Dünya’nın birçok ülkesinde çok uzun yıllardır devam ettirilen (çakılı) tarla denemeleri bulunmaktadır. Başlangıçta, bitkinin beslenmesine ilişkin soruları yanıtlamak için kurulmuş olan uzun süreli deneme alanları, daha sonra, tarımsal yönetim uygulamalarının (örneğin gübreleme, toprak işleme, ürün rotasyonu) mahsul verimi ve toprak özellikleri üzerindeki etkilerini ortaya çıkarmak için kullanılmıştır (Johnston ve Poulton, 2018). Uzun vadeli tarla denemeleri, toprak organik karbon içeriği veya bileşimi (Ellerbrock ve Gerke, 2016), toprak fiziksel ve hidrolojik özellikleri (Meena vd. 2020), toprak pH değeri ve verim ilişkisi (Holland vd. 2019) gibi çeşitli araştırmalarda oldukça faydalı bilgiler üretilmesine yardımcı olmuştur. Son yıllarda, iklim değişikliği ve ilgili adaptasyon seçenekleriyle ilişkilendirilebilecek ürün veriminin yıllık değişkenliği (yani verim stabilitesi) ile ilgili sorunların çözümü için güvenilir verilerin üretilmesinde uzun süreli tarla denemelerinden faydalanılmıştır (Macholdt vd. 2019). Bunlara ek olarak, tarımsal modeller ile ilgili tahminlerin doğrulanması (Chenu vd. 2017), iklim değişiminin ürün verimine etkileri (Rötter vd. 2018; Assesng vd. 2019) ve toprak kalite fonksiyonlarını değerlendirmek için yapılan çalışmalarında da uzun süreli tarla denemelerinde gerçekleştirildiği görülmektedir (Techen vd. 2020). Kimi ülkelerde 100 yıldan uzun süredir devam eden çok sayıda uzun-süreli deneme alanları olmasına rağmen, ülkemizde devam ettirilen üzün süreli denemelerin sayısı bir elin parmaklarından daha azdır. Özellikle, ülkemizin en önemli sulama yatırımlarının bulunduğu ve sahip olduğu oldukça zengin arazi kaynakları nedeniyle büyük bir üretim potansiyeline sahip olan, çok sayıda Ziraat Fakültesi ve TAGEM’e ait Araştırma Enstitüsünün bulunduğu Güneydoğu Anadolu Bölgesinde bu kapsamda oluşturulmuş ve devam ettirilen uzun-süreli deneme alanı maaleef bulunmamaktadır.
Bu proje çalışmasında, ulaşılmak istenen amaçları gerçekleştirebilmek için planlanan ilk faaliyet; uzun süreli (çakılı) bir deneme alanının tesis edilmesi olacaktır. Proje desteklendiği takdirde tesis edilecek olan deneme alanında, bu proje ile başlatılacak olan uygulamalar uzun yıllar yeni projeler ile devam ettirilecektir.
Bu deneme alanında; öncelikle bölgenin ana ürünü olan pamuk yetiştiriciliğinin toprağın fonksiyon gösterme kapasitesi olarak tanımlanan kalitesine etkisi belirlenecek ve uygulamaların zaman içerisinde, kaliteyi ne yönde etkilediği izlenecektir. Bu yönüyle teklif edilen proje; bölgede yıllardır tekrarlanan tarımsal araştırmalardan farklı olarak, hem kendi özel amaçlarına hizmet edecek hem de gelecekte planlanacak yeni çalışmalar için zemin oluşturacaktır. Bu nedenle, önerilen proje ile ülkemizde eksikliği önemli ölçüde hissedilen uzun süreli (çakılı) deneme alanları için bir ilke imza atılmış olacaktır.
Artan dünya nüfusu ve iklim değişikliğinin tarımsal üretim üzerine etkisini belirlemek amacı ile yapılan birçok çalışmada, toprak kalitesini korumak ve iyileştirmek ve tarımsal üretimi artırmak için sürdürülebilir yönetim stratejilerine ihtiyaç duyulduğu vurgulanmıştır (Abdollahi ve Munholm, 2014). Bu nedenle, korumalı tarım kavramı, gelecekte iklim değişimi ile ortaya çıkması beklenen zorlukların üstesinden gelmek için gerekli olan entegre bir yönetim aracı olarak tanıtılmıştır (Verhulst vd. 2010). Bunun aksine, ülkemizde birçok bölgede olduğu gibi Güneydoğu Anadolu Bölgesinde de pamuk tarımı, pulluk ile toprak işlemenin yaygın olduğu mono kültür şeklinde devam ettirilmektedir. Sürekli aynı türün her yıl yetiştirildiği “mono kültür”, hastalıklara direnç geliştirme ve topraktaki belirli besin elementlerinin azalması gibi sürdürülemez ortamların oluşumuna yol açmaktadır. Bu yaklaşımda üretici, ürünü korumak için daha fazla mineral gübre ve pestisit kullanmak zorundadır. Harran ovasında yaygın 5 toprak serisinin toprak kalitesinin belirlendiği bir çalışmada Bilgili vd. (2015), yoğun toprak işleme ve çok az artık bırakması nedeni ile pamuk tarımının yapıldığı toprakların en düşük toprak kalite indekslerine sahip olduğunu rapor etmişlerdir.
