Seralarda toprak gözenekliliği, toprak su içeriği ve karbon dioksit uygulamasının solarizasyon üzerine etkisinin araştırılması
Investigating the effects of soil porosity, soil water content and CO2 application on soil solarization in greenhouses
Yazar: SERTAN SESVEREN
Danışman: PROF.DR. CEVAT KIRDA
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Seralar = Greenhouses ; Solarizasyon = Solarization ; Sıcaklık = Temperature ; Termal özellikler = Thermal properties

Özet:
Her durumda insan populasyonunun artışı ile önem kazanan global çevre bilinci, tarımdasolar enerjinin diğer kullanım alanlarını ve toprak solarizasyonunun önemini arttıracaktır. Topraksolarizasyonunun öncelikli hedefi, toprak sıcaklığını arttırmaktır. Toprakta ısının iletimi, vedepolanmasında ve solarizasyon etkinliğinde termal özelliklerin belirlenmesi önemlidir. Buaraştırmada seralarda toprak işlemesi, su içeriği ve karbondioksit uygulamasının solarizasyonetkinliğine olan etkilerinin irdelenmesi amaçlanmıştır. Araştırma, Çukurova Üniversitesi ZiraatFakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü deneme alanında bulunan iki cam serada (SERA-1,SERA-2) ve Mersin ili Kazanlı beldesinde yer alan bir plastik serada (SERA-3) 2004 ve 2005 yılındaiki yıl süre ile yürütülmüştür. Dört farklı solarizasyon konusu test edilmişdir: (+İS) toprak işlemesiyapılmış konu; (+İSCO2) toprak işlemesi yapılmış ve CO2 uygulanmış konu; (-İS) toprak işlemesiyapılmamış konu; (-İSCO2) toprak işlemesi yapılmamış ve karbondioksit uygulanmış konu.Solarizasyon 3 ila 4 hafta süre ile yaz mevsiminde yaklaşık 2m×2m boyutlarındaki parsellerde saydamplastik malç örtü kullanılarak uygulanmıştır. Toprak su içeriği değişimi nötronmetre ile izlenmiştir.Toprak sıcaklıkları sürekli olarak 15 dakika aralıklarla 5, 20 ve 35 cm toprak derinliklerindeölçülmüştür. Termal düfizivite (D), ısı denkleminden çözülerek türetilmiş sıcaklık-genlik denklemindetoprak sıcaklıkları kullanılarak hesaplanmıştır. Termal difüzivite, su içeriğinin (Pv) artışı ile orantılışekilde artmıştır. Killi toprakta (SERA-1 ve SERA-2) 20 ve 35 cm derinlikler için en yükseksıcaklıklar Pv'nin 0.28-0.29 cm3 cm-3 ve 0.31-0.33 cm3 cm-3 olduğu koşullarda elde edilmişken, kumlutopraklarda (SERA-3) anılan derinlikler için 0.13-0.15 cm3 cm-3 ve 0.16-0.19 cm3 cm-3 suiçeriklerinde sağlanmıştır. En yüksek toprak sıcaklığı kumlu toprakta 55-57 °C arasında değişmiş iken5 cm derinlikteki maksimum toprak sıcaklıkları karbondioksit uygulanan konulardan elde edilmiştir.Ancak karbondioksit uygulaması toprağın daha derin katmanlarına doğru ısı iletimine arttırıcı yöndebir etki yapmamıştır. Genelde ortalama maksimum sıcaklıkların konulara göre izlediği sıra+İSCO2 > +İS > -İS > -İSCO2 şeklinde gerçekleşmiştir. Araştırma sonuçlarına göre, yükseksolarizasyon etkinliğinin yüksek su içeriklerinde ve toprağın işlendiği koşullarda başarılabileceğibelirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Toprak solarizasyonu, toprak termal özellikleri, sıcaklık, termal difüzivite, sera

Abstract:
The recognition of using solar energy for soil solarization in protected agriculture is gainingground as the ecological awareness of the public has increased. The primary effect of solarization is toincrease soil temperature. Determination of soil thermal properties is important the storage andmovement of heat in soils in regard to effectiveness of solarization. The effect of tillage, soil watercontent and carbondioxide application on soil solarization effectiviness as thermal diffusivity andvolumetric heat capacity of solarized soils was investigated through an experiment conducted ingreenhouses. This study was carried out in two glass greenhouses (SERA-1, SERA-2) in the ResearchField of Agricultural Structures and Irrigation Department, Faculty of Agriculture, ÇukurovaUniversity Adana, and in a plastic greenhouse (SERA-3) at Kazanlı town of Mersin, Turkey, during2004 to 2005. Four different treatments of solarization were tested: (+İS) tillaged; (+İSCO2) tillagedand CO2 was applied; (-İS) none tillaged; (-İSCO2) none tillaged and CO2 was applied. Solarizationwas applied on individual plots of 2m×2m size using transparent polyethylene mulching, 3 to 4 weeksduring summer time. Soil water status was monitored with neutron gauge. Soil temperatures wererecorded continuously at 15 min. intervals, measured at 5, 20 and 30 cm depths. The soil thermaldiffusivity (D) was calculated using temperature data of the soils in a temperature-amplitude equationderived from the solution of the heat transfer equation. It was observed that D increased in proportionto the increasing of water content (Pv). The highest values for soil temperatures were obtained at 20cm and 35 cm soil depths at Pv of 0.28-0.29 cm3 cm-3 and 0.31-0.33 cm3 cm-3 under clay soilconditions (SERA-1 and SERA-2) while Pv were 0.13-0.15 cm3 cm-3 and 0.16-0.19 cm3 cm-3 for samedepths under sandy soil conditions (SERA-3), respectively. Mean daily maximum soil temperature ofsolarized soil at 5 cm depth was varied between 55 °C and 57 °C under CO2 applied treatment insandy soil. But, CO2 application has no positive effect on heat conduction through deep soil layers. Ingeneral, the ranks of the average maximum soil temperature of the treatments tested were found as+İSCO2 > +İS > -İS > -İSCO2. It was concluded that an effective soil solarization can be achievedunder tillaged and high soil water content conditions.Keywords: Soil solarization, soil thermal properties, temperature, thermal diffusivity, greenhouse.