Ana səhifə

2. ÖNceki Çalişmalar topraklarda Oluşan Sıkışma


Yüklə 56.34 Kb.
tarix23.06.2016
ölçüsü56.34 Kb.


2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR

2.1. Topraklarda Oluşan Sıkışma

Bitkisel üretimi arttırmak için gübreleme ve sulama yönünden pek çok araştırma yapılmış, fakat bunların yanında toprağın fiziksel özelliklerinin verime olan etkisi yeteri kadar araştırılmamıştır. Bu konuda genel görüş topraklarda N, P, K ve diğer bitki besin elementlerinin iyi saptanıp, gerektiğinde optimum düzeye çıkarılarak yüksek verimin sağlanabileceği şeklindedir. Ancak kimyasal verimliliğin yanında, toprağın fiziksel verimliliğinin de ürün artışında etkisi önemlidir.

Ülkemizde traktör sayısı ve traktörle işlenen tarım alanları gittikçe artmaktadır. Bunun yanında traktör başına düşen ortalama güç miktarında da artış vardır. Sıraya ekilen bitkilerin münavebeye girmesi ve bunların makineyle çapalanması, toprak işleme ve hasatta ağır makinelerin kullanılması topraklarda sıkışmaya neden olmaktadır. Bu sıkışma toprağın fiziksel koşullarını etkilemektedir.

Tarlada toprak işleme aletlerinin tarla boyunca hareketleri (trafiği), uygun olmayan toprak işleme ve toprak işleme zamanlamasının doğru yapılamaması toprağın üretkenliğini ve ürün miktarını düşüren yüzey altı toprak sıkışmasının sebebidir.



Ishaq ve ark., (2001) kumlu killi tınlı bünyeye sahip bir toprakta (Hyperthermic Typic Haplargids, USDA; Luvic Yermosol, FAO) 1997-98 ve 1998-99 yıllarında arazide yüzey altı sıkışmasının toprağın fiziksel özelliklerine, buğday (Triticum aestivum) ve sorgum bitkisinde (Sorghum biocolor) verime olan etkisini araştırmışlardır. Çalışmanın başlangıcında toprakta yapay sıkışma yaratılmıştır. Toprak yüzeyinin ilk 15 cm’si bel ile alınmış, kazılan yer mekanik sıkıştırıcı ile hacim ağırlığı 1.93 g/cm3 olacak şekilde sıkıştırılmıştır. Daha sonra alınan üst toprak tekrar yerine konmuş, sıkışmış ve kontrol parsellerinin çapa ile tesviyesi yapılmıştır. Bu toprak sıkışması buğdayda 1997-98 yılında %38, 1998-99 yılında %8 dane kaybına, samanda ise 1997-98 yılında %12’ye kadar kayba neden olmuş, 1998-99’da ise verimde herhangi bir etkilenme görülmemiştir. Sıkışmanın verimi en fazla etkilediği 1997-98 yılında 1000 dane ağırlığı ve bitki boyunda istatistiki düzeyde farlılık elde edilememiştir. Yüzey altı toprak sıkışmasından dolayı hacim ağırlığı ve penetrasyon direnci artmış, toplam gözeneklilik, hava dolu gözenek hacmi azalmıştır. Yüzey altı sıkışması su ve besin maddesi kullanım etkinliğini ilk yıl %38 ve ikinci yıl % 9 olarak azaltmış, ayrıca toprak sıkışması bitkinin su ve besin maddesi kullanım etkinliğini 1998 yılında %22, 1999 yılında ise %14 azaltmıştır. Üç hasattan sonra sıkışmış bölgede hacim ağırlığı ile penetrasyon direnci düşmüştür. Sonuçlar, yüzey altı toprak sıkışmasının toprağın fiziksel özelliklerini olumsuz yönde etkilediğini, bitkilerin su ve besin maddelerini kullanma kapasitesini azaltarak üründe kayıplara neden olduğunu göstermiştir. Onun için uygun ölçülerde periyodik olarak derin sürüm, kontrollü toprak işleme ve münavebeli tarım yapılması önerilmiştir.

Ishaq ve ark., (2001) yürüttükleri ikinci denemede, toprak sıkışmasının bitki kök gelişimine, besin maddesi alınımına buğday ve sorgumun biyokimyasal yapısına olan etkisini araştırmışlardır. Bu denemede kök uzunlukları çiçeklenme aşamasında ölçülmüştür. Toprak sıkışması ile birlikte kök uzunlukları 1997-98 yılında belirgin bir şekilde düştüğü gözlemlenmiştir. Bir yıl sonra ise daha az bir etki gözlenmiştir. Buğdayda yüzey altı toprak sıkışması nedeniyle besin maddesi alınımında azot için %12–35, fosfor için %17-27 ve potasyum için %24’e varan azalma gözlenmiştir. Sorgumda ise toprak sıkışması yüzünden besin maddesi alınımındaki azalma azot için %23, fosfor için %16 ve potasyum için %12 olmuştur. 1998-99 senesinde yapılan araştırmada danedeki azot oranı, toprak sıkışması yüzünden artmış, ancak fosfor ve potasyum için aynı durum hem tanede hem sapta gözlenmemiştir. Aynı yıl buğdayda sapta potasyum içeriği sıkışmış parselde kontrole göre daha yüksek bulunmuştur. Kök uzunluğu buğdayda 15 cm’nin altında düşmüş ve hacim ağırlığı ile negatif ilişki verilmiştir. Araştırmacılar yüzey altı sıkışma riskini azaltmak için toprağın periyodik olarak uygun zamanlarda çizelle işlenmesi, toprak işlemede tarla trafiğinin kontrolü, korumalı toprak işleme ve münavebeli tarımın kullanılması gerektiğini önermişlerdir.