Pamuk tarımında olduğu gibi diğer birçok kültür bitkisinde aynı tarlada kesintisiz yetiştiriciliğin, toprağın kalitesine ve tarımsal üretimin sürdürülebilirliğine olumsuz etkilerini önleyebilmek amacı ile Tarım ve Orman Bakanlığı 2018 yılı baz alınarak tarımsal ürünlere teşvik kapsamında uygulama değişikliğine gitmiştir. Bu değişiklikte, örtü altı üretimler ve çeltik hariç olmak üzere bir parsele tek yıllık bir bitki arka arkaya üç kez ekilirse, üçüncü üretim sezonu için mazot, gübre ve diğer bitkisel üretim destekleri ödenmeyeceği belirtilmiştir. Bu kapsamda, son iki yıldır, bölgedeki üreticilerin önemli bir kısmı tarımsal teşvikten faydalanabilmek için iki yıl pamuk ekiminin ardından üçüncü yılda kışlık buğday ve ikinci ürün dane mısır rotasyonunu uygulamaktadır. Ancak, rotasyondaki tüm bitkilerin ekim hazırlığında ve sonrasında pamuk tarımında olduğu gibi geleneksel yoğun toprak işleme devam etmektedir. Tarım ve Orman Bakanlığının “destek düzenlemesi” kapsamında pamuk üretimi yapan bir çiftçinin arazisi 5 yıl içerisinde toplam 21 ay boş kalmaktadır. Eğer destekleme kapsamı dışında bir çiftçi sürekli pamuk ekerse 5 yıl içerisinde boş kalacak ayların toplamı, hemen hemen 30 ay olacaktır. Destekleme kapsamında, pamuğun tarlada olmadığı kış ve erken ilkbahar aylarında örtü bitkisi yetiştiren üreticilerin destek almaya devam edebileceği belirtilmiş olmasına rağmen, üreticiler arasında örtü bitkisi tarımı ilgi görmemiştir.
Korumalı tarımın toprak kalitesi üzerindeki etkisini değerlendirmek amacı ile çok sayıda araştırma yürütülmüştür. Ancak bugüne kadar çok az çalışmada, koruma amaçlı toprak işlemenin ürün rotasyonu ile birlikte toprak kalitesi, karbon ve azot gazları emisyonları ve yabancı ot mücadelesi üzerine etkisi ölçülmüştür. Ülkemizde, bu kapsamda tamamlanmış herhangi bir çalışmaya ise rastlanmamıştır. Bu kapsamda, teklif edilen araştırma hem lokal hem de uluslararası alanda özgünlük arz etmektedir.
Türkiye, dünya pamuk üretiminde sekizinci sırada olup, ortalama pamuk verimi dünya ortalamasının çok üzerindedir. Pamuk verimi bakımından, Türkiye Avustralya’dan sonra, ikinci sırada yer almaktadır. Ülkemizde, 2019 yılında 4.778.681 dekar alanda 2.2 milyon ton kütlü pamuk üretilmiştir. Türkiye İstatistik Kurumunun verilerine göre, Türkiye’de 2018 yılında pamuğun %40’ı Şanlıurfa, %11’i Aydın, %10’u Hatay, %9.5’i Diyarbakır, %8’i Adana ve %6’sı İzmir illerinde üretilmiştir (Anonim, 2021). Ülkenin en önemli pamuk üretim merkezi olan Şanlıurfa’da pamuk üretiminin sürdürülebilir olmasını sağlayacak tarımsal üretim uygulamalarının belirlenmesi, öncelikle üretim yeri olan toprağın kalitesinin (sağlığının) korunması ve iyileştirilmesi ile mümkün olabilir. Çölleşme ve Erozyonla mücadele Genel Müdürlüğü tarafından tamamlanan “Havza İzleme ve Değerlendirme Sisteminin Geliştirilmesi Projesi kapsamında iklim, toprak, arazi örtüsü ve arazi kullanım, topoğrafya ve jeomorfoloji ’ye ait parametrelerin kullanımı ile hazırlanan Türkiye Çölleşme Risk Haritasında Şanlıurfa ili yüksek riskli olarak tanımlanmıştır (Şekil 1). Bu nedenle, sulama ile birlikte ülkemiz için tarımsal üretimin merkezi haline gelen bu bölgede; teklif edilen proje ile pamuk tarımında, toprağın üretkenlik fonksiyonun zamanla azalmasına neden olan toprak sıkışması, organik madde azalması, erozyon ile sediment ve besin elementi taşınması gibi sorunların ortadan kaldırılmasında etkili olabilecek tarımsal üretim pratiklerinin belirlenmesi önemlidir.
