Yarı kurak ve yarı nemli meralarda iklim, bitki ve toprak özelliklerinin çoklu etkileşimlerinin analizi
Semi-arid and semi-humid climate in the pasture, plant and soil analysis of the interaction of multiple properties relationships
Yazar: ÜLKÜ YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. MERİÇ ÇAKIR
Çankırı Karatekin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Jeoistatistik = Geostatistics ; Mera = Pasture ; Mera ıslahı = Pasture breeding ; Tarım toprakları = Agricultural soils

Özet:
Mera verimliliği ve doğal kaynakların korunabilmesi için mera amenajmanı önemlidir. Meralarda sürdürülebilir planlama ve amenajman için toprak ve bitki özelliklerinin uzaysal değişkenliğinin bilinmesi gerekmektedir. Bu çalışmada iki farklı mera kesiminde (yarı-kurak, yarı-nemli) toprak özellikleri ve bitki besin elementi konsantrasyonlarının derinlemesine bir değerlendirme yapılarak uzaysal değişkenliğinin karşılaştırılması amaçlanmıştır. Aynı zamanda temsili olarak Kurşunlu (yarı-kurak) ve Ilgaz'da (yarı-nemli) seçilen merada toprak ve bitkideki besin elementleri arasındaki farklılıklar değerlendirilmiştir. Her bir merada aralarında 1'er metre olcak şekilde 1×1 m boyutlarında 400 noktadan oluşan örnekleme alanı belirlenmiş, her bir örnekleme noktasından bozulmuş ve bozulmamış toprak örnekleri 0-10 cm ve 10-20 cm derinlikten alınmıştır. Belirlenen bu temsili alanların köşeleri ile tam ortasından olmak üzere beş noktadan ve iki farklı derinlikten (0-10 ve 10-20 cm olmak üzere) bozulmuş ve bozulmamış toprak örnekleri alınmıştır. Alınan toprak örneklerinden toprak su içeriği, toplam gözeneklilik, solma noktası, bitkiye yarayışlı su içeriği, agregat stabilitesi, CaCO3 içeriği, organik madde (OM) içeriği, pH, elektriksel iletkenlik (EC), katyon değişim kapasitesi (CEC), kum, kil, silt, makro (Ca, Mg, K, P) ve mikro (Fe, Cu, Mn, Zn) besin elementi içerikleri belirlenmiştir. Ayrıca her bir örnekleme noktasında penetrasyon direnci ölçülmüş ve alandan toplanan bitki örneklerinde bazı besin elementi (Ca, Mg, K, P, Fe, Cu, Mn, Zn) konsantrasyonlarıda belirlenmiştir. Elde edilen veriler hem klasik istatistiksel hem de jeoistatistik yöntemler kullanılarak değerlendirimiştir. Toprak derinliği ve meralar arasındaki toprak özelliklerindeki farklılıklar çoklu varyans analizi MANOVA ile değerlendirilmiştir. Toprak ve bitkilerdeki besin elementi konsantrasyonları arasındaki ilişki Sperman korelasyon analizi ile analiz edilmiştir. Toprak özelliklerinin ve bitki besin konsantrasyonlarının uzaysal yapısı semivariogramlar ile modellenerek yüzey haritaları bayağı (ordinary) kriging interpolasyonları ile oluşturulmuştur. Toprak özelliklerinin ve bitki besin elementi konsantrasyonlarının çoğu, meralar arasında önemli ölçüde farklılık göstermektedir. Meralar arasında toprak ve bitkilerdeki besin elementi konsantrasyonları arasındaki ilişkiler oldukça farklı olduğu görülmüştür. Meralarda toprak ve bitki besin maddesi konsantrasyonları için oldukça farklı uzaysal yapılar tespit edilmiştir. Her iki merada, toprak özellikleri ve bitki besin elementi konsantrasyonları için semivaryogram model türü, range ve nugget açısından oldukça farklıdır. Jeoistatistiksel range, yarı nemli merada genellikle daha düşüktür. Toprak değişkenlerinin yüzey haritaları, değişkenlerin uzaysal yapısının yarı nemli meralarda daha düzensiz olduğunu göstermiştir. Sonuçlar, bitki besin elementi konsantrasyonlarının küçük bir alanda bile önemli ölçüde yüksek uzaysal değişkenlik gösterebileceğini gösterdi. Bu durum çalışılan meraların sahaya özgü yönetiminin gerekliliğini ortaya koymaktadır. Bu çalışmanın sonuçları, Türkiye genelinde meralarda sürdürülebilir mera ıslah ve amenajmanı için planlar geliştirmek amacıyla bir dizi çalışma geliştirmek için kullanılabilir.

Abstract:
Sustainable management of grasslands is important to maintain their productivity and save those invaluable resources for the future generation. Spatial variability of soil and plant resources in the grasslands may provide proficiency for their sustainable planning and management. This study aimed at an in-depth evaluation and compare two different grasslands (a semi-arid and a semi-humid grassland) spatial variability of soil properties and plant nutrient concentrations. Also, differences in associations between soil and plants in nutrient concentrations were evaluated. Two representative grasslands were chosen in Kurşunlu (semi-arid) and Ilgaz (semi humid). Randomly selected sampling sites of 1 × 1-m were determined at 400 points on each of the grasslands. Undisturbed and disturbed soil samples were taken from 0-10 and 20-20 cm soil depth at each of sampling sites. Soil bulk density and field capacity were determined in those undisturbed soil samples. Disturbed soil samples were taken from 0-10 and 10-20 cm; five samples were taken (at the corners and the middle of the representative area) at each sampling area; the samples were mixed and then a representative composed sample is taken from the bulk. Soil water content at sampling, total porosity, wilting point, plant available water content, aggregate stability, CaCO3 content, organic matter (OM) content, pH, electrical conductivity (EC), cation exchange capacity (CEC), sand, clay, silt contents,  and concentrations of macro (Ca, Mg, K, P) and micro (Fe, Cu, Mn, Zn) nutrients were determined in composed soil samples. Also, plant samples were collected at each sampling site and nutrient concentrations (Ca, Mg, K, P, Fe, Cu, Mn, Zn) were determined in plant samples. Penetration resistance of soils was measured during the sampling. Data were evaluated using both classical statistical and geostatistical methods. Differences in soil properties between depth and between grasslands were evaluated by multiple analysis of variance MANOVA). Relationship between nutrient concentrations in soil and plants were analyzed by Sperman's correlation analysis. Spatial structure of soil properties and plant nutrient concentrations were modelled by semivariograms and their surface maps were built by ordinary kriging interpolations. Most of the soil properties and plant nutrient concentrations were significantly varying between the grasslands. The relationships between soil and plant nutrient concentrations were highly different between to grasslands. Considerably different spatial structures for soil and plant nutrient concentrations occurred in the grasslands. Two grasslands were highly different in model type, range, and nugget effect for the soil properties and plant nutrient concentrations. Geostatistical range was generally lower in semi-humid grassland. Surface maps of the soil variables showed that spatial pattern of the variables were more patchily in semi-humid grassland. The results showed that plant nutrient concentrations may show substantially high spatial variability even in a small area, suggesting necessity of site-specific management of study grasslands. Results of this study may be used to develop series of studies toward evaluating grassland resources for the purpose of developing plans for sustainable grassland management via managing grasslands site-specifically across Turkey.