Tarım ve Seralarda Hipokloröz Asit: Sulama Suyu, Biyofilm ve Ürün Hijyeni

Modern tarım ve sera üretimi giderek daha fazla hassas su yönetimine, kontrollü sulama sistemlerine ve hijyenik yetiştirme ortamlarına dayanmaktadır.

Seralarda, hidroponik işletmelerde ve yoğun bitkisel üretim sistemlerinde sulama suyu bitkilere ulaşmadan önce tanklar, pompalar, filtreler, boru hatları ve damla sulama sistemlerinden geçebilir. Su yeniden kullanıldığında veya sistem içerisinde devridaim ettirildiğinde sistemin bir noktasına giren mikroorganizmalar üretim alanının diğer bölümlerine taşınabilir.

Bu nedenle bitki patojenleri, mikrobiyal biyofilmler ve kontamine olmuş sulama altyapısı bitki sağlığını, üretim verimliliğini ve su yönetimini etkileyebilir.

Tarım ve sera uygulamalarında giderek daha fazla araştırılan teknolojilerden biri hipokloröz asit (HOCl) gibi aktif klor türleri içeren elektrokimyasal olarak üretilmiş sudur.

Bilimsel araştırmalarda elektrolize su teknolojileri; sulama suyunun dezenfeksiyonu, sera ortamındaki mikrobiyal kontrol, tohum sanitasyonu ve önemli bakteriyel, fungal ve viral bitki patojenlerinin yönetimi açısından değerlendirilmiştir. [1]

Sera Üretiminde Su Hijyeni Neden Önemlidir?

Su, örtü altı tarımın en önemli girdilerinden biridir.

Şu alanlarda kullanılabilir:

• sulama
• fertigasyon
• hidroponik besin çözeltileri
• sisleme ve nem kontrolü
• fide üretimi
• ekipmanların yıkanması
• üretim alanlarının temizliği

Modern sera sistemlerinde su ve besin maddesi tüketimini azaltmak amacıyla sulama ve fertigasyon çözeltileri giderek daha fazla devridaim ettirilmektedir.

Ancak bu sistem önemli bir biyolojik risk de oluşturabilir.

Bir bitki patojeni su sistemine girdiğinde, su tasarrufu sağlayan aynı sulama ağı mikroorganizmanın farklı bitkilere taşınmasına da yardımcı olabilir.

Sera domateslerinde yapılan bilimsel araştırmalar, etkili su arıtımı kullanılmadığında su ve besin çözeltisinin yeniden dolaşımının bitki patojeni mantarların, virüslerin, bakterilerin ve diğer organizmaların yayılmasını kolaylaştırabileceğini göstermektedir. [2]

Bu nedenle sulama suyu hijyeni yalnızca su kalitesinin değil, aynı zamanda bitki sağlığı yönetiminin bir parçası olarak değerlendirilmelidir.

Hipokloröz Asit Nedir?

Hipokloröz asit, elektrolize su çözeltilerinde bulunabilen aktif klor türlerinden biridir.

Elektrokimyasal sistemler su ve klorür içeren bir elektrolit kullanarak aktif klor çözeltileri üretebilir.

Çözeltideki HOCl ve hipoklorit iyonu oranları büyük ölçüde pH değerine bağlıdır.

Elektrolize okside su üzerine yapılan araştırmalar, HOCl konsantrasyonu ve antimikrobiyal aktivitenin pH ve üretim koşullarından etkilendiğini göstermektedir. [8]

Tarım uygulamalarında dikkate alınması gereken önemli parametreler:

• serbest aktif klor
• pH
• oksidasyon-redüksiyon potansiyeli
• temas süresi
• su sıcaklığı
• organik yük
• sulama suyunun kimyasal özellikleri
• bitkinin hassasiyeti

Bu nedenle bir serada başarılı olan HOCl konsantrasyonu, doğrulama yapılmadan başka bir üretim sistemine doğrudan uygulanmamalıdır.

Sulama Suyu ve Bitki Patojenlerinin Yayılması

Su, bitki patojenlerinin taşınmasında bir yol haline gelebilir.

Bu durum özellikle hidroponik ve devridaimli fertigasyon sistemleri açısından önemlidir.

