ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ
advertisement
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ Burçak KAPUR ARTAN CO2 ve KÜRESEL İKLİM DEĞİŞİKLİĞİNİN ÇUKUROVA BÖLGESİNDE BUĞDAY VERİMLİLİĞİ ÜZERİNE ETKİLERİ TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA ANABİLİM DALI ADANA, 2010 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ARTAN CO2 ve KÜRESEL İKLİM DEĞİŞİKLİĞİNİN ÇUKUROVA BÖLGESİNDE BUĞDAY VERİMLİLİĞİ ÜZERİNE ETKİLERİ Burçak KAPUR DOKTORA TEZİ TARIMSAL YAPILAR ve SULAMA ANABİLİM DALI Bu Tez 30/04/2010 Tarihinde Aşağıdaki Oybirliği/Oyçokluğu ile Kabul Edilmiştir. Jüri Üyeleri Tarafından ……………….................... ………………………….. ……................................ Prof. Dr. Bülent ÖZEKİCİ Prof. Dr. Müjde KOÇ Prof. Dr. Rıza KANBER DANIŞMAN DANIŞMAN ÜYE ...………………............... ...……………………….. Prof. Dr. Sermet ÖNDER Doç. Dr. Mustafa ÜNLÜ ÜYE ÜYE Bu Tez Enstitümüz Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. İlhami YEĞİNGİL Enstitü Müdürü Bu Çalışma Ç. Ü. Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: ZF2006D25 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir. ÖZ DOKTORA TEZİ ARTAN CO2 ve KÜRESEL İKLİM DEĞİŞİKLİĞİNİN ÇUKUROVA BÖLGESİNDE BUĞDAY VERİMLİLİĞİ ÜZERİNE ETKİLERİ Burçak KAPUR ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA ANABİLİM DALI Danışmanlar: Prof. Dr. Bülent ÖZEKİCİ Prof. Dr. Müjde KOÇ Yıl: 2010, Sayfa: 179 Jüri: Prof. Dr. Bülent ÖZEKİCİ Prof. Dr. Müjde KOÇ Prof. Dr. Rıza KANBER Prof. Dr. Sermet ÖNDER Doç. Dr. Mustafa ÜNLÜ Bu çalışma ile önce, bölgesel ölçekli TERCH-RAMS iklim modeli kullanılarak Çukurova için gelecek iklim kestirilmiş; sonra da tam kontrollü koşullar altında öngörülen atmosferik karbondioksit konsantrasyonu [CO2], sıcaklık ve yağış değişikliğinin bölgede en önemli tarımsal ürün olan buğdayın büyüme-gelişme ve verimi üzerine etkileri incelenmiştir. Gelecek kestirimlerde ortalama sıcaklıklarda yaklaşık 3oC’lik bir artış, yağışlarda ise %25 ile %40 arasında azalma saptanmıştır. İki farklı [CO2] (400 ppm ve 700 ppm), iki sıcaklık (17/11 ºC ve 20/14 ºC) ve iki sulama (tam ve kısıtlı) rejiminde incelenen Adana-99 buğday çeşidinde sıcaklıktaki 1°C artış için çiçeklenmeye dek geçen sürenin 5, olgunluğa dek geçen sürenin ise 9 gün kısaldığı gözlenmiştir. Artan [CO2] kardeş ve başak sayısını %69 ve %15 artırmıştır. [CO2] artması ile vejetatif organlarda özellikle de köklerde önemli ağılık artışları saptanmıştır. [CO2] artışı ile dane veriminde kısıtlı sulanan sıcak koşullarda hiç değişim olmazken; kısıtlı sulanan normal sıcaklık koşullarında %13, tam sulanan normal sıcaklık koşullarında %17, tam sulanan sıcak koşullarda ise %34 oranında artış gerçekleşmiştir. Dane verimi yönünden oraya çıkmış olan farklılıklar, ana başaktan çok kardeş başakların verimindeki farklılıklardan kaynaklanmıştır. Bir C3 bitkisi olan buğdayda atmosferik [CO2] artışından beklenen olumlu etkinin Anabaşakta düşük oluşu, üretilen maddenin başta kökler olmak üzere vejetatif organlarda biriktirilmiş olması, incelenen çeşitte yüksek [CO2] altında verimin asimilat kaynak miktarından (source) çok, bu asimilatları depolayabilecek kapasite (sink, danelerin sayısı ve her danenin büyüme kapasitesi) tarafından belirlenmiş olduğuna işaret etmiştir. Bu bulgular doğrultusunda, gelecekte [CO2] artışından sağlanan yüksek asimilat miktarından daha iyi yararlanabilecek çeşit ve uygulamaların geliştirilmesinin ve mevcut çeşitlerle gelecekte oluşacak verim kayıplarının giderilmesinde başvurulabilecek bir uygulama olarak sulamanın önemi vurgulanmıştır. Anahtar Kelimeler: Artan Sıcaklık, Sulama, Adana-99, TERCH-RAMS, PGR-15, I ABSTRACT PhD THESIS ENHANCED CO2 AND GLOBAL CLIMATE CHANGE EFFECTS ON WHEAT YIELD IN ÇUKUROVA REGION Burçak KAPUR DEPARTMENT OF AGRICULTURAL STRUCTURES AND IRRIGATION INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Supervisors: Prof. Dr. Bülent ÖZEKİCİ Prof. Dr. Müjde KOÇ Year: 2010, Pages: 179 Jury: Prof. Dr. Bülent ÖZEKİCİ Prof. Dr. Müjde KOÇ Prof. Dr. Rıza KANBER Prof. Dr. Sermet ÖNDER Doç. Dr. Mustafa ÜNLÜ In this study, we examine the effects of increased CO2 and climate change on wheat, in the Cukurova region which is the important leading agricultural territory of Turkey. for the prediction of future climate, TERCH-RAMS regional climate model were used. Then growth chamber were used to predict the climate change effects on wheat. Regional climate model predictions for the future shows that the annual average temperature increases 3oC and the rainfall will decrease 25-40% in the territory. The 1 °C increase in temperature shortened 5 days blooming and 9 days maturity under two different carbon dioxide concentration (400 ppm ve 700 ppm), two temperature (17/11 ºC ve 20/14 ºC), and irrigation regimes (Full and Deficit irrigation) was examined in the Adana-99 wheat variety. The enhanced CO2 increased the tillers and spikes with 69% and 15% respectively. With the rise of carbon dioxide, vegetative organs, especially in roots important weight increase were determined. The grain yield has not changed with İncreased carbon dioxide under increased temperature and deficit irrigation, but under normal temperature and deficit irrigation 13%, normal temperature and full irrigation 17% and increased temperature deficit irrigation 34% yield inreased were detected. Out there in terms of grain yield differences was due to differences in the tillers rather than the main spike. The positive effects of the atmospheric carbon dioxide increase on wheat which is a C3 plant, is lower at the main spike. But the produced substances stored in the vegetatif organs especially in the roots. Thus, the yield increase depens the sink capacity of the wheat varietiy instead of the amount of asimilat resources. These findings reflects that for future carbon dioxide increase to develop varieties and applications to benefit more from the high asimilat amount and irrigation must be emphasized as the importanat application for the eliminating yield losses. Keywords: Increased temperature, Irrigation, Adana-99, TERCH-RAMS, PGR-15 II TEŞEKKÜR Araştırma konumun belirlenmesinden tezin basılmasına kadar her aşamada yardım ve desteğini gördüğüm sayın hocalarım Prof. Dr. Rıza Kanber, Prof. Dr. Müjde Koç ve Prof. Dr. Bülent Özekici’ye, tez izleme komitemde yer alan ve çalışmama yön vermemde yardımcı olan değerli hocalarım Doç. Dr. Celalettin Barutçular’a, Doç. Dr. Mustafa Ünlü ve Prof. Dr. Sermet Önder’e katkılarından dolayı teşekkür ederim. Araştırmanın alt yapısını oluşturmada ve deney setinin hazırlanmasında yardımlarını esirgemeyen sayın Prof.Dr. Müjde Koç ve Prof. Dr. Rıza KANBER ve Doç. Dr. Celalettin Barutçular’a en içten şükranlarımı sunarım. Araştırmalarım süresince desteklerini esirgemeyen Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü Personeline ve Arş. Gör. Servet Tekin ve Mete Özfidaner’e teşekkür ederim. Doktora çalışmamın her aşamasında maddi ve manevi bütün desteğini karşılıksız veren sevgili babam Selim Kapur’a, annem Gülnaz Kapur’a, kıymetli eşim Candan Kapur’a, biricik oğlum Demir Kapur’a ve kardeşim Burak Kapur’a doktara çalışmamın her aşamasında verdikleri destek ve gösterdikleri sabırdan dolayı sonsuz teşekkür ederim. III İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ....................................................................................................................... I ABSTRACT........................................................................................................ II TEŞEKKÜR........................................................................................................ III ÇİZELGELER DİZİNİ....................................................................................... IV ŞEKİLLER DİZİNİ............................................................................................ IX KISALTMALAR................................................................................................ XIII 1. GİRİŞ.............................................................................................................. 1 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR.............................................................................. 7 2.1. İklim Değişikliği ..................................................................................... 7 2.1.1. İklim Değişikliğinin Nedenleri.......................................................... 7 2.1.2. Sera Gazları ve Derişimlerindeki Zamansal Değişimler................... 9 2.1.3. Sıcaklık Artışının Zamansal Değişimi............................................... 11 2.1.4. İklim Değişikliğinin Etkileri.............................................................. 12 2.2. Küresel İklim Değişiminin Buğday Bitkisine Olası Etkileri................... 14 2.2.1. CO2 ve Olası CO2 Artışının Bitki Fizyolojisi ve Verimliliği Üzerine Etkileri ................................................................................ 16 2.2.1.1. Fotosentez ve Solunum................................................................ 17 2.2.1.2. Stoma Direnci ve Su Kullanım Etkinliği..................................... 20 2.2.1.3. Biyolojik Verim ve Dane Verimi................................................. 24 2.2.2. Sıcaklık ve Olası Sıcaklık Artışının Bitki Fizyolojisi, Büyümesi, Gelişmesi ve Verim Üzerine Etkisi................................................... 26 2.2.2.1. Sıcaklığın Fizyolojik Süreçler Üzerine Etkisi............................. 28 2.2.2.2. Sıcakılığın Büyüme ve Gelişme Süresine Etkisi......................... 34 2.2.2.3. Sıcaklığın Biyolojik Verim ve Dane Verimi Üzerine Etkileri..... 36 2.2.3. Su ve Olası Kuraklığın Buğday Bitkisinin Büyüme, Gelişme ve Verimliliğine Etkileri......................................................................... 37 2.2.3.1. Su Stresinin Etkilerinin Bitki Büyümesi ve Verime Etkileri....... 37 2.2.4. CO2 Etkileşimleri............................................................................... 39 2.2.5. CO2, İklim Değişimi ve Buğdayda Verim......................................... 41 3. MATERYAL ve YÖNTEM........................................................................... 43 IV 3.1. Çalışma Alanı......................................................................................... 43 3.2. Bölgesel Atmosferik Modelleme Sistemi ‘TERCH-RAMS’.................. 46 3.3. Pseudo Warming Yöntemi...................................................................... 47 3.3.1. NCEP/NCAR İklim Verileri.............................................................. 48 3.3.2. Modelde Kullanılan Emisyon Senaryosu.......................................... 49 3.4. İklimsel Verilerin Doğrulanmasında Kullanılan Tek Grup "t"-Testi..... 50 3.5. Günümüz ve Gelecekteki İklim Koşullarında Buğday BüyümeGelişme ve Verimliliğinin Araştırılması ile İlgili Yöntemler............... 51 3.5.1. Kullanılan Bitki Büyütme Odalarının Özellikleri.............................. 52 3.5.2. İncelenen Buğday Çeşidi................................................................... 53 3.5.3. Yetiştirme Koşulları........................................................................... 53 3.5.4. Sıcaklık Rejimi.................................................................................. 55 3.5.5. Sulama Uygulaması........................................................................... 55 3.5.6. Karbondioksit, Sıcaklık Ve Su Dışındaki Koşulların Kontrolü......... 56 3.5.7. Toprak Özellikleri.............................................................................. 56 3.6. Yapılan Gözlemler ve Ölçümler............................................................. 57 3.6.1. Gelişim Seyri..................................................................................... 57 3.6.2. Kardeş Sayısı ve Bitki Boyu.............................................................. 57 3.6.3. Yaprak Alanı...................................................................................... 58 3.6.4. Kuru Ağırlık ...................................................................................... 58 3.6.5. Danede Madde Birikim Seyri............................................................ 59 3.6.6. Dane Verimi ve Verim Ögeleri (Dane Sayısı ve Dane Ağırlığı)....... 59 3.6.7. Biyolojik Verim ve Hasat İndeksi..................................................... 59 3.6.8. Fizyolojik İncelemeler....................................................................... 60 3.6.9. Anasapta Danelere Azot Birikimi...................................................... 62 3.6.10. Bitki Su Tüketimi............................................................................. 62 3.6.11. Su Kullanım Etkinliği (SKEb)......................................................... 62 3.7. Deneme Deseni....................................................................................... 63 4. BULGULAR VE TARTIŞMA....................................................................... 65 4.1. Çukurova Bölgesinde Değişen İklim ve Olası İklim Değişikliği........... 65 4.1.1. Çukurova Bölgesinde Gerçekleşmiş İklim Değişikliği..................... 65 V 4.1.2. Çukurova Bölgesinde Olası İklim Değişikliği…………………….. 66 4.1.2.1. TERCH-RAMS Model Sonuçları ile Gözlem Değerlerinin Karşılaştırılması........................................................................... 75 4.2. CO2, Sıcaklık ve Su Rejiminin Buğday Üzerine Etkileri....................... 76 4.2.1. Fenolojik Gelişme ............................................................................. 77 4.2.2. Kardeşlenme Özellikleri.................................................................... 80 4.2.3. Boy ve Uzunluk................................................................................. 83 4.2.3.1. Bitki Boyu Değişimi.................................................................... 83 4.2.3.2. Olgunlukta Boy ve Uzunluk........................................................ 86 4.2.4. Yaprak Alanı...................................................................................... 90 4.2.4.1. Anasap Bayrak Yaprak ve Toplam Yaprak Alanı....................... 90 4.2.4.2. Bitki Yaprak Alanı....................................................................... 91 4.2.5. Madde Üretimi Dağılımı ve Değişimi............................................... 95 4.2.5.1 Olgunlukta Başak Ağırlığı............................................................ 95 4.2.5.1.(1). Olgunlukta Ana Başak Ağırlığı.............................................. 95 4.2.5.1.(2) Olgunlukta Kardeş Başaklar Ağırlığı..................................... 97 4.2.5.2. Danelere Madde Birikimi............................................................ 98 4.2.5.2.(1) Ana Başakta Danelere Madde Birikimi.................................. 98 4.2.5.2.(2) Kardeş Başaklarda Danelere Madde Birikimi......................... 100 4.2.5.3. Yaprak, Sap ve Kök Ağırlığındaki Değişimler............................ 103 4.2.5.3.(1) Bitki Yaprak Ağırlığı Değişimi............................................... 103 4.2.5.3.(2) Anasap Ağırlık Değişimi......................................................... 105 4.2.5.3.(3).Kardeş Sap Ağırlık Değişimi.................................................. 105 4.2.5.3.(4) Bitki Düzeyinde Kök Ağırlığı Değişimi................................. 106 4.2.5.4. Toplam Topraküstü Bitki Ağırlığı Değişimi............................... 107 4.2.6. Dane Verimi ve Verim Ögeleri.......................................................... 111 4.2.6.1. Ana Başak Dane Verimi ve Verim Ögeleri................................. 113 4.2.6.2. Kardeş Başaklarda Dane Verimi ve Verim Ögeleri..................... 115 4.2.6.3. Olgunlukta Biyokütle, Toprak Üstü Biyokütle, Bitki Dane Verimi ve Hasat İndeksi.............................................................. 117 4.2.7. Bitkinin Farklı Kısımlarında Azot Konsantrasyonu Değişimi.......... 122 VI 4.2.7.1. Dane Azot Konsantrasyonu Değişimi.......................................... 122 4.2.7.2. Üst Sap Azot Konsantrasyonu Değişimi..................................... 123 4.2.7.3. Bayrak Yaprak Azot Konsantrasyonu Değişimi.......................... 123 4.2.7.4. Başlangıç ve Olgunlukta Ana Sap Düzeyinde Üst Sap, Bayrak Yaprak ve Dane Azot Konsantrasyonu....................................... 127 4.2.7.5. Danelere Azot Birikimi ve Olgunlukta Azot Miktarı.................. 131 4.2.8. Bayrak Yaprak Klorofil İçeriği ve Gaz Değişimi.............................. 135 4.2.8.1. Klorofil İçeriği Değişimi............................................................. 135 4.2.8.2. Bayrak Yaprak Gaz Değişimi...................................................... 137 4.2.8.2.(1) Bayrak Yaprak Net Fotosentez Hızı....................................... 137 4.2.8.2.(2) Bayrak Yaprak Stoma İletkenliği ve Fotosentetik Su Kullanım Etkinliği................................................................ 141 4.2.9. Bitki Su Tüketimi (ET)ve Su Kullanım Etkinliği (SKR).................. 143 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER....................................................................... 149 5.1. Sonuçlar.................................................................................................. 149 5.2. Öneriler................................................................................................... 152 KAYNAKLAR................................................................................................... 157 ÖZGEÇMİŞ........................................................................................................ 172 EKLER................................................................................................................ 173 VII ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 2.1. SAYFA Sera gazlarının konsantrasyonlarının değişim oranları ve kaynakları (Foster ve ark., 2007)................................................ Çizelge 2.2. İki kat CO2 artışı koşullarında Küresel Dolaşım Modeli ile buğday verimine ilişkin çalışma sonuçları (IPCC, 1995)........... Çizelge 2.3. 10 15 Artan CO2 karşı bitkilerdeki yüzde transpirasyon değişimi (300 ppm CO2 artışı) (Cure ve Acock, 1986).............................. 22 Çizelge 2.4. Artan CO2’ye karşı farklı kültür bitkilerinde biyolojik verimdeki oransal (%) değişim (300 ppm CO2 artışı) (Cure ve Acock, 1986)............................................................................... 24 Çizelge 3.5. PGR15 Bitki büyüme odasının teknik özellikleri....................... 52 Çizelge 3.6a. Denemede kullanılan topraklarla ilgili kimi kimyasal analiz sonuçları...................................................................................... Çizelge 3.6b. Denemede kullanılan topraklarla ilgili kimi fiziksel analiz sonuçları...................................................................................... Çizelge 4.7. 56 56 1930-2005 yılları arasında sıcaklık ve yağışın trend analizi değerleri ve sıcaklık farkları........................................................ 65 Çizelge 4.8. Adana meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCHRAMS (TRA) bölgesel iklim modelinin ortalama sıcaklık (°C) sonuçları...................................................................................... Çizelge 4.9. 68 Adana meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCHRAMS bölgesel iklim modelinin aylık yağış (mm) sonuçları..... 69 Çizelge 4.10. Karaisalı meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCHRAMS bölgesel iklim modelinin ortalama sıcaklık (°C) sonuçları...................................................................................... Çizelge 4.11. 69 Karaisalı meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCHRAMS bölgesel iklim modelinin aylık yağış (mm) sonuçları..... 70 Çizelge 4.12. Ceyhan meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCHRAMS bölgesel iklim modelinin ortalama sıcaklık (°C) sonuçları...................................................................................... VIII 71 Çizelge 4.13. Ceyhan meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCHRAMS bölgesel iklim modelinin aylık yağış (mm) sonuçları..... 71 Çizelge 4.14. Karataş meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCHRAMS bölgesel iklim modelinin ortalama sıcaklık (°C) sonuçları...................................................................................... Çizelge 4.15. 72 Karataş meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCHRAMS bölgesel iklim modelinin aylık yağış (mm) sonuçları..... 73 Çizelge 4.16. Kozan meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCHRAMS bölgesel iklim modelinin ortalama sıcaklık (°C) sonuçları...................................................................................... Çizelge 4.17. 73 Kozan meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCHRAMS bölgesel iklim modelinin aylık yağış (mm) sonuçları..... 74 Çizelge.4.18. Meteoroloji İstasyonları ile TERCH-RAMS modeli ortalama sıcaklık verileri t-testi sonuçları.................................................. Çizelge.4.19. Meteoroloji İstasyonları ile TERCH-RAMS modeli ortalama yağış verileri t-testi sonuçları...................................................... Çizelge 4.20. 75 76 Kontrollü koşullarda günümüz karbondioksit (C400) ve artırılmış karbondioksit (C700) altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı sıcaklık (N: Normal ve S: Sıcak) ve sulama (T: Tam ve K: Kısıtlı) uygulamalarının gelişim seyrine etkisi........................................................................................... Çizelge 4.21. 77 Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde kardeş sayısı, kardeş başak sayısı, kardeş yaşama oranı varyans analizi sonuçları ve önem düzeyleri............................ Çizelge 4.22. 80 Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde kardeş sap sayısı (adet bitki-1), kardeş başak sayısı (adet bitki-1) ve kardeş yaşama oranı ortalama değerleri ve oluşan gruplar.... Çizelge 4.23. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde IX 81 bitki boyu, anasap başak uzunluğu, üst sap uzunluğu varyans analizi sonuçları ve önem düzeyleri......................................... Çizelge 4.24. 86 Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde bitki boyu (cm), anasap başak uzunluğu (cm), üst sap uzunluğu(cm), ortalama değerleri ve oluşan gruplar.................. Çizelge 4.25. 87 Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde olgunlukta Anasap başak ve Kardeş başakların ağırlıklarının varyans analizi sonuçları ve önem düzeyleri............................ Çizelge 4.26. 95 Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde olgunlukta ana başak ve kardeş başaklar ağırlıklarının (g bitki-1) ortalamaları ve oluşan gruplar......................................................................................... Çizelge 4.27. 96 Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde bitki düzeyinde biyokütle (B), toprak üstü biyokütle (TÜB), dane verimi, hasat indeksi (Hİ), ana başak düzeyinde dane verimi, dane sayısı, dane ağırlığı, daneli başakcık sayısı ve kardeş başaklar düzeyinde dane verimi, dane sayısı, dane ağırlığı varyans analizi sonuçları.............................................. Çizelge 4.28. 112 Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde ana sap düzeyinde dane verimi (g ana başak-1), dane sayısı (adet ana başak-1) dane ağırlığı (mg ana başak-1) ve daneli başakcık sayısı (adet) ortalamaları ve oluşan gruplar............................................................................. Çizelge 4.29. 114 Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde kardeş başaklar düzeyinde dane verimi (g kardeş başaklar-1), dane sayısı (adet kardeş başaklar1 ) ve dane ağırlık (mg kardeş başaklar-1) ortalamaları ve oluşan gruplar........................................................................................ X 115 Çizelge 4.30. Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde biyokütle (g bitki-1), toprak üstü biyokütle (g bitki-1), dane verimi (g bitki-1) ve bitki düzeyinde hasat indeksi (%) ortalamaları ve oluşan gruplar....................... Çizelge 4.31. 118 Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde başlangıçta ve olgunlukta ana sap düzeyinde üst sap ve bayrak yaprak ve olgunlukta ana sap düzeyinde dane azot konsantrasyonu varyans analizi sonuçları................................ Çizelge 4.32. 128 Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde başlangıçta ve olgunlukta ana sap düzeyinde dane, üst sap ve bayrak yaprak azot konsantrasyonu (%) ortalamaları ve oluşan gruplar............................................ Çizelge 4.33. 130 Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde anasap düzeyinde olgunlukta dane azot miktarı varyans analizi sonuçları ve önem düzeyleri......................................... Çizelge 4.34. 133 Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde anasap düzeyinde olgunlukta dane azot miktarı (mg) ortalamaları ve oluşan gruplar....................... Çizelge 4.35. 134 Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde anasap düzeyinde çiçeklenme döneminde fotosentez hızı varyans analizi sonuçları.......................................................... Çizelge 4.36. 139 Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde anasap düzeyinde çiçeklenme döneminde fotosentez hızı (μmol CO2 m-2 s-1) ortalamaları ve oluşan gruplar............................................................................. Çizelge 4.37. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde bitki su tüketimi, dane su kullanım etkinliği (SKED), bitki su XI 140 kullanım etkinliği (SKEB) ve kök+bitki su kullanım etkinliği (SKEBK) varyans analizi sonuçları........................................... Çizelge 4.38. 144 Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde bitki su tüketimi (mm), dane su kullanım etkinliği (SKED,), bitki su kullanım etkinliği (SKEB) ve kök+bitki su kullanım etkinliği (SKEBK) ortalamaları (mg mm-1 bitki-1) ve oluşan gruplar.................................................... 146 XII ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 2.1. SAYFA En önemli ve en uzun yaşam süreli sera gazlarının 2000 yıllık seyri (Foster ve ark., 2007)............................................................ 9 Şekil 2.2. 1990-2004 yılları arasında sera gazı emisyonları (TUİK, 2006)..... 11 Şekil 2.3. 1961-1990 dönemi ortalamalarından farklara göre hesaplanan küresel yıllık ortalama yüzey sıcaklığı anomalilerinin 1860-1998 dönemindeki değişimleri. CRU/UEA (1999) (Türkeş ve ark., 2000).............................................................................................. 12 Şekil 2.4. Bitkilerin CO2 konsantrasyonuna karşı tepkisi (Bazzaz, 1990)...... 16 Şekil 2.5. Fotosentetik CO2 fiksasyonunun Biyokimyasal yolu (Bazzaz ve Fajer, 1992)...................................................................................... 18 Şekil 2.6. Kontrollü koşullar altında Mısır ve Buğdayda yaprak fotosentez hızının CO2’ye bağlı olarak değişimi (Akita ve Moss, 1973)......... Şekil 2.7. 19 CO2 artışına bağlı olarak stomatal iletkenliğin değişimi (∆= C3 bitkisi, O= C4 bitkisi) (Morison, 1985)........................................... 22 Şekil 2.8. Bitki ile çevresi arasındaki enerji değişimi (Gates, 1980)............... 29 Şekil 2.9. Bitki büyüme hızı ile sıcaklık arasındaki ilişki (Rosenzweig ve Hillel, 1998)..................................................................................... 30 Şekil 2.10. Net fotosentez hızı ile sıcaklık arasındaki ilişki (a: çim bitkisi; b: buğday, c: mısır; yatay çizgiler optimum aralığı göstermektedir) (Rosenzweig ve Hillel, 1998).......................................................... Şekil 2.11. Sıcaklığın bitki fotosentezi ve solunum ve net üretimine olan etkisi (Pisek ve ark., 1973).............................................................. Şekil 2.12. 31 32 Düşük ve yüksek sıcaklıkların bitki gelişimi ve verimine etkileri (E: Çıkış, F: Hasat için bitki organlarının gelişiminin başlangıcı, G: Kuru madde birikiminin başlangıcı, H: Kuru madde birikiminin bitişi) (Acock ve Acock, 1993).................................... Şekil 2.13. 35 Su stresinin buğday büyüme dönemlerindeki etkileri (Bauer, 1972)................................................................................................ 38 XIII Şekil 3.14. Çalışmanın akış şeması.................................................................... 44 Şekil 3.15. Akdeniz iklimini yansıtan Çukurova’da seçilen önemli buğday üretim merkezlerinde araştırmada ele alınan meteoroloji istasyonları....................................................................................... 45 Şekil 3.16. Denemenin yürütüldüğü bitki büyütme odaları............................... 52 Şekil 3.17. Karbondioksit zenginleştirme sistemi.(A: Kontrol Paneli, B:CO2 sensörünün bağlı olduğu entegre kart, C: CO2 kaynağı, D: CO2’yi ortama ileten ünite).......................................................................... 53 Şekil 3.18. Yaprak alan ölçeri (Li-3100, Li-Cor Inc., Lincoln, NE)................. Şekil 3.19. Portatif IRGA sistemi LCA3 (Analytical Development Corp., 58 Hoddeston, UK)............................................................................... 60 Şekil 3.20. Klorofil metre cihazı (Minolta SPAD-502, Osaka, Japan).............. 61 Şekil 3.21. Bitki büyütme dolaplarında saksıların uygulamalara göre yerleşim düzeni................................................................................ 64 Şekil 4.22. Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında bitki boyunun zamana bağlı değişimi..................................................................... Şekil 4.23. 85 Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında anasap bayrak yaprak alanının zamana bağlı değişimi........................................... Şekil 4.24. 92 Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında Anasap yaprak alanının zamana bağlı değişimi. Şekil 4.25. 93 Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında bitki yaprak alanının zamana bağlı değişimi....................................................... Şekil 4.26. 94 Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında ana başak düzeyinde dane verim ağırlığının zamana bağlı değişimi............... Şekil 4.27. Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında kardeş başaklar XIV 99 düzeyinde dane verim ağırlığının zamana bağlı değişimi............... Şekil 4.28. 102 Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında bitki yaprak ağırlığının zamana bağlı değişimi................................................... Şekil 4.29. 104 Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında ana sap (A) ve kardeş sap (B) ağırlığının zamana bağlı değişimi........................................................................................... Şekil 4.30. 108 Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında kök ağırlığının zamana bağlı değişimi..................................................................... Şekil 4.31. 1109 Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında bitki düzeyinde toprak üstü biyokütlenin zamana bağlı değişimi............................. Şekil 4.32. 110 Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında anasap düzeyinde dane azot içeriğinin zamana bağlı değişimi..................................... 124 Şekil 4.33. Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında üst sap azot içeriğinin zamana bağlı değişimi..................................................... 125 Şekil 4.34. Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında bayrak yaprak azot içeriğinin zamana bağlı değişimi............................................ Şekil 4.35. 126 Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında azot miktarının zamana bağlı değişimi..................................................................... Şekil 4.36. 132 Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında SPAD değerinin zamana bağlı değişimi..................................................................... Şekil 4.37. 136 Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında Fotosentez 138 XV hızının zamana bağlı değişimi......................................................... Şekil 4.38. Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında stoma iletkenliğinin zamana bağlı değişimi............................................... 143 Şekil 4.39. Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında aktif zamanda fotosentetik su kullanım etkinliği.................................................... XVI 142 KISALTMALAR ppm IPCC OTC GCM TERCH-RAMS CERES-Wheat NCEP NCAR CCSR SST SIB SMMR SSMI SKR Milyonda kısım Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (Intergovernmental Panel on Climate Change) Üstü açık bitki büyütme odaları, (Open Top Chamber) Küresel Dolaşım Modeli, (Global Circulation Model) Terrestrial Environmental Research Center-Regional Atmospheric Modelling System Buğday gelişim modeli National Center for Enironmental Prediction National Center for Atmospheric Research Tokyo Üniversitesi İklim Araştırma Birimi Global Sirkülasyon Modeli (Center for Climate System Research, University of Tokyo) Deniz Yüzeyi Sıcaklığı Basit Biosfer Modeli (Simple Biosphere Model) Mikrodalga Radyometre Tarayıcısı, (Scanning Multichannel Microwave Radiometer) Özel Mikrodalga Ölçer (Special Sounding Microwave/Imager) Su Kullanım Randımanı XVII 1. GİRİŞ Burçak KAPUR 1. GİRİŞ Atmosferde meydana gelen olayların uzun süreli etkisi iklim olarak tanımlanmaktadır. İklim, yerkürenin tarihi süresince doğal olarak değişme eğilimi göstermiştir. Buna karşın değinilen değişim, 19. yüzyılın ortasına, sanayi devrimine dek doğal etkiler sonucunda meydana gelmiş; daha sonraki değişimlerde insan etkisinin önemli ölçüde payı olduğu saptanmıştır. Bu bağlamada iklim değişikliği karşılaştırılabilir bir zaman diliminde gözlenen doğal iklim değişikliğine ek olarak, doğrudan yada dolaylı olarak küresel atmosferin bileşimini bozan insan etkileri sonucunda iklimde oluşan bir değişikliktir (Türkeş, 2008). Küresel ısınmanın en önemli nedeni başlıca sera gazları olan, CO2, CH4 ve N2O emisyonudur. Fosil yakıtlarının yakılması, ormansızlaştırma, sanayi süreçleri, kontrolsüz şehirleşme ve tarımsal uygulamalar gibi bir çok insan etkinlikleri ile atmosferdeki sera gazlarının salınımları artmaktadır. Yaşam süreleri ve salınım miktarları dikkate alındığında en önemli sera gazı olan CO2, 1750 yılından beri yaklaşık % 30 oranında artmıştır. Endüstriyel dönemden önce yaklaşık 280 ppm, 1999’da 370 ppm olan CO2 birikiminin 21. yüzyılın sonuna kadar 700 ppm’e ulaşacağı öngörülmektedir. Mevcut atmosferik CO2 artışına CO2’in antropojenik emisyonları neden olmuş ve bu emisyonların yaklaşık %75’i fosil yakıtların yakılması sonucunda ortaya çıkmıştır (IPCC, 2001). Sera gazı birikimlerindeki bu artışlar, kısa dalga boylu radyasyonların atmosfer içerisinde tutulmasını arttırarak soğuma etkinliğini zayıflatıp, yerküre’yi daha fazla ısıtma eğilimindeki bir pozitif ışınımsal zorlamanın oluşmasını sağlamaktadır. Atmosfer sisteminin enerji dengesine yapılan bu pozitif katkı, artan ya da kuvvetlenen sera etkisi olarak adlandırılır. Bu olay, yerküre atmosferindeki doğal sera gazları yardımıyla yüz milyonlarca yıldan beri çalışmakta olan bir etkinin, bir başka deyişle doğal sera etkisinin kuvvetlenmesi anlamını taşımaktadır. Artan sera etkisinden kaynaklanabilecek bir küresel ısınmanın büyüklüğü, her sera gazının birikimindeki artışın boyutuna, gazların ışınımsal özelliklerine, atmosferik yaşam sürelerine ve atmosferdeki varlıkları sürmekte olan öteki sera gazları ve birikimlerine bağlıdır. 1 1. GİRİŞ Burçak KAPUR Küresel anlamda yeryüzünün ve su kütlelerinin ortalama sıcaklığı 1861’den beri artış göstermektedir. Bu artış 20. yüzyıl boyunca 0.8 oC düzeyinde olmuştur. Küresel olarak 1861’den günümüze değin en sıcak on yıllık dönem 1990’lar ve 1998 yılı da aygıtsal ölçüm sürecinin en sıcak yılıdır. Ortalama olarak, 1950-1993 arasında, günlük gecelik maksimum yer yüzeyi hava sıcaklıkları her on yılda 0.2 oC düzeyinde artış göstermiştir. Bu artış, günlük olarak gündüz maksimum hava sıcaklığının 10 yıllık artışlarından 0.1oC daha fazladır. Bir çok orta ve yüksek enlem bölgelerindeki donsuz mevsimlerin uzaması, artan sıcaklığın bir etkisi olarak görülmektedir. 1860’dan 1980 yılına kadar gerçekleşen küresel sıcaklık artışının 0.4 o C ve 1980 ile 2000 yılları arasındaki sıcaklık artışının da 0.4 oC olması, açıkça son yıllarda artan insan etkinliklerinin iklime olan etkilerini göstermektedir. Son yıllardaki endüstrileşme ve bu bağlamda fosil yakıt kullanımının artışı, atmosfere CO2 salınımlarını arttırarak; geçmiş 120 yıllık periyotta meydana gelen artışın günümüzün son 20 yılında oluşan sıcaklık artışına eşdeğer hale getirmiştir (IPCC, 2001). Son yüzyılda, kuzey yarım kürenin orta ve üst enlemlerinde yağış % 0.5 ile % 1 düzeyinde artış veya azalış göstermiştir. Bunun yanında Akdeniz iklimi gibi ılıman iklime sahip bölgelerdeki yağış artışları ise % 0.2 ile % 0.3 arasında değişmiştir. Buna ek olarak kuzey yarım kürede aşırı yağışlı günlerin sayısı % 2 ile % 4 arasında artış göstermiştir (IPCC, 2001). İklimin karmaşıklığı ve doğal değişkenliği, insansal etkinliklerin iklim üzerine yapmış olduğu etkinin kanıtlanmasını güçleştirmektedir. Bu nedenle araştırmacılar, küresel bilgisayar modelleri kullanarak (GCM), dünyanın, gelecekteki sıcaklık artışının ortalama olarak 1.5-4.5 oC arasında değişebileceğini (troposfordeki insan kaynaklı SO4 aerosollerinin kısmen ısınma eğilimini azaltmasına karşın), sel ve kuraklık gibi iklim olaylarının sıklığını arttırabileceğini ve belirli düzeylerde bölgesel ısı ve yağış dağılımını değiştirebileceğini belirtmişlerdir (IPCC, 2001). Küresel iklim değişikliği ve buna bağlı olarak ortaya çıkan; örneğin, çevre kirliliği, çölleşme, erozyon, deniz kirliliği, hayvan ve bitki türlerinin yok olması ve toprakların bozulması gibi sorunlar, yoğun bir şekilde yaşanmaya başlanmıştır. 