Kuzgun Barajı Daphan Ovası sulama sahası topraklarının sulama yönünden incelenmesi üzerine bir araştırma /
Yazar: ÜSTÜN ŞAHİN
Danışman: PROF.DR. ALİ ÖZDENGİZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1994
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Daphan ovası = Daphan plain ; Kuzgun barajı = Kuzgun dam ; Sulama = Irrigation ; Toprak = Soil

Özet:
ÖZET Üretim faktörleri içerisinde birim atandan alınan verimin artırılmasında önemli etkenlerden biri sulamadır. Sulamayı sağlamak için kurulan sulama sistemi planlanırken, sistemin yalnız bir su dağıtım şebekesi olarak düşünülmemesi, toprak ve bitki koşullarının da göz önüne alınması zorunludur. Bu nedenle sulamayı kontrol eden etkenlerin ayrıntılı olarak incelenmesi ve elde edilen verilerin amaca uygun olarak kullanılmaları gereklidir. Bu araştırmada yukarıdaki özellikler göz önüne alınarak Erzurum-Daphan ovası topraklarının sulama yönünden önemli özelliklerinden su tutma kapasitesi, infiltrasyon, bünye, hacim ağırlığı, porozite, pH, elektrik! iletkenlikleri incelenmiş ve sulu tarıma geçildiğinde yetiştirilecek bitkiler için su tüketimleri, kurak, normal ve yağışlı yıllar için sulama programları ve gereksinilen sulama suyu miktarları, kullanılacak sulama suyunun niteliği ve farklı toprak ve topoğrafik koşullar için hesaplanan uygun olabilecek karık ve tava boyutları tablolar halinde verilmiştir. Araştırma alanı olan Daphan Ovası Erzurum ilinin 25 km batısında, Erzurum- Erzincan karayolu üzerinde bulunmaktadır. Ova; doğuda birbirini takip eden Körpmariar, Karabayçayırı ve Çubuklu dereleri, batıda Serçeme deresinin doğu terası yamaçları, kuzeyde doğu-batı doğrultusunda yer alan Kumlutepe ve Deveoturağı tepelerinin güney etekleri ve güneyde ise Daphan düzlüğünün Karasu çayına bakan yamaçları ile sınırlandırılmış ve izdüşüm alanı olarak 108234.9 dekarlık bir alanı kaplamaktadır. Daphan ovası kuzeyden güneye doğru alçalan bir düzlüktür. Çok sayıda dere yatağı ile parçalanmış durumdadır.Ovanın büyük bir kısmı gölsel üst miosen depozitleri üzerinde yer alan, üst pliosen yaşlı aglomera, bazalt, tüfit, killi kireçtaşı, kumtaşı ve çakıltaşı bileşimli koüufluviyal materyallerden oluşmuştur. Araştırma alanında yıllık ortalama sıcaklık 5.9 °C, yıllık yağış 447.2 mm, yıllık ortalama bağıl nem % 64, yıllık ortalama güneşlenme süresi 7.05 saat, yıllık ortalama rüzgar hızı 2.6 m/s ve yıllık buharlaşma 1059 mm' dir. Bölgeye yaz döneminde düşen yağışların yetersizliği nedeniyle sulama önem kazanmaktadır. Ovada mevcut durumda yağış sularına bağlı kalınarak başlıca buğday, arpa, çavdar ve mercimek gibi bitkilerin yetiştiriciliği yapılmaktadır. Her yıl yaklaşık % 40' lık bir alan da nadasa bırakılmaktadır. Sulama koşullarında ise % 25 hububat, % 45 yem bitkileri