Baklagiller havadan azot mu bağlar? Kök yumrucukları ve ekim nöbeti

Etrafındaki havanın yaklaşık %78’i azottur; şu an her nefeste içine çekiyorsun. Buna rağmen azot, tarlalarda bitkilerin en çok aradığı besinlerden biridir. Çünkü havadaki azot, bitkinin kullanamayacağı biçimde durur. Baklagiller ise bu engeli, gözle zor seçilen küçük ortaklarıyla aşar. Bu yazıda nohut, mercimek ve fasulyenin bu başarısını, ekim nöbetinin mantığını ve gübreyle farkını anlatıyoruz.

Azot neden hem bol hem kıt?

Azot, bitkinin proteinlerinin, klorofilinin ve DNA’sının yapı taşıdır. Azot yetersizse bitki cılız kalır, yaprakları açık yeşile döner.

Havadaki azot ise N₂ biçimindedir: İki azot atomu üçlü bir bağla birbirine bağlıdır ve bu bağ çok sağlamdır. Bitkiler kökleriyle topraktan amonyum (NH₄⁺) ya da nitrat (NO₃⁻) gibi iyonları alabilir; ama N₂’yi parçalayamaz. Havadaki azotu bitkinin kullanabileceği bileşiğe çevirmeye azot bağlama denir. Doğada bunu yalnızca bazı mikroplar yapabilir; yıldırım da çok küçük bir pay ekler.

Yumrucuktaki ortaklık

Baklagillerin (fasulye, nohut, mercimek, bezelye, bakla, yonca, fiğ) kökleri Rhizobium ve akraba bakterilerle bir ortaklık kurar. Kök kimyasal sinyaller yayar, uygun bakteri bunu algılar, bakteriler kök tüyünden içeri girer ve kök onları barındıran küçük yumrular, yani kök yumrucukları (nodüller) oluşturur.

Yumrucuğun içinde bakteriler nitrogenaz adlı enzimle N₂’yi amonyağa (NH₃) çevirir. Bitki bu azotu proteinlerine katar; karşılığında bakterilere fotosentezle ürettiği şekerlerden verir. Nitrogenaz oksijene duyarlıdır; bu yüzden yumrucuğun içinde oksijeni düşük tutan leghemoglobin adlı bir madde bulunur. Etkin bir yumrucuk kesildiğinde içinin pembe ya da kırmızımsı görünmesi bu maddedendir.

Bunu anlamak zaman aldı. Hellriegel ve Wilfarth 1880’lerin ortasında baklagillerin azotu havadan alabildiğini gösterdi; Beijerinck 1888’de yumrucuklardan bakteriyi ayırdı. Eski Roma’nın tarım yazarları ise nedenini bilmeden baklagillerin toprağı “beslediğini” çok önceden yazmıştı.

Ekim nöbeti: tarlaya sırayla ekmek

Ekim nöbeti, aynı tarlaya her yıl aynı ürünü ekmek yerine ürünleri sırayla değiştirmektir. Klasik bir düzende baklagilden sonra tahıl gelir; örneğin nohut ya da mercimekten sonra buğday ekilebilir. Baklagil toprakta bir miktar azot bırakır, tahıl bundan yararlanır ve daha az gübreyle iyi ürün verebilir. Ayrıca farklı bitkiler farklı derinliklerden besin alır; hastalık ve zararlıların bir ürüne bağlı döngüsü kırılır.

Birçok kurak bölgede eskiden tarlanın bir yılı dinlendirilirdi (nadas). Nadas yerine baklagil ekmek, o yılı boş bırakmadan toprağa katkı yapan bir ürün almanın yoludur.

Gübreyle karşılaştırma

Sanayide azot bağlama, Fritz Haber’in 1909’daki laboratuvar çalışmasıyla ve Carl Bosch’un bunu 1913’te sanayiye uyarlamasıyla mümkün oldu. Haber–Bosch süreci yüksek sıcaklık ve basınçla havadaki azottan amonyak üretir ve sentetik azotlu gübrenin temelidir. Bugün dünya nüfusunun önemli bir bölümünün beslenmesi bu gübreye dayanır.

İki yolu birbirine rakip değil, farklı araçlar olarak düşünmek daha doğrudur. Yumrucuktaki bakteri azotu yavaş ve yalnızca baklagilin yanında bağlar; fabrika çok büyük miktarları istenen anda üretir, ama çok enerji gerektirir. Gereğinden fazla verilen azotun bir kısmı yeraltı ve yüzey sularına sızabilir. Doğru soru “hangisi daha iyi” değil, “ne kadar ve nerede”dir.

Her baklagil aynı işi mi görür?

Ekim amacına göre baklagiller farklı yollarla kullanılır. Nohut, mercimek ve fasulye insan gıdası olarak ekilir; yonca ve fiğ çoğu zaman hayvan yemi olarak yetiştirilir. Fiğ gibi bazı baklagiller çiçeklenmeden önce biçilip toprağa karıştırılabilir; buna yeşil gübre denir. Hepsinde ortak olan şudur: Kök yumrucuklarındaki bakteriler uygun koşullarda çalıştığında bitki azotunun bir bölümünü havadan karşılar.

Sık yapılan yanlışlar

• “Baklagiller azotu topraktan alıp toprağa geri verir.” Hayır; azotu havadan, bakterileri aracılığıyla alırlar.
• “Baklagil eken çiftçinin gübreye ihtiyacı kalmaz.” Azotun bir kısmı taneyle birlikte tarladan çıkar; ayrıca fosfor ve potasyum gibi besinleri baklagiller bağlayamaz.
• “Her baklagil her toprakta yumrucuk yapar.” Uygun bakteri toprakta yoksa yumrucuk oluşmaz. Bu yüzden bazı baklagillerin tohumuna ekimden önce bakteri aşılanır.

Kendin gözlemle

Bir bahçede ya da bir yetişkinin izniyle bir tarla kenarında, çiçek açma döneminde bir bakla, fasulye ya da yonca bitkisini toprağıyla birlikte dikkatle kaz ve kökleri suyla yıka. Köklerde küçük yumrular görürsen bunlar yumrucuklardır. Birini bıçakla bir yetişkin kessin: İçi pembeyse yumrucuk etkindir. Her bitkide ya da her toprakta yumrucuk bulamayabilirsin; bu normaldir. Başkasının ekinini sökme, işin sonunda ellerini sabunla yıka.

Toprağın canlı yönünü merak ediyorsan Bir avuç toprakta neler yaşar? yazımıza, derslerimiz için Doğa ve tarım konusuna göz atabilirsin.

Özet

• Havadaki azot (N₂) bitkiler için doğrudan kullanılamaz; baklagiller bunu kök yumrucuklarındaki bakterilerle aşar.
• Bakteri azotu amonyağa çevirir, bitki karşılığında şeker verir.
• Ekim nöbetinde baklagilden sonra tahıl ekmek gübre ihtiyacını azaltabilir ama her zaman ortadan kaldırmaz.
• Haber–Bosch gübresi ve baklagil ortaklığı farklı araçlardır; ikisinin de sınırları vardır.