2 1. GİRİŞ Burçak KAPUR Günümüzde tarım ve su kaynakları, konu edinilen sorunlardan, özellikle iklim değişikliğinden en fazla etkilenen kesimlerin başında gelmektedir. Küresel ısınmanın, su sağlama üzerinde önemli etkileri olacağı kesindir ve yağış değişkenliğinin artmasının, tarım sektöründe önemli sorunlar oluşturacağı beklenmektedir. Daha sıcak iklim, hidrolojik döngüyü hızlandıracak, yağış ve evapotranspirasyonunun (ET) küresel miktarlarında artış olacaktır. Dağlardaki karın erimesinden oluşan yüzey akış gibi, yağışın zamansal dağılımı da tarihsel biçimlerinden farklılık gösterebilir. Bu değişikliklerin bazılarının halen gerçekleştiği açıktır, ancak bölgesel etkileri iyi bir biçimde bilinmemektedir. Hidrolojik belirsizlikler; özellikle kurak ve yarı kurak bölgelerde, yağış ve sıcaklıktaki görece olarak küçük değişikliklerin hem yüzey akışı hem de ET’nin hacmi ve zamanlaması üzerinde oldukça büyük etkilere sahip olmasından kaynaklanmaktadır. Kısaca, küresel ısınmanın görünümü, sulamacıları ve bir bütün olarak, toplumu önemli yeni belirsizlikler ve sorunlar ile karşı karşıya bırakmaktadır. Bu faktörlerin hepsi sadece giderek kötüleşen bir su istemi krizi yaratmıştır (Hoffman ve Evans, 2007). İklim değişikliğinden kaynaklanan küresel ısınma ve yağış rejiminin değişimi, tarım sektörünü etkileyen en önemli etmendir. Yetiştirilen bitki türü, verim ve yetişme zamanı ve süresi, atmosferik koşullar tarafından belirlenir. Yağıştaki artış ve azalışlar, hava sıcaklığı ve hava nemi gibi kimi iklimsel olayların miktar ve dağılımlarındaki değişmeler, bitkileri önemli ölçüde etkiler. Özellikle, CO2 miktarı ile sıcaklık, iklim değişikliğinin sonuçları bakımından, bitki gelişimini etkileyen iki önemli etmendir. Bu çerçeve kapsamında, küresel tarım alanlarının % 15’inde üretilen ve insan gıda ihtiyacının kalori bakımından % 20, protein bakımından ise % 25’ini sağlayan buğday, tarımsal üretim içerisinde en önemli ürün olarak değerlendirilmektedir. Buğdayın bu önemi, son yıllarda artan nüfus ile birlikte gıda güvenliği konusunun ön plana çıkması sonucunda daha da artmıştır. Dünya buğday üretiminin % 3.6’sını karşılayan Türkiye, dünyanın en önemli buğday üretici ve tüketici ülkeleri arasında yer almaktadır. Ülkemizde buğday yaklaşık 9.5 milyon hektar alanda ekilmekte, üretimde yıldan yıla değişmekle birlikte yaklaşık 20 ile 21 milyon ton civarında gerçekleşmektedir. Bir kişinin beslenmesi için ortalama yıllık 225 kg buğday gerekli 3 1. GİRİŞ Burçak KAPUR olduğu düşünülürse, 70 milyon nüfusumuz için 15.8 milyon ton ekmeklik buğdaya ihtiyaç vardır (Anonim 2010). Bu bağlamada olası iklim değişikliğinin buğday üretimi üzerine olumsuz etkileri, ülkemizde hem gıda güvenliğini hem de agro-ekomi sektörünü olumsuz yönde etlileyecektir. Küresel ısınma ve gıda güvenliği tartışmalarında buğdayın ön plana çıkmasının en önemli nedeni, bir serin iklim bitkisi olan buğdayın diğer iki önemli gıda kaynağı ve sıcak iklim bitkisi olan mısır ve çeltiğe göre yüksek sıcaklıklara daha duyarlı olmasıdır. Diğer bir neden ise buğdayın genellikle Türkiye’de olduğu gibi kurak ve yarı kurak bölgelerde sulamasız koşullarda yağışa bağlı olarak yetişebilmesidir (Koç ve ark., 2009). Söz konusu bu tahminlerin taşıdığı birçok belirsizliğe karşın iklim değişikliği, açıkça, insanların refahını ve ekonomik düzeylerini potansiyel olarak etkilemektedir. Ayrıca, iklim değişikliklerinin olumsuz etkilerinin önlenmesinin düzeyi ülkelerin güncel katkıları nedeniyle belirsizdir. Bu nedenle, iklim değişiminin toplum üzerindeki olumsuz etkilerinin saptanmasına gerek vardır ve buna bağlı olarak, ancak gelecekteki sorunlarla savaşabilecek stratejilerin oluşturulması gerçekleştirilebilecektir (Mendelson ve ark., 1994). Bu konu ile ilgili yapılan birçok çalışmada, küresel iklim benzetim modellerinin sonuçları dinamik buğday modellerinde kullanılıp, geleceğe yönelik olası üretim miktarları yaklaşık olarak değerlendirilmiştir. Buna karşın, küresel modellere göre doğruluğu çok daha yüksek olan dinamik atmosferik bölgesel iklim modellerinin sonuçlarınının kullanıldığı ve iklim değişikliğinin etkilerinin doğrudan doğruya değerlendirildiği araştırmalar, yeterli düzeyde değildir. Bu çerçeve kapsamında, çalışmanın amacı, bölgesel ölçekli bir iklim modeli kullanarak Türkiye'nin güneyinde, toplam tarım alanının ülke içerisinde yüzde 5’lik paya sahip en gelişmiş tarım bölgelerinden biri olan ve tarım sektörü payı (yüzde 19.4) ülke ortalamasının (yüzde 13.6) üzerinde olması nedeniyle Türkiye’nin önde gelen tarımsal üretim bölgeleri arasında başat alan Çukurova bölgesinde olası iklim değişikliğinin kestirilmesi ve Akdeniz agro-ekosistemlerinin önemli bir örneği olan bölgede, CO2 ve sıcaklığın artması ve buna paralel olarak yağışın azalması sonucunda stratejik öneme sahip buğday bitkisinin verim ve üretimi üzerine 4 1. GİRİŞ Burçak KAPUR gelecekte oluşabilecek olumsuz etkilerin ve bu olumsuz etkileri giderebilme olanaklarının araştırılmasıdır. 5 1. GİRİŞ Burçak KAPUR 6 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 2.1. İklim Değişikliği Küresel iklim sistemi, yerküre atmosferinin oluşumundan beri, tüm zaman ve alan ölçeklerinde değişmiştir. Bu durum, iklimin kendi doğal özelliğidir ve doğrudan güneşteki, atmosferdeki veya yerküre/atmosfer birleşik sisteminin öteki bileşenlerindeki doğal değişikliklerle ilişkilidir. Ancak, 19. yüzyılın ortasında, iç ve dış etmenlerle ilişkili doğal değişime ek olarak, ilk kez insan eylemlerinin de küresel iklimi etkilediği, yeni bir döneme girilmiştir. Bu yüzden, günümüzde iklim değişikliği, atmosferdeki sera gazı birikimlerini arttıran insan etkinlikleri dikkate alınarak, tanımlanabilmektedir. İklim değişikliği, Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi'nde, “Karşılaştırılabilir bir zaman diliminde gözlenen doğal iklim değişikliğine ek olarak, doğrudan ya da dolaylı olarak küresel atmosferin bileşimini bozan insan etkinlikleri sonucunda iklimde oluşan bir değişiklik” biçiminde tanımlanmıştır (İDÖİKR, 2000). İklim değişikliği günümüzde, en büyük çevresel, sosyal ve ekonomik tehditlerden birisi olarak kabul edilmektedir. Değişikliğin etkileri şimdiden gözlenmekte ve gelecekte daha da belirgin hale geleceği öngörülmektedir. İklim değişikliğinin olumsuz etkilerinin önlenme düzeyi, ülkelerin güncel katkılarıyla belirsizlikler taşımaktadır. Bu nedenle iklim değişiminin toplum üzerindeki olumlu/olumsuz etkilerinin saptanmasına gerek vardır. Ancak, böylece gelecekte iklim değişikliği yüzünden ortaya çıkabilecek sorunlarla savaşabilecek stratejilerin oluşturulması gerçekleştirilebilecektir. 2.1.1. İklim Değişikliğinin Nedenleri Güneşten gelen kısa dalga radyasyonu, yeryüzünde ve atmosferde uzun dalga radyasyonu olarak tutulur; atmosfer ve okyanus dolaşımıyla yeryüzünde dağılır ve yer radyasyonu olarak atmosfere geri verilir. Bunun bir bölümü, bulutlarca ve atmosferdeki sera gazlarınca soğurularak atmosferden tekrar geri salınır. Bu sayede yerküre yüzeyi ve alt atmosfer ısınır. Yerküre’nin beklenenden daha fazla ısınmasını 7 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR sağlayan ve ısı dengesini düzenleyen bu sürece doğal sera etkisi denilmektedir (Türkeş ve ark., 2000). Günümüzde, sözü edilen küresel iklim değişikliği ise, atmosfere salınan sera gazı birikimlerindeki hızlı artışın doğal sera etkisini kuvvetlendirmesi sonucunda yerküre’nin ortalama yüzey sıcaklığındaki artışı ve iklimde oluşan değişiklikleri tanımlamaktadır. Fosil ve biyokütle yakıtlarının kullanılması, insan kaynaklı sera gazı salımlarının en büyük kaynağını oluşturmaktadır. Çimento üretimi, karbondioksit, tarımsal işlevler ve katı atık depolama sahaları, metan gazı; gübre kullanımı ve naylon üretimi, diazot monoksit, buzdolabı ile soğutucular ise florine gazı salmaktadır. Arazi kullanımındaki değişiklikler de iklim sistemini önemli ölçüde etkilemektedir. Tarım amaçlı kullanım için arazi açılması, koyu renkli yüzeyi genişleterek güneş radyasyonunun emilmesine neden olmaktadır. Ayrıca, çayırmeraların açılması, ormanların tahrip edilmesi, karbon yutak alanlarını azaltarak, salımları artırmaktadır. Enerji santrallerinin çalışması, orman yangınlarının ve anız yakılmasının sonucu ortaya çıkan dumanlardan üretilen sülfür ve kükürt dioksit gazı da iklimin değişmesini etkilemektedir. Çölleşme, atmosfere geçen toz miktarını artırdığından, güneşten gelen enerjiyi azaltarak, küresel ısınmayı yavaşlatmaktadır. Şehirleşme, şehir ısı adalarının, oluşmasına yol açarak sera etkisini kuvvetlendirmekte ve yerkürenin ısınmasına neden olmaktadır. Öte yandan güneş ışınımındaki değişmeler ve volkanik etkinlikler gibi doğal süreçler de iklimi, normal gidişinin dışına çıkarmaktadır. Güneş üzerindeki patlamalar sonucu oluşan kara lekeler, güneşten gelen kozmik ışınların yoğunluğunu etkilemektedir. Büyük yanardağ patlamaları, sülfat parçacıklarının bulunduğu yerlerden stratosfere büyük miktarda sülfür gazı bırakmalarına neden olmaktadırlar. Bu stratosferik parçacıklar, birkaç yıl varlıklarını sürdürürler ve güneş ışınlarını yansıtarak iklimin soğumasını sağlarlar. İklim üzerindeki volkanik etkiler kısa ömürlüdür (IPCC, 2001). 8 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR 2.1.2. Sera Gazları ve Derişimlerindeki Zamansal Değişimler Temel sera gazları, su buharı (H2O), karbondioksit (CO2), kloroflorokarbonlar (CFCs) ve halonlar, metan (CH4) ve diazotmonoksit (N2O) bilinmektedir. Sera gazlarını, karbonmonoksit (CO) ve nitrik oksit (NO) dolaylı, ozon ve metan hem doğrudan hem de dolaylı olarak etkilemektedir. Bununla birlikte, atmosferde uzun bir yaşam süresi ve salınımı en fazla olan CO2, sera etkisinde birinci derecede önemlidir (Türkeş ve ark., 2000). Sera gazlarının atmosferdeki birikimleri, antropojenik etkinliklerden dolayı artmaktadır. Genel olarak bakıldığında sera gazı emisyonlarındaki değinilen artış, özellikle 1750’li yıllardan sonra, net olarak gözlemlenmektedir (Şekil 2.1, Çizelge 2.1). En önemli sera gazı olan CO2’nin atmosferdeki miktarı, 1957 yılından beri düzenli olarak ölçülmektedir. CO2 salımlarındaki insan kaynaklı artışların şimdiki hızıyla sürdürülmesi durumunda, CO2 birikiminin 21. yüzyılın sonuna kadar 700 ppm’ye ulaşacağı öngörülmektedir (IPCC, 2001). Karbondioksit (CO2) Metan (CH4) Diazot Monoksit (N2O) Yıllar Şekil 2.1. En önemli ve en uzun yaşam süreli sera gazlarının 2000 yıllık seyri (Foster ve ark., 2007) Karbondioksitten sonra en önemli gazlar, kloroflorokarbonlar, metan ve diazotmonoksit olarak belirtilmektedir. Kloroflorokarbon bileşenlerinin salımı, 9 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR tümüyle insan kaynaklıdır. Bunlar, CFC-11 (CFCl3), CFC-12 (CCl2F2), CFC-113 (C2Cl3F3), ve CCl4 bileşenleridir ve çözücüler (solvent), soğutma sistemlerinde, spreyler ve köpük üretiminde kullanılmaktadır. Metan (CH4) oksijensiz çevrede mikrobik etkinliklerle ile üretilir. Islak alanlarda, petrol ve gaz çıkarılmasında, organik çürümelerle, akarsu havzaları ve çeltik üretimi gibi çeşitli etkinlikler sonucu üretilir. Diazotmonoksit küresel derişimi, 2000 yılında, 320 ppb olarak ölçülmüştür. Atmosferdeki yaşam ömrü 150 yıldır. İnsan kaynaklı olarak katı yakıt ve azotlu gübre kullanımı, diazotmonoksitin derişimini artırmaktadır (Çelik ve ark, 2008). Çizelge 2.1. Sera gazlarının konsantrasyonlarının değişim oranları ve kaynakları (Foster ve ark., 2007) Yoğunluk 1750 yılı Yoğunluk 2005 yılı Değişim (%) Karbondioksit 280 ppm 379 ppm 35 Metan 0.71 ppm 1.78 ppm 150 Diazotmonoksit 270 ppb 319 ppb 18 0 868 ppt - Sera Gazları Kloroflorakarbonlar (CFCs) Doğal ve Yapay Kaynaklar Organik çürüme, orman yangınları, volkanlar, fosil yakıtların yanması, ormanların tahrip edilmesi, yanlış toprak kullanımı. Islak alanlar, organik çürüme, termitler, doğal gaz ve petrol çıkartılması, çeltik üretimi, büyük baş hayvancılık Ormanlar, yeşil alanlar, okyanuslar, toprak işleme, gübreleme, fosil yakıtların yanması. Soğutucular, spreyler, kimyasal çözücüler. Türkiye’de ise, 1990-2004 yıları arası dönemde nüfus artışı ve sanayileşme sonucu sera gazı salımları, sürekli artmıştır. Ülkedeki arazi kullanım değişikliği ve ormancılık dışındaki toplam sera gazı emisyonu, değinilen dönemde, 170.1 Tg’den 296.6 Tg CO2 eq’ye yükselmiştir (Şekil 2.2) (TUİK, 2006). 10 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR Şekil 2.2. 1990-2004 yılları arasında sera gazı emisyonları (TUİK, 2006) 2.1.3. Sıcaklık Artışının Zamansal Değişimi Yeryüzü ve su kütlelerinin ortalama sıcaklığı, 1861’den beri artmaktadır. Bu artış 20. yüzyıl boyunca 0.8 oC dolaylarındadır (IPCC, 2001). Yerkürede, 1861’den günümüze değin, 1990’lı yıllar en sıcak on yıllık dönem ve 1998 ise aygıtsal ölçüm sürecinin en sıcak yılı olarak kayda geçmiştir. 1950-1993 arasında her 10 yılda ortalama günlük-gecelik maksimum yeryüzeyi hava sıcaklıkları 0.2 oC artmıştır. Değinilen artış, günlük maksimum sıcaklığın 10 yıllık artışlarından 0.1oC daha fazladır. Bir çok orta ve yüksek enlemlerde donsuz mevsimlerin uzaması, artan sıcaklığın sonucu olarak görülmektedir. Söz konusu dönemdeki su kütleleri sıcaklığı, ortalama yer yüzeyi sıcaklığının yarısı kadardır (IPCC, 2001). 1860 ile 1980 ve 1980 ile 2000 yılları arasındaki dönemlerde gerçekleşen küresel sıcaklık artışının aynı (0.4 o C) olması, açıkça, son yıllarda artan insan eylemlerinin iklim üzerindeki olumsuz etkilerini göstermektedir (Şekil 2.3). Son yıllarda endüstrinin olağan üstü gelişmesi ve fosil yakıt kullanımının artışı, CO2 salımlarını arttırarak; geçmişin 120 yıllık döneminde meydana gelen artışı, günümüzün son 20 yılında oluşan sıcaklık artışına eşdeğer hale getirmiştir (IPCC, 2001). 11 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR Şekil 2.3. 1961-1990 dönemi ortalamalarından farklara göre hesaplanan küresel yıllık ortalama yüzey sıcaklığı anomalilerinin 1860-1998 dönemindeki değişimleri (Türkeş ve ark., 2000). Bu bağlamda, Türkiye, küresel ısınmanın potansiyel etkileri açısından risk grubu ülkeler arasındadır. Türkiye’de gözlenen değişikliklerin en göze çarpan özelliği, yaz sıcaklıklarındaki artışlardır. Yaz sıcaklıkları, çoğunlukla, Türkiye’nin batı ve güney batı bölgelerinde artış göstermektedir. Bunun yanısıra, son 50 yıl içinde kış mevsiminde Türkiye’nin batı illerine düşen yağış miktarı, önemli ölçüde azalmıştır (Karaca ve ark., 2000; Çevre ve Orman Bakanlığı, 2007). Son 70 yılda 70 istasyonda kaydedilen verilere göre, Türkiye'de yıllık ortalama sıcaklıkların artma eğiliminde olduğu; özellikle Akdeniz ve Güneydoğu Anadolu bölgelerindeki sıcaklıkların, her 10 yılda, 0.07-0.34 derece arasında arttığı belirtilmektedir (ATO, 2005). Mann-Kendall trend analizi kullanılarak yapılan bir çalışmada 1930-2003 dönemleri arasında Çukurova bölgesinde yıllık ortalama sıcaklıklarda önemli düzeyde artış saptanmıştır (Kapur ve ark. 2007). 2.1.4. İklim Değişikliğinin Etkileri Kara ve su ekosistemleri ile agro-ekonomik sistemler (tarım, ormancılık, balıkçılık ve su kaynakları), insanın kalkınması ve esenliği için yaşamsal öneme sahiptir ve iklim değişikliklerine karşı önemli düzeyde duyarlıdır. Günümüzde ve 12 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR gelecekte iklim değişikliğinden dolayı, dünyanın bazı bölgelerinde kasırgalar, kuvvetli yağışlar ve seller-taşkınlar gibi doğal afetlerin şiddet ve sıklığında artışların olacağı; bazı bölgelerde ise uzun süreli ve şiddetli kuraklıklar ve bunlarla ilişkili olarak çölleşme olaylarının görüleceği beklenmektedir. Bu olaylar, tüm ekosistemleri olumsuz yönde etkileyecektir. Küresel ısınma sonucu, özellikle, su kaynaklarında azalma, orman yangınları ve kuraklık ile bunlara bağlı ekolojik bozulmalar olacağı öngörülmektedir. Akarsu havzalarındaki yıllık akımlarda meydana gelecek azalma sonucunda kentlerde su sıkıntıları başlayacak; tarımsal ve kentsel su gereksinimi artacaktır. İklim değişikliği nedeniyle su kaynaklarındaki azalma, tarımsal üretim üzerinde olumsuz etki yapacaktır. Kurak ve yarı kurak alanların genişlemesine ek olarak, yıllık ortalama sıcaklığın artması, çölleşmeyi, tuzlanmayı ve erozyonu arttıracaktır. Mevsimlik kar ve kar örtüsünün kapladığı alan azalacak, karla örtülü dönem kısalacaktır. Kar erimesinden kaynaklanan akış zamanı ve hacmindeki değişiklik, su kaynakları, tarım, ulaştırma ve enerji sektörlerini olumsuz etkileyecektir. Bunlara ek olarak, küresel ısınmanma, buzulların erimesi, deniz düzeyinin yükselmesi, iklim kuşaklarının kayması gibi değişikliklere de neden olacaktır (Türkeş ve ark., 2000). İklim değişikliğinden kaynaklanan küresel ısınma ve yağış rejiminin değişimi, tarım sektörünü etkileyen en önemli etmendir. Bu durum, tarım ve meteoroloji arasındaki yakın ve son derecede duyarlı ilişkiden kaynaklanmaktadır. Tarımsal işlevler, iklim olaylarına çok bağımlıdır. Yetiştirilen bitki türü, verim ve yetişme zamanı ve süresi, atmosferik koşullar tarafından belirlenir. Yağıştaki artış ve azalışlar, hava sıcaklığı ve hava nemi gibi kimi iklimsel olayların miktar ve dağılımlarındaki değişmeler, bitkileri önemli ölçüde etkiler. Özellikle, CO2 miktarı ile sıcaklık, iklim değişikliğinin sonuçları bakımından, bitki gelişimini etkileyen iki önemli ölçüttür. Bu çerçeve kapsamında, küresel tarım alanlarının % 15’inde üretilen ve insan gıda ihtiyacının kalori bakımından % 20, protein bakımından ise % 25’ini sağlayan buğday, tarımsal üretim içerisinde en önemli ürün olarak değerlendirilmektedir. Buğdayın bu önemi, son yıllarda artan nüfus ile birlikte gıda güvenliği konusunun ön plana çıkması sonucunda daha da artmıştır. Dünya buğday üretiminin % 3.6’sını 13 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR karşılayan Türkiye, dünyanın en önemli buğday üretici ve tüketici ülkeleri arasında yer almaktadır. Ülkemizde buğday yaklaşık 9.5 milyon hektar alanda ekilmekte, üretimde yıldan yıla değişmekle birlikte yaklaşık 20 ile 21 milyon ton civarında gerçekleşmektedir. Bir kişinin beslenmesi için ortalama yıllık 225 kg buğday gerekli olduğu düşünülürse 70 milyon nüfusumuz için 15.8 milyon ton ekmeklik buğdaya ihtiyaç vardır (Anonim 2010). Bu bağlamada olası iklim değişikliğinin buğday üretimi üzerine olumsuz etkileri, ülkemizde hem gıda güvenliğini hem de agro-ekomi sektörünü olumsuz yönde etlileyecektir. Küresel ısınma ve gıda güvenliği tartışmalarında buğdayın ön plana çıkmasının en önemli nedeni, bir serin iklim bitkisi olan buğdayın diğer iki önemli gıda kaynağı ve sıcak iklim bitkisi olan mısır ve çeltiğe göre yüksek sıcaklıklara daha duyarlı olmasıdır. Diğer bir neden ise buğdayın genellikle Türkiye’de olduğu gibi kurak ve yarı kurak bölgelerde sulamasız koşullarda yağışa bağlı olarak yetiştiriliyor olmasıdır (Koç ve ark., 2009). 2.2. Küresel İklim Değişiminin Buğday Bitkisine Olası Etkileri Buğdayda, CO2 artışına bağlı olumlu bir etkinin görülebilmesi, CO2’nin olumlu yönde etkilediği büyümeyi, genişleyen yaprak alanına aktardığında oluşur. Böylece bitki daha çok ışık ve CO2 alarak büyümesini olumlu yönde etkilemiş olur. Söz konusu bu olumlu gelişim, CO2’nin yanısıra ışık, su ve bitki besin elementlerinin düzeyine ve bitkinin bunlar için giriştiği rekabete bağlıdır. Böylece hava ve toprak rekabetinden uzak olan bitkilerin büyümesinde (denemelerdeki durum), yeterli su ve bitki besin maddeleri verildiğinde kök ve sürgün uçlarını geliştirirler (Gifford ve Morison, 1993). Buna karşın, arazide, bitkilerin toplu olarak büyüdüklerinde söz konusu gereksinimlerin sınırlı olması (rekabet) nedeniyle bu düzeyde yüksek bir artış beklenmemelidir. CO2’nin buğdayın gelişimine olan olumlu etkisi, kök büyümesine etki eden su ve bitki besin maddesi noksanlığı, bitki kök bölgesinde havalanmanın azalması ve tuzluluğun da artmasıyla birlikte azalmaktadır. Söz konusu sınırlandırmalarla bitki, CO2’nin olumlu etkisine tam olarak yanıt veremeyerek olumsuz etkiler ortaya çıkabilir. Bu durum, bitkinin “asimilatları kullanım kapasitesi etkisi” (Sink Effect) 14 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR olarak bilinir. Burada, köklerin gelişimi fotoasimilasyon için bir depo görevi üstlenmekte ve bitki gelişiminin sınırlanmasının nedeni olarak gösterilmektedir. Diğer faktörlerin yanında köklerin kendilerini, saksı veya bitkiler arası rekabete ayarlamasına, olumsuz koşullara uyum (Down Regulation) denir. Daha önce yürütülmüş olan CO2 artışını konu alan birçok denemelerin sonuçları, küçük saksı kullanımından kaynaklanan, sınırlı kök büyümesine neden olmuşlardır (Arp, 1991). Stitt (1991), değişen iklime ve artan CO2 düzeyine uyum sürecinde fotosentezin engellenmesini benzer olarak bir depolama kapasitesi eksikliği etkisine bağlamıştır. Böylece uzun süreçli, deneysel çalışmalarla saptanan bitki tepkileri depolama kapasitesi durumuna göre açıklanabilir ki buda bitki çeşidine, gelişme sürecine ve büyüme koşullarına bağlıdır. CO2’nin artmasıyla, artan bitki büyümesi ve artan yaprak alanı aynı zamanda CO2’nin solunum ile kaybının artmasına neden olur. Bunun bir sonucu olarak, daha büyük bitkiler, başka bir deyişle, daha çabuk büyüyen bitkiler, daha fazla solunum yaparlar (Gifford ve Morison, 1993). Diğer bir olumsuz etki de bitkinin kendisini gölgelemesidir. Daha büyük yaprak yüzey alanının daha çok ışıktan yararlanmasına karşın, artan yaprak büyüklükleri birbirlerini gölgelerler. Bu da birim yaprak alanındaki fotosentezi düşürür. Tüm bu olumlu ve olumsuz etmenlerin birleşik etkileri, gerçek vejetasyon büyüme hızını verir ki bu da günümüze değin yapılan denemelerde olumlu çıkmıştır (Reddy ve Hodges 2000). Küresel anlamda mevcut olan çalışmalar değerlendirildiğinde, iki kat CO2 artışı sonucu, küresel dolaşım modelleri kullanılarak oluşturulan iklim senaryolarının buğday verimi üzerine beklenen etkileri Çizelge 2.1’de gösterilmiştir. Çizelge 2.2. İki kat CO2 artışı koşullarında Küresel Dolaşım Modeli ile buğday verimine ilişkin çalışma sonuçları (IPCC, 1995) Bölge Avrupa Güney Amerika Eski Sovyetler Birliği Kuzey Amerika Afrika Güney Asya Çin Asya Verim Değişimi(%) -10 ile +10 -61 ile +5 -19 ile +41 -100 ile +234 -65 ile +6 -61 ile +67 -78 ile +28 -41 ile +65 Ülkeler Fransa, İngiltere, ve Kuzey Avrupa Arjantin, Brezilya, Şili, ve Meksika --ABD ve Kanada Mısır, Kenya, Güney Afrika, Zimbabwe Bangladesh, Hindistan, Filipin, Tayland, Endonezya --Australya ve Japonya 15 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR 2.2.1. CO2 ve Olası CO2 Artışının Bitki Fizyolojisi ve Verimliliği Üzerine Etkileri CO2 artışının bitkiye etkisi mikroskopik düzeyden (hücre düzeyinde) makroskopik agro-ekosistem düzeyine değin değişir. Buğday gibi C3 bitkilerinin, belirli bir CO2 düzeyinden, diğerine artışının çalışılması süreç ve ortam içinde açıklanması karmaşıktır. Fotosentez, solunum ve transpirasyon, CO2 artışından bitkinin doğrudan etkilendiği en önemli süreçlerdendir. Bu birincil etkilerden bir bölümünün buğday üzerinde olumlu; bir bölümünün de olumsuz etkiler yapacağı bilinmektedir. Yükseltilen CO2’nin bitkideki genel etkileri Şekil 2.4’de şematik olarak görülmektedir. Artan karbondioksit ile birlikte girdilerinde yeterli düzeyde olması verim artışına neden olurken bitki besin elementleri ve iklim faktörleri açısından kısıtlıyıcı koşullar altında bitkilerin artan karbondioksite karşı nasıl tepki vereceği anılan kısıtlıyıcı koşulların düzeylerine bağlıdır. Bu etkileşimlerin incelenmesi olası değişimlerin ne düzeyde, nasıl olacağı ve uyum yaklaşımlarının Yüksek girdi Düşük girdi Fotosentez (p) ve stoama iletkenliği (g) Fotosentez hızı belirlenmesi açısından çok önemlidir. (p) (g) Düşük gübre ve su Yüksek gübre ve su CO2 konsantrasyonu Spesifik Yaprak Alanı Kök/Sürgün CO2 konsantrasyonu Yüksek CO2 Atmosferik CO2 CO2 konsantrasyonu Oransal büyüme hızı Fotosentez CO2 konsantrasyonu Yüksek CO2 Atmosferik CO2 Zaman Zaman Şekil 2.4. Bitkilerin CO2 konsantrasyonuna karşı tepkisi (Bazzaz, 1990) 16 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR 2.2.1.1. Fotosentez ve Solunum Fotosentez ve solunumun, atmosfer ile karasal ekosistemler arasındaki net karbon akış yönünü etkilediği açıkça bilinmektedir. Fotosentez: Atmosferik CO2 artışına karşın, sıcaklık ve yağış rejiminde değişimler meydana gelmiyorsa, bu artışın tarıma olumlu etkisi olabileceği varsayılmaktadır. CO2 fotosentezin mutlak gereksinimidir ve yeryüzündeki yaşam buna bağlıdır. Atmosferde artan CO2 yoğunluğu, yaprak dışındaki hava ile yaprak içlerindeki hava boşlukları arasında oluşan CO2 yoğunluk farklarından dolayı yapraklardaki kloroplastlara CO2’nin difüzyonla alımını ve karbonhidratlara dönüşümlerini arttırmaktadır. Buğdayın da içerisinde yer aldığı C3 bitkilerinde, CO2’nin artması hem yaprak hem de bitki örtüsü düzeyinde fotosentez hızında artış sağlar (Lemon, 1983; Acock ve Allen, 1985; Drake ve Leadley, 1991). Bitki türleri CO2 artışlarına karşı, farklı fotosentetik mekanizmaları nedeniyle, farklı tepkiler gösterirler. Kimi türlerde fotosentez C3 yolunu izlemektedir. Bu yola C3 yolu denmesinin nedeni, biyokimyasal süreçte oluşan ilk ürün olan fosfo gliserik asidin üç karbona sahip olmasındandır. Diğer türlerde bu yol, bunun tersine, ilk ürün dört karbonlu olduğu için, C4 yolu ve paralel olarak C4 bitkileri olarak adlandırılmaktadır (Şekil 2.5). Tolbert ve Zelitch (1983), tarafından bu konu ayrıntılı bir şekilde ele alınmıştır. 17 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR C4 Bitkisi C3 Bitkisi Karbondioksit (CO2) Oksijen (O2) Su (H2O) Karbondioksit (CO2) Oksijen (O2) Su (H2O) Gözenek Stoma hücresi Mezofil Hücresi Foto-Solunum (Artık CO2) Enzim RUBP karboksilaz Mezofil hücresi C4 Pompası Calvin Benson Döngüsü RUBP yanındaki CO 2 Pompalama konsantasyonu Şeker Üretimi Şeker Bundle sheath hücreleri Kalın Duvar Şekil 2.5. Fotosentetik CO2 fiksasyonunun biyokimyasal yolu (Bazzaz ve Fajer, 1992) Buğday gibi C3 bitkileri, fotosentezle bağladıkları güneş enerjisinin bir bölümünü fotosolunumla kullanırlar. CO2’den indirgenmiş ve karbonhidratlarda tutulmuş karbonun bir bölümü CO2’nin yeniden yükseltgenmesini gerçekleştirir. Böylece bitki güneş radyasyonu olarak almış olduğu kimyasal enerjinin bir bölümünü boşuna harcamış olur. Bu süreçten dolayı buğday gibi C3 bitkileri günümüz CO2 düzeylerinde (yaklaşık 350 ppm), mısır gibi C4 bitkilerine göre daha düşük hızda fotosentez yapmaktadır. Bunun nedeni C4 bitkilerinde fotosolunumun en düşük düzeyde olmasındandır. Buna karşın yükselen CO2 düzeylerinde, C3 bitkilerinin fotosentezleri, fotosolunumlarının bastırılması nedeniyle, C4 bitkilerininkini geçebilir (Şekil 2.6). Genelde, C3 bitkileri, C4 bitkilerine göre, CO2 artışlarına daha yüksek düzeyde tepki verirler. Başka bir deyişle olası CO2 artışlarıyla C3 bitkileri C4 bitkilerine göre daha çok etkilenip olumlu sonuçlar verebilirler. 18 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR Fotosentez (mg CO2 dm-2hr-1) 100 Buğday 50 0 Mısır 0 200 400 600 800 CO2 konsantrasyonu (ppmv) Şekil 2.6. Kontrollü koşullar altında Mısır ve Buğdayda yaprak fotosentez hızının CO2’ye bağlı olarak değişimi (Akita ve Moss, 1973) Solunum: Atmosferik CO2 değişimlerine bitkinin fotosentetik karbon alımı yönünden tepkisi, kolayca anlaşılıp bir çok ölçekte modellenebilir. Buna karşı CO2 yoğunluğuna solunumun yanıtı veya tepkisi (kısa süreçte-saniye veya dakika; uzun süreçte-mevsimsel) daha az anlaşılmaktadır. Fotosentez, büyüme ve substrat düzeylerindeki artışlar, birim alandaki solunum hızını yükseltmektedir. Bu durum yüksek biyokütlenin, büyümek için daha yüksek enerji desteğine gereksinim duymasından kaynaklanmaktadır. Diğer taraftan, havada artan düzeylerdeki CO2 (CO2’nin hücre içine doğru olan difüzyonunu arttıran) solunumun sonucunda difüzyonla serbest bırakılabilecek CO2 düzeyini düşürmektedir ve oransal olarak solunum artışını düşürmektedir (Amthor, 1989). Söz konusu bu iki karşıt etkinin karşılıklı etkileşimi bilinmemektedir. Kimi araştırıcılar, CO2 yoğunluğunun 2 katına yükselmesinin bitki dokusundaki, dışarıya doğru olan, net CO2 haraketini tersine azaltacağını saptamışlardır. Kimi araştırıcılar da yüksek CO2 yoğunluklarında artan düzeylerde CO2 kullanım etkinliği (günlük büyüme/günlük fotosentez) belirtmişlerdir. Buğdayda, bunun düşük düzeyde olduğu görülmüştür (Gifford ve Morrison, 1993). Ayrıca, buğdayda artan CO2 düzeylerinde, uzun süreçte, solunumun azaldığını ortaya koyan kontrollü koşul araştırmaları ve tarla denemeleri bulunmaktadır Reddy ve Hodges (2000). Buna karşın, kısa süreli metabolik 19 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR değişimlerinin uzun süreçli ve kalıcı değişimlerde ilişkilerinin düzeyi günümüzde tam olarak saptanmamıştır. Fotosentez ve Solunumun İklime Uyumları (Aklimasyon): Artan CO2 düzeylerine bağlı olarak fotosentez hızında artış olacağı bilenmekte fakat başlangıçtaki bu tepkinin uzun dönem içerisinde azalma göstereceği belirtilmiştir (Stitt, 1991). Bir organizmanın değişen çevresel koşullara uyumu çoğu kez kalıtsal değildir (Hale ve Orcutt, 1987). Bitkiler yüksek CO2 düzeylerine uyum sağlamak amacıyla fotosentez hızlarını ve solunumlarını ayarlarlar. Buna karşın bitkilerin uyum yeteneklerinin tanımı günümüzde yetersizdir. Fotosentetik uyum Rubisco enziminin üretilmesinin düşmesine neden olmaktadır. Bu süreç yapraklardaki daha yüksek düzeydeki karbonhidratlarla bağlantılıdırlar (Stitt, 1991). Fotosentez hızını etkileyen önemli bir faktör de, bitkinin fotosentez ürünlerini etkili olarak depolayabilmesindeki fizyolojik kapasitesidir. Başka bir deyişle, daha yüksek düzeylerdeki fotosentezin kalıcılığı, veya sürekli/kararlı oluşumu meyve, yumru ve dane gibi biyokütle depolarına bağlıdır. Bu depolar artan fikse edilmiş karbonhidratların depolanmasını sağlamaktadırlar. Adaptasyon sürecinde bile yaprak düzeyindeki fotosentez genelde atmosferdeki CO2 konsantrasyonuna bağlı olarak artış gösterir. Buna karşın uzun süreçli uyum, fotosentez kapasitesi ve solunum için daha iyi anlaşılmasının gereği vardır. Böylece, karbon döngüsündeki yükselen CO2’ye ve agro-ekosistemlerdeki potansiyel değişimlerin güvenilir olarak tahmin edilmesi ile birlikte, fotosentez hızı ve solunumda oluşacak uzun dönem uyumunun daha iyi kavranmasını sağlayacaktır (Reddy ve Hodges 2000). 2.2.1.2. Stoma Direnci ve Su Kullanım Randımanı CO2 artışının diğer bir önemli fizyolojik etkisi stomaların hareketi üzerine etkisidir. Yaprak yüzeylerindeki stomatal gözeneklerden CO2 emilimi gerçekleştirilmekte ve su buharı salınmaktadır. Bu bağlamda, atmosferik CO2 artışında terleme düzeyi düşebilir. İki kat CO2 artış ortamında %30’luk bir stoma iletkenliği azalması saptanmıştır (Cure ve Acock, 1986) (Çizelge 2.3). 20 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR Çizelge 2.3. Artan CO2 karşı bitkilerdeki yüzde transpirasyon değişimi (300 ppm CO2 artışı) (Cure ve Acock, 1986) Tepki Buğday Arpa Çeltik Mısır Çeşidi Transpirasyon -17±17 -19±6 -16±9 -26±6 Tepki Çeşidi Sorgum Soya Fasulyesi Pamuk Patates Transpirasyon -27±16 -23±5 -18±17 -51±24 Böylece su kullanım randımanı (SKR) söz konusu iki kat CO2 artışıyla birlikte terlemenin azalmasına neden olup artış gösterecektir. SKR, biyokütle ile bitkinin terlemeyle kaybettiği suyun oranı olarak tanımlanır. CO2’nin oransal artışıyla buğday gibi C3 bitkilerinin kısıtlı sulama koşullarında, yeterli su koşullarına göre daha belirgin etkileri vardır; yani kısıtlı sulama koşullarında ve CO2 artışlarında C3 bitkilerinin stoma açıklıklarının küçülmesi nedeniyle su kullanım etkinliği artmaktadır. Buğdayda su kullanım etkinliğindeki %70-100 arasındaki artışlar Kimball ve Idso (1983) ve Morison (1985) tarafından belirlenmiştir. Yaprak düzeyinde ise elli farklı bitkide yapılan çalışmada CO2 artışlarıyla C3 ve C4 bitkilerinde, gymnosperm ve angiosperm’lerde ve mono ve dikotiledonlarda çok farklı stoma tepkileri saptanmıştır (Morison, 1985). Buna karşın CO2 artışı veya azalmasıyla ilgili olan stoma davranışı ve bununla ilgili olan fizyolojik mekanizma tam olarak anlaşılmamıştır. Geçmiş bilgilerin tersine (C4 bitkilerinin stomalarının C3’lere göre tepkisinin CO2’ye karşı daha duyarlı oldukları görüşü) günümüzde iki kat CO2 artışına karşı C3 ve C4 bitkilerinin stomalarının doğrusal bir ilişkide oldukları ve ortalama olarak hem C3 ve hem de C4 bitkilerinin iki kat CO2 artışında %40 stoma açıklığı azalması gösterdikleri saptanmıştır (Şekil 2.7) (Rosenzweig ve Hillel, 1998). 21 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR 660 ppm CO2’de Stoma iletimi (mol m-2 s-1) 1.6 1.2 0.8 0.4 0.8 1.2 0.4 330 ppm CO2’de Stoma iletimi (mol m-2 s-1) Şekil 2.7. CO2 artışına bağlı olarak stomatal iletkenliğin değişimi (∆= C3 bitkisi, O= C4 bitkisi) (Morison, 1985) CO2 artışına karşın stomatal tepki bir çok etmene göre değişir. Bunlar, yaprak yaşı, ışık yoğunluğu, atmosfer nemi, ve sıcaklıktır (Morison, 1985). Stomatal tepki ile CO2 arasındaki ilişkinin saptanması CO2, sıcaklık ve bitki hormonları arasındaki etkileşim nedeniyle güçtür. Stomatal düzenlenme ve gaz değişimi arasındaki ilişkinin de açıklanması benzer güçlükleri içerir. Morison (1985), CO2’nin stomatal iletime doğrudan etkili olmasına karşın, stomatal iletimin gaz değişimini ayarlanmasına olan etkisinin kanıtlarının fazla olmadığını belirtmektedir. Fotosentezde olduğu gibi CO2’nin etkisiyle stoma iletkenliği arasındaki ilişki ile ilgili bilgiler bulunmaktadır. Örneğin, stomaların kapanmasının ve buna paralel gelişen terlemenin (terleme ve buna bağlı olan latent ısı kaybı) düşmesinin sonucu olarak yaprak sıcaklığının artacağı açıkça bilinmektedir. İklim odalarında kontrollü koşullar altında yaprak ve bitki örtüsü sıcaklıklarının CO2 artışına bağlı olarak 1-3 dereceye kadar arttığı saptanmıştır (Chaudhuri ve ark., 1986; Idso ve ark., 1987). Stomaların kapanmasıyla (% (25-% 35) ilişkilendirilen transpirasyondaki azalma, stomatal iletimdeki düşmeyle (% 40) eşit değerlere sahip değildir (Allen ve ark., 1985; Morison, 1985). Bunun nedeni, yaprak içerisinde artan buhar basıncı, kısmi olarak azalan iletkenliği dengelemek amacıyla, yapraktan havaya doğru buhar 22 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR basıncı gradiyentini arttırmaktadır. Böylece yaprak sıcaklığı aynı zamanda bitki metabolizmasını arttırmakta ve (soluma ve fizyolojik gelişmeyi de içeren) yaprak dokusunun yaşlanmasına neden olmaktadır. Fotosentez ile stoma hareketleri ilişkileri üç ayrı düzeyle düşünülebilir. Bunlar: yaprak, bitki ve bitki örtüsü olarak ele alınabilir. Yaprak düzeyinde, belirli bitkilerde CO2 artışı sonunda artan terleme etkinliği (fotosentetik su kullanım etkinliği) (A/E, µmol CO2 alımı\mol su (H2O) kaybı, A: net Asimilasyon, E: Terleme) % 60 -% 160 arasında asimilasyondaki artma ve terlemedeki azalma ile açıklanabilir (Morison, 1985). Bitki düzeyinde ise daha uzun gelişme süreçlerinde, su kullanım etkinliği (Bitki başına üretilen kuru madde kütlesi/bitki başına terleme) artışları, tek yaprak düzeyindeki A/E artışları kadar yükselme göstermezler. Bu durum fotosentetik uyum ve olumsuz sıcaklık etkisinden, ürün miktarından ve terleme nedeniyle oluşur. İki kat CO2 artışı koşullarında, Morison (1985) yaklaşık % 30’luk bir bitki gelişimi artışı ile birlikte terlemede azalma olduğunu saptamıştır ki bu durumda anılan her iki etmen (bitki büyümesi ve terleme) birden su kullanım etkinliğini bitkide % 70 ile % 100 arasında artırır. Bitki örtüsü düzeyinde ise arazide su kullanım etkinliği birim alanda bitki biyokütle birikiminin, bu alandaki bitkiler tarafından kullanılan toplam su düzeyine (ET) oranı olarak tanımlanmaktadır. Bitki tarafından kullanılan toplam su miktarı doğrudan CO2 artışından etkilenen fakat vejetasyon örtüsü ve bitki su alımıyla değişebilen stomatal kapanımı ve topraktan olan ET’den de etkilenen her iki terlemeyi de içerir. Artan CO2 koşullarında, hidrolojik rejimde oluşan diğer bir değişim ise yaprak alanının artmasıyla gelişen su dengesi etkileşimidir. Bu durum bitki örtüsünden doğrudan buharlaşmaya neden olan kurak ortamlarda belirgin etkilere neden olacaktır. Böylece su kullanım etkinliği üzerinde arazide vejetasyon düzeyinde daha karmaşık ilişkiler ve etkiler oluşmaktadır. Morison (1985) buğdayda yürüttüğü bir saksı denemesinde yoğun ve gelişmiş bitkilerde su kullanım etkinliğinin, kontrollü koşullar altındaki bitkiler için bulunan % 80’den, saksılarda ise daha düşük düzeyde (%30) artış gösterdiğini saptamıştır. Aynı araştırıcı iki kat CO2 artışıyla 23 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR birlikte SKE’deki artışların, ürün ve doğal vejetasyonda yaklaşık % 30 ile % 50 arasında olabileceğini belirtmiştir. Allen ve ark. (1985), tersine, SKE’nin birim alanda seyrek olarak azaldığını saptamışlardır. 2.2.1.3. Biyolojik Verim ve Dane Verimi Yüksek atmosferik CO2 konsantrasyonunda artan fotosentez doğal olarak artan biyo kütle birikimini sağlamaktadır (Kimball, 1983; Cure ve Acock, 1986; Poorter, 1993). Kontrollü koşullar altındaki denemelerde CO2 ’nin iki kat artışıyla (günümüz 350 ppm), buğday gibi bitkilerin verim düzeyleri farklılıklar göstermektedir. Çoğu bitkinin tepkisi (verim düzeyi) olumlu olmakla birlikte küçük bir bölümü olumsuz olmuştur (Çizelge 2.4). Bazı araştırmacılar ise tarla denemelerini kontrollü koşulların doğrulanması için yapmışlardır (Lawlor ve Mitchell, 1991; Hendrey, 1993). Çizelge 2.4. Artan CO2’ye karşı farklı kültür bitkilerinde biyolojik verimdeki oransal (%) değişim (300 ppm CO2 artışı) (Cure ve Acock, 1986) Soya Tatlı Ağırlıklı Buğday Arpa Çeltik Mısır Pamuk Patates Fasulyesi patates ortalama +35±14 +70±9 +15±3 +29±64 +29±8 +209±20 +51±11 +83±12 +41 Artan CO2’ye tepki, farklı bitkiler ve hatta aynı bitkilerin farklı çeşitleri arasında değişiklikler göstermektedir. Aynı kültür bitkisinin çeşitleri arasında CO2 değişimine karşı farklı tepkileri, bitki çeşitlerinin genetiğine, deneme tekniğine ve desenine bağlılığından dolayı ayırt etmek çoğunlukla güçtür. C3 ve C4 fotosentetik yolları bitkiler arasındaki farklılıkların genel sorumlusu gibi görünmektedir. Biyokütle bitkide fotosentez ve solunum arasındaki fark olarak karbonun bitkisel ürün şeklinde birikmesi, artı mineral birikiminden oluşur. Dolayısıyla biyokütle artırmanın aynı andaki net fotosentezin etkilenmesine paralel olması beklenebilir. Buna karşı gerçek koşullar altında bitki besin elementleri, elverişli su miktarı gibi diğer faktörlerin de optimum düzeyde olması gerekmektedir. Örneğin kök ve yeşil aksam büyümesinin teşviki ek olarak kaynak kullanımı demektir. Bunun aksine, artan karbon asimilasyonu besin maddelerinin büyüme için daha sınırlayıcı 24 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR olması ile sonuçlanır. Düşük sıcaklıklarda büyüme muhtemelen asimilasyonla değil, daha ziyade fotosentez kapasitesi ile sınırlanacaktır. Bu faktörlerin yeterli düzeyde olması ile CO2’i iki katına çıkarmakla buğday biyokütlesindeki % 0’dan 40’a çıkan artış açıklanabilir. Daha önceki tarla çalışmaları CO2’i iki katına çıkarmakla tepkinin % 30’a çıkabildiğini, dört katına çıkarmakla ise % 20 ‘lik bir artışa ulaşılabildiğini göstermektedir. İngiltere’de tarla sıcaklığını simule eden denemelerde, kışlık buğdayın biyokütle değeri, CO2’i iki katına çıkarmakla % 15-27 arasında tepki verdiği ve eğer CO2 seviyesi dereceli sıcaklık tünellerinde iki katına çıkarılırsa tepki % 6-34 arasında olmuştur. Avustralya’da yapılan başka bir benzer çalışmada ise elde edilen artış sıcaklığa bağlı olarak % 7-36 arasında değişmiştir. Avrupa’da 9 bölgede Üstü Açık Büyüme Odaları (Open Top Chambers, OTC) denemelerinde yazlık buğdayla 25 çalışma yürütülmüş, CO2 320 µmol/mol’ün % 10’nundan başlayarak 246 µmol/mol’e yani %75’e kadar zenginleştirilerek biyokütle üretimini teşvik denemeleri yürütmüş ve bütün veriler kullanılarak yapılan regresyon analizi 100 µmol/mol’lük bir zenginleştirmeden elde edilen toprak üstü biyokütle artışının % 13 olduğunu göstermiştir (Lawlor ve Mitchell, 2000). Buğdayın artan karbon asimilasyonuna tepkisi esnektir ve bitki organlarının tamamının büyümesi sağlanabilir. Ana saplar genellikle en az etkilenen organlardır. Buna karşın kardeş büyümesi ve yaşama gücü ve kök büyümesi ise en fazla teşvik edilen organlardır. Ancak, yaprak alanı başaktaki dane sayısı ve dane ağırlığının hepsi çeşit ve çevre koşullarına bağımlı olarak arttırılabilir. Artırılmış CO2’ten kaynaklanan dane verimi artışı her zaman olmamakla birlikte, çoğu kez, biyokütle artışına benzerdir. Dane verimi vejetatif büyüme dönemine göre reproduktif dönem sırasında özellikle çiçeklenme döneminde biyokütle üretimine daha duyarlıdır. Artırılmış CO2’in hasat indeksi üzerine etkilerinin bu farklı dönemlerde biyokütlenin oransal artışı ile açıklanabildiği gösterilmiştir. Yazlık buğday çeşidi Minareti kullanarak yapılan çok bölgeli OTC denemelerinde, ortalama dane verim artışı her 100 µmol/mol CO2 zenginleştirilmesi başına % 11 olmuştur. Bu sonuçlar kışlık buğday çeşidi Mersia üzerinde alınan sonuçlar ile benzerdir (Lawlor ve Mitchell 2000). 