Glenn ve Moreshet'in uygulamaları arasındaki esas fark formülasyonda idi. Glenn'in formulasyonu kolayca dağılan, geçirgen, stomaların açılıp kapanmasına izin veren, parçacıkların stoma'lardan kolayca uzaklaşmasını sağlarken, Moreshet'in kullandığı zamk ajanı stoma'ları tıkamıştı.
Üstteki resim, Surround WP uygulandıktan hemen sonrasının görüldüğü bir elma yaprağı. Alttaki ise üç gün sonrası. Stoma'lar uygun boyut ve diğer fiziksel özelliklere sahip parçacıkları uzaklaştırabilmiş.
Yansıtıcılarla yapılan ilk araştırmalar, bitki yüksek PAR ışınımları altındayken bitkinin maruz kaldığı net radyasyonu azaltmaya çalıştı. Doraiswamy ve Rosenberg (1974), soya fasulyesine uyguladıkları bir kaolin karışımıyla bitkiye ulaşan net radyasyonu %8 azalttılar. Fakat azalan radyasyonun çoğu PAR ışınımları, çok azı da uzun dalga IR ışınımlarıydı.
İşlenerek özel bir parçacık boyutu dağılımına getirilen ve ısı ile kalsine edilen kaolinin fiziksel ve optik özellikleri değişmektedir.
Glenn (1999), Jifon ve Syvertsen (2003) tarafından kullanılan işlenmiş kaolin formülasyonu, Abou-Khaled (1976)'in kullandığı işlenmemiş kaoline göre daha fazla PAR ışınımını bitkiye geçirebilmişti.Glenn'in formülasyonu hidrofobik, Jifon ve Syvertsen'in formülasyonu hidrofilik olmakla beraber, her iki formülasyon da aynı işlenmiş ve optik özelliklerdeki kaolin parçacıklarıydı (Puterka 2000).
Kaolin UV ışınlarını geri yansıtır fakat formülasyon ve parçacık boyutu dağılımı UV yansıtma derecesini önemli ölçüde etkiler. Yüksek seviyede işlenmiş Surround WP'nin UV yansıtma derecesi kalsiyum karbonat ve işlenmemiş kaoline göre çok daha fazladır.[1]
Sadece içeriğindeki kum (serbest silika kristalleri) uzaklaştırılarak toz haline getirilen az işlenmiş kaolin, kalsiyum karbonat ve saflaştırılmış, kalsine edilerek yapısı değiştirilmiş yüksek seviyede işlenmiş kaolin kullanılan Surround WP arasında ısı transfer oranı (heat flux) bakımından yapılan testte kayda değer farklar bulundu. Buna göre, güneş yanıklarının ana sebebi olan IR ve UV ışınımlarının geri yansıtılmasında kaolin mineralinin uygun bir şekilde işlenmiş olmasının ana etken olduğu belirlendi.[1]
Bundan sonraki bölümde kaolinin zararlı ve hastalık etkilerine bakacağız.
[1] Horticultural Reviews, Volume 31, Edited by Jules Janick © 2005 John Wiley & Sons, Inc
Abou-khaled, A., R. M. Hagan, and D. C. Davenport. 1970. Effects of kaolinite as a reflectiveantitranspirant on leaf temperature, transpiration, photosynthesis, and water useefficiency.
Armbrust, D. V. 1986. Effect of particulates (dust) on cotton growth, photosynthesis, andrespiration.
Doraiswamy, P. C., and N. J. Rosenberg. 1974. Reflectant induced modification of soybeancanopy radiation balance. I. Preliminary tests with a kaolinite reflectant.
Farmer, A. M. 1993. The effects of dust on vegetation
Gale, J., and R. M. Hagan. 1966. Plant antitranspirants
Glenn, D. M., G. J. Puterka, T. Van der Zwet, R. E. Byers, and C. Feldhake. 1999. Hydrophobicparticle films: A new paradigm for suppression of arthropod pests and plant diseases.
Glenn, D. M., T. van der Zwet, G. Puterka, P. Gundrum, and E. Brown. 2001b. Efficacy ofkaolin-based particle films to control apple diseases.
Hirano, T., M. Kiyota, and I. Aiga. 1995. Physical effects of dust on leaf physiology ofcucumber and kidney bean plants.
Hoffman, M. B. 1934. Carbon dioxide assimilation by apple leaves as affected by limesulphursprays. II: Field experiments
Jifon, J. L., and J. P. Syvertsen. 2003a. Kaolin particle film applications can increase photosynthesisand water use efficiency of ‘Ruby Red’ grapefruit leaves.
Moreshet, S., Y. Cohen, and M. Fuchs. 1979. Effect of increasing foliage reflectance onyield, growth, and physiological behavior of a dryland cotton crop.
Puterka, G. J., D. M. Glenn, D. G. Sekutowski, T. R. Unruh, and S. K. Jones. 2000b. Progresstoward liquid formulations of particle films for insect and disease control in pear.
Southwick, F. W., and N. F. Childers. 1941. Influence of Bordeaux mixture and its componentparts on transpiration and apparent photosynthesis of apple leaves.
Thompson, J. R., P. W. Mueller, W. Fluckiger, and A. J. Rutter. 1984. The effect of dust onphotosynthesis and its significance for roadside plants.
