Toprak Organik Karbonunun Korunması ve Karbon Ayak İzine Katkıları

Dr Sami DURA

Zir. Müh. Fulya AYAR

Dünya, gıda güvenliği, çevresel sürdürülebilirlik, toprak verimliliği gibi birçok zorlukla karşı karşıyadır koruma ve iklim değişikliği. Önümüzdeki on yıllarda insan kaynaklı felaketlerden kaçınmak ve tarımsal verimliliği iki katına çıkarmak için mevcut zorlukların öncelikli olarak ele alınması gerekmektedir. 2050 yılında 9,6 milyar insan popülasyonunun beslenme zorunluluğu tarımsal verimliliğin üzerinde önemli bir baskıdır. Aynı zamanda günümüzde tüm dünyanın başlıca sorunları arasında toprak kaybı, verimsizleşme ve aşırı karbon salınımının neden olduğu küresel ısınma gelmektedir. Ayrıca toprak organik karbonundaki (TOK) azalma ve arazi bozunumu nedeniyle gıda üretiminin üçte birinin kaybedildiği bilinmektedir. Dolayısıyla karbon (C) bakımından fakir bozunmuş arazileri restore edilerek üzerinde yönetim iyileştirmeleri daha önem kazanmaktadır. Böylece daralan ekilebilir arazilere önemli bir çözüm oluşturacaktır.

Toprak ve tarımsal verimlilik için toprak organik karbonu (TOK) kritik bir doğal kaynaktır ve üretim sırasında ki tüm hedeflere ulaşılmasında önemli ölçüde katkıda bulunur. Örneğin verimlilik için esas olan toprağın sağlığını ve ekosistem işlevlerini iyileştirirken, topraklarda doğrudan daha fazla Karbon ( C ) depolayarak topraktaki organik karbonun (TOK)  artışıyla ve gıda üretimine, toprak sağlığına, su tutma kapasitesine, üretim verimliliğine, biyoçeşitliliğe, iklimin düzenlenmesine ve karbon ayak izinin azaltılmasına önemli katkılar oluşturur.

Topraktaki organik karbon nedir?

Toprak içerisinde 2 farklı tür karbondan bahsedebiliriz.

Birincisi toprak inorganik karbonudur (TİK): bunlar kalsit veya tebeşir (kalsiyum karbonat: CaCO₃ ) gibi kimyasal bileşiklerdir. Genellikle toprak organik karbonundan (TOK) daha kararlıdır ve toplam toprak karbon (C ) miktarının yaklaşık %38’ini oluşturur. Yağışın az olduğu bölgelerde nemli bölgelere göre çok daha fazladır. Toprak inorganik karbonu (TİK) ağırlıklı olarak karbon (C ) bazlı kaya minerallerinin ayrışmasıyla elde edilir ve tarımda kireç ve diğer karbonat içeren mineral maddelerin değişik miktarlarda uygulanmasına rağmen, esasen çoğu ılıman bölge toprağı için sabit kalabilen karbon içeriği olarak kabul edilebilir.

İkincisi, toprak organik karbonu (TOK): Bu ise dinamik bir yapıya sahip ve yönetilebilir. Bu nedenle toprak organik karbon (SOC) seviyeleri yönetimdeki değişikliklerle artırılabilir veya azaltılabilir. Ancak normalde ölçülebilir bir değişiklik meydana getirmek yıllar veya on yıllar alır. Toprak organik karbon (TOK) stoklarının halihazırda büyük olduğu yerlerde, örneğin eski, otlak veya orman tabanlarındaki miktarlarının korunması önemlidir ve korumak için arazi kullanım yöntemini değiştirerek kaybetmemek ana hedeftir.