25 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR Kimball’ın (1983), CO2’in buğday gibi bitkiler üzerine etkisini araştırdığı saksı denemeleri üzerine olan yetmişten fazla çalışmasında ürün düzeyleri, söz konusu çalışmaların %90’nın da artığını belirtmiştir. Bu artışlar 0-100% arasında değişim göstermektedir. Birkaç olumsuz sonuçtan da söz edilmesine karşın bunların nedeni açıklanmamıştır. Gifford ve Morison (1993) yukarda belirtilen birkaç denemenin olumsuz sonuçlarının CO2’nin etilen gibi diğer gazlarla karışmasından dolayı verimde azalış olabileceğini belirtmişlerdir. Ortalama olarak C3 bitki verimleri Kimball (1983) ve Cure ve Acock (1986) yayınlarında iki kat CO2 artışıyla % 35 oranında artış saptamışlardır. Buna karşın C4 bitkilerinde ise bu artış %10 düzeyinde saptanmıştır. C3 bitkilerinde bunun anlamı, % 0.1/ppmv CO2’lik bir kuru madde artışıdır. C4 bitkilerindeki artış, fotosentezle doğrudan ilişkili olmayıp, su kullanım etkinliğinin iyileştirilmesine bağlı olabileceği düşünülmektedir. Ürün kalitesi üzerine birkaç deneme yapılmasına karşın, bu önemli özelliğe CO2 artışının çok az etkisi olduğu görülmektedir (Reddy ve Hodges, 2000). Genel olarak buğday veriminin artması, kardeşlenme ve daha çok sayıda daneye bağlıdır (Lawlor ve Mitchell, 1991). Deneysel CO2 artışının da bitki organlarında değişim sağladığı gözlenmiştir. Bu değişiklikler sap ve kök uzunluklarıyla, yaprak alanı ve kalınlığının artmasıyla ilgilidir. Her zaman olmasa da, genellikle artan yaprak kalınlığı-ki bu artan nişasta düzeylerine bağlıdır ve düşük düzeyde özgül yaprak yüzey alanının nedenidir (Reddy ve Hodges, 2000). Bu iki etki, birim yaprak alanının potansiyel asimilasyonunu azaltan CO2 artışı sonucu artan fotosentezin yükselişini yok edebilir. Hızlandırılmış yaprak dökümü, alt yaprakların erken yaşlanması bitkinin gölgelenmesi ile ilgili olup CO2’nin arttığı bir atmosferde artan büyümeye bağlıdır (Rosenzweig ve Hillel, 1998). 2.2.2. Sıcaklık ve Olası Sıcaklık Artışının Bitki Fizyolojisi, Büyümesi, Gelişmesi ve Verim Üzerine Etkisi Yüksek sıcaklık gerilimi, bitki süreçleri içersinde (bitki süreci değil;bitkinin karşılaştığı bir durum) en az anlaşılanıdır. Toprak ve hava sıcaklıkları eş zamanlı olmamakla birlikte çoğu kez yüksek düzeyde değişim gösterirler. Bu nedenle kökler ve dallar değişen ortamlarda büyürler. Tarla bitkilerinin metabolizmaları, söz 26 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR konusu, bu çevresel sıcaklıklardan fazlaca etkilenirler. Belirgin olarak sıcaklık bitki morfolojisini fotosentetik ürünlerin parçalanmasını ve kök dal oranını etkilemektedir. Bitki gelişmesinin ampirik tanımlanmasında kullanılan ‘Kritik Sıcaklıkları’ ortalama, minimum ve maksimum günlük sıcaklıkları ve aynı zamanda büyüme periyodundaki, belirli bir sınırın üzerindeki, sıcaklık toplamını kapsar. Farklı fizyolojik süreçlerin ve bitki gelişimi dönemlerinin farklı sıcaklık tepkileri vardır (Reddy ve Hodges, 2000). CO2 artışının bitki büyümesine etkisi fazlaca araştırılmasına karşın, CO2 ile ilgili olarak sıcaklık artışının etkisi çok iyi araştırılmamıştır. Benzer ortam sıcaklığında bitki örtüsünün ve köklerinin sıcaklıkları farklı olabileceğinden dolayı yüksek sıcaklığın etkilerinin araştırıldığı çalışmaların yapılması ve sonuçlarının yorumu güçtür. Sıcaklık değişiminin etkisini kapsayan çalışmalar, sıcaklığın gündüz ve gece değişimlerini dikkate almadan kontrollü ortamlarda yapılmaktadırlar. Tarlada, yüksek sıcaklıkların genelde yüksek radyasyon ve artan su gereksinimi ile bağlantılı olmalarından, iklim faktörlerinin bitki üzerindeki etkilerinin ayrı ayrı anlaşılmaları güçtür (Reddy ve Hodges, 2000). Küresel iklim modelleri, herhangi bir bitkinin büyüme dönemi boyunca gereksinim duyduğu toplam sıcaklık ve tolerans sınır değerinin, mevsim içinde kaç gün aşacağını verir. Bu, ancak, ürün miktarı üzerindeki yüksek sıcaklığın potansiyel tepkisinin saptanmasına yarar (Reddy ve Hodges, 2000). 2.2.2.1. Sıcaklığın Fizyolojik Süreçler Üzerine Etkisi Yüksek sıcaklığın çoğunlukla ılıman iklim rejimlerinde verimliliği düşürebileceği öngörülmektedir. Bu tür zararların bitki üretim sistemlerinde ölçülmesi güçtür ve genelde bir çok tarım bölgesinde sıcaklıklar normal düzeyleri geçmelerine karşın anlaşılamamaktadırlar. Örneğin buğdayın optimum büyüme sıcaklığı dönem ortalaması olarak 15 oC’dir, buna karşın ABD’de Great Plains boyunca dane dolum sürecinde günlük sıcaklık maksimaları 25 oC’ye ulaştığında da yetiştirilmektedir (Paulsen, 1994). Bitkiler sıcaklık yükselmesini, uzun dalga boylu radyasyon, ısı enerjisi ve durağan ısıyı terleme ile yayarak dengelerler (Şekil 2.8; Gates, 1980) ve kuraklık 27 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR gerilimine maruz kaldıklarında stomaları kapanır. Bu kapanmalar terlemeyi azaltırlar ve sonuçta su kaybının serinletici etkisi ortadan kalktığından bitki sıcaklıkları artar. Böylece, su ve sıcaklık gerilimleri çoğunlukla birlikte oluşurlar ve birbirlerini etkilerler. Sıcak kuru rüzgarlar (Kuzey Afrika Siroccoları veya Orta Doğunun Hamsinleri) çoğunlukla yüksek sıcaklık zararlarını artırırlar. En az 30 dakika süreli 45o ve 55 oC’lik sıcaklıklar bir çok çevrede buğday yapraklarına zarar verirler. 35o ve 40 oC derecelik sıcaklıklar bile daha uzun sürerlerse aynı etkiyi gösterirler (Fitter ve Hay, 1987) ve 40 oC’nin üzerindeki sıcaklıklar da stomaların kapanımını etkilerler (Shibles ve ark., 1975). Yüksek sıcaklıkların buğday gibi ana tarım bitkileri üzerindeki etkileri dikkate alındığında sekiz saatten fazla 30 oC ve üstü sıcaklık periyotlarının buğdayda vernalizasyonu ters çevirdiği saptanmıştır (Acock ve Acock, 1993). Kök sıcaklığı, toprak üstü sıcaklığından daha etkili olur, çünkü, köklerin optimal sıcaklık değerleri daha düşüktür ve hızlı sıcaklık dalgalanmalarına karşı daha az uyum gösterir (Paulsen, 1994). Metabolik substratların azalması, solunum düzeylerinin arttırmasıyla birlikte kök aktiviteleri diğer fizyolojik toplam etkilerle birlikte azalır. Bu nedenle kök büyümesi ve işlevi, yüksek sıcaklıkta, yüksek düzeyde etkilenirler. Sıcaklık, bitki besin maddeleri ve suyun alımını ve aynı zamanda kök karbonhidratlarının yer değiştirmesini etkiler. Uzun süreli yüksek sıcaklıklar sonuçta, kök büyümesini tamamen durdururlar. 28 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR Termal radyasyon Direkt Güneş ışığı Yansıyan Güneş ışığı Transfer edilen Radyasyon Dağılan Güneş ışığı Transpirasyonla Transfer edilen Rüzgar Konveksiyon yoluyla Yansıtılan Güneş ışığı Termal radyasyon Şekil 2.8. Bitki ile çevresi arasındaki enerji değişimi (Gates, 1980) Fotosentezin sıcaklığa karşı duyarlılığı, solunumdan daha yüksektir. Yaprak kloroplastlarındaki, tilakoid zarlarındaki fotosistem II (PS2) tepkime merkezi çok duyarlıdır ve hızlı bir biçimde yüksek sıcaklık ve yüksek ışıklanma gerilimine tepki verirler (özellikle dane dolumu sürecinde) (Paulsen, 1994). Yapılan bir çok çalışmada buğdayda net fotosentezin 5 °C’de sınırlı olduğunu, sıcaklık arttıkça geniş bir optimum aralığında arttığını, yüksek sıcaklıkta (>25°C) azaldığını ve 40 °C civarında durduğunu göstermiştir (Lawlor ve Mitchell, 2000). Net fotosentezin CO2’e duyarlılığının Rubisco’nun özelliği nedeniyle sıcaklıkla büyük oranda arttığı belirlenmiştir. Optimum sıcaklık, yükseltilmiş CO2 ile bir kaç derece artmaktadır. Bu da Rubisco’nun kinetik parametrelerinin sıcaklığa bağımlılığı; CO2 ve oksijenin (O2’nin) oransal çözünebilirliği nedeniyledir. Bunun anlamı, fotorespirasyonun sıcaklıkla artması demektir. İklim değişiminin neden 29 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR olacağı daha yüksek sıcaklığın, en önemli etkisi yaprak oluşumu ve yaşlanmasını hızlandırması dolayısıyla aktif fotosentez süresini kısaltmasıdır (Lawlor ve Mitchell, 2000). Minimum bir sınır değerinin üstünde, bitkilerin yükselen sıcaklığa karşı tepkileri, optimum sıcaklık değerine kadar olumlu olma eğilimindedir. Optimum sıcaklık değeri, tüm diğer değişkenler optimum olduğunda, bitki büyüme hızının maksimum düzeye ulaştığındaki, sıcaklık değeridir. Bu diğer değişkenler, toprak nemi, havalanma, ve bitki besin elementleri (BBM), ışık ve ortamın CO2 ’sidir (Fitter ve Hay, 1987). Söz konusu optimal aralık aşıldığında, bitkiler olumsuz tepki gösterirler ve sonuçta büyüme ve üründe belirgin bir düşüş olur (Şekil 2.9). Farklı bitkilere göre optimal sıcaklıklar değişir. Örneğin yarı kurak bölge bitkisi olan mısırın fotosentez için gereksinim duyduğu optimal sıcaklık, buğdaydan daha fazladır ve daha ılıman bir iklimde yetişir (Şekil 2.10). Genelde ürünler yeşil aksamlarının sıcaklıklarını, kullanılabilir su düzeyi yeterliyse, çevre sıcaklığı aralıklarında koruyabilirler. Bitki Büyüme Hızı Toptimum Tmin Tmax Sıcaklık Şekil 2.9. Bitki büyüme hızı ile sıcaklık arasındaki ilişki (Rosenzweig ve Hillel, 1998) 30 Net CO2 değişimi (mg/CO2dm-2hr-1) 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR 40 30 (c) 20 (b) 10 (a) 0 -10 10 0 (a) 20 40 30 (b) 50 60 (c) (0C) Sıcaklık Şekil 2.10. Net fotosentez hızı ile sıcaklık arasındaki ilişki (a: çim bitkisi; b: buğday, c: mısır; yatay çizgiler optimum aralığı göstermektedir) (Rosenzweig ve Hillel, 1998) Yükselen sıcaklıklar bitki hücrelerinin metabolik aktivitelerini, genelde, arttırmalarına karşın; aşırı yüksek sıcaklıklar enzimlere zarar verebilir (Fitter ve Hay, 1987). Belirli bir düzeye değin hızlı tepkime düzeyleri yararlıdır, bunun üzerinde ki sıcaklıklar kimi bitki süreçlerine zarar verebilir. Her iki etkinin dengelenmesi, bitkinin sıcaklık artışına olan genel tepkisinin saptanmasına yarar. Optimum sıcaklık aralığının üzerinde, fotoplazmik proteinler, hücresel enzimler ve membranlar bozunurlar ve sitoplazmik akışın hızında durma veya düşüş oluşur. Ilıman bölge çeşitlerinde solunum hızları sıcaklığın 20 oC altında olduğunda düşüktür ve sıcaklığın yükselmesi ile 40 oC çevresindeki ‘denge noktasına’ ulaşana kadar solunumdaki artışı sürer. Bu sıcaklık noktasında, solunum hızı fotosentezin toplam hızına/düzeyine eşit olur; ve net bir karbon birikimi bu noktada oluşmaz ve sonuçta da büyüme gerçekleşmez. Solunumdaki karbon tüketimi, fotosentezdeki bürüt karbon birikiminden çıkarıldığında net fotosentez düzeyi elde edilir. Bu değerin sıcaklığa karşı grafiklendirilmesi Şekil 2.11’da verilmiştir (Fitter ve Hay, 1987). Hızlandırılmış solunum, net biyokütle birikimini azaltır ve ekonomik ürün verimini düşürür. Paulsen (1994) tarafından verilen bir örnekte, buğday danelerinin, 31 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR yüksek sıcaklıkta artan solunum kaybı zararı gösterdikleri saptanmıştır. Solunum hızındaki bu gibi değişiklikler, artan CO2 ortamında, yükselen fotosentezi kısmen olumsuzlaştırma/azaltma eğilimindedir. Buna karşın, bitkilerin, belirli bir solunum hızı artışı olmadan da, daha sıcak koşullara, göreceli olarak, uyum sağlamaları Fotosentez hızı/Solunum hızı olasıdır (Reddy ve Hodges, 2000). Toplam fotosentez Topt Net fotosentez Tmin Tmax Net fotosentez Solunum 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 Yaprak Sıcaklığı (0C) Şekil 2.11. Sıcaklığın bitki fotosentezi ve solunum ve net üretimine olan etkisi (Pisek ve ark., 1973) Bitkilerin yüksek sıcaklıkta zararlanmaya karşı duyarlılıklarının gelişme süreciyle değişebilmesine karşı vejetatif ve reproduktif gelişme dönemleri, süreçlerin uzamalarından farklı etkilenebilirler. Bitkinin reproduktif gelişme sürecinde oluşabilen yüksek sıcaklıklar bitkiye, özellikle, zarar verebilmektedir. Örneğin buğdayda dane dolumuna etki edebilir. Anthesis sürecinde ve hemen öncesinde, oluşabilecek olan değişiklikler ise bir çok çeşitte kısırlığa neden olabilir, buna rağmen, buğdayın söz konusu değişime daha az duyarlı olduğu saptanmıştır (Paulsen, 1994). Düşük verim, düşük düzeydeki asimilasyon hızlarına, hızlandırılmış bitki gelişmesine ve kısalan günlük sıcaklık değişimlerine bağlıdır Yüksek sıcaklıklar olgunlaşmayı hızlandırabilir ve buğdayın işlevsel ekmeklik özelliklerini etkileyebilmektedir. Ana ürünlerdeki optimale yakın sıcaklıklardan sonra gelen yüksek sıcaklıkların olumsuz etkileri, daha yüksek olur. İki kat CO2 senaryosunda tahmin edilen sıcaklık artışı üst sınırına ulaştığında bitki yetiştiricilerinin, yüksek 32 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR sıcaklığa toleranslı ürün çeşitlerini geliştirmeleri yaşamsal bir zorunluluk olacaktır (yaklaşık 4 oC sıcaklık artışı). Sıcaklığın buğday fenolojisi üzerine etkileri ekstrem sıcaklıkların etkilerinden çok farklıdır. Aşırı soğuklar, buğdaya zarar verebilir; veya geç donlar kısırlığı teşvik edebilir. Çiçeklenme sırasında donma sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklar (5 °C’den düşük) ve aşırı sıcaklıklar (30 °C’den fazla) polen oluşumuna zarar verebilir. Bu, sonuçta dane tutumunu azaltırken verimi de azaltabilir. Çeşitler arasında bu etkiye duyarlılık bakımından geniş değişim aralığı vardır. İklim değişimi muhtemelen ekstrem sıcaklıklar nedeniyle düşük verimlere yol açabilir; zira, iklim değişiminden dolayı ekstrem sıcaklıkların sıklığı özellikle bitki gelişiminin duyarlı olduğu kısa dönemlerde değiştirebilir. Bu, koşullara dayanabilme yeteneği daha iyi adapte olan çeşitlerin ıslahı ve seçimini gerektirir (Lawlor ve Mitchell, 2000). Değişen iklimin etkileri olarak, kış ölümü, vernalizasyon, gece solunum düzeyleri ve yüksek sıcaklık gerilimleri değişebilir. Yüksek gece sıcaklıkları üreme organlarının, karbonhidrat birikimini durdurabilir (Hall ve Allen, 1993), ve böylece de çiçeklenme ve dane dolumu olumsuz yönde etkilenebilir. Kimi tarla bitkisinde, dokular düşük sıcaklıkların etkisiyle dayanıklılık kazanırlar ve böylece don olayının zararlı etkisine karşı daha dayanıklı olurlar. Daha sıcak veya ılıman sonbaharlar, kışa dayanımı azaltarak seyrek olarak oluşan soğuk dönemlerdeki ürün zararlanma duyarlılığını arttırır. Kimi çalışmalar, ‘Kış Ölümlerinin’ ısınma senaryoları ile artabileceğini göstermektedirler (Mearns ve ark., 1992). Kışlık buğday gibi kimi ürünlerde, ‘tam çiçeklenme’, bitki gerekli soğuklanmayı görmeden oluşamaz. Bu sürece ‘vernalizasyon’ denmektedir. Kışın sıcaklıklar yükseldikçe, vernalizasyon olumsuz yönde etkilenmektedir. Çiftçiler bu değişikliğe ‘yazlık buğday çeşidine’ geçerek adapte olabilirler (Rosenzweig, 1985). Bu yeni durum, buğdayın pazarlanması, işlenmesi ve kalitesinde değişiklikler oluşturabilir. Gece boyunca yükselen sıcaklıklar, solunumu arttırarak bitki karbonhidrat depolarının eksilmesini ve verim azalmasına neden olur. Bu etki, kimi tropikal tarımsal alanlardaki ürün düzeylerini sınırlandırır. Bir simülasyon çalışmasında 33 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR oluşturulan söz konusu minimum ve maksimum sıcaklık değişimlerinin etkilerini araştıran Rosenzweig ve Tubiello (1996), ABD’de buğday üzerindeki olumsuz etkilerin, minimum sıcaklıkların maksimum sıcaklığa oranla daha fazla artış gösterdiğinde, azaldığını saptamışlardır. Olumsuz etkilere karşı bitki tepkileri, değişken olmalarına karşın bir kuzey-güney kesiti alındığında en güneydeki üretim alanlarında vernalizasyon düşüşlerinden dolayı olumsuz etkiler artar. 2.2.2.2. Sıcakılığın Büyüme ve Gelişme Süresine Etkisi Artan ısınma orta ve yüksek enlemlerdeki alanlarda potansiyel büyüme mevsiminin süresi arttıracağı için yararlı sonuçlar doğurur. Uzamış bir potansiyel büyüme mevsimi, baharda erken ekim, hızlandırılmış büyümeyi ve erken olgunlaşma ile hasatı sağlar. Sonuçta, çoklu ekim gerçekleşebilir. Bitki gelişmesini kontrol eden ana çevre faktörü sıcaklıktır. Yüksek sıcaklıklar, genelde, bitkilerin fenolojik gelişimini ve (aşırı sıcaklıkların olduğu dönemler dışında) olgunlaşmayı hızlandırır (Elli ve ark., 1990). Kısalan büyüme süresi, yıllık ürünlerin potansiyel verim miktarlarını azaltabilir (Rosenzweig, 1990; Butterfield ve Morison, 1992). Bu bağlamda büyüme süresinin uzunluğu ve ışık girdisinin toplam miktarı, toplam kuru madde ve ürünün ana saptayıcılarıdır (Monteith, 1981). Erken bitki büyümesi sıcak ortamlarda tahıl verim potansiyelini bitki büyüme dönemi sonunda etkiler (Paulsen, 1994). Yüksek sıcaklıkla tüm gelişme dönemlerinin uzunlukları kısalır. Özellikle apekste çift halka oluşumundan çiçeklenmeye kadar olan sürenin daha çok kısaldığı ve her başağın dane sayısının azalması ve tahıl veriminin düşmesi söz konusudur Reddy ve Hodges (2000). Yüksek sıcaklıklar sıkça hızlı gelişim nedeniyle yaprak ve başak sayısını da azaltır (Paulsen, 1994). Buğday için optimum fotosentez sıcaklığı 20-30 0C arasındadır, oysa dane verimi için ortalama 15 0C’dir. Bu sıcaklık farkı buğdayda, ılıman bitki çeşitlerinde fotosentetik aktivitenin ve sıcaklık sürecinin, maksimum ürün verimi için önemini ortaya koyar (Paulsen, 1994). Yüksek sıcaklık aynı zamanda hasat edilebilen organların (dane) sayısını ve ağırlığını da azaltır. Şekil 34 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR 2.12 yüksek ve düşük sıcaklıkların etkilerini göstermektedir (Acock ve Acock, 1993). Düşük Sıcaklık Biyokütle Yüksek Sıcaklık E H1 Zaman H2 Dane Sayısı Düşük Sıcaklık Yüksek Sıcaklık F H1 H2 Zaman Dane Ağırlığı Düşük Sıcaklık Yüksek Sıcaklık G H1 H2 Şekil 2.12. Düşük ve yüksek sıcaklıkların bitki gelişimi ve verimine etkileri (E: Çıkış, F: Hasat için bitki organlarının gelişiminin başlangıcı, G: Kuru madde birikiminin başlangıcı, H: Kuru madde birikiminin bitişi) (Acock ve Acock, 1993) Araştırıcılar, bir bitkinin gelişme süresinde karşılaştığı termal süre ihtiyacını saptamak amacıyla doğrusal ve doğrusal olmayan çeşitli indisler geliştirmişlerdir. Termal indisler genelde ‘büyüme derece günleri’ (Termal Süre=Toplam Sıcaklık İsteği) (Growing Degree Days, GDD) olarak tanımlanırlar ve toplam günlük veya aylık maksimum ve minimum sıcaklıklara göre hesaplanır. Bunların kimileri gün uzunluğunu, güneş radyasyonunu ve 35 su gerilimini içerecek biçimde 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR değiştirilmişlerdir. Bu indisler bitki gelişimi, ürün ve coğrafi bölgeye göre (üzerine olabilecek olan yüksek gelişme) mevsim sıcaklıklarının etkilerinin hesaplanmasında kullanılır. Bitkilerin fenolojik gelişimi ve büyüme süreçleri, tohum çimlenmesi, yaprak oluşumu, genişlemesi (büyümesi, alanının artması) ve başaklanma başlangıcı toplam sıcaklıkla doğrudan ilişkilidirler. Bitkinin her gelişim süresi için gereksinim duyduğu toplam sıcaklığa Termal Süre denir. Belirli bir taban veya alt sıcaklık düzeyinden aşağıda etkili termal süreç birikim gösteremez ve bitki gelişimi ilerleme kaydedemez. Termal Süre, birikim düzeyi ve bitki gelişme düzeyi, artan sıcaklıkla birlikte optimal bir sıcaklık değerine veya değerler düzlemine erişinceye kadar artar. Söz konusu sıcaklığın bu düzlemin üzerinde, temel süreç birikimi ve bitki gelişimini düşürür ve sıcaklığın artmasıyla birlikte birikim durur ve buna bağlı olarakta bitkinin gelişmesi durur. 2.2.2.3. Sıcaklığın Biyolojik Verim ve Dane Verimi Üzerine Etkileri Yüksek sıcaklıklar tüm gelişme devrelerini kısaltmaktadır. Bu bağlamda, ışık, su ve besin maddesi gibi kaynakları alabilmek için daha sınırlı zaman kalmaktadır ve sıcaklığın artmasıyla biyokütle üretiminin azalması sürpriz olmamalıdır. Etkinin büyüklüğü, hangi büyüme devresinin etkilendiğine bağlıdır. Çünkü maksimum büyüme hızı süresinin kısalması ilk büyüme devresinin kısalmasına göre, biyokütle üretimi üzerine daha fazla etkiye sahiptir. İngiltere’deki bir çalışmada, tüm büyüme dönemi boyunca 3.5°C’lik sabit bir artış uygulaması, kışlık buğdayın biyokütlesini %16, dane verimini ise %35 azaltmıştır, büyüme dönemi ise büyük ölçüde kısalmıştır (Reddy ve Hodges, 2000). Genellikle, çevre sıcaklığının değiştiği sera denemelerinde, artan sıcaklığın biyokütle üzerindeki etkileri daha olumsuz bulunmuştur. Bununla birlikte bu durum mevsimler ve çeşitler arasında büyük farklılık göstermektedir (Lawlor ve Mitchell, 2000). Artan sıcaklığın dane verimi üzerindeki olumsuz etkisi, biyokütle üzerine olan etkisinden daha büyük olma eğilimi göstermektedir. Yani hasat indeksi, yüksek sıcaklıkta daha çok azalmaktadır. Bu da dane veriminin, dane doldurma periyodunun 36 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR süresine olan özel duyarlılığından kaynaklanmaktadır. Dane doldurma periyodu sırasında sıcaklıktaki 1°C artışı, süreyi %5 civarında kısaltmakta; hasat indeksi ve dane verimini oransal olarak azaltmaktadır. Eğer çiçeklenme dönemindeki yüksek sıcaklıklar, steriliteyi teşvik ederse bu da verimi azaltmaktadır. 9 farklı yörede (258 verim gözlemi) açık hava büyüme odaları denemelerinde yazlık buğday çeşidi Minaret kullanılarak yapılan denemelerin istatistik analizleri, yetişme sezonu boyunca (çıkıştan olgunluğa kadar) her 1 °C’lik artışın dane verimi ve biyokütlede % 6’lık bir azalmayı ortaya koyduğunu göstermektedir. Bu etki simulasyon modelleri ile gayet iyi bir şekilde tahmin edilebilmektedir (Lawlor ve Mitchell, 2000). 2.2.3. Su ve Olası Kuraklığın Buğday Bitkisinin Büyüme, Gelişme ve Verimliliğine Etkileri Yağış, toprak neminin birincil kaynağı olup; kurak bölgelerde bitki verimine etki eden en önemli faktördür. Küresel iklim modelleri, genel ortalama bir yağış tahmini yaparken, tahmin sonuçları, her yerdeki hidrolojik rejimlerin potansiyel değişimlerini de gösterirler. İklim parametrelerindeki bir değişim, toplam mevsimsel yağışa etki etmektedir. Ayrıca bu durum mevsim içi dağılımı ve mevsimler arası değişimini de etkiler. Bitki verimliliği için, yağışın mevsimsel dağılımının bozulması, toplam yağışın azalmasından daha da etkili olabilir. Verim, su miktarı yanında ayrıca günlük veya mevsimsel potansiyel ‘ET’ değişimine karşı duyarlıdır. 2.2.3.1. Su Stresinin Etkilerinin Bitki Büyümesi ve Verime Etkileri Bitkilerde su stresi, hücresel su aktivitesi ve azaltılmış enerji potansiyeline, düşük hücre turgor basıncına, artan eriyik yoğunluklarına, azalan hücre basıncına ve dokuların kaybolan hidrasyonuna bağlıdır (Hale ve Orcutt, 1987). Sonuçta, hücre genişlemesi ve bölünmesi, hücre duvar oluşumu, protein ve klorofil sentezi, ve fotosentez yavaşlar. Önemli düzeyde bir gerilim oluştuğunda, solunum düzeyi yükselir, şeker ve proteinler birikir ve metabolizma bozunuma uğrar (Fitter ve Hay, 1987). 37 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR Su stresi arttıkça, bitkiler hücrelerindeki potansiyel ozmotik basınç azalır. Bu süreç turgorun korunmasını ayarlar. Ozmotik düzenlenme, hücrenin büyümesini düşük su düzeylerinde sürdürmesini sağlar (Kramer, 1983). Turgorun korunmasını sağlayan özellikler; ozmotik basıncın düşürülmesi, eriyiklerin biriktirilme kapasiteleri, ve hücrelerin elastiklik özelliklerini içerir (Hale ve Orcutt, 1987). Kuraklık geriliminin başlangıc evrelerinde, turgor ozmotik düzenlenme ile korunabilir. Gerilim sürerse bitkiler uyum sağlama özelliklerini kaybedebilirler ve verim düzeyleri, özellikle, reprodüktif gelişme döneminde daha çok kuraklıktan etkilenirler. Su geriliminde, kurak süreçte hızlı su emilimi yapan yapraklar, meyve ve daneden su çekebilirler (Rosenzweig ve Hillel, 1998). Kuraklık, yapraklarda yaşlanmayı ve yaprak dökümünü hızlandırır. Çiçeklenme, polen salınımı ve dane dolumu evrelerindeki su gerilimi, özellikle, buğdayda verimi etkilemektedir. Su gerilimi nedeniyle buğday veriminin azalması, Şekil 2.13’de görülmektedir. Buğdayda, yaprak oluşumu, başak taslağı oluşumu ve başak oluşumu etkilenir. 100 Maksimum verim oranı 90 80 70 60 50 Sapa kalkma Başak büyümesinin Kardeşlenme Çiçeklenme Süt olumu Olgunluk başlangıcı 40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Çıkıştan sonraki günler Şekil 2.13. Su stresinin buğday büyüme dönemlerindeki etkileri (Bauer, 1972) Tarla benzeri koşullar altında CO2 ve kuraklığın interaksiyonu konusunda oldukça az sayıda buğday çalışması özet olarak aşağıdaki gibi açıklanabilir (Bauer, 1972); 38 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR (i) Burçak KAPUR Yükseltilmiş [CO2] uygulamasında, buğday bitkisinin su kullanımı nemli koşullarda biraz azalabilir, ancak kuru koşullarda biraz artabilir ve (ii) Biyokütlenin ve dane veriminin yükseltilmiş [CO2] ile uyarılması kurak koşullarda nemli koşullardan daha büyük olma eğilimindedir. 2.2.4. CO2 Etkileşimleri Atmosferik CO2’nin artışı öncelikle C3 ve C4 bitkilerinin toplam bitki kuru ağırlıklarını arttırmakta veya kısmen arttırmaktadır. Başka bir deyişle CO2 artışı, C3 bitkilerinin toplam bitki kuru ağırlığını arttırır, C4 bitkilerinde ise bu artış azdır. CO2’nin yaprak tarafından asimilasyonunun artması ve bitki su ilişkilerinin gelişmesine bağlanmaktadır. Büyüme artışı su eksikliğinin oluşturduğu gerilim, düşük düzeyde bitki besin maddeleri ve yüksek sıcaklıkların büyümeyi kısıtlamasına karşın artan CO2 ile oluşur. Artan CO2’ye bitkinin yanıtı diğer gerekli kaynaklara da bağlıdır (ışık, su ve bitki besin maddesi ‘BBM’). Gerekli olan diğer kaynakların eksikliğinde CO2’nin etkisiyle oluşan verimdeki artışta azalma meydana gelir. Buna karşı, optimal koşullardaki oransal verim artışları daha yüksek seviyelerde gerçekleşmektedir. CO2’nin artışlarını, diğer çevresel değişkenlerle karşılaştırarak araştıran deneysel çalışmalar, CO2’nin etkisinin tarla koşullarında, çoğunlukla optimal olmayan koşullar altında, etkili olmasının araştırılması yönünden önemlidirler (Rosezweig, 1998). Işık: Yüksek düzeydeki CO2, bitkinin radyasyonu birkaç farklı yolla kullanımını geliştirmesini sağlar. Biyokimyasal düzeyde CO2 yoğunluğu “Kuvantum Verimi” (Işık Kullanım Etkinliği), başka bir deyişle fotosentez-ışık tepki eğrisinin başlangıç eğimini arttırır. Buğday gibi C3 fotosentetik yolunu izleyen bitkilerde, Işık Kullanım Etkinliği, artan CO2 ile fotorespirasyonun bastırılması nedeniyle artar. Düşük ışık düzeylerinde, CO2 alımının ‘Kuvantum Verimi’ne duyarlı olduğunda, CO2 artışı birim yaprak alanındaki fotosentez hızını arttırır. Artan CO2, düşük veya yüksek düzeydeki radyasyon seviyelerinde, bitki tarafından alınan radyasyonun kuru maddeye dönüştürülmesini artırır. Bu durum, sera endüstrisi tarafından CO2 ’nin 39 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR ışıkla olan ortak-bütünleşmiş düzenlenmesi-veya uyumlaştırılması olarak anılır (Gifford ve Morison, 1993). Sıcaklık: Sıcaklık gelişme süresini kısaltsa da kuramsal olarak bitki büyümesinin CO2 ve sıcaklık artışına olumlu tepki vermesi beklenmektedir. Atmosferik CO2’nin C3 bitkilerinde fotosolunumu azaltmasına karşın, net fotosentez hızı sıcaklıkla arttığından dolayı her iki etki arasında bir uyum söz konusudur. Bu nedenle, değinilen konuda çalışanların, söz konusu uyumu, dikkate almaları gerekmektedir. Elektron taşınmasının maksimum düzeyi ve karboksilasyon, sıcaklığa bağlı olarak bitki büyümesini arttırmaktadır. Sonuç olarak, sıcaklığın artmasıyla, kök ve başaklar gibi fotosentez ürünlerini depo eden organların büyümesi artmaktadır. Kuramsal yaklaşıma karşın, buğdayda yüksek CO2 ile yüksek sıcaklığın birbiriyle etkileşimi sonucu oluşacak olumlu etkilerin buğdayın gelişmesiyle ilişkili olduğunu kanıtlayan güçlü bir deneysel kanıt bulunmamaktadır. Çeşitli denemeler yüksek CO2 ve yüksek sıcaklığın etkisinin olumlu ve olumsuz sonuçlarını ortaya koymaktadır. Ayrıca çeşitli çalışmalarda düşük sıcaklıklarda (bir çok çeşit için 15 oC altında) CO2 artışına düşük düzeyde bitki tepkisi saptanmıştır. Buna karşın, bitkilerin CO2 ve sıcaklığa karşı olan ortak (birleşik birlikteki eylem) tepki mekanizmaları yeterince anlaşılmamıştır (Allen ve ark., 1990; Bazzaz, 1990). Bu mekanizmalar arasında bitki dokusunun kimyasal özellikleri, fenoloji (özellikle olgunlaşma), fotoperiodik kontrol, solunum adaptasyonu, ve patojenlere karşı olan etkileşimler olabilir. Örneğin Allen’nin kişisel görüşlerine göre, yüksek düzeydeki CO2, artan sıcaklıkla birleştiğinde soya fasulyesinde vejetatif gelişmeyi arttırmasına karşın üreme (reproduktif) gelişmesini bastırır. Ayrıca, yüksek düzeylerdeki CO2 ve sıcaklık ‘bitki sıcaklık sınırı’ düzeylerine olumlu etkiler yaparak hücre içindeki bozunumları engelleyebilir. Baket ve ark., (1992), çeltik verim düzeylerinin CO2 ’den çok, sıcaklıktan etkilendiklerini ortaya koymuştur. Su: Artan CO2 düzeyinin, stomaların kapanımına neden olarak bitki su stresini azaltacağı bilinmektedir. Suyun kısıtlı olduğu koşullarda, yüksek CO2’nin transpirasyonu düşürücü etkisiyle su kullanım etkinliği sulak koşullardakine göre daha fazla artar. Başka bir deyişle, suyun kısıtlı olduğu ortamlarda, su kullanım etkinliği yüksek, sulak koşullarda su kullanım etkinliği daha düşüktür. Gifford’a 40 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR (1979) göre, verimin kısıtlı sulama koşullarında daha düşük olmasına karşın, yükselen CO2’ye olumlu tepkisinin, yeterli suyun bulunduğu ortamlara göre, daha fazla olduğunu belirtmiştir. Buna karşın, Schonfeld ve ark. (1989) kışlık buğdayda yürüttüğü bir denemede, artan CO2’nin büyüme ve başaklanmaya etkisinin olumlu olmasına karşın, su stresinin olumsuz etkisini bastıramadığını saptamıştır. Chaudhuri ve ark., (1989) yüksek CO2’nin bitki su geriliminden dolayı oluşan olumsuz etkilerin dengelenmesinde önemli rol oynadığını saptamıştır. Bitki Besin Maddeleri (BBM) : Artan atmosfer CO2’nin bitki besin maddelerinin kullanılmasıyla karşılıklı etkileşimi sınırlı olarak araştırılmıştır. CO2 artışıyla bitki besin elementlerinin sınırlı olduğu koşullarda da verimde artış sağlandığı saptanmıştır (Sionit ve ark., 1981; Sionit, 1983; Cure ve ark., 1988). Buna karşın, çok düşük seviyede bulunan bitki besin maddelerinin BBM, bitki büyümesini, CO2’nin artmasına karşın kısıtlayabilir. BBM’yi arttırma eğilimi olmasına karşın, CO2’nin artmasından tam yararlanmak için yeterli gübrelemenin yapılması gerekmektedir. Gifford ve Morison’a göre (1993), göreceli ‘N’ azalması CO2’nin etkisini yok etmemekte, ama yaprak gelişmesini azaltarak kısıtlamaktadır. CO2 artışı, eğer, kök gelişimini arttırıyorsa; artan veya gelişen köklerin topraktan azot alımı artmaktadır. Kök gelişimi ‘N’ eksikliği ile azalmamasına karşın topraklarda önemli düzeyde ‘N’ noksanlıkları nedeniyle, artan CO2 etkili olamayabilir. Artan CO2’ye karşın buğday saplarında düşük düzeyde azot içerikleri saptanmıştır (Gifford ve Morison, 1993). 2.2.5. CO2, İklim Değişimi ve Buğdayda Verim CO2, sıcaklık ve yağış değişimleri ürünlerin yetişme koşullarını değiştirirler. Artan CO2’nin bitki üzerindeki fizyolojik etkisi, tarıma yararlı olabilir. Bu değişen koşullarda, bitki besin maddesi ve suyun kısıtlı olmadığı ortamlarda, kısa dönemlerde su kullanım randımanının ve fotosentezin arttığı saptanmıştır. Ancak, tarla koşullarında çoğu kez su ve bitki besin maddesi eksikliği söz konusu olduğundan verimde artış gerçekleşmeyebilir (Rosenzeweig, 1998). 41 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Burçak KAPUR Fizyolojik araştırmalardaki anahtar faktörlerin değişimlerinin bir arada gerçekleşmesinden dolayı, verimdeki değişimin nedenlerinin tam olarak anlaşılması çok güçtür. İklim değişiminin etkilerini gerçekçi olarak saptayabilmek için CO2 ile sıcaklık arasındaki etkileşimin üzerine daha çok araştırma yapmak gerekmektedir. Ayrıca, CO2’nin, sıcaklık ve yağış ile diğer çevresel faktörlerle ilişkilerinin anlaşılmasına gerek vardır ve bu tür çalışmaların her agro-ekosistem için yürütülmesi zorunludur (Rosenzeweig, 1998). 42 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR 3. MATERYAL ve YÖNTEM Çalışmada kullanılan yaklaşım, farklı aşamaları kapsayacak şekilde planlanmıştır (Şekil 3.14). Araştırma sırasında, öncelikle, Aşağı Seyhan Ovasında 1930-2005 yılları arasında sıcaklık ve yağış trendlerinin incelenmesi amaçlı, Devlet Meteoroloji Genel Müdürlüğü tarafından işletilen ve konumu Şekil 3.15’de verilen Adana meteoroloji istasyonunun toplam aylık veri seti Mann-Kendall trend analizi yöntemi ile değerlendirilmiştir. Bu yöntemin ayrıntıları Yue ve ark. (2002)’nda bulunmaktadır. İkinci aşama, bölgesel iklimin günümüz ve gelecek parametreleri için, Bölgesel Atmosferik Modelleme Sistemi ‘TERCH-RAMS’ adlı model koşularak sonuçların elde edilmesi ve bu sonuçların Aşağı Seyhan Havzasında bulunan meteoroloji istasyonlarının değerleri ile doğrulaması yapılarak ovada geleceğe yönelik olası iklim senaryosu oluşturulmuştur. Bu senaryo sonucunda elde edilen sıcaklık rejimi esas alınarak artan CO2 etkisi ile birlikte buğday büyümesigelişmesi ve verimliliği tam kontrollü koşullar altında (PGR15 iklim odalarında) incelenerek (günümüz ve gelecekte beklenen koşullarda) risk analizleri ile değerlendirilmesi yapılmıştır. 3.1. Çalışma Alanı Araştırma, Türkiye’de Doğu Akdeniz kıyısında yer alan Çukurova bölgesinin koşullarını yansıtan ortamda yürütülmüştür. Çukurova, Adana ovasının Akdeniz'e doğrudan doğruya komşu olan güney-batı kesimini oluşturur. Kuzeyde Orta Toros’ların ilk tepeleri eteğinden başlar. Doğuda Misis tepelerine yaslanır. Güneyde Karataş burnu, ovanın denize doğru en çok ilerleyen noktasını oluşturur. Batıda Toroslar ile deniz arasında gitgide darlaşan bir düzlük biçiminde, Erdemli’ye kadar ulaşır. Güney-doğu Misis tepeleriyle İskenderun körfezi içinde, doğuya doğru uzanmaktadır (Acaroğlu, 2010). Türkiye İstatistik Kurumu verilerine göre bölge nüfusunun yüzde 68.5’i şehirlerde, yüzde 31.5’i ise kırsal kesimde yaşamaktadır. Tarım alanlarının dağılımı incelendiğinde; bölgenin toplam tarım alanının ülke içerisinde yüzde 3.8’lik paya sahip olduğu görülmektedir. 43 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR GCM(1994-2003) Çalışma alanında 1930-2005 yılları arası iklim değişiminin analizi GCM(2070-2079) 1.AŞ A M A ISINMA FAKTÖRÜ (IF)=GCM (1994-2003)-GCM (2070-2079) NCEP/NCAR veri seti (1994-2003)+IF (Gelecek iklim koşulları için model girdisi) NCEP/NCAR veri seti (1994-2003) (Günümüz iklim koşulları için model girdisi) TERCH-RAMS Bölgesel iklim modelinin her iki dönem için koşulması (A2 IPCC emisyon senaryosu kullanılarak) 2.AŞ A M A Günümüz için elde edilen iklim parametrelerinin çalışma alanından seçilen meteoroloji istasyonlarının verileri (1994-2003) ile doğruluğunun kontrol edilmesi Geleceğe yönelik (2070-2079) iklim senaryosunun oluşturulması (Çukurova bölgesi için) Günümüz atmosfer karbondioksit koşulları (400ppm) altında Günümüz ve Gelecek sıcaklık ve yağış rejiminin buğday üzerine etkilerinin denenmesi A Elde edilen deneme bulgularının değerlendirilmesi Gelecek atmosfer karbondioksit koşulları (700ppm) altında Günümüz ve Gelecek sıcaklık ve yağış rejiminin buğday üzerine etkilerinin denenmesi B 3.AŞ A M A Günümüz ve Gelecek iklim koşulları için elde edilen iklim odası sonuçlarının Değerlendirilmesi (700 ppm CO2 Konsantrasyonunda) Elde edilen bulguların genel değerlendirilmesi ve geleceğe yönelik olası önerilerin oluşturulması Şekil 3.14. Çalışmanın akış şeması Çukurova’nın tarım sektörü payı (%19.4) ülke ortalamasının (%13.6) üzerinde gerçekleşirken, bölgenin sanayi ve hizmetler sektörünün Gayri Safi Yurtiçi Hasıla içerisindeki payları (sırasıyla %27.2 ve %53.4) ülke ortalamasının sırasıyla %28.4 ve %58 gerisinde kalmıştır (TÜİK, 2008). Şekil 3.15’de çalışmada kullanılan, bölgeyi hem tarımsal üretim hemde iklim koşulları açısından temsil eden, meteoroloji istasyonlarının konumları ve rakımları Ek 1’de verilmiştir. Çalışma alanında verileri kullanılan meteoroloji istasyonları Çukurova’nın yaklaşık %40’ını temsil etmekte ve Çukurova’da üretilen toplam buğdayın %75’i bu alanlardan elde edilmektedir. 44 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR Meteoroloji İstasyonları : Adana Kozan : Karaisali : Kozan Karaisalı : Ceyhan : Karataş Ceyhan Adana Karataş Şekil 3.15. Akdeniz iklimini yansıtan Çukurova’da seçilen önemli buğday üretim merkezlerinde araştırmada ele alınan meteoroloji istasyonları Çalışmada, Çukurova’nın seçilmesinin nedenleri aşağıda belirtilmektedir; • Çalışma alanının yer aldığı Akdeniz bölgesinin, küresel ısınma yönünden duyarlı bir alan olması, • Türkiye’nin Avrupa veya Avrupa Birliği için önemli bir gıda üretim alanı olması, • Buğdayın dünyanın en önemli stratejik ürünlerinden birisi olması ve Türkiye’de ki buğday üretiminin uzun bir tarihi geçmişinin olması, ayrıca, çalışılan bölgede buğdayın yaygın olarak üretilmesi ve Türkiyed’nin en yüksek verimleri burada elde edilmektedir, • Bölgenin potansiyel ve yeteneklerini güncel veriler yardımıyla ortaya koyan, ayrıntılı iklim değişikliği çalışmaları konusunda ciddi bir eksikliğin giderilmesidir. 