Pamuk tarımında yaygın olarak kullanılan pullukla toprağın işlenmesi (geleneksel), agregatların bozulmasına ve bu nedenle organik maddenin mikroorganizmalarca ayrıştırılmasının hızlandırılmasına, toprakların erozyona daha hassas hale gelmesine ve nihayetinde üretim yeri olan toprakların kalitesinin bozularak verimliliğinin düşmesine neden olmaktadır (Busari vd. 2015). Bununla birlikte, toprak işlemenin pamuk verimi üzerine etkisi ile ilgili yapılan çalışmalarda birbirleri ile çelişen sonuçlar rapor edilmiştir. Bazı araştırmalarda, pamuk bitkisinin veriminin toprak işlemesiz tarımda geleneksel toprak işlemeye benzer olduğu bildirilmiştir (Balkcom vd. 2006). Diğerleri, sıfır toprak işlemede geleneksel toprak işlemeye göre daha düşük veya benzer pamuk verimi elde edildiğini bildirmiştir (Pittelkow vd. 2015). Sürekli pamuk yetiştirilen sistemlerde, toprak yüzeyinde çok az kalıntı bırakılır (Nouri vd. 2019). Bu nedenle, pamuk üretiminde artık bırakan bitkilerin rotasyona girmesinin sıfır toprak işlemenin etkinliğini artırabileceği bildirilmiştir.
Geleneksel işlemenin aksine, korumalı toprak işlemenin agregat stabilitesini, organik madde içeriğini, biyolojik aktiviteyi ve toprağın direncini artırdığı gösterilmiştir (Jemson vd. 2019; Sekeran vd. 2020). Öte yandan, yüzeyde hacim ağırlığı artışı (Blanco-Canqui ve Ruis, 2018) ve toprak yüzeyinin yakınında artan fosfor birikimi (Antonangelo vd. 2019; Liv vd. 2019), işlemesiz tarımın dezavantajları olarak belirtilmiştir. Azaltılmış toprak işlemenin toprak profilinde toprak kimyasal özellikleri (organik madde gibi) üzerindeki tabakalaşma etkileri de birçok çalışmada rapor edilmiştir (Kraus vd. 2020; Maike vd. 2020). Blanco-Canqui vd. (2011), örtü bitkilerinin toprak işlemesiz sistemlerin etkisini toprak fiziksel özelliklerini iyileştirerek ve toprak organik karbon içeriğini artırarak geliştirebileceği sonucuna varmıştır.
Örtü bitkileri kullanımı ve korumalı toprak işleme sistemlerinin sürekli pamuk yetiştiriciliği yapılan arazilerde pamuk verimi ve çeşitli torpak özelilkleri üzerine etileri konusunda dünyanın birçok yerinde çok sayıda araştırma yürütülmüş olmasına rağmen, ülkemizde bu konuda yapılan araştırmaların sayısı oldukça yetersizdir. Çoğunluğu bağ ve bahçelerde gerçekleştirilmiş olan örtü bitkileri ile ilgili çalışmaların hemen hemen tamamı, iki yıl içinde sonlandırılmıştır. Ayrıca, bu çalışmalarda üretim yeri olan toprağın kalitesindeki değişim, sera gazları emisyonu, yabancı ot kontrolü gibi konular araştırmalara dahil edilmemiştir. Yakın zamanda tamamlanan bir Yüksek Lisans tez çalışmasında Menemen Ovasında pamuk üretiminde geleneksel, azaltılmış ve sıfır toprak işleme uygulanan parsellerde, üretimde harcanan birim enerji miktarları girdi çıktı analizleri ile belirlenmeye çalışılmıştır (Topdemir, 2018). Araştırmacı, gerekli tarımsal işlemlerin doğru şekilde ve zamanda yapılması durumunda, doğrudan ekim ve azaltılmış toprak işleme yöntemlerinin Menemen koşullarında rahatlıkla uygulanabileceğini belirtmiştir.
