İklim Verilerindeki Değişimler ve Tarım Üzerindeki Etkileri

“İklim değişkenlerindeki değişim trendinin, teknoloji ve verimi etkileyen diğer değişkenlerin etkilerinin güçlenmesine rağmen, mahsul verimi trendlerini olumlu ya da olumsuz etkileyebileceğine dair somut bulgular söz konusu. Bu değişimler yerel/bölgesel ölçeklerde global değerlere göre daha büyük sapmalar gösterebilir. Bu yüzden de bu önemli iklim değişkenlerindeki değişim trendleri ve miktarları yerel ölçeklerde tespit edilmek zorundadır. Yerel bir bölgede tarımsal verimliliği artırmak için ancak bu şekilde ilgili risk azaltma ve adaptasyon stratejileri ve en iyi uygulamaları araştırıp, geliştirip hayata geçirmek gerekmektedir.”

Suat Irmak, Ph.D.
Harold W. Eberhard Ordinaryüs Profesörü
Biyolojik Sistemler Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi
Yeryüzü ve Atmosfer Bilimleri Bölümü Öğretim Üyesi
Tarım Bilimleri ve Bahçecilik Bölümü Öğretim Üyesi
Nebraska–Lincoln Üniversitesi

E-mail: sirmak2@unl.edu
http://engineering.unl.edu/bse/faculty/suat-irmak-0/

Tarımsal verimliliğin ve verimliliğin değiskenliğini etkileyen birçok kontrol edilebilen ve edilemeyen önemli faktörler vardır ve bunların arasında teknoloji, genetik, iklim, toprak özellikleri, hastalıklar, fazla ya da kısıtlı su ve gübre stresleri, arazi yönetimi uygulamaları ve bununla bağlantılı olarak gübreleme uygulamaları (zamanlama, tür ve miktar), toprağı sürme (zamanlama ve tür), hibrit seçimi, sulama metodu ve yönetimi, bitkilendirme sıraları arasındaki mesafe, ekim-dikim tarihi ve derinliği, bitkilerin popülasyon yoğunluğu ve diğer faktörler yer almaktadır. Bu değişkenler arasında yer alan iklim, dünyanın birçok yerinde tarımsal ürün verimliliğini etkileyen ve kontrol edilemeyen ve değisen en önemli faktördür.

İklim değişkenlerinin (hava sıcaklığı, nem oranı, buharlaşma, radyasyon, buhar basıncı açığı, rüzgar hızı ve yönü) değişmekte olduğu ve bazı bölgelerde ise bu değişikliğin önemli miktarlarda olduğuna dair güçlü deliller söz konusudur. Örneğin, İklim Değişikliği Hükümetler Arası Paneli Beşinci Değerlendirme Raporu’na (Stocker vd., IPCC, 2013) göre, son yüzyılda artan sera gazı konsantrasyonları dolayısıyla hava sıcaklıklarında dünya genelinde 0.74°C artış görüldü ve Kuzey Yarımküre’de son 800 yılın en sıcak 30 yıllık periyodu 1983-2012 yıllarında yaşandı. Rapor ayrıca, Kuzey Yarımküre’de özellikle orta enlemlere düşen yağış miktarının 1901 yılından bu yana arttığına dair orta güvenilirlikte ve 1951 yılından bu yana arttığına dair de yüksek güvenilirliğe sahip bulguları da aktardı. Küresel yeryüzü sıcaklığı ortalaması son yüzyılda (1906-2015) 1°C civarında arttı ve 2100 yılına kadar 1.5-2.0°C ila 6.4°C daha artacağı tahmin ediliyor (IPCC, 2018). Bunun yanında, Mauna Loa, Hawaii’de (sera gazı emisyonlarından kaynaklanan atmosferik kirlenmenin en az olduğu yerlerden biri) ölçülen atmosferik CO2 konsantrasyonu (CO2 mol kesri), Mart 1958’de 315.71 parçacık/milyon (ppm) iken, Aralık 2017’de 412 ppm’ye çıkarak yüzde 24 oranında artış göstermiştir. 1958’den bu yana görülen yıllık ortalama artış miktarı 1.468 ppm olarak ölçülmüştür (Irmak, 2013).

