İklim değişikliği ve tarım etkileşimi çerçevesinde, koruyucu toprak işleme yöntemlerinin, toprak işleme sonrası ve uzun dönem CO2 emisyonuna etkilerinin belirlenmesi
Determining the effects of conservation tillage methods on post-tillage and long-term CO2 emissions within climate change and agriculture interaction
Yazar: TUNCAY TOPDEMİR
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM YALÇIN
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı / Tarım Makineleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Amaç: Araştırmada temel olarak, uygulanan farklı toprak işleme yöntemlerinin CO2 emisyonuna olan etkilerini belirlemek, yetiştirilen bitkilerin tüm vejetasyon süresi boyunca yapılan uygulamaların (gübreleme, sulama, ilaçlama, çapalama) CO2 emisyonuna olan etkilerini izlemek ve araştırmak, toprak işlemeye ve mevsimsel değişikliklere bağlı CO2 emisyonunun dönemsel değişimlerini belirlemek ve CO2 emisyonunun gün içerisinde en düşük ve en yüksek olduğu zaman dilimini belirlemek amaçlanmıştır. 
Materyal ve Yöntem: Araştırma Uluslararası Tarımsal Araştırma ve Eğitim Merkezinde, uzun yıllardır koruyucu toprak işleme çalışmalarının yürütüldüğü özel bir alanda 1. yıl buğday+s.mısır 2. yıl pamuk münavebe sistemine uygun olarak geleneksel toprak işleme ve ekim, azaltılmış toprak işleme ve ekim ile toprak işlemesiz ekim uygulamalarını içeren 4 konu, tesadüf bloklarında şeritvari ekim deneme deseninde, 3 tekerrürlü ve çakılı olarak 2 yıl yürütülmüştür. 
Bulgular: 2020 – 2022 yılları arasında yürütülen bu çalışmada ölçülen CO2 emsiyonu değerleri bize göstermiştir ki; uygulanan farklı toprak işleme yöntemleri, toprak işlemede kullanılan alet ve ekipmanların seçimi ve kullanılan ekipmanların işlem tekrar sayısı topraktan salınan CO2 miktarına doğrudan etkilidir. Ölçümler yetiştiricilik sırasında yapılan tarımsal uygulamalardan hemen sonra tekrarlanarak CO2 emisyonuna etkileri araştırılmıştır. Buna göre ara toprak işlemesi yapılan günlerde emisyon miktarının arttığı tespit edilmiştir. Ancak sulamada daha farklı bir durum ortaya çıkmıştır. Bazı sulama uygulamaları sonrasında CO2 emisyonu miktarlarında ani bir artış gözlemlenirken bazı sulamalardan hemen sonra yapılan ölçümde ise tam aksine ani bir düşüş görülmüştür. Denemenin başından beri ölçülen tüm CO2 emisyonu değerlerine yapılan LSD testi sonuçlarına göre azaltılmış toprak işleme konuları A B grubunda 
yer alırken, geleneksel toprak işleme konusu A grubunda, doğrudan ekim konusu B grubunda yer almıştır. Elde edilen sonuçlara göre konular bazında en yüksek ortalama CO2 emisyonu 5,5266 µmol.m-2.s-1 ile geleneksel toprak işleme yönteminde elde edilirken, en düşük CO2 emisyonu ortalaması doğrudan ekim konusunda 4,2000 µmol.m-2.s-1 ile elde edilmiştir. Günün farklı saatlerinde yapılan ölçümler değerlendirildiğinde en düşük emisyon değerleri gün batımından sonraki saatlerde gerçekleştirilmiştir. Bu durumun topraktaki mikroorganizma faaliyetlerinin yavaşlamasıyla ilişkili olduğu düşünülmektedir. Yürütülen tez çalışmasından elde edilen veriler sonucunda toprak işlemenin hemen arkasında yükselen CO2 emisyonu değerlerinin aylara göre de değişiklik gösterdiği sonucuna varılmıştır. Bu değişiklik kış aylarında 24 saatten daha az sürede stabil hale gelirken, nispeten daha sıcak olan yaz aylarında ise üçüncü günden sonra stabil hale gelmiştir. Tüm yıl boyunca yapılan CO2 ölçümlerinden elde edilen veriler ışığında İzmir Menemen bölgesi koşullarında en yüksek CO2 emisyonunun haziran, temmuz ve ağustos aylarında meydana geldiğini söyleyebiliriz. Toprak işlemenin hemen ardından GTİ konusunda daha yüksek ölçülen CO2 emisyonu miktarlarının, bahar aylarında yapılan ölçümlerde oransal olarak daha az arttığı fakat diğer konulardaki emisyon artışının daha fazla olduğu, toplamda ise en yüksek emisyon hacmine GTİ konusunun sahip olduğu tespit edilmiştir. 