Son yıllarda sürdürülebilir tarımı geliştiren ve ekosistem hizmetlerini destekleyen korumalı tarım yöntemlerinden örtü bitkileri yeniden tüm dünyada ilgi görmeye başlamıştır (Romdhane vd. 2019). Örtü bitkileri, vejetasyon süresinin uzun ve kışların ılıman olduğu bölgelerde ve çok düşük hasat atığı bırakan ürünün bulunduğu üretim sistemlerinde daha çok koruma amaçlı toprak işleme sistemleri ile birlikte uygulandığında faydalı olduğu bildirilmektedir. Örtü bitkileri, toprak yüzeyinde canlı veya ölü malç olarak kullanılabildikleri gibi yeşil gübre olarak toprağa da karıştırılmaktadır (Finney vd. 2017). Yazlık ürünlerin baskın olduğu rotasyonlara kış örtü bitkilerinin dahil edilmesi, çeşitli ekosistem hizmetlerinin sunumuna katkı sağlar ve toprağın fonksiyon gösterme yeteneğini de geliştirir. Kışlık örtü bitkilerinin toprağın besin elementi kayıplarının azalmasını sağladığı ve toprağın karbon tutulumunu arttırdığı da rapor edilmiştir (DeLaune vd. 2019; Housman vd. 2021). Toprak yüzeyinde bırakılan artığın niteliğine ve miktarına bağlı olarak, örtü bitkileri aşırı iklim koşullarında toprak sıcaklığını düzenleyebilir ve kurak dönemlerde buharlaşmayı azaltabilir (Kahimba vd. 2008). Örtü bitkilerinin kullanımının, aynı zamanda toprak sıkışması ile ilgili sorunları azalttığı ve böylece yoğun toprak işleme ihtiyacını da ortadan kaldırabileceği belirtilmiştir (Calonego vd. 2017; DeLaune vd. 2019). ABD’de Kansas eyaletinde yarı kurak bir bölgede, uzun vadede kenevir ve soya fasulyesi ara ürünlerinin rotasyona alınması siltli tın tekstüründeki toprağın sıkışmasını %5 düzeyinde azalttığı bildirilmiştir (Blanco-Canqui vd. 2012). Benzer şekilde, 13 yıl boyunca çavdar ara ürünün yetiştirildiği Maryland Eyaletindeki silt tınlı bir toprakta yürütülen çalışma, örtü bitkileri uygulamalarının yapıldığı arazide hacim ağırlığını örtülü bitkiler olmayan araziye kıyasla önemli oranda azalttığı bildirilmiştir (Steele vd. 2012). Bu nedenle, korumalı toprak işleme sistemlerinde artan pamuk verimi, çoğunlukla sıfır toprak işleme ve örtü bitkileri veya bitki artığı bırakan rotasyonlar altında toprak fiziksel kalitesinin iyileşmesi ile ilişkilendirilmiştir. Uzun vadeli örtü bitkileri kullanımı, pamuktaki düşük bitki artığı sorununun telafi edilmesini sağlarken uygulanacak toprak işlemesiz sistem, toprağın fiziksel kalitesini daha da iyileştirebilir. Nouri vd. (2019), toprak işlemesiz pamuk yetiştiriciliğinde örtü bitkisi kullanımının, infiltrasyon oranını ve doymuş hidrolik iletkenliği iyileştirdiğini ve makro agregasyonu teşvik ederek agregatların ortalama ağırlık çapını arttırdığını bildirmişlerdir. Ancak, örtü bitkilerinin toprak suyu kullanımı, kendisinden sonraki pamuk bitkisi için özellikle kurak bölgelerde bir endişe kaynağı olabilir. Bu konuda, ABD’de Teksas eyaletinde DSSAT modeli ile yapılan uzun süreli (2001–2015) simülasyonlarda, kurak bölgelerde örtü bitkisi olarak kışlık buğdayın kullanıldığı sürekli pamuk yetiştiriciliğinde ortalama pamuk veriminde veya toprak suyunda önemli bir azalma olmadığı belirtilmiştir (Adhikari vd. 2016). Yine Gündoğan vd. (2013)’nin Gaziantep koşullarında Antepfıstığı yetiştirilen alanlarda yürütüükleri araştırmalarında, örtü bitkilerinin toprak suyu üzerine etkisinin Nisan ayı sonuna kadar önemli olmadığı belirlenmiştir.
Belirtilen avantajlarına rağmen, pamuk ekiminin en fazla yapıldığı Güneydoğu Anadolu Bölgesi de dâhil olmak üzere ülkemizde pamuk tarımında örtü bitkileri maalesef hiç kullanılmamaktadır. Buna ilaveten, literatür taramalarımızda, ülkemizde kışlık örtü bitkisi/pamuk ve pamuk/kışlık buğday-mısır rotasyonu ile toprak işleme uygulamalarının toprak kalitesi, sera gazları emisyonu, karbon depolama potansiyeli ve yabancı ot kontrolü gibi konulara etkilerini araştıran bir çalışmaya da rastlanmamıştır. Pamuk tarımında, toprak işleme ve örtü bitkisi kullanımını birlikte ele alan nadir çalışmalardan biri, Aydın Adnan Menderes Üniversitesinde gerçekleşmiştir (Unay vd. 2005). İki yıl devam eden tarla denemelerinde, farklı toprak işleme sistemlerinin ve kış örtücü bitkilerin pamuk verim ve kalitesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışmada uygulamaların kısa süreli etkileri değerlendirilmiş olup, teklif edilen proje ile olan tek benzerliği uygulamaların pamuk verimi üzerine etkisi olmuştur.
Teklif edilen proje, ülkemizde geleneksel ve korumalı toprak işleme uygulamaları altında, pamuk tarımında ürün rotasyonu uygulamaları ve kışlık örtü bitkisi kullanımının toprağın kalitesinin yanında, sera gazları emisyonuna, karbon depolama potansiyeline ve yabancı ot kontrolüne etkisinin araştırılacağı ilk özgün çalışmadır.