Skaggs ve Irmak (2012), yerel sıcaklık değişimlerini ve bunun tarım uygulamalarına potansiyel etkilerini belirlemek amacıyla, Nebraska’nın yarı nemli doğu kesimlerinden yarı kurak batı kesimlerine kadar değişen beş farklı tarım bölgesindeki 100 yıllık hava sıcaklığı trendleri üzerinde çalışmalar yaptı. Çalışma kapsamında; Nebraska’da tarımın yoğun olarak yapıldığı beş alan olan Alliance (yarı kurak), Central City (yarı nemli ve yarı kurak alanlar arasında geçiş alanı), Culbertson (yarı kurak), Fremont (nemli) ve Hastings’de (yarı nemli ve yarı kurak alanlar arasında geçiş alanı) yıllık ve aylık ortalama maksimum ve minimum hava sıcaklığındaki (Tmax ve Tmin), günlük sıcaklık aralığındaki (DTR), toplam büyüme-derece-gün (GDD) değerlerindeki, ekstrem sıcaklıklardaki, tarım ürünleri yetiştirme sezonu tarihleri ve sürelerindeki ve sıcaklık dağılımlarındaki trendler ölçüldü. Temmuz ve Ağustos, Nebraska-Culbertson’un orta kesimleri için Tmax değerlerinde en büyük düşüşlerin görüldüğü aylar olarak tespit edildi. Alliance, Culbertson ve Fremont’ta DTR değerleri, bütün yıl boyunca düşüş gösterdi. Central City ve Hastings’te DTR değerleri, büyüme sezonunda düşüşler kaydetti. Bitki yetiştirme sezonu uzunluğundaki artış; Alliance, Central City ve Fremont’ta yüzyıl içinde sırasıyla 14,3, 16,7 ve 11,9 gün olarak gerçekleşti. Hastings’te baharın son don olayı (LS) yüzyılda 6,6 gün geriye gelirken, sonbaharın ilk don olayı (FF) da 2,7 gün geriye gelmiş ve büyüme sezonu sadece 3,8 günlük bir artış kaydetmiştir. Culbertson’da ise LS tarihi yüzyıl içinde ortalama 2 gün, FF tarihi ise 1 gün geriye gelmiş ve bu anlamda hafif bir değişiklik ortaya çıkmıştır.

Dünya genelinde yeryüzü sıcaklığının 1906’dan 2005’e kadar 0.74°C ±0.18 °C yükseldiğini ve bu artışının büyük kısmını ise yüzyılın ikinci yarısında on yılda 0.13°C ±0.03°C’lik artışın oluşturduğu bulgular tarafından güçlü şekilde ortaya konulmaktadır (Solomon vd., 2007). Global yeryüzü sıcaklığının 2025 itibariyle 0.4°C daha artacağı tahmin ediliyor (Solomon vd., 2007). Solomon’a göre (2007), ortalama sıcaklıklardaki artışla birlikte, soğuk gün ve gecelerle don olayları daha seyrek hale gelirken, sıcak günler ve geceler ile sıcak hava dalgaları daha sık hale geldi. Irmak vd. (2012), 1983’ten 2008’e kadar Nebraska’nın orta kesimlerindeki Central City’de günün en düşük sıcaklıklarında 3.8°C ve günlük ortalama sıcaklıklarda 1.9°C artış tespit etti. Günlük sıcaklık farklarında yaygın düşüşler de gözlemlendi (Karl vd., 1984; Easterling vd., 1997; Bonan, 2001). Birçok çalışmada, aynı zamanda klimatolojik büyüme sezonu olarak da adlandırılan don olayının yaşanmadığı sezonun uzunluğunda değişiklikler ölçüldü. Kunkel vd. (2004) Amerika Birleşik Devletleri’nde 1895’ten 2000 yılına kadar don olayı yaşanmayan sezon süresinde ortalama 2 haftalık bir artış tespit etti ve ülkenin batısında, doğusuna nazaran daha büyük bir artış gözlemlendi.