45 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR 3.2. Bölgesel Atmosferik Modelleme Sistemi ‘TERCH-RAMS’ TERCH-RAMS, Bölgesel Atmosferik Modelleme Sistemi, yüksek düzeyde çok yönlü matematiksel yöntemler ve denklemler kullanılarak Colarado Üniversitesi ve Californiya’da Benzeşim ve Meteorolojik olayların kestirimi ve sonuçlarının tanımlanması adlı araştırma kurulu tarafından geliştirilmiştir. Bu modelin ana bileşenleri; 1-Gerçek meteorolojik koşulları benzeştiren bir atmosferik model, 2-Gözlenen meteorolojik verilerden atmosferik modelin çalışması için gerekli olan başlangıç verilerinin hazırlanması için gerekli olan veri analiz paketi, ve 3-Sonuçların canlandırılabilmesi için gerekli model ve atmosferik modelin sonuçlarıyla farklı programların karşılaştırılması için bağdaştırıcı analiz paketini içermektedir. TERCH-RAMS, çoğunlukla sınırlı bölgesel iklim tahmin modeli olarak kullanılmaktadır ve modelin parameterizasyonu orta-ölçekli veya yüksek çözünürlüklü bulut hücrelerine göre tasarlanmıştır. Buna karşın, TERCH-RAMS aynı zamanda küresel model olarak büyük ölçekli benzeşimler yapabilmektedir. Model benzeşiminde kullanılan sınırlayıcı alan ve bu alan içerisinde bulunan hücrelerin alt limiti bulunmamaktadır; bu durumda, içerisinde kasırga gibi mikro ve alt-mikro ölçekli iklim olayları simüle edilebilmektedir. TERCH-RAMS’ın çalışması esnasında büyük ölçekli çevresel sistemlerin modellemesi sürekli olarak devam ederken iki yönlü etkileşim içerisinde olan iç içe yerleşmiş hücreler, fırtınalar gibi küçük-ölçekli atmosferik sistemlerin de dikkate alınmasını sağlamaktadır. Atmosferik modelin oluşturulmasında önemli ölçüde hidrostatik olmayan, atmosfer dinamiği ve termodinamik kuralları içeren formüller ve buna ek olarak rakamlarla ifade edilebilen yönsüz nicelikli olan su buharı ve sıvı ve buz hidrometeor karışım oranlarını içeren formüller kullanılmıştır. Bunun dışında türbülant yayılma, solar ve karasal radyasyon, bulut oluşumunu ve etkileşimini içeren nem işlemleri, düşen yağış ve buz hidrometeorları, arazilerin kinematik etkileri, bulut yığınlarının konveksiyonu; atmosfer ve toprak katmanları, vejetasyon, kar örtüsü ve yüzey suları 46 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR ve yeryüzü arasındaki ısı değişimini içeren hesaplamalar da modelin çalışma kapsamına alınmıştır. TERCH-RAMS modeli, benzer amaçlı modellere oranla çok daha yeni bir yapı üzerine kurulmuş olup sayısal yapısı yüksek düzeyde ilerletilmiştir. Böylece daha esnek ve çok yönlü bir model haline getirilmiştir. Uzun bir çalışma dönemi sonunda TERCH-RAMS iklim çalışmalarına hazır hale getirilmiştir. 3.3. Pseudo Warming Yöntemi Küresel dolaşım model sonuçlarını bölgesel iklim modelinde girdi olarak kullanıp dinamik indirgeme (Dynamical Downscalling) yapmak iklim değişimi etkilerinin saptanmasında kullanılan önemli bir yöntemdir. Buna karşın bu iklim kestirim çalışmalarında bölgesel model için girdi olarak kullanılan küresel dolaşım modelinde (GCM) düşük çözünürlükten dolayı yıllar arası değişkenlik yeterli düzeyde olmadığından belirsizlikler bulunmaktadır. Aynı zamanda GCM sonuçlarının doğruluğunun yeterli düzeyde olmaması da bölgesel modellerin tahminlerinde sorun yaratmaktadır. Bu yaklaşım içerisinde Kimura (2004) tarafından geliştirilen Pseudo Warming yönteminin, geleceğe yönelik bölgesel simülasyonların doğruluğunu arttıracağı öngörülmektedir. Çalışmada kullanılan Pseudo Warming yönteminde bölgesel model girdisi olarak GCM yerine NCEP/NCAR (National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research) yeniden analiz verileri kullanılmaktadır. Bu veriler GCM sonuçlarına kıyasla, oluşumundan dolayı gerçek iklim koşullarını daha doğru yansıtmaktadır. NCEP/NCAR yeniden analiz verileri günümüz koşullarının simülasyonunda girdi olarak kullanılmıştır. Gelecek koşulları için ise simüle edilecek yılın GCM sonuçları ile günümüz GCM sonuçları arasındaki fark NCEP/NCAR analiz verilerine eklenerek geleceğe yönelik girdi olarak TERCHRAMS modelinde kullanılmaktadır. Bu yeni yaklaşım dahilinde çalışmada uygulanan pseudo warming yönteminin açılımı aşağıdaki şekildedir (bu açılım her iklim parametresi için uygulanmıştır): 47 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR CCSR_GCM: Tokyo Üniversitesi İklim Araştırma Birimi Global Sirkülasyon Modeli(Center for Climate System Research, University of Tokyo) CCSR_GCM (2070-2079)-CCSR_GCM (1994-2003)=IF (Isınma Faktörü) Girdi olarak kullanılacak veri seti; Günümüz iklim koşulları (1994-2003), NCEP/NCAR 1994-2003 Gelecek iklim koşullar (2070-2079), NCEP/NCAR 1994+IF, NCEP/NCAR 1995+IF, NCEP/NCAR 1996+IF, NCEP/NCAR 1997+IF, NCEP/NCAR 1998+IF, NCEP/NCAR 1999+IF, NCEP/NCAR 2000+IF, NCEP/NCAR 2001+IF, NCEP/NCAR 2002+IF, NCEP/NCAR 2003+IF TERCH-RAMS bölgesel iklim modeli günümüz için de koşularak çıktılarının, anılan dönem için, bölgede bulunan meteoroloji istasyonlarından alınan veriler kullanılarak karşılaştırması da yapılmıştır. TERCH-RAMS modelinin çıktıları, Yağış mm/hr, Kısa dalga boylu radyasyon W/m2, Uzun dalga boylu radyasyon W/m2, Basınç hPa, Rüzgar hızı m/s, Sıcaklık 0C, Su buharı basıncı hPa. 3.3.1. NCEP/NCAR İklim Verileri NCEP ve NCAR kuruluşları, atmosfer çalışmaları ve bu sahada gerekli olan ve iklim izleme olaylarının anlaşılması için geçmişten günümüze 40 yıllık global atmosfer analizlerini içeren veri seti oluşturmuştur. Bu küresel iklim veri seti bir çok ülkenin ulusal arşivleri, meteoroloji gözlem istasyonları, gemi ve uçak gözlemleri, radiosonda, uydu verileri ve hava tahmin modelleri kullanılarak spectral istatiksel interpolasyon yöntemi ile 210 km çözünürlüklü olarak hazırlanmıştır. Bu veri seti NCEP/NCAR Yeniden Analiz verileri olarak adlandırılmıştır. Veri tabanı bir çok ülke ve kuruluşun katkısıyla oluşturulmuştur. Yapılan doğrulama sonucunda veri setinin doğruluk düzeyinin yüksek olduğu saptanmış ve bu verilerin iklim çalışmaları için uygun bir materyal olduğu belirtilmiştir. NCEP/NCAR verilerinin sınır koşulları 48 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR (boundary fields) için gerekli analizler sırasıyla 1) SST: Sea Surface Temperature (Deniz yüzeyi sıcaklığı): Reynolds yeniden analiz verileri olan 1982-günümüz ve UKMO’nun (United Kingdom Meteorological Office) Global buz ve SST analizi ile oluşturulmuş, 2) Kar örtüsü: NESDIS (National Environmental Satellite, Data and Information Service) haftalık analizi ve klimatoloji çalışmaları ile belirlenmiş, 3) Buzullar: SMMR/SSMI (Scanning Multichannel Microwave Radiometer, Special Sounding Microwave/Imager) verilerinden hazırlanmış, 4) Albedo: Matthews (1985), 5) Toprak nemi: Pan ve Mahrt (1987); Mahrt ve Pan (1984); tarafından toprak modeli kullanılarak hazırlanmış, 6) Yüzey pürüzlülük uzunluğu: SIB (Simple Biosphere Model), 7) Bitki paterni: SIB (Simple Biosphere Model) Basit Biyosfer Modeli kullanılarak belirlenmiştir. 3.3.2. Modelde Kullanılan Emisyon Senaryosu Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli çalışma grubu (IPCC, 2001), salınımları, bunları oluşturan etmenleri ve emisyon senaryolarının oluşturulması yolunda yapılan nicel saptamaları, A1, A2, B1, B2 olarak dört ana senaryo çerçevesinde ortaya koymuştur. Her tahminin, iklim modellerinin çalışması için gereksinilen demografik, ekonomik ve teknolojik bileşkelere sahip olan emisyon senaryoları bulunmaktadır. Bu çalışmada iklim modelinde dört ana senaryo içerisinden CO2 artışının en yüksek düzeyde artacağını öngören A2 emisyon senaryosu kullanılmıştır. A2: A2 son derece değişken dünya koşullarının tanımlandığı bir senaryodur. Buradaki önemli vurgu yerel oluşumların ve kültürlerin korunmasıdır. Bu senaryoda bölgeler arasındaki gelişim desenleri çok yavaş bütünleşme göstermekte ve sürekli nüfus artışı söz konusudur. Ekonomik gelişme öncelikle bölgeseldir. Kişi başına düşen gelir ve teknolojik ilerlemeler yönünden ise diğer senaryolara göre bölünmüşlük göstermekte ve daha yavaş bir gelişme söz konusudur. A2 senaryosuna göre 2070-2079 süreci içersinde CO2 miktarının 700-1080 ppm olacağı öngörülmektedir. Günümüzde ise küresel CO2 içeriği 382 ppm’dir. 49 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR 3.4. İklimsel Verilerin Doğrulanmasında Kullanılan Tek Grup "t"-Testi t testi, hipotez testlerinde en yaygın olarak kullanılan yöntemdir. t testi ile iki grubun ortalamaları karşılaştırılarak, aradaki farkın rastlantısal mı, yoksa istatistiksel olarak anlamlı mı olduğuna karar verilir. Küçük örnekleme teorisi olarak da bilinen t dağımı, küçük örneklemlerle de çalışmaya imkan verdiğinden, meteoroloji istasyonları ile bölgesel iklim modeli verilerinin karşılaştırılması için büyük kolaylık sağladığından dolayı çalışmada kullanılmıştır. "t" testi örnek boyutunun küçük olduğu ve ana kütleye ilişkin standart sapmaların bilinemediği durumlarda "t" dağılımından yararlanarak; • İncelenen bir değişken açısından bir gruba ait ortalama değerin önceden belirlenen değerden farklı olup olmadığının, • İncelenen bir değişken açısından bağımsız iki grup arasında fark olup olmadığının, • İncelenen bir değişken açısından herhangi bir grubun farklı koşullar altındaki tepkilerinde farklılığın olup olmadığının incelenmesine yönelik hipotezleri test etmeye yönelik olarak geliştirilmiş bir analiz yöntemidir. Bu nedenle üç tür t testi bulunmaktadır. Bunlar tek grup t testi (one-sample t test), bağımsız iki grup arası farkların t testi (independent samples "t" test) ve eşleştirilmiş iki grup (paired-samples "t" test) arasındaki farklılıkların incelenmesine yönelik "t" testidir. Çalışmamızda ise tek grup "t"-Testi (one-sample test) kullanılmıştır. Bu test genellikle herhangi bir konuda belirli öngörülerde bulunulduğunda bu öngörünün doğruluk derecesini test etmek amacıyla uygulanır. Parametrik testlerden olan t testinde, doğrusal regresyonun rastgele değişkeni X’i Y zamanında dikkate alır. Bu istatistik teriminde, b1 regresyon katsayısı olarak hesaplanır, 50 3. MATERYAL ve YÖNTEM t= t= Burçak KAPUR r n−2 (3.1) 1− r2 b1 S (3.2) SS X 2 1 Sxy ) ( S = Sxy − n−2 Sxx 2 (3.3) Student t dağılımında serbestlik derecesi (n-2)’dir. Burada “n” örnek büyüklüğü “S” standart sapma, “SSx” bağımsız değişkenin kareler toplamıdır. Ho:q=0 (β1=0) hipotezine karşı, H1:q≠0 (β1≠0) önem düzeyi seçilir. (α), burada q ve (β1) anılan sıraya göre korelasyon ve regrasyon katsayılarıdır (Özfidaner, 2007). 3.5. Günümüz ve Gelecekteki İklim Koşullarında Buğday Büyüme-Gelişme ve Verimliliğinin Araştırılması ile İlgili Yöntemler 3.5.1. Kullanılan Bitki Büyütme Odalarının Özellikleri Buğdayın büyüme ve gelişmesine etki eden iklim etkilerinin değerlendirilmesi amacıyla, sıcaklığı, nemi, ortamdaki CO2 konsantrasyonunu ve ışığı tarımsal uygulamalar için tam olarak ayarlayabilen bitki büyüme odaları (PGR15, Conviron, Manitoba, Canada) kullanılmıştır (Şekil 3.16). Bitki büyütme dolabının sıcaklık, zaman, nem, ışık, program ve diğer fonksiyonlarını ayarlamaya yarayan kontrol paneli ile tüm gerekli ayarlamalar yapılmaktadır. Oda içerisinde hava dolaşımı ve homojen sıcaklık dağılımı en uygun biçimde sağlanmaktadır. 51 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR Şekil 3.16. Denemenin yürütüldüğü bitki büyütme odaları. Bu odalarda günümüz ve geleceğe ait iklim ve CO2 koşulları oluşturularak, bu değişimlerin buğday bitkisi üzerine etkileri incelenmiştir. Bitki büyüme odasının teknik özellikleri Çizelge 3.5’de verilmiştir. İki bitki büyütme odasında (PGR15, Conviron, Kanada) karbondioksit zenginleştirme sisteminin görünümü Şekil 3.17’de verilmiştir. Çizelge 3.5. PGR15 Bitki Büyüme Odasının Teknik Özellikleri Kullanım Alanı (m2) 1.5 Yüksekliği (cm) 160 Kapasitesi (litre) 2220 0 Sıcaklık Aralığı ( C) Işık kapalı 4-45/Işık açık 10-45 Işık Yoğunluğu (µmol photons m-2 s-1) Standart 875 /Opsiyonel 1150-1400 Entegre karbondioksit gübreleme sistemi ile bitki gelişim dönemi boyunca odaların atmosferi istenen CO2 düzeyinde tutulmuştur. Sistemin doğruluğu IRGA LCA3 (Analytical Development Corp., Hoddeston, UK) ile kontrol edilmiştir. 52 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR Şekil 3.17. Karbondioksit zenginleştirme sistemi. (A: Kontrol Paneli, B:CO2 sensörünün bağlı olduğu entegre kart, C: CO2 kaynağı, D: CO2’yi ortama ileten ünite). 3.5.2 İncelenen Buğday Çeşidi Denemede Çukurova Bölgesi ve sahil kuşağı için önerilen ve bölgede yaygın olarak yetiştirilen ve Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümünde yürütülen sıcaklığa toleransla ilgili çalışmalarda sıcağa orta derecede duyarlı olduğu saptanan Adana-99 buğday çeşidi kullanılmıştır. 3.5.3. Yetiştirme Koşulları Bitkiler, tekerrürlü olarak içinde 3 mm elekten geçirilen tarla toprağı (3 kısım) ve torf (1 kısım) bulunan 9 cm çapında, 22 cm yüksekliğinde, yüzey alanı (0.0063 m2) olan plastik saksılar içerisinde besin elementleri sınırlayıcı olmayacak şekilde yetiştirilmiştir. Tarla kapasitesine getirilen her saksıya 4 adet tohum ekilmiş; çıkıştan sonra seyreltilerek bir bitkiye indirilmiştir. Saksılar daha sonra iklim 53 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR odalarına yerleştirilmiştir. 10 günde bir saksıların yerleri değiştirilerek konum etkisi kaldırılmaya çalışılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında bitkiler iki ayrı bitki büyüme dolabında günümüz (günümüz sıcaklık ve CO2 konsantrasyonu) ve gelecekle ilgili tahmin edilen (kestirilen sıcaklık rejimi ve beklenen yüksek CO2 miktarı) iklim koşulları altında, iki farklı su uygulamasında yetiştirilmiştir. Vejetasyon dönemi boyunca CO2 miktarı günümüz koşulları için 400 ppmv ve gelecekte oluşacağı varsayılan senaryo (IPCC 2001, A2 senaryosu) için ise 700 ppmv olarak gece-gündüz sabit tutulmuştur. Sıcaklık rejimi bitkinin başlıca gelişme dönemleri (ekim, çıkış, çıkış kardeşlenme, kardeşlenme başlangıcı, kardeşlenme başlangıcı sapa kalkma başlangıcı, sapa kalkma başlangıcı başaklanma, başaklanma çiçeklenme, çiçeklenme dane dolumunun onar günlük dönemleri) için günümüz koşullarını yansıtan son 10 yıllık (1994-2003) ortalamaları (bölgede bulunan meteoroloji istasyonlarından alınan verilerin model sonucunun kalibre edilmesinde kullanılmıştır) ve gelecek için ise (2070-2079 yıllarının ortalama değeri) bölgesel iklim modeli simülasyon değerleri, esas alınarak ayarlanmıştır. İki aşamada da iki sıcaklık (N: günümüz sıcaklığı ve S: gelecekteki yüksek sıcaklık) ve iki su rejimi (T:tam sulama ve K:kısıtlı sulama) ele alınarak aşağıdaki uygulamalar oluşturulmuştur. Bu amaçla denemenin ilk ve ikinci yıllarında sırasıyla aşağıdaki konular ele alınmıştır: • Günümüz atmosfer karbondioksit içeriği-Günümüz sıcaklık-Tam sulama. C400NT • Günümüz atmosfer karbondioksit içeriği-Günümüz sıcaklık-Kısıtlı sulama. C400NK • Günümüz atmosfer karbondioksit içeriği-Gelecek sıcaklık -Tam sulama. C400ST • Günümüz atmosfer karbondioksit içeriği-Gelecek sıcaklık-Kısıtlı sulama. C400SK • Gelecek atmosfer karbondioksit içeriği-Günümüz sıcaklık-Tam sulama. C700NT • Gelecek atmosfer karbondioksit içeriği-Günümüz sıcaklık-Kısıtlı sulama. C700NK • Gelecek atmosfer karbondioksit içeriği-Gelecek sıcaklık-Tam sulama. C700ST • Gelecek atmosfer karbondioksit içeriğ-Gelecek sıcaklık-Kısıtlı sulama. C700SK 54 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR 3.5.4. Sıcaklık Rejimi Bitkiler iki ayrı bitki büyüme odalarında günümüz (normal sıcaklık, N) ve öngörülen gelecek (yüksek sıcaklık, S) sıcaklık koşulları altında yetiştirilmiştir. Sıcaklık rejimi, bitkinin gelişme dönemi boyunca maruz kalacağı sıcaklık ortalamaları esas alınarak belirlenmiştir. Günümüz sıcaklık rejimi sıcaklık derecesi son on yıllık ortalamalar (bölgede bulunan meteoroloji istasyonlarından) ve gelecek için ise (2070-2079) bölgesel iklim modeli simülasyon değerleri esas alınarak aşağıdaki şekilde ayarlanmıştır: Günümüz sıcaklık değeri, N: 17/11 o C Gündüz/Gece, Gelecek sıcaklık değeri, S: 20/14 oC Gündüz/Gece 3.5.5. Sulama Uygulaması Çalışmada sıcaklığın etkisini kuraklıktan ayırt edebilmek için normal ve kısıtlı olmak üzere iki farklı sulama uygulaması ele alınmıştır. Her iki sulama koşulu günümüz ve gelecek iklim odaları içerisinde uygulanmıştır. Tam sulama (T) günümüz su rejimine, kısıtlı sulama (K) ise gelecekte yağışta gerçekleşmesi beklenen azalma oranına uydurulmaya (-%25 yağışta azalış) çalışılmıştır. Bunun için ekimden önce eşit ağırlıkda hava kurusu toprak ile doldurulan saksılar tartıldıktan sonra tarla kapasitesi değeri saptanmıştır. Bu amaçla saksılar (alt kısmı delikli ve filtre kağıdı ile kaplı) su içerisinde 48 saat bekletilmiştir. Daha sonra üst kısmı buharlaşmayı önlemek için kapatılıp 48 saat serbest drenaj koşullarında tutulmuştur. Drene edilmiş saksılar tartılarak ilk ağırlığı ile son ağırlığı arasındaki fark tarla kapasitesi düzeyinde tutulan su miktarı olarak alınmıştır. Saksıların tümüne ekimde 15 ml su verilmiştir. Tam sulama koşulunda, tarla kapasitesi düzeyinde tutulan su miktarının %50’sine denk gelen ağırlık kaybı olduğu günde, tarla kapasitesinde tutulan suyu %75’e denk gelen ağırlığa çıkaracak miktarda (110 ml) su uygulaması yapılmıştır. Kısıtlı sulama koşulunda ise tarla kapasitesinde tutulan su miktarının %75’ine denk gelen ağırlık kaybı olduğunda, normal sulama koşulunda uygulanan su miktarının %75’i kadar su (82.5 ml) uygulanmıştır. Sulama zamanı saksıların, bitki ağırlıkları da dikkate alınarak yapılan tartımlarından elde 55 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR edilen ağırlık esasına göre ayarlanmıştır. Sulamalar buğdayda fizyolojik olgunluğa ulaşıldığında kesilmiştir. 3.5.6. Karbondioksit, Sıcaklık ve Su Dışındaki Koşulların Kontrolü Karbondioksit, sıcaklık ve su dışındaki diğer büyüme koşulları tüm uygulamalarda benzer tutulmuştur. Uygulamalara göre bitki büyütme dolaplarına yerleştiren saksılara ekimde saksı başına 50 ml su içerisinde çözünmüş 339 mg N-P-K(15-15-15) kompoze gübre, ekimden sonraki 22. ve 40. günlerde ise 50 ml su içerisinde 154 mg Amonyum Nitrat (%33) gübresi verilmiştir. Her aşamada, her iki bitki büyütme dolaplabı içerisinde ayarlanan ışık yoğunluğu bitki yüksekliğinde fotosentetik aktif radyasyon (PAR) 500 µmol foton m2 -1 s , gün uzunluğu ise 16 saat olacak şekilde ayarlanmıştır. Oransal nem oranı ise gündüzleri %60 geceleri ise %70 dolayında tutulmuştur. 3.5.7. Toprak Özellikleri Çalışmada kullanılan toprak, Hurma serisine ait yaşlı nehir terasları üzerinde oluşmuş ve Vertisol ordosunda sınıflandırılmaktadır (Dingil, 2008). Toprak, kil bünyeli ve bu değer %53’dir. Çok kireçli olmayan bu seri topraklarında kireç içeriği %6.1’dir. Organik madde içeriği %1.2 olarak belirlenmiştir. Denemede kullanılan topraklarla ilgili kimi fiziksel ve kimyasal içerik analizleri Çizelge 3.6a ve b’de verilmektedir. Çizelge 3.6a. Denemede kullanılan topraklarla ilgili kimi kimyasal analiz sonuçları Ece, P2O5, Azot, K2O, Kireç, Organik Madde, pH mmhos/cm kg/da % kg/da % % 0.19 6.62 3.65 0.238 114.64 6.1 1.2 Çizelge 3.6b. Denemede kullanılan topraklarla ilgili kimi fiziksel analiz sonuçları Tekstür Dağılımı, % Hacim Ağırlığı, Tekstür 3 g/cm Sınıfı Kum Silt Kil 1.1 26 21 53 C 56 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR 3.6. Yapılan Gözlemler ve Ölçümler Ölçüm ve gözlemlere çıkıştan itibaren başlanılarak hasatta son verilmiştir. Deneme süresince çıkıştan itibaren 10–15 gün aralıklarla aşağıda belirtilen gözlem ve ölçümler yapılmıştır. Yürütülen inçelemelerin yapıldığı buğday kısımlarının şematik gösterimi Ek 2’de verilmiştir. 3.6.1. Gelişim Seyri Çıkıştan itibaren olgunluğa kadar belirli aralıklarla sürekli olarak gözlemler yapılmış, bitkilerin gelişimi Zadoks Gelişim Skalasına (ZGS) göre değerlendirilmiştir (Zadoks ve ark. 1974). Bitkilerin %50’sinin içinde bulunduğu gelişme dönemi mevcut uygulama için geçerli değer sayılmıştır. İlgili gelişme döneminin ulaşıldığı gün de dahil edilerek başlıca gelişme dönemleri (Çıkış, 10; Kardeşlenme başlangıcı, 20; Sapa kalkma başlangıcı, 30; Karınlanma başlangıcı, 40; Başaklanma başlangıcı, 50; Çiçeklenme başlangıcı, 60; Fizyolojik olgunluk, 86) için ekim tarihinden itibaren geçen gün sayısı ve termal süre (sıcaklık toplamı) hesaplanmıştır. 3.6.2. Kardeş Sayısı ve Bitki Boyu Çıkıştan itibaren 7–10 gün aralıklarla en az 4 tekerrürlü olarak alınan bitki örneklerinde ana sap ve kardeşler birbirinden ayrıldıktan sonra kardeş sayısı belirlenerek, ana sap boyu (kök boğazından en son oluşmuş olan yaprağın yakacığına kadar olan mesafe), anasap başak (Başağın sapa bağlandığı boğumdan tepe başakçığın uç noktasına kadar olan mesafe cm cinsinden ölçülerek elde edilmiştir), alt ve üst sap uzunluğu (Sapın en alt noktasından bayrak yaprağın çıktığı boğuma kadar olan mesafe alt sap, üst kısmı ise üst sap olarak alınmıştır) ölçülmüştür. 57 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR 3.6.3. Yaprak Alanı Alınmış olan bitki örneklerinde ana sap ve kardeşler ayrıldıktan sonra yaprak ayası kesilerek kınından uzaklaştırılmış ve daha sonra, aya alanları (tek yüzlerinin) ölçümü yaprak alan ölçeri (Li-3100, Li-Cor Inc., Lincoln, NE) ile yapılmıştır (Şekil 3.18). Buğdayda dane verimi için bayrak yaprağının özel önemi dikkate alınarak bayrak yaprağı alanı ayrı ölçülmüştür. Elde edilen değerler kullanılarak, yaprak, sap ve bitki başına yaprak alanı değerleri hesaplanmıştır. Şekil 3.18. Yaprak alan ölçeri (Li-3100, Li-Cor Inc., Lincoln, NE) 3.6.4. Kuru Ağırlık Farklı kısımlarına ayrıldıktan sonra boy ve alan ölçümleri yapılmış olan bitki kısımları ile bir gece ıslatıldıktan sonra iyice yıkanarak topraktan ayrılan kökler, kurutma dolabında 70 oC’de sabit ağırlığa ulaşıncaya kadar kurutulduktan sonra tartılarak ağırlığı belirlenmiştir. 58 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR 3.6.5. Danede Madde Birikim Seyri Madde üretimini izlemek için çiçeklenmeden sonra alınan örneklerde, anasap başağı, başak harman makinesi ile (Hege16, Wintersteiger, Austria) harmanlanarak elde edilen daneler, yeniden kurutulup tartıldıktan sonra dane sayma makinesi ile (Contador, Pfeuffer GmbH, Kitzingen, Germany) sayıları belirlenmiştir. Ağırlık, dane sayısına bölünerek her bir danenin ağırlığı bulunmuş ve daneye madde birikim seyri izlenmiştir. 3.6.6. Dane Verimi ve Verim Ögeleri (Dane Sayısı ve Dane Ağırlığı) Fizyolojik olgunlukta (en son örnekleme) alınan bitki örneklerinde başaklar, anasap, ilk kardeş, ikinci kardeş ve diğer kardeş başakları olmak üzere dört bölüme ayrıldıktan sonra harmanlanarak yeniden kurutulup; önce toplam dane ağırlıkları daha sonra da dane sayıları belirlenmiştir. Elde edilen değerler kullanılarak başak ve bitki başına dane verimi (g) ve dane sayısı (adet başak-1) ile dane ağırlığı (mg) hesaplanmıştır. 3.6.7. Biyolojik Verim ve Hasat İndeksi Fizyolojik olgunlukta (en son örnekleme) alınan bitki örneklerinde toprak üstü organlardan elde edilmiş olan ağırlık değerleri kullanılarak, toplam toprak üstü ağırlık ve buna kök ağırlığı da eklenerek toplam ağırlık bulunmuştur. Elde edilen dane ağırlığının (DV) toprak üstü toplam kuru maddeye (BV) oranı olarak tanımlanan hasat indeksi (HI) aşağıdaki eşitliğe göre belirlenmiştir. HI = DV × 100 BV (3.4) Bu eşitlikte; HI = Hasat İndeksi, DV = Dane verimi, BV = Toprak üstü toplam kuru madde ağırlığı. 59 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR 3.6.8. Fizyolojik İncelemeler Yaprak tam teşekkül ettikten (kulakçıkların oluşması) sonra başlatılan bayrak yaprağı gaz değişimi, fotosentetik su kullanım etkinliği, azot ve klorofil içeriği ölçümleri, yapraklar tamamen sararıncaya kadar devam etmiştir. Yapraktan fotosentezle alınan (asimile edilen) karbondioksit gazı ve transpirasyonla kaybedilen su buharı hareket hızının belirlenmesine dayalı gaz değişimi ölçümlerinde CO2 ve H2O gazlarının konsantrasyon değişimleri portatif IRGA sistemi LCA3 (Analytical Development Corp., Hoddeston, UK) ile ölçülmüştür (Şekil 3.19). Şekil 3.19. Portatif IRGA sistemi LCA3 (Analytical Development Corp., Hoddeston, UK) Ölçümler, her uygulamadan rastgele seçilen 4-5 anasap bayrak yaprağın orta kısmında 500 µmol foton m-2 s-1 PAR altında yapılmıştır. LCA3 portatif sistemi bu 60 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR değerlere ve dışarıdan girişi yapılan yaprak alanı değerlerine dayanarak aşağıdaki parametreleri hesaplamaktadır. • An: Net fotosentez hızı (µmol CO2 m-2 s-1) • E : Transpirasyon hızı (m mol H2O m-2 s-1) • gs: Stoma iletkenliği (mol H2O m-2 s-1) Fotosentetik su kullanım etkinliği net fotosentez hızının (An) stoma iletkenliğine (gs) oranı ile bulunmaktadır. Yaprağın toplam klorofil içeriği, yaprak tarafından emilen kırmızı ışıkla yapraktan geçen arasındaki ilişkiden yararlanarak klorofil miktarını dolaylı olarak ölçen taşınabilir klorofil metre cihazı (Minolta SPAD-502, Osaka, Japan) ile yapılmıştır (Şekil 3.20). Yaprak azot içeriği (konsantrasyonu, %) ise kurutulup öğütülen yapraklarda danelerde ve üst sapta Kjeldahl metodu ile belirlenmiştir (AACC International, 2000). Şekil 3.20. Klorofil metre cihazı (Minolta SPAD-502, Osaka, Japan) 61 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR 3.6.9. Anasapta Danelere Azot Birikimi Danelerdeki azot miktarı, danelerin ağırlığı ile bu danelerde saptanmış olan azot konsantrasyonu esas alınarak, aşağıda verilen formüle göre hesaplanmıştır. Dane ağırlığı, mg; azot konsantrasyonu, % olmaktadır. Azot miktarı= Dane ağırlığı x Azot konsantrasyonu x 5.65 100 (3.5) 3.6.10. Bitki Su Tüketimi Deneme konusuna ilişkin bitki su tüketiminin belirlenmesinde su dengesi eşitliğinden yararlanılmıştır. I ∆S ET = × 10 + × 10 Ea Sa (3.6) Eşitlikte; ET= Evapotranspirasyon (mm) I= Uygulanan toplam su miktarı (mm) Ea=Etkin alan (cm2) (saksıda bitki aksamının iz düşümü) ΔS= Kök bölgesinde toprak su içeriğinde değişim (g=cm3) (deneme başlangıcıyla deneme sonundaki saksı ağırlığı farkı). Sa=Saksı alanı (cm2) 3.6.11. Su Kullanım Randımanı (SKR) Su kullanım etkinliği Bolton (1981) ve Cooper (1983) tarafından belirtilen aşağıdaki eşitlik kullanılmıştır. SKRBK = Biyolojik verim (mg/saksı) ET (mm) 62 (3.7) 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR Burada; biyolojik verim, bütün bitkinin (kök ve yeşil aksam) toplam ağırlığı olup (mg/bitki), ET (mm) ise “3.6” numaralı formülde verilmektedir. Buna ek olarak su kullanım randımanı dane (SKRD) ve yeşil aksam (SKRB) içinde aynı şekilde ayrı ayrı hesaplanmıştır. 3.7. Deneme Deseni Araştırmada bitki büyütme odalarının Gündüz/Gece), diğerinde ise gelecek (20/14 birinde günümüz (17/11 o C o C Gündüz/Gece) sıcaklık rejimi ayarlanmıştır (Şekil 3.21). Her odaya tam sulama için 56 ve kısıtlı sulama için 56 olmak üzere toplam 112 saksı yerleştirilmiştir. Örneklemeler sırasında her uygulama için en az 4 saksı kullanılmıştır. Olası konum etkisini elemine etmek için saksıların yeri on günde bir değiştirilmiştir. İncelenen özelliklerle ilgili bulguların istatistiki olarak değerlendirilmesinde MSTAT-C paket programı kullanılmıştır. Araştırmada ana faktör olarak CO2 ve sıcaklık, alt faktör ise sulama uygulamaları bölünen bölünmüş parseller deneme desenine göre varyans analizine tabi tutulmuştur. Deneme planının yerleşim düzeni Şekil 3.21’de gösterilmektedir. 63 3. MATERYAL ve YÖNTEM Burçak KAPUR C400/700S 160cm C400/700N 80 cm 22 cm 9 cm :Normal Sulama 180cm :Kısıtlı Sulama Şekil 3.21. Bitki büyütme odalarında saksıların uygulamalara göre yerleşim düzeni. 64 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4. BULGULAR VE TARTIŞMA 4.1. Çukurova Bölgesinde Değişen İklim ve Olası İklim Değişikliği 4.1.1. Çukurova Bölgesinde Gerçekleşmiş İklim Değişikliği Türkiye, küresel ısınmanın potansiyel etkileri açısından risk grubu ülkeler arasındadır. İklim değişikliğinin, özellikle Çukurova bölgesi gibi çölleşme tehdidi altındaki yarı kurak bölgelerinde, tarım ve su kaynakları açısından olumsuz etkilere yol açabileceği öngörülmektedir. Bu bağlamda öncelikle çalışma alanında geçmişten günümüze sıcaklık ve yağışın nasıl değişiklik gösterdiği belirlenmiştir. Türkiye’nin güneyinde yer alan Çukurova’da, örnek teşkil etmesi amacıyla sadece Adana meteoroloji istasyonu verilerine uygulanan Mann-Kendall trend analizi sonuçlarına göre, 1930-2005 dönemleri arasında yıllık ortalama sıcaklıklar önemli düzeyde artış göstermektedir (Çizelge 4.7). Bunun yanısıra, Haziran, Temmuz, ve Eylül ayları yıllık ortalama sıcaklıkların en fazla artış gösterdiği dönemler olarak belirlenmiştir. Anılan dönemin ilk ve son 15’er yıllık periyodlarına ilişkin sıcaklıkların, son 15 yılda, 0.5-1.5 ºC arasında arttığı saptanmıştır. Öyle ki dönem içerisinde önemsiz düzeyde sıcaklık artışı olduğu saptanan aylarda (Ocak-Mart dönemi) bile 0.5-1.1 ºC’lik artışlar belirlenmiştir. Aynı dönem için yağış eğilimleri incelendiğinde önemli düzeyde artış veya azalış saptanmamıştır. Çizelge 4.7. 1930-2005 yılları arasında sıcaklık ve yağışın trend analizi değerleri ve sıcaklık farkları Aylar Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Sıcaklık 1.281 1.305 1.273 1.710 2.504* 3.782* 3.975* 2.049* 3.589* 1.964* 1.970* 1.602 Yağış 0.034 0.834 -0.194 1.578 0.352 0.010 0.179 0.372 0.000 -0.144 1.211 0.814 * X 1990 − 2005 − X 1930 − 1945 0.6 0.3 1.1 1.0 0.7 1.3 1.3 0.7 1.1 0.7 0.1 0.2 %5 önem düzeyinde, 1.96’nın üzerinde olan değerler istatiksel açıdan önemli artış ve -1.96’nın altında olan değerler ise istatiksel açıdan önemli düzeyde azalış olduğunu belirtmektedir. 65 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Özfidaner (2007), Çukurova bölgesinde 1932-2002 yılları arası MannKendall trend analizi sonucunda yağış verilerinde önemsiz düzeyde artış saptamıştır. Mann-Kendall trend analizi kullanılan bir başka çalışmada ise 1950-1994 yılları arasında bölgede istatiksel açıdan önemli düzeyde sıcaklık artışı belirlenmiştir (Anonim, 2010). Bu yaklaşımlar çalışmada verilen bulgular ile örtüşmektedir. Karaca ve ark. (2000), Türkiye’de kaydedilen iklim değişikliklerin en göze çarpan özelliğin yaz aylarında yaşanan sıcaklık artışları olduğunu belirtmişlerdir. Yaz sıcaklıkları çoğunlukla Türkiye’nin batı ve güney batı bölgelerinde artış göstermektedir. Bu yaklaşım, çalışma alanında bulduğumuz sonuçlarla uyumluluk göstermektedir. 4.1.2. Çukurova Bölgesinde Olası İklim Değişikliği Çalışmada, anılan günümüz ve gelecek dönemleri için bölgesel iklim modelinden elde edilen sıcaklık ve yağış verileri ile birlikte aynı bölgelerde bulunan meteoroloji istasyonlarının verileri aşağıdaki çizelgelerde verilmektedir. Günümüz koşulları için NCEP/NCAR 1994-2003 kabul edilerek mevcut gözlem ve analiz verileri küresel iklim modeli CCSR/NIES GCM için başlangıç ve sınır koşulları olarak alınmıştır. Daha sonra CCSR/NIES modelinden elde edilen sonuçlar TERCHRAMS modeli için başlangıç ve sınır koşulları olarak alınmış ve böylece TERCHRAMS modelinin çalıştırılmasıyla elde edilen sonuçlar referans koşullar olarak adlandırılmıştır. IPCC’nin CO2 gazının 2070-2079 yılları arası 700 ppm değerine yükseleceğini öngören A2 senaryosu koşullarında küresel iklim modeli CCSR/NIES’den sağlanan başlangıç ve sınır koşulları ile çalıştırılan TERCH-RAMS sonuçları ise A2 senaryosu gelecek koşulları olarak belirlenmiştir. Bu iki sonuç arasındaki fark, belirlenen senaryo altında gelecekte meydana gelmesi öngörülen değişikliği yansıtmaktadır. Elde edilen sonuçlar ışığında, genel olarak Çukurova bölgesinde bulunan meteoroloji istasyonlarının konumlarına göre yapılan değerlendirmede, ortalama sıcaklıklarda anılan dönemler arasında yaklaşık 3oC’lik bir artış belirlenmiştir. Yağışlarda ise %25 ile %40 arasında azalma saptanmıştır (240-350 mm arasında 66 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR yıllık yağış azalması). Önol ve Semazzi (2008), IPCC’nin A2 emisyon senaryosuna dayalı RegCM3 bölgesel iklim modeli kullanılarak gerçekleştirdikleri geleceğe yönelik kestirimlerde, Çukurova bölgesinde, kış sıcaklıklarında 2.5-3.5 °C, yaz sıcaklıklarında 3-4 °C artışlar öngörmüşlerdir. Fujihara ve ark. (2008) tarafından Seyhan nehir havzasında iki farklı modelle ve 10 yıllık dönem kullanarak yapılan bir çalışma sonucunda yıllık ortalama sıcaklıkların 2 °C ile 2.7 °C arasında artmasının beklendiği belirtilmiştir. Çukurova Bölgesinde yapılan bir diğer çalışmada Şen (2009) RegCM bölgesel iklim modeli kullanarak yaptığı çalışmada ortalama sıcaklıklarda 3-4 °C’lik bir artış ve yağışlarda %15’lik bir azalış olacağını saptamıştır. Kjellström ve ark. (2007) çeşitli modellerle yaptıkları çalışmada bölge için kış sıcaklıklarında RegCM ile 5-7 °C, REMO ve CLM ile 3-5 °C, RCAO ile 1.53 °C sıcaklık artışları öngörmüşlerdir. Kimura ve ark. (2007) Seyhan havzasında 2080-2100 döneminde IPCC’nin A1B senaryosu ile yapılan kestirimde 2-3.5 °C artış ve yağışta ise 10-40 mm/ay azalma öngörmüşlerdir. Belirtilen araştırmacılar, bu çalışmada öngördüğümüz sonuçlarla aynı doğrultuda saptamalarda bulunmuşlardır. Nagano ve ark., (2007) ve Fujihara ve ark., (2008), bölgede yıllık yağış toplamında 150-180 mm arasında azalma öngörmüşlerdir. Alpert ve ark. (2008) 45-75 mm/3ay (A2 senaryosuna göre), Önol ve Semazzi (2008) 100-200 mm/3ay gibi benzer sonuçlar bulmuşlardır. Türkiye kapsamında iklim değişikliği değerlendirildiğinde, Giorgi ve ark. (1993) RegCM2 bölgesel iklim modelini kullanarak SRES A2 emisyon senaryosuna dayalı kestirimlerinde 30 yıllık klimatolojik dönemi yani 1961-1990 yılları arası ile 2071-2100 arası dönemi kıyaslamıştır. Türkiye açısından bakıldığında, kış aylarında tahmin edilen sıcaklık artışının ülkenin doğu kesiminde daha yüksek olduğu gözlemlenebilir. Yaz mevsiminde bu görüntü tersine dönmekte ve özellikle Ege bölgesi olmak üzere ülkenin batı kesimi 6 °C’ye kadar varan sıcaklık artışına maruz kalmakta iken ülkenin geneli için bölgelere göre ortalaması alınmış yıllık ortalama sıcaklık artışı 2-3°C olarak tahmin edilmektedir. Genel olarak, yağış Türkiye’nin Ege ve Akdeniz kıyılarında azalmakta, Karadeniz kıyılarında ise artmaktadır. Yaz mevsiminde Türkiye’ye düşen yağış miktarında çok büyük bir değişiklik olmayacaktır. Türkiye’nin tamamı için sonbahar mevsiminde toplam yağış 67 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR miktarında az bir artış beklenmektedir. Bu tahminlerde çalışmada ulaştığımız sonuçlarla benzer şekilde görülmektedir. Bölgede seçilen meteoroloji istasyonlarının verileri ayrıntılı olarak incelendiğinde. Adana meteoroloji istasyonunda günümüz ortalama sıcaklık ile aynı dönem için koşulan model verileri arasında ortalama 0.82 °C’lik bir sapmayla kestirim yapmaktadır. Günümüz ile gelecek sıcaklık değerleri arasındaki fark ise 3 °C olarak saptanmıştır. Sıcaklığın en çok artış gösterdiği aylar bahar ve sonbaharda daha fazla olup Mart, Nisan, Mayıs, Ekim ve Kasım olarak belirlenmiştir (Çizelge 4.8). Çizelge 4.8. Adana meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCH-RAMS (TRA) bölgesel iklim modelinin ortalama sıcaklık (°C) sonuçları Adana Met.İst.Ort. Sıcak. Değ., (°C) Ay (1994–2003) Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık 8.85 9.42 11.97 15.91 20.79 24.38 26.59 26.94 24.65 20.53 14.84 10.87 TRA Modeli ile Ort. Sıc. Değ., (°C) (1994–2003) TRA Modeli Ort. Sıcaklık Farkı (°C) TRA Modeli ile Met. İst. Sıcaklık Farkı, (°C) (2070–2079) (1994-2003 ile 2070-2079) 0.70 1.00 0.87 0.93 0.86 1.03 1.38 1.27 0.89 0.79 0.44 -0.32 12.15 12.93 16.25 20.96 25.33 28.54 30.00 30.57 28.53 24.73 18.86 12.63 2.61 2.52 3.42 4.11 3.68 3.12 2.03 2.36 2.98 3.41 3.59 2.09 9.54 10.41 12.83 16.85 21.64 25.42 27.97 28.22 25.55 21.32 15.27 10.54 TRA Ort. Sıc. Değ., (°C) Yağış verilerine bakıldığında meteoroloji istasyonu verileri ve aynı dönem için koşulmuş bölgesel iklim modeli sonuçları arasında yıllık toplamda 96 mm’lik bir fark ile kestirim yapılmıştır. Günümüz ve gelecek için koşulan modelde yağış farklılığı ise yıllık 285 mm olarak belirlenmiştir (yağışta %40 azalma). Adana meteoroloji istasyonu verilerine göre yağışların en çok düşüş göstereceği dönem Ocak ve Aralık olarak saptanmıştır (Çizelge 4.9). 68 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Çizelge 4.9. Adana meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCH-RAMS bölgesel iklim modelinin aylık yağış (mm) sonuçları Ay Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Adana Met. İst. Aylık Yağış Değ., (mm) TRA Mod. Aylık Yağış Değ., (mm) (1994–2003) 109.68 79.98 57.99 65.25 43.46 9.91 6.80 9.40 20.33 42.80 88.82 130.71 TRA Modeli, Aylık Yağış Farkı (mm) TRA Mod. Aylık Yağış Değ., (mm) (1994–2003) TRA Mod. ile Met. İst. Yağış Farkı (mm) (2070–2079) (2070–2079 ile 1994–2003) 112.03 85.01 66.90 70.81 50.42 15.45 1.97 2.66 2.58 24.60 94.67 139.40 2.35 5.03 8.91 5.56 6.96 5.54 -4.83 -6.74 -17.75 -18.20 5.85 8.69 86.39 68.92 45.43 45.63 34.40 8.08 7.12 0.75 1.55 15.40 60.14 107.28 -55.64 -26.09 -31.47 -35.18 -16.01 -7.37 5.15 -1.91 -1.03 -9.20 -34.53 -72.12 Karaisalı meteoroloji istasyonunda ise günümüz ortalama sıcaklık ile aynı dönem için koşulan model verileri arasında ortalama 0.2 °C’lik bir sapmayla kestirim yapılmaktadır. Günümüz ile gelecek sıcaklık arasındaki fark ise 3 °C olarak saptanmıştır. Sıcaklığın en çok artış gösterdiği aylar Mart, Nisan, Mayıs olarak belirlenmiştir (Çizelge 4.10). Çizelge 4.10. Karaisalı meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCH-RAMS bölgesel iklim modelinin ortalama sıcaklık (°C) sonuçları Ay Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Karaisalı Met.İst.Ort. Sıc. Değ., (°C) TRA Modeli ile Ort. Sıc. Değ., (°C) (1994–2003) (1994–2003) 9.39 10.29 12.39 16.23 21.15 25.21 28.01 28.06 25.35 21.41 15.55 10.62 9.64 10.45 12.86 16.83 21.60 25.20 27.93 28.01 25.75 21.43 15.78 10.61 TRA Modeli ile Met. İst. Sıcaklık Farkı, (°C) 0.25 0.16 0.47 0.60 0.45 -0.01 -0.08 -0.05 0.40 0.02 0.23 -0.01 69 TRA Ort. Sıc. Değ., (°C) (2070–2079) 12.26 13.01 16.55 20.95 25.43 28.44 30.50 30.56 28.43 24.83 18.88 12.67 TRA Modeli Ort. Sıcaklık Farkı (°C) (1994-2003 ile 2070-2079) 2.62 2.56 3.69 4.12 3.83 3.24 2.57 2.55 2.68 3.40 3.10 2.06 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Karaisalı Meteoroloji istasyonunun yağış verilerine ve aynı dönem için koşulmuş bölgesel iklim modeli sonuçları arasında yıllık toplamda 38 mm’lik bir fark oluşmuştur. Günümüz ve gelecek için koşulan modelde yağış farklılığı ise yıllık 357 mm ile en fazla yağışın azalacağı bölge olarak belirlenmiştir. Karaisalı meteoroloji istasyonu verilerine göre yağışların en çok düşüş göstereceği dönem, Adana meteoroloji istasyonundaki gibi Ocak ve Aralık olarak saptanmıştır (Çizelge 4.11). Çizelge 4.11. Karaisalı meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCH-RAMS bölgesel iklim modelinin aylık yağış (mm) sonuçları Karaisalı Met. İst. Aylık Yağış Değ., (mm) Ay (1994–2003) Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık 142.23 91.94 87.59 95.59 87.56 37.37 17.17 29.66 28.98 53.37 111.42 186.79 TRA Mod. Aylık Yağış Değ., (mm) (1994–2003) 138.00 86.13 90.00 97.04 90.42 41.75 16.85 31.74 32.71 51.71 112.67 178.97 TRA Mod. TRA Mod. ile Met. Aylık İst. Yağış Yağış Değ., Farkı (mm) (2070–2079) (mm) -4.23 90.67 -5.81 57.95 2.41 56.41 1.46 73.03 2.86 61.90 4.38 27.54 -0.32 8.02 2.08 20.95 3.73 15.99 -1.66 38.66 1.25 77.94 -7.82 89.98 TRA Modeli, Aylık Yağış Farkı (mm) (2070–2079 ile 1994–2003) -47.33 -28.18 -33.59 -24.01 -28.51 -14.21 -8.83 -10.79 -16.72 -13.05 -34.73 -88.99 Günümüz ortalama sıcaklık ile aynı dönem için koşulan model verileri arasında ortalama 0.4 °C’lik bir farklılık Ceyhan meteoroloji istasyonunda belirlenmiştir. Günümüz ile gelecek sıcaklık arasındaki fark ise 2.96 °C olarak saptanmıştır. Sıcaklığın en çok artış gösterdiği aylar Ağustos, Eylül, Ekim olarak belirlenmiştir (Çizelge 4.12). 70 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Çizelge 4.12. Ceyhan meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCH-RAMS bölgesel iklim modelinin ortalama sıcaklık (°C) sonuçları Ceyhan Met.