ve % 30 çapa bitkileri yetiştiriciliği planlanmıştır. Araştırma alanında farklı yerlerde açılan 48 adet profilde farklı derinliklerden bozulmuş ve bozulmamış toprak örnekleri alınarak, tarla kapasitesi, solmanoktası, bünye, pH, elektriki iletkenlik tayinleri yapılmıştır. Profil açılan her yerde dörttekerrürlü olarak çift silindirli infiltrometre ölçümleriyle toprakların infiltrasyon özellikleri incelenerek, infiltrasyon denklemleri belirlenmiştir. Bu eşitliklerle, toprakların faydalı su tutma kapasiteleri kullanılarak da ova topraklan için uygun olabilecek tava ve karık uzunlukları belirlenmiştir. Sulu tarıma geçildiğinde yetiştirilmesi planlanan bitkilerin su tüketimleri, kurak, normal ve yağışlı yıllarda sulama planlamaları ile sulama suyu gereksinimleri FAO tarafından geliştirilen CROPWAT (Version 5.5) paket programı kullanılarak elde edilmiştir. Bütün bu yapılan çalışmalarla ilgili olarak elde edilen sonuçlar, tartışma ve öneriler aşağıdadır. 1- Araştırma alanı toprakları bünye yönünden profil derinliğinde ince ve orta derecede ince bünyeli topraklar sınıfına girmektedir. Önemsenmesi gereken bir özellik de ova topraklarının genelinde 2 mm' den büyük mineral parçacıkların yüzeyde ve profil içerisinde bulunmasıdır. Hatta ovanın bazı kesimlerinde taşlıiık ve çakıllıktan dolayı toprak derinliği de oldukça sınırlanmıştır. Bu durum tesviyeyi sınırlandıran bir etken olarak görülebilir. Yine yüzeyde yer alan mineral parçacıkların etkili bir tarımsal faaliyet açısından temizlenmesi gereklidir. 2- Ova topraklarının tarla kapasitesi değerleri hacim olarak % 27.8 ile % 51.4 arasında bulunmuştur. Topraklarda kil içeriğinin fazlalığı, organik madde ve agregasyon derecesi tarla kapasitesinin yüksek çıkışında rol oynayan faktörlerden sayılabilir. Daimi solma noktası değerleri hacim olarak % 13.6 ile % 30.7 arasında değişmektedir. Solma noktası değerlerinin büyük ölçüde toprak tekstürüne bağlı olarak değiştiği söylenebilir. Su tutma kapasiteleri 100 cm toprak derinliği için 13.3 cm ile 20.8 cm arasında değişmektedir. Bulunan bu değerler tekstüre uygunluk göstermektedir. Ova topraklarının genel olarak ağır bünyeli olmaları, ağır bünyeli topraklarda ise gözeneklerin hemen hepsinin kılcal gözenekler olması nedeniyle su tutma kapasiteleri yüksek bulunmuştur. 3- Araştırma alanı topraklarının hacim ağırlığı değerleri 1.00-1.30 g/cm3, porozite değerleri ise % 51.7 ile % 63.4 arasında değişiklik göstermektedir. Elde edilen bu değerler incelendiğinde, hacim ağırlıklarının genel olarak düşük, porozitenin ise yüksek olduğu söylenebilir. Bunun nedeni olarak da kil içeriğinin yüksekliği, organik maddenin oldukça yüksek ve derinlere nüfuz etmiş olması, kireç içeriklerinin yüksek olması, şişme ve büzülme nedeniyle belirgin bir sıkışma olmaması ve biyolojik aktiviteye bağlı olarak artan granülasyonun etkisi gösterilebilir.Ill 4- Araştırma alanı topraklarının pH değerleri 7.49-8.66 arasında değişmektedir. Elektriki iletkenlik değerleri de 215-670 nmhos/cm/25°C arasında bulunmuştur. Elde edilen değerlere göre ova topraklarında tuzluluk ve alkaiiiik yönünden herhangi bir sorunun söz konusu olmadığı söylenebilir. 