Makalenin eş-yazarı: Dr. Ida Wilson

Son yıllarda biyostimülanlar, çiftçilerin ürün verimliliğini yönetmek için önemli bir araç haline gelmiştir. Biyostimülanların tarımsal üretimde çeşitli faydaları olduğu bilinmektedir. Bir ürün, aşağıdaki etkilerden bir veya birkaçını tetikleyebilir. Bitki büyümesini artırabilir, zararlılara ve hastalıklara karşı direnci güçlendirebilir, besin alım verimliliğini artırabilir, ürün verimini ve taze ürün kalitesini iyileştirebilir. Bu faydalar, belirli bir biyostimülan türünden mutlaka elde edilmez; çeşitli ürünlerin, yukarıda belirtilen şekillerde bitkilere fayda sağladığı kanıtlanmıştır. Biyostimülan kullanımının ikinci bir faydası, kök büyümesinin ve faydalı toprak mikroorganizmalarıyla etkileşimin teşvik edilmesiyle toprak sağlığının iyileştirilmesidir. Biyostimülanların kullanımı ayrıca ürün üretiminin uzun vadeli sürdürülebilirliğini ve doğal kaynakların korunmasını destekler. Son on yılda, araştırmacıların ve çiftçilerin ekosisteme dost çözümlerle ürün performansını artırma talepleri, bitki biyostimülanlarına olan ilgiyi artırmıştır.

İnsan nüfusu arttıkça, gelecekte ihtiyaç duyulacak gıda, yem ve lifin güvence altına alınabilmesi için sürdürülebilir tarımsal üretim kritik hale gelmiştir. Sürdürülebilir tarım, ekosistemleri ve biyolojik çeşitliliği korumayı teşvik ederken, toprak, su ve enerji gibi kaynakların akılcı kullanımını vurgular. Tüm bitkisel ve hayvansal ürünleri üretirken çevrenin korunması, ekonomik sürdürülebilirliğin sağlanması ve tarım topluluklarının yaşam standartlarının yükseltilmesi, sürdürülebilir tarımın nihai amacıdır. Biyostimülanlar ve bunların sürdürülebilir bir tarım geleceğini nasıl destekleyebileceğine dair daha detaylı bilgiler, aşağıdaki bölümde ele alınmıştır.

 

Biyostimülanlar nedir?

Biyostimülan ürünler, bitkiler veya toprak üzerinde genel bitki ve toprak sağlığını ve verimliliğini artırmak için doğal kaynaklardan elde edilen maddeler veya mikroorganizmalardır. Bunlar, bitkilerin doğal süreçlerini uyarmak veya toprak mikrobiyomunu zenginleştirmek yoluyla çalışır ve üretim sisteminde birçok ikincil faydaya yol açar. Daha önce belirtildiği gibi, her benzersiz ürünün farklı bir etki mekanizması ve ürün verimliliği üzerinde özel sonuçları olacaktır.

 

Biyostimülanlara neden ihtiyaç duyuluyor?

Küresel iklim istikrarsızlığı, tarımsal üretimde zorluklar yaratmaktadır; öngörülemeyen hava koşulları, düzensiz yağışlar, sık görülen kuraklık ve taşkınlar birçok tarım bölgesini etkilemektedir. Bitkiler artık daha sık abiyotik stresler (örn. sıcaklık, tuzluluk, rüzgar, dolu) ve zararlı ve patojenlerden kaynaklı biyotik baskılarla karşı karşıya kalmaktadır. Bu zararlılar daha sıcak ortamlarda gelişir ve çeşitli nedenlerle geleneksel pestisitlere direnç gösterebilir; örneğin pestisit direnci veya yüksek sıcaklıklarda etkinliğin azalması gibi. Artan nüfus ve sınırlı doğal kaynaklar, ürün verimliliğinde ilerlemeleri zorunlu kılmaktadır. Bununla birlikte, toprak bozulması, kirlilik ve genişleme için sınırlı arazi, tarımsal üretim ve uygulamalar üzerindeki baskıyı artırmaktadır. Tarım kimyasalları faydalı olsa da, faydalı organizmalara zarar verebilir, çevreye toksik olabilir ve insan sağlığına zararlı olabilir; bu da bitki sağlığını korumak ve verimliliği artırmak için alternatif yöntemlere olan acil ihtiyacı vurgular.