İst.Ort. Sıc. Değ., (°C) (1994–2003) Ay Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık 8.54 9.56 12.16 16.18 21.24 25.40 27.94 27.64 24.74 20.38 14.11 9.62 TRA Modeli ile Met. İst. Sıcaklık Farkı, (°C) 0.19 0.23 -0.07 0.60 0.03 -0.11 1.05 0.11 0.22 0.85 0.91 0.39 TRA Modeli ile Ort. Sıcak. Değ., (°C) (1994–2003) 8.73 9.79 12.09 16.78 21.27 25.29 28.99 27.75 24.96 21.23 15.02 10.01 TRA Ort. Sıc. Değ., (°C) (2070–2079) 11.46 12.75 14.77 19.57 24.43 28.36 30.87 31.01 28.31 24.88 18.02 12.96 TRA Modeli Ort. Sıcaklık Farkı (°C) (1994-2003 ile 2070-2079) 2.73 2.96 2.68 2.79 3.16 3.07 1.88 3.26 3.35 3.65 3.00 2.95 Anılan istasyonun yağış verilerine ve aynı dönem için koşulmuş bölgesel iklim modeli sonuçları arasında yıllık toplamda 32 mm’lik bir fark oluşmuştur. Günümüz ve gelecek için koşulan modelde yağış farklılığı ise yıllık 245 mm olarak belirlenmiştir. Ceyhan meteoroloji istasyonu verilerine göre yağışların en çok düşüş göstereceği dönem, Adana ve Karaisalı meteoroloji istasyonlarındaki gibi Ocak ve Aralık olarak saptanmıştır (Çizelge 4.13). Çizelge 4.13. Ceyhan meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCH-RAMS bölgesel iklim modelinin aylık yağış (mm) sonuçları Ay Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Ceyhan Met. İst. Aylık Yağış Değ., (mm) 96.21 106.66 92.10 80.44 50.02 19.42 11.19 8.53 28.89 51.55 82.58 131.61 TRA Mod. Aylık Yağış Değ., (mm) (1994–2003) 98.96 101.99 89.80 83.03 55.92 18.77 13.97 11.76 25.95 49.93 84.07 129.99 TRA Mod. ile Met. İst. Yağış Farkı (mm) 2.75 -4.67 -2.30 2.59 5.90 -0.65 2.78 3.23 -2.94 -1.62 1.49 -1.62 71 TRA Mod. Aylık Yağış Değ., (mm) (2070–2079) 65.97 78.99 53.01 63.99 34.98 9.01 7.92 7.45 18.89 35.06 63.02 79.88 TRA Modeli, Aylık Yağış Farkı (mm) (2070–2079 ile 1994–2003) -32.99 -23.00 -36.79 -19.04 -20.93 -9.76 -6.05 -4.31 -7.06 -14.87 -21.05 -50.11 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Karataş meteoroloji istasyonunda günümüz ortalama sıcaklık ile aynı dönem için koşulan model verileri arasında yıllık ortalama 0.5 °C’lik bir farklılık oluşmuştur. Günümüz ile gelecek sıcaklık arasındaki fark ise 2.53 °C olarak saptanmıştır. Sıcaklığın en çok artış gösterdiği aylar Mayıs, Haziran, Temmuz olarak belirlenmiştir (Çizelge 4.14). Çizelge 4.14. Karataş meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCH-RAMS bölgesel iklim modelinin ortalama sıcaklık (°C) sonuçları Ay Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Karataş Met.İst.Ort. Sıc. Değ., (°C) TRA Modeli ile Ort. Sıc. Değ., (°C) (1994–2003) (1994–2003) TRA Modeli ile Met. İst. Sıcaklık Farkı, (°C) 9.73 11.79 13.09 17.78 21.67 26.29 28.09 28.75 25.99 22.23 16.99 12.01 -0.87 0.18 -0.82 0.60 0.20 1.04 0.60 0.72 0.05 0.48 0.76 0.28 10.6 11.61 13.91 17.18 21.47 25.25 27.49 28.03 25.94 21.75 16.23 11.73 TRA Ort. Sıc. Değ., (°C) (2070–2079) 11.86 13.95 14.98 20.37 24.28 29.57 31.36 31.24 28.51 24.56 19.49 14.56 TRA Modeli Ort. Sıcaklık Farkı (°C) (1994-2003 ile 2070-2079) 2.13 2.16 1.89 2.59 2.61 3.28 3.27 2.49 2.52 2.33 2.5 2.55 Yağış verilerine bakıldığında meteoroloji istasyonu verileri ve aynı dönem için koşulmuş bölgesel iklim modeli sonuçları arasında yıllık toplamda 81 mm’lik bir fark oluşmuştur. Günümüz ve gelecek için koşulan modelde yağış farklılığı ise yıllık 357 mm olarak belirlenmiştir. Karataş meteoroloji istasyonu verilerine göre yağışların en çok düşüş göstereceği dönem, Adana meteoroloji istasyonundaki gibi Ekim, Kasım ve Aralık olarak saptanmıştır (Çizelge 4.15). 72 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Çizelge 4.15. Karataş meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCH-RAMS bölgesel iklim modelinin aylık yağış (mm) sonuçları Karataş Met. İst. Aylık Yağış Değ., (mm) Ay (1994–2003) Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık 130.47 102.43 71.13 48.74 47.74 11.26 4.69 12.56 31.81 81.16 129.90 199.91 TRA Mod. Aylık Yağış Değ., (mm) (1994–2003) TRA Mod. Met. İst. Yağış Farkı (mm) 110.97 108.94 79.00 52.43 40.82 14.87 8.47 11.86 27.85 79.03 117.97 189.29 -19.50 6.51 7.86 3.69 -6.93 3.62 3.78 -0.70 -3.96 -2.13 -11.93 -10.62 TRA Mod. Aylık Yağış Değ., (mm) (2070–2079) 73.87 69.59 52.91 36.09 24.98 7.01 3.06 6.05 14.49 31.96 73.99 89.97 TRA Modeli, Aylık Yağış Farkı (mm) (2070–2079ile 1994–2003) -37.10 -39.35 -26.09 -16.34 -15.83 -7.86 -5.41 -5.81 -13.36 -47.07 -43.98 -99.32 Günümüz ortalama sıcaklık ile aynı dönem için koşulan model verileri arasında ortalama 0.2 °C’lik bir farklılık Kozan meteoroloji istasyonunda belirlenmiştir. 2070-2071 dönemi içerisinde referans iklime göre sıcaklık 2.5 °C artacağı öngörülmektedir. Sıcaklığın en çok artış gösterdiği aylar Mart, Nisan ve Kasım olarak belirlenmiştir (Çizelge 4.16). Çizelge 4.16. Kozan meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCH-RAMS bölgesel iklim modelinin ortalama sıcaklık (°C) sonuçları Ay Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Kozan Met.İst.Ort. Sıcaklık Değ., (°C) TRA Modeli ile Ort. Sıcaklık Değ., (°C) (1994–2003) (1994–2003) 10.55 11.37 13.44 17.25 22.32 26.31 28.81 28.56 25.93 22.24 15.75 11.65 TRA Modeli ile Met. İst. Sıcaklık Farkı, (°C) 10.68 11.29 13.49 17.73 22.67 26.27 28.95 28.71 25.86 22.53 15.82 11.51 0.13 -0.08 0.05 0.48 0.35 -0.04 0.14 0.15 -0.07 0.29 0.07 -0.14 73 TRA Ort. Sıc. Değ., (°C) (2070–2079) 12.47 14.03 16.46 20.84 25.32 28.85 30.96 31.08 28.51 24.97 18.77 12.99 TRA Modeli Ort. Sıcaklık Farkı (°C) (1994-2003 ile 2070-2079) 1.79 2.74 2.97 3.11 2.65 2.58 2.01 2.37 2.65 2.44 2.95 1.48 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Kozan meteoroloji isatosyonu yağış verileri ve aynı dönem için koşulmuş bölgesel iklim modeli sonuçları arasında yıllık toplamda 73 mm’lik bir fark oluşmuştur. Gelecekte A2 senaryosu altında koşulan bölgesel iklim modeline göre yıllık 298 mm yağışın azalacağı belirlenmiştir. Kozan meteoroloji istasyonu verilerine göre yağışların en çok düşüş göstereceği dönem, Ocak, Şubat ve Mart olarak saptanmıştır (Çizelge 4.17). Çizelge 4.17. Kozan meteoroloji istasyonu ve aynı bölge için TERCH-RAMS bölgesel iklim modelinin aylık yağış (mm) sonuçları Ay Kozan Met. İst. Aylık Yağış Değ., (mm) TRA Mod. Aylık Yağış Değ., (mm) (1994–2003) (1994–2003) Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık 90.18 84.76 97.66 97.53 73.61 49.97 33.92 37.08 45.79 58.99 95.40 99.74 TRA Mod. ile Met. İst. Yağış Farkı (mm) TRA Mod. Aylık Yağış Değ., (mm) 17.85 3.25 -10.96 -6.80 -11.30 -11.22 1.95 1.63 3.96 1.64 -1.53 0.83 61.27 48.93 43.51 65.73 54.50 28.04 27.22 18.65 25.85 45.56 67.14 69.68 108.02 88.01 86.70 90.73 62.32 38.75 35.87 38.71 49.75 60.63 93.87 100.57 TRA Modeli, Aylık Yağış Farkı (mm) (2070–2079 ile 1994–2003) (2070–2079) -46.75 -39.08 -43.19 -25.00 -7.81 -10.71 -8.65 -20.06 -23.90 -15.07 -26.73 -30.89 Meterolojoji istasyonları ile model verileri kıyaslaması, 10 yıllık ortalama sıcaklık değerleri için 0.2-0.82 °C arasında sapma gerçekleşmiştir. Aynı dönem için yağış verileri incelendiğinde ise 32-96 mm arasında değişen bir sapma ile kestirim yapılmıştır.Yağış verilerinde, model benzeşim sonuçları ile gözlem değerleri arasındaki fark fazla gibi görünsede model çalışmalarında bu tür farklılıkların normal olduğu unutulmamalıdır. Bu sonuçlar ışığında sıcaklık ve yağış değerlerinin kestiriminde TERCH-RAMS bölgesel iklim modeli iyi bir performans göstermektedir. Anılan bölgede yapılan bir çalışmada havza ölçeğinde doğrulama yapılarak, ortalama sıcaklık değerlerinde gözlem değerlerine göre 2.8 °C ile -4.3 °C arasında değişen aralıkta sapmayla kestirim yapılmıştır. Ortalama havza yağış 74 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR parametresinde ise model değerinin (639 mm) gözlem oratalamasından (625 mm) yıllık 14 mm’lik sapma gösterdiği belirtilmiştir (Şen, 2009). 4.1.2.1 TERCH-RAMS Model Karşılaştırılması Atmosferik olayların Sonuçları matematiksel ile Gözlem Değerlerinin modellerle çözümlenerek yapılan kestirimlerde bir çok etkenin bir arada değerlendirilmesi gerekliğinden dolayı yapılan tahminlerde farklılıklar oluşabilmektedir. Yağışların oluşumu, yeryüzü şekillerinin iklim parametrelerine etkileri, atmosfer sirkülasyonlarının parametizasyonu gibi karışık etmenlerin en uygun matematiksel yaklaşımlarla çözümlenmesi ile modellerin doğruluk dereceleri artmaktadır. Bu tür faktörler model kestirimlerinin doğruluğunun kontrolünü gerekli kılmaktadır. Bu yaklaşım dahilinde, TERCHRAMS modelinin sonuçları ile gözlem sonuçlarının doğrulaması istasyon ölçeğinde, t-testi kullanılarak yapılmıştır. Meteoroloji istasyonlarının aylık sıcaklık ortalama değerleri ele alınarak yapılan t-testi sonuçları Çizelge 4.18’de verilmektedir. Adana ve Ceyhan meteoroloji istasyonlarının model verileri istatiksel açıdan gözlem değerlerinden farklı çıkarken, Karaisalı, Karataş ve Kozan istasyonlarının değerleri istatiksel açıdan farklılık göstermemektedir. Gözlenen ve kestirimi yapılan ortalama sıcaklık verileri arasındaki en yüksek fark 0.82 °C ile Adana meteoroloji istasyonunda olurken, Kozan meteoroloji istasyonu ise 0.11 °C ile en düşük fark ile kestirilmiştir. Çizelge. 4.18. Meteoroloji İstasyonları ile TERCH-RAMS modeli ortalama sıcaklık verileri t-testi sonuçları İstasyon Adı Adana Karaisalı Ceyhan Karataş Kozan Meteoroloji İstasyonu Ortalama Sıcaklık Varyans Değeri, C0 17.97 46.51 18.63 50.24 18.12 53.76 19.26 42.59 19.51 48.69 TERCH-RAMS Ortalama Sıcaklık Varyans Değeri, C0 18.79 50.26 18.84 49.19 18.49 54.37 19.53 47.36 19.62 49.20 *:%0.01 önem düzeyinde istatiksel açıdan fark vardır. 75 t-değeri -6.46* -2.99 -3.2* -1.57 -2.04 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Yağış verileri incelendiğinde ise hiçbir istasyonda gözlem değerleri ile model değerleri arasında istatiksel açıdan farklılık saptanmamıştır (Çizelge 4.19). Açıkça görülmektedirki çalışma alanındaki istasyonların model kestirimlerinin doğruluk düzeyi yüksektir. Karataş meteoroloji istasyonunda kestirilen ve gözlenen veriler arasındaki fark 2.53 mm ile en yüksek değer olurken, Adana meteoroloji istasyonunda 0.12 mm’lik fark en düşük değer olarak belirlenmiştir. Bu veriler modelin bize yağışlarda doğruluğu çok yüksek kestirimler yaptığını göstermektedir. Çizelge. 4.19. Meteoroloji İstasyonları ile TERCH-RAMS modeli ortalama yağış verileri t-testi sonuçları İstasyon Adı Adana Karaisalı Ceyhan Karataş Kozan Meteoroloji İstasyonu Ortalama Yağış Varyans Değeri 55.42 1683.74 80.80 2578.88 63.26 1660.31 72.65 3512.32 72.05 648.56 TERCH-RAMS Ortalama Yağış Değeri Varyans 55.54 80.66 63.67 70.12 71.16 2186.08 2324.93 1585.29 3002.79 694.90 t-değeri -0.04 0.12 0.99 0.99 0.36 *:%0.01 önem düzeyinde istatiksel açıdan fark vardır. 4.2. CO2, Sıcaklık ve Su Rejiminin Buğday Üzerine Etkileri Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümünde mevcut iki bitki büyütme odalarında Adana-99 buğday çeşidinde günümüz atmosfer karbondioksit içeriği ve IPCC’nin öngördüğü A2 senaryosuna göre 2070-2079 dönemindeki karbondioksit içeriği altında, günümüz ve gelecekte Çukurova Bölgesi için öngörülen sıcaklık ve su rejiminin (gelişme boyunca 3°C’lik sıcaklık artışı ve %25 oranındaki su azalışı-kuraklık artışı) etkileri incelenmiştir. Adana-99 buğday çeşidi Çukurova Bölgesi ve sahil kuşağı için önerilen ve bölgede yaygın olarak yetiştirilen ve Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümünde yürütülen sıcaklığa toleransla ilgili çalışmalarda sıcağa orta derecede duyarlı olduğu saptanan bir çeşittir. 76 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.1. Fenolojik Gelişme Çukurova bölgesinde iklim değişikliğinin buğday üzerine etkileriyle ilgili deneme sonucunda çalışmada yer alan Adana-99 buğday çeşidine ait fenolojik gelişme seyri Zadoks Gelişme Skalası’na (ZGS) (Zadoks ve ark. 1974) göre belirlenmiştir. Bitkilerin %50’sinin içinde bulunduğu gelişme dönemi mevcut uygulama için geçerli değer sayılmıştır. İlgili gelişme döneminin ulaşıldığı gün de dahil edilerek başlıca gelişme dönemleri (Çıkış, 10; Kardeşlenme başlangıcı, 20; Sapa kalkma başlangıcı, 30; Karınlanma başlangıcı, 40; Başaklanma başlangıcı, 50; Çiçeklenme başlangıcı, 60; Olgunluk, 86) için ekim tarihinden itibaren geçen gün sayısı ve termal süre (sıcaklık toplamı) Çizelge 4.20 ’de verilmiştir. Çizelge 4.20. Kontrollü koşullarda günümüz karbondioksit (C400) ve artırılmış karbondioksit (C700) koşullarında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı sıcaklık (N: Normal ve S: Sıcak) ve sulama (T: Tam ve K: Kısıtlı) uygulamalarının gelişim seyrine etkisi C700 C400 CO2, ppm 1 ZGS1 10 20 30 40 50 60 86 10 20 30 40 50 60 86 Normal Sıcaklık Tam Sulama (NT) ESGS2 TS3 o gün C gün 9 126 19 266 44 616 60 840 70 980 82 1148 130 1820 9 126 20 280 50 700 65 910 74 1036 83 1162 133 1862 Normal Sıcaklık Kısıtlı Sulama (NK) ESGS, TS o gün C gün 9 126 19 266 41 574 57 798 67 938 79 1106 127 1778 9 126 20 280 47 658 62 868 71 994 80 1120 129 1806 Artırılmış Sıcaklık Tam Sulama (ST) ESGS, TS o gün C gün 7 119 16 272 36 612 50 850 58 986 67 1139 102 1734 8 136 16 272 45 765 59 1003 66 1122 71 1207 105 1785 Artırılmış Sıcaklık Kısıtlı Sulama (SK) ESGS, TS o gün C gün 7 119 16 272 36 612 46 782 56 952 63 1071 100 1700 8 136 16 272 42 714 56 952 63 1071 68 1156 103 1751 ZGS: Zadoks Gelişme Sıkalası; 2ESGS: Ekimden Sonraki Gün Sayısı; 3TS: Termal Süre Artan CO2 ile birlikte karınlanma başlangıcıdan itibaren tüm uygulamalar için gelişim süresinde uzama saptanmıştır. C700 uygulamaları altında mevcut (günümüz) 77 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR koşullarda her zadoks dönemi için ortalama 4 gün gecikme olurken, sıcak koşullar altında ise 6 günlük geçikme belirlenmiştir. Ekimden sonra her iki CO2 koşulu altında normal koşullarda 9, sıcak koşullarda ise 7-8 gün sonra çıkış gösteren bitkilerin bundan sonraki gelişmeleri de sıcak koşullarda daha hızlı bir şekilde gerçekleşmiştir. Günümüz karbondioksit koşulları (C400) altında fizyolojik olgunluk sıcak koşullarda serin koşullara göre tam sulamada 28, kısıtlı sulamada ise 27 gün daha erken gerçekleşirken, gelecekteki karbondioksit koşulları altında ise sıcak koşullarda normal sıcaklık koşullarına göre tam sulamada 28, kısıtlı sulamada ise 26 gün daha erken gerçekleşmiştir. Bu bağlamada her iki karbondioksit koşulu altında da sıcaklığın önemli düzeyde gelişim dönemini kısalttığı gözlemlenmiştir. Kısıtlı sulamanın, her iki CO2 ve sıcaklık rejiminde de özellikle karınlamadan sonraki gelişmeyi hızlandırıcı yönde etkili olduğu gözlenmiştir (Çizelge 4.18). Bu bağlamda, termal sürelerin tam sulamalarda kısıtlı sulamalara kıyasla daha yüksek olduğu saptanmıştır. Böylece kısıtlı sulamanın gelişimi kısalttığı görülmektedir. Ewert ve ark. (2002), Almanya’da üstü açık bitki büyütme odalarında (OTC) yaptıkları çalışmada iki farklı karbondioksit koşulu altında da (370, 550 ppm) kısıtlı sulama koşullarında çiçeklenme döneminde yaklaşık 3 günlük kısalma belirlemişlerdir. Buna ek olarak fizyolojik olgunluk, kısıtlı su koşulları altında yaklaşık 8 gün daha erken olmuştur. Bu sonuçlar mevcut bulgularımızla paralel doğrultudadır. Her iki CO2 ve sulama uygulamasının günümüz sıcaklığına sahip koşularında çiçeklenme evresine ortalama 81 günde ulaşılırken, artırılmış sıcaklık koşulları altında ise 67 günde ulaşılmıştır. Aynı değerlendirme içerisinde günümüz sıcaklık koşullarında fizyolojik olgunluğa ortalama 130 günde ulaşılırken, artırılmış sıcaklık koşullarında ortalama 103 günde ulaşılmıştır. Böylece 3 oC’lik bir sıcaklık artışının farklı CO2 ve sulama uygulamaları altında gelişimi karınlanma başlangıcından sonra her evresini kısalttığı açıkça görülmektedir. Bu çerçeve içerisinde kısalan gelişim dönemlerinin verime etki edecek en önemli parametrelerin başında geldiği bilinmektedir. Böylece günümüz (C400NT) ve gelecekteki (C700SK) koşulları yansıtması açısından oluşturulan konular incelendiğinde fizyolojik olgunluk süresi 78 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR gelecek koşulunu yansıtan C700SK uygulamasında %14 kısalmaktadır. Tüm uygulamalara ait belirli gelişim dönemlerinin fotoğrafları Ek 3 ve 4’te verilmiştir. Koç ve ark. (2007) Çukurova bölgesinde yaptıkları çalışmada normal sıcaklık altında buğdayın çiçeklenme dönemine 1220 o C günde ulaştığını saptarken, sıcaklığın 6 oC arttığı koşullar altında ise 1129 oC gün olarak belirlemişlerdir. Çalışmamızda ise normal sıcaklık altında bu değer 1148 oC gün iken sıcaklığın 3 oC arttığı koşullar altında 1139 o C olup anılan çalışma ile benzer sonuçları yansıtmaktadır. Aynı çalışmada ortalama 1 oC’lik sıcaklık artışının çiçeklenme dönemini 8.2 gün kısalttığı belirtilirken, çalışmamızda ortalama 3 oC bir artışın 15 gün kısalttığı saptanmıştır. Liao ve Wang (2002), Çin’de artan karbondioksit (+250 ppm), sıcaklık (4.8 o C) ve kuraklığın buğday üzerine etkileri ile ilgili yapmış oldukları sera denemesinde, artan karbondioksit koşulları altında başaklanma başlangıcı süresinde uzama olduğunu saptamışlardır. Buna ek olarak artan sıcaklıkla hem normal CO2 koşullarında hemde arttırılmış CO2 koşullarında anılan gelişim döneminin kısaldığını belirtmişlerdir. Bu kısalmanın normal CO2 koşulları altında daha fazla olduğu saptanmıştır. Çalışmamızda da başaklanma başlangıcı artan karbondioksitle birlikte 4 gün uzarken artan sıcaklık anılan dönemi normal karbondioksit koşullarında 12 gün arttırılmış karbondioksit koşullarında ise 8 gün kısaltmaktadır. Batts ve ark. (1997), İngiltere’de seralarda artan CO2 (+330 ppm) ve sıcaklığın (+3.5 oC) buğday verimi ve gelişimi üzerine etkileri ile ilgili yapmış oldukları çalışmada, artan sıcaklığın buğday gelişim dönemini 34 gün kısaltığını belirtmişlerdir. Çalışmamızda ise bu kısalma 28 gün olarak belirlenmiştir. Müjdeci ve ark. (2005) Çukurova bölgesinde yaptıkları üç yıllık bir arazi denemesinde buğdayda fizyolojik olgunluğa ortalama 142 günde ulaşılmış olup, iklim odalarında yaptığımız ve günümüz koşullarını temsil eden uygulamamızda 130 güne benzer sonuçlar belirlenmiştir. Termal süre ise ortalama 1900 oC gün olup gerçekleştirdiğimiz deneme sonuçlarına yakın değerler (1820 oC gün) saptanmıştır. 79 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.2. Kardeşlenme Özellikleri Farklı CO2, sıcaklık ve su uygulamaları altında kardeş sayısı, kardeş başak sayısı ve kardeş yaşama oranı ile ilgili varyans analiz sonuçları ve önem seviyeleri Çizelge 4.21’de verilmiştir. Karbondioksit uygulaması üç parametrede önemli düzeyde etkilemiştir. Sıcaklık ve su uygulamaları ise kardeş sayısı ve kardeş başak sayısını etkilerken kardeş yaşama oranı üzerine önemli düzeyde etkisi bulunmamaktadır. Kardeş sayısı CO2 xSıcaklık ve CO2xSu etkileşiminden 0.01 önem düzeyinde etkilenirken SıcaklıkxSu etkileşiminden ise 0.05 düzeyinde etkilenmiştir. CO2xSıcaklıkxSu etkileşimi ise önemli düzeyde etki yapmamıştır. Kardeş başak sayısı CO2xSıcaklıkxSu etkileşiminden 0.01 önem düzeyinde etkilenirken CO2xSıcaklık etkileşiminden 0.05 önem düzeyinde etkilenmiştir. Hiçbir etkileşim kardeş yaşama oranı üzerine etkide bulunmamıştır. Çizelge 4.21. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde kardeş sayısı, kardeş başak sayısı, kardeş yaşama oranı varyans analizi sonuçları ve önem düzeyleri. Hata Kareler Ortalaması ve Önem Düzeyleri S.d Kardeş Sayısı 0.071 100.00*** 0.357 4.000** 4.000** 0.286 6.250*** 4.000** 2.250* 1.000 0.375 12.56 Kardeş Başak Blok 7 0.027 CO2 (A) 1 2.250** Hata-1 7 0.143 Sıcaklık(B) 1 1.563* AxB 1 1.000* Hata-2 14 0.210 Su (C) 1 5.063** AxC 1 1.000 BxC 1 0.063 AxBxC 1 4.000** Hata-3 28 0.388 D.K. (%) 63 20.99 ** *** P<0.05 ve : P<0.01 : P<0.001, olasılık düzeylerinde önemlidir. 80 Kardeş Yaşama Oranı 60.730 10276.891*** 205.391 15.016 2.641 32.542 489.516 21.391 192.516 385.141 149.141 19.01 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama (normal ve yüksek sıcaklık rejimi) uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde olgunlukta kardeş sayısı, kardeş başak sayısı ve kardeş yaşama oranı ortalama değerleri ve LSD karşılaştırma testi sonucu oluşan gruplar Çizelge 4.22’de verilmiştir. Çizelge 4.22. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde kardeş sap sayısı (adet bitki-1), kardeş başak sayısı (adet bitki-1) ve kardeş yaşama oranı ortalama değerleri ve oluşan gruplar. Uygulama Kardeş Kardeş Kardeş Yaşama Sayısı Başak Oranı CO2 Sıcaklık Su T 4.0 3.3ab 81 K 3.3 2.4c 73 N Ort. 3.6m 2.8l 77 T 3.4 2.6bc 79 S K 3.8 2.8abc 74 C400 Ort. 3.6m 2.8l 77 2.9 80 TORT 3.7z KORT 3.6z 2.6 74 C400ORT 3.6B 2.8B 77A T 7.3 3.6a 50 N K 6.0 3.3ab 54 Ort 6.6k 3.4k 52 T 6.2 3.5a 57 S K 5.1 2.3c 45 C700 Ort 5.6l 2.9l 51 TORT 6.7x 3.6 53 KORT 5.6y 2.8 49 C700ORT 6.1A 3.2A 52B NORT 5.1A 3.1A 65 SORT 4.6B 2.8B 64 TORT 5.2A 3.3A 67 KORT 4.6B 2.7B 61 Genel Ortalama 4.9 2.9 *: Aynı harf grubundaki değerler 0.01-0.05 olasılık düzeyinde benzerdir. A, B: CO2, Sıcaklık, Su uygulamalarını gruplandırmaktadır. a, b, c, d, e, f: CO2xSıcaklıkxSu etkileşimini gruplandırmaktadır. k, l, m: CO2xSıcaklık etkileşimini gruplandırmaktadır. x, y, z: CO2xSu etkileşimini gruplandırmaktadır. 81 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Artan CO2 ile birlikte kardeşlenme %69 oranında artış göstermiştir. Buna karşın artan sıcaklık ve kuraklık ile kardeş sayısında sırasıyla %10 ve %11 azalmaya yol açmıştır. Artan sıcaklık ve kuraklığın olumsuz etkisi artan CO2’in olumlu etkisini düşük seviyede azaltmıştır. CO2-sıcaklık etkileşiminde en yüksek kardeş sayısına 6.6 kardeş ile C700N uygulamasında saptanmıştır. C400 sıcaklık uygulamaları ise aynı grupta yer alıp en düşük kardeş sayısına sahiptirler. Artan CO2 ile kardeş başak sayısında %10 artış saptanmıştır. CO2’in kardeşlenme üzerindeki olumlu etkisi kardeş başak sayısı üzerinde aynı düzeyde olmamıştır. Artan sıcaklık ve kuraklık ile sırasıyla %10 ve %18 azalma olmuştur. Günümüzü yansıtan uygulama C400NT ile gelecek koşulları öngören C700SK uygulamaları karşılaştırıldığında ise gelecekte 1 adet kardeş başak daha az olmuştur. Bu bağlamada kardeş başak sayısında artan CO2’in olumlu etkisi artan sıcaklık ve kuraklık tarafından bastırılmaktadır. Musgrave ve Strain (1988), Duke Üniversitesindeki bitki büyütme odalarında yaptıkları çalışmada buğdayda artan karbondioksitin hem kardeş sayısını hemde kardeş başak sayısını arttırdığını belirlenmişlerdir. Grifford (1979), Sionit ve ark. (1981) ve Chadhuri ve ark. (1990) artan karbondioksit koşulları altında buğdayda kardeş sayısında artış olacağını belirlerken Mayeux ve ark. (1997) artan karbondioksitle kardeş sayısında artış olmadığını ve bunun sebebi olarakta çalışmalarında yüksek bitki yoğunluğu olduğunu belirtmişlerdir. Batts ve ark. (1997), İngiltere’de seralarda artan CO2 (+330 ppm) ve sıcaklığın (+3.5 oC) buğday verimi ve gelişimi üzerine etkileri ile ilgili yapmış oldukları çalışmada, artan karbondioksitin buğday kardeş sayısını önemli düzeyde arttırdığını buna karşın kardeş başak sayısının ise aynı düzeyde artmadığını belirtmiştir. Bu bağlamda anılan çalışmalardaki sonuçlar çalışmamızla paralel doğrultudadır. Kardeş yaşama oranı incelendiğinde ise artan karbondioksit ile birlikte kardeş yaşama oranı %33 azalmıştır. Artan karbondioksitin kardeş sayısını arttırması buna karşın kardeş başak sayısını aynı düzeyde artmadığından yaşam oranı daha düşük olmuştur. Genel olarak artan karbondioksit kardeş sayısı ve kardeş başak sayısı üzerine olumlu etki yapmaktadır. Bu etki kardeş sayısında daha fazla olurken kardeş başak 82 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR sayısında ise aynı düzeyde olamamıştır. Bu da Adana-99 buğday çeşidinin kardeş başak oluşturma kapasitesi ile ilgilidir. Buğdayın karbondioksitten daha fazla yararlanması için bu kapasitenin daha yüksek olması gerekmektedir. Artan başak oluşturmayan kardeş sayısı ise fazladan biyokütle artışına neden olarak dane veriminde kullanılması olası kaynakların kardeş sapların oluşumuna harcanması ile verimde potansiyel artışın sağlanamamasına yol açabilecektir. Bu bağlamada kardeş sayısı artışının olumlu etkisi kardeş başak sayısının artışı ile orantılıdır. 4.2.3. Boy ve Uzunluk 4.2.3.1. Bitki Boyu Değişimi Akdeniz agro ekosistemlerinin önemli bir örneği olan Çukurova Bölgesinde CO2 ve sıcaklığın artması ve buna paralel olarak yağışın azalması sonucunda buğday verim ve üretimi üzerine gelecekte oluşacak olumsuz etkilerin araştırıldığı bu deneme sonucunda Adana-99 buğday çeşidinde ait farklı CO2 sıcaklık ve sulama uygulamalarında bitki boyunun zamana bağlı değişimi Şekil 4.22’te verilmiştir. Ekimden sonraki ilk 21 gün içerisinde bitki boyunda, C400 sıcak koşullarda günde ortalama 1.69 cm artış saptanırken, normal sıcaklık koşullarında günlük büyüme ancak 1.14 cm boyunda olup C700 sıcak koşullarda ise günde ortalama 1.59 cm artış saptanırken, normal sıcaklık koşullarında günlük büyüme 1.25 cm olmuştur. Bundan sonraki yaklaşık iki aylık süre içerisinde her iki CO2 koşulu içinde (21 ile 78 gün arasında) büyüme özellikle sıcak koşullarda daha düşük hızda seyretmiş (C400N 0.97 cmgün-1’e karşılık C400S 0.70 cmgün-1 ve C700N 1.01 cmgün-1’e karşılık C700S 0.98 cmgün-1); ve daha kısa bir sürede, çiçeklenme döneminde durma noktasına gelmiştir. Serin koşullarda ise büyüme aşağı yukarı iki hafta daha sürmüş ve çiçeklenme döneminde sabitleşerek sıcak koşullara göre daha uzun bitkiler oluşmuştur. Kısıtlı sulama, tam sulamaya göre bitki boyu ortalamalarında her iki CO2 ve sıcaklıkta kısalmaya neden olmuştur. Normal sıcaklık koşulunun her iki CO2 ve sulama uygulaması kendi aralarında değerlendirildiğinde bitki boyunda değişim saptanmazken artırılmış sıcaklık koşulları altında ve her iki sulama uygulamasında C700 koşulundaki bitkiler 83 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR C400 koşulundakine oranla ortalama 7 cm daha uzun olmuşlardır. Buna karşın normal sıcaklık ve tam sulanan koşullar altında yetişen bitkilerin boyuna ulaşamamışlardır. Böylece bitki boyu parametresi dikkate alındığında artan CO2’in artan sıcaklık ve azalan yağışın olumsuz etkisini belirli oranda dengelediği fakat tam olarak gideremediği gözlenmiştir. 84 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 85 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.3.2. Olgunlukta Boy ve Uzunluk Olgunlukta bitki boyuna ait değerlerin varyans analiz sonuçları ve önem düzeyleri Çizelge 4.23’de gösterilmiştir. Çizelgede görüldüğü gibi CO2, sıcaklık ve su uygulamalarının bitki boyu üzerinde önemli düzeyde etkisi olduğu belirlenmiştir. İnteraksiyonlar incelendiğinde ise CO2-sıcaklık ve sıcaklık-su interaksiyonları önemli etkide bulunurken CO2-su ve CO2-sıcaklık-su interaksiyonlarının önemsiz olduğu saptanmıştır. Çizelge 4.23. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde bitki boyu, anasap başak uzunluğu, üst sap uzunluğu varyans analizi sonuçları ve önem düzeyleri. Hata Kareler Ortalaması ve Önem Düzeyleri S.d Blok CO2 (A) Hata-1 Sıcaklık(B) AxB Hata-2 Su (C) AxC BxC AxBxC Hata-3 D.K. (%) 7 1 7 1 1 14 1 1 1 1 28 63 Üst Sap Uzunluğu Başak Uzunluğu Bitki Boyu 8.373 0.141 7.391 78.766*** 31.641** 2.971 43.891*** 2.641 5.641 6.891 2.926 6.00 0.508 2.066 0.432 0.316 2.848** 0.261 3.285*** 0.098 1.410** 0.035 0.180 3.49 12.953 165.766** 7.060 826.563*** 169.000*** 8.290 415.141*** 4.516 105.063*** 0.000 7.573 3.42 P<0.05 ve **: P<0.01 ***: P<0.001, olasılık düzeylerinde önemlidir. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama (normal ve yüksek sıcaklık rejimi) uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde olgunlukta bitki boyu, anasap başak ve üst sap uzunluğu ortalama değerleri ve LSD karşılaştırma testi sonucu oluşan gruplar Çizelge 4.24’de verilmiştir. Genel olarak bakıldığında artan karbondioksit bitki boyunu %4 artırmıştır. Artan sıcaklık ve kuraklık ise bitki boyunu sırasıyla %9 ve %6 oranlarında 86 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR azaltmaktadır. Bitki boyu bazında değerlendirildiğinde artan CO2 ’in olumlu etkisi artan sıcaklık ve kuraklık tarafında bastırılmaktadır. Bitki boyunda CO2xSıcaklık interaksiyonunun önemli olduğu durumda ortalama değerlerin 3 farklı grup oluşturduğu görülmüştür. En düşük bitki boyu değeri C400S koşulu altında olurken, en yüksek bitki boyu değeri ise, C400N ve C700N uygulamalarında (ortalama 83.97 ve 83.94 cm) saptanmıştır. Bitki boyu için önemli diğer bir interaksiyon olan SıcaklıkxSu açısından bakıldığında CO2 xSıcaklık interaksiyonu gibi 3 farklı grup oluştuğu saptanmıştır. En yüksek bitki boyu değerine NT uygulamasında ulaşılmışken en düşük değer ise SK uygulamasında saptanmıştır. Çizelge 4.24. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde bitki boyu (cm), anasap başak uzunluğu (cm), üst sap uzunluğu(cm), ortalama değerleri ve oluşan gruplar. Uygulama Üst sap Başak Bitki Boyu Uzunluğu Uzunluğu CO2 Sıcaklık Su T 31.6 12.6 88.1 K 29.1 11.9 79.9 N 83.9k* 30.4k 12.3k Ort. T 26.8 11.8 75.1 C400 S K 26.8 11.6 72.0 Ort. 26.8m 11.7l 73.5m TORT 29.2 12.2 81.6 KORT 27.9 11.8 75.9 C400ORT 28.6 11.9 78.8B T 29.9 12.6 87.5 N K 27.9 11.8 80.4 Ort 28.9kl 12.2kl 83.9k T 29.1 12.6 81.0 S K 27.0 12.4 79.0 C700 Ort 28.1lm 12.5k 80.0l TORT 29.5 12.6 84.3 KORT 27.4 12.1 79.7 C700ORT 28.5 12.3 81.9A NORT 29.6A 12.2 83.9A SORT 27.4B 12.1 76.8B TORT 29.3A 12.4A 82.9A KORT 27.7B 11.9B 77.8B Genel Ortalama 28.5 12.2 80.4 87 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Günümüz koşullarını yansıtan C400NT uygulamasında ortalama bitki boyu 88.1 cm iken gelecek koşullarını öngören C700SK uygulamasında ise 79 cm ile %10 düşüş saptanmıştır. Koç ve ark. (2007) artan sıcaklık ile birlikte buğday bitki boyunda %18’lik bir azalma saptarken çalışmamızda bu oran yaklaşık %15 olarak belirlenmiştir. Manderscheid ve Weigel (2006), Almanya’da üstü açık bitki büyütme odalarında (OTC) artan karbondioksidin su stresi ile etkileşimini inceledikleri çalışmalarında, artan karbondioksidin (+280 ppm) buğdayda bitki boyunu %17 artırdığını saptamışlardır. Bu oran çalışmamızda %4 olarak belirlenmiştir. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama (normal ve yüksek sıcaklık rejimi) uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde olgunlukta başak uzunluğuna ait değerlerin varyans analiz sonuçları ve önem seviyeleri Çizelge 4.23’de gösterilmiştir. Çizelgede görüldüğü gibi sadece su uygulamalarının başak uzunluğu üzerinde önemli düzeyde etkisi olduğu belirlenmiştir. İnteraksiyonlar incelendiğinde ise CO2xSıcaklık ve SıcaklıkxSu interaksiyonları önemli etkide bulunurken CO2 uygulaması, sıcaklık uygulaması ve CO2xSu ve CO2xSıcaklıkxSu interaksiyonlarının önemsiz olduğu saptanmıştır. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama (normal ve yüksek sıcaklık rejimi) uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde olgunlukta başak uzunluğu ortalama değerleri ve LSD karşılaştırma testi sonucu oluşan gruplar Çizelge 4.24’de verilmiştir. Artan karbondioksidin ve sıcaklığın başak uzunluğu üzerine istatiksel açıdan önemli bir etkisinin olmamasına karşın artan karbondioksit başak uzunluğunu artırırken artan sıcaklık düşürmüştür. Önemli düzeyde etkide bulunan su uygulamasında ise kısıtlı sulamada tam sulamaya kıyasla başak uzunluğu %4 azalmıştır. Başak uzunluğunda, CO2 xSıcaklık interaksiyonunun önemli olduğu durumda ortalama değerlerin 3 farklı grup oluşturduğu görülmüştür. En düşük başak uzunluğu değeri C400S koşulu altında olurken, en yüksek ise, C400N ve C700S uygulamalarında (ortalama 12.25 ve 12.47 cm) saptanmıştır. Başak uzunluğu için önemli diğer bir interaksiyon olan Sıcaklık-su açısından bakıldığında CO2xSıcaklık interaksiyonu gibi 88 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 2 farklı grup oluştuğu saptanmıştır. En yüksek başak uzunluğu değerine NT uygulamasında ulaşılmışken (12.59 cm) diğer uygulamaların aynı gruba girdiği saptanmıştır. Başak uzunluğu C700 koşulları altında ortalama 12.33 cm’ye ulaşırken C400 koşulları altında ise 11.97 cm olarak saptanmıştır. CO2, sıcaklık ve sulama (normal ve yüksek sıcaklık rejimi) uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde olgunlukta üst sap uzunluğuna ait değerlerinin varyans analiz sonuçları ve önem seviyeleri Çizelge 4.23’de verilmiştir. Çizelgede görüldüğü gibi sıcaklık ve su uygulamalarının başak uzunluğu üzerinde önemli düzeyde etkisi olduğu belirlenmiştir. İnteraksiyonlar incelendiğinde ise sadece CO2xSıcaklık interaksiyonu önemli etkide bulunurken CO2 uygulaması ve SıcaklıkxSu, CO2xSu ve CO2 xSıcaklıkxSu interaksiyonlarının önemsiz olduğu saptanmıştır. Adana-99 buğday çeşidinde olgunlukta üst sap uzunluğu ortalama değerleri ve LSD karşılaştırma testi sonucu oluşan gruplar Çizelge 4.24’de verilmiştir. Genel olarak artan sıcaklık üst sap uzunluğunda %7 kısalmaya neden olmuştur. Su uygulamasında da kısıntılı sulamada tam sulamaya kıyasla %6 oranında kısalma belirlenmiştir. Üst sap uzunluğunda, CO2xSıcaklık interaksiyonunun önemli olduğu durumda ortalama değerlerin 4 farklı grup oluşturduğu görülmüştür. En düşük üst sap uzunluğu değeri C400S koşulu altında olurken (26.75 cm), en yüksek ise, C400N uygulamasında (ortalama 30.38 cm) saptanmıştır. En yüksek Üst sap uzunluğu C400NT uygulamasında ortalama 31.63 cm ile en yüksek değere ulaşırken C400SK uygulaması ise 26.75 cm ile en düşük değer olarak saptanmıştır. Bitki boyu, başak uzunluğu, ve üst sap uzunluğu verilerinin değerlendirilmesi sonucunda sıcaklık ve kuraklık artışı anılan parametreler üzerine olumsuz etki yapmaktadır. Buna karşın artan CO2 miktarı bu olumsuz etkiyi belirli düzeyde tolere edebildiği görülmektedir. 89 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.4. Yaprak Alanı 4.2.4.1. Anasap Bayrak Yaprak ve Toplam Yaprak Alanı Bayrak yaprak alanı ölçümleri için deneme boyunca ekimden sonra 61. günden itibaren belirli aralıklarla örneklemeler yapılmıştır. Her iki karbondioksit uygulamasında artan sıcaklık bayrak yaprağın yeşil kalma süresini kısaltmıştır (Şekil 4.23). Artan karbondioksit koşulları altında ortalama bayrak yaprak alanı, daha düşük seviyede kalmıştır. Her iki karbondioksit uygulaması altında da bayrak yaprak alanı, sıcak koşullarda serin koşullara göre daha düşük ortalamaya sahiptir. Suyun kısıtlandığı koşullardaki yaprak alanı ise, karbondioksit ve sıcaklık uygulamalarında olumsuz yönde etkilenmiştir. Mulholland ve ark. (1997), üstü açık bitki büyütme odalarında artan karbondioksidin buğday gelişimi ve verimi üzerine yaptıkları çalışmada, karbondioksidin günümüze kıyasla farklı 2 artış seviyesinde (günümüz karbondioksit içeriği, 550 ppm, 680 ppm) artan karbondioksit ile bayrak yaprak alanında önemsiz düzeyde azalma olmadığını saptamışlardır. Tam kontrollü koşullar altında farklı CO2, sıcaklık ve sulama (normal ve yüksek sıcaklık rejimi) uygulamalarında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde anasap yaprak alanı değişimi Şekil 4.24’de verilmiştir. Yaprak alanı ölçümleri için her iki CO2 koşulunu yansıtan denemeler boyunca ekimden sonra 21. günden itibaren başlamak üzere belirli aralıklarla örneklemeler yapılmıştır. Anasap düzeyinde yaprak alanı, sıcak koşullarda normal koşullara göre daha hızlı bir şekilde artış göstermiştir. Tam sulanan uygulamalarda kısıtlı sulananlara kıyasla daha yüksek yaprak alanı değerlerine ulaşılmıştır. Yeşil kalma süresi sıcak koşullar altında normal koşullara göre daha kısa olmuştur. Her iki karbondioksit uygulaması altında da sıcak ve serin koşullarda gelişim seyri boyunca yaprak alanı ortalama değeri farklılık göstermemektedir. Anasap düzeyinde suyun kısıtlandığı koşullarda yaprak alanı büyüklüğü her iki CO2 ve sıcaklıkta da olumsuz yönde etkilenirken C700 uygulamalarında yaşlanma sürecinde tam tersi bir durum sözkonusudur. Manderscheid ve Weigel (2006), Almanya’da üstü açık bitki büyütme odalarında (OTC) artan karbondioksidin su stresi ile etkileşimini inceledikleri çalışmalarında, 90 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR kısıtlı sulamaya kıyasla tam sulama koşulları altında artan karbondioksidin (+280 ppm) buğdayda yaprak yaşlanmasını daha erken gerçekleştirdiğini belirlemişlerdir. Bu yaklaşım, çalışma sonuçlarımızla benzerlik göstermektedir. Genel olarak bakıldığında günümüzü yansıtan C400NT uygulamasında ortalama yaprak alanı 88.2 cm2 iken geleceği yansıtan uygulama olan C700SK uygulamasında ise 70.4 cm2 olup %20 azalma belirlenmiştir. 4.2.4.2. Bitki Yaprak Alanı Anasap yaprak alanı seyrinde olduğu gibi bitki başına yaprak alanı, sıcak koşullarda serin koşullara göre daha hızlı bir şekilde artış göstermiştir ve süre kısaldığı için sonuçta sıcak koşullarda oluşan yaprak alanı büyüklüğü serin koşullara göre daha düşük düzeyde kalmıştır, yeşil kalma süresi de yine serin koşullara göre daha kısa olmuştur (Şekil 4.25). Suyun kısıtlandığı koşullardaki yaprak alanı büyüklüğü ve yeşil kalma süresi, her iki CO2 ve sıcaklıkta da olumsuz yönde etkilenmiştir. Bitki başına yaprak alanı oluşum ve yaşlanma süreci, anasap yaprak alanı değişimlerinden çok, kardeşlerin yaprak alanı değişimleri tarafından belirlenmiştir. Yaprak alanı en büyük değerine C400N, C700N uygulamalarında 61. günde, C400S uygulamalarında 42. günde ulaşırken C700ST uygulaması 61. günde C700SK ise 42. günde ulaşmıştır. Yaprak alanının en üst seviyeye ulaştığı değerler, CO2’in arttığı ve tam sulama uygulamasının yapıldığı durumlarda belirlenmiştir. Buna karşın kısıtlı sulama uygulamalarında artan CO2 ile birlikte yaprak alanlarının ulaştığı en büyük değerinde bir artış olmayıp azalma gözlemlenmiştir. C400N uygulamaları en yüksek değer yaprak alanına ulaştığında fenolojik gelişim açısından başaklanma başlangıcında olurken C400S uygulamaları ise karınlanma başlangıcı ile başaklanma başlangıcı arasındadır. Artan CO2 koşulları altında ise en büyük değerine C700N uygulamaları karınlanma başlangıcı ile başaklanma başlangıcı arasında ulaşırken C700ST başaklanma başlangıcında C700ST karınlanma başlangıcında ulaşmıştır. 91 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 92 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 93 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 94 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.5. Madde Üretimi Dağılımı ve Değişimi 4.2.5.1 Olgunlukta Başak Ağırlığı 4.2.5.1.(1). Olgunlukta Ana Başak Ağırlığı Her iki CO2 uygulamasında olgunlukta elde edilen anasap başak ağırlığı varyans analizi sonuçları ve önem seviyeleri Çizelge 4.25’de verilmiştir. Çizelgede görüldüğü üzere CO2 uygulaması ile, CO2 xSu ve SıcaklıkxSu interaksiyonları anasap başak ağırlığı üzerine önemsiz etki yaparken su ve sıcaklık uygulamaları ile CO2xSıcaklık ve CO2xSıcaklıkxSu interaksiyonu başak ağırlığı üzerine önemli düzeyde etkide bulunmuştur. Su uygulaması başak ağırlığını 0.001 önem düzeyinde etkilerken sıcaklık uygulaması ile CO2xSıcaklık ve CO2 xSıcaklıkxSu etkileşimi ise 0.05 önem düzeyinde etkili bulunmuştur. Çizelge 4.25. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde olgunlukta Anasap başak ve Kardeş başakların ağırlıklarının varyans analizi sonuçları ve önem düzeyleri. Hata Kareler Ortalaması ve Önem Düzeyleri S.d Blok CO2 (A) Hata-1 Sıcaklık(B) AxB Hata-2 Su (C) AxC BxC AxBxC Hata-3 D.K. (%) * 7 1 7 1 1 14 1 1 1 1 28 63 Ana Başak Ağırlığı 0.215 0.218 0.051 0.497* 0.473* 0.077 1.082*** 0.238 0.260 0.400* 0.076 8.3 Kardeş Başakların Ağırlığı 0.434 17.399** 0.628 21.172*** 5.505*** 0.318 72.612*** 13.077*** 0.359 4.532** 0.537 11.73 :P<0.05 ve **: P<0.01 ***: P<0.001, olasılık düzeylerinde önemlidir. CO2, sıcaklık ve sulama (normal ve yüksek sıcaklık rejimi) uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde olgunlukta anasap başak ağırlığı 95 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR ortalama değerleri ve LSD karşılaştırma testi sonucu oluşan gruplar Çizelge 4.26’de verilmiştir. Çizelge 4.26. Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana99 buğday çeşitinde olgunlukta ana başak ve kardeş başaklar ağırlıklarının (g bitki-1) ortalamaları ve oluşan gruplar Uygulama Ana Başak Kardeş Başaklar Ağırlığı Ağırlığı CO2 Sıcaklık Su T 3.25ab 6.81bc K 3.14bc 5.20d N Ort. 3.19a 6.01l T 2.93cde 5.87cd S K 2.76e 5.02de C400 Ort. 2.84b 5.44l TORT 3.09 6.34y KORT 2.95 5.11z C400ORT 3.02 5.72B T 3.47a 8.81a K 2.81de 6.46c N Ort 3.14a 7.64k T 3.18bc 7.76b S K 3.09bcd 4.04e C700 Ort 3.13b 5.89l 3.33 8.29x TORT KORT 2.95 5.25z C700ORT 3.14 6.77A NORT 3.17A 6.82A SORT 2.99B 5.67B TORT 3.21A 7.31A KORT 2.95B 5.18B Genel Ortalama 3.08 6.25 *: Aynı harf grubundaki değerler 0.01-0.05 olasılık düzeyinde benzerdir. A, B: CO2, Sıcaklık, Su uygulamalarını gruplandırmaktadır. a, b, c, d, e, f: CO2xSıcaklıkxSu etkileşimini gruplandırmaktadır. k, l, m: CO2xSıcaklık etkileşimini x, y, z: CO2xSu etkileşimini gruplandırmaktadır. Anasap başak ağırlığını artan sıcaklık ile birlikte %6 oranında düşerken kısıntılı sulama uygulaması tam sulamaya kıyasla %8 düşüş göstermiştir. Anasap başak ağırlığında CO2xSıcaklıkxSu interaksiyonunda yedi farklı grup oluşmuştur. Uygulamalar içinde en yüksek değeri C700NT (3.472 g) ulaşırken en düşük değere ise C400SK (2.759 g) uygulamasında belirlenmiştir. Günümüzü yansıtan koşul olan 96 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR C400NT ile gelecek koşullarını yansıtan C700SK uygulamaları karşılaştırıldığında ise anasap başak ağırlığı arasındaki fark 0.159 g olup (C400NT> C700SK) her iki uygulamanında farklı gruplarda yer aldığı belirlenmiştir. Bir diğer önemli etkileşim olan CO2xSıcaklık’ta ise 3 farklı grup oluşurken yüksek başak ağırlığına 3.191 g ile C400N uygulamasında ulaşılırken en düşük başak ağırlığına 2.843 g ile C400S uygulamasında saptanmıştır. Sonuç olarak olgunluk dönemindeki başak ağırlıkları incelendiğinde artan sıcaklık ve kuraklığın anasap başak ağırlığı üzerinde olumsuz etkisi olacağı saptanmıştır. Buna karşın artan CO2’in sıcaklığın ve kuraklığın neden olduğu olumsuz etkiyi belirli bir oranda tolere edebildiği fakat anasap başak ağırlığının günümüz koşullarına ulaşamadığı belirlenmiştir. 4.2.5.1.(2) Olgunlukta Kardeş Başaklar Ağırlığı Çizelge 4.25’de verilen CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarının kardeş başakların olgunlukta dönemdeki ağırlığının varyans analizi ve önem düzeyleri sonuçları incelendiğinde, sadece SıcaklıkxSu interaksiyonu önemli düzeyde etkide bulunmamıştır. Bunun dışındaki tüm interaksiyonlar ve uygulamalar kardeş başak ağırlığında istatiksel açıdan önemli etkide bulunmuştur. Çizelge 4.26 incelendiğinde, artan karbondioksit kardeş başakların ağırlığını %15 artırırken, artan sıcaklık ve kuraklık kardeş başak ağırlıklarını sırasıyla yaklaşık %17 ve %29 oranında azaltmıştır. Bu bağlamada karbondioksidin olumlu etkisi artan sıcaklık ve kuraklık ile bastırılmaktadır. Ortalama kardeş başakların ağırlığında CO2xSıcaklık interaksiyonunun 2 farklı grup oluşturduğu saptanmıştır. C700N uygulaması (7.636 g) en yüksek değere ulaşırken diğer 3 uygulamada aynı gruba dahil olmuşlardır (C400N;6.007 g, C400S;5.443 g, C700S;5.899 g). CO2xSu interaksiyonunda ise 3 farklı grup oluşmuştur. En yüksek değer C700T uygulaması (8.285 g) olurken en düşük ise C400 K uygulaması (5.112 g) olmuştur. 3 koşulun interaksiyonunda (CO2 xSıcaklıkxSu) ise 8 farklı grup oluşmuştur. En yüksek değere C700NT uygulamasında (8.813 g) ulaşılırken en düşük ağırlık C700SK uygulamasında (4.041 g) belirlenmiştir. 97 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR SıcaklıkxSu interaksiyonunun önemsiz olduğu halde NT uygulaması 7.812 g ile en üst düzeye ulaşırken SK uygulaması 4.531 g ile en düşük düzeyde kalmıştır. C400’ün (5.725 g) ortalamaları ile C700 uygulamaları (6.768 g) karşılaştırıldığında artan CO2 ile birlikte kardeş başakların ağırlığında %18’lik bir artış saptanmıştır. Günümüz koşullarını yansıtan C400NT uygulaması (6.811 g) ile gelecek koşullarını yansıtan C700SK uygulaması (4.041 g) karşılaştırıldığında, kardeş başakların ağırlığında %40 düzeyde azalma olduğu saptanmıştır. Sadece CO2 ’in arttığı ve diğer faktörler yönünden günümüz koşullarını yansıtan uygulamada (C700NT) ise C400NT uygulamasına göre %30 verim artışı belirlenmiştir. Bu durum, artan CO2’in koşullar uygun olduğunda önemli düzeyde verim artışı sağladığını göstermektedir. Buna karşın uygun koşulların olmaması artan CO2’in olumlu etkisini indirgemektedir. Uygulamalar arasında ana sap ve kardeşlerdeki başak ağırlığı birikim seyri karşılaştırıldığında, bitki düzeyinde oluşan başak ağırlık farklılığının, ana saptan çok kardeşlerdeki birikimden kaynaklandığı görülmüştür. 4.2.5.2. Danelere Madde Birikimi 4.2.5.2.(1) Ana Başakta Danelere Madde Birikimi Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde ana başakta dane ağırlık değişimini incelemek üzere alınan bitki örneklerinde bitki, ana sap ve başak oluşturabilen kardeşler bazında danelere biriktirilen madde miktarı (dane verimi), daneler rahatlıkla harmanlanabilecek duruma geldiğinde başlamak üzere tam oluma kadar izlenmiştir (Şekil 4.26). 98 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 99 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Sıcaklığın en belirgin etkisi dane veriminin zamana bağlı değişiminde kendini göstermiştir. Sıcak koşullarda ana sap danelere madde birikim kısa sürede hızla tamamlamıştır. C400 koşullarında aktif dane dolum süresi sıcak uygulamasında ekimden sonra 78. günden 106. güne kadar sürerken, serin koşullarda ise 85. günden 116. güne kadar sürmüştür. Artan sıcaklıktan dolayı aktif dane dolum süresinin 7 gün daha önce başladığı saptanmıştır. Bu dönemde anasap düzeyinde danelere günlük birikim serin koşullarda 63 mg olurken sıcak koşullar altında ise 70 mg olarak belirlenmiştir. Artırılmış CO2 koşulları altında aktif dane dolum süresi sıcak koşullarda, C400 gibi, 78 günden 106. güne kadar sürerken, serin koşullarda ise 85. günden 120. güne kadar sürmüştür. C700 uygulaması altında artan sıcaklıktan dolayı aktif dane dolum süresi C400 uygulamasındaki gibi 7 gün daha önce başladığı saptanmıştır. Buna karşın serin koşullarda C400’ün aynı koşullarına kıyasla daha uzun sürmüştür. Bu dönemde ana sap düzeyinde danelere günlük birikim C700N koşulunda 54 mg olurken, C700S koşulunda 73 mg olmuştur. Her iki karbondioksit uygulaması altında da serin koşularda birikim daha düşük hızda gerçekleşmiş olmasına rağmen dolum süresinin daha uzun sürmesi sonucunda ana sap dane verimlerinde faklılık oluşmamıştır. Günümüz koşullarını yansıtan C400NT uygulamasında ana sap dane verimi 2.63 g olurken gelecek koşullarını öngören C700SK uygulamasında ise %7’lik bir azalma ile 2.45 g olmuştur. Su uygulamalarıda ise anasap dane verimilerinde birbirlerine yakın değerlere ulaşmıştır. 4.2.5.2.(2) Kardeş Başaklarda Danelere Madde Birikimi Sıcaklığın ve su uygulamalarının belirgin etkisi kardeş başakların dane veriminin zamana bağlı değişiminde ortaya çıkmıştır (Şekil 4.27). Sıcak koşullarda kardeş sap danelere madde birikim kısa sürede hızla tamamlamıştır. C400 koşullarında aktif dane dolum süresi sıcak uygulamasında ekimden sonra 78. günden 99. güne kadar sürerken, normal sıcaklık koşullarında ise 85. günden 120. güne kadar sürmüştür. Artan sıcaklıktan dolayı aktif dane dolum süresinin 7 gün daha önce 100 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR başladığı kardeş sapta da belirlenmiştir. Bu dönemde anasap düzeyinde danelere günlük birikim serin koşullarda 118 mg olurken sıcak koşullar altında ise 155 mg olarak belirlenmiştir. Artırılmış CO2 koşulları altında aktif dane dolum süresi sıcak koşullarda 78. günden 106. güne kadar sürerken, serin koşullarda ise C400 uygulamasında olduğu gibi 85. günden 120. güne kadar sürmüştür. C700 uygulaması altında artan sıcaklıktan dolayı aktif dane dolum süresi C400 uygulamasındaki gibi 7 gün daha önce başladığı saptanmıştır. Bu dönemde kardeş sap düzeyinde danelere günlük birikim her iki sıcaklık uygulamasında da 132 mg olmuştur. Her iki CO2 uygulamasında da, serin koşullarda dolum süresinin daha uzun olması sonucunda kardeş sap dane verimi daha yüksek değerlere ulaşmıştır. Sulama uygulamalarında ise kısıtılı sulanan koşullarda verim tam sulanan koşullara göre daha düşük olmuştur. C400 uygulamalarında kısıtlı sulama, günümüz sıcaklık rejiminde dane büyümesi boyunca, gelecek sıcaklık rejiminde ise daha çok dane büyümesinin geç dönemlerinde olumsuz yönde etki gösterirken C700 uygulamalarında tersi bir durum söz konusudur. Her iki CO2 koşulu altında da kısıtlı sulama tam sulanan koşullara göre verimde azalmalara neden olmuştur. 101 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 102 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.5.3. Yaprak, Sap ve Kök Ağırlığındaki Değişimler 4.2.5.3.(1) Bitki Yaprak Ağırlığı Değişimi Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde bitki düzeyinde yaprak ağırlığının zamana bağlı değişimi Şekil 4.28’de verilmiştir. Yaprak ağırlıkları ortalamaları genel olarak artırılmış karbondioksit altında daha yüksek değerlerde olmuştur. Yaprak alanları arasında önemli düzeyde farklılık saptanmasa da ağırlıklar arasında özellikle tam sulanan koşullarda artan karbondioksitle birlikte daha fazla artış belirlenmiştir. Artan karbondioksitle birlikte yaprak ağırlığı ortalama %21 artmıştır. Tüm uygulamalarda yaprak ağırlıkları tepe değerlerine ulaştıktan sonra %17-%23 arasında ağırlıklarını kaybetmişlerdir. En yüksek ağırlık kaybı C700NT uygulamasında olurken en düşük ise C400SK’da olmuştur. Teramura ve ark. (1990), Amerika, Maryland’de seralarda artan karbondioksidin buğdayda gaz değişimi ile ilgili yapmış olduğu saksı denemesinde 300 ppm’lik CO2 artışı ile yaprak ağırlıklarında önemli düzeyde artış saptamışlardır. Günümüz koşullarını yansıtan C400NT uygulamasında vejetasyon dönemi ortalaması yaprak ağırlığı 1.81 g olurken gelecek koşullarını yansıtan C700SK uygulamasında ise 1.70 g olup %6 düzeyinde azalmıştır. Sadece karbondioksidin arttığı koşulda (C700NT) ise yaprak ağırlığı yaklaşık %27 artış göstermiştir. Bu bağlamada artan karbondioksidin yaprak ağırlığı üzerindeki olumlu etkisi artan sıcaklık ve kuraklık tarafından bastırılmaktadır. 103 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 104 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.5.3.(2) Anasap Ağırlık Değişimi Anasapta madde birikim hızı her iki CO2 koşulu için artırılmış sıcaklık uygulamalarında 78. günde durma noktasına ulaşırken günümüzü yansıtan sıcaklık uygulamalarında ise 85. günde sabitleşmiştir (Şekil 4.29A). Bundan sonraki dönemde iki koşulda da aşağı yukarı benzer hızda gerçekleşen birikim, sıcak koşullarda 99. günden sonra durma noktasına ulaşırken; serin koşullarda 106. güne kadar devam etmiştir. Her iki CO2 ve sıcaklık koşulları altında su uygulamalarının etkisi, gelişmenin geç dönemlerinde (78. günden sonra) belirginleşmiştir. Tüm sıcaklık ve sulama uygulamaları için artırılmış CO2 koşulları altında ana sap ağırlığı daha yüksek bir değere ulaşmıştır. Günümüz CO2 ve iklim koşullarını yansıtan C400NT uygulamasında ana sap ağırlığı ortalama 1.55 g iken olası gelecek koşullarını yansıttığı öngörülen C700SK uygulamasında ise 1.22 g olup %27’lik bir azalış belirlenmiştir. Buna karşın sadece CO2’in arttığı uygulamada ise (C700NT) ana sap ortalama ağırlığı 1.82 g olup %17 artış belirlenmiştir. Bu bağlamda anasap ortalama ağırlığı bazında artan karbondioksidin olumlu etkisi artan sıcaklık ve kuraklıktan dolayı ortaya çıkmamaktadır. 4.2.5.3.(3). Kardeş Sap Ağırlık Değişimi CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde kardeş sap ağırlığının zamana bağlı seyri Şekil 4.29B’de verilmiştir. Her iki CO2 koşulu altında da anasapta olduğu gibi, artırılmış sıcaklık uygulamalarında ilk 78 gün kardeş sap ağırlıkları madde birikim hızı yüksek düzeyde gerçekleşirken günümüz sıcaklığını yansıtan uygulamalarda ise gelişim hızı 85. güne kadar gerçekleşmiştir. Bundan sonraki dönemlerde her iki CO2 koşulu altındaki artırılmış sıcaklık koşullarında kardeş sap ağırlıklarında azalma olurken normal sıcaklık koşulları altında 120. günden sonra kardeş sap ağırlıklarında düşüşler saptanmıştır. Her iki CO2 ve sıcaklık koşulları altında su uygulamalarının etkisi, gelişmenin geç dönemlerinde (78. günden sonra) belirginleşmiştir. Böylece sıcaklığın artışıyla birlikte gelişimin daha hızlı gerçekleştiği ve çiçeklenme döneminde ulaşılan değerlerin daha düşük olduğu belirlenmiştir. Günümüz CO2 ve iklim koşullarını 105 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR yansıtan C400NT uygulamasında kardeşsaplar ağırlığı ortalama 3.6 g iken olası gelecek koşullarını yansıttığı öngörülen C700SK uygulamasında ise 2.1 g olup %44’lük bir azalış belirlenmiştir. Buna karşın sadece CO2’in arttığı uygulamada kardeş sapların ağırlığı ortalama 5.0 g olup %38 artmıştır. Bu bağlamda ana sapta olduğu gibi kardeş saplarda da karbondioksitin olumlu etkisi artan sıcaklık ve su kısıntısı tarafından örtünmektedir. 4.2.5.3.(4) Bitki Düzeyinde Kök Ağırlığı Değişimi Her iki CO2 koşulu altında ilk örnek tarihinde (ekimden 21 gün sonra) uygulamalar arasında kök ağırlığı yönünden önemli bir fark saptanmamış; bitki başına ortalama kök ağırlığı C400 uygulamalarında 0.9 g olurken C700 uygulamalarında ise 0.5 g olmuştur (Şekil 4.30). C400 uygulamalarında bundan sonraki 20 gün içerisinde sıcak koşullarda günde ortalama 19.9 mg’lık bir artış gösteren kök ağırlığı ekimden 41 gün sonra en yüksek değerine (ortalama 3.98 g) ulaşmıştır. Serin koşullarda kök büyümesi daha düşük bir hızla (ortalama olarak önce 15 mg gün-1, daha sonra 4.6 mg gün-1) ancak biraz daha uzun sürmüş ve 61. günde sıcak koşullardaki kök ağırlığına benzer değerlere (ortalama 3.99 g) ulaşmıştır. Kök ağırlığının en yüksek düzeye ulaştığı zaman iki sıcaklık rejiminde de karınlanma dönemi başlangıcına rast gelmektedir. Bu dönemden sonra kökler, serin ve tam sulu koşullarda ağırlıklarını uzun süre korurken, diğer koşullarda özellikle de sıcak ve de kısıtlı sulanan koşullarda çiçeklenmeden sonra hızlı bir şekilde ağırlık kaybı göstermiştir. C700 uygulamalarında ise kök ağırlıkları genel olarak 61 gün sonra en yüksek değerine ulaşırken sadece C700NT uygulaması 85. günden sonra sabitleşmiştir. Artırılmış karbondioksit koşulları altında tam sulanan koşularda kök ağırlığı ortalama değerleri kısıtlı sulananlara kıyasla daha yüksek değerlerdedir. Genel olarak bakıldığında artan CO2 ile birlikte vejetasyon periyodu boyunca önemli düzeyde kök ağırlığı artışı saptanmıştır. Wechsung ve ark. (1999) artan karbondioksidin kışlık buğdayda kök ağırlığı üzerine etkileri ile ilgili yapmış olduğu çalışmada sulu ve kuru koşullar altında karbondioksidin 180 ppm artması ile vejetasyon dönemi boyunca kök ağırlığının ortalama %70 arttığını saptamışlardır. 106 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Wall ve ark. (2006) açık hava artan karbondioksit denemesi (FACE) ile tam sulanan koşullar altında 180 ppm’lik karbondioksit artışı ile ortalama kök ağırlığında %24 artış belirlemişlerdir. Kısıtlı koşullar altında ise bu artış %30 olmuştur. Çalışmamızda ise artan karbondioksit ile tam sulanan koşullarda %170 artış olurken kısıtlı koşullar altında ise %210 olarak belirlenmiştir. Anılan çalışmalarda artışların daha düşük olmasının nedeni ise tarla denemeleri olmalarından ve daha düşük karbondioksit konsantrasyonlarından kaynaklanmaktadır. 4.2.5.4. Toplam Topraküstü Bitki Ağırlığı Değişimi C400 koşulları altında gelişmenin ilk 78 gününde toprak üstü organlarda madde birikimi, sıcak koşullarda serin koşullara göre daha hızlı (119 mg gün-1 karşılık 104 mg gün-1) olmuştur (Şekil 4.31). Bundan sonraki dönemde iki koşulda da benzer hızda gerçekleşen birikim, sıcak koşullarda 106. günden sonra durma noktasına ulaşırken; serin koşullarda 120. güne kadar devam etmiştir. Su uygulamalarının etkisi, gelişmenin geç dönemlerinde (78. günden sonra) belirginleşmiş; tam suya göre kısıtlı su, birikim hızında hem serin hem de sıcak koşulda sırasıyla %36 (250 mg gün-1’den 161 mg gün-1 ’e ) ve %47 ( 195 mg gün1 ’den 103 mg gün-1’e ) oranında düşüşe neden olmuştur. C700 koşulları altında da gelişmenin ilk 78 gününde toprak üstü organlarda madde birikimi, sıcak koşullarda serin koşullara göre daha hızlı (144 mg gün-1 karşılık 142 mg gün-1) olmuştur (Şekil 4.31). Bundan sonraki dönemde sıcak koşullarda 106. günden sonra durma noktasına ulaşırken; serin koşullarda 116. güne kadar devam etmiştir. Sulama uygulamalarının etkisi, C400 koşulları altındaki uygulamalar gibi paralellik göstererek gelişimin geç dönemlerinde (78.günden sonra) belirginleşmiştir. Olgunlukta bitki ağırlıkları dikkate alındığında tam sulamaya göre kısıtlı sulama, birikim hızında hem serin hem de sıcak koşulda sırasıyla %27 (150 mg gün-1 ’den 110 mg gün-1’e) ve %30 (130 mg gün-1’den 90 mg gün-1’e) oranında düşüşe neden olmuştur. 107 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 108 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 109 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 110 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.6. Dane Verimi ve Verim Ögeleri Olgunlukta toplam bitki düzeyinde dane verimi, hasat indeksi ve ana başak ve kardeş başaklar düzeylerinde verim ögeleri ile ilgili varyans analiz sonuçları Çizelge 4.27’de verilmiştir. CO2 uygulaması, bitki hasat indeksini 0.05, bitki dane verimini, kardeş sap dane sayısını, daneli başakcık sayısını, toprak üstü biyokütleyi 0.01 olasılık düzeyinde etkilerken kardeş sap dane verimini, kardeş sap dane ağırlığını ve biyokütleyi 0.001 olasılık düzeyinde etkilemiştir. Diğer parametreler ise CO2 uygulamasından etkilenmemiştir. Sıcaklık uygulaması biyokütle, toprak üstü biyokütle, bitki dane verimini, anasap dane ağırlığını, anasap dane verimini ve anasap dane sayısını 0.001 olasılık düzeyinde, anasap dane sayısını ve kardeş sap dane ağırlığını 0.01 olasılık düzeyinde etkilerken daneli başakcık sayısını ise 0.05 önem düzeyinde etkilemiştir. Bitki hasat indeksi ve bitki dane verimi sıcaklık uygulamasından etkilenmemiştir. Sulama uygulaması ise biyokütle, toprak üstü biyokütle, bitki dane verimini, kardeş sap dane verimini ve kardeş sap dane sayısını 0.001 olasılık düzeyinde etkilerken ana sap dane verimi, ana sap dane sayısını ve daneli başakcık sayısını 0.01 olasılık düzeyinde etkilemiştir. Ana sap, kardeş sap ve bitki hasat indeksi ise sulama uygulamasından etkilenmemiştir. İnteraksiyonlar incelendiğinde, CO2 xSıcaklık interaksiyonu ana sap dane ağırlığını 0.05 olasılık düzeyinde etkilerken, kardeş sap dane sayısı, dane ağırlığını ve daneli başakcık sayısını 0.001 olasılık düzeyinde etkilemiştir. Diğer parametreler ise anılan interaksiyondan etkilenmemiştir. CO2 xSu interaksiyonu ise kardeş sap dane sayısını 0.05 olasılık düzeyinde etkilerken kardeş sap dane verimini, ve biyokütle, toprak üstü biyokütle ve bitki dane verimini 0.001 olasılık düzeyinde etkilemiştir. CO2xSıcaklıkxSu interaksiyonu, bitki dane verimini 0.05, ana sap dane ağırlığı, kardeş sap dane verimini 0.01 olasılık düzeyinde etkilerken, kardeş sap dane sayısını ve kardeş sap dane ağırlığını 0.001 önem düzeyinde etkilemiştir. Genel olarak bitki bazında dane verimi üzerine farklı düzeydeki CO2, sıcaklık ve suyun etkisi kardeşlerden oluşan farklılıktan kaynaklanmaktadır. Hasat indeksinde farklılıklar oluşmasada biyokütle önemli düzeyde farklılıklar göstermektedir. 111 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 112 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.6.1. Ana Başak Dane Verimi ve Verim Ögeleri Çizelge 4.28’de ana sap düzeyinde dane verimi, dane sayısı, dane ağırlığı ve daneli başakcık sayısı ile ilgili ortalamalar ve oluşan gruplar verilmiştir. Ana sap dane verimini etkileyen SıcaklıkxSu interaksiyonunda 3 farklı grup oluşmuştur. NT uygulaması 2.677 g ile en yüksek değere sahiptir. NK uygulaması ile SK uygulaması aynı grupta yer alırken NK uygulaması 2.359 g ile en düşük değere sahiptir. Diğer interaksiyonların ana sap dane verimi üzerine önemli düzeyde etkisi olmamıştır. Buna karşın günümüz koşullarını yansıtan C400NT uygulamasında ana sap dane verimi 2.629 g iken gelecek koşullarını yansıtan C700SK uygulamasında ise 2.446 g ile %7’lik bir düşüş olmuştur. Anasap dane sayıları üzerine hiçbir interaksiyon önemli düzeyde etkide bulunmamıştır. Ana sap dane ağırlıklarına bakıldığı zaman ise CO2xSıcaklık interaksiyonu 4 farklı grup oluşturmuştur. En yüksek değere C700S (48.125 mg) uygulaması ulaşırken en düşük değere ise C700N (39.625 mg) uygulamasında saptanmıştır. Bunun nedeni olarakta ana sap dane sayılarına bakıldığında en yüksek dane sayısına C700N uygulaması sahip iken en düşük dane sayısısının C700S uygulamasında olması dane ağırlıklarını ters orantılı olarak etkilemiştir. CO2xSıcaklıkxSu interaksiyonu anasap dane ağırlıklarında 7 farklı grup oluşturmuştur. En yüksek değere dane sayısı en az olan C700SK (49.750 mg) uygulamasında olurken en düşük değere C700NK (38.125 mg) uygulamasında ulaşılmıştır. Anasap başak, daneli başakcık açısından incelendiğinde artan karbondioksidin daneli başakcık sayısını olumlu yönde etkilediği belirlenmiştir. Buna karşın artan sıcaklık ve kuraklık daneli başakcık sayısını azaltmaktadır. İstatiksel açıdan önemsiz düzeyde olsada günümüz koşullarını yansıtan C400NT uygulamasında daneli başakcık sayısı geleceği koşullarını öngören uygulama olan C700SK’dan 1 adet daha fazla daneli başakcığa sahiptir. Genel olarak değerlendirildiğinde Adana-99 buğday çeşidinde, anasap dane verimi gelecekte olası olumsuz koşullardan (sıcaklık artışı, kuraklık) önemli düzeyde etkilenmemektedir. Buna karşın artan karbondioksidin de anılan koşullardan dolayı verimi önemli düzeyde artırmadığı belirlenmiştir. Ana sap dane verimi kısıtlı sulama ile %7 oranında azalırken dane sayısı artan sıcaklık ile %14 ve kısıtlı sulama ilede 113 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR %7 oranında azalmaktadır. Dane ağırlıkları açısından değerlendirildiğinde, sıcaklık artışının dane sayısını azaltmasından dolayı %13 artmıştır. Günümüz koşulunu yansıtan C400NT uygulamasında 2.629 g dane verimi alınırken C700NT uygulamasında ise 2.725 g olarak belirlenmiştir. Buda bize istatiksel açıdan önemli olmasada ana sap düzeyinde verimin sadece CO2 artışı ile %4 artığı saptanmıştır. Çizelge 4.28. Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana99 buğday çeşitinde ana sap düzeyinde dane verimi (g ana başak-1), dane sayısı (adet ana başak-1) dane ağırlığı (mg ana başak-1) ve daneli başakcık sayısı (adet) ortalamaları ve oluşan gruplar. Uygulama Anasap Anasap Anasap Daneli dane dane dane başakcık CO2 Sıcaklık Su verimi sayısı ağırlığı sayısı T 2.63 62.8 42.25bcd 22.6 N K 2.48 56.9 44.13bc 21.8 Ort. 2.55 59.8 43.19lm 22.2k T 2.40 52.4 46.25ab 20.8 S K 2.40 54.6 44.50bc 20.2 C400 Ort. 2.40 53.5 45.38kl 20.5l TORT 2.52 57.6 44.25 21.7 KORT 2.44 55.8 44.31 21.0 C400ORT 2.48 56.7 44.28 21.3B T 2.73 66.3 41.13cd 22.0 K 2.24 58.9 38.13d 21.4 N Ort. 2.48 62.6 39.63m 21.7kl T 2.56 55.1 46.50ab 23.3 S K 2.45 49.3 49.75a 21.6 C700 Ort. 2.50 52.2 48.13k 22.4k 60.7 43.81 22.6 TORT 2.64 KORT 2.34 54.1 43.94 21.5 C700ORT 2.49 57.4 43.88 22.1A NORT 2.52 61.19A 41.41B 21.9A SORT 2.45 52.84B 46.75A 21.4B TORT 2.58A 59.13A 44.03 22.2A KORT 2.39B 54.91B 44.13 21.3B Genel Ortalama 2.49 57.1 44.08 *: Aynı harf grubundaki değerler 0.01-0.05 olasılık düzeyinde benzerdir. A, B: CO2, Sıcaklık, Su uygulamalarını gruplandırmaktadır. a, b, c, d, e, f: CO2xSıcaklıkxSu etkileşimini gruplandırmaktadır. k, l, m: CO2xSıcaklık etkileşimini gruplandırmaktadır. x, y, z: CO2xSu etkileşimini gruplandırmaktadır. 114 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.6.2. Kardeş Başaklarda Dane Verimi ve Verim Ögeleri Akdeniz agro ekosistemlerinin önemli bir örneği olan Çukurova Bölgesinde CO2 ve sıcaklığın artması ve buna paralel olarak yağışın azalması sonucunda buğday verim ve üretimi üzerine gelecekte oluşacak olumsuz etkilerin araştırıldığı bu deneme sonucunda olgunluk döneminde Adana-99 buğday çeşidinde ait farklı CO2 sıcaklık ve sulama uygulamalarında bitki ve kardeş sap dane verimi ve verim ögeleri ile ilgili ortalamalar ve oluşan gruplar Çizelge 4.29’de verilmiştir. Çizelge 4.29. Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana99 buğday çeşitinde kardeş başaklar düzeyinde dane verimi (g kardeş başaklar-1), dane sayısı (adet kardeş başaklar-1) ve dane ağırlık (mg kardeş başaklar-1) ortalamaları ve oluşan gruplar. Uygulama CO2 Sıcaklık N C400 S Kardeş Başaklar Su T K Ort. T K Ort. TORT KORT C400ORT N C700 S T K Ort T K Ort TORT KORT C700ORT NORT SORT TORT KORT GENEL ORT. Dane Verimi 5.78bc 4.00ef 4.89 4.26de 3.26f 3.76 5.01y 3.63z 4.33B 7.13a 5.11cd 6.12 6.38ab 3.22f 4.80 6.75x 4.16yz 5.46A 5.50A 4.28B 5.89A 3.89B 4.89 Dane Sayısı 149.9b 95.5c 122.6l 106.9c 85.8cd 96.3m 128.4y 90.6z 109.5B 171.5a 137.6b 154.6k 138.8b 64.6d 101.7m 155.1x 101.1z 128.1A 138.6A 99.0B 141.8A 95.9B 118.8 Dane Ağırlığı 38.63c 41.88bc 40.25l 40.13c 38.00c 39.06l 39.38 39.94 39.66B 41.88bc 37.13c 39.50l 46.38ab 49.88a 48.13k 44.13 43.50 43.81A 39.88B 43.59A 41.75 41.71 41.74 *: Aynı harf grubundaki değerler 0.01-0.05 olasılık düzeyinde benzerdir. A, B: CO2, Sıcaklık, Su uygulamalarını gruplandırmaktadır. a, b, c, d, e, f: CO2xSıcaklıkxSu etkileşimini gruplandırmaktadır. k, l, m: CO2xSıcaklık etkileşimini gruplandırmaktadır; x, y, z: CO2xSu etkileşimini gruplandırmaktadır. 115 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Kardeş sap dane verimi artan karbondioksitle birlikte yaklaşık olarak %26 artış göstermiştir. Dane sayısıda ve dane ağırlığı da buna paralel bir bir durum göstererek sırasıyla %16 ve %11 düzeyinde artmışlardır. Bu bağlamada artan karbondioksidin kardeş sap bazında verimi yüksek düzeyde arttırdığı belirlenmiştir. Artan sıcaklık dane verimini ve dane sayısını sırasıyla %22 ve %28 azaltırken dane ağırlığı azalan dane sayısından dolayı %9 artmıştır. Kısıntılı sulama uygulaması tam sulama uygulamasına kıyasla dane verimini %34 düşürürken dane sayısınıda %32 düşürmüştür. İstatiksel açıdan önemli etkiye sahip olan CO2 xSu interaksiyonu kardeş sap dane veriminde 3 farklı grup oluşturmuştur. C700T uygulaması 6.754 g ile en yüksek değere ulaşırken C400K, C700K (4.162 g) ile aynı grupta yer almasına rağmen 3.631 g ile en düşük dane verimine sahiptir. CO2xSıcaklıkxSu interaksiyonuna kardeş sap dane veriminde 7 farklı grup oluşturmuştur. C700NT uygulaması 7.126 g ile en yüksek değere ulaşırken C700SK, C400SK (3.260 g) ile istatiksel açıdan aynı grupta yer almasına rağmen 3.220 g ile en düşük değere sahiptir. Tüm C400 (4.325 g) ve C700 (5.458 g) uygulamalarının ortalamaları dikkate alındığında artan CO2 ile birlikte kardeş sap dane veriminde %26 artış saptanmıştır. Günmüz koşulunu yansıtan C400NT uygulamasında kardeş sap dane verimi 5.778 g olurken gelecek koşullarını öngören C700SK uygulamasında verim 3.220 g ile %44 azalmıştır. Bu bağlamda artan CO2’in olumlu etkisi artan sıcaklık ve kuraklığın olumsuz etkisi tarafından bastırılmaktadır. C400NT uygulamasının sadece CO2 artırılarak eşdeğeri olan C700NT uygulamasında ise kardeş sap dane veriminde %23 artış saptanmıştır. Buda açıkça göstermektedirki artan CO2 kardeş sap verimi üzerine önemli düzeyde olumlu yönde etki yapmaktadır. CO2xSıcaklık interaksiyonu kardeş sap dane verimi üzerinde istatistiksel açıdan önemli olmasada C700N uygulamaları 6.116 g olarak en yüksek değere ulaşırken C400S uygulama ortalamaları 3.759 g ile en düşük seviyede kalmıştır. Buna ek olarak, istatistiksel açıdan önemli olmasada CO2xSu interaksiyonunda NT uygulamalarının ortalamaları 6.452 olurken SK uygulamaları 3.240 g ile en düşük seviyede kalmıştır. 116 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Kardeş sap düzeyinde Burçak KAPUR dane sayıları incelendiğinde CO2xSıcaklık interaksiyonu 3 farklı grup oluşturmuştur. C700N uygulaması 154.6 adet dane ile en yüksek değere ulaşırken C400S 96.3 adet dane ile en düşük daneye sahip uygulama olmuştur. CO2xSu interaksiyonuna bakıldığında ise kardeş sap düzeyinde dane sayısında bir önce değinilen interaksiyon gibi 3 farklı grup oluşturmuştur. C700T uygulaması 155.1 adet dane ile en yüksek dane sayısına sahip olurken C400K 90.6 adet dane ile en düşük değerde kalmıştır. Tüm uygulamaları içeren CO2xSıcaklıkxSu interaksiyonu kardeş sap dane sayısında 5 farklı grup oluşturmuştur. 171.5 adet dane ile en yüksek değere C700NT uygulaması ile ulaşılırken 64.6 adet dane ile C700SK uygulaması en düşük değerde kalmıştır. Dane ağırlıkları incelendiğinde, CO2xSu interaksiyonu kardeş sap düzeyinde 2 farklı grup oluşturmuştur. 48.125 mg ile C700S uygulaması en üst seviyede olurken diğer üç uygulamada aynı grupta yer almıştır. Bu interaksiyon incelendiğinde artan CO2’in dane ağırlığını artırdığı saptanmıştır. Kardeş sap dane ağırlığına istatiksel açıdan önemli düzeyde etki eden bir diğer interaksiyon olan CO2xSıcaklıkxSu 4 farklı grup oluşturmuştur. 49.875 mg ile C700SK uygulaması en yüksek dane ağırlığına sahip olurken C700NK uygulaması C400NT, C400ST, C400SK uygulamaları ile istatistiksel açıdan aynı grupta yer alsada 37.125 mg ile en düşük dane ağırlığına sahiptir. C700SK’nın en yüksek dane ağırlığının nedeni olarak en düşük dane sayısına sahip olması olarak belirlenmiştir. Krenzer ve Moss (1975), Gifford (1979), Chaduri ve ark. (1990) ve Mayeux ve ark. (1997), yapmış oldukları çalışmalarda artan karbondioksitin buğdayda dane sayısını önemli düzeyde arttırdığını belirlemişlerdir. 4.2.6.3. Olgunlukta Biyokütle, Toprak Üstü Biyokütle, Bitki Dane Verimi ve Hasat İndeksi Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde biyokütle, toprak üstü biyokütle, bitki dane verimi ve hasat indeksi ortalamaları ve oluşan gruplar Çizelge 4.30’de verilmiştir. Genel olarak artan karbondioksit biyokütleyi %48 oranında artırırken artan sıcaklık ve kuraklık sırasıyla %19 ve %23 ağırlık kaybına neden olmuştur. Günümüz koşulları altında (C400NT) biyokütle ağırlığı 21.66 g iken gelecek koşulları altında 117 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR (C700SK) 19.47 g ile yaklaşık %10 azalış belirlenmiştir. Artan karbondioksitin biyokütle üzerine olumlu etkisi artan sıcaklık ve kuraklık etkileşimi ile bastırılmaktadır. Biyokütle ağırlığındaki önemli düzeyde artışın kök ağırlığından kaynaklandığı göz önüne alınırsa toprak üstü biyokütle artışı artan karbondioksitle daha düşük seviyede olmaktadır. Çizelge 4.30. Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana99 buğday çeşitinde biyokütle (g bitki-1), toprak üstü biyokütle (g bitki-1), dane verimi (g bitki-1) ve bitki düzeyinde hasat indeksi (%) ortalamaları ve oluşan gruplar. Uygulama Bitki CO2 Sıcaklık N C400 S Su T K Ort. T K Ort. TORT KORT C400ORT N C700 S T K Ort T K Ort TORT KORT C700ORT NORT SORT TORT KORT Genel Ortalama Biyokütle 21.66 16.46 19.06 16.37 13.97 15.17 19.02y 15.22z 17.12B 31.96 23.87 27.91 26.33 19.47 22.89 29.15w 21.67x 25.41A 23.49A 19.03B 24.08A 18.44B Toprak Üstü Biyokütle 18.98 14.71 16.85 14.81 12.66 13.74 16.89x 13.69y 15.29B 21.46 15.82 18.64 18.55 12.41 15.48 20.01w 14.12y 17.06A 17.74A 14.61B 18.45A 13.90B 16.18 Dane Verimi 8.41b 6.48d 7.44 6.66d 5.67e 6.16 7.53x 6.07y 6.80B 9.85a 7.35c 8.59 8.94b 5.67e 7.30 9.39w 6.51y 7.95A 8.02A 6.73B 8.47A 6.29B 7.38 *: Aynı harf grubundaki değerler 0.01-0.05 olasılık düzeyinde benzerdir. A, B: CO2, Sıcaklık, Su uygulamalarını gruplandırmaktadır. a, b, c, d, e, f: CO2xSıcaklıkxSu etkileşimini gruplandırmaktadır. k, l, m: CO2xSıcaklık etkileşimini gruplandırmaktadır. w, x, y, z: CO2xSu etkileşimini gruplandırmaktadır. 118 Hasat İndeksi 44.4 44.2 44.3 45.5 44.8 45.2 44.9 44.5 44.7B 45.9 46.4 46.2 48.3 45.6 46.9 47.6 45.9 46.6A 45.2 46.1 46.1 45.2 45.7 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Karbondioksit artışı toprak üstü biyokütle ağırlığını %12 artırırken artan sıcaklık ve kısıntılı su sırasıyla %9 ve %25 ağırlık kaybına neden olmuştur. Böylece, toprak üstü biyokütlede karbondioksitin olumlu etkisi artan sıcaklık ve kuraklık ile bastırılmaktadır (Çizelge 4.30). Grant ve ark. (1999), kışlık buğdayda karbondioksit ve sulama ilişkilerini ele aldıkları çalışmada, CO2’in 350 ppm’den 500 ppm’e çıkmasıyla biyokütlede %14’lük artış belirlemişlerdir. Teramura ve ark. (1990), Amerika, Maryland’de seralarda artan karbondioksitin buğdayda gaz değişimi ile ilgili yapmış olduğu saksı denemesinde 300 ppm’lik CO2 artışı ile vejetatif aksam ağırlığında önemli düzeyde artış belirlemişlerdir. Toprak üstü biyokütle ağırlık ortalamaları ve oluşan gruplar incelendiğinde CO2xSu interaksiyonunda 3 farklı grup oluşmuştur. C700T uygulaması 20.005 g ile en yüksek değere ulaşırken C400K uygulaması 13.691 g ile en düşük ağırlığa sahiptir. İstatistiksel açıdan önemli olarak saptanmasada günmüz koşullarını yansıtan C400NT uygulaması 18.982 g olurken gelecek koşullarını öngören C700SK uygulaması 12.415 g ağırlığındadır. Bu bağlamda ortalama %35 vejetatif aksam ağırlığında azalma saptanmıştır. Genel olarak C400 uygulamaları altında ortalama ağırlık 15.295 g olurken C700 uygulamalarında ortalama 17.060 g olarak belirlenmiştir. Schönfeld ve ark. (1989), Amerika’da Purdue Üniversitesinde bitki odalarında buğdayda artırılmış CO2 (+250 ppm) ve kuraklık etkilerini inceledikleri saksı denemesinde yaptıkları bir çalışmada, artan karbondioksitin vejetatif aksamda artış sağladığını buna karşın karbondioksidin olumlu etkisinin kuraklığın olumsuz etkisi tarafından bastırıldığını belirtmişlerdir. Anılan çalışma sonuçları bulgularımızla örtüşmektedir. Bitki düzeyinde dane verimi incelendiğinde oluşan farklılıkların ana saptan çok kardeş sap dane veriminden kaynaklandığı açıkça görülmektedir. Artan karbondioksitin bitki dane verimini %9 arttırdığı belirlenmiştir (Çizelge 4.30). Karbondioksitin verim üzerine etkisi, içerisine sürekli bir şekilde karbondioksit gazı püskürtülerek karbondioksit konsantrasyonu artırılan bir ortamda (tam kontrollü bitki büyütme odaları, seralar, tünel seralar, üstü açık ve kapalı parseller ve açık hava parselleri) yetiştirilen bitkilerle aynı koşullarda karbondioksit verilmeden yetiştirilen bitkilerin karşılaştırıldığı çalışmalarla ortaya konulmuştur. 2000 yılından önceki 119 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR araştırma bulguları temel alınarak yapılan hesaplamalar, her 100 µmol mol-1 karbondioksit artışına karşılık, dane veriminde ise %7-17 oranında artışlar gerçekleştiğini göstermiştir (Lawlor ve Mitchel 2000). Verim artışları daha çok kardeş sayısının artışı üzerinden gerçekleşmiştir. Bu konuda yapılmış olan 50 çalışmayı ayrıntılı bir şekilde analiz etmiş olan Amthor (2001)’de karbondioksit konsantrasyonunun 350 µmol mol-1 ’den 700 µmol mol-1 çıkarılmasıyla verimde yaklaşık olarak %31 oranında artış sağlanabildiğini; ancak bu artışın su, bitki besin elementleri ve diğer çevre koşullarına bağlı olarak değiştiğini vurgulamıştır. Bitki düzeyinde dane verimini artan sıcaklık ve kuraklık ise sırasıyla %16 ve %26 verimde düşüş olmuştur. Laboratuvarda kontrollü koşullar altında yapılan denemeler incelendiğinde, Veisz ve ark. (1996), yaptıkları denemede karbondioksidin 375 ppm’den 750 ppm’e çıktığı koşullar altında suyun ve besin elementlerinin kısıtlıyıcı olmadığında kışlık buğday veriminde %14’lük bir artış belirlemişlerdir. McKee ve Woodward (1994), ise karbondioksitin 300 ppm artışı ile sınırlıyıcı etmen olmadan kışlık buğdayda verimin %13 arttığını saptamışlardır. Mckee ve ark. (1997) karbondioksitin 350 ppm’den 700 ppm’e çıktığı ve sınırlayıcı etmenin bulunmadığı başka bir çalışmasında ise buğdayda verimde %28’lik artış belirlemişlerdir. Pukhalskaya ve Osipova (1999), karbondioksidin 350 ppm artışı ile buğday veriminde %49’luk bir artış saptamışlardır. Teramura ve ark. (1990), Amerika, Maryland’de seralarda artan karbondioksitin buğdayda gaz değişimi ile ilgili yapmış olduğu saksı denemsinde 300 ppm’lik CO2 artışı ile dane veriminde önemli düzeyde artış belirlemişlerdir. Gifford (1979), karbondioksidin 500 ppm artışı ile tam sulanan koşullarda buğday veriminde %80 artış saptarken Mayeux ve ark (1997) Açık hava artan karbondioksit denemesi (FACE) ile tam sulanan koşullar altında 150 ppm’lik karbondioksit artışı ile benzer artış saptamışlardır. Bu bağlamada anılan çalışmaların sonuçlarının bizim bulgularımızla paralel doğrultuda olduğu, buna karşın uygulamalardan ve çalışma yöntemlerinden kaynaklanan bazı farklılıklar olabileceği görülmektedir. Bitki dane verimi detaylı incelendiğinde suyun kısıtlı olmadığı uygulamalarda sadece karbondioksitin artışı verimi %17 artırmıştır. Artan karbondioksitle birlikte sıcaklık artışı ile verimde %6 artış saptanmıştır. Sadece 120 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR sıcaklık artışı ise verimi %20 düşürmüştür. Bu iki faktörün birlikte etkisini inceleyen Amthor (2001), yalnız başına karbondioksit artışının olumlu, sıcaklık artışının ise olumsuz etki gösterdiğini; iki faktör birlikte ele alındığında ise hem artış hem de azalış saptanabildiğini, sıcaklıktaki artışlar çok yüksek değilse olumsuz etkinin genel olarak karbondioksit artışı tarafından giderilebildiğini belirtmiştir. Strain (1992), Gifford (1979), Sionit ve ark. (1980), Chaduri ve ark. (1990), buğdayda dane veriminin karbondiokside karşı olumlu tepkisinin su kısıntısı ve artan sıcaklık ile daha az olduğunu saptamışlardır. Bu koşulların uygun olması ile artan karbondioksitten buğdayın yararlanmasının en üst seviyede olacağını belirtmişlerdir. Bu bağlamda çalışmamızda artan karbondioksidin olumlu etkisinin artan sıcaklık ve kuraklığın olumsuz etkisi tarafından bastırılarak verimde artış saptanmaması anılan çalışma sonuçları ile benzerlik göstermektedir. Benzer uygulama koşullarında ise Rawson (1995), sadece karbondiosidin 360 ppm’den 700 ppm’e artışı ile verimde %21 artış saptarken artan karbondioksitle birlikte sıcaklığın yaklaşık 2 o C artması ile verimde %8 artış saptamıştır. Karbondioksidin artmadığı buna karşın sıcaklığın arttığı koşul altında ise verimde %30 düşüş belirlemiştir. Batts ve ark (1998) sıcaklığın gelişme dönemi boyunca 2 oC arttığı bir çalışmada artan karbondioksidin (365 ppm-698 ppm) verimi %44 artırdığını belirlemiştir. Artan sıcaklıkla birlikte karbondioksit etkisi ise %2 artış sağlamıştır. Sadece sıcaklığın arttığı durumda ise verimde %6 düşüş belirlenmiştir. Bu çerçeve içerisinde anılan çalışmlarla sonuçlarımız benzerlik göstermektedir. CO2xSu interaksiyonu bitki dane veriminde 3 farklı grup oluşturmuştur. C700N uygulaması kardeş sap düzeyinde olduğu gibi 9.396 g ile en yüksek değere sahip olurken C400K uygulaması istatiksel açıdan C700K ile aynı grupta olmasına rağmen 6.074 g ile en düşük değere sahiptir. CO2xSıcaklıkxSu etkileşimi bitki dane veriminde 5 farklı grup oluşturmuştur. 