Kontrollü bir sera çalışmasında hidroponik olarak yetiştirilen domateslerde elektrolitik dezenfeksiyon şu önemli patojenlere karşı değerlendirilmiştir:

• Fusarium oxysporum
• Rhizoctonia solani
• Tütün mozaik virüsü (TMV)
• Pepino mosaic virus (PepMV)

Dezenfektan tesis içerisinde üretilmiş ve devridaim eden fertigasyon çözeltisine uygulanmıştır.

Araştırmada kullanılan yaklaşık 0,5 mg/L serbest klor, yaklaşık pH 6 ve kontrollü ORP koşullarında uygulama; test edilen fungal ve viral bitki patojenlerinin yayılmasını engellemiştir.

Araştırmacılar aynı deney koşullarında fitotoksik etki gözlemlemediklerini de bildirmiştir. [2]

Bu çalışma, kontrollü elektrolitik su arıtımının sera sulama yönetimine entegre edilebileceğine ilişkin doğrudan bilimsel kanıt sunmaktadır.

Ancak araştırmada kullanılan değerler her ürün veya sulama sistemi için evrensel çalışma parametreleri olarak değerlendirilmemelidir.

Fusarium ve Kök Bölgesi Hastalıklarının Yönetimi

Fusarium oxysporum, birçok bitki türünde solgunluk ve kökle ilişkili hastalıklara neden olabilen önemli bir toprak ve su kaynaklı bitki patojenidir.

Devridaim eden sulama sistemlerinde su bu patojenin yayılmasına katkıda bulunabilir.

Devridaimli hidroponik üretimde farklı su dezenfeksiyon teknolojilerini karşılaştıran bir araştırmada elektrokimyasal uygulama Fusarium oxysporum üzerinde 4 log azalma sağlamış ve test edilen süs bitkisi üretim sisteminde hastalık gelişimini engellemiştir.

Araştırmada elektrokimyasal sistemin enerji tüketiminin karşılaştırılan ileri oksidasyon sistemlerinden birine göre daha düşük olduğu da bildirilmiştir. [4]

Bu sonuçlar elektrokimyasal su arıtımının yalnızca mikrobiyal kontrol açısından değil, sera suyu geri-kazanım sistemleri açısından da önemli olabileceğini göstermektedir.

Bakteriyel ve Fungal Bitki Patojenleri

Elektrolize su bakteriyel ve fungal bitki patojenleri üzerinde doğrudan da araştırılmıştır.

Bir çalışmada asidik elektrolize su:

• Xanthomonas campestris pv. vesicatoria
• Streptomyces scabies
• Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici

üzerinde değerlendirilmiştir.

Laboratuvar koşullarında bu patojenlerin canlılığı iki dakikalık maruziyet içerisinde yaklaşık 4-8 log azaltılmıştır.

Aynı araştırmada domates tohumu ve yaprak uygulamaları da incelenmiştir.

Enfekte meyvelerden elde edilen domates tohumlarının elektrolize suyla muamelesi, deney koşullarında tohumun çimlenmesini olumsuz etkilemeden yüzeydeki Xanthomonas popülasyonunu önemli ölçüde azaltmıştır.

Sera koşullarındaki yaprak uygulamaları da domates yapraklarında bakteriyel popülasyonu ve bakteriyel leke hastalığının şiddetini azaltmıştır. [1]

Bu bulgular elektrolize su teknolojisinin yalnızca sera yüzeylerinin temizliğiyle sınırlı olmayan uygulama potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.

Hidroponik Sistemler ve Devridaim Eden Besin Çözeltileri

Hidroponik sistemler su ve besin maddelerinin son derece kontrollü şekilde yönetilmesini sağlar.

Ancak besin çözeltisi çoğunlukla yeniden dolaştırıldığı için sisteme giren mikroorganizmalar hızlı şekilde yayılabilir.

Hidroponik altyapıda:

• besin tankları
• PVC kanallar
• sulama boruları
• pompalar
• filtreler
• damlatıcılar
• geri dönüş suyu tankları
• drenaj hatları

bulunabilir.

Ticari hidroponik tesisleri inceleyen güncel bir araştırma, besin filmi sistemlerinde doğal olarak bulunan güçlü biyofilm oluşturan bazı bakterilerin PVC yüzeylerde Salmonella tutunmasını ve kolonizasyonunu kolaylaştırabildiğini göstermiştir. [7]

Bu nedenle sulama altyapısının temizliği modern kontrollü tarım sistemlerinde önemli bir hijyen unsurudur.

Sulama Hatlarında Biyofilm

Biyofilmler, yüzeylere tutunmuş ve hücre dışı materyalle çevrelenmiş organize mikroorganizma topluluklarıdır.