 

Biyostimülanların türleri nelerdir?

Biyostimülanlar çeşitli kaynaklardan üretilir, bunlar şunları içerir:

• Flavonoidler: Bu polifenolik bileşikler, stres toleransı, zararlılara direnç ve mikroorganizma kolonizasyonunu destekler (Shah ve Smith 2020).
• Humik ve Fulvik Asitler: Toprak yapısını, besin kullanılabilirliğini ve mikrobiyal aktiviteyi artıran organik bileşiklerdir; daha iyi bitki büyümesi ve toprak sağlığı sağlar (Godlewska et al. 2021). Toprakta bulunur ve besin alımını, kök büyümesini ve kuraklığa toleransı artırır.
• Faydalı Mikroorganizmalar: Mikoriza mantarları ve bakteriler, büyümeyi, kaliteyi ve tuz ile diğer streslere direnci artırır (Alori ve Babalola, 2018).
• Kitin (Chitosan): Kuraklığa toleransı artırır ve bitki savunmasını güçlendirir (Povero et al. 2016).
• Yosun Ekstraktları: Polisakkaritler ve antioksidanlar açısından zengindir; verimi, stres direncini ve besin alımını artırır (Khan et al. 2009).
• Bitki Ekstraktları: Klorofil üretimini artırır ve fotosentezi destekler (Carrilo et al. 2019).

 

Biyostimülanların bitkilere etkisi

Biyostimülanlar, kök gelişimini teşvik edebilir, besinleri şelatlayarak kullanılabilirliğini artırabilir ve baklagiller ile Rhizobium bakterileri arasındaki gibi simbiyotik ilişkiler kurarak besin alımını artırabilir (Halpern et al. 2015). Ayrıca, fotosentetik verimliliği, büyüme süreçlerini, metabolik yol düzenlemesini, hormonal dengeyi ve metabolik dengeyi iyileştirir (Baltazar et al., 2021). Stres toleransını artırmada da kritik rol oynar; stres direncini yükseltir, antioksidan savunmaları güçlendirir, su kullanım verimliliğini optimize eder ve hücresel yapıları güçlendirir.

 

Biyostimülanlar ve çevre koruma

Biyostimülanlar, sürdürülebilir tarımda çevrenin korunmasında önemli bir rol oynayabilir. Biyostimülanların bitkilere olan etkisi, sürdürülebilir tarımın temel ilkeleriyle uyumludur: ekolojik dengeyi korumak (çevre dostu olmak), çevre üzerinde olumsuz etkisi olan ürünlerin kullanımını azaltmak ve doğal kaynakları korumak. Bitki sağlığı ve stres direncini artırarak, biyostimülanlar sentetik kimyasallara olan talebi azaltır ve entegre zararlı yönetimi (IPM) gibi organik tarımda kullanılabilecek “daha yumuşak” zararlı yönetimi yöntemlerini teşvik eder. Pestisit kullanımının azaltılması, su kaynaklarına kaçak girişleri azaltarak sucul habitatların korunmasına katkı sağlar. Entegre zararlı yönetimi, pestisit kullanımını azaltarak polinatörler ve faydalı böcekler için de faydalıdır.

 

Biyostimülanlar ve ekonomik sürdürülebilirlik

Kaynak kullanımını artırarak ve girdi maliyetlerini düşürerek, biyostimülanlar sürdürülebilir tarımın ekonomik sürdürülebilirliğine katkıda bulunabilir; bu, tarım operasyonlarının dayanıklılığını ve uzun vadeli karlılığını destekler. Biyostimülanlar, bitki sağlığı ve büyümesini artırarak sentetik gübre, insektisit ve herbisit ihtiyacını azaltabilir. Çiftçiler, doğal alternatiflere güvenerek girdi maliyetlerini azaltabilir ve kâr marjlarını artırabilir – ancak yalnızca bilimsel kanıtlarla desteklenmiş etkinlik durumunda.

