Togo örneğinde değişen iklim koşullarına uyumlu çeltik tarımına uygun arazilerin CBS ve uzaktan algılama teknikleri kullanılarak belirlenmesi
Determination of land suitability for paddy rice cultivation compatible with changing climatic conditions in Togo using GIS and remote sensing techniques
Yazar: KPANTE KOUTANDO
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA TOLGA ESETLİLİ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı / Toprak Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Arazinin çeltik ekimi için uygunluğunun değerlendirilmesi, sürdürülebilir çeltik üretiminin teşvik edilmesi sürecinin ilk adımıdır. Çeltik, dünya nüfusunun büyük bir kısmı için temel bir mahsul olup aynı zamanda çevresel sorunların ve sera gazı emisyonlarının da önemli bir kaynağıdır. Bu nedenle, sürdürülebilir çeltik yetiştiriciliği bir gereklilik olmaya devam etmektedir. Bu çalışmada, mekânsal analize dayalı sürdürülebilir çeltik yetiştiriciliğinin uygulanmasına yönelik pratik bir yaklaşım önerilmektedir. Bu yaklaşım üç adımda özetlenebilir. İlk adım çeltik tarlalarının haritasını çıkarmaktır. İkinci adım, arazinin çeltik ekimi için mevcut ve gelecekteki uygunluğunu belirlemektir. Son olarak, çeltik alanlarının arazi uygunluk sınıflarındaki mekânsal dağılımını anlamak için sonuçların karşılaştırmalı bir analizini gerçekleştirmektir. Bu nedenle, çeltik tarlalarının haritalanması için, Google Earth Engine'de (GEE) Rastgele Orman (RF) algoritması kullanılarak esasen Sentinel-1 (S1) verilerine dayanan dört çeltik tarlası haritalama modeli veya yaklaşımı önerilmiştir. İlk model yalnızca S1 VH polarizasyon verileri üzerine kurulmuştur. İkinci ve üçüncü model sırasıyla S1 VH ile SAR-VM ve EV'yi birleştirmiştir. Dördüncü model S1 VH'yi hem SAR-VM hem de EV ile birleştirmiştir. Sonuçlara göre S1 VH, VM ve EV'nin (model 3 ve 4) kombinasyonu, karmaşık bir çeltik ekim ortamında çeltik tarlalarını büyük ölçekte haritalamak için umut verici yaklaşımlar oluşturmuştur. Çeltik ekimi için mevcut ve gelecekteki arazi uygunluğunun değerlendirilmesi için, iki modern arazi uygunluk değerlendirme yöntemine (Bulanık Analitik Hiyerarşi Süreci-FAHP ve MaxEnt) dayanan karşılaştırmalı bir yaklaşım kullanılmıştır. İki metodoloji çok farklı sonuçlar vermiştir. MaxEnt tabanlı yöntem için S3 arazi uygunluk sınıfı daha fazla temsil edilirken, FAHP tabanlı yöntem için S2 arazi uygunluk sınıfı daha fazla temsil edilmektedir. Bu sonuçlara dayanarak, iki yöntemin farklı amaçlara sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Bu nedenle, FAHP yöntemine dayalı arazi uygunluk analizi, arazinin belirli bir mahsulün verimliliğine uygunluğunu değerlendirmek için bir yöntem olarak düşünülebilmektedir. MaxEnt yöntemine dayalı arazi uygunluk analizi değerlendirme yöntemi, arazi tarımsal-iklimsel uygunluk değerlendirme yöntemi olarak kabul edilebilmektedir. Bu nedenle bu yöntemlerin tamamlayıcı bir şekilde kullanılması uygun olacaktır. Çalışma alanında, iklim değişikliğinin arazi uygunluğu üzerindeki etkisi bir ilçeden diğerine değişmektedir. Plateaux ilçelerinde çeltik ekimi için arazi uygunluğu iklim değişikliği altında iyileşecektir. Ancak, Maritime bölgesinde, iklim değişikliği Zio bölgesi dışında toprak uygunluğunu olumsuz etkileyecektir. Çalışma alanında çeltik alanlarının %70'inden fazlasının S3 arazi uygunluk sınıfında yer almasından dolayı, bu çalışma ile çeltik ekimi için uygun alan seçiminin düşük çeltik verimliliğinin birincil nedeni olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Assessing the suitability of land for paddy cultivation is the first step in the process of promoting sustainable rice production. Paddy rice is a staple crop for a large part of the world's population, but it is also a major source of environmental problems and greenhouse gas emissions. Thus, sustainable paddy rice cultivation remains a necessity. In this study, a practical approach to implementing sustainable rice cultivation based on spatial analysis is proposed. This approach can be summarized in three steps. The first step is to map the paddy fields. Second, determine the present and future suitability of the land for paddy cultivation. Finally, a comparative analysis of the results to understand the spatial distribution of paddy rice fields in the land suitability classes is carried out. Thus, for the mapping of paddy rice fields, four paddy rice field mapping models or approaches based essentially on Sentinel-1 (S1) data using the Random Forest (RF) algorithm in Google Earth Engine (GEE) were proposed. The first model is based on S1 VH polarisation data only. The second and third models combined S1 VH with SAR-VM and EV, respectively. The fourth model combined S1 VH with both SAR-VM and EV. Thus, the combination of S1 VH, VM, and EV (models 3 and 4) would constitute promising approaches to map paddy rice fields on a large scale in a complex paddy rice cropping environment. For the assessment of present and future land suitability for paddy cultivation, a comparative approach based on two modern land suitability assessment methods (Fuzzy Analytic Hierarchy Process-FAHP and MaxEnt) was used. The two methodologies gave very different results. For the MaxEnt-based method, the S3 land suitability class is more represented, whereas, for the FAHP-based method, the S2 land suitability class is more represented. Based on these results, we believe that the two methods have different objectives. Thus, land suitability analysis based on the FAHP method can be considered as a method for assessing the suitability of land for the productivity of a particular crop. The evaluation method of land suitability analysis based on the MaxEnt method can be considered as a method of land agro-climatic suitability evaluation. Therefore, we recommend the complementary use of these methods. In the study area, the impact of climate change on land suitability varies from one district to another. Land suitability for paddy cultivation in the Plateaux districts will be improved under climate change. However, in the Maritime region, climate change will negatively affect soil suitability except in the Zio district. Since more than 70% of the paddy rice fields in the study area are in class 3 of land suitability, this study concludes that the selection of suitable sites for paddy cultivation is the primary reason for low paddy productivity.