Sulama sistemlerinde biyofilm:

• boru hatlarında
• damlama hatlarında
• damlatıcılarda
• tanklarda
• filtrelerde
• hidroponik kanallarda
• sürekli ıslak kalan diğer yüzeylerde

gelişebilir.

Biyofilm oluşumu mikrobiyal kontaminasyonun daha kalıcı hale gelmesine ve sanitasyonun zorlaşmasına neden olabilir.

Organik madde de burada önemlidir.

Elektrolize su üzerine yapılan araştırmalar, organik kontaminasyonun aktif klor miktarını ve antimikrobiyal etkinliği azaltabildiğini göstermektedir. [6]

Tarım sistemlerinde sulama hattı sanitasyonu yapılırken:

• askıda organik maddeler
• gübre bileşimi
• algler
• bitki artıkları
• su sertliği
• mevcut biyofilm

dikkate alınmalıdır.

HOCl bu nedenle bu değişkenlerden bağımsız bir dezenfektan olarak değil, kapsamlı bir su ve hijyen yönetimi sisteminin parçası olarak değerlendirilmelidir.

Sera Havası ve Ortam Hijyeni

Seralarda mikrobiyal yönetim yalnızca sulama suyuyla sınırlı değildir.

Sera havasında ve çevresel yüzeylerde de mikroorganizmalar bulunabilir.

2023 yılında yayımlanan bir sera çalışmasında, hafif asidik elektrolize suyun sera ortamına püskürtülmesi değerlendirilmiştir.

Yaklaşık 30 mg/L aktif klor konsantrasyonunda uygulama, havadaki canlı mikroorganizmaları önemli ölçüde azaltmıştır.

Araştırmada kullanılan koşullarda uygulamanın patlıcan ve salatalık bitkilerinin gelişimini olumsuz etkilemediği bildirilmiştir.

Ayrıca test edilen koşullarda toprak veya yaprak yüzeyindeki mikroorganizmalarda anlamlı bir değişiklik gözlenmemiştir. [3]

Bu sonuçlar doğru uygulandığında elektrolize suyun sera ortamındaki mikrobiyal yönetimde de değerlendirilebileceğini göstermektedir.

Tohum ve Fide Hijyeni

Tohumların yüzeylerinde mikroorganizmalar bulunabilir ve bunlar üretimin başlangıcında sisteme taşınabilir.

Domates tohumlarıyla yapılan çalışma, kısa süreli asidik elektrolize su uygulamasının test koşullarında çimlenmeyi olumsuz etkilemeden kontamine tohum yüzeylerindeki Xanthomonas popülasyonunu önemli ölçüde azaltabildiğini göstermiştir. [1]

Bu nedenle tohum ve fide hijyeni de elektrolize su teknolojisinin araştırılabilecek kullanım alanlarından biridir.

Bununla birlikte doğru uygulama:

• bitki türüne
• tohum çeşidine
• konsantrasyona
• temas süresine
• çimlenme hassasiyetine

göre doğrulanmalıdır.

Bitki Yüzeyi Uygulamaları

Elektrolize suyun doğrudan bitki yüzeyinde kullanımı da araştırılmıştır.

Bakteriyel leke hastalığı bulunan domateslerde yaprak yüzeyine uygulanan asidik elektrolize su, sera koşullarında hastalığa neden olan bakterinin popülasyonunu ve hastalık şiddetini azaltmıştır.

Aynı araştırmadaki tarla denemelerinde tekrarlanan uygulamalar sırasında da hastalık şiddetinde azalmalar bildirilmiştir. [1]

Ancak doğrudan bitkiye yapılan uygulamalarda çok daha dikkatli doğrulama yapılmalıdır.

Bitki hassasiyeti:

• bitki türüne
• çeşidine
• büyüme dönemine
• klor konsantrasyonuna
• pH değerine
• sıcaklığa
• uygulama sıklığına
• çevresel koşullara

göre değişebilir.

Bu nedenle domateste elde edilen sonuçlar bütün bitki türlerine genellenmemelidir.

Tarımsal Sulama Suyunda Gıda Güvenliği Mikroorganizmaları

Tarım suyu yalnızca bitki hastalıkları açısından değil, gıda güvenliği açısından da önem taşıyabilir.