 

Biyostimülanlar ve sosyal sağlık

Biyostimülanlar, güvenli ve besleyici gıda üretimini teşvik ederek sürdürülebilir tarımda sosyal refahı artırmada kritik bir rol oynar. Özellikle düşük verimli kırsal topluluklarda, bu çiftçilere biyostimülan sağlanması (devlet hibesi veya yardım programı aracılığıyla) kırsal toplulukları canlandırabilir. Biyostimülanların bitki sağlığı ve büyümesini artırma potansiyeli, yaygın bir şekilde uygulandığında sentetik pestisitlerin tekrar ve aşırı kullanımını azaltabilir. Daha az pestisit kullanımı, taze ürünlerde kalıntı oranını düşürebilir ve halk sağlığını destekleyebilir. Çiftlik çalışanlarının ve pestisit kullanılan çiftlik yakınında yaşayanların sağlığı da fayda görür. Bazı araştırmalar, biyostimülanlarla yetiştirilen taze ürünlerin, pestisitlerin tekrar uygulandığı ürünlerden daha besleyici olduğunu göstermiştir. Biyostimülanlar, dünya genelinde milyonlarca kişinin yetersiz beslendiği bir kriz ortamında besleyici gıda güvenliğini sağlamaya yardımcı olabilir. Ayrıca, biyostimülanlar tarım verimliliğini artırarak istihdam yaratır ve yerel ekonomileri güçlendirir.

 

Biyostimülanlar ve iklim dayanıklılığı

Biyostimülanlar, sürdürülebilir tarımda iklim dayanıklılığını artıran çeşitli adaptif ve azaltıcı stratejileri destekler. Toprak organik maddesini ve bitki sağlığını artırarak, atmosferden karbon dioksit emilimini artırır ve toprak karbon tutulumunu destekler. Bu, kapak bitkileri ve koruyucu işleme gibi toprak karbonunu artırdığı kanıtlanmış tekniklerle uyumludur. Ayrıca, fotosentezi optimize ederek ve besin alımını artırarak, önemli düzeyde N₂O emisyonlarıyla ilişkili sentetik gübre talebini azaltabilir. Gelecekte biyostimülanların yaygın kullanımı, sera gazı emisyonlarının azaltılmasına önemli katkı sağlayabilir.

Ayrıca, bitkilerin kuraklığa direnç kazanmasını sağlar ve sulama ihtiyacını azaltır; bu da su kullanım verimliliğini artırır ve kurak dönemlerde su tasarrufuna yardımcı olur. Biyostimülanlar, kuraklık stresine karşı bitkileri koruyarak, kuraklık durumunda hasat kaybını önleyebilir. Biyostimülanlar, bitki sağlığını ve direncini artırarak, bitki üretim sistemindeki tüm canlıların dayanıklılığını destekleyerek biyolojik çeşitliliği ve ekosistem hizmetlerini geliştirir. Bu mekanizmalar sayesinde, çiftliklerin genel dirençliliğini ve verimliliğini artırır; ürünleri zararlılara ve olumsuz hava koşullarına karşı daha dirençli hale getirir.

 

Biyostimülanlar ve çevre koruma

 Biyostimülanlar, toprak sağlığını artırarak, besin kullanım verimliliğini teşvik ederek ve çevresel etkileri azaltarak doğal kaynakların korunmasında hayati rol oynar. Toprak yapısını iyileştirerek ve organik madde içeriğini artırarak, toprak erozyonunu ve bozulmasını önler, bu da su tutma ve kalitesini artırır. Bu yalnızca bitki büyümesini desteklemekle kalmaz, aynı zamanda su kaynaklarını da korur; akış ve besin sızıntısını en aza indirir, su kirliliğini önler. Ayrıca, biyostimülanlar besin alım verimliliğini artırır, böylece bitkiler daha az sentetik gübre ile gelişebilir. Kimyasal kullanımındaki bu azalma, çevreye zarar verebilecek kimyasal kaçak riskini azaltarak çevredeki ekosistemleri korur (Zhang et al. 2017).