9.851 g ile C700NT uygulaması en yüksek değere ulaşırken istatistiksel açıdan aynı grupta yer alan C700SK ve C400SK uygulamaları 5.67 g ile en düşük dane verim değerlerine sahiptirler. Günümüz koşullarını yansıtan C400NT uygulaması 8.408 g olurken gelecek koşullarını yansıttığı varsayılan C700SK uygulaması ise 5.665 g ile %33 azalmıştır. Asseng ve ark. (2004), karbondioksidin 200 ppm sıcaklığın 3 o C 121 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR arttığı ve sulamanın %50 kısıtlandığı uygulamaları içeren FACE (Free Air Carbondioxide Enrichment, Açık Hava Artan Karbondioksit Denemesi) çalışmasında buğdayda en yüksek verimin artan karbondioksit normal sıcaklık ve tam sulama uygulamasında (C550NT:6.8 t ha-1) olduğunu saptamışlardır. En düşük verimin ise artan ve normal karbondioksit koşulları altında sıcaklığın arttığı ve suyun kısıtlı olduğu uygulamalarda (C550SK:2.4 t ha-1, C350SK:2 t ha-1) birbirine benzer değerler olarak belirlemişlerdir. Aynı çalışmada günümüz koşullarını yansıtan uygulama (C350NT:6.6 t ha-1) ile gelecek koşullarını öngören uygulama (C550SK:2.4 t ha-1) kıyaslandığında ise verimde %63 düşüş belirlemişlerdir. Anılan çalışmadaki bu sonuçlar bizim çalışmamızla benzerlik göstermektedir. Günümüzü ve geleceği yansıtan koşullar arasındaki farkın çalışmamıza göre daha fazla olması ise artan karbondioksit miktarının daha az ve su kısıntısının daha fazla olmasından kaynaklanmaktadır. Bitki düzeyinde hasat indekslerine bakıldığında ise tüm uygulamalar arasında değerler %44-48 arasında değişirken interaksiyonların hiçbiri önemli bulunmamıştır. Bu sonuçlar ışığında artan CO2 ’in olumlu etkisi sıcaklık ve kuraklığın olumsuz etkisini dengeleyemeyerek, bitki düzeyinde dane verimini olumsuz yönde etkilemektedir. 4.2.7. Bitkinin Farklı Kısımlarında Azot Konsantrasyonu Değişimi 4.2.7.1. Dane Azot Konsantrasyonu Değişimi Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde anasap düzeyinde dane azot içeriğinin zamana bağlı değişimi Şekil 4.32’de verilmiştir. Genel olarak bakıldığında C400 uygulamaları C700 uygulamalarına kıyasla daha yüksek azot içeriğine sahiptirler. Artan sıcaklık ile birlikte her iki CO2 uygulaması altında azot içeriği normal sıcaklıktaki danelere göre daha yüksek değerlerde seyretmiştir. Ana sap dane azot konsantrasyonu için en yüksek değerler ilk ölçümde saptanmıştır. Bu ölçümde her iki karbondioksit ve sıcaklık koşulunda da kısıtlı sulanan bitkilerin dane azot konsantrasyonunun, tam sulanan bitkilerin danelerine göre daha yüksek değerlere sahip olma eğiliminde olduğu dikkat 122 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR çekmiştir. Danede azot içeriği seyri boyuncada ortalama olarak aynı durum söz konusudur. Her iki CO2 uygulaması altında da NT uygulamalarında danede azot içeriği en düşük olarak belirlenmiştir. Bunun nedeni ise dane ağırlığının en fazla bu uygulamalarda olmasından kaynaklanmaktadır. Danede en düşük azot içeriği seyri C700NT uygulamasında saptanması daha önce belirtildiği gibi en yüksek dane ağırlığına sahip olmasından dolayıdır. Artan dane ağırlığı ile birlikte azot konsantrasyonu azalmaktadır. 4.2.7.2. Üst Sap Azot Konsantrasyonu Değişimi Üst sap azot içeriğinin zamana bağlı değişim Şekil 4.33’de verilmiştir. Genel olarak bakıldığında her iki karbondioksit koşulu altında kısıtlı sulama uygulamalarının üst sap azot içerikleri tam sulama uygulamalarına göre daha yüksek değerlerde seyretmiştir. Her iki karbondioksit koşulu altında eşdeğer uygulamaların üst sap azot içerikleri benzer değerlerde seyretmiştir. Her iki CO2 koşulu içinde tam sulamalar 61. günden itibaren hızlı bir azalma gösterirken kısıtlı sulamalar 78. günden sonra hızlı bir azalım göstermiştir. Sıcaklık açısından bakıldığında ise serin koşullarda 116. günden sonra azalma yavaşlarken, sıcak koşullarda ise 99. günde azalma durma noktasına gelmiştir. Bunun nedeni ise sıcaklığın gelişimi hızlandırması olarak görülmektedir. 4.2.7.3. Bayrak Yaprak Azot Konsantrasyonu Değişimi Her iki CO2 koşulu içinde bayrak yaprağı azot konsantrasyonu için en yüksek değerler ilk ölçümde saptanmıştır. Bu ölçümde her iki koşulda da (sıcak ve serin) kısıtlı sulanan bitkilerin bayrak yaprağında azot konsantrasyonunun, tam sulanan bitkilerin yapraklarına göre daha yüksek değerlere sahip olma eğiliminde olduğu dikkat çekmiştir (Şekil 4.34). Her iki karbondioksit koşulu altında olgunlukta da aynı durum söz konusudur. Seyir boyunca her iki karbondioksit ve sıcaklık uygulamaları altında kısıtlı sulamalar tam sulamaya kıyasla genel olarak daha yüksek ortalamaya sahiptir. Bunun nedeni ise kısıtlı sulamalarda bayrak yaprak ağırlıklarının genel olarak daha düşük değerlere sahip olmasından kaynaklanmaktadır. 123 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 124 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 125 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 126 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.7.4. Başlangıç ve Olgunlukta Ana Sap Düzeyinde Üst Sap, Bayrak Yaprak ve Dane Azot Konsantrasyonu Tam kontrollü koşullar altında farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde başlangıçta ve olgunlukta ana sap düzeyinde dane, üst sap ve bayrak yaprak azot içeriği varyans analizi sonuçları Çizelge 4.31’da verilmiştir. Başlangıç döneminde uygulamalar arasında bayrak yaprak azot içeriğini 0.001 önem düzeyinde sadece sulama uygulamasının etkilediği belirlenmiştir. Diğer uygulamalar ve etkileşimler etkide bulunmamıştır. Olgunlukta ise CO2 ve sıcaklık uygulamaları 0.05 önem düzeyinde etkilerken sulama faktörünün 0.01 düzeyinde bayrak yaprak azot içeriğini etkilediği saptanmıştır. Olgunlukta etkileşimler başlangıçta olduğu gibi önemli düzeyde etkide bulunmamıştır. Üst sap azot içeriği incelendiğinde, başlangıç döneminde hiçbir uygulamanın ve etkileşimin önemli düzeyde bir etki yapmadığı belirlenmiştir. Olgunlukta ise CO2 uygulaması 0.05 önem düzeyinde etkili olurken Sulama uygulaması ve SıcaklıkxSu etkileşimi 0.01 önem düzeyinde üst sap azot içeriğine etkide bulunmuştur. Ana sap dane azot içeriği ise CO2 uygulaması ve CO2xSu etkileşiminden 0.05 önem düzeyinde etkilenirken, sıcaklık ve su uygulamaları 0.01 önem düzeyinde etkili olmuştur. Sonuç olarak CO2 xSıcaklıkxSu etkileşimi hiçbir parametrede etkili olmayıp tüm uygulamalar arasında önemli düzeyde farklılıklar saptanmamıştır. Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde başlangıçta ve olgunlukta ana sap düzeyinde dane, üst sap ve bayrak yaprak azot içeriği ortalamaları ve oluşan gruplar Çizelge 4.32’da verilmiştir. Ana sap dane azot içeriği üzerine önemli düzeyde etkili olan CO2xSu etkileşimi 2 farklı grup oluşturmuştur. 2.22 ile C400K uygulaması en yüksek azot içeriğine sahipken diğer uygulamalar aynı grupta olmasına rağmen C700N uygulaması 1.93 ile en düşük seviyede kalmıştır. 127 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 128 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR C400 koşulları altında danede azot içeriği ortalama %2.22 olurken C700 koşulları altında azalarak %2.06’ya düşmüştür. Bu düşüş %7 dolaylarında olup C700 uygulamalarında artan dane ağırlığına dayalı olarak azalmıştır. Sıcak koşullar altında danede azot konsantrasyonu ortalama %2.21 iken serin koşullar altında %2.04 olarak belirlenmiştir. İstatistiksel açıdan önemli düzeyde farklılık olmasada olgunlukta, günümüz koşullarını yansıtan C400NT uygulamasında azot içeriği %2.05 iken C700SK uygulamasında %2.19 ile daha yüksek bir değere ulaşmıştır. Uygulamalar arasındaki bu azalmalar artan dane ağırlığının azot içeriğini ters orantılı olarak etkilemesinden kaynaklanmaktadır. Bayrak yaprak azot içeriğine bakıldığında C400 uygulamalarında %5.27 olan başlangıç değeri olgunlukta %2.18 olurken C700 uygulamalarında ise %5.04 olan başlangıç değeri %2.04’e düşmüştür. Her iki uygulamada da %59 dolaylarında bir azalma saptanmıştır. Artan CO2 uygulamalarında, dane azot içeriğinde olduğu gibi hem başlangıçta hemde olgunlukta azot içeriğinde azalma saptanmıştır. Her iki karbondioksit koşulu altında da olgunlukta serin koşullarda bayrak yaprak azot içeriği daha düşük olurken başlangıçta tam tersi bir durum ortaya çıkmıştır. Buna ek olarak her iki dönem içinde tam sulanan koşullar kısıtlı sulanan koşullara göre daha düşük azot içeriğine sahiptir. Üst sap azot içeriği C400 uygulamalarında başlangıçta %2.25 iken olgunlukta %0.87 olurken C700 uygulamaları ise başlangıçta %2.20 iken olgunlukta %0.86 olup her iki uygulamda da %61 dolaylarında azalma saptanmıştır. Artan CO2 uygulamalarında hem başlangıçta hemde olgunlukta azot içeriğinde azalma saptanmıştır. Her iki karbondioksit koşulu altında da olgunlukta tam sulanan koşullarda üst sap azot içeriği daha düşük olurken başlangıçta tam tersi bir durum ortaya çıkmıştır. Böylece üst sapta, tam sulanan koşullarda daha fazla azotun kullanıldığı saptanmıştır. Genel olarak bakıldığında artan CO2 ile birlikte olgunlukta tüm ögelerin azot içeriklerinde azalma saptanmıştır. Bu azalmada madde üretimi ile ilişkilendirilmektedir. Artan sıcaklık ile birlikte bayrak yaprak ve danede total azot içerikleri artış göstermiştir. Kısıtlı sulama koşulları altında da olgunlukta tüm parametrelerde azot içeriğinde artış belirlenmiştir. Anasap danede olgunlukta 129 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR karbondioksit artışı ile %7 azot içeriği azalırken, sıcaklık atışı ile %9 ve kısıtlı sulama ile de %8 artış göstermiştir. Çizelge 4.32. Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana99 buğday çeşitinde başlangıçta ve olgunlukta ana sap düzeyinde dane, üst sap ve bayrak yaprak azot konsantrasyonu (%) ortalamaları ve oluşan gruplar. Uygulama Anasap Bayrak Yaprak Azot Üst Sap Azot Dane Konsantrasyonu Konsantrasyonu Azot Sıcaklık CO2 Su Başlangıç Olgunluk Başlangıç Olgunluk Kons. T 5.08 1.81 2.49 0.81 2.05 N K 5.91 2.04 2.14 0.97 2.14 Ort. 5.49 1.92 2.31 0.89 2.09 T 4.42 2.07 2.24 0.64 2.26 S K 5.65 2.79 2.11 1.07 2.31 C400 Ort. 5.04 2.43 2.17 0.86 2.28 TORT 4.75 1.94 2.37 0.72 2.15x KORT 5.78 2.41 2.12 1.02 2.22x C400ORT 5.27 2.18A 2.25 0.87A 2.22A T 4.43 1.69 2.32 0.80 1.79 N K 5.89 1.94 2.06 0.95 2.17 Ort 5.16 1.81 2.18 0.88 1.98 T 4.22 2.05 2.17 0.61 2.06 S K 5.60 2.47 2.26 1.06 2.22 C700 Ort 4.91 2.26 2.21 0.83 2.14 TORT 4.32 1.87 2.24 0.71 1.93y KORT 5.74 2.21 2.16 1.00 2.19x C700ORT 5.04 2.04B 2.20 0.86B 2.06B NORT 5.33 1.87B 2.25 0.88 2.04B SORT 4.97 2.35A 2.19 0.85 2.22A TORT 4.54B 1.90B 2.30 0.72B 2.04B KORT 5.76A 2.31A 2.14 1.01A 2.21A Genel Ortalama 5.16 2.11 2.23 0.87 2.14 *: Aynı harf grubundaki değerler 0.01-0.05 olasılık düzeyinde benzerdir. A, B: CO2, Sıcaklık, Su uygulamalarını gruplandırmaktadır. a, b, c, d, e, f: CO2xSıcaklıkxSu etkileşimini gruplandırmaktadır. k, l, m: CO2xSıcaklık etkileşimini gruplandırmaktadır. x, y, z: CO2xSu etkileşimini gruplandırmaktadır. 130 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.7.5. Danelere Azot Birikimi ve Olgunlukta Azot Miktarı Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde anasap düzeyinde azot miktarının zamana bağlı değişimi Şekil 4.35’de verilmiştir. Daneye azot birikimi, madde birikimine benzer bir seyir göstermiştir. Her iki CO2 uygulamasında da sıcak koşullarda danelere azot birikimi kısa sürede hızla tamamlamıştır. Aktif azot birikimi sıcak koşullarda 28 (78. ile 106. gün arasında), serin koşullarda ise 35 gün (85. ile 120. gün arasında) sürmüştür. Her iki karbondioksit uygulaması için anılan dönem içerisinde serin koşullarda yaklaşık günlük 9.1 mg azot kazınımı olurken sıcak koşullarda ise yaklaşık 9.4 mg olmuştur. Böylece sürenin kısalmasından dolayı azot miktarındaki olası azalma, alım hızının artması ile dengelenmiştir. Her iki CO2 uygulamasında da sulama uygulamaları iki sıcaklık rejiminde de daneye azot birikiminde farklılık göstermemiştir. Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde anasap düzeyinde olgunlukta dane azot miktarı varyans analizi sonuçları Çizelge 4.33’de verilmiştir. Azot miktarı üzerine sadece sıcaklığın %0.05 önem düzeyinde etkili olduğu görülmeketedir. Diğer uygulamaların ve etkileşimlerin azot miktarı üzerinde etkisi saptanmamıştır. 131 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 132 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Çizelge 4.33. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde anasap düzeyinde olgunlukta dane azot miktarı varyans analizi sonuçları ve önem düzeyleri. Hata Kareler Ortalaması S.d Blok CO2 (A) Hata-1 Sıcaklık (B) AxB Hata-2 Su (C) AxC BxC AxBxC Hata-3 D.K. (%) * Olgunlukta Azot Miktarı 697.813 4595.144 1415.478 5360.071* 1307.725 935.558 155.314 18.598 475.785 0.473 868.241 9.90 3 1 3 1 1 6 1 1 1 1 12 31 :P<0.05 ve **: P<0.01 ***: P<0.001, olasılık düzeylerinde önemlidir. Anasap düzeyinde olgunlukta dane azot miktarı ile ilgili ortalamalar ve oluşan gruplar Çizelge 4.34’de verilmiştir. Artan sıcaklık ile birlikte azot miktarı %6 düzeyinde artış göstermiştir. C400 koşulu altında serin uygulamasında azot miktarı olgunlukta 301.5 mg iken sıcak uygulamalarında 310.8 mg ile %4 daha fazladır. C700 koşulu altında ise serin uygulamasında 275.5 mg iken sıcak uyugulama ortalaması 302.9 mg olup %10 daha fazla azota sahiptir. Bunun nedeni ise serin koşullar altında dane veriminin daha fazla olmasıdır. Asseng ve ark. (2004), yapmış olduğu çalışmada hem günümüz karbondioksit o koşulları altında hemde gelecek karbondioksit koşulları altında 3 C’lik bir sıcaklık artışı ile azot miktarında %2 oranında azalış saptamışlardır. 133 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Çizelge 4.34. Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana99 buğday çeşitinde anasap düzeyinde olgunlukta dane azot miktarı (mg) ortalamaları ve oluşan gruplar. CO2 Uygulama Sıcaklık N C400 S Su T K Ort. T K Ort. TORT KORT Olgunlukta Azot Miktarı 303.31 299.72 301.52 306.95 314.61 310.78 305.13 307.17 C400ORT N C700 S 306.15 T K Ort. T K Ort. TORT KORT 276.08 274.99 275.53 298.14 307.61 302.88 287.11 291.30 C700ORT 289.21 NORT 288.53B SORT 306.83A TORT 296.12 KORT 299.23 Genel Ortalama *: Aynı harf grubundaki değerler 0.01-0.05 olasılık düzeyinde benzerdir. A, B: CO2, Sıcaklık, Su uygulamalarını gruplandırmaktadır. a, b, c, d, e, f: CO2xSıcaklıkxSu etkileşimini gruplandırmaktadır. k, l, m: CO2xSıcaklık etkileşimini gruplandırmaktadır. x, y, z: CO2xSu etkileşimini gruplandırmaktadır. 297.68 İstatistiksel açıdan önemsizde olsa her iki CO2 koşulu altında da tam sulanan uygulamalarda azot miktarı kısıtlı sulananlara oranla daha az olmuştur. C400 uygulamalarının azot miktarı ortalaması 306.2 mg iken C700 uygulamalarının ortalaması 289.2 mg olurken %6 düşmüştür. Bu düşüş önemsiz olsada aradaki bu farkın oluşmasına C700N uygulamalarındaki azot miktarlarının azalmasından kaynaklanmaktadır. Bu uygulamada dane ağırlıklarının fazla olması azot miktarlarını azaltmıştır. Günümüz koşullarını yansıtan C400NT uygulamasında anasap dane azot miktarı 303.31 mg iken gelecek koşullarını öngören C700SK uygulamasında 307.61 mg olmuştur. Buda bize artan CO2’in ve değişen iklimin istatiksel açıdan danenin azot miktarına etki etmeyeceğini göstermektedir. Asseng ve ark. (2004) artan karbondioksitle birlikte dane azot içeriğinde düşme saptarken her iki CO2 koşulu 134 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR altında da tam sulanan uygulamalarda azot miktarı kısıtlılara oranla daha düşük düzeyde olduğunu belirtmişlerdir. Bu sonuçlar çalışmamızla benzer durumları yansıtmaktadır. 4.2.8. Bayrak Yaprak Klorofil İçeriği ve Gaz Değişimi 4.2.8.1. Klorofil İçeriği Değişimi Tam kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidine ait farklı CO2 sıcaklık ve sulama uygulamalarında klorofil içeriğinin dolaylı olarak yansıtan SPAD değerlerinin zamana bağlı değişimi Şekil 4.36’de verilmiştir. Yapraktaki klorofil içeriğinin dolaylı bir ölçütü olan SPAD değerleri, uygulamalar arasında fark göstermeden ilk ölçümdeki ortalama C400 koşulu altında 55.2’den tedrici bir azalma göstererek ekimden sonraki 106. güne kadar ortalama 50.1’e kadar çok az bir düşüş göstermiştir. SPAD değerlerinde belirgin düşüşler, sıcak koşullarda ekimden ancak 106, serin koşullarda ise 120 gün sonra gerçekleşmiştir. C700 koşullarına altında ise 52.8’den başlayarak azalma göstererek ekimden sonra 106. güne kadar ortalama 49.25’e kadar düşüş göstermiştir. SPAD değerlerindeki belirgin düşüşler sıcak uygulamasında 116. günde olurken serin uygulamasında ise 120. gün sonra olmuştur. Artan karbondioksitle birlikte sıcak koşullar altında bayrak yaprakların klorofil içeriğindeki hızlı düşüş 10 gün daha geç başlamıştır. Bunun nedeni gelişim süresinin uzamasından kaynaklanmaktadır. Her iki karbondioksit koşulu altında da tam ve kısıtlı sulanan bitkilerin SPAD değerleri iki sıcaklık rejiminde de benzer olmuştur. Genel olarak önemli düzeyde farklılık olmasada C400 uygulamalarının SPAD değerlerinin ortalaması 48.77 iken C700 uygulamalarının ortalaması 46.91 olmuştur. Sonuç olarak bayrak yaprak tam yaşlanıncaya kadar SPAD okumaları ile net bir farklılığa rastlanmamıştır. Manderscheid ve Weigel (2006), Almanaya’da üstü açık bitki büyütme odalarında (OTC) artan karbondioksidin su stresi ile etkileşimini inceledikleri çalışmalarında, artan karbondioksidin (+280 ppm) buğdayda klorofil içeriği değişim hızlarını ve eğilimini değiştirmediğini belirtmişlerdir. 135 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 136 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.8.2. Bayrak Yaprak Gaz Değişimi 4.2.8.2.(1) Bayrak Yaprak Net Fotosentez Hızı Adana-99 buğday çeşidine ait farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarının bayrak yaprak net fotosentez hızı seyri Şekil 4.37’de verilmiştir. Ekimden sonra 41. günden itibaren başlayan fotosentez ölçümleri 78. gün ölçümüne kadar benzer şekilde seyrederken daha sonra her iki CO2 uygulaması altında da sıcak uygulamalarında fotosentez hızı düşüşe geçerken serin koşullar altında 85. günden sonra düşmeye başlamıştır. Artan sıcaklık uygulamalarında 78. günde başlayan düşüş 99. günde son bulurken serin koşullar altında ise 85. günde başlayan düşüş 127. güne kadar sürmüştür. Arada oluşan 21 günlük fark ise artan sıcaklıkların gelişim süresini kısalmasından kaynaklanmaktadır. Genel olarak artan karbondioksit koşulları altında aktif dönemde fotosentez hızı %15 artış göstermiştir. Teramura ve ark. (1990), Amerika, Maryland’de seralarda artan karbondioksitin buğdayda gaz değişimi ile ilgili yapmış olduğu saksı denemesinde 300 ppm’lik CO2 artışı ile fotosentez hızında %60 artış saptamışlardır. Çalışmamızda ise kısıtlıyıcı koşulların olmadığı durumda sadece artan CO2 ile yaklaşık %40 artış sağlanmıştır. Liao ve Wang (2002), Çin’de artan karbondioksit (+250 ppm), sıcaklık (4.8 oC) ve kuraklığın buğday üzerine etkileri ile ilgili yapmış oldukları sera denemesinde, artan karbondioksit ve sıcaklık etkileşiminde fotosentez hızının önemli düzeyde arttığını saptamışlardır. Bizim çalışmamızda da bu artış %25 olarak belirlenmiştir. Her iki CO2 uygulaması altında da kısıtlı sulamalarda fotosentez hızı tam sulamalara göre daha düşük düzeyde kalmıştır. Şekilden de görüldüğü gibi ortalama en yüksek fotosentez hızına C700NT uygulamasında ulaşılırken en düşük ortalama değer ise C400SK uygulamasında saptanmıştır. Genel olarak bakıldığında tüm uygulamalarda fotosentez hızı en üst seviyeye çiçeklenme döneminde ulaşmıştır. Çiçeklenme döneminde fotosentez hızı varyans analizi sonuçlarının verildiği Çizelge 4.35 incelendiğinde, sadece karbondioksit ve sıcaklık uygulamalarının fotosentez hızı üzerine istatistiksel açıdan 0.01 önem düzeyinde etki yaptığı saptanırken sulama uygulaması ve etkileşimlerin bulunmadıkları belirlenmiştir. 137 önemli düzeyde etkide 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 138 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Çizelge 4.35. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde anasap düzeyinde çiçeklenme döneminde fotosentez hızı varyans analizi sonuçları. S.d Hata Kareler Ortalaması Çiçeklenme Döneminde Fotosentez 2.566 109.150** 2.004 20.640** 3.713 0.791 4.575 0.015 0.525 1.240 1.685 6.00 * :P<0.05 ve **: P<0.01 ***: P<0.001, olasılık düzeylerinde önemlidir. Blok CO2 (A) Hata-1 Sıcaklık (B) AxB Hata-1 Su (C) AxC BxC AxBxC Hata-1 D.K. (%) 3 1 3 1 1 6 1 1 1 1 12 31 Çizelge 4.36’de verilen çiçeklenme döneminde fotosentez hızı ortalamalarına bakıldığında artan karbondioksit yaklaşık olarak fotosentez hızını %19 artırırken artan sıcaklık ile birlikte %8 düşüş göstermiştir. Wall ve ark. (2000), karbondioksitin fotosentez üzerine etkilerini araştırdıkları bir çalışmada kışlık buğdayda 370 ppm’den 550 ppm’e artan CO2’in fotosentez hızını %28 arttırdığını belirtmişlerdir. C400 koşulları altında 19.79 µmol CO2 m-2 s-1 iken C700 uygulamalarında ortalama 23.48 µmol CO2 m-2 s-1 ile yaklaşık %19 artış göstermiştir. İstatistiksel açıdan önemli düzeyde etkili olan sıcaklık uygulamaları incelendiğinde ise serin koşullardaki uygulamaların ortalaması 22.44 µmol CO2 m-2 s-1 iken sıcak koşullarda 20.84 µmol CO2 m-2 s-1 olup %8 azalmıştır. İstatistiksel açıdan önemsiz olsa da sulama uygulamalarında tam sulanan kısıtlı sulanana göre %3 daha fazla fotosentez hızına ulaşmıştır. İki CO2 uygulaması arasında en fazla artış normal sıcaklık ve normal sulama uygulamasında gerçekleşmiştir. Bu bağlamda normal şartlar altında artan CO2 fotosentezi yaklaşık %23 artırırken olumsuz koşulların oluştuğu artan sıcaklık ve kuraklık uygulamasında ise %18’lik bir artış sağlamıştır. Böylece artan CO2’in etkisi uygun koşullar altında daha fazla olmaktadır. Günümüz koşullarını 139 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR yansıtan C400NT uygulamasında fotosentez hızı 20.33 µmol CO2 m-2 s-1 iken gelecek koşullarını öngören C700SK uygulamasında ise 22.05 µmol CO2 m-2 s-1 ile %8 artış göstermiştir. Artan CO2, fotosentez hızını önemli düzeyde artırırken sıcaklığın artması ve kuraklık fotosentez hızını azalttığı net bir şekilde görülmektedir. Normal koşullarda sadece artan CO2 %23 fotosentez hızını artırırken artan sıcaklık ve kuraklık etkileşimi ile değerlendirildiğinde %8 artırmıştır. Bu çerçeveden bakıldığında sıcaklığın ve kısıtlı suyun artan CO2’in fotosentez üzerindeki olumlu etkisini %15 azaltmaktadır. Çizelge 4.36. Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana99 buğday çeşitinde anasap düzeyinde çiçeklenme döneminde fotosentez hızı (μmol CO2 m-2 s-1) ortalamaları ve oluşan gruplar. CO2 C400 C700 Uygulama Sıcaklık Çiçeklenme Döneminde Fotosentez Hızı Su T 20.33 N K 20.18 Ort. 20.25 T 20.05 S K 18.60 Ort. 19.33 TORT 20.19 KORT 19.39 C400ORT 19.79B T 25.05 N K 24.20 Ort. 24.63 T 22.63 S K 22.05 Ort. 22.34 TORT 23.84 KORT 23.13 C700ORT 23.48A NORT 22.44A SORT 20.83B TORT 22.01 KORT 21.26 Genel Ortalama 21.64 *: Aynı harf grubundaki değerler 0.01-0.05 olasılık düzeyinde benzerdir. A, B: CO2, Sıcaklık, Su uygulamalarını gruplandırmaktadır. a, b, c, d, e, f: CO2xSıcaklıkxSu etkileşimini gruplandırmaktadır. k, l, m: CO2xSıcaklık etkileşimini gruplandırmaktadır. x, y, z: CO2xSu etkileşimini gruplandırmaktadır. 140 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 4.2.8.2.(2) Bayrak Yaprak Stoma İletkenliği ve Fotosentetik Su Kullanım Etkinliği Her iki karbondioksit koşulu altında stoma iletkenliği değerleri için iki sıcaklık rejiminde de tam sulanmış bitkilerin yapraklarında kısıtlı sulanan bitkilerin yapraklarına göre genellikle daha yüksek değerler gösterme eğilimi saptanmıştır (Şekil 4.38). Genel olarak günümüz karbondioksit koşulları altında ortalama 0.15 mol H2O m-2 s-1 olan stoma iletkenliği artan karbondioksit koşulları altında 0.17 mol H2O m-2 s-1 olup %13 artış göstermiştir. Her iki karbondioksit uygulaması altında sıcak koşullar altında serin koşullara kıyasla ortamalama stoma iletkenliği daha düşük olmuştur. Stoma iletkenliği normal sıcaklık altında karbondioksit artışı ile artarken sıcak koşullar altında karbondioksit artışı ile azalmıştır. Günümüz koşulları yansıtan uygulama altında, stoma iletkenliği, gelecek koşulları öngören karbondioksit, sıcaklık ve kuraklığın arttığı koşulla kıyasla çok daha yüksektir. Aktif fotosentez döneminde ortalama fotosentetik su kullanım etkinliği Şekil 4.39’da verilmiştir. Genel olarak artan karbondioksit altında su kullanım etkinliği artmaktadır. Bu artış çok düşük düzeyde olurken hem karbondioksidin hemde sıcaklığın arttığı koşullarda ise %60 gibi yüksek düzeyde artış belirlenmiştir. Sıcaklık artışı ile fotosentetik su kullanımında artış olduğu belirlenmiştir. Suyun kısıtlı olduğu koşullar altında fotosentetik su kullanım etkinliği %5 daha fazla gerçekleşmiştir. En yüksek su kullanım etkinliğine C700SK uygulamasında ulaşılırken en düşük değere ise C400NT yani suyun ve sıcaklığın kısıtlıyıcı olmadığı uygulamada ulaşılmıştır. Bu bağlamada artan sıcaklık ve kuraklıkta fotosentez hızı daha düşük olmasına karşın stoma iletkenliğin azaltmasından dolayı fotosentetik su kullanım etkinliği sıcak ve kurak uygulamalarda daha yüksek değerlere ulaşmıştır. Teramura ve ark. (1990), Amerika, Maryland’de seralarda artan karbondioksidin buğdayda gaz değşimi ile ilgili yapmış olduğu saksı denemsinde 300 ppm’lik CO2 artışı ile fotosentez hızının artışından dolayı önemli düzeyde fotosentetik su kullanımında artış belirlemişlerdir. 141 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 142 Fotosentetik su kullanım etkinliği, umol CO2 mol-1 H 2O 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 180 C400 160 C700 140 120 100 80 60 40 20 0 NT NK ST SK Şekil 4.39. Kontrollü koşullar altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamalarında aktif zamanda fotosentetik su kullanım etkinliği. Liao ve Wang (2002), Çin’de artan karbondioksit (+250 ppm), sıcaklık (4.8 o C) ve kuraklığın buğday üzerine etkileri ile ilgili yapmış oldukları sera denemesinde, artan karbondioksit ve sıcaklık etkileşiminde fotosentetik su kullanım etkinliğinin arttığını saptamışlardır. Çalışmamızda da bu artış %90 olarak belirlenmiştir. 4.2.9. Bitki Su Tüketimi (ET) ve Su Kullanım Randımanı (SKR) Tam kontrollü koşullar altında farklı karbondioksit, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde bitki su tüketimi, dane su kullanım randımanı (SKRD), bitki su kullanım randımanı (SKRB) ve kök+bitki su kullanım randımanı (SKRBK) varyans analizi sonuçları Çizelge 4.37’de verilmiştir. Bitki su tüketimi, sıcaklık, su uygulamaları ve CO2xSıcaklık, SıcaklıkxSu etkileşimlerinden 0.05 önem düzeyinde etkilenirken CO2 uygulaması ile birlikte CO2xSıcaklıkxSu etkileşiminden istatiksel açıdan önemli düzeyde etkilenmemiştir. Dane su kullanım randımanı istatiksel açıdan CO2 uygulamasından 0.001 önem düzeyinde etkilenirken su uygulaması, CO2 xSu ve CO2xSıcaklıkxSu etkileşimi 0.01 143 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR önem düzeyinde etkilemiştir. Sıcaklık uygulaması ise 0.05 önem düzeyinde etkili bulunmuştur. Bitki bazında su kullanım randımanı incelendiğinde CO2, Sıcaklık uygulamaları ile CO2xSu etkileşimi 0.01 önem düzeyinde etkili olurken CO2xSıcaklıkxSu etkileşimi 0.05 önem düzeyinde etkili olmuştur. Sulama uygulaması ile CO2xSıcaklık etkileşimi ise bitki su kullanım randımanı üzerine istatiksel açıdan önemli bir etki yapmamıştır. Kök+bitki su kullanım randımanı artan CO2 ve sıcaklık uygulamasından 0.001 gibi yüksek önem düzeyinde etkilendiği saptanmıştır. CO2xSu etkileşimi 0.01 önem düzeyinde etkili olurken SıcaklıkxSu etkileşimi ise istatiksel açıdan 0.05 önem düzeyinde etkili olmuştur. Sulama uygulaması ve CO2xSıcaklıkxSu etkileşimi kök+bitki su kullanım randımanı üzerine önemli düzeyde etkide bulunmamıştır. Çizelge 4.37. Tam kontrollü koşullarda farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde bitki su tüketimi, dane su kullanım randımanı (SKED), bitki su kullanım randımanı (SKEB) ve kök+bitki su kullanım randımanı (SKEBK) varyans analizi sonuçları. Hata Kareler Ortalaması S.d Bitki Su SKRD SKRB SKRBK Tüketimi Blok 3 0.561 4.708 8.125 7.115 CO2 (A) 1 34.924 153.125*** 420.500** 9625.78*** Hata-1 3 4.932 0.208 7.500 5.698 * * ** Sıcaklık (B) 1 6248.781 32.000 276.125 810.03*** AxB 1 834.463* 12.500 50.000 175.781* Hata-2 6 8.496 4.583 19.936 16.156 Su (C) 1 30331.230* 24.500** 45.125 34.031 ** ** AxC 1 2.231 40.500 242.000 175.781** * BxC 1 224.349 3.125 1.125 63.281* AxBxC 1 10.046 28.125** 72.000* 19.531 Hata-3 12 5.628 2.146 10.146 9.990 D.K. (%) 31 1.95 4.98 4.97 3.73 * ** *** :P<0.05 ve : P<0.01 : P<0.001, olasılık düzeylerinde önemlidir. Genel olarak değerlendirildiğinde CO2 uygulamasının bitki su tüketimi dışında tüm parametreler üzerine önemli düzeyde etkili olduğu belirlenirken sıcaklık tüm parametrelere istatiksel açıdan önemli düzeyde etkili olmuştur. 144 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Çizelge 4.38’de CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana-99 buğday çeşitinde bitki su tüketimi, dane su kullanım randımanı (SKRD), bitki su kullanım randımanı (SKRB) ve kök+bitki su kullanım randımanı (SKRBK) ortalamaları ve oluşan gruplar verilmiştir. Bitki su tüketimi artan sıcaklık ile birlikte %11 azalırken bunun nedeni olarak artan sıcaklığın gelişim dönemini kısaltması olarak belirlenmiştir. Kısıtlı sulamada ise tam sulamaya kıyasla %22 azalma olmuştur. Dane bazında su kullanım randımanı incelendiğinde artan karbondioksit ile birlikte %16 artış saptanırken artan sıcaklık ve kuraklık ilede sırasıyla %7 ve %6 düşüş belirlenmiştir. Bitki bazında su kullanım randımanı artan karbondioksit ile birlikte %12 artarken, sıcaklık artışı ile %9 azalma saptanmıştır. Bitki+kök bazında ise su kullanım randımanı artan karbondioksit ile %50 artarken sıcaklık artışı ise etkinliğin %11 düşmesine sebep olmuştur. Sıcaklık uygulamasından önemli düzeyde etkilenen bitki su tüketimi gelişim döneminin daha uzun olmasından dolayı normal sıcaklık altında yaklaşık %11 daha fazla olmuştur. Su uygulamasında tam sulanan bitkilerde kısıtlı sulama uygulama ortalamasına kıyasla %22 daha fazla su tüketimi gerçekleşmiştir. İstatistiksel açıdan önemli düzeyde etkisi olan CO2 xSıcaklık etkileşiminde ise dört farklı grup oluşmuştur. C400N uygulaması 271.01 mm ile en yüksek su tüketimine sahip iken C400S uygulaması 232.85 mm ile en düşük su tüketimi olarak saptanmıştır. Dane su kullanım randımanı üzerine CO2 uygulaması önemli düzeyde etkide bulunarak farklı iki grup oluşturmuştur. Artan CO2 ile birlikte SKRD %16 artmıştır. Hunsaker ve ark. (2000), buğdayda serbest hava koşulları altında arttırılan karbondioksit denemesinde (FACE) 370 ppm’den 570 ppm’e artan karbondioksit ile birlikte SKRD’de %20 artış saptamışlardır. Denemenin tarla bazında yapılmasına karşın bizim bitki büyütme dolaplarında elde ettiğimiz SKRD’deki artışla benzerdir. Bir diğer önemli düzeyde etkili uygulama olan sıcaklıkta ise artırılmış sıcaklıkta SKRD yaklaşık %7 oranında azalmıştır. Su uygulamasında ise tam sulanan koşullara kıyasla kısıtlı sulama altında yaklaşık %6’lık bir düşüş saptanmıştır. CO2xSu etkileşimi SKRD iki farklı grup oluşturmuştur. C700T uygulaması en yüksek değere (33.63 mg/mm) sahip iken diğer uygulamlar aynı grupta yer almıştır. 145 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR CO2xSıcaklıkxSu etkileşimi incelendiğinde oluşan iki farklı grup içerisinde C700NT uygulaması 34 mg/mm ile en yüksek değere sahiptir. Bitki su kullanım randımanı da benzer durum söz konusu olup artan CO2 ile birlikte SKEB’de yaklaşık %12’lik bir artış belirlenmiştir. Manderscheid ve Weigel (2006), Almanaya’da üstü açık bitki büyütme odalarında (OTC) artan karbondioksidin su stresi ile etkileşimini inceledikleri çalışmalarında, artan karbondioksidin (+280 ppm) buğdayda SKRB’nin ortalama %31 artırdığını saptamışlardır. Çizelge 4.38. Farklı CO2, sıcaklık ve sulama uygulamaları altında yetiştirilen Adana99 buğday çeşitinde bitki su tüketimi (mm), dane su kullanım randımanı (SKED,), bitki su kullanım randımanı (SKEB) ve kök+bitki su kullanım randımanı (SKEBK) ortalamaları (mg mm-1 bitki-1) ve oluşan gruplar. CO2 C400 C700 Uygulama Sıcaklık Bitki Su Tüketimi Su T 304.74 N K 237.28 Ort. 271.01a T 260.163 S K 205.532 Ort. 232.85d TORT 282.45 KORT 221.41 C400ORT 251.93 T 291.85 N K 225.85 Ort 258.71b T 269.94 S K 212.01 Ort 240.97c TORT 280.89 KORT 218.79 C700ORT 249.91 NORT 264.86A SORT 236.91B TORT 281.67A KORT 220.09B Genel Ortalama 250.92 SKRD SKRB SKRBK 28.00b 27.25b 27.63 26.00b 27.75b 26.88 27.00b 27.50b 27.25B 34.00a 32.50a 33.25 33.25a 26.75b 30.00 33.63a 29.63b 31.63A 30.44A 28.44B 30.31A 28.56B 29.54 62.25c 62.00c 62.13 55.50d 62.00c 58.75 58.88b 62.00b 60.44B 74.50a 69.25b 71.88 68.75b 58.25cd 63.50 71.63a 63.75b 67.69A 67.00A 61.13B 65.25 62.88 64.07 71.00 69.25 70.13c 61.25 68.25 64.75c 66.13b 68.75b 67.44B 113.50 105.50 109.50a 97.50 92.00 94.75b 105.50a 98.75a 102.13A 89.81A 79.75B 85.81 83.75 84.78 *: Aynı harf grubundaki değerler 0.01-0.05 olasılık düzeyinde benzerdir. A, B: CO2, Sıcaklık, Su uygulamalarını gruplandırmaktadır. a, b, c, d, e, f: CO2xSıcaklıkxSu etkileşimini gruplandırmaktadır. k, l, m: CO2xSıcaklık etkileşimini gruplandırmaktadır. x, y, z: CO2xSu etkileşimini gruplandırmaktadır. 146 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR Mayeux ve ark (1997), buğdayda FACE (Free air carbondioxide enrichment, Açık hava artan karbondioksit denemesi) çalışmalarıyla, 150 ppm karbondioksit artışı ile bitki su kullanım randımanında önemli düzeyde artış belirlemişlerdir. Sıcaklık uygulamasında artan sıcaklıkla birlikte kısalan gelişme sürecine bağlı olarak istatiksel açıdan önemli %9’luk bir azalma saptanmıştır. C700N uygulaması CO2xSu etkileşiminde oluşan 2 faklı grupta, 71.63 mg/mm ile en yüksek değere sahiptir. CO2xSıcaklıkxSu etkileşiminde ise 5 farklı grup oluşmuştur. C700NT uygulaması en 74.5 mg/mm ile en yüksek değere ulaşırken C400ST ise 55.5 mg/mm ile en düşük değere sahiptir. C400ST uygulamasının C400SK’dan daha düşük olmasının sebebi ise daha fazla su tüketiminden kaynaklanmaktadır. Kök+bitki su kullanım randımanı incelendiğinde ise CO2 uygulaması ile istatiksel açıdan önemli olan %51’lik bir artış saptanmıştır. Karbondioksit artışından dolayı kök ağırlığındaki önemli düzeyde ki artış SKRBK’nı diğer randımanlara göre daha fazla artırmıştır. Sıcaklık uygulamasında artan sıcaklıkla birlikte SKRBK’de %11’lik bir düşüş belirlenmiştir. İki farklı grup oluşan CO2 xSu etkileşiminde SKRBK’de en yüksek değere, önceki su kullanım etkinliklerindeki gibi C700N uygulaması (105.5 mg/mm) ulaşmıştır. Genel olarak bakıldığında su kullanım randımanı artan karbondioksit ile artış gösterirken artan sıcaklık ve azalan su ile düşüş göstermiştir. Kök+Bitki su tüketimi açısından bakıldığında artan karbondioksit ile en çok normal sıcaklık ve tam sulanan uygulamada artış sağlarken (%60) en düşük artış ise artan sıcaklık ve kısıtlı sulama uygulamasında (%35) saptanmıştır. Bu bağlamada artan sıcaklık ve azalan suyun olumsuz etkisi artan karbondioksidin olumlu etkisinin %25’ini azaltmaktadır. Bitki su tüketimi ise artan karbondioksit ile önemli bir değişim göstermemiştir. 