Türkiye’de de iklim değişkenlerinde önemli değişiklikler görüldü. Bunların, ülkenin tarımsal verimliliği üzerinde etkisi olacaktır. Örneğin, Irmak’ın (2018) araştırmasına göre, Türkiye’de maksimum hava sıcaklığı ve minimum hava sıcaklığı önemli ölçüde artış kaydetmekte ve bunun sonucu olarak ortalama hava sıcaklığı, yer yüzeyine gelen kısa dalga radyasyon ve yüzeyde tutulan net radyasyon, buhar basıncı açığı (atmosferik buharlaşma ihtiyacı) da artmaktadır. Diğer yandan, bağıl nem düşmektedir. Tüm bu değişkenler, yüzey buharlaşması kayıplarının (evapotranspirasyon) başlıca faktörlerindendir ve bu değişkenlerde artış görüldüğünden, evapotranspirasyon oranları da aynı şekilde artmaktadır. Ülkenin ortalama değerleri ele alındığında, Türkiye’deki maksimum hava sıcaklığı son birkaç on yılda 1.6 oC artırmış ve en düşük sıcaklıklar ise 1.5 oC artmıştır. Yalnız, ülke ortalamaları spesifik bölgelerin iklim değişimlerinin miktarının gerçek göstergesi olmayabilir. Örneğin, Çukurova Bölgesi’nde tarımsal bakımdan en üretken bölgelerden birinde, maksimum ve minimum hava sıcaklıkları, mahsul yetiştirme dönemlerinde, ülkedeki ortalama değerlere göre son birkaç 10 yılda daha çok artmıştır. Maksimum hava sıcaklığı 2.1oC ve minimum hava sıcaklığı ise 2.2 oC artmıştır. Ayrıca, ülkenin bazı kesimlerinde yağış düşme oranlarında artış trendi görülmekle birlikte, evapotranspirasyon artış oranlarının düşen yağış oranlarını geçmesiyle birlikte ciddi oranlarda su açığı şartlarının ortaya çıktığının belirtilmesi de önem taşımaktadır. Örneğin, Çukurova Bölgesi’nde yağış, geçtiğimiz on yıllarda yıllık olarak (1 Ocak-31 Aralık) 42 mm artış göstermiştir, ancak evapotranspirasyon ise aynı dönemde 133 mm ile çok daha fazla yükselmiştir. Evapotranspirasyon, bu dönemde düşen yağışa göre 91 mm daha fazla artmıştır. Ayrıca, tarım bitkileri büyüme sezonunda yağışın düşme zamanı da üründeki su ihtiyacı açısından kritik öneme sahiptir. Ürünün suyu alması için, toprak kesitine ve ürünün kök bölgesine maksimum miktarda su girişi elde etmek adına, büyüme sezonunda eşit olarak dağılmış ve düşük yoğunluklu yağışın görülmesi arzu edilir. Ancak, yağış yoğunluğu ve dağılımı dikkate alındığında, yağış olayları giderek daha fazla yoğun ve dengesiz dağılıma sahip hale gelmekte ve bu da toprağa sızmayı azaltmakta ve yüzey akışa ve erozyona yol açmaktadır. Bunlar da bitki yetiştirme sezonunda mahsulün su ihtiyacını karşılama açısından elverişli durumlar değildir. Yani, tüm bu iklim değişkenlerindeki değişimler, Türkiye’deki şartların giderek daha kurak hale geldiğini göstermektedir ve gereken önlemler etkili bir şekilde geliştirilip uygulamaya konulmazsa ülkenin tarımsal verimliliği ve su kaynaklarını olumsuz etkileyebilir.

İklim değişkenlerindeki değişim trendinin, teknoloji ve verimi etkileyen diğer değişkenlerin etkilerinin güçlenmesine rağmen, mahsul verimi trendlerini olumlu ya da olumsuz etkileyebileceğine dair somut bulgular söz konusudur. 1895’ten 1998’e kadar elde edilmiş olan iklim verileri üzerinde çalışan Hu ve Buyanovsky (2003), Missouri’nin orta kesimlerinde mahsulünden elde edilen verimdeki değişimleri sezon içindeki yağış ve sıcaklık değişimleriyle açıklamışlardır. Ferris vd. (1998) bahar buğdayının verimindeki düşüşlerin, bitkilerin antez aşamasında ekstrem sıcaklıklara maruz kalmasıyla ilişkilendirmişlerdir. Hu vd. (2005), buğdayda daha erken baş bağlama zamanının, baharda minimum sıcaklıkların daha ılık olmasıyla ilişkili olduğunu tespit etmiştir. Matsui vd. (2001), kısa ve orta taneli Japonica pirincin çiçeklenmesi sırasında ekstrem sıcaklık baskısının tahıl verimi üzerindeki etkilerini en aza indirmek için çeşit seçiminin çok önemli olduğunu ortaya koymuştur. Diğer iklim değişkenlerine ek olarak, minimum hava sıcaklığındaki artışın da ürün verimi üzerinde spesifik ve kritik etkileri söz konusudur. Günün en düşük sıcaklığı genellikle geceleri görülür. Skaggs ve Irmak (2012), çoğu tarımsal ürün için, günün en düşük sıcaklığındaki artışın ürün veriminde önemli etkileri olabileceğini belirtmiştir. Gece sıcaklıklarındaki yükseliş, daha fazla bitki solunumuna yol açabilir ve bu da transpirasyonun tam tersi bir fizyolojik süreçtir. Transpirasyon daha çok gün içerisinde güneş ışığı, hava sıcaklığı ve toprak/bitkideki su miktarı ile ortaya çıkar ve bitki tarafından kuru madde üretimi ve birikimine ve verime yol açar. En düşük sıcaklık, geceleri solunumun en önemli faktörü olduğundan ve en düşük sıcaklıktaki artışlar solunumu artırdığından, geceleri bitkilerin kuru madde tüketimini de artırırlar ve ürün veriminde düşüşe sebebiyet verirler. Literatürde, yukarıda iklim değişkenlerindeki değişimle ilgili olarak bahsi geçen tarımsal verim üzerindeki olumsuz etkilerle ilgili daha başka veriler ve bilgiler de mevcuttur.

