Biyolojik Azot Fiksasyonu ve Nodozite Bakteri Kültürü Aşılama


Şener ERTÜRK Doç. Dr. Meltem SESLİ
Tütün Teknolojisi MühendisiM.C.B.Ü.Tütün Eksperliği Yüksek Okulu
Öğretim Üyesi
e-mail: sener.erturk@tarimorman.gov.tr .e-mail: meltem.sesli@bayar.edu.tr

ÖZET

Ekosistemde sürekli tekrarlanan ve yaşamın devamını sağlayan madde döngüleri ekosistemlerin dengede kalmasını ve sürekliliğini sağlar. Azot döngüsü dünyadaki tüm yaşam için başlıca besin sağlayan en önemli döngülerdendir. Biyolojik azot fiksasyonu en önemli ve en büyük azot kaynağıdır. Baklagil bitkileri tarafından gerçekleştirilen simbiyotik azot fiksasyonu biyolojik azot fiksasyonunun en büyük parçasıdır. Toprakta yaşayan Rhizobium bakterileri tarafından gerçekleştirilen bu olay ortamdaki bakterilerin varlığına ve optimal koşullarda yaşamasına bağlıdır. Biyolojik azot fiksasyonu, verimliliği artırmak, azot fiksasyonu mekanizmasını iyi bilmek ve optimal koşulların sağlanmasına bağlıdır.

Bu çalışmada biyolojik azot fiksasyonu işleyişi, azot fiksasyonunu artırıcı uygulamalardan bakteri kültürü üretimi ve uygulamaları ile azot fiksasyonunu etkileyen etmenler incelenmiştir. Tarımsal açıdan en fazla ihtiyaç duyulan elementlerden olan azotun en önemli kaynağını oluşturan biyolojik azot fiksasyonunun etkinliğinin artırılması sürdürülebilir tarım ve doğal kaynakların korunması açısından en önemli adımdır.

Anahtar kelimeler: Azot, baklagil, biyolojik, fiksasyon, Rhizobium

BIOLOGICAL N2 FIXATION AND RHIZOBIUM  BACTERIAL INOCULATION

ABSTRACT

In ecology, biogeochemical cycles that provide continuance of life maintain ecosystem’s continuity and balance. For providing nutrient, N2 cycle is one of the most important cycles in the entire habitat. Biological N2 fixation is the biggest and the most important N2 resources. Symbiotic nitrogen fixation, which has been fixed by legume plants, is the biggest part of biological N2 fixation. This process depends on both presence of rhizobium bacteria and living them optimum conditions in the rhizosphere. Increasing efficiency of biological N2 fixations base on knowing N2 fixation mechanism and optimal conditions. 

In this study, process of biological N2 fixation, application and producing bacterial culture increased N2 fixation and the effect of N2 fixation were observed. Further, it is essential that increasing the effectiveness of biological N2 fixation, which is the most important resources for elemental N, for sustainable agriculture and protecting natural resources. 

Key words: Nitrogen, legume, biological, fixation, Rhizobium,

GİRİŞ

Dünya nüfusu hızla artmakta ve bu artan nüfusun ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla yapılan çalışmalar arasında bitkisel üretimin ve verimin artırılması  büyük önem arz etmektedir. Verim artışını sağlayan en önemli besin elementlerinden birisi de azottur. Tüm canlı formlarının temeli olan protein ve nükleik asitlerin esas kısmını azot oluşturur [URL1].

Atmosferin %78’i gaz formunda bulunan (N2) azottan oluşmaktadır [1]. Buna rağmen N2 gelişme ve üreme için gerekli bileşiklerin oluşumunda biyolojik sistemler tarafından doğrudan kullanılamaz. Azot, dünyanın hemen hemen tamamında noksanlığı duyulan ve üretimi sınırlayan temel bitki besin maddesidir. Uygun bir bitkisel üretim düzeyinin sürdürülebilmesi için sürekli yenilenmesi gerekli olan azot, kimyasal ve biyolojik fiksasyonla toprak-bitki sistemine katılmaktadır  [URL1].

Kimyasal gübre üretimi yenilenemez kaynakların kullanımına bağlı olup, yüksek enerji gerektiren, sürdürülebilir olmayan bir prosestir [2]. Endüstriyel azot fiksasyonu ile azot üretimi fosil yakıt rezervlerini tükettiği gibi, N2O, CO2, CH4 ve CFCS gibi sera gazlarının artmasına, yıkanma ile yeraltı sularının kirlenmesine, ekolojik dengenin ve nitrojen döngüsünün değişmesine yol açmaktadır. Yoğun tarım aşırı gübre kullanımını zorunlu kılmaktadır. Bunun sonucu olarak fazla N kullanımı; NO3 – yıkanması ve NH3, N2O ve NO gazı emisyonu yoluyla N kayıplarına neden olmaktadır [URL1]. 