Bu nedenle toprak organik karbonunun (TOK) korunması için aşağıdaki önemli noktalara dikkat edilmelidir:

• Atmosferik karbondioksit (CO₂ ) konsantrasyonlarının azaltılmasına acil ihtiyaç vardır (Karbon ayak izi).
• Toprakta karbon (C) tutulmasının başarısı için doğal ve özel topraktaki karbon sistemine zarar vermeyen yeni tarımsal sistemlerin desteklenmesi.
• Birçok toprak, atmosferden karbon (C ) tutma kapasitesine sahiptir. Bu sürecin yavaştan hızlıya doğru insan yardımıyla tersine çevrilmesi.
• En büyük ve en hızlı toprak karbon (C ) kazanımları arazi kullanım değişikliği yoluyla elde edilebilir ancak bunun gıda üretimi ve emisyonların yer değiştirmesi veya ihracı üzerinde etkileri olabilir (örneğin ekilebilir araziden otlak veya ormanlık alana dönüşüm ve toprak işlemeden yapılan tarım).
• Sürdürülebilir toprak yönetimi uygulamaları yoluyla toprak organik karbon (TOK) içeriğinin arttırılması, toprak sağlığını, gıda üretiminin verimliliğini iyileştirebilir.
• Gelecekte toprakta tutulabilecek ilave karbon (C ) miktarına ilişkin belirsizlikler ve karbon (C ) kazanımlarının kaybedilme kolaylığı göz önüne alındığında, mevcut kalıcı otlaklar, bozkırlar, turbalıklar, sulak alanlar ve ormanlık alanlardaki karbon depolarının korunması çok önemlidir.

Karasal ekosistemlerde topraktaki organik karbonun (TOK) dönüşümü dinamik olduğu için ve öncelikle insan etkisi kaynaklı olarak hızlıca atmosfere sera gazı olarak dönüşebildiği gibi iklim değişikliklerinden etkilenerek topraktaki stokları azalabilir. Artan sıcaklıklar ve aşırı kuraklık olayları ve bunların sıklığı toprak organik karbonunun kaybedilmesindeki ana etkileyicilerdir. Bunun en önemli sonucu olarak tarımsal üretim verimliliği birinci dereceden etkilenir.

Toprakta karbon (C ) birikmesinin sağladığı en büyük fayda, toprak bitki örtüsü ve atmosferin toplamından daha fazla karbon (C) depolamasıdır. Bu önemli kaynak aynı zamanda bize karbon ayak izinin azaltılmasında önemli kapılar açar. Bu nedenle de topraktaki karbon kaybedilmemelidir.

Aşağıdaki toprak organik karbonunun kaybedilmesinin nedenlerinin bilinmesi korunması için önemlidir.

• Uygun olmayan arazi kullanımı,
• İklim nedeniyle meydana gelen kayıplar,
• Toprak erozyonu.

Şu ana kadar elimizdeki yapılmış bilimsel çalışmalara göre uygun yöntemler seçildiği takdirde sadece toprak organik karbonu (TOK) kaybını en aza indirmekle kalmaz, aynı zamanda ilave toprak organik karbonu da (TOK) geri kazandırabilir. Bu durum yukarıda bahsettiğimiz gibi başta gıda güvenliği, çevre, biyoçeşitlilik, karbon ayak izi ve küresel ısınmanın zorluklarının aşılmasında katkıda bulunabilir. Belirlenen hedefe hızlıca ulaşabilmek için mevcut ulusal ve hükümetler arası politikaları birleştirebilecek etkili bir entegre yaklaşıma ihtiyaç vardır. 

Topraktaki karbon korunmazsa neler olur? 

Topraktaki karbon korunamayıp atmosfere yayıldığında öncelikle karbondioksit (CO₂), azot (N) ve kükürt (S) bileşikli gazlar ile asit yağmurları oluşturarak yeryüzüne dönmekte ve topraklara ağır zarar verip verimsizleştirmektedir. Aynı zamanda karbondioksit (CO2) ve metan (CH₄) fazında atmosfere salınımı artarsa beraberinde küresel ısınmaya, sera etkisine, hava kirliliğine ve iklimsel değişikliklere yol açarak ekosistemin hızlıca bozulmasına neden olabilir. Bunların içerisinde metan (CH₄), karbondioksite (CO₂) göre bu oluşumda 21 kat daha etkili olmaktadır. Metan gazının ana kaynağı ise hayvan yetiştiriciliği ve çeltik tarımıdır. Çeltik tarlalarındaki sulama yöntemlerinin “Midseason drenajı” ya da aralıklı sulama yöntemi gibi farklı alternatiflerle değiştirilmesi sayesinde sera gazı emisyonları ciddi miktarlarda azaltılabilmektedir.