 

Biyostimülanlar ve toprak sağlığı

Biyostimülanlar, bitkilerde biyolojik süreçleri uyararak çevreleyen toprak ekosistemini desteklediği için toprak sağlığı üzerindeki olumlu etkileri ile giderek daha fazla tanınmaktadır. Bazı biyostimülan bileşenleri kök büyümesini teşvik eder ve kök yapısını iyileştirir, böylece bitkiler daha geniş bir toprak hacminde besinlere erişebilir. Sağlıklı kökler, su infiltrasyonu ve tutulumunu iyileştirerek genel toprak yapısını artırır. Humik ve fulvik asitler gibi bileşikler, stabil toprak agregatları oluşturarak nemi tutar ve erozyonu azaltır. Biyostimülanlar, dengeli bir toprak mikrobiyomunu teşvik etmede kritik rol oynar. Faydalı mikroorganizmaları artırarak, besin döngüsünü geliştirir ve toprak kaynaklı hastalıkları baskılar. Biyostimülanların eklenmesi, toprak organik maddesini artırır ve temel besinleri sağlar, böylece toprak sağlığını güç

lendirir. Örneğin, mikoriza mantarları fosfor kullanılabilirliğini artırabilir, toprak verimliliğini ve ürün verimini iyileştirir. Yosun ekstraktları, toprak yapısını ve mikrobiyal çeşitliliği geliştirerek daha dirençli ve üretken topraklar sağlar. Bu bütüncül destek, bitkileri kurak dönemlere ve diğer çevresel streslere karşı daha dirençli kılar ve sürdürülebilir bir toprak yönetimi yaklaşımı sunar.

 

Biyostimülanlar ve bitki sağlığı

Bazı biyostimülanlar, bitkilerde antioksidan ve strese bağlı hormon üretimini de tetikler. Abiyotik stres altında, reaktif oksijen türleri (ROS) birikebilir ve oksidatif hasara yol açabilir. Biyostimülanlar, antioksidan enzimleri uyararak ROS’u azaltır ve hücresel sağlığı korur. Ayrıca, bitkilerin suyu korumasına yardımcı olan abscisik asit (ABA) gibi strese bağlı hormonları etkiler ve stomaların kapanmasını düzenler.

Biyostimülanlar, doğal savunma sistemlerini güçlendirerek, bağışıklık yanıtlarını artırarak ve faydalı mikrobiyal etkileşimleri teşvik ederek zararlı, hastalık ve yabani ot gibi biyotik streslere karşı bitki sağlığını iyileştirir. Bazı biyostimülanlar, kitin, proteinler ve bitki hormonları gibi bileşenler içerir; bu bileşenler bağışıklık yanıtını “hazırlayarak” bitkilerin tehditlere daha hızlı tepki vermesini sağlar. Bu hazırlık, patojenleri caydıran fenolikler ve fitoksinler gibi savunma kimyasallarının üretimini artırır. Biyostimülanlar, biyotik stresle mücadelede faydalı bitki-mikrop etkileşimlerini de destekler. Rizobakteri ve mikoriza mantarlarının büyümesini teşvik ederek köklerin etrafında koruyucu bir kalkan oluşturur ve patojenlerin yerleşimini sınırlar. Bu mikrobiyal topluluk, kaynaklar için patojenlerle rekabet eder ve hastalık yayılımını azaltır. Biyostimülanlar, kökleri güçlendirerek, besin alımını iyileştirerek ve direnci artırarak bitki canlılığını artırır ve biyotik stres etkenlerine karşı daha dayanıklı ürünler sağlar.

 

Biyostimülanların uygulanması ve entegrasyonu

Biyostimülanların faydalarını maksimize etmek için sürdürülebilir tarım yöntemlerine uygulanması ve entegre edilmesi gerekir. Biyostimülanlar, yaprak spreyi (bitki yapraklarına doğrudan uygulama), toprak damlatma (kök alımını artırmak için toprağa uygulama) ve tohum işlemesi (tohumları biyostimülanla kaplayarak çimlenme ve erken büyümeyi artırma) dahil olmak üzere çeşitli şekillerde uygulanabilir.

Biyostimülanlar, toprak sağlığını ve biyolojik çeşitliliği artıran ürün rotasyonu ve kapak bitkileri gibi diğer çevre dostu uygulamalarla birleştirilmelidir. Bu yöntemler, toprak yapısını iyileştirir, zararlı birikimini azaltır ve besin döngüsünü destekleyerek daha dirençli bir tarım sistemi oluşturur. Bu entegre yaklaşım, uzun vadeli toprak verimliliğini sürdürmeye yardımcı olur ve sentetik girdilere olan bağımlılığı azaltır, genel olarak daha sürdürülebilir tarım uygulamalarına katkıda bulunur.