Dünyada işlenen tarım arazisi 1.5 milyar hektar civarındadır. Bu alanlarda kullanılan gübre miktarı 1950’li yıllarda 18-20 milyon ton iken, bu miktar 2000’li yıllarda 200 milyon ton düzeyine çıkmıştır. Kullanılan bu gübrelerin üretimi için kullanılan enerji kaynaklarının çevrede oluşturduğu kirlilik daha korkunçtur [3].

Biyolojik azot fiksasyonu en önemli ve en büyük azot kaynağıdır. Baklagil bitkileri tarafından gerçekleştirilen simbiyotik azot fiksasyonu biyolojik azot fiksasyonunun büyük bir kısmını oluşturur. Toprakta yaşayan Rhizobium bakterileri tarafından gerçekleştirilen bu olay, ortamdaki bakterilerin varlığına ve optimal koşullarda yaşamasına bağlıdır. Biyolojik azot fiksasyon verimliliğini artırabilmek için, azot fiksasyonu mekanizmasını iyi bilmek ve uygun koşulları sağlamak gerekmektedir.

Tarımsal açıdan en fazla ihtiyaç duyulan elementlerden olan azotun en önemli kaynağını oluşturan biyolojik azot fiksasyonunun etkinliğinin artırılması, sürdürülebilir tarım ve doğal kaynakların korunması açısından büyük önem taşımaktadır.

AZOT DÖNGÜSÜ

Ekosistemde sürekli tekrarlanan ve yaşamın devamını sağlayan madde döngüleri ekosistemlerin dengede kalmasını ve sürekliliğini sağlar. Azot döngüsü dünyadaki tüm yaşam için başlıca besin sağlayan en önemli döngülerdendir. Atmosferik azotun kaynağını volkanlar, fabrika dumanları (fosil yakıtlar), orman yangınları ve amonyumun volatilizasyonu oluşturur. Toprak azotunun kaynağını ise atmosferik olaylar özellikle fırtınalı, şiddetli, yıldırımlı tufanlar (yağmur, yıldırım), gübreleme ve azot fikse eden bitkiler, hayvan ve bitki atıkları oluşturur  (Şekil 1).

Kimyasal gübrelerin yaygınlaşmasından önceki üretimin kaynağı işte bu organik azot kaynaklarıdır. Gelinen noktaya bakıldığında, verimlerin yüksek olması sebebiyle bitkilerin ihtiyaç duyduğu azot, organik azottan karşılanamaz hale gelmiş ve inorganik gübre kullanımı olmadan yüksek verim alınamaz olmuştur.

Şekil 1: Azot döngüsü [4].

İnsanlar tarafından yapılan tarımsal uygulamalar ve doğada gelişen fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçler toprak azotu kaynağını oluşturmaktadır. Toprak azot kaynakları Tablo 1’de verilmiştir.

Tablo 1. Toprak azotu kaynakları [5].

BİYOLOJİK AZOT FİKSASYONU

Biyolojik azot fiksasyonu için bakterilere gereksinim vardır. Biyolojik azot fiksasyonu ile atmosfer azotundan (N2) amonyum (NH3🡪NH4) elde edilir. Biyolojik azot fiksasyonunda rol alan bakterilerin en önemlileri Azotobakter ve Rhizobium bakterileridir. Azot kazanımının büyük çoğunluğu bu yolla gerçekleşir [6].

Biyolojik azot fiksasyonu simbiyotik olmayan (serbest yaşayan) ve simbiyoz (bağımlı) olmak üzere iki ana şekilde gerçekleşir [7].

SİMBİYOTİK OLMAYAN (SERBEST YAŞAYAN) AZOT FİKSASYONU

Toprakta bazı serbest yaşayan ve molekül azotu bağlama yeteneğine sahip olan mikroorganizmalar, bakteriler ve mavi-yeşil algler tarafından gerçekleşmektedir. Simbiyotik olmayan azot fiksasyonu, pH ve toprağın oksijen içeriğinden önemli derecede etkilenmektedir. Örneğin, Azotobacter ve Azotomonas mutlak aerobiktir ve ancak nötr pH düzeyinde optimum aktivite gösterirler. Clostridium bakterileri anaerobiktir, asitik ortam diliminde yaşayabildiklerinden Azotobacter’lerden daha yaygındırlar. Simbiyotik olmayan yolla tespit edilen azot miktarı ile bulgular çok değişik olmakla birlikte, genellikle yılda 2.5-3 kg N/ha olarak tahmin edilen miktar, ortalama olarak kabul edilebilir.