Verim artışı için çeki gücü yüksek traktörlerin kullanımının artması ile tarlalarda zirai mekanizasyondan dolayı oluşan trafik toprak sıkışmasına neden olduğu gibi toprağın fiziksel özellikleri de etkilemiştir. Bir çok araştırıcı tarafından traktör tekerleğinin neden olduğu sıkışma araştırılmış, fakat toprak işleme aletlerinden ileri gelen toprak sıkışması pek az rapor edilmiştir. Kamger ve ark., (2001) pulluğun neden olduğu toprak sıkışması üzerinde çalışmışlardır. Bu olayda etkili olan parametreler olarak sürüm hızı, alt toprağın nem içeriği, toprak tekstürü, toprak işleme aracının tipi, toprak sıkışmasında pulluk izi ve bunun 4 cm aşağısındaki katman araştırılmıştır. Araştırmada tesadüf blok dizaynı kullanılmış ve toprak hacim ağırlığı, sıkışma indeksi olarak ölçülmüştür. Analiz sonuçları hacim ağırlığının toprak nem içeriği ile beraber arttığını göstermiştir. Sürüm hızındaki artışın sıkışmayı azalttığı görülmüştür. Sonuçlara göre, toprak neminin sabit olması durumunda, hafif tekstürlü topraklarda eşit hızda yapılan sürümde diskli pullukta, kulaklı pulluğa göre daha az sıkışma olduğu gözlemleniştir.

İspanya’nın Cordoba bölgesinde tınlı tekstürlü bir toprakta (Eutric Fluvisol) hacim ağırlığı 1.6-1.7 g/cm3 ve derinliği 20-40 cm arasında sıkışmış ve sıkışmamış toprakta pamuk bitkisinin gelişimi ve verimi Coelho ve ark., (2000) tarafından araştırılmıştır. Toprak sıkışıklığı kök uzunluğunu 1996 yılında %40, 1997 yılında ise %33, yaprak yüzey alanı indeksini sırası ile %12 ve 26, evapotransprayonu %12 ve %7 ve kütlü pamuk hasılatını ise %28 ve %10 oranlarında azaltmıştır. Sıkışmış toprağın ortalama penetrasyon direnci 3 MPa olup, bu sıkışmış bölgenin altında da kök gelişimi görülmüştür. Bu olay hacim ağırlığındaki alansal değişmelerin ve toprak su içeriğinin geçici değişimlerin köklerin sıkışmış tabakayı geçmek için zayıf ve ince patikalar bulmasına izin verdiğini düşündürmüştür. Araştırmacılar denemenin ikinci senesinde, yüzey altı toprak sıkışmasının pamuğun gelişimine ve ürüne olan etkisini etkilediğini fakat başarılı bir amenajmanın, toprak sıkışmasının etkilerini azalttığını belirlemişlerdir.

Yüzeysel Gamma nötron sayaçları toprak fiziksel özelliklerin değerlendirilmesinde ve hacim ağırlığının belirlenmesinde kullanılmaktadırlar. Ancak bunların sıkışmış toprak katmanlarının ortaya çıkarılmasında kullanımı pek iyi anlaşılamamıştır. Cassaro ve ark., (2000) yüzey gamma nötron sayaçlarını profil boyunca farklı derinliklerde toprakta sıkışmış katmanların tanımlanmasında kullanmışlar, elde edilen değerler gravimetrik ölçümlerle çok iyi bir şekilde uyuştuğunu görmüşlerdir. Bu uygulama sıkışmış katmanla, etrafındaki yoğunluk değişimi arasındaki farkın fazla olduğu yerlerde daha iyi sonuç verdiği ifade edilmiştir.