5- Sulamada kullanılacak Serçeme deresi suyu yapılan analiz sonuçlarına göre C1S1 sınıfına girmektedir. Dolayısıyla her türlü toprak ve bitki koşullarında rahatlıkla kullanılabilir. 6- Araştırma alanı topraklarının belirlenen sabit infiltrasyon hızları 5.42-25.61 cm/h arasında değişmektedir. Bu değerlere göre ova topraklarının hemen hemen tümü yüksek infiltrasyon hızına sahip topraklar sınıfına girmektedir. Bu değerlerin yüksek çıkışında agregasyonun, ölçümlerinin bitki yetiştirilen ortamlarda yapılmış olmasının, ölçümlerin yapıldığı ayların kurak döneme denk gelmesinin, taşlılık ve çakıllıiık, arazide oluşan yarık ve çatlaklar ile biyolojik aktivitenin etkileri söz konusu olabilir. Infiltrasyonu etkileyen çok sayıda faktörden dolayı her profil alanı için çıkarılan infiltrasyon eşitliklerinin elde edildikleri alan için kullanılmalarının uygun olacağına karar verilmiştir. 7- Araştırma alanında gelecekte yetiştirilmesi planlanan bitkiler için gerekli olan sulama suyu miktarları maksimum değerlere; kurak, normal ve yağışlı yılların her üçü için de bitki su tüketimlerinin maksimum olduğu temmuz ayında ulaşmış ve sırasıyla 1505.80 m3/ha, 1305.99 m3/ha, 1117.70 m3/ha olarak belirlenmiştir. Bu ayda ana kanal çıkış debisi göz önüne alındığında sulama suyunun yeterli olduğu söylenebilir. Mevsimlik sulama suyu gereksinimleri ise yine sırasıyla 5223.54 m3/ha, 4082.87 m3/ha, 321 1.98 m3/ha olarak saptanmıştır. 8- Toprakların infiltrasyon özellikleri ve su tutma kapasitesine bağlı olarak değişik eğimler için hesaplanan karık ve tava uzunlukları, infiltrasyon hızlarının yüksekliğinden dolayı eğim artışına bağlı olarak genellikle düşük çıkmış ve çoğu yerlerde özellikle uygulanan debi azaldığında oldukça kısa uzunluklar hesaplanmıştır. Sulamada uygun olabilecek yerlerde yüzey sulama yöntemleri uygulanacaksa randımanı yüksek bir sulama açısından bu değerlerin kullanılması yararlı olabilir. 9- Araştırma alanında tarımsal mekanizasyon durumu sulu tarım koşulları için yeterli ölçüde olmadığından, gerek makineleşme, gerekse üretim girdileri ve pazarlama açısından, para ve zaman ekonomisi sağlamak için yöre çiftçilerinin birleşerek kooperatifleşme yoluyla hareket etmeleri önerilebilir.IV 10- Etkili bir sulama açısından sulamayla ilgili kuruluşların hem kendi aralarında hemde bu kuruluşlarla çiftçiler arasında iyi bir koordinasyonun kurulması sağlanabilir.