SİMBİYOTİK AZOT FİKSASYONU

Simbiyotik azot fiksasyonu baklagil bitkilerinin ve bazı baklagil olmayan bitkilerin köklerindeki nodüllerde gerçekleşir. Bunların en önemlilerinden Rhizobium bakterileri baklagil familyasındaki bitkilerin köklerinde yaşarlar ve bitkilerin ihtiyacı olan azotu sağlarlar  (Şekil 2 ve 3) , [8]. 

Havanın serbest azotunu baklagillerle simbiyotik yaşam kurarak toprağa bağlayan bu mikroorganizmalar, aşılama ile toprağa verilmediği durumda genellikle toprakta az sayıda bulunurlar veya etkili olmazlar ve bu nedenle de aşısız koşullarda biyolojik yolla toprağa bağlanan azot miktarı da düşük olur.

Baklagiller tarafından simbiyotik yolla tespit edilen azot miktarı dekar başına, yaklaşık olarak 10-20 kg arasında bulunmaktadır [URL 2].

Şekil 2: Bakla bitkisine ait nodozite bakterisi [4].

Şekil 3: Nodüllerin yapısı [9].

Rhibozium etkinliği erken çiçeklenme döneminde nodüllerin kesilmesi ve nodül iç renginin gözlemlenmesi ile belirlenir. Etkili nodüller kırmızımsı, pembe renge sahiptir Nodül özellikleri ve azot fiksasyonu yapıp yapmadıkları Tablo 2’de verilmiştir.

Tablo 2. Etkin ve etkin olmayan nodüllerin özellikleri [10].

BAKLAGİLLERDE AZOT FİKSASYONU VE NODOZİTE BAKTERİ KÜLTÜRÜ AŞILAMA

Baklagillerde azot fiksasyonu simbiyotik yolla gerçekleşir. Rhizobium bakterileri baklagil kökleri ile buluşarak nodoziteleri meydana getirir. Azot fiksasyonu nodozite olarak adlandırılan bu özel organlarda gerçekleşir. Nodozitelerin gelişmesi için Rhizobium bakterilerinin ortamda bulunması gerekir. Rhizobium bakterileri canlı birer organizma olduklarından olumsuz bazı çevresel faktörler nedeniyle canlılıklarını yitirirler. Ortamda bulunmayan bakterilerin ilavesi amacıyla Rhizobium bakterileri üretilerek ortama ilave edilmelidir.

NODOZİTE BAKTERİ KÜLTÜRÜ ÜRETİMİ

Rhizobium Irkı Seleksiyonu

Baklagil bitkileri genellikle maksimum azot bağlayabilmek için, belirli Rhizobium  ırklarına ihtiyaç duyarlar. Örneğin bir Rhizobium ırkı yoncada nodul oluştururken fasulye ya da soyada nodul oluşturmaz.

Rhizobium bakterileri hangi bölgede kullanılacaksa o bölgeden seçilmiş olmalıdır.

Doğada etkili olmayan doğal ırklar daha baskındır ve azot fiksasyonunu olumsuz etkiler. Toplanan ırkların etkinliği (çalışıp/çalışmadığı) mutlaka kontrol edilmelidir. Rhizobium bakterilerinin toplanması, izolasyonu ve üretimi uygun bir yöntem dahilinde yapılmalıdır [11].

Kök nodüllerinin toplanması ve muhafazası

Nodüller baklagil bitkilerinin köklerinden toplanır. Köklerden ayrılan nodüllerin dış yüzeyleri steril edilir, cam şişelerde ve kuru ortamda +4ºC de saklanır (Şekil 4).

Şekil 4: Nodul toplama aşamaları.
Şekil 5: Nodüllerden Rhizobium ırklarının izolasyonu.

Bakteri suşlarının muhafazası

İzole edilen Rhizobium bakterileri, içerisinde YMA (Yeast Mannitol Agar)  bulunan yatık tüplerde ve +4ºC’ de buzdolabında muhafaza edilmelidir (Şekil 6).

 Şekil 6: Rhizobium suşlarının yatık agara ekimi.