Geleneksel olarak toprak işleme, tohum çimlenmesi ve kök gelişimi için uygun bir ortam sağlarken, aynı zamanda yabancı otları bastırarak ve yeterli toprak nemini korumak amacıyla kullanılır. Bunun yanında, koruma amaçlı toprak işlemede örtü bitkilerinin kullanılması toprağın kalitesine, C ve N bütçesine olumlu etkisinin yanında fiziksel ve kimyasal allelopatik etkilerle yabani otların bastırılmasında da etkili olduğu bildirilmektedir (Nagabhushana vd. 2001). Bir başka çalışmada da örtü bitkilerinin yabancı otları kontrol etmesinde alelopatik etki ve fiziksel baskılama şeklinde iki ayrı mekanizmanın etkili olduğu bildirilmiştir. Pamukta, çavdarın örtü bitkisi olarak tek başına kullanılması üretilen yüksek miktarlardaki kalıntıdan dolayı kırmızı kök domuz otu (Amaranthus retroflexus L.) üzerinde %90 kadar kontrol sağladığı rapor edilmiştir (Price vd. 2008). Amerika Birleşik Devletleri’nde pamuk üretimi için önerilen en yaygın kışlık örtü bitkileri olan çavdar ve kışlık buğdayın her ikisi de yabani ot büyümesini engelleyen allelopatik bileşikler içerdikleri bildirilmiştir (Akemo vd. 2000).
Bu çalışmada, toprağın kalitesi, karbon tutumu, azot korunması ve kaliteli kaba yem üretilmesi gibi faydaları olduğunu düşündüğümüz örtü bitkisinin pamuk tarımında, özellikle korumalı toprak işleme uygulamalarında, yabancı ot kontrolünde de fayda sağlaması beklenmektedir. Geleneksel ve azaltılmış toprak işlemelerde yabancı ot kontrolü için çapa kullanımı ihtiyacının ve pestisit kullanımının azalmasına yol açmasını beklediğimiz bu fayda, üreticinin maliyetlerinin de azalmasına yardımcı olacaktır. Pamuk tarımında, toprak işleme uygulamaları ile örtü bitkisi rotasyonunun yabancı otların kontrol edilmesine yönelik uluslararası literatürde çok az sayıda araştırma yer alırken, ülkemizde bu kapsamda yürütülmüş veya yayınlanmış bir çalışmaya rastlanmamıştır.
Toprak organik karbon stoklarında meydana gelen değişiklikler, temelde ölü bitki materyali veya hayvan gübresi formundaki karbon girdileri ile ayrışma, derine yıkanma ve erozyondan kaynaklanan çıktılar arasındaki dengesizliğin bir sonucudur. Sadece toprak işlemenin azaltılması veya terk edilmesi, özellikle çok az kalıntı bırakan ürünlerin yetiştirildiği arazilerde toprakta karbonun depolanması için yeterli olmamaktadır. Bu nedenle, toprakta organik karbonun depolamasını artırmak için yapılması gereken, toprağa karbon girdilerini artırmak olmalıdır. Karbon girdisini artırmak için yaygın olarak önerilen yaklaşımlar, organik gübre, sap-saman gibi artıkların toprağa katılması, rotasyonların genişletilmesi ile toprağa daha fazla artık bırakacak ürünlerin tarımı ve son zamanlarda da kış örtü bitkilerinin yetiştirilmesidir (Mazzoncini vd. 2011).
Genel olarak, diğer birçok faydasının yanında baklagil örtü bitkilerinin sonraki ürünlere önemli miktarlarda azot biriktirdiği (Thilakarathna vd. 2015) ve bu nedenle de toprak verimliliğini artırarak azotlu gübre gereksinimini azalttığı belirtilmiştir (Fortuna vd. 2008). Sainju vd. (2002), tüylü fiğ ve kıpkırmızı yoncanın ara ürün olarak yetiştirildiği topraklarda azot konsantrasyonunun, nadasa bırakılan topraklara kıyasla önemli bir artış gösterdiğini bildirmişlerdir. Baklagil bitkilerinin artıklarında C:N oranı (20’den az) tahıl grubuna kıyasla oldukça düşüktür. Bu nedenle de baklagil örtü bitkileri, tahıl örtü bitkilerine kıyasla azotun daha hızlı yarayışlı hale geldiği örtü bitkileri olarak kabul edilirler (Abbasi vd. 2015). Bunun yanında, tahıllar ve baklagil olmayan diğer bitkiler atmosfer azotunu bağlayamazlar, ancak yetişme dönemlerinde toprak azotunu hızla asimile edebilirler. Örtü bitkisi olarak tercih edilecek olan türler büyüme ve besin maddesi alma açısından birbirini tamamladığından baklagil ve buğdaygil karışımı tek tür örtü bitkilerine kıyasla çok daha faydalı olabilir (Tiemann vd. 2015). Örtü bitkisi olarak baklagil ve buğdaygil bitkilerinin birlikte kullanılması ile buğdaygil bitkilerin toprakta kalan yağışlı dönemde kök bölgesinin altına sızma riski olan artık NO3−‘ı asimile etmesi ve geri dönüştürmesi sağlanabilir (Cline ve Silvernail, 2002). Sulama yapılan tarım arazilerinde gerçekleştirilen araştırmaları derleyen bir meta analizde, baklagil olmayan örtü bitkilerinin NO3 yıkanmasını baklagil ve nadas toprağına göre %50 oranında azalttığını göstermiştir (Quemada vd. 2013). Baklagiller ve baklagil olmayan ürünlerin karışımı ile oluşturulan örtü bitkileri, C ve N kaynakları olarak hareket etme (Sainju vd. 2005), toprakta C:N oranı dengesini optimize etme, yabancı otları bastırma, biyokütle girişini artırma, organik madde üretimini iyileştirme ve biyo-çeşitliliğin zenginleştirilmesi gibi birleşik faydaların elde edilmesinde çok önemlidir (Nielsen vd. 2015). Karışımlarda, buğdaygiller baklagillerden daha hızlı gelişir ve dolayısıyla toprağı erozyondan korur, baklagiller ise birlikte ekilen buğdaygil bitkiye ve sonraki ana ürün tarafından kullanılabilecek azotun depolanmasını sağlar (Blanco-Canqui vd. 2015). Nihayetinde, karışımdaki bitki artıkları, tek türe kıyasla daha hızlı ayrışır ve böylece azotun hareketsizliğinin azalmasını sağlar (Newman vd. 2007). Pamuk tarımında, hammaddesi nerede ise tamamen ithalata bağımlı olan, azotlu gübre kullanımının azaltılmasına katkı sağlaması bakımından ara ürün baklagil + buğdaygil örtü bitkisi karışımının, üreticinin karlılığını arttırırken, azotun yıkanma veya gaz şeklinde kaybını da azaltma potansiyeli bulunmaktadır.