Sonuç: Emisyon miktarının düşürülmesi amacıyla geleneksel toprak işleme yerine doğrudan ekim tercih edilmesi durumunda %15-25 oranında bir azalma sağlanabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Benzer sonuçların elde edildiği tüm çalışmalardan elde edilen veriler ışığında koruyucu toprak işleme yöntemlerinin tercih edilmesi yoluyla, tarım kaynaklı CO2 emisyonu miktarlarının düşürülmesi mümkün gözükmektedir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda toprak işleme faaliyetlerinin gün batımı ya da sabah erken saatlerde yapılması daha düşü CO2 emisyonuna sebep olabilir. Sera gazı emisyonları açısından daha avantajlı olacağı için toprak işlemede bu saatlerin tercih edilebilir ya da çiftçilere bu saatler tavsiye edilebilir.

Abstract:
Aim: The research aimed to determine the effects of different tillage methods on CO2 emissions, monitor and investigate the effects of cultural applications (fertilization, irrigation, pest management, hoeing) on CO2 emissions throughout the entire vegetation period of the plants, examine the periodic changes of CO2 emissions due to tillage and seasonal changes and determine the time period of highest and lowest CO2 emissions within the day.
Material and Method: The research was carried out at the International Agricultural Research and Training Center, in a designated area where conservation tillage studies have been carried out for many years, using traditional tillage and sowing, reduced tillage, and no-till practices in four different subjects in accordance with the rotation system of 1st year wheat + silage corn, 2nd year cotton for 2 years in a field strip cropping, randomized block experimental design, with 3 fixed replications.
Findings: The CO2 emission values measured in this study conducted between 2020 and 2022 showed that; different soil cultivation methods, the choice of tools and equipment used in soil cultivation, and the number of repetitions have a direct impact on the amount of CO2 released from the soil. Measurements were repeated immediately after agricultural practices during cultivation and their effects on CO2 emissions were investigated. Accordingly, it was determined that the amount of emissions increased on the days of inter-row tillage applications. However, in irrigation an entirely different situation has emerged. A sudden increase in CO2 emission amounts was recorded after some irrigation applications, whereas, a sudden decrease was observed in the measurement made immediately after some irrigation applications. According to the results of the LSD test performed on all CO2 emission values measured since the beginning of the experiment, reduced tillage subjects were in group A B. While traditional tillage was in group A and direct drilling was in group B.
According to the results, on a subject basis, the highest average CO2 emission was recorded as 5,5266 µmol.m-2.s-1 in the traditional tillage method, while the lowest average CO2 emission was obtained in the direct drilling method with 4.2000 µmol.m-2.s-1. Evaluating measurements made at different times of the day, it was seen that the lowest emission values occurred in the hours after sunset. This is thought to be related to the slowing down of microorganismic activities in the soil. As a result of the data obtained from the study, it was concluded that the CO2 emission values, which increase immediately after tillage, vary according to months. While this change stabilized in less than 24 hours in the winter months, it stabilized after the third day in the relatively warmer summer months. In the light of the data acquired from CO2 measurements made throughout the year, we can say that the highest CO2 emissions in the conditions of Izmir Menemen region occur in June, July and August. It has been detected that the CO2 emission amounts, measured higher in TT(traditional tillage) immediately after tillage activities, increased proportionally less in the measurements in the spring months, but the emission increase in other subjects was higher, and in total, the TT subject had the highest emission volume.
Conclusion: It has been concluded that if direct drilling is preferred instead of traditional tillage in order to reduce the amount of emissions, it can be achieved to reduce 15 - 25%. In light of the data acquired from all studies in which similar results were obtained, it seems possible to reduce the amount of CO2 emissions from agriculture by choosing conservation tillage methods. According to the results, carrying out tillage activities at sunset or early in the morning may result in lower CO2 emissions. Since these hours will be more advantageous in terms of greenhouse gas emissions, this timetable can be preferred for tillage or can be recommended to farmers.