Bakteri Üretimi

Bakteriler, doğadaki baklagil köklerinden izole edilerek laboratuvar koşullarında üretilir ve çoğaltılır. Bakterilerin etkinlikleri (çalışıp/çalışmadığı) kontrol edilerek etkin bakteri suşları muhafaza altına alınır. Talep durumuna göre stok kültürden aşılama materyali (Nodozite Bakteri Kültürü) hazırlanır [12].

Paketleme

Bakteriler canlı mikroorganizmalar olduğundan paketleme ve ambalaj seçiminde dikkatli olunmalıdır. Ürün ambalajları oksijen transferine ve solunum yapmaya müsaade edecek esneklikte, polietilen malzemeden olmalı, nakliye ve depolamaya dayanacak sağlamlıkta olmalı, Rhizobium bakterilerinin hayatta kalabilmesi için yeterli nemi muhafaza edebilmeli ve güneş ışığını geçirmeyecek, siyah renkte olmalıdır.

Etiket Bilgileri

Etiketteki bilgiler eksiksiz ve tam olmalıdır. Bilgilendirme ürünün güvenirliliği açısından önemlidir. Etiket üzerinde baklagil bitkisi adı (latin ya da genel adı), rhizobia adı (latin ya da bilimsel), son kullanma tarihi, net ağırlığı, ticari ismi, firma adı-adresi, saklama koşulları ve uygulama yöntemleri yer almalıdır [11].

Raf Ömrü

Aşılama materyali güneş görmeyen, serin, havadar bir yerde muhafaza edilmeli ve kesinlikle dondurulmamalıdır. Baklagil taşıyıcı materyalinin etkinliği 40oC üzerindeki sıcaklıklarda çok çabuk azalır. Kaliteli aşılama materyali 20oC de serin bir yerde, 6 ay süre ile saklanabilir. Bu süre buzdolabı sıcaklığı olan +4oC de daha da uzatılabilir [10].

NODOZİTE BAKTERİ KÜLTÜRÜ AŞILAMA 

Genç bitkide nodül teşekkülü şansını arttırmak amacı ile tohum yüzeyinin ekimden önce o bitkiye has etkili, azot tespit yeteneği yüksek, yeterli sayıda Rhizobium ile bulaştırma işlemine aşılama denir. Aşılama materyali baklagil tohumlarına ya da toprağa uygulanır. Genellikle tohum uygulaması tercih edilir, çünkü bu yöntem hem daha kolaydır hem de bu yöntemle Rhizobium bakterileri bitkinin kök bölgesine yerleştirilmiş olur.

Baklagillerde bakteri aşılama, ürün gelişimini teşvik eder ve %25 dolayında verim artışı sağlar, bitkinin azot ihtiyacını karşılar, baklagil ürün kalitesini arttırır, toprak verimliliğini iyileştirir, kendinden sonraki bitkiye iyi bir ortam hazırlar ve kullanılacak azotlu gübreden yaklaşık %30 tasarruf sağlar [13].

Yüksek verim ve kaliteli üretim için baklagil tarımında belirli periyotlarla aşılama işlemi yapılmalıdır. Aşılama Rhizobium varlığını garanti eder. Baklagil bitkisi ilk defa ekilecek ise ve aynı türden baklagil o alanda 5 yıl süre ile ekilmedi ise bakteri aşılaması yapılmalıdır. Börülce gibi bazı baklagiller seçici olmayıp değişik Rhizobium suşları ile azot fikse edebilirler ancak fasulye ve soya bitkisi oldukça seçicidir. Önceden yetiştirilen bitkilerin köklerinde yeterli sayıda nodül oluşumu gözlenmedi ise aşılama yapılmalıdır.

Topraktaki baklagillerin yaşamasına olumlu etki yapan bitki besin elementlerinden (Ca, K, P, Mo vb) bir yada birkaçının yokluğu veya yeterli sayıda olmaması durumunda ve topraktaki bakterilerin yok olmasına neden olan olumsuzlukların  varlığında (asitlik, kuraklık, fazla nem, yetersiz havalandırma, su basması gibi) aşılama işlemi yapılmalıdır [10].

Aşılama Materyali Tipleri

Aşılama materyalinin değişik pazarlanabilir formları mevcuttur. Bakteri kültürü aşılamada peat (torf), toz, sıvı ve granül formda aşılama materyalleri kullanılmaktadır. En yaygın kullanılan ve en güvenli aşılama materyali nemli torf ile hazırlanan aşılayıcılardır (Şekil 7).

Şekil 7: Torf ile hazırlanan tohum aşılama ürünü [4].