Nemli ve sıcak alanlarda, yoğun tarım yapılan toprakların fiziksel bozulması önemli bir problemdir. Yeni Zelanda’da Typic Endoaquaquept toprakta, geniş alanlara yayılmış arka arkaya sürekli buğday ve mısır üretimi yapılan topraklarda görülen problemler bu toprakların uzun yıllar yoğun kullanımından kaynaklandığını ifade eden McQueen ve ark., (2001) bu topraklarda 0, 4 ve 28 yıllık tarımın sonuçlarını araştırmışlardır. Araştırmacılar 0-30 cm derinlikte ekili alanlar ve meralar arasından temel toprak özelliklerindeki belirgin değişimleri kaydetmişler, değişikliğin önemli ölçüde tarımın ilk 4 yılı içinde oluştuğunu belirtmişlerdir. Bu belirgin değişimleri gösteren fiziksel özellikler, makro gözenek hacmi, hava ile dolu gözenek hacmi, hava geçirgenliği, doymuş ve doymamış hidrolik iletkenlik değerleri ve toprakların kesme direncidir. Hacim ağırlığı uzun dönem yapılan yoğun tarımdan sonra artmış, ölçülen penetrasyon direnci ile ekim sayısının artması arasında önemli bir ilişki bulunamamıştır. Çalışma alanında yaylı tırmıklı 273-305 mg/ha tekerlek trafik yükü etkisi olan traktörler kullanılmıştır. İlk örneklenen alanın tekerlek trafiği nedeni ile bozunmaya eğilim gösterdiği saptanmıştır. Bunun yanında, hem toprak deformasyonunun hem de toprak sıkışmasının toprak su matrik potansiyelinde –10 kPa değişime neden olduğu gözlenmiştir. Uzun dönem ekim yapılan alanlarda (28 yıl) toprağın fiziksel şartları stabilize olmuş ve buralarda toprağın biyolojik ve fiziksel çevresi ile denge içerisinde olduğu görülmüştür. Bunun yanında, kısa dönem ekim yapılan (4 yıl) alanlarda hacim ağırlığı ve kesme direncinin ileride artacağı doğrultusunda görüş bildirilmiştir.

Canillas ve ark., (2001) Tayland Bölgesel Araştırma Merkezinde killi tınlı toprakta sıkışmayı labaratuvar ortamında modellemişlerdir. Bu modellemede boyutlu analiz teknikleri kullanılmış olup, üç bağımsız değişken araştırılmıştır. Bunlardan ilki tekerlek değişkenleri (kesit genişliği, tekerlek çapı, şişme basıncı), ikincisi toprak değişkenleri (nem içeriği, koni indeksi) ve sonuncusu harici değişkenlerdir (hız, aks yükü, geçiş sayısı). Araştırmada hacim ağırlığı ve koni indeksi bağımlı değişken olarak ele alınmıştır. Sonuçlar aks yükü ve geçiş sayısının toprak sıkışmasında en önemli faktörler olduğunu göstermiştir. Ayrıca toprak nem içeriği boşluk oranı lastiğin şişme basıncı da sıkışma ile ilişkili olarak bulmuşlardır. Yine, araştırma sonuçlarına göre en büyük sıkışma tekerleğin ilk üç geçişi esnasında meydana gelmiştir. Çalışmada, toprak sıkışmasının modellenmesi tespit edilmiş ve uygun sonuçlar ortaya çıkmıştır.

Bonita ve ark., (2001) Arjantin’in Colden bölgesinde yarı kurak ekosistem içinde yer alan doğal meralarda toprakta strüktel değişimleri sayısal olarak tanımlamışlardır. Üst toprak katmanı otlatılmayan yerlerde 20 cm derinlikte olup, otlatılan yerlerde ise 16 cm derinlikte bulunmuş ve hayvanlardan dolayı toprak sıkışması oluşmuştur. Açılan profilin ilk 5 cm sinde hacim ağırlığı değerleri otlatılan yerlerde, otlatılmayan yerlere göre %27 daha yüksek bulunmuştur. Makro gözeneklilik değerleri otlatılan yerlerde üst birkaç cm’de ortalama %17’den daha azdır. Bunun başlıca nedeni makroporların, mezoporlar (50-09 ) haline dönüşmüş olabileceğini belirtmiştir. Denemenin yapıldığı üç farklı arazi tipinde üç farklı derinliğin su tutma eğrileri gözenek dağılımlarını yansıtmıştır. Otlatmanın mekanik dirençte yükselmeye sebep olduğu gözlenmiştir. İlk 10 cm de aşırı otlatma yapılan yerlerdeki değerler %210 daha fazladır. Bu belirgin farklılık otlatılan yerler ile otlatılmayan yerlerin karşılaştırılan agregasyon dereceleridir. Profillerde yapılan araştırmada üstteki birkaç santimetrede düşük sayıda ve yoğunlukta kök görülmüştür. Araştırmacılar bu alanlardaki toprağın fiziksel özelliklerindeki bozulmalar farklı seviyelerdeki otlatma şiddetinin altını çizmek koşulu ile, otlatılan arazideki hayvanlardan kaynaklanan ağırlık probleminin meranın korunması ve kendini yenilemesi konusunda ciddi tehlike teşkil ettiğini göstermişlerdir.

Czyz ve ark., (2001) yaptıkları çalışmada kumlu tınlı toprakta sıkışma ve havalanmadaki değişimlerin yazlık arpanın kök gelişimine ve verim özelliklerine olan etkisini araştırmışlardır. Sonuçlarda oksijen difüzyon hızı ile hacim ağırlığının negatif yönde bir ilişki gösterdiğini belirtmişlerdir. Araştırmacılar hacim ağırlığının birçok etkisini birbirinden ayırmanın olanaksız olduğunu ve kök gelişimi açısından iyi ürün verimi için optimum hacim ağırlık değerini 1.43 g/cm3 olarak ifade etmişlerdir. Ayrıca araştırmalar dane veriminin kök biyo kütlesi ile doğrusal bir ilişki içinde olduğunu belirtmişlerdir.