Örtü bitkileri çoğunlukla, temel olarak toprak kalitesini iyileştirmeleri ve dolayısıyla ürün verimini geliştirme kapasiteleri nedeniyle bilimsel araştırmalara odak noktası olmuştur. Örtü bitkilerinin ürün rotasyonuna dahil edilmesi, diğer birçok faydasının yanında topraklarda karbon tutulmasını artırmak açısından da son derece gerekli olan bir uygulamadır. Örtü bitkilerinin bitkisel üretimde rotasyona eklenmesi ile tarım arazilerinden kaynaklanan doğrudan yıllık sera gazı emisyonlarının % 8’ini telafi edecek, 0.12±0.03 Pg C yıl-1‘lik potansiyel bir küresel toprak organik karbon zenginleşmesinin mümkün olduğu bildirilmektedir (Poeplau ve Dan, 2015). Yukarıda alıntılanan çalışmalardan da anlaşılacağı üzere, pamuk mono-kültüründe örtü bitkilerinin rotasyona dahil edilmesi toprağın kalitesi ve bitkisel üretimin verimliliğine olumlu katkının yanında, pamuk tarımı yapılan arazilerde önemli miktarda azot ve karbon depolamaya ve böylelikle küresel ısınmanın önlenmesine katkı yapabilecek bir uygulama olacaktır. Örtü bitkilerinin, pamuk tarımı yapılan arazilerde; toprak organik karbon stoku ile karbon ve azot emisyonları üzerine etkileri ve dolayısıyla iklim değişikliğini azaltma potansiyeli ile ilgili yapılan herhangi bir araştırmaya rastlanmamıştır. Geleneksel, azaltılmış ve sıfır toprak işleme uygulamaları ile örtü bitkisi ve ardından pamuk yetiştirilen arazilerde bu kapsamda yapılan ilk çalışma olması, araştırma sonuçlarını tarım ve çevre açısından ilgi çekici kılacaktır. Araştırma sonuçları, saygın dergilerde rahatlıkla yayınlanabilecek nitelikte olacaktır.
Küresel iklim değişikliğinin, iklime direk etkisi nedeniyle tarım sektörünü diğer sektörlere kıyasla daha fazla etkilemesi kaçınılmazdır. Bu etkinin doğası ve büyüklüğü hem iklim sisteminin evrimine hem de ürün verimi ile hava durumu arasındaki ilişkiye bağlıdır. Pamuk hem iklimden (ör. büyüme dönemindeki yağışlar ve nem) hem de tarımsal uygulamalardan (ör. ekilen genotipler, ekim zamanı) doğrudan etkilenen ve stratejik olarak çok değerli bir üründür (Arshad vd. 2018). Türkiye’de yetiştirilen pamuk üretiminin %50’den daha fazlasının üretildiği Güneydoğu Anadolu Bölgesi, küresel iklim değişiminin etkisini uzun süredir hissetmektedir. Meteoroloji Genel Müdürlüğüne ait web sitesinde Güneydoğu Anadolu Bölgesi için 2021 yılı Şubat ayı yağış değerlendirmesinde “Bölgenin Şubat-2021 ayı yağışı 23.8 mm, normali 82.2 mm ve 2020 yılı Şubat ayı yağışı 72.2 mm’dir. Yağışlarda normaline göre %71, 2020 yılı Şubat ayı yağışlarına göre %67 azalma gerçekleşmiştir” denilmektedir. İklim değişiminin etkisinin direk olarak hissedildiği bölgede, değişen iklim koşularında pamuk veriminin nasıl olacağı bilgisi, pamuk tarımı için yapılacak gelecek planlamaları için hayati öneme sahiptir.