Aşılama Yöntemleri

Tohum ve toprak aşılama olmak üzere iki türlü aşılama yöntemi uygulanır.

Tohum Aşılama 

Baklagil tohumlarını Rhizobium bakterileri ile bulaştırmada değişik formlarda hazırlanan ve piyasada satılan aşılama materyalleri mevcuttur. Tohum aşılama işlemi sıvı, peat (torf), kuru metod (toz) ve tohum kaplama yöntemlerinden biriyle gerçekleştirilir. Tohum kaplama yönteminde uniform ekim olur, ekim kolaydır ve çimlenme daha iyidir. Özellikle kuru ekim yatağına yapılacak ekimlerde bu yöntem tercih edilir. Asidik karakterli topraklarda ve/veya ekimle birlikte asitli gübreler kullanılacak ise kaplama işleminde tohumlar kireçle kaplanmalıdır. Yüksek azot fiksasyonu için daha fazla bakteriye ihtiyaç duyulduğu durumlarda bakteri kültürü ile tohumun kaplanması önerilir. Bu yöntem özellikle kuruya ekim ve kurak iklimlerde başarılı sonuçlar verir. Aynı zamanda azot fikse etmeyen doğal ırkların varlığında bu yöntem tercih edilmelidir [11]. 

Bakteriler canlı mikroorganizmalar olduğundan ve olumsuz çevre koşullarından kolay etkileneceğinden tohum aşılama işlemi dikkatlice yapılmalıdır. Tohum aşılama yönteminde en çok kullanılan ve tercih edilen torf ile hazırlanan aşılama materyalidir. Bu yöntemde tohumlar temiz, düz bir zemin üzerine (naylon branda, bez veya beton) serilir, tohumlar su (1-1.5 kg su / 100 kg tohum) ile hafifçe nemlendirilir ve nemli tohumlar nodozite bakteri kültürü (Küçük Tohum; 2 kg Bakteri Kültürü / 100 kg Tohum; İri Tohum; 1 kg Bakteri Kültürü / 100 kg Tohum ) ile bulaştırılır. Aşılanmış tohumlar bekletilmeden hemen ekilmelidir. Makineli ekimlerde mibzerin tıkanmasını önlemek amacıyla tohumlar nemini çekmesi için bir süre gölge bir yerde bekletilmelidir.

Şekil 8: Tohum aşılama işlemi.

Tohum aşılama işlemi serin ve gölge bir yerde yapılmalıdır. Aşılama işlemi ekimden hemen önce yapılmalı ve aşılanmış tohumlar nemli bir tohum yatağına bekletilmeden ekilmelidir. Aşılama esnasında tohumlar fazla ıslatılmamalıdır, aksi takdirde ekim zorlaşır. Aşılanmış tohumlar güneş ışığına direkt maruz bırakılmamalı, zirai mücadele ilaçları ile muamele edilmemeli ve asit yapılı (Amonyum Sülfat vb.) gübrelerle temas etmemelidir [12]. 

Toprak Aşılama

Bu metotta bakteri kültürü toprağa direkt uygulanır. Bu işlem için sıvı, toz ya da granül bakteri kültürleri vardır.

Toprak aşılamasında çok fazla miktarda aşılama materyaline ve özel ekipmanlara ihtiyaç vardır. Ancak tohum aşılamasının uygun olmayacağı bazı durumlarda toprak aşılaması önerilmektedir. Zararlı ve hastalıklardan korunmak için tohuma kimyasal mücadele ilaçları uygulama zorunluluğu varsa, ekim zamanında hava çok sıcak ve kuraksa, Rhizobium bakterileri canlılığını önemli ölçüde kaybetmişse, bitkide erken çiçeklenme döneminde nodül üretimi yetersiz ise ve tohum aşılamanın zor ve pratik olmadığı durumlarda yağmurlardan yada sulama öncesi toprak aşılaması önerilmektedir [11].

BİYOLOJİK AZOT FİKSASYONUNU ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Rhizobium bakterileri ile bitki arasındaki etkileşimler toprak, iklim ve çevresel faktörlerin etkisi altındadır. Bazı Rhizobium ırkları tınlı toprakta iyi performans gösterirken bazıları kumlu topraklarda iyi çalışır. Bazıları iyi işlenmiş topraklarda yüksek performans sergilerken bazıları işlenmemiş alanlarda iyi çalışır. Bu faktörler hem bakterilerin hem de baklagil bitkilerinin gelişimini etkiler [6] .