İngiltere’de toprak sıkışıklığının değişkenliği ve bunun toprağın plastikliği, tekstürü, organik maddesi ve özgül ağırlığı ile olan ilişkisi 156 farklı alanda belirlenen noktalarda, her bir alanda yoğun olarak örnekleme yapılarak hesaplanmıştır (Ball ve ark., 2000). Bununla beraber sıkışabilirliğin tahmininde likit limit, partikül büyüklük dağılımından daha önemli olduğu bulunmuştur. Ön toprak işlemesi yapılmadan önce partikül büyüklük dağılımı ve toplam okside olabilen toprak organik maddesi de ölçülmüştür. Sıkışabilirlik likit limit ve ön işleme kayıplarının kombinasyondan yeterli bir şekilde tahmin edilebildiği gösterilmiştir. Veri setinin önemli karakteristik değerleri maksimum kuru hacim ağırlığı ve likit limit olarak tanımlanmış ve toprak fiziksel kalitesinin ölçümü için uygun parametreler olabildiği görülmüştür. Sıkışabilirlik tahmininde özgül ağırlık çok önemli olmamasına rağmen sınır değerleri 2.36-2.87 g/cm3 olarak bulunmuştur. Araştırmacılar bu değişkenlerin farkında olarak özgül ağırlığı da ihtiva eden hesaplamalar yaparak bu özelliklerin tahmini önem taşımakta olduğunu göstermişlerdir.

Yeni Zelanda’da Canterbury bölgesinde siltli tınlı toprakta büyükbaş hayvanların toprağı çiğnemesi sonucu sıkışmanın toprağın fiziksel özellikleri, çok yıllık bitkilere ve meranın verimine olan etkisini Drewry ve ark., (2001) araştırmışlardır. Çalışma, otlatma ile birlikte yaygın olarak briketleşme zararını en aza indirerek büyükbaş hayvanların toprağa basarak sıkıştırmalarının toprağın fiziksel özelliklerine, verime ve toprak sıkışmasına olan etkilerini araştırmışlardır. Meradan alınan verimde tek hasatta %14, son hasattan sonra elde edilen üründe ise %9 oranında düşme meydana gelmiştir. Yoğun çiğneme olayı 0-5 cm’deki makro gözenekliliği (30 milimikrondan büyük gözeneklerin hacimsel yüzdesi) düşürmekte, özellikle yazları yoğun olarak çiğneme uygulaması yapılan parsellerde kontrole göre %20.5’ten %10.7’e, kışın ise 10-15 cm de makro gözeneklilik %8.5’ten %6.1’e düşmektedir. Aynı eğilim hacim ağırlığı penetrasyon direnci ve hava geçirgenliği değerlerinde de vardır. Çiğnenme olayı ayrıca, kontrolle karşılaştırıldığında, kök uzunluğunu %36 oranında arttırmış, makro gözenekliliğin %5 ila 10 olduğu yerlerde meranın verimi ile gözeneklilik arasında quadratik ilişki bulunmuş, verim, maksimum verimin sırası ile %75 ve 88’i olarak bulunmuştur. Araştırmacılar optimum makro gözeneklilik değerinin %16-17 olduğunu, makro gözeneklilik değeri kritik seviyesinin %9-11 olduğunu, penetasyon direncinin %9 makro gözeneklilikte, 1.4 MPa olup optimum değerin 0.89 MPa olduğunu rapor etmişlerdir.

Njetich ve ark., (2000) Kenya’da yetiştirilen olgunlaşmış çay bitkisinde Boabard hasatçısı, elle tutulan ve elle koparılan olmak üzere üç farklı hasat şeklinin toprağın fiziksel özelliklerine olan etkilerini belirlemek için bir çalışma yürütmüşlerdir. Deneme 1994’te başlamış olup hacim ağırlığı, özgül ağırlık, farklı toprak suyu emişlerinde (0.05, 0.1, 0.4, 2.5, 10, 15 bar) toprak suyu ve değişik toprak sıkışması uygulamalarında 1998 de gözlenmiştir. Elde edilen veriler insan veya mekanik hasatçıların taşınması için kullanılan yol ve parseller içindeki toprak için karşılaştırılmıştır. Toprağın fiziksel özelliklerindeki önemli farklılıklara neden olan farklı hasat metotları yalnızca kullanılan yolun toprağında gözlenmiştir. Kullanılan yolda elle tutulan makine ve elle hasat edilen arasında toprak sıkışması bakımından farklılık gözlenmezken Boabard hasatçısı en yüksek değeri vermiştir. Toprak suyu muhafazası elle hasat edilen parsellerde en yüksek iken karışım yoğunluğu mekanik hasatçı parsellerinde yüksek olduğu bulunmuştur.