Elektrolize okside su, sulama suyu dezenfeksiyonu çalışmalarında Escherichia coli, Listeria ve Salmonella gibi mikroorganizmalar üzerinde değerlendirilmiştir.

Karşılaştırmalı bir çalışmada nötr elektrolize okside suyun bu mikroorganizmalar üzerinde hızlı ve konsantrasyona bağlı azalmalar sağladığı gösterilmiştir.

Çalışmada farklı organik madde konsantrasyonları da değerlendirilmiş ve klor dozu ile su bileşiminin önem taşıdığı gösterilmiştir. [5]

Bu konu özellikle sulama suyunun yenilebilir ürünlerle temas edebildiği taze meyve ve sebze üretiminde önemlidir.

Sera Yüzeyleri ve Ekipmanları

Sera sanitasyonu aynı zamanda ekipman ve çevre yüzeylerini de kapsar.

Potansiyel uygulama alanları:

• fide tepsileri
• çalışma masaları
• el aletleri
• hasat kasaları
• sulama tankları
• hidroponik kanallar
• sera zeminleri
• uygun gözeneksiz ekipman yüzeyleri

Mikroorganizmalar su, ekipmanlar, çalışanlar ve bitkiler arasında hareket edebilir.

Bu nedenle sera hijyeni birbirinden bağımsız dezenfeksiyon işlemleri yerine bütünsel bir sistem olarak değerlendirilmelidir.

Yürürlükteki mevzuatın izin verdiği ve ekipmanların uyumlu olduğu durumlarda HOCl bazlı çözeltiler doğrulanmış bir sera sanitasyon programının parçası olarak değerlendirilebilir.

Organik Yükün Önemi

Aktif klorun etkinliği uygulandığı suyun ve yüzeyin durumundan etkilenir.

Organik maddeler aktif kloru tüketebilir.

Tarım ortamlarında:

• bitki artıkları
• toprak parçacıkları
• algler
• kök parçaları
• gübre bileşenleri
• organik besin kaynakları
• mikrobiyal biyokütle

bulunabilir.

Elektrolize su ve organik madde üzerine yapılan araştırmalar, organik yük arttıkça klor konsantrasyonu ve antimikrobiyal etkinlikte ölçülebilir düşüşler meydana gelebildiğini göstermektedir. [6]

Bu nedenle yalnızca HOCl jeneratörünün çıkışındaki konsantrasyonun ölçülmesi büyük tarımsal sistemlerde yeterli olmayabilir.

Gerçek uygulama noktasındaki kalan konsantrasyonun da değerlendirilmesi gerekebilir.

HOCl İyi Tarım Uygulamalarının Yerini Almamalıdır

Hipokloröz asit teknolojisi iyi tarım ve sera yönetimi uygulamalarının yerine geçmemeli, bunları desteklemelidir.

Etkili bir hijyen stratejisi:

1. uygun sulama sistemi tasarımı
2. kaynak suyun değerlendirilmesi
3. organik maddenin uzaklaştırılması
4. tank ve sulama altyapısının temizlenmesi
5. biyofilm birikiminin önlenmesi
6. doğrulanmış antimikrobiyal uygulama
7. su parametrelerinin izlenmesi
8. ürüne özel fitotoksisite değerlendirmesi
9. düzenli mikrobiyolojik doğrulama

unsurlarını içerebilir.

Bu entegre yaklaşım özellikle sulama suyunun sürekli yeniden kullanıldığı hidroponik sistemlerde önemlidir.

Neden Yerinde HOCl Üretimi?

Büyük seralar ve tarımsal işletmeler her gün önemli miktarda arıtılmış suya ihtiyaç duyabilir.

Hazır dezenfektan çözeltilerinin taşınması ve depolanması lojistik açıdan ek yük oluşturabilir.

Elektrokimyasal üretim farklı bir yaklaşım sunar.

Sistem tasarımına bağlı olarak HOCl bazlı çözelti tesis içerisinde:

• su
• tuz
• elektrik

kullanılarak üretilebilir.

Tarım işletmeleri açısından potansiyel avantajlar şunlardır:

• sulama ihtiyacına göre üretim
• hazır dezenfektan taşıma ihtiyacının azaltılması
• kimyasal depolama ihtiyacının azaltılması
• sulama altyapısına entegrasyon
• yüksek hacimli suyun işlenebilmesi
• otomatik dozaj
• kontrollü üretim parametreleri
• sürekli veya programlı su arıtımı

Sera domatesleriyle yapılan bilimsel bir çalışma, otomatik elektrolitik arıtma sisteminin doğrudan devridaimli fertigasyon sistemine entegre edilebildiğini göstermektedir. [2]

Bu sistemlerin ekonomik ve teknik uygunluğu tesis büyüklüğü, su kalitesi, arıtılacak su miktarı, ürün gereksinimleri ve yerel mevzuata bağlıdır.