Toprak ve Çevresel Faktörler

Toprak Asitliği (pH): pH 5.5-7 arasında olmalıdır. pH 4’ün altında veya 9-10 ise etkinlikleri sınırlanır.

Toprak Tuzluluğu: Tuzluluk bakterinin etkinliğini, nodul ağırlığını ve aktivitesini olumsuz etkiler.

Toprak Havası: Aerob bakteriler olduklarından havalanma oldukça önemlidir.

Toprak Nemi: Maksimum azot tespiti, toprak neminin toplam su kapasitesinin %84’ü olduğunda gerçekleşmektedir. Aşırı nem azot fiksasyonunu olumsuz etkilemektedir.

Rakım: Yüksekliğin olumsuz etkisi, düşük sıcaklıklar ve düşük miktardaki mikroelement içeriğinden kaynaklanmaktadır.

Zirai ilaçlar: Civa, çinko, bakır ve kurşun gibi ağır metal bulunduran ilaçlar aşılamanın etkinliğini azaltır. Kimyasallar baklagilleri öldürmese bile etkinliklerini yitirmelerine neden olmaktadır.

Bitki Besin Maddeleri

Azot: Topraktaki azot varlığı olumsuz etkide bulunmaktadır. Fakat bitkilerin ilk döneminde fide gelişimi için çok az miktarda gereklidir.

Fosfor ve Potasyum: Fosfor ve potasyum bitkinin özelliklerini iyileştirdiğinden azot fiksasyonunu olumlu etkilemektedir. Fosfor elementi kök gelişimi ve Molibden alımını arttırırken Demir elementi nodozitelere karbonhidrat naklini artırarak olumlu etkide bulunur.

Kalsiyum ve Molibden: Kalsiyum bitki büyümesini sağlarken, azot fiksasyonunu engelleyen Mangan ve Alüminyum alımını engelleyerek olumlu etki yapar. Leghemoglobinin yapısına girer. Azot fiksasyonu için gerekli olan nitrogenaz enzimi Demir ve Molibden içeren protein komplekslerinden oluşmaktadır. Molibden azot fiksasyonunu olumlu etkiler.

Kobalt: Kobalt elementi bakteri hücrelerinde B12 içeren bileşikler halinde bulunarak nodozite dokularının fonksiyonel olması için az miktarda gereklidir.

Demir : Azot tespitinde katalizör olarak rol alırlar. Nodüle pembe rengi demir içeren leghemoglobin vermektedir. Nodüllerin sayısı ve etkinliğinde direkt etkilidir.

Bor: Bor eksikliği iletim demetlerini etkileyerek karbonhidrat taşınımını engellediğinden nodüller fonksiyon gösterememektedir.

Bakır: Noksanlığında bakteroid sayısında azalma görülür. Hemoglobin sentezi ve azot bağlanması durmaktadır. Leghemoglobin ise bağlanan azot miktarını doğrudan etkilemektedir.

Alüminyum ve Mangan: Azot fiksasyonunu olumsuz etkiler. 

İklimsel Faktörler

Işık: Fotosentez için gereklidir. Az ışık altında azot fiksasyonu ve büyüme gerileyecektir.  Bitki köklerinin ışığa maruz kalması daha az nodul oluşumuna neden olmaktadır.

Sıcaklık: Optimum gelişme sıcaklığı 28-30ºC dir. 25ºC altı ve 35ºC üzeri sıcaklıklar Rhizobium etkinliğini olumsuz etkilemektedir.Yağış: Toprakta ki yeterli nem gelişmeyi olumlu etkilemekte, aşırı yağış ve su baskını ise toprakların soğumasına neden olacağından azot fiksasyonunu olumsuz etkilemektedir (Şekil 9).

Şekil 9: İklim durumuna göre topraktaki Rhizobium varlığı [14].

Biotik Faktörler

Doğal Rhizobium Irkları: Yetiştirilecek bitkiye uygun Rhizobium ırkınının toprakta olmaması fiksasyonu olumsuz etkiler. Herhangi bir Rhizobium ırkı bir toprak tipinde etkili iken başka toprak tipinde etkili değildir. Bu durum toprağın iyonik bileşimi, organik madde miktarı ve pH sı ile ilgilidir. Bu nedenle inokulant nerede kullanılacaksa Rhizobium o çevreden izole edilmelidir (Şekil 10).

 Şekil 10: Rhizobium doğal yaşam ortamı [4].

Zararlı ve nematodlar: Böcek ve kurtlar bitki gelişimini ve azot fiksayonunu olumsuz etkiler. Nematodlar ise enfeksiyonu olumsuz etkilediğinden azot fiksasyonunu düşürür. 