Jorajuria ve ark., (2000) ağırlık yüzünden sıkışmayı, geçiş sayısı ve bağımsız değişkenlerin toprak altı sıkışmasının dikey dağılımı üzerine ağır ve hafif traktörlerle, onlara uygun aletlerin tarladaki geçişlerinde bunların farklılıklarına göre belirlemişlerdir. Çalışmada tarla denemeleri tarla kapasitesine yakın (Typic Arguidal) meralarda uygulanmıştır. Bağımlı deneysel değişkenler toprak sıkışmasına neden olan ve hacim ağırlığı, penetrasyon direnci (elektronik cone penetrometresinde) ve mera verimi ile ilişkilendirilmiş, 6 ve 8 ay sonra trafik muamelesi yapılmış, iki testten elde edilen veriler üç yıllık periyot değerleri sonuçlarıyla analiz edilmiştir. Sonuçlar ağır ve hafif koşullarda sığ derinlikte bir farklılık olmadığını, daha derinlerde ise önemli farklılıkların olduğu görülmüştür. Tekerlek izi dışında kalan alanlarda verim %7 ve %25 oranında, tekerlek izi içinde kalan alanlarda ise %52 ile %76 oranında azalmıştır. Sonuçta hafif traktörün aynı tekerleğinin iz hattı boyunca üzerinde tekrarlanan geçişlerin sayısının artması ağır traktörün daha az sayıda geçişinden daha büyük zararlara sebep olduğu ortaya çıkmıştır. Gidiş geliş sayısında 10 kritik değer olup daha fazla gidiş gelişte hafif traktör kullanımının verdiği avantajların kaybolduğu sonucuna varılmıştır.

Gökbulak, (1998) Türkiye’deki çalışmalarda büyükbaş hayvanların çiğnenmesiyle sıkışmış altı farklı alandaki ve bitişiğindeki daha az sıkışmış bölgelerdeki toprak özelliklerini karşılaştırmıştır. Araştırmada mera alanı (exclosure), iki yıl için otlatmadan korunmuş ve orman toprağı olmak üzere üç farklı toprak tipi seçilmiştir. Çiğnenme nedeniyle toprak sıkışması doygunluk yüzdesi ve kök oranı, önemli derecede etkilenmiş ve bu toprak özelliklerinin değerleri çiğnenmeyen alana göre çiğnenen alanda daha düşük bulunmuştur. Örnek alma derinliği büyük oranda toprak özelliklerini etkilemiştir. Etkilenen özellikler: kum, kil ve toprak fraksiyonları (<2 mm, 2.5 mm, >5mm) kök sürgün oranı, doygunluk kapasitesi, daimi solma noktası, toprak geçirgenliği, toplam gözeneklilik, hacim ağırlığı, özgül ağırlık, elektriki iletkenlik ve organik maddedir. Toprak sıkışması hem çiğnenme şiddeti hem de arazi kullanım özelliğinden etkilenmiştir. Orman toprağı en yüksek saturasyon kapasitesi, geçirgenlik ve toplam gözenekliliğe sahipken, mera toprağında bu değerler en düşük bulunmuştur. Çiğnenme nedeniyle mera toprağı orman toprağına göre en yüksek hacim ağırlığa sahip olmuştur.

Majdumar ve ark., (2000) Hindistan’ın Rajathan bölgesinde kumlu topraklarda (Typic Ustipsamment) yaptıkları tarla denemesinde domates ve acı biber bitkilerinde toprak sıkışmasının, potasyumun topraklardaki değişimi, toprağın fiziksel özellikleri ve verim kalitesine olan etkileri ile potasyum kullanım etkinliğini araştırmışlardır. Sonuçlar, her iki ürün periyodu boyunca yüzey altı sıkışması, hacim ağırlığı ve nem içeriğinin arttığını, buna karşın doymuş hidrolik iletkenlik değerinin azaldığını göstermiştir. Yüzey altı sıkışması ve potasyum düzeyi biber ve domates bitkisinde verim artışıyla ilişkili bulunmuştur. Domateste toplam çözünebilir katı madde, askorbik asit ve potasyum içeriği, biberde potasyum ve capsaicin içeriği, her iki bitkide de potasyum kullanım etkinliği, sıkışma ve potasyumun düzeylerinden etkilenmiştir.

Yavuzcan, (2000) tipik İç Anadolu bölgesi toprağında yedi değişik toprak işleme sisteminin ve arkasından gelen tekerlek trafiğinin (22 kN aks yükü) toprağın mekanik ve fiziksel özellikleri üzerine olan etkilerini incelemişlerdir. Toprağın sıkışma durumu, toprak işleme esnasında toprağın gevşetilmesi ile birlikte orantılı olarak artan çizel sistemlerinde tekerlek trafiği etkisi geleneksel toprak işleme ile karşılaştırıldığında düşük kalmıştır. Toprak direnci ile yüksek oranda ilişkili olan tekerlek geçişi esnasında toprakta stres oluşumu görülmüştür. Ayrıca her iki toprak işleme ve trafik etkisinin agregat büyüklüğü farkına sebep olduğu da bildirilmiştir.