Biyostimülanlar, yonca, çavdar ve baklagiller gibi kapak bitkileriyle birleştirilebilir; bu, toprak yapısını iyileştirir, erozyonu önler ve su tutulumunu artırır. Bu bitkiler ayrıştığında, organik madde ve azot gibi temel besinleri toprağa ekler, toprak verimliliğini destekler. Ayrıca, kapak bitkileri faydalı böcekleri ve mikroorganizmaları çekerek doğal zararlı kontrolünü ve gelecek ekimler için toprak sağlığını destekler.

Optimal bitki alımı ve performansı için, biyostimülanların kullanımında doz ve zamanlama önerilerine dikkatlice uyulması önemlidir. Biyostimülanları sürdürülebilir tarım teknikleri ile birleştirerek, çiftçiler toprak sağlığını artırabilir, ürün verimini yükseltebilir ve daha dirençli tarım sistemleri oluşturabilir.

 

Zorluklar ve dikkate alınması gerekenler

Sürdürülebilir tarımda biyostimülanların etkili bir şekilde uygulanabilmesi için bazı sorun ve kaygılar göz önünde bulundurulmalıdır. Farklı bölgeler arasında sık sık tutarsız kurallar olduğundan, düzenleyici ve standartlar konuları biyostimülanların tutarlı bir şekilde onaylanmasını ve uygulanmasını zorlaştırabilir. Ayrıca, biyostimülanların etkinliği, ürün türü, çevresel koşullar ve uygulama teknikleri gibi bazı değişkenlere bağlı olarak önemli ölçüde farklılık gösterebilir ve düzensiz sonuçlar doğurabilir. Bu öngörülemezlik, biyostimülan sistemlerini anlamak ve uygulamalarını maksimize etmek için daha fazla araştırma ve geliştirme ihtiyacını vurgular.

Çoğu çiftçi biyostimülanlardan ve faydalarından habersiz olabilir; bu nedenle yeterli eğitim ve destek gereklidir. Bir diğer büyük zorluk, çiftçilerin benimseme engelleridir. Biyostimülanların sürdürülebilir tarım yöntemlerine başarıyla entegre edilebilmesi için yasa koyucular, araştırmacılar ve tarım eğitimcileri iş birliği içinde çalışmalıdır.

 

Gelecek trendler ve yenilikler

Sürdürülebilir tarımda biyostimülanların geleceği, önemli gelişmeler ve yenilikler vaat etmektedir. Nano kapsülleme ve hassas uygulama sistemleri gibi biyostimülan formülasyonları ve teknolojilerindeki son ilerlemeler, etkinliklerini ve uygulama esnekliğini artırmış; daha hedefli ve etkili müdahalelere olanak tanımıştır. Bu teknolojik ilerlemelerin, çevresel zorluklara karşı bitki dayanıklılığını artırarak, kaynak kullanımını maksimize ederek ve toprak sağlığını iyileştirerek iklim dirençli tarım uygulamalarının geliştirilmesinde kritik bir rol oynaması öngörülmektedir.

Araştırmalar yoluyla yeni faydalar keşfedildikçe, biyostimülanların benimsenmesi artmakta ve sürdürülebilir tarım çözümleri için artan farkındalık ve talep tarafından yönlendirilmektedir. Küresel benimsenme trendleri, biyostimülanların çeşitli tarım sistemlerinde daha geniş bir şekilde kabul edildiğini ve entegre edildiğini ve sürdürülebilir tarımın geleceğini dönüştürme potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.

 