BİYOLOJİK AZOT FİKSASYONU KAZANÇLARI

Biyolojik azot fiksasyonu ile elde edilen azot kazanımı, yaşamın devamı için mutlak gereklidir. Ekosistemin devamlılığı ve doğal alanlardaki bitki gelişiminin sağlığı, bu döngünün başarılı şekilde gerçekleşmesi ile sağlanır. 
En fazla biyolojik azot kazançları baklagillerle ortak yaşam süren Rhizobium bakterileri yoluyla gerçekleşmektedir.

Şekil 11: Faklı ortamlardaki biyolojik azot fiksasyonu kazançları [15].

Baklagil bitkileri, gerek tarımsal alanlarda gerekse tarım alanları dışında azot kazançları yönünden ilk sıralarda yer almaktadır. Bazı baklagil bitkilerinin yıllık azot kazançları Tablo 3’de verilmiştir.

Tablo 3. Bazı baklagil bitkilerinin azot fiksasyonu miktarları(kg/da/yıl)  [10].

SONUÇ VE ÖNERİLER 

Gelecekte dünyamızın karşılaşacağı en önemli problem, 2025 yılında 8 milyara ulaşacağı tahmin edilen dünya nüfusudur. Dünya nüfusunun 830 milyonunun açlık sınırında olduğu ve küresel ısınmaya bağlı olarak değişen iklim sisteminin gıda üretimi üzerindeki olumsuz etkileri de göz önüne alındığında önümüzdeki 20 yıl içerisinde en önemli konunun tarımsal üretim olacağı tahmin edilmektedir [16].

Gerek dünya protein ihtiyacının giderek artması, gerekse mineral azotlu gübrelerin üretimi ve kullanımı sırasında ortaya çıkan çevre sorunları nedeniyle simbiyotik azot fiksasyonunun önemi giderek artmaktadır. Diğer taraftan, dünyada ve ülkemizde nüfus hızla artmakta ve azotlu gübre üretmek için gerekli enerji kaynaklan azalmaktadır.

Bitki besin elementleri içeren gübreler bitkisel üretimde istenilen verimi sağlamıştır. Gübre kullanımında toprağı tanımak, özelliklerini bilmek, toprağın ihtiyaç duyduğu miktarda gübreyi uygun zamanda ve uygun metotla toprağa uygulama gibi faktörler göz ardı edildiğinde su kaynakları, tarım ürünleri, toprak ve atmosferin kirlenmesi gibi önemli çevre sorunları ortaya çıkmaktadır [3]. 

Günümüzde tarımsal üretimin artırılması için azotlu mineral gübreleme maliyetlerinin yüksek olmasının yanı sıra; bu gübrelerin ortamda farklı özel ihtiyaçlarının olması ve çevre kirliliğine yol açması nedeniyle topraktaki azot açığının giderilebilmesi için, biyolojik azot fiksasyonu gibi, doğal ve daha ekonomik kaynaklardan yararlanma çalışmalarına ilginin gün geçtikçe arttığı gözlenmektedir [16].

Azot fiksasyonu mekanizmasının ve üzerine etki eden faktörlerin iyi bilinmesi azot fiksasyonu kazancını artırmada önemlidir. Bitkilerin ihtiyacı olan azotun biyolojik azot fiksasyonu ile sağlanması sonucunda, üreticilere ekonomik destek sağlanacaktır. Dolayısıyla azotlu gübre üretilmesi ve uygulanması sırasında ortaya çıkan ve doğal kaynaklar üzerindeki çevre kirliliği problemlerinden meydana gelen olumsuz etki hafifletilecektir.

Azotun dünya üzerinde tarımsal üretim açısından en önemli elementlerden birisi olması sebebiyle, biyolojik azot fiksasyonu sürdürülebilir tarım açısından güvenilir ve doğal azot kaynağı olup vazgeçilmezdir.

Biyolojik azot fiksasyonu içerisinde simbiyotik azot fiksasyonu baklagil bitkileri yolu ile gerçekleştirilir. Baklagiller yaptıkları azot fiksasyonu nedeniyle çok önemli bitkilerdendir. Ayrıca insan ve hayvan beslenmesinde vazgeçilmez besin maddesi kaynağıdır. Baklagiller havanın serbest azotunu toprağa bağlayarak toprak kalitesini arttırır. Baklagil bitkileri bu özelliklerinden dolayı eski çağlardan beri ekim nöbetinde kullanılmaktadır. Baklagil bitkileri topraklarımızın azotça zenginleştirilmesi ve verimliliğin arttırılması amacıyla ekim nöbeti sistemine dahil edilmelidir.