Tarım Teknolojileri Transferi için Karar Destek Sistemi (DSSAT) gibi Tarımsal Üretim Sistemi Modelleri (ÜSM), hava koşulları, toprak özellikleri ve yönetim uygulamalarındaki değişkenliğe yanıt olarak bitkinin büyümesi, gelişimi ve verimini simüle edebilmektedir. ÜSM, çeşitli deneme koşulları altında ürünün tepkilerini hızlı ve ucuz bir şekilde simüle etmek için modern hesaplama kaynaklarını kullanarak tarla deneylerinden toplanan bilgileri genişletebilmektedir. DSSAT, tarımsal amaçlı çeşitli uygulamalar için dünya çapındaki araştırmacılar tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır (Thorp vd. 2014; Adhikari vd. 2016). Örneğin, iklim değişikliğinin Kuzey Kamerun’da 2005’ten 2050’ye kadar pamuk üretimi üzerindeki etkisini tahmin etmek için Gérardeaux vd. (2013) CSM-CropGro-Cotton modelini (DSSAT içinde pamuk için çalışan alt modül) kullanmışlardır. Daha kısa ürün döngüleri ve CO2 zenginleştirmesinin gübreleme etkisi nedeniyle 2005–2050 döneminde pamuk veriminin 1.3 kg ha−1 yıl−1 artacağını bildirmişlerdir. Wajid vd. (2014), Pakistan’da farklı azotlu gübreleme ve ekim tarihleri altında dört pamuk çeşidinin gelişimini, büyümesini ve tohum pamuk verimini simüle etmek için CSM-CropGro-Cotton modelini kullanmışlardır. Bitki fenolojisi, pamuk tohum verimi ve toplam kuru madde simülasyon değerlerinin, gözlemlenen verilerle karşılaştırıldığında anlamlı olduğu bildirilmiştir. Benzer şekilde, CSM-CropGro-Cotton modeli, Florida’da farklı ışık seviyeleri altında pamuk üretimini simüle etmek için (Zamora vd. 2009), Georgia’da kök-düğüm nematodlarının pamuk biyokütlesi ve verimi üzerindeki etkisini incelemek için (Ortiz vd. 2009), Avustralya’da pamuk sulama stratejilerinin ekonomisini değerlendirmek (Cammarano vd. 2012), Teksas’da bölge için optimum açık sulama stratejileri önermek için (Modala vd. 2015) kullanılmıştır. Ülkemizde de DSSAT içerisindeki CERES-Wheat ÜSM’i kullanılarak, Bursa yöresinde sıcaklık artışı ve farklı su uygulama düzeylerinde Bezostaya buğdayının gelişimi ve verimine etkisi (Tatar ve Yazgan, 2001 ve 2002), Bursa’da buğday için farklı su uygulama düzeylerinin analizi (Mor, 2005), Kırklareli’nde iklim değişiminin buğdayın gelişimi üzerine etkisi (Çaylak, 2015) ve İslahiye ve Nurdağı’nda buğday verim tahminleri (Vanlı, 2019) yapmıştır. DSSAT içerisinde yer alan ÜSM’lerin kullanıldığı araştırmalar ile YÖK Ulusal Tez merkezinde yapilan taramada, 5 adet doktora ve 3 adet Yüksek Lisans tezi ile karşılaşılmıştır. Bu çalışmalardan sadece bir tanesinde CropGro-Cotton modelinin pamuk bitkisi üzerine iklim değişiminin etkisini incelemek için kullandığı tespit edilmiştir (Baydar, 2010). Seyhan Ovası koşullarında iklim değişikliklerinin pamuk bitkisi üzerindeki olası etkilerinin incelendiği bu Yüksek Lisans tez çalışmasının haricinde ülkemizde, iklim değişiminin pamuk tarımını nasıl etkileyebileceği ile ilgili hiç bir çalışmaya rastlanmamıştır. Baydar (2010), bu çalışmasında 2005-2008 yılları arasında Çukurova Üniversitesinde yürütülen DIMAS projesinin 2006 yılı sonuçlarından yararlanmıştır. Araştırmacı, 2070-2079 yılları arasında artan sıcaklıklar ve CO2 miktarlarına bağlı olarak pamuk bitkisinin veriminin %5 azalarak 3.578 kg/ha olacağı sonucuna varmıştır. Tek yıllık verilerin kullanımı ile gerçekleştirilen bu çalışmanın haricinde, ülkemiz için son derece önemli olan pamuk bitkisinin iklim değişiminden nasıl etkileneceğini inceleyen bir başka çalışmaya rastlanmamıştır.
Teklif edilen proje çalışmasında, ülkemizin pamuk üretiminin %50’den fazlasının gerçekleştiği Güneydoğu Anadolu Bölgesinde örtü bitkisi ile geleneksel ve korumalı toprak işleme sistemleri altında yapılacak pamuk tarımında elde edilecek veriler, CROPGRO-Cotton modelinde kullanılarak gelecekte farklı iklim değişimi senaryolarında pamuk veriminin nasıl değişeceği hakkında bilgi sahibi olunmasını sağlayacaktır. Çalışmada elde edilecek sonuçlar, pamuk tarımının sürdürülebilirliğini sağlayacak yönetim sistemlerinin belirlenmesi ve zaman içerisinde pamuk tarımını olumsuz etkileyecek uygulamalardan kaçınılması adına son derece yararlı olacaktır. Ayrıca, bu çalışma ülkemizde uzun süreli bir deneme alanında, pamuk veriminin iklim değişimi altında belirlenmesine yönelik ilk çalışma olması nedeniyle de özgünlük arz etmektedir.