Tarım ve Seralar İçin EcolyTech Çözümleri

EcolyTech, hipokloröz asit bazlı çözeltilerin işletme içerisinde üretilmesine yönelik elektrokimyasal sistemler geliştirmektedir.

Tarım ve sera uygulamalarında uygun şekilde tasarlanmış bir sistem potansiyel olarak şu alanlardaki programları destekleyebilir:

• sulama suyu arıtımı
• devridaimli fertigasyon suyu
• hidroponik sistemler
• sulama tankları
• sulama boru hatları
• damlama hatları ve damlatıcılar
• sera ekipmanları
• fide ve yetiştirme alanları
• hasat kasaları
• genel sera hijyeni

Doğru konsantrasyon, pH, temas süresi ve uygulama yöntemi her zaman yetiştirilen ürün, sulama sistemi, su kimyası, hedef mikroorganizma ve yürürlükteki mevzuata göre belirlenmelidir.

Tarım ve Sera Hijyeninde Daha Kontrollü Bir Yaklaşım

Modern sera üretimi otomasyon, suyun yeniden kullanımı ve hassas fertigasyon sistemlerini giderek daha fazla bir araya getirmektedir.

Bu teknolojiler kaynak verimliliğini artırırken su hijyeninin önemini de yükseltmektedir. Çünkü aynı altyapı potansiyel olarak bitki patojenlerini bütün üretim sistemine taşıyabilir.

Hakemli bilimsel çalışmalar, elektrolitik su arıtma teknolojilerinin devridaim eden sera sulama sistemlerinde önemli bitki patojenlerinin yayılımını baskılayabildiğini göstermektedir. [2]

Diğer araştırmalar da bakteriyel ve fungal bitki patojenleri üzerinde etkinlik göstermiş; tohum uygulamaları, sera ortamı hijyeni ve bitki yüzeyi yönetimi gibi potansiyel kullanım alanlarını ortaya koymuştur. [1]

Hipokloröz asit bazlı teknoloji doğru şekilde üretildiğinde, izlendiğinde ve doğrulanmış koşullarda kullanıldığında modern tarımsal su yönetimi ve sera hijyeninin değerli bileşenlerinden biri olabilir.

HOCl yalnızca bir dezenfektan olarak değil; temiz sulama suyu, temiz altyapı, biyofilm önleme ve kontrollü bitkisel üretimi bir araya getiren daha geniş bir hijyen stratejisinin parçası olarak değerlendirilmelidir.

Kaynaklar

[1] Buck, J. W. et al. (2006). Effect of acidic electrolyzed water on the viability of bacterial and fungal plant pathogens and on bacterial spot disease of tomato. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17110959/

[2] Rodríguez, M. H. et al. (2022). Electrolytic Disinfection of Irrigation Water for Intensive Crop Production in Greenhouses as Demonstrated on Tomatoes (Solanum lycopersicum Mill). Horticulturae, 8(5), 414. https://www.mdpi.com/2311-7524/8/5/414

[3] Bhakta, B. et al. (2023). Microbial Control in Greenhouses by Spraying Slightly Acidic Electrolyzed Water. Horticulturae, 9(1), 81. https://www.mdpi.com/2311-7524/9/1/81

[4] Comparative analysis of regenerative in situ electrochemical hypochlorination and conventional water disinfection technologies for growing ornamental crops with recirculating hydroponics (2022). Agricultural Water Management, 269, 107673. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378377422002207

[5] Comparative antibacterial activities of neutral electrolyzed oxidizing water and other chlorine-based sanitizers. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31882630/

[6] Ayebah, B. et al. (2006). Efficacy of electrolyzed water in the inactivation of planktonic and biofilm Listeria monocytogenes in the presence of organic matter. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16995516/

[7] Sanitization of hydroponic farming facilities in Singapore: what, why, and how (2024). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38940566/

[8] Len, S. V. et al. (2000). Ultraviolet spectrophotometric characterization and bactericidal properties of electrolyzed oxidizing water as influenced by amperage and pH. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11079696/