ÖNERİLER:
Tarımın hava şartları ve iklimdeki değişime karşı çok hassas olmasından dolayı, tarımsal kaynak yönetimi uygulamaları ve bu alandaki politika kararlarının oluşturulması için ilgili mekânsal ve zamansal ölçekte sıcaklık, yağış ve karbondioksit konsantrasyonu ve bulutluluk gibi diğer değişkenlerdeki trendlerle ilgili detaylı bilgiler gereklidir (Skaggs ve Irmak, 2012). Bunun yanında, bu değişimler yerel/bölgesel ölçeklerde global değerlere göre daha büyük sapmalar gösterebilir. Bu yüzden de bu önemli iklim değişkenlerindeki değişim trendleri ve miktarları yerel ölçeklerde tespit edilmek zorundadır. Yerel bir bölgede tarımsal verimliliği artırmak için ancak bu şekilde ilgili risk azaltma ve adaptasyon stratejileri ve en iyi tarım uygulamaları araştırıp, geliştirip hayata geçirmek gerekmektedir. İlgili politika oluşturulurken ve karar alınırken bu stratejilerin de geliştirilmesi gerekir. Böylece araştırma ve geliştirme ile karar alma ve politika süreçleri eşzamanlı olarak yürütülebilir.

• Global iklim değişimi ile ilgili çok fazla tartışma ve analiz yapılıyor olsa da analizlerin yerel/bölgesel şartlar için yapılması ve yerel değişimlerin belgelenerek o ölçekteki en iyi tarım ve su kaynakları yönetimi uygulamaları iklim değişkenlerindeki değişime karşı geliştirilmelidir. Hava sıcaklığı ve CO2 konsantrasyonundaki artışlar, insanlar için küçük gibi görünse de, bu küçük artışların bitkinin fizyolojik fonksiyonları ve dolayısıyla da tarımsal uygulamalar ve verim üzerindeki etkileri çok önemlidir.

• İster “insan eliyle” ister “doğal” olsun, iklim değişkenleri değişiyor ve tarımsal/ekolojik sistemler üzerinde büyük etki oluşturuyor. Bu mesaj, kaliteli bilimsel ve araştırmaya dayalı veriler ve bilgilerle desteklenmeli ve herkese iletilmelidir.

• İklim değişkenlerindeki potansiyel değişimler ölçülmeli ve tarım bakımından önde gelen bölgelerde daha spesifik olarak çalışılmalıdır.

• Mahsulün su kullanımı (evapotranspirasyon) ve mahsulün suya tepkisi ve diğer çevresel faktörler hepsi olmasa da çoğu ürün yetiştirme sistemi için ölçülmelidir.
• İklim değişkenleri, kaliteli hava istasyonları/aletleri ile daha ayrıntılı olarak ve spesifik mekan-zamanlar için ölçülmelidir.

• İklim değişkenlerindeki değişim trendleri ve miktarlarının tarımsal etkilerinin ölçüm işi ekonomik olarak yapılmalıdır.
• İklim değişkenlerinin su kaynakları üzerindeki etkisi/etkileri daha ayrıntılı olarak ve spesifik mekan-zamanlar için ölçülmelidir.

• İklim değişkenlerindeki değişimin etkilerinden bazılarını azaltmaya yardımcı olabilecek etkili tarım uygulamaları araştırılmalı, uygulamalı olarak gösterilmeli ve tarla ve bahçelerde bu stratejilerin uygulamaya konulabilmesi için eğitim programları geliştirilmelidir. Ve, bu eğitim programları sadece çiftçilere değil, tüm tarım ile ilgilenen ve uğraşan profesyonellere de verilmelidir.