Fas’ta sulanabilir topraklarda uzun süredir kullanılan kombine ağır makineler, diskli toprak işleme aletleri, yüzey altında bir sıkışmış horizon oluşturmuştur. (Qussible ve ark., 2002) pulluk katmanının buğday bitkisinde (Triticum aestivum) ürün verimi kardeşlenme ve kök sistemi gelişimine olan etkilerini incelemişlerdir. Arazi denemeleri killi tınlı toprakta (Typic Calcixerolls) 1982 ve 1983 yıllarında kurulmuştur. Toprak sıkışması yapay olarak yaratılmıştır. Bunun için tüm test parselleri 0-10 cm yüzeyi greyder ile kazınmış, yüzey altı katmanı 7.5 tonluk traktör ile toprak üzerinden 4 kere geçilerek sıkıştırılmıştır. Alt katman sıkıştırıldıktan sonra daha önce alınan üst toprak katmanı yerine konmuş ve tesviyesi yapılmıştır. Kontrol parselleri diskli pullukla sürüldükten sonra iki kere disk sürgü ile sürgülenmiş ve en son olarak tohum yatağının hazırlanması için toprak üzerinden rototiller ile geçilmiştir. Bu sıkışmanın sonuçları tane veriminde %12-23, saman veriminde ise %9-20 arası düşüşe neden olmuştur. Sıkışma birim alanda kardeş sayısının düşmesine neden olurken başaktaki tane sayısı ve ağırlığına etki etmemiştir. Yüzey altı sıkışmış tabakanın sonucu olarak kök gelişimi ve kök dağılımı belirgin şekilde değişmiştir. Sıkışmış alanlarda buğday bitkisinin kontrole göre kök sistemi daha yüzeysel olarak bulunmuştur. Kardeşlenmenin düşük olmasına neden olarak yararlı toprak azotunun köklere ulaşımının sınırlanmasından kaynaklanabileceği konusunda görüş bildirilmiştir.



Topraktaki erimiş maddelerin taşınımı ve bitki köklerinin gelişimi gibi birçok olay toprağın fiziksel özelliklerinden biri olan toprak hacim ağırlığı ile ilişkilidir. Chen ve Tessier (1998) Kanada’da 1980 - 1997 yılları arasında toprak organik maddesi, tekstür, primer toprak işleme ve sekonder toprak işleme pratikleri ve sürüm derinliği kavramlarından etkilenen toprak hacim ağırlığını (ℓ) etraflıca araştırmışlardır. Elde edilen sonuçların gösterdiğine göre hacim ağırlığı işlenmemiş topraklarda kil içeriği ve organik madde, işlenmiş toprak şartlarında ise primer toprak işleme tipleri ve toprak katmanlarına bağlı olarak tekstürel değişimler ve organik madde ile ilişkili olduğu bulunmuştur. Literatür verileri esas alınarak hazırlanan regresyon modelinde dokuz farklı toprak işleme şekli önerilmiştir. Model, hacim ağırlığı hesabını, işlenmemiş toprakta hacim ağırlığı tahmin etmek için gerekli olan katsayı değerini (ℓNt işlenmemiş topraklardaki hacim ağırlığı) ve toprak işleme tipini ve toprak işleme derinliğinde meydana gelen yoğunluğa bağlı olan (Δℓ) katsayı değerlerini ekleyerek tahmin yapmaktadır. Model sonuçları üç genel toprak işleme tipine göre (kulaklı pulluk, çizel ve işlenmemiş toprak) Quebec yöresi arazi ölçüm değerlerine göre doğrulanmış ve hacim ağırlığı (ℓb) değerleri arazi verileri ile model verileri arasında çok iyi uyuşma tespit edilmiştir. Model girdileri toprağın tekstürel değişimleri ve organik madde olup böylece toprak erozyonu, toprak sıkışması, toprak işleme geliştirme çalışmaları, toprak suyu ve çözelti taşınımı gibi geniş alanda uygulanabilirliği araştırmacılar tarafından belirtilmiştir.

2.2. Topraklarda Doymuş ve Doymamış Koşullarda Su Hareketi

Yeşilsoy 1976’ya göre toprakta bütün gözenekler su ile dolduğunda ve toprakta suyun değme yüzeylerinde bükümlülük göstermemesi halinde toprak doygundur. Bu, gözeneklerin su ile dolu olduğu veya en azından toprak parçacıklarının ince bir su zarı ile sarıldığı anlamına gelmektedir. Bütün gözenekler su ile dolu olmadığı ve gözeneklerde bir bükümlülüğün veya gözeneklerin çeperlerinde çok ince bir su zarı absorbe edildiğinde toprak doymamıştır denir.

Tarım topraklarında su hareketinin büyük çoğunluğu doymamış koşullar altında oluşur. İletkenlik gözenek yapısının şekline, sayısına ve çapına bağlı olarak değişir. Toprak doygun durumda iken iletkenlik değeri en büyüktür, toprak suyu emişi arttığında azalır ve toprak su kaybeder (Hillel 1971).