Abstract:
SUMMARY Water plays an important role to increase crop production. When an irrigation system is planned, it should not be thought only as water distribution network, but soil and plant conditions must also be considered. Therefore, the factors affecting on irrigation must be addressed and evaluated before planning. This research project was conducted in the Daphan Plain in Erzurum. Some important soil properties such as water-holding capacity, infiltration, texture, bulk density, porosity, pH and electrical conductivity were determined. Water removal by plants was obtained, the amounts of irrigation water for drought, normal and wet seasons, and irrigation water quality were identified. Appropriate furrow and border sizes were determined and given in tables for different soil and topographic conditions. The Daphan Plain is located 25 km away in west of Erzurum, on the Erzurum- Erzincan highway. It is limited by the Körpınarlar, Karabaycayiri and Çubuklu creeks in the east, by the east terraces of the Serçeme creek in the west, by the south slopes of the Kumlutepe and Deveoturağı hills in the north, and by the Karasu creek in the south. Total arae is about 10823.49 ha. Dominant slope in the Daphan Plain is from north towards south. There are too many creeks in the Daphan Plain. Soils in the Daphan Plain formed from colluvial material which consists of basalt, turf, limestone, sandstome. Annual average temperature is 5.9 °C, pricipitation 447.2 mm, relative humidity 64 %, daylight period 7.05 h, wind velocity 2.6 m s-1 and evaporation 1059 mm. Because of lack of enough pricipitation during summer, irrigation is required. In this research plain, wheat, barley, rye and lentil are common crops. About 40 % of total area is under farrow every year. Areas under irrigation, 25 % cereal, 45 % forage crops and 30 % the crops that require hoeing has been planned. Disturbed and undisturbed soil samples were collected from different soil deptii of 48 soil profiles distributed through the research area. Field capacity, wilting- point, texture, pH and electirica! conductivity analyses were performed on these soil samples. Infiltration characteristics of all soil profiles were determined in the field using double-cylinder infiltrometer. Infiltration measurements were repeated four times and infiltration equations were identified. Using these equations and available water-holding capacities of research soils, appropriate border and furrow lengths were obtained.VI Water needs of plants in dry, normal and wet years, and the amount of irrigation water required were determined using CROPWAT (Ver. 5.5) computer program developed by FAO. Results of this research project and some suggestions are given as follow: 1- Soils in the research plain have generally fine texture, but there are some fragment material ( > 2 mm) both in the surface and deeper soil layers. In some areas, soil depth is a few centimeters which limits agricultural practices such as land grading for irrigation. In order to make a better agriculture, stones and rock on the surface must be cleaned. 2- Field capacities of plain soils varied between 27.8 % and 51.4 %. High values of field capacity may be a result of high clay content, organic matter and aggregation degree in research soils. Permanent wilting-point values varied between 13.6 % and 30.7 % depending upon soil texture. Water-holding capacity varied between 13.3 and 20.8 cm for 100 cm soil depth, which was also related to soil texture. Since the plain soils have generally fine texture, most of the pores are capillary pores that affect on water- holding capacity. 3- Bulk densities of soils studied varied from 1.0 to 1.3 g cm3, and porosity varied between 51.7 % and 63.4 %. Because of low bulk density, porosity was very high. This may be due to high clay content, well distributed high amount of organic matter through soil profiles, high lime content, no compaction, and well granulation as a result of microbial activity. 4- The pH and electrical conductivity varied from 7.49 to 8.66 and 215 to 670 n mhos (cm-25 °C)-1. These results indicated that there was no problem regarding to salinity and alkalinity in the Daphan Plain soils. 5- According to water analyses Serçeme creek water was classified as C1S1 which showed that it could be used as irrigation water in the plain. 6- Final infiltration rate was found between 5.42 and 25.61 cm rr1, which indicated that all soils in the research area had high infiltration rate. This may be results of good aggregation, plant roots due to growing season, low soil moisture, canals, stones and rocks on the soil surface, and microbial activity. Because of high variation among the factors affecting on infiltration, infiltration equations defined for different soil profiles were used for areas which had similar characteristics with related soil profile.VII 7- Amounts of required irrigation water for dry, normal and wet years reached the maximum value in July and estimated as 1505.80, 1305.99 and 1 1 17.70 m3 ha-1 respectively. When the main canal discharge rate is considered, the amount of irrigation water may be enough in this month. Amounts of seasonal irrigation water required were determined as 5223.54, 4082.87 and 321 1.98 m3 ha-1, for dry, normal and wet years, respectively. 8- When infiltration characteristics and water-holding capacity of soils were considered, border and furrow lengths estimated for different slope gradients were small. If surface irrigation are planned in this areas, estimated border and furrow lengths can be used. 9- Because of lack of enough mechanization, there is a need for farmer cooperatives. This corporation can help to save money and time required and also to improve agricultural inputs. 10- There is a need to establish a corporation between state personals related to irrigation and farmers.