Toprak karbonunun korunması ve toprağa kazandırılması 

Bilindiği gibi toprakta yetiştirdiğimiz her bitki fotosentez yapar. Fotosentez yaparken güneş ışığı yardımıyla havadaki serbest karbondioksiti alır ve suyla birlikte karbon (C ) içerikli besin maddesi ve oksijen (O₂) gazı oluşturur. Bu oluşan karbonun bir kısmını bitki gelişimi için kullanırken bir kısmını da toprağa bırakarak toprağın organik madde oranını arttırır. Oluşan oksijen (O₂) gazı ise atmosfere karışır.

Bu basit ve her an yaşanan temel prosesle ortalama bir bitki yılda yaklaşık 11-21 kg arasında karbondioksiti (CO₂) fotosentezde kullanır ve sonucunda atmosfere oksijen (O₂) gazı, toprağa da organik karbon (C) sağlamış olur. Tüm tarımsal aktivitelerde toprak organik karbonunun korunması hatta arttırılması çok önemlidir. Hatta uzun süreli akılcı uygulamalarla toprak organik karbon miktarı kolaylıkla arttırılabilir.

Başlıca uygulamalar şunlardır:

Toprağı derin sürmemek:

Toprak derin ve devirerek sürüldüğü zaman toprağın içindeki karbon gaz fazında havaya karışır ve topraktaki organik karbonu kaybeder. Bu sebeple toprak çizilerek sürülebildiği gibi geleneksel sürüm sisteminden farklı olarak sürmeden yapılan tarım (non-tillage) tercih edilmelidir. Böylece toprağın ilk 8 cm’lik kısmında önemli miktar karbon depolanabilir. Aynı zamanda 8-15 cm derinlikteki karbon depolanan katmanda ki karbon kayıpları korunmuş olur.

Doğru ve yeteri kadar organik içerikli gübre uygulamaları yapmak:

Tarımda gübreleme karbon ayak izini en çok arttıran uygulamalardan biridir.  Gübreleme öncesinde mutlaka toprak analizi yapılmalı ve sadece toprağın ihtiyacı olan gübre doğru miktarda verilmelidir. Yanlış veya fazla yapılan gübreleme uygulamaları hem toprağı kirletir hem de gaz fazında atmosfere karışarak hava kirliliğine yol açar. Örneğin toprağa 1 kg saf Azot (N) vermek atmosfere 7 kg CO₂ salınımına sebep olmaktadır. Hayvansal kaynaklı gübreler, kompost, yeşil gübreleme gibi organik madde miktarı yüksek ve toprak organik karbonunu destekleyici uygulamalar tek başına veya diğerleriyle karışım halinde yapılmalıdır.

 Tarımsal ormancılık uygulamaları yapmak:

Mera veya ekinlerin ağaçlar ve çalılarla bütünleşerek, arazi çok çeşitli kullanılabilir ve topraktaki organik karbon korunarak arttırılabilir.

Örtü bitkisi (yeşil gübreleme) yetiştirmek:

Kışın araziye örtü bitkileri ekilerek toprak organik madde ve elementlerce zenginleşir, toprak sağlığını iyileştirerek erozyonu yavaşlatır. Aynı zamanda toprağın su tutma kapasitesini arttırır. Yabancı otlar, zararlılar ve hastalıkları kontrol etmeye yardımcı olur ve biyoçeşitliliği arttır. En önemli ve kolay ulaşılabilen örtü bitkileri; yulaf, yonca, çavdar, karabuğday, börülce ve fiğ gibi bitkilerdir.