Toprakta su değişik yerlerdeki enerjisinin farklılaşmasına bağlı olarak hareket etmektedir. Verilen bir sıcaklıkta toprak suyu, yerçekimi ve basınç potansiyellerinin toplamı şeklinde ifade edilen bir potansiyel içerir. Bu enerji kavramı toprak suyu akı sistemi üzerine yapılan çalışmalarda büyük kolaylık sağlamaktadır (Bouma, 1982).

Toprak suyunun taşınmasında hareket ettirici kuvvet toprak suyu potansiyelidir. Sıvıların taşınmasında taşıma katsayısının büyüklüğü sıvının vizkositesi ve sıvı ile katı faz arasındaki dokunma alanına bağlıdır. Bu dokunma alanı ise sıvı ile dolu gözenek hacmi ve sıvı ile dolmuş toplam gözenekliliğe bağlıdır.

Eğer bir sıvı (doymuş veya doymamış), gözenekli bir ortamda toprak stürüktürünü değiştirmeden akarsa, akan suyun hızı Darcy yasası ile verilebilir:


k h

V = ------ x --------- (1)

η  I
Burada V, birim alandan akış hızı veya akış doğrultusunda birim zamanda geçen sıvının hacmi; k, iletkenlik cm / sa; η, viskozite; h, su yükündeki fark (cm); I, toprak örneğinin uzunluğu (cm); , sıvının özgül ağırlığıdır(g/cm3).

Sabit sıcaklıktaki su ile çalışıldığında Darcy yasası V= k x I şeklinde yazılabilir. Burada K, hidrolik iletkenlik, cm/sa; I = H/L, hidrolik eğimdir. (Yeşilsoy 1976).

Toprağın fiziksel özelliklerinden biri olan toprak strüktürü özellikle toprak rutubet karakteristik eğrisinin düşük emiş kısımlarında etkisini gösterir. Sıkışmanın etkisi ile bir toprağın toplam gözenekliliği ve özellikle agregatlar arasındaki iri gözeneklerin hacmi azalır. Bu demektir ki doymuş koşullardaki su miktarı ve düşük emişlerde topraktan çıkacak su miktarı azalmaktadır. Buna karşılık sıkışmış bir toprakta orta büyüklükte gözeneklerin hacmi, agregatlar içindeki mikro gözenekler değişmeden geniş gözeneklerin küçülmesi nedeni ile artar. Şekilde görüldüğü gibi yüksek emiş bölgesinde sıkışmış ve sıkışmamış toprakların eğrileri hemen hemen aynıdır. Bu alanda tekstürün etkisi söz konusudur (Şekil 1).


Şekil1: Toprakta Su Tutulmasına Sıkışmanın Etkisi (Hillel 1971).
Shao ve ark., (2000) doymamış topraklarda su akışının tahmini için toprağın hidrolojik özellikleri hakkında bilgi sahibi olmak gerektiğini ifade etmişlerdir. Aynı araştırıcılar bir toprağın hidrolojik özelliklerine toprak su karakteristik eğrisi ve hidrolik iletkenliğinin dahil olduğunu belirtmiş, toprak horizontal sütununda su absorbsiyonu problemini çözmede tek boyutlu integral modeli kullanmışlardır. Bu modelle basit infiltrasyon tayininde, ıslak bölgenin uzunluğu, emişi ve doymuş iletkenlik değerleri hakkında fikir sahibi olunmuş, doymamış hidrolik iletkenlik değeri toprak – su karakteristik eğrisi tanımlandıktan sonra tahmin edilmiştir. Bu yeni metotta hem Richards eşitliğini hemde kapalı form eşitliğini toprak hidrolik özellikleri tayininde kullanarak metodun toprak hidrolik özelliklerinin hesaplanmasında yeni ve basit bir yöntem olduğunu gözlemlemişlerdir.

Son yıllarda İsrail’de yapılan bir çalışmada killi topraklarda toprak su karakteristik tutulma eğrisinin tahmini için birçok metot kıyaslanmıştır. Ayrıca toprak- su karakteristikleri arazide ölçülen değerler ile modellerde hesaplanan değerler karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçlardan:



  1. Tane irilik dağılımı

  2. Agregat irilik dağılımı

  3. Deneysel model elde edilmiştir.

Tane irilik dağılımı ve agregat irilik dağılımlarının ortalama değerleri kullanarak bu değerler üzerinde çalışılmıştır. Sonuçta çalışılan toprağa uygulanabilecek istatistiksel bir model geliştirilmiştir (Singurindy ve ark., 1998).

Abou ve ark., (1998) Mısır’da yaptıkları bir çalışmada killi ve tınlı kumlu topraklarda merdane yüzünden oluşan toprak sıkışmasının bazı toprak fiziksel özelliklerine ve toprakta yarayışlı suyun tüketilmesine olan etkilerini arazi şartlarında araştırmışlardır. Toprakların sıkışması sonucu olarak, hacim ağırlığı ve penetrasyon direnci bir miktar artmış ve toplam gözeneklilik, gözenek büyüklüğü, hava dolu gözenek hacmi, toprağın su tutma kapasitesi ve hidrolik iletkenliği azalmıştır. Sıkışma esnasında agregatların parçalanması, büyük gözeneklerin çökmesi ve toprak hacmindeki değişimlerin yanı sıra başka toprağın hava geçirgenliği ve suyun toprak içine doğru olan akışını da kısıtlamaktadır. Sonuçlar toprak sıkışması derecesinin sadece tekstüre bağlı değil, strüktüre ve nem içeriğine de bağlı olduğunu göstermiştir. Araştırıcılar, topraklarda nem rejiminin kontrolü ile toprak sıkışmasının bir çok etkisinden kaçınılabileceğini göstermişlerdir.