  1. Bear, R., Rintoul, D., Snyder, B., Smith-Caldas, M.. Herren, C.,Horne, E. (2016) . “Principles of Biology” The Nitrogen Cycle.  P 113- 114. https://newprairiepress.org/textbooks/1, (erişim,aralık 2018)
  2. Jensen, E. S. & Hauggaard, H. Nielsen, (2003), How can increaseduse of biological N2 fixation in agriculture benefit the environment. Plantand Soil:252 177-186 https://link.springer.com/article/10.1023/A:1024189029226 ,  (erişim,aralık 2018)
  3. Sesli, M., (2018),”Tarım ve Çevre” Ders Notları Manisa Celal Bayar Üniversitesi, Tütün Eksperliği Yüksek Okulu, Akhisar
  4. Karagül, V., (2017), “Soil Microbiology”, 8th International Course on Sustainable Management of Soil and Water Resources,10-21 July 2017. Internatıonal Agrıcultural Research and Traınıng Center, Menemen,İZMİR.
  5. Lamb, J. A., Fernandez, F. G., Kaiser, D. E. (2014), Understandingnitrogen in soils. University of Minnesota Extension,(Revised), P:1-5
  6. Tripathl, B. R., Psychas, P. J. (1992), The AFNETA alley farming training manual-Volume 2: source book for alley farming research. Addis Ababa: International livestock centre for Africa.
  7. Bruijn, F. J. de. (2015), Biological Nitrogen Fixation, Volume 1. John Wiley & Sons. P. 1-7
  8. Prévost, D., & Antoun, H. (2007), Root nodule bacteria and symbiotic nitrogen fixation. Soil sampling and methods of analysis, 379-398
  9. TNAU. (2018), Tamil Nadu Agricultural University. Development of e Coursesfor B.Sc.(Agriculture). AMBE101 – Agricultural Microbiology , Lec 18 –Biological Nitrogen Fixation. http://eagri.org/eagri50/AMBE101/lec18.html, (erişim,aralık 2018)
  10. Burton, J. C. (1984a), Legume inoculants and their use. A pocket manual jointly prepared by Nitrogen Fixation for Tropical Agricultural Legumes (NifTAL) Project, USA and FAO.P 54. https://www.ctahr.hawaii.edu/bnf/Downloads/Training/Legume%20use/Title.PDF, (erişim,aralık 2018)
  11. Burton, J. C. (1984b), Legume inoculant production manual (No. 631.847/B974). University of Hawaii, Department of Agronomy and Soil Science, College of Tropical Agriculture and Human Resources.
  12. Uluslararası Tarımsal Araştırma ve Eğitim Merkezi Müdürlüğü, (2018), Mikrobiyoloji Laboratuvarı Talimatları, Uluslararası Tarımsal Araştırma ve Eğitim Merkezi Müdürlüğü. Menemen, İZMİR
  13. Reisner,  J., (2015), LegumeInoculation Agronomy Tech Note MO-36 .Field Office Technical Guide, USDA. 
  14. Singleton, P. W., Somasegaran, P., Nakao, P. L., Keyser, H. H., Hoben, H. J., Ferguson, P. I. (1990), Applied BNF technology. A practical guide for extension specialists. NifTAL Project, University of Hawaii, US Agency for International Development, Honolulu, HI.
  15. Marschner, H.,(1995), Mineral nutrition of higher plants. Second Edition. Academic Press, London P:202
  16. Öğütcü, H. & Algur, Ö. F., (2014), Yabani Baklagil Bitkilerinden, Mikrobiyal Gübre Olarak Kullanılan Rhizobium Spp. Bakterilerinin İzolasyonu,Türk Tarım – Gıda Bilim ve Teknoloji Dergisi, 2(4): S:181-184
  17. URL1: https://www.malcoktarim.com.tr/index.php?route=pavblog/blog&blog_id=7, (erişim,aralık 2018)
  18. URL2: http://www.mku.edu.tr/files/898-d8a17cf1-ed25-43bb-b999-c214b0700d37.pdf, (erişim,aralık 2018)

Yazan - 14 Ekim 2019. Kategori MANŞET. Bu yazıya yapılan yorumları takip edebilirsiniz RSS 2.0. Bu yazıya yorum yapabilir ve geri izlemede bulunabilirsiniz

Kimler Neler Demiş?

avatar
  Abone ol  
Bildir