Üreticiler pamuk hasadı sonrası, pamuk saplarını parçaladıktan sonra araziyi pulluk ile 25-30 cm derinlikte işleyerek arazi yüzeyini Harran ovasında Nisan ayı 3. haftasında pamuk ekimine kadar boş bırakmaktadır. Şanlıurfa ili uzun yıllar iklim verilerine göre (1929-2019) yıllık ortalama toplam yağış miktarı 463.6 mm’dir (Şekil 2). Arazinin boş kaldığı aylardaki yağışın toplam miktarı (395.7 mm) ise yıllık yağışın %85.4’üne denk gelmektedir.
Şekil 2. Şanlıurfa ili uzun yıllar ortalama yağış ve sıcaklık verileri
Yağışın en fazla olduğu kış ve erken ilkbahar aylarında pamuk tarımı yapılan arazilerde kışlık örtü bitkisi yetiştirilmesinin kaba yem üretimine ve böylelikle hayvancılığa çok önemli katkılar yapabilme potansiyeli bulunmaktadır. Yakın bir zamanda Harran ovasında fiğ+tritikale üretiminden 1.130,08 kg/da kuru ot elde edildiği bildirilmiştir (Deniz, 2021). Araştırmacı, kuru otun satış fiyatını 1.14 TL’den hesaplayarak 1288.29 TL/da brüt gelir elde edilebileceğini belirtilmiştir. Yetişme sezonu boyunca maliyet 233.8 TL/da olarak hesaplanmıştır. Bu hesaplamaya göre 15 Nisan tarihinde hasat edilmek şartı ile net gelirin 1054.49 TL/da olduğu belirtilmiştir. Şanlıurfa ilinde son 10 yılın (2011-2020) ortalama pamuk ekim alanı 2017123 dekardır. Pamuk ekim alanlarında ara ürün fiğ+tritikale ekimi gerçekleştirilirse toplam 1139755 ton kaba yem üretmek mümkün olabileceği belirtilmektedir. Pamuk tarımı yapılan arazilerde, örtü bitkisi karışımından üretilecek kaba yem, Şanlıurfa ilinde yetiştiriciliği yapılan 345000 büyük baş hayvan (bir büyük baş hayvan günlük kaba yem ihtiyacı 15 kg) için ihtiyaç duyulan 1888875 ton kaba yemin önemli miktarını karşılama potansiyeline sahip olduğu anlaşılmaktadır. Dolayısıyla ara ürün olarak fiğ + tritikale üretiminin yaygınlaştırılması hem bölge hayvancılığının kaliteli kaba yem ihtiyacını karşılamaya yardımcı olacak hem de üreticiye 1.299.320.700 TL katkı sağlanmış olacaktır. Yukarıda gerekçeleri ile açıklandığı üzere, teklif edilen projede yer alan örtü tarımı ile birlikte korumalı toprak işleme yöntemlerinin pamuk tarımının sürdürülebilirliğini sağlamasının yanında bölgede ihtiyaç duyulan kaba yem gereksinimini de karşılayabilecek bir uygulama olduğu anlaşılmaktadır. Ülkemizde hayvancılık alanında önemli bir sorun olan kaliteli kaba yem ihtiyacına bir çözüm üretecek olması, teklif edilen projeyi özgün kılmaktadır. Projede, örtü bitkisi ara ürününde maliyetler ve gelir hesaplanarak, uygulamanın ekonomik değerlendirilmesi yapılacaktır. Çalışmada ayrıca, sürekli pamuk ile pamuk/kışlık buğday-mısır rotasyonu içinde ekonomik analiz yapılacak ve uygulamalar karlıklıları açısından da değerlendirileceklerdir. 20 Ocak 2020 tarihinde YÖK ve TAGEM arasında imzalanan protokol çerçevesinde, 23 Şubat 2021 tarihinde Harran Üniversitesi ile GAP Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü arasında altyapı, personel, eğitim, Ar-Ge, etkinlik, öğrenci ile çiftçi eğitimi ve tarımsal yayım hizmetleri gibi konulara ilişkin işbirliği protokolü imzalanmıştır. Teklif edilen projede, ihtiyaç duyulan hububat, pamuk ve mısır anıza ekim makinaları, GAP TAEM’den temin edilecektir. Yine modelleme çalışmalarında gereksinim duyulan günlük iklim verileri de GAP TAEM bünyesinde yer alan Gündaş lokasyonunda bulunan iklim istasyonundan alınacaktır. Proje kapsamında, GAP TAEM ile geliştirilmesi hedeflenen işbirliği, özellikle proje sonuçlarının yaygınlaştırılması aşamasında çok daha artacaktır.