Mohamed ve ark., (2000) Japonya’da yaptıkları bir araştırmada, doymamış kumlu bir toprakta evaporasyon ile çözünmüş madde hareketini tahmin eden yeni bir metot geliştirmişlerdir. Laboratuar çalışmaları doymamış ve tek tip olacak şekilde paketlenmiş 1.20 x 0.50 m2 olacak şekilde kesitlendirilmiş kum sütunlarında ve sığ yer altı taban suyu olacak şekilde otuşturulmuştur. Evaporasyon yeni bir havalanma çemberi sistemi ile ölçülmüştür. Taban suyundan yukarı doğru çözünmüş madde taşınımı görüntülenmiştir. Su ve çözünmüş madde hareketi tek boyutlu konveksiyon dispersiyon eşitliği ve Richard denklemi tarafından doğru ve tam olarak simüle edilmiştir. Sonuçlar deneysel ölçümlerden elde edilen doymamış homojen kumda ölçülmüş dispersite değerlerinin lieratürlerden elde edilen değerlerle çok yakın uyuştuğunu göstermiştir. Bu yeni yaklaşımla doymamış gözenekli ortamda oluşan dispersiyon olayında evaporasyonun etkisinin ortaya konması sağlamıştır.

Zhou ve ark., (1998) yılında yeni Zelanda’da yaptıkları bir çalışmada doğrusal ve doğrusal olmayan regressyon analizleri kullanarak, farklı tekstüre sahip dört değişik toprak tipinde üç farklı sıkışma derecesinde dört temel fiziksel özellik arasındaki (hacimsel nem içeriği, matrik potansiyel, toprak direnci ve hava dolu gözenek hacmi) etkileşimleri incelemişlerdir. Araştırmacılar, bu özellikler arasındaki ilişkilerin tekstüre ve hacim ağırlığına bağlı olduğunu göstermişlerdir. Sıkışmış toprakta tarla kapasitesinde ve solma noktasında hacimsel nem içeriği artmış ve bu nem içeriği değerleri toprak direnci değerleri ile uyuşmuş fakat hava dolu gözenek hacmi sınırlandığında nem içeriği azalmıştır. Asgari sınırlanmış su rejiminde (least limited water range, LLWR) matrik potansiyel, hava dolu gözenek hacmi ve toprak direncinin bitki gelişimi üzerine etkisi tek bir değer olarak tanımlanmıştır. Bir çok durumda toprak sıkışmasında LLWR değeri artar. Araştırmacılar kaba kumlu toprakta sıkışmanın ilk başta LLWR değerini arttırırken sıkışmanın artması ile beraber LLWR değerinin azaldığını göstermişlerdir.

Bosch ve ark., (2000) ABD’de yaptıkları bir çalışmada 6 farklı toprakta 180 cm’ye kadar olan derinlikte değişik horizonların toprak su ve hidrolojik karakteristiklerini ölçmüşlerdir. Araştırmada kullanılan bütün topraklar ABD’nin kıyı kesimlerinden örneklenmiştir. Örneklenen horizonların tekstürleri kumdan kile kadar değişmekte olup, Brooks- Corey toprak su içeriği ilişkisi modeline uymaktadır. Ölçülen değerler ve tahmin edilen katsayılar orta düzeyde çeşitlidir. Bazı ölçüm değerleri tekstürle ilgili iken, bir çoğu düşük düzeyde ilişkilidir. Araştırmacılar bu verilerin toprak su ilişkilerinin tahmininde direk olarak ölçüme dayanan gözlemlerin önemli olduğunu rapor etmişlerdir.

Ahuja ve ark., (1999) ABD’de yaptıkları bir çalışmada geçmişte sunulmuş metotların daha az veri ve daha basit ölçümler gerektirebileceğini göstermişlerdir Toprak su içeriği–matrik su basıncının tanımlanması için ilgili metodun içerdiği toprağın bileşimi ve hacim ağırlığı değerini regresyon eşitlikleri kullanarak, doymuş hidrolik iletkenlik tanımlanması için hacim ağırlığından etkili gözeneklilik gözlenmiş ve –33 kPa da toprak su içeriği değerleri teklif edilmiştir. Araştırmacılar doymamış hidrolik iletkenlik değeri için basitleştirilmiş arazi metotları hidrolik gradient uygulamaları, arazi tansiyometre verileri ve toprak su içeriği-matrik basınç ilişkilerinden, doymamış ve doymuş hidrolik iletkenlik değerlerini hesaplamışlardır.






Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©kagiz.org 2016
rəhbərliyinə müraciət