147 4.BULGULAR VE TARTIŞMA Burçak KAPUR 148 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Burçak KAPUR 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER 5.1. Sonuçlar Bu çalışma ile önce bölgesel ölçekli TERCH-RAMS iklim modelini kullanarak Türkiye’nin güneyinde yer alan ve ülkenin önemli tarımsal üretim potansiyeline sahip olan Çukurova Bölgesi için gelecek iklimi kestirilmiş; sonra da öngörülen olası iklim değişikliğinin bölgede en önemli tarımsal ürün olan buğdayın büyüme-gelişme ve verimi üzerine etkileri belirlenmeye çalışılmıştır. Bu bölümde, elde edilen önemli bulgular aşağıda sırasıyla kısaca özetlendikten sonra üzerinde durulabilecek bazı öneriler dile getirilmiştir. Adana meteoroloji istasyonu verilerinde Mann-Kendall trend analizi bulguları, 1930-2005 arasında Çukurova Bölgesinde yıllık ortalama sıcaklıklarda önemli düzeyde artış göstermiştir. Özellikle Haziran, Temmuz ve Eylül ayları yıllık ortalama sıcaklıkların en fazla artış gösterdiği aylar olarak belirlenmiştir. Anılan dönemin ilk ve son 15’er yıllık periyodları karşılaştırıldığında sıcaklıkların, son 15 yılda 0.5-1.5 ºC arasında arttığı saptanmıştır. Dönem içerisinde önemsiz düzeyde sıcaklık artışının saptandığı aylarda (Ocak-Mart) bile 0.5-1.1 ºC’lik artışlar belirlenmiştir. Aynı dönem için yağış eğilimleri incelendiğinde önemli düzeyde değişim saptanmamıştır. IPCC tarafından sunulan SRES-A2 senaryosu kullanılarak, doğruluğu küresel modellere oranla daha yüksek Bölgesel İklim Modeli TERC-RAMS, Pseud Warming methodu ile koşularak 2070’li yıllar için aylık yağış miktarı ve sıcaklık değerleri elde edilmiştir. Çukurova bölgesinde bulunan meteoroloji istasyonlarının konumlarına göre yapılan değerlendirmede, ortalama sıcaklıklarda anılan dönemler arasında yaklaşık 3oC’lik bir artış belirlenmiştir. Yağışlarda ise %25 ile %40 arasında azalma saptanmıştır (240-350 mm arasında yıllık yağış azalması). Tam kontrollü koşullarda günümüz ve gelecek atmosfer karbondioksit içeriği, yüksek sıcaklık ve kısıtlı sulamanın buğday verimindeki etkilerinin incelenmiş olduğu saksı denemesi bulguları, Çukurova Bölgesi için önümüzdeki 70 yıl içerisinde beklenen karbondioksit, sıcaklık ve kuraklık artışı sonucunda buğday 149 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Burçak KAPUR biyokütle ve dane verimindeki değişim boyutlarını ve bunların önemli nedenlerini irdeleme olanağı sağlamıştır. Bulgular, sadece gelecek değil günümüzün de en büyük sorunlarından biri olan sıcaklık ve kuraklığın birlikte ortaya çıktığı gerilimli koşullarla baş edebilmek için bazı önemli ipuçları da göstermiştir. Çukurova bölgesinde iklim değişikliğinin buğday üzerine etkileriyle ilgili tam kontrollü koşullarda yürütülen çalışmada yer alan Adana-99 buğday çeşidinde artan CO2 ile birlikte fenolojik gelişme az da olsa bir yavaşlama (2-3 günlük) gösterirken; sıcak ve kısıtlı sulanan koşullarda gelişme süresinin özellikle karınlamadan sonraki dönemde önemli düzeyde kısaldığı, sıcaklıktaki 1°C artış için çiçeklenmeye dek geçen sürenin 5, olgunluğa dek geçen sürenin ise 9 gün kısaldığı gözlenmiştir. Genel olarak artan karbondioksid kardeş sayısı ve kardeş başak sayısı üzerine olumlu etki yapmaktadır. Bu etki kardeş sayısını %69 artırırken kardeş başak sayısını ise %15 artırmıştır. Artan sıcaklık ve kuraklık ise kardeş sayısını sırasıyla %10 ve %12 azaltırken, kardeş başak sayısını ise %10 ve %18 azalmıştır. Buğdayın karbondioksidden daha fazla yararlanması için kardeşlenme kapasitenin daha yüksek olması gerekmektedir. Artan başak oluşturmayan kardeş sayısı ise fazladan biyokütle artışına neden olarak dane veriminde kullanılması olası kaynakların kardeş sapların oluşumuna harcanması ile verimde potansiyel artışın sağlanamamasına yol açabilecektir. Bu bağlamada kardeş sayısı artışının olumlu etkisi kardeş başak sayısının artışı ile orantılıdır. Olgunlukta bitki boyu artan karbondioksit ile %4 artmıştır. Artan sıcaklık ve kısıtlı sulama ise bitki boyunu sırasıyla %9 ve %6 oranlarında azaltmıştır. Sıcak koşullar sadece üst sap uzunluğunda %7 kısalmaya neden olurken; kısıtlı sulama, hem başak (%4) hem de üst sap uzunluğunda %6 azalmaya neden olmuştur. Yaprak alanı iki CO2 konsantrasyonu altında da sıcak koşullarda serin koşullara göre daha hızlı bir şekilde artış göstermiş; en yüksek değere daha erken ulaşılmış ve sonuçta sıcak koşullarda oluşan yaprak alanı büyüklüğü serin koşullara göre daha düşük düzeyde kalmıştır. Sıcakta yeşil kalma süresi de yine serin koşullara göre daha kısa olmuştur. Suyun kısıtlandığı koşullardaki yaprak alanı büyüklüğü ve yeşil kalma süresi de her iki CO2 ve sıcaklıkta da olumsuz yönde etkilenmiş; ancak kısıtlı sulamanın yaşlanmaya etkisi yüksek CO2 ’de normal koşula göre daha az 150 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Burçak KAPUR olmuştur. Bitki başına yaprak alanı, yüksek CO2’de normal koşula göre, anasap için saptanmış olan düşük değerler (özellikle bayrak yaprağı için) nedeniyle serin ve iyi sulanmış koşullarda daha düşük; sıcak ve kısıtlı sulanan koşullarda ise daha yüksek değerler göstermesine rağmen farklar belirgin olmamıştır. Uygulamaların, C400 koşullarında C700 koşullarına göre genel olarak daha yüksek değerler (ortalama 48.8’e karşılık 46.9) gösterme eğiliminde olan SPAD değerleri üzerine önemli düzeyde etkisi olmamıştır. Tüm gelişme boyunca yüksek CO2 altında büyümüş olan bitkilerde anasap bayrak yaprağında yaşlanma süresince ölçülmüş olan net fotosentez hızı değerleri, normal CO2 altında büyümüş olan bitkilerde ölçülmüş olan değerlere göre daha yüksek bulunmuştur. Ortaya çıkmış olan farklar serin koşullarda (tam sulamada ortalama %34, kısıtlı sulamada ortalama %26) sıcak koşullardan (tam sulamada ortalama %14, kısıtlı sulamada ortalama %7) daha yüksek olmuştur. Ölçümler arası ve ölçüm sırasındaki yüksek varyasyon nedeniyle anasap bayrak yaprağı stoma iletkenliği yönünden net farkların belirlenmesi mümkün olmasa da, yüksek CO2 altında serin koşullarda büyümüş olan yapraklarda stoma iletkenliğinin, günümüz CO2 koşullarında serin koşullarda büyümüş olan yapraklara göre daha yüksek olma eğiliminde olduğu, sıcak koşullarda ise bu eğilimin ortadan kaybolduğu görülmüştür. Net fotosentez hızının stoma iletkenliğine oranlanmasıyla bulunan fotosentetik su kullanım etkinliğinin yaprakların aktif dönemindeki ortalama değerleri, serin koşullarda yüksek karbondioksit koşulları ve günümüz karbondioksit koşullarında benzer olurken, sıcak koşullarda daha yüksek (tam ve kısıtlı sulamada %28 ve %37) bulunmuştur. Madde birikim seyri atmosferik karbondioksit içeriğinin artışından çok etkilenmemiştir. Madde üretiminin (vejetatif aksam, başak ve danelerin ağırlığı -dane verimi) zamana bağlı değişiminde en etkin faktör sıcaklık olmuştur. Bitki başına vejetatif aksam (yaprak, sap ve kök ağırlığı), sıcak koşullarda serin koşullara göre daha hızlı bir şekilde artış göstermiş; en yüksek değere daha erken ulaşılmış ve sonuçta sıcak koşullarda ağırlık serin koşullara göre daha düşük düzeyde kalmıştır. Yaprak ve saplarda büyüme (boy ve alan artışı) tamamlandıktan 151 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Burçak KAPUR sonra sadece serin ve tam sulamalı koşullar koşullarda önemli ağırlık değişimleri olmuştur. Özellikle atmosferik karbondioksit içeriği yüksek olduğunda hızlı dane dolumu sırasında saplarda gerçekleşen birikim ve dane dolumu büyük ölçüde tamamlandıktan sonra söz konusu olan azalışlar bu koşullarda kaynakların kısıtlı olmadığını göstermiştir. Vejetatif kısımların ağırlığı genel olarak artırılmış karbondioksit altında daha yüksek değerlere ulaşmış; başka bir deyişle üretilen fotosentetik ürünler yaprak, sap ve kök büyümesinde kullanılmıştır. Artan karbondioksit bitkide en çok kökte ağırlık artışına neden olmuştur. Olgunluk döneminde günümüz karbondioksit koşullarında ortalama bitki kök ağırlığı 1.83 g olurken, artırılmış karbondioksit koşullarında bu değer 4.6 kat artarak 8.35 g’a ulaşmıştır. İki karbondioksit konsantrasyonunda madde birikim seyri benzer olmuştur. Genel olarak serin koşullarda daha belirginleşen sigmoidal bir değişim izleyen bitki, başak (ve danelerin) ağırlığı da (vejetatif aksamda olduğu gibi) sıcak koşullarda serin koşulara göre kısa sürede hızla tamamlamıştır. Olgunlukta bitki bazında biriktirilmiş olan toplam ve toprak üstü kuru madde miktarı (biyokütle ve topraküstü biyokütle) her iki karbondioksit konsantrasyonunda da birikimin daha uzun sürdüğü serin koşullarda, kısa sürdüğü sıcak koşullara göre daha yüksek (biyokütle: 23.5 g’a karşılık 19.0 g, topraküstü biyokütle: 17.7 g’a karşılık 14.6 g) olmuştur. Karbondioksit konsantrasyonunun artışı ile biyokütle veriminde %39 (SK) ile %61 (ST) arasında değişen artışlar gerçekleşmiştir. Günümüz karbondioksit koşullarında üretilen kuru maddenin ortalama %11’i, artırılmış karbondioksit koşullarında ise %33’ü köklerde biriktirilmiştir. Kısıtlı sulanan koşullarda daha da artan bu birikim sıcaklık da birlikte arttığında daha da yükselmiştir. Buna bağlı olarak karbondioksit artışı kısıtlı sulanan sıcak koşullar dışında topraküstü biyokütle ağırlığı ve dane veriminde de artış sağlamıştır. Bu yönden en yüksek artışların tam sulanan sıcak koşullarda gerçekleştiği gözlenmiştir. Atmosferik karbondioksit içeriğinin artması ile bitki dane veriminde sıcaklık ve su rejimine bağlı olarak %0 ile %34 oranında değişen oranda artış belirlenmiştir. Kısıtlı sulanan sıcak koşullarda hiç değişim olmazken; kısıtlı sulanan serin 152 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Burçak KAPUR koşullarda %13, tam sulanan serin koşullarda %17, tam sulanan sıcak koşullarda ise %34 oranında artış gerçekleşmiştir. Bitki dane verimi yönünden oraya çıkmış olan farklılıklar, ana başaktan çok kardeş başakların dane verimindeki farklılıklardan kaynaklanmıştır. Atmosferik karbondioksit içeriğine verim yönünden olumlu tepki kardeşlerde dane sayısının artıp artmadığına; tepkinin düzeyi ise oluşan yüksek sayıdaki danenin doldurulup doldurulamadığına göre değişmiştir. Tam sulanan sıcak koşullardaki en yüksek tepki dane sayısı (%30) ve ağırlığında (%16) birlikte gerçekleşen artış sonucunda ortaya çıkmıştır. Verim yönünden karbondioksit içeriğine tepkinin olmadığı kısıtlı sulanan sıcak koşullarda ise dane sayısı %25 oranında azaldığı halde, dane ağırlığı ancak bu azalışı giderecek kadar artmıştır. Artan CO2 ile birlikte ana sapta bayrak yaprak, üst sap ve dane azot konsantrasyonunda azalma saptanmıştır. Bu azalmalar, olgunlukta dane azot (protein) konsantrasyonunda tam sulanan koşullarda daha belirgin olmuştur. Yüksek CO2 koşullarında sağlanmış olan verim artışları düşük azot konsantrasyonunu dengeleyememiş; sonuçta danelere biriktirilen toplam azot (toplam protein) miktarında da özellikle serin koşullarda düşüşler gerçekleşmiştir. Atmosferik karbondioksit konsantrasyonunun artışı ile toplam su tüketimi serin koşullarda azalmış (ortalama %5), sıcak koşullarda ise artmış (ortalama %4) olmasına rağmen farklar istatistiksel yönden kanıtlanamamıştır. Kullanılan suyun, toplam biyokütle, topraküstü biyokütle ve dane üretimindeki etkinliği ise karbondioksit artışıyla sırasıyla %51, %12 ve %16 oranında artış göstermiştir. Yukarıda özetlenen ve daha önceki çalışmalarda elde edilmiş olan bulgularla çoğunlukla uyumlu olan bulgulardan görüldüğü gibi gelecekteki CO2 artışına bağlı olarak Çukurova’da buğday yetiştirme mevsiminde ortalama 3ºC sıcaklık artışı ve %25 yağış azalışı hesaplanmıştır. Beklenen bu değişimlerden Çukurova’nın en önemli kültür bitkisi olan buğdayın olası etkilenme durumunun incelendiği tam kontrollü koşul denemesi sonucunda, su ve sıcaklık geriliminin birlikte etkili olmadığı koşullarda, bir C3 bitkisi olan buğdayda atmosferdeki CO2 konsantrasyonu artışının beklendiği gibi büyüme-gelişme ve verimi olumlu yönde etkilediği belirlenmiştir. 153 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Burçak KAPUR Beklenen verim değişimi, günümüz en uygun koşullarındaki verim (C400NT) esas alınarak irdelendiğinde CO2 konsantrasyonu artışının olumlu etkisinin, sadece suyun kısıtlı olmadığı koşullarda (sıcaklığın günümüze göre değişmediği koşullarda %17, sıcaklığın yüksek olduğu koşullarda ise %6 artış ortaya çıktığı; suyun kısıtlı olduğu koşullarda ise sıcaklık değişmediyse %13, sıcaklık yüksek ise %33 oranında azalmanın söz konusu olduğu görülmüştür. CO2 artışı ile bayrak yaprağı fotosentez hızı artış (ortalama %32) gösterdiği halde alanı küçüldüğü (ortalama %30) için bayrak yaprağının toplam fotosentetik kapasitesi büyük oranda değişmemiştir. Fotosentez hızı ölçülmemiş olan alt ve kardeş yapraklarının alanı bakımından iki CO2 arasında farklar çok dikkat çekici olmamıştır. Ancak yüksek atmosferik karbondioksit konsantrasyonu altında verimdeki artışların toplam biyokütledeki artışlardan daha düşük olması ve kök ağırlığındaki dikkat çekici artışlar fotosentetik kapasitenin artmış olduğunu göstermiştir. Bu durum yüksek karbondioksit altında verimin asimilat kaynak miktarından (source) çok, bu asimilatları depolayabilecek kapasitesi (sink, danelerin sayısı ve her danenin büyüme kapasitesi) tarafından belirlenmiş olduğuna işaret etmiştir. 5.2. Öneriler Bir C3 bitkisi olan buğdayda atmosferik CO2 konsantrasyonu artışından beklenen olumlu etkinin kısıtlı sulanan koşullarda (iki sıcaklıkta da) verime yeterli düzeyde yansımamış olması, gelecekte oluşacak verim kayıplarının giderilmesinde sulamanın başvurulabilecek en önemli uygulama olarak ön plana çıkarmaktadır. Mevcut su kaynaklarının gelecekte daha da azalacağı gerçeğinden hareketle su artırımı ve su kullanım etkinliğinin daha da yükseltilmesini sağlayan sulama sistemlerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Sulama olanaklarının kısıtlı olduğu koşullar için ıslah çalışmaları kapsamında kurağa ve sıcağa toleranslı çeşitlerin geliştirilmesi üzerinde durulmalıdır. 154 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Burçak KAPUR Sıcaklığın gelişmeyi hızlandırıcı olumsuz etkisinden dolayı buğdayda verim kayıplarına karşı yavaş gelişen ve fotoperiyodik tepkili (gün uzunluğuna duyarlı) çeşitlerin kullanılması üzerinde durulmalıdır. Artan CO2 konsantrasyonuna paralel olarak asimilat miktarındaki artışın köklerde birkiminden çok verimi arttırmak için danede kullanıma yöneltilmesi gerekmektedir. Bunun için uygun tarımsal uygulamalar (çeşit seçimi, gübreleme, ekim sıklığı, sulama) belirlenmelidir. Uygun tarımsal uygulamalar belirlenirken, artan CO2 konsantrasyonuna bağlı verimde artışa karşılık azot konsantrasyonunun düşmesinden dolayı oluşan kalite bozulmasını önlemeye de ağırlık verilmelidir. 155 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Burçak KAPUR 156 KAYNAKLAR AACC International, 2000. Approved Methods of Analysis, 11th Ed. Method Method 46-12.01. Nitrogen. http://www.aaccnet.org/ApprovedMethods/toc.aspx ACAROĞLU, M. T., 2010. Çukurova Bölgesi Kaynakçası (1928-1988). http://turkoloji.cu.edu.tr/CUKUROVA/sempozyum/semp_1/acaroglu.p df. Erişim tarihi: 20.03.2010 ACOCK, B. AND ALIEN, L. H., 1985. Crop responses to elevated CO2 concentrations. In B. R. Strain and J. D. Cure (eds.). Direct Effects of Increasing CO2 on Vegetation. DOE/ER-0238. U.S. Department of Energy. Washington, DC. pp. 53-97. ACOCK, B., 1991. Modeling canopy photosynthetic response to carbon dioxide, light interception, temperature, and leaf traits. In K. J. Boote, and R. S. Loomis (eds.). Modeling Crop Photosynthesis-From Biochemistry to Canopy. Crop Science Society of America Special Publication No. 19. Madison, Wl. pp. 41-55. ACOCK, B. AND ACOCK, M. C., 1993. Modeling approaches for predicting crop ecosystem responses to climate change. In D. R. Buxton, R. Shibles, R. A. Forsberg, B. L. Blad, K. H. Asay, G. M. Paulsen, and R. F. Wilson (eds.).lntemational Crop Science I. Crop Science Society of America. Madison, Wl. pp. 299-306. AKİTA, S. AND MOSS, D. N., 1973. Photosynthetic responses to CO2 and light by maize and wheat leaves adjusted for constant stomatal apertures. Crop Science 13:234-237. ALLEN, L. H., JONES, P. AND JONES, J. W., 1985. Rising atmospheric CO2 and evapotranspiration. In Advances in Evapotranspiration. Proceedings of the National Conference on Advances in Evapotranspiration. December 16-17, 1985. American Society of Agricultural Engineers. St. Joseph, MI. pp. 13-27. 157 ALLEN, L. H., 1990. Plant responses to rising carbon dioxide and potential interactions with air pollutants. Journal of Environmental Quality 19: 15-34. ALPERT, P., KRICHAK, S.O., SHAFIR, H., HAIM D., OSTINSKY, I., 2008. Climatic Trends To Extremes Employing Regional Modelling And Statistical Interpretation Over Mediterranean. Global And Planetary Change, V. 63, ISS. 2-3, p. 163-170 AMTHOR, J. S., 1989. Respiration and Crop Productivity. Springer-Verlag. New York. 215 pp. AMTHOR J.S., 2001. Effects of Atmospheric CO2 Concentration on Wheat Yield: Review of Results from Experiments Using Various Approaches to Control CO2 Concentration. Field Crops Research, 73, 1-34 ANONİM 2010. CAN, A., ATIMTAY, A., 2010. Time Series Analysis Of Mean Temperature Data In Turkey. State Institute of Statistics. ARP, W. J., 1991. Effects of source-sink relations on photosynthetic acclimation to elevated CO2 Plant, Cell and Environment 14:869-875. ASSENG, S., JAMİESON, P.D., KİMBALL, B., PİNTER, P., SAYRE, K., BOWDEN, J.W., HOWDEN, S.M., 2004. Simulated wheat growth affected by rising temperature, increased water deficit and elevated atmospheric CO2. Field Crops Research 85, 85–102 BAKER, J. T., ALIEN, L. H., AND BOOTE, K. J., 1992. Response of rice to carbon dioxide and temperature. Agricultural and Forest Meteorology 60: 153166. BATTS G.R., MORİSOND J.K.L, ELLİS, R.H., HADLEY, P. VE WHEELER T.R. 1997. Effects of CO2 and temperature on growth and yield of crops of winter wheat over four seasons. Developments in Crop Science Volume 25, Pages 67-76 BAUER, A., 1972. Effect of Water Supply and Seasonal Distribution on Spring Wheat Yields. Bulletin 490. North Dakota Agricultural Experiment Station. Fargo, ND. 158 BAZZAZ, F. A., 1990. The response of natural ecosystems to the rising global CO2 levels. Annual Review of Ecology and Systematics 21: 167- 196. BAZZAZ, F. A., AND FAJER., E. D., 1992. Plant life in a CO2-rich world. Scientific American January pp. 68-74. BOLTON, F.E., 1981. Optimizing the use of water and nitrogen through soil and crop management. In: Soil water and nitrogen in mediterranean-type environments, Ed. J.Monteith and C. Webb, Martinus Nijhoff/Dr. W. Junk Publ., the Huague. P:231-248. BULTERFİELD, R. E. AND MORİSON, J. I. L., 1992. Modeling the impact of climatic warming on winter cereal development. Agriculture and Forest Meteorology 62:241-261. CARTER, T., 1992. The Greenhouse Effect and Finnish Agriculture. Maatilahallinnon aikakauskirja 22(1), 31-57 CARTER, T.R., 1996. Developing Scenarios of Atmosphere, Weather and Cliamet for Northern Regions. Agric. Food Sci. Finl. 5, 235-249. ÇELİK S., BACANLI H., GÖRGEÇ H., 2008. Küresel İklim Değişikliği ve İnsan Sağlığına Etkileri 31 s. http://www.dmi.gov.tr/files/genel/saglik/iklimdegisikligi/kureseliklimde gisikligietkileri.pdf (Erişim tarihi: 23.03.2010) ÇEVRE VE ORMAN BAKANLIĞI, 2007. İklim değişikliği Birinci Ulusal Bildirimi. Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi. CHAUDHURİ, U. N., BURNELT, R. B., KANEMASU, E. T. AND KİRKHAM, M. B., 1986. Effect of Elevated Levels of CO2 on Winter Wheat Under Two Moisture Regimes. Response of Vegetation to Carbon Dioxide. 029. U.S. Department of Energy. Washington, DC. 71 pp. CHAUDHURİ, U. N., KANEMASU, E. T. AND KİRKHAM, M. B., 1989. Effect of Elevated Levels of CO2 on Winter Wheat Under Two Moisture Regimes. Response of Vegetation to Carbon Dioxide. 050. U.S. Department of Energy. Washington, DC. 49 pp. 159 CHAUDHURİ, U.N., KİRKHAM, M.B., KANEMASU, E.T., 1990. Carbon dioxide and water level effects on yield and water use of winter wheat. Agronomy Journal, 82, 637–641. CLİMATE CHANGE, 2001. The Scientific Basis. In: Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of The Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. pp 64-65. CUCULEANU, V., MARİCA, A., SİMOTA, C., 1999. Climate change impacts on agricultural crops and adaptation options in Romania. In: Climate Research, Vol. 12: 153-160. CONWAY, G. R. AND PRETTY, J. N., 1991. Unwelcome Harvest: Agriculture and Pollution. Earthscan. London. COOPER, P.J.M., 1983. Crop Management in Rainfed Agriculture with Special Reference to Water use Efficiency. Proc. 17th Coll. Int. Potash Inst., Bern, p, 63-79. CURE, J. D. AND ACOCK, B., 1986. Crops responses to carbon dioxide doubling: A literature survey. Agriculture and Forest Meteorology 38: 127-145. CURE, J. D., ISRAEL, D. W. AND RUFTY, T. W., 1988. Nitrogen stress effects on growth and seed yield of nonnoduIated soybean exposed to elevated carbon dioxide. Crop Science 28:671-677. DİNÇ, U., SCHİCHTİNG, E., KAPUR, S., SAYIN, M., DERİCİ, R., ŞENOL, S., AYDIN, M., GÖK, M., 1995. Çukurova Bölgesi Toprakları. Yardımcı Ders Kitabı No:26. pp. 86-88. DİNGİL, M., Şenol, S., Öztekin, M.E., 2008. Çukurova Üniversitesi Kampus Alanı Topraklarının Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) Kullanılarak Detaylı Toprak Etüt ve Haritasının Güncellenmesi. (Bilimsel Araştırma Projesi), Çukurova Üniversitesi Rektörlüğü. DRAKE, B. G. AND LEADLEY, P. W., 1991. Canopy photosynthesis of crops and native plant communities exposed to long-term elevated CO2. Plant, Cell and Environment 14:853-860. ELLİS, R. H., HADLEY, P., ROBERTS, E. H. AND SUMMERFİELD, R. J., 1990. Quantitative relations between temperature and crop development and 160 growth. In M. T. Jackson, B. V. Ford-Lloyd, and M. L. Parry. (eds). Climatic Change and Plant Genetic Resources. Belhaven Press. London. pp. 85-115. ENOCH, H. Z. AND KİMBALL, B., 1986. CO2 Enrichment of Greenhouse Crops. Vols. I and II. CRC Press. Boca Raton, FL. EWERT, F., RODRİGUEZ, D., JAMİESON, P., M.A. SEMENOV , MİTCHELL, R.A.C., GOUDRİAAN, J., PORTER, J.R., KİMBALL, B.A. , PİNTER JR, P.J., MANDERSCHEİD, R., WEİGEL, H.J., FANGMEİER, A., FERERES, E., VE VİLLALOBOS, F., 2002. Effects of elevated CO2 and drought on wheat: testing crop simulation models for different experimental and climatic conditions. Agriculture, Ecosystems and Environment 93, 249–266 FAO, 2000. FAOSTAT Agriculture Database (http://apps.fao.org/cgi-bin/nphdb.pl?subset=agriculture) FİSCHER, R.A., 1985. The Role of Crop Simulation Models in Wheat Agronomy. I: W. Day and R.K. Atkin (eds.), Wheat Growth and Modelling, Plenum Press, Nato Scientific Affairs Division, New York, pp:237-257. FİSCHER, R.A., MAURER, O.R., 1976. Crop Temperature Modification and Yield Potential in a dwarf Spring Wheat. Crop Sci. 16-855-859. FİLTER, A. H. AND HAY, R. K. M., 1987. Environmental Physiology of Plants. Second Edition. Academic Press. London. 423 pp. FORSTER, P., RAMASWAMY, V., ARTAXO, P., BERNTSEN, T., BETTS, R., FAHEY, D.W., HAYWOOD, J., LEAN, J., LOWE, D.C., MYHRE, G., NGANGA, J., PRİNN, R., RAGA, G., SCHULZ, M., VAN DORLAND, R., 2007: Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. 161 FUJIHARA, Y., TANAKA, K., WATANABE, T., NAGANO, T. ve KOJIRI, T., 2008. Assesing The Impacts Of Climate Change On The Water Resources Of The Seyhan River Basin In Turkey: Use Of Dynamical Downscaled Data For Hydrologic Simulations. Journal Of Hydrology, Volume 353, Issues 1-2, 20, Pages 33-48 GARCIA,R. L., LONG, S. P., WALL, G. W., OSBORNE, C. P., KIMBALL, B. A., NIE, G. Y., PINTER JR, P. J., LAMORTE, R. L. ve WECHSUNG, F., 1998. Photosynthesis and conductance of spring-wheat leaves: field response to continuous free-air atmospheric CO2 enrichment. Plant, Cell and Environment 21, 659–669 GATES, D. M., 1980. Biophysical Ecology. Springer-Verlag. New York. 611 pp. GRANT, R.F., WALL, G.W., KİMBALL, B.A., FRUMAU, K.F.A., PİNTER JR., P.J., HUNSAKER, D.J. AND LAMORTE, R.L. 1999. Crop water relations under different CO2 and irrigation: testing of ecosys with the free air CO2 enrichment (FACE) experiment. Agricultural and Forest Meteorology 95: 27-51 GİFFORD, R. M., 1979. Growth and yield of carbon dioxide-enriched wheat under water-limited conditions. Australian Journal of Plant Physiology 6: 367378. GİFFORD, R. M. AND MORİSON, J. I. L., 1993. Crop responses to the global increase in atmospheric CO2 concentration. In International Crop Science I. Crop Science Society of America. Madison, Wl. pp. 325-331. GIORGIO, F., MARINUCCI, M, M.R., ve BATES, G.T., 1993. Development Of A Second Generatıon Regional Climate Model, Boundary Layer And Radiative Transfer Processes, Mon Weather Rev., 121, 2794-2813. HALE, M. G. AND ORCUTT, D. M., 1987. The Physiology of Plants Under Stress. Wiley. New York. 206 pp. HALL, A. E. AND ALİEN, L. H., 1993. Designing cultivars for the climatic conditions of the next century. In International Crop Science I. Crop Science Society of America. Madison , WI. pp. 291-297 162 HENDREY, G. R., 1993. Free-air CO2 Enrichment for Plant Research in the Field. C. K. Smoley. Boca Raton, FL. 308 pp. HUNSAKER, D.J., KİMBALL, B.A., PİNTER JR, P.J., WALL, G.W., LAMORTE, R.L., ADAMSEN, F.J.,LEAVİTT, S.W., THOMPSON, T.L., MATTHİAS, A.D. VE BROOKS, T.J., 2000. CO2 enrichment and soil nitrogen effects on wheat evapotranspiration and water use efficiency. Agricultural and Forest Meteorology 104, 85–105 IDSO, S. B., KİMBALL, B. A. AND MAUNEY, J. R., 1987. Atmospheric carbon dioxide enrichment effects on cotton midday foliage temperature: Implications for plant water use and crop yield. Agronomy Journal 79:667-672. IPCC, 1995. Climate Change 1994: Radiative Forcing of Climate Change and Evaluation of the IPCC IS92 Emission Scenarios. J.T. Houghton, L. G. Meira Filho, J. Bruce, Hoesung Lee, B. A. Callender, E. Haites, N.Harris, K. Maskell. (eds.). Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. Cambridge. 339 pp IPCC, 1996. Climate Change 1995: The Science of Climate Change. J.T. Houghton, L. G. Meira Filho, B. A. Callender, N.Harris, A. Kattenberg, and K. Maskell. (eds.). Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. Cambridge. 572 pp. IPCC, 2001. Climate Change: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Third Assessment Report of Interngovernmental Panel on Climate Change.pp 398-400. İDÖİKR., 2000. İklim Değişikliği Özel İhtisas Komisyon Raporu. Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı. DPT 2532, öil 548. s.123 JONES, C.A., KIRINIY. J.R., 1986. Ceres-maize: A Simulation of Maize Growth and Development. Texas A and M. Univ., press, Colloge, Texas. KAPUR, B., TOPALOĞLU, F., ÖZFİDANER, M., KOÇ, M., 2007. Çukurova bölgesinde Küresel İklim Değişikilği ve Buğday Verimliliği Üzerine Etkilerine Genel Bir Bakış. Küresel İklim Değişikliği ve Çevresel 163 Etkiler Konferansı, 18-20 Ekim, 2007. Konya Büyükşehir Belediyesi, Bildiriler Kitabı, Konya, s. 35-45 KARACA, M., DENİZ A. VE TAYANC M., (2000), “Cyclone Track Variability over Turkey in Association with Regional Climate”, Int. J. of Climatology, No: 20. KJELLSTRÖM, E., BARRING, L., JACOB, D., JONES, R. J., LENDERINK, G., ve SCHAR, C., 2007. Modelling Daily Temperature Extremes: Recent Climate And Future Changes Over Europa. Climate Change, 81:249265 KİMBALL, B. A., 1983. Carbon dioxide and agricultural yield: An assemblage and analysis of 430 prior observations. Agronomy Journal 75:779-788. KİMBALL, B. A. AND IDSO., S. B., 1983. Increasing atmospheric CO2: Effects on crop yield, water use, and climate. Agricultural Water Management 7:55-72. KİMURA, F., 2004. Downscaling by Regional Climate Model nested with MRI GCM, in Symposium on Water Resource and Its Variability in Asia in the 21st Century, Tsukuba on 1-2 Mar. 2004, 65-67. KIMURA, F., KITOF, A., SUMI, A., ASANUMA, J., YATAGAI, A., 2007. Downscaling Of Global Warmıng Projectıons To Turkey. The Fınal Report Of ICCAP Project. Iccap Pub. No. 10, March 2007, 21-32 KOÇ, M., BARUTÇULAR, C. VE TİRYAKİOĞLU, M., 2007. Leaf Traits and Yield of Diverse Wheat Cultivars in Response to High Temperatures in a Mediterranean Environment. Journal of the Science of Food and Agriculture. KOÇ, M., BARUTÇULAR, C., KAPUR, B., 2009. Buğday Küresel Isınma İle Baş Edebilecek Mi? Türk Traım Dergisi, 171, 64-71. KONTTURİ, M., 1979. The effect of weather on yield and development of spring wheat in Finland. Ann. Agric. Fenn. 18, 263-274. KRAMER, P. J., 1983. Water Relations of Plants. Academic Press. San Diego. KRENZER, E.G., MOSS, D.N., 1975. Carbon dioxide enrichment effects upon yield and yield components in wheat. Crop Science, 15, 71–74. 164 LAWLOR, D. W. AND MİTCHELL, R. A. C., 1991. The effects of increasing CO2 on crop photosynthesis and productivity: A review of field studies. Plant, Cell and Environment 14:807-818. LAWLOR, D. W. AND MİTCHELL, R. A. C., 2000. Crop Ecosystem Responses to Climate Change: Wheat. In: Reddy, K.R., Hodges, H.F. (eds), Climate Change and Global Crop Productivity. CABI Publishing, Cab International, Wallingford, UK, 57-80 pp. LEMON, E. R., 1983. CO2 and Plants: The Response of Plants to Rising Levels of Atmospheric Carbon Dioxide. Westview Press. Boulder, CO. 280 pp. LİAO, J., VE WANG, G., 2002. Effects of drought, CO2 concentration and temperature increasing on photosynthesis rate, evapotranspiration, and water use efficiency of spring wheat. Ying Yong Sheng Tai Xue Bao.;13(5):547-50. LİU, H.Q., JİANG, G.M., ZHANG, Q.D., SUN, J.Z., GUO, R.J., GAO, L.M., BAİ, K.Z. AND KUANG, T.Y., 2002. Gas exchange responses to CO2 concentration instantaneously elevated in flag leaves of winter wheat cultivars released in different years. Photosynthetica 40: 237-242. MANDERSCHEİD, R. VE WEİGEL, H.J., 2006. Drought stress effects on wheat are mitigated by atmospheric CO2 enrichment. Agron. Sustain. Dev. 27 79– 87 MAYEUX H.S., JOHNSON H.B., POLLEY, H.W. VE MALONE S.R. 1997. Yield of wheat across a subambient carbon dioxide gradient. Global Change Biology, 3, 269–278 MCKEE, I.F., BULLIMORE, J.F., LONG, S.P., 1997. Will Elevated CO2 Concentration Protect the Yield of Wheat from O3 Damage? Plant Cell Environ. 20, 77-84 MEARNS, L. O., ROSENZWEİG, C. AND GOLDBERG, R., 1992. Effect of changes in interannual climatic variability on CERES-Wheat yields: Sensitivity and 2xCO2 general circulation model studies. Agricultural and Forest Meteorology 62: 159-189. 165 MEARNS, L. O., ROSENZWEİG, C. AND GOLDBERG, R. 1996. The effect of changes in daily and interannual climatic variability on CERES-Wheat: A sensitivity study. Climatic Change 32:257-292. MENDELSON, R., NORDHAUS, W.D. AND SHAW., D., 1994. The impact of global warming on agriculture: A ricardian analysis. American Economic Review 84(4): 753-771. MENEGUZZO, F., MENDUNİ, G., MARACCHİ, G., ZİPOLİ, G., GOZZİNİ, B., GRİFONİ, D., MESSERİ, G.,PASQUİ, M., ROSSİ, M., AND TREMBACK, C.J., 2001. Explicit forecasting of precipitation: sensitivity of model RAMS to surface features, microphysics, convection, resolution. In: Mediterranean Storms. 3rd Plinius Conference. Ed. by: R. Deidda, A. Mugnai, F. Siccardi. GNDCI Publ. N.2560, ISBN 88-8080-031-0, 79-84. MENEGUZZO, F., PASQUİ, M., MENDUNİ, G., MESSERİ, G., GOZZİNİ, B., GRİFONİ, D., ROSSİ M., AND MARACCHİ, G., 2004. “Sensitivity of meteorological high-resolution numerical simulations of the biggest floods occurred over the Arno river basin, Italy, in the 20th century”, Journal of Hydrology, 288, 37-56 MİTCHELL, R.A.C., MİTCHELL, V.J., DRİSCOLL, S.P., FRANKLİN, J., LAWLOR, D.W., 1993. Effects of Increased CO2 Consentration and Temperature on Growth and Yield of Winter Wheat at Two Levels of Nitrogen Application. Plant, Cell, Environ. 16, 521-529. MONTEİTH, J. L., 1981. Climatic variation and the growth of crops. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 107:749-774. MORİSON, J. I. L., 1985. Sensitivity of stomata and water use efficiency to high CO2. Plant, Cell and Environment 8:467-474. MULHOLLAND, B.J., CRAİGON, J., BLACK, C.R., COLLS, J.J., ATHERTON, J. VE LANDON, G., 1997. Effects of elevated carbon dioxide and ozone on the growth and yield of spring wheat. Journal of Experimental Botany, Vol. 48, No. 306, pp. 113 166 MUSGRAVE, M. E., ve STRAIN B. R., 1988. Response of Two Wheat Cultivars to CO2 Enrichment under Subambient Oxygen Conditions. Plant Physiol., 87, 346-350 MÜJDECİ, M., SARIYEV, A., POLAT, V., 2005. Buğdayin Gelişme Dönemleri ve Yaprak Alan İndeksinin Matematiksel Modellenmesi. Tarim Bilimleri Dergisi, 11 (3) 278-282 NAGANO, T., FUJİHARA, Y., TANAKA, K., UMETSU C., HOSHIKAWA K., KUME, T., KIMURA, F., WATANABE, T., 2007. Generated Social Scenarios And Basin Conditions For The Final Integration. The Final Report Of ICCAP Project. ICCAP Pub. No. 10, March 2007, 15-20 ÖNOL, B. AND SEMAZZİ, F., 2006. “Regional Impact on Climate Change on Water Resources over Eastern Mediterranean: Euphrates-Tigris Basin”, 18th Conference on Climate Variability and Change, The 86th AMS Meeting, USA. ÖNOL, B. AND SEMAZZİ, F., 2006. Regionalization of Climate Change Simulations Over Eastern Mediterranean. Journal of Climate: In press ÖZFİDANER, M., 2007. Türkiyede Yağış Verilerinin Trend Analizi ve Nehir Akımları Üzerine Etkisi. Yüksek Lisans Tezi. 73. ÖZTÜRK, A., 1999. Kuraklığın Kışlık buğdayın gelişmesi ve verimine etkisi. TR.J. of Agriculture and Forestry. Vol:23, pp 531-540. PASQUİ M., GOZZİNİ B., GRİFONİ D., MENEGUZZO F., MESSERİ G., PİERİ M., ROSSİ M., ZİPOLİ G., 2000. “Performances of the operational RAMS in a Mediterranean region as regards to quantitative precipitation forecasts. Sensitivity of precipitation and wind forecasts to the representation of the land cover”. Proceedings of “4th RAMS Users Workshop”, Cook College - Rutgers University. , 22-24 May 2000, New Jersey, USA. PASQUİ M., GRİFONİ D., MARACCHİ G., MENEGUZZO F., MESSERİ G., MONTAGNANİ S., REDİNİ M., ROSSİ M., TODİNİ F., 2002. “Historical severe floods prediction with model RAMS over central Italy”. 5th RAMS Users Workshop”, Santorini, Greece. 167 PASQUİ M., TREMBACK C.J., MENEGUZZO F., GİULİANİ G. AND GOZZİNİ B., 2004a. A soil moisture initialization method, based on antecedent precipitation approach, for regional atmospheric modeling system: a sensitivity study on precipitation and temperature. 18th Conf. on Hydrology, AMS, Seattle. PASQUİ M., PASİ F. AND GOZZİNİ B., 2004B. Sahara dust impact on precipitation in severe storm events over west–central Mediterranean area. 14th International Conf. on Cloud and Precipitation, Bologna, Italy (http://www.isac.cnr.it/~iccp/). PAULSEN, G. M., 1994. High temperature responses of crop plants. In K. J. Boote, J. M. Bennett, T. R. Sinelair, and G. M Paulsen (eds.). Physiology and Determination of Crop Yield. American Society of Agronomy. Madison, Wl. pp. 365-389. PİNTER, P.J.; KİMBALL, B.A., WALL, G.W., LAMORTE, R.L., HUNSAKER, D.J., ADAMSEN, F.J., FRUMAU, K.F.A., VUGTS, H.F., HENDREY, G.R., LEWİN, K.F., NAGY, J., JOHNSON, H.B., WECHSUNG, F., LEAVİTT, S.W., THOMPSON, T.L., MATTHİAS, A.D., BROOKS, T.J., 2000. Free-air CO2 enrichment (FACE): blower effects on wheat canopy microclimate and plant development. Agricultural and Forest Meteorology 103 (2000) 319–333 POORTER, H., 1993. Interspecific variation in the growth response of plants to an elevated ambient CO2 concentration. Vegetation 104/105:77-97. PULHALSKAYA, N.V., OSİPOVA, L.V., 1999. Drought Resistance of Wheat Plants in an Atmosphere Enriched with CO2. Russ. J. Plant Physiol. 46, 219-226. RAWSON, H. M., 1992. Plant Responses to Temperature Under Conditions of Elevated CO2. Aust. J.Bot. 40, 473-490. RİTCHİE, J.T., 1985. A User-Oriented Model of the Soil Water Balance in Wheat. Models in Wheat Agronomy. Wheat Growth and Modelling. Edit. W. Day, R.K. Atkins, Vol.86(27), pp:293-307. 168 ROSENZWEİG, C., 1985. Potential CO2-induced climate effects on North American wheat producing regions. Climatic Change 7:367-389.Rosenzweig, C. 1990. Crop response to climate change in the Southern Great Plains: A simulation study. Professional Geographer 42:20-37. ROSENZWEİG, C. AND TUBİELLO, F. N., 1996. Effects of changes in minimum and maximum temperature on wheat yields in the central U.S.: A simulation study. Agricultural and Forest Meteorology 80:215-230. ROSENZWEİG, C., AND HİLLEL, D., 1998. Climate Change and the Global Harvest: Potential Impacts of the Greenhouse Effect on Agriculture. Oxford University Press. New York, N.Y. SCHONFELD, R., JOHNSON, C. AND FERRİS, D. M., 1989. Development of winter wheat under increased atmospheric CO2 and water Limitation at tillering. Crop Science 29:1083-1086. SEZEN, M., 2000. Çukurova ve Harran Ovası Koşullarında Buğdayda Azot-SuVerim İlişkilerinin Belirlenmesi ve Ceres-Wheat V3 Modelinin Test Edilmesi. Doktora tezi. p 211. SHİBLES, R. M., ANDERSON, I. C. AND GİBSON., A. H., 1975. Soybean. In L. T. Evans (ed.). Crop Physiology. Cambridge University Press. London. pp. 151-189. SİONİT, N., HELLMERS, H., STARIN, B.R., 1980. Growth and Yield of Wheat Under CO2 Enrichment and Water Stress. Crop. Sci. 20, 687-690. SİONİT, N., MORTENSEN, D. A., STRAİN, B. R. AND HELLMERS, H., 1981. Growth response of wheat to CO2 enrichment and different levels of mineral nutrition. Agronomy Journal 73: 1023-1027. SİONİT, N., 1983. Response of soybean to two levels of mineral nutrition in CO2enriched atmosphere. Crop Science 23:329-333. SODERMAN, D., MENEGUZZO, F., GOZZİNİ, B., GRİFONİ, D., MESSERİ, G., ROSSİ, M., MONTAGNANİ, S., PASQUİ, M., ORLANDİ, A., ORTOLANİ, A., TODİNİ, E., MENDUNİ, G., AND LEVİZZANİ, V., 2003. Very high resolution precipitation forecasting on low cost high 169 performance computer systems in support of hydrological modeling. Prepr. 17th Conf. on Hydrology, AMS, Long Beach. STİTT, M., 1991. Rising CO2 levels and their potential significance for carbon flow in photosynthetic cells. Plant, Cell and Environment 14:741-762. STRAİN, B.R., 1992. Atmospheric carbon dioxide: a plant fertilizer? New Biologist, 4, 87–89. ŞEN, B., 2009. Bölgesel İklim Modelleri Kullanılarak Çukurova Yöresi’nde İklim Değişikliğinin 1. Ve 2. Ürün Mısır Verimine Olası Etkilerinin Belirlenmesi. Doktora Tezi., 307. VEİSZ, O.B., HAMOS, N., TİSCHRER, T. 1996. The Effects of CO2 Levels on The Development and Yield of Cereals. Aspects Appl. Biol. 45, 107-111 WALL G. W., GARCİA R. L., KİMBALL B. A., HUNSAKER, D. J., PİNTER,P. J., LONG, S. P., OSBORNE, C. P., HENDRİX,D. L., WECHSUNG, F., WECHSUNG, G. S., LEAVİTT, W. R., LAMORTE, L. VE IDSO, S. B., 2006. Interactive Effects of Elevated Carbon Dioxide and Drought on Wheat. Agroclimatology, Agron. J. 98:354–381. WECHSUNG, G., WECHSUNG, F., WALL, G.W., ADAMSEN, F.J., KİMBALL, B.A., PİNTER, P.J., JR., LAMORTE, R.L., GARCİA, R.L. AND KARTSCHALL, T.H., 1999. The effects of free-air CO2 enrichment and soil water availability on spatial and seasonal patterns of wheat root growth. Global Change Biology 5: 519-529. WİLKERSON, G.G., JONES, J.W., BOOTE, K.J., INGRAM, K.T., MİSHOE, J.W., 1983. Modelling Soybean Growth for Mnagement. Trans. ASAE, 26:63-73. TERAMURA, A. H., SULLİVAN, J. H., VE ZİSKA L. H., 1990. Interaction of Elevated Ultraviolet-B Radiation and CO2 on Productivity and Photosynthetic Characteristics in Wheat, Rice, and Soybean. Plant Physiol., 94, 470-475 TÜİK., 2006. Ulusal SG Emisyonları Envanter Raporu, Ankara. TÜİK., 2008. Tarım İstatistikleri. Sorularla İstatistik Dizisi 5. No:3169, 58 s. 170 TÜRKEŞ, M., SÜMER, U. M. VE ÇETİNER, G. 2000. ‘Küresel iklim değişikliği ve olası etkileri’, Çevre Bakanlığı, Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi Seminer Notları (13 Nisan 2000, İstanbul Sanayi Odası), 7-24, ÇKÖK Gn. Md., Ankara. TOLBERT, N. E. AND ZELİTCH, I., 1983. Carbon metabolism.ln E. R. Lemon (ed.). CO2 and Plants: The Response of Plants to Rising Levels of Atmospheric Carbon Dioxide. Westview Press. Boulder, CO. pp. 21-64. YOSHİKANE T. AND KİMURA, F., 2003. Formation Mechanism of the Simulated SPCZ and Baiu Front Using a Regional Climate Model. J. Atmos. Sci. 60, 2612-2632. 171 ÖZGEÇMİŞ 1978 yılında Adana’da doğdum. 1996 yılında Çukurova Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Toprak Bölümünden mezun oldum. 2000-2002 yılında International Centre for Advanced Mediterranean Agronomic Studies Bari/İtalya’da yüksek lisansımı tamamladım. 2004 yılında Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümünde Araştırma Görevlisi olarak göreve başladım. 2004 Eylül ayından itibaren Y.Y.Ü. adına Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalında 2547 Sayılı Kanun’un 35. Maddesiyle doktora çalışmalarıma devam etmekteyim. Halen aynı üniversitede Araştırma Görevlisi olarak çalışmaktayım. 172 EKLER 173 EKLER EK 1 Çizelge Ek.1. Çalışmada seçilen meteoroloji istasyonlarının enlem, boylam ve rakımları Meteoroloji Enlem Boylam Rakım İstasyonu Adana 37.00 35.20 20 Karataş 36.34 35.23 22 Ceyhan 37.02 35.49 30 Karaisalı 37.16 35.04 230 Kozan 37.27 35.49 11 174 EK 2 Ana Başak Kardeş Başak Ana sap bayrak yaprak Kardeş sap Ana Sap Şekil Ek 2. Buğday bitkisinin farklı organlarının şematik gösterimi 175 EK 3 C400N 9.G ün C400S ZGS:11 ZGS:20 ZGS:21 ZGS:30 ZGS:31 44. G ü n 19.G ü n ZGS:10 Şekil Ek 3a. Bitki büyütme odalarında oluşturulan serin ve sıcak koşullarda (C400N ve C400S) yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde ekimden sonraki gelişim durumları 176 C400S 60. Gün C400N 70.Gün ZGS:40 ZGS:57 ZGS:50 ZGS:64 82.Gün ZGS:50 ZGS:68 ZGS:70 ZGS:86 102.Gün ZGS:60 Şekil Ek 3b. Bitki büyütme odalarında oluşturulan serin ve sıcak koşullarda (C400N ve C400S) yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde ekimden sonraki gelişim durumları. 177 EK 3 Şekil Ek 4a. Bitki büyütme odalarında oluşturulan serin ve sıcak koşullarda (C700N ve C700S) yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde ekimden sonraki gelişim durumları. 178 Şekil Ek 4b. Bitki büyütme odalarında oluşturulan serin ve sıcak koşullarda (C700N ve C700S) yetiştirilen Adana-99 buğday çeşidinde ekimden sonraki gelişim durumları. 179