Kaynaklar

• Abd El-Rheem, K.M., El-Batran, H.S. and Mohammed, M.H., 2019. Response of lettuce plants to foliar application of amino acids under different rates of vermicompost. Res. J. Agric. Bio. Sci, 14(2), pp.10-16.DOI:10.22587/rjabs.2019.14.2.2 
• Alori ET, Babalola OO. Microbial Inoculants for Improving Crop Quality and Human Health in Africa. Front Microbiol. 2018 Sep 19;9:2213. doi: 10.3389/fmicb.2018.02213. PMID: 30283427; PMCID: PMC6156547. DOI: 10.3389/fmicb.2018.02213
• Baltazar M, Correia S, Guinan K J, Sujeeth N, Bragança R and Gonçalves, B., 2021. Recent advances in the molecular effects of biostimulants in plants: An overview. Biomolecules, 11(8), p.1096.  https://doi.org/10.3390/biom11081096
• Carillo P, Colla G, El-Nakhel C, Bonini P, D’Amelia L, Dell’Aversana E, Pannico A, Giordano M, Sifola MI, Kyriacou MC.  2019.Biostimulant Application with a Tropical Plant Extract Enhances Corchorus olitorius Adaptation to Sub-Optimal Nutrient Regimens by Improving Physiological Parameters. Agronomy 9(5):249. DOI:10.3390/agronomy9050249
• Du Jardin P. 2015. Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation. Scientia horticulturae 196, pp.3-14. DOI:10.1016/j.scienta.2015.09.021
• European Parliament and Council. 2019. Regulation (EU) 2019/1009 of the European Parliament and of the Council of 5 June 2019 Laying Down Rules on the Making Available on the Market of EU Fertilizing Products. Official Journal of the European Union L 170: 1-114. Accessed August 15, 2024
• Godlewska K Ronga D and Michalak I. 2021. Plant extracts- importance in sustainable agriculture. Italian. Journal of Agronomy 16(2). DOI:10.4081/ija.2021.1851
• Halpern M, Bar-Tal A, Ofek M, Minz D, Muller T and Yermiyahu U. 2015. The use of biostimulants for enhancing nutrient uptake. Advances in Agronomy 130:141-174. DOI:10.1016/bs.agron.2014.10.001
• Khan W, Rayirath UP, Subramanian S, Jithesh MN, Rayorath P, Hodges DM & Prithiviraj B. 2009. Seaweed extracts as biostimulants of plant growth and development. Journal of Plant Growth Regulation 28, 386-399. DOI:10.1007/s00344-009-9103-x
• Povero G et al. (2016). Biostimulants as a tool for improving environmental stress tolerance in crops. Frontiers in Plant Science 7: 135. DOI:10.3389/fpls.2016.00435
• Rouphael Y, Colla G. 2020.Biostimulants in agriculture. Frontiers in plant science 11: 40. DOI: 10.3389/fpls.2020.00040
• Ruzzi M, Colla G and Rouphael Y. 2024. Biostimulants in agriculture II: towards a sustainable future. Frontiers in Plant Science, 15:.1427283. DOI:10.3389/fpls.2024.1427283
• Sani MNH and Yong JW. 2021. Harnessing synergistic biostimulatory processes: A plausible approach for enhanced crop growth and resilience in organic farming. Biology 11:.41. DOI:10.3390/biology11010041
• Mannino G. 2023.A New Era of Sustainability: Plant Biostimulants. International Journal of Molecular Sciences 24:16329 DOI:10.3390/ijms242216329

 

Ortak Yazar: Dr. Ida Wilson

Bitki Üretimi Uzmanı/Endüstri Danışmanı

Dr. Ida Wilson, bitki koruma ve bitki sağlığı alanlarında ilgi duyan bir bitki üretimi uzmanıdır. Mahsul üretimi ve mahsul koruması konusunda geniş bilgiye sahip olan Dr. Wilson, 20 yılı aşkın bir süredir Güney Afrika ve küresel bitki üretim endüstrisine hizmet vermektedir. Saha biyoloğu olan Dr. Wilson, sahada çözüm odaklı çalışmaktadır. Tüm tarım endüstrilerinin ilerlemesine önemli katkılarda bulunmuştur. Bitki üretimine yaptığı katkılar ulusal ve uluslararası düzeyde tanınmıştır ve tutkusu, dünya çapında çiftçilere destek olmaya devam etmektir. Bitki üretiminin ekonomik büyümeyi ve güçlenmeyi teşvik edebileceğine inanmaktadır. Ayrıca, insan refahını destekleyebilir, istihdam yaratabilir ve bu da çocukların eğitim almasını sağlayabilir. Bitki üretimi ile doğrudan ilgili çeşitli konularda 200'den fazla eser yazmıştır ve çiftçilere ileri düzeyde ve güvenilir bilgi kaynağı olmaya devam etmeyi hedeflemektedir.