Kardeş bitki kullanmak:

Kardeş bitki; birbirine yararlı olan bitki türlerinin bir arada yetiştirilmesidir. Bu sayede bitkiler birbirine organik karbon sağlayarak topraktaki organik madde artmış olur.

Hayvancılık uygulamaları:

Hayvancılıkta besin katkı maddelerinin metan üretimini azaltıcı şekilde seçilmesi uygulanabilecek yöntemlerden biridir. Hayvanlardan kaynaklanan metan gazı üretiminin bir diğer etmeni olan hayvan dışkıları ise özellikle biyogaz üretimi için son derece uygun hammaddelerdir. Avrupa Birliği üye ülkeleri başta olmak üzere dünyada birçok ülke hayvansal atıklardan anaerobik arıtma yöntemi ile biyogaz üretimi konusunda başarılı olmuştur.

Bitki Münavebesi:

Toprağın değişik kademelerindeki yani hem alt hem de üst yüzeylerinde karbonu tutmak için bir yıl kazık köklü, bir yıl saçak köklü bitkiler yetiştirilerek münavebe sisteminin yardımıyla toprak organik karbonu korunmuş olur.

Organik atık yönetimi:

Hasat sonrası oluşan atıkların (anız vb.) yönetimi ve nadas süresi de toprak organik karbon miktarını olumlu etkiler. Amerika da yapılan bir çalışmada minimum toprak işleme ve hasat atıklarının yönetimiyle yılda yaklaşık 30 ila 105 milyon m³, münavebe ve kışlık örtü bitkisi kullanımıyla 14-29 milyon m³ ve uygun gübreleme ve sulamayla 11-30 milyon m³ karbonun depolanabileceği ön görülmüştür.

Bu uygulamalarla doğru arazi kullanımı ve toprak yönetimi yaparak topraktaki organik karbonun artması sağlanarak toprak kalitesinin iyileşme sağlanır ve atmosferik karbondioksit (CO₂) miktarı azalır ve oksijen miktarı (O₂) artar. Aynı zamanda gıda güvenliği sağlar, çevreyi iyileştirir ve küresel ısınmayı azaltmak için gereklidir. 

Sonuç

Topraktaki karbon (C) stoğu atmosferdekinin yaklaşık üç katıdır ve 2.300 Gt civarındadır. (2,3 trilyon ton) üç metre derinliğe kadar ve üst katmanlarda 1.500 Gt karbon (C), hidrojen (H), helyum (He) ve oksijenden (O₂) sonra kütle bakımından evrende en bol bulunan dördüncü elementtir ve Dünya’daki yaşamın birincil temelidir. Ayrıca karbonun (C ); azot (N), fosfor (P) ve sülfür (S) gibi gerekli olan elementlerle çok sayıda bağ oluşturma yeteneği vardır. Bu bağlar aynı zamanda mikroorganizmalar için önemli bir enerji sağlayıcı kaynaktır. Bitkiler, hayvanlar ve mikroorganizmalar öldüğünde ve ayrıştığında, kalıntıları yaklaşık yarısı karbon (C) olan organik maddeyi oluşturur ve bu toprağı oluşturan kayadan ayrışmış minerallerle (inorganik malzeme) birleşir.

Diğer taraftan ortalama 3800 metre derinliğiyle dünya yüzeyinin %71’ ini kapsayan okyanuslar, atmosferde tutulan karbon miktarının yaklaşık 50 mislini ve bitki ile toprakta tutulan karbonun 20 mislini barındırmaktadır. Dünyada okyanuslardan sonra en çok karbonun tutulduğu organik maddece ve minarellerce zenginleşmiş toprak, dünyanın ikinci en büyük aktif karbon (C) deposudur ve karasal karbonun (C) %80’ini tutmaktadır; bu da dünya atmosferinde tutulan miktarın neredeyse üç katıdır.

Bu denli öneme sahip toprak organik karbonunu tarımsal üretim sırasında korunması ve arttırılması günümüzde ve gelecekteki yaşamsal faaliyetlerin devamı ve gıda üretiminin devamlılığı ve sürdürülebilir olması için çok önemlidir.