• İklim etkilerinin tarımda verimliliği geliştirebilmesi için tarımsal ve doğal kaynaklar ile su kaynakları için teknolojiden yararlanılmalıdır. Bu, zor bir görev olsa da yapılamayacak bir şey değildir.

• Bilim insanları, devlet kuruluşları, özel sektörler, ve diğer kuruluşlar birlikte ekip olarak çalışmalı, çünkü bu sorunlar tek bir sektörün çözemeyeceği kadar kompleks ve büyük sorunlardır.

Nebraska Üniversitesi öğretim üyesi Ordinaryüs Profesör Irmak, biyolojik sistemler mühendisliği, yeryüzü ve atmosfer bilimleri üzerine çalışmalarıyla uluslararası arenada bilinen bir akademisyen. Aralarında International Journal of Climatology ve The Plant Journal gibi saygın dergilerin de yer aldığı çok sayıda yayın organında 350 civarında makalesi yayınlanan, çeşitli ülkelerde 500’ü aşkın teknik ve bilimsel sunum yapan Irmak, başta olmak üzere birçok kurumdan ödül almış bir isim.

Referanslar/Kaynaklar
*Bonan, G. B., 2001: Observational evidence for reduction of daily maximum temperature by croplands in the Midwest United States. J. Climate, 14, 2430–2442.Easterling, D. R., 2002: Recent changes in frost days and the frostfree season in the United States. Bull. Amer. Meteor. Soc., 83, 1327–332.
*Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Stocker, T. F. vd. 2013: Climate Change 2013: the physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change (2013).
*Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Allen, M. vd. 2018. Global Warming of 1.5oC.
*Irmak, S., I. Kabenge, K. Skaggs ve D. Mutiibwa. 2012. Trend and magnitude of changes in climate variables and reference evapotranspiration over 116-year period in the Platte River Basin, central Nebraska-USA. Journal of Hydrology 420-421: 228-244.Irmak, S. 2013. Long-term (1893-2012) changes in air temperature, relative humidity and vapor pressure deficit (atmospheric evaporative demand) in central Nebraska. UNL Extension Circular EC716.
*Irmak, S. 2018. İklim değişkenleri ve bunların tarım, su kaynakları ve ilgili politikalar üzerindeki etkisine dair yayınlanmamış araştırma verileri. 2. Uluslararası Tarım, Gıda ve Beslenme Politikaları Konferansı’nda sunulmuştur. 6-7 Kasım 2018. Swiss Hotel, Ankara, Türkiye
*Ferris, R., R. H. Ellis, T. R.Wheeler ve P. Hadley, 1998: Effect of high temperature stress at anthesis on grain yield and biomass of field grown crops of wheat. Plant Cell Environ., 34, 67–78.
*Hu, Q., A. Weiss, S. Feng ve P. S. Baenzinger, 2005: Earlier winter wheat heading dates and warmer spring in the U.S. Great Plains. Agric. For. Meteor., 135, 284–290.
*Hu, Q. ve G. Buyanovsky, 2003: Climate effects on corn yield in Missouri. J. Appl. Meteor., 42, 1626–1635.
*Karl, T. R., G. Kukla ve J. Gavin, 1984: Decreasing diurnal temperature range in the United States and Canada from 1941 through 1980. J. Climate Appl. Meteor., 23, 1489–1504.
*Kunkel, K., D. R. Easterling, K. Hubbard ve K. Redmond, 2004: Temporal variations in frost-free season in the United States: 1895–2000. Geophys. Res. Lett., 31, L03201, doi:10.1029/ 2003GL018624.
*Matsui, T., K. Omasa ve T. Horie, 2001: The difference in sterility due to high temperatures during the flowering period among Japonica–rice varieties. Plant Prod. Sci., 4, 90–93.
*Skaggs, K.E., ve S. Irmak. 2012. Long-term trends in air temperature distribution and extremes, growing degree days, and spring and fall frosts for climate impact assessments on agricultural practices in Nebraska, USA. J. Applied Meteorology and Climatology 51:2060–2073. doi:dx.doi.org/10.1175/JAMC-D-11-0146.1.
*Solomon, S., D. Qin, M. Manning,M. Marquis, K. Averyt,M.M. B. Tignor, H. L. Jr. Ve Z. Chen, Eds., 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Cambridge University Press, 996 pp.

Kontrol edin

UN ZENGİNLEŞTİRME VE UN KATKILARI

Yaygın çoklu mikro besin sorunları yaşayan toplumlarda, temel besin maddelerinin zenginleştirilmesi, iyi beslenme, çocuğun sağlıklı …