Kurak ve yarı-kurak bölge topraklarının toprak kalitesinin belirlenmesinde kullanılacak minimum veri setlerinin hazırlanması
Determination of minimum data sets to assess soil quality of arid and semi arid region soils
Yazar: NURULLAH ACİR
Danışman: PROF. DR. HİKMET GÜNAL
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Kurak alan = Arid zone ; Toprak özellikleri = Soil properties ; İndikatör = Indicator

Özet:
Toprağın insan ve genel anlamda çevre için çok önemli olan fonksiyonlarını sürdürülebilir bir şekilde yerine getirebilmesi, kalitesinin doğru anlaşılması ve izlenmesi ile mümkündür. Bu çalışmanın amacı, iklim, ana materyal, topoğrafya ve arazi kullanımı gibi toprak özelliklerinin değişmesine etki eden temel özelliklerin farklı olduğu iki ayrı alanda toprak kalitesi değerlendirmesi için gerekli minimum veri setlerinin oluşturulmasıdır. Çalışma alanları Tokat'ta 20.656 ha genişliğindeki Kazova ile Niğde'nin Bor ilçesindeki Kızılca Köyünde yer alan 2650 ha'lık bir arazidir. Kazova'da toplam 400 ve Kızılca Köyü arazilerinde toplam 200 yüzey toprak (0-20 cm) örneği alınmıştır. Toprak örneklerinin parçacık büyüklük dağılımı, hacim ağırlığı, agregat stabilitesi, yarayışlı su içeriği, su dolu gözenek hacmi, toplam organik karbon, pH, elektriksel iletkenlik, sodyum adsorbsiyon oranı (SAR), yarayışlı fosfor ve yarayışlı potasyum analizleri yapılmıştır. Bu aşamada, toprağın fonksiyon göstermesinde etkili olan ve arazi içi uygulamalarla değişebilen toprak özellikleri seçilmiştir. Toprak kalitesinin değerlendirilmesinde Toprak Amenajmanı Değerlendirme Çerçevesi (SMAF) modeli kullanılmış ve genel toprak kalitesi altında üretkenlik, çevre koruma ve atık geri dönüşüm şeklinde 3 ayrı amenajman hedefi belirlenmiştir. Her bir amenajman hedefi için toprak fonksiyonları tanımlanmıştır. Fonksiyonların gerçekleştirilmesine katkı veren indikatörlerin belirlenmesinde ise literatürler dikkate alınarak uzman görüşü ve istatistiksel veri azaltma yöntemi olan temel bileşenler analizi (PCA) şeklinde iki yaklaşım kullanılmıştır. Skorlaması yapılan her bir kalite indikatörü ile amenajman hedefi ve genel toprak kalitesinin (TKI) çalışma alanlarındaki dağılımlarının haritalanmasında jeoistatistiksel yöntemler uygulanmıştır. Kazova toprakları üretkenlik anlamında kapasitelerinin %59'unda fonksiyon gösterirken Kızılca topraklarının kapasitelerinin %68'inde fonksiyon gösterdikleri belirlenmiştir. Kazova'daki beş farklı arazi kullanımından meraların üretkenlik kalite değeri 0,80 iken yem bitkileri ekili alanlarda 0,53 olduğu görülmüştür. Kazova topraklarının uzman görüşüne göre TKI değeri 0,62 ve PCA yaklaşımına göre 0,65'tir. Kızılca'da TKI uzman görüşüne göre 0,70 ve PCA yaklaşımına göre 0,68'dir. Kızılca'da tarımsal üretimle birlikte tuz, bor ve SAR değerleri düşmüştür. Bunun sonucu olarak üretim yapılan arazilerin TKI değeri uzman görüşüne göre 0,77 ve PCA yaklaşımına göre 0,75 iken üretim yapılmayan arazilerde ise uzman görüşünde 0,67 ve PCA yaklaşımına göre 0,65 olarak belirlenmiştir. PCA ile daha az sayıda indikatör ile toprak fonksiyonlarını tanımlamak mümkün olmuştur. Uzman görüşü ve PCA yaklaşımları ile elde edilen skorların farklı olmasının nedeni hem indikatör sayılarının farklı olması hem de indikatör skorlarının toplanması esnasında uygulanan yöntemin farklılığıdır. Uzman görüşünde indikatörlerin aritmetik ortalamaları alındığından her indikatörün kalite skoruna etkisi eşit olmuştur. Bununla birlikte PCA'da, indikatörlerin ağırlık değerleri ile skorlar çarpılmış ve hem fonksiyonların hem de amenajman hedeflerinin genel kalite hesaplamasında bu ağırlıklar dikkate alınmıştır. Elde edilen indikatör, amenajman hedefi ve genel toprak kalitesi haritaları çalışma alanlarındaki problemli yerlerin tespit edilmesine olanak sağlamıştır. Ayrıca bu haritalar, alandaki kalite değerlerinin zamanla nasıl değiştiğini ve alınan tedbirlerin ne sonuç verdiğini görmek açısından da son derece faydalı olacaktır. Toprak kalitesinin izlenmesi ile Kızılca'da kontrollü şartlarda yapılan üretimde uygulanan amenajmanların kaliteye etkisini değerlendirmek mümkün olacaktır. Bu durum kırılgan yapıya sahip olan alandaki arazilerin sürdürülebilir kullanımları için en uygun amenajman zincirinin belirlenmesine de önemli katkılar yapacaktır.

Abstract:
Proper understanding and monitoring of soil quality are needed for sustainable fulfillment of the important soil functions needed for the people and in general for the environment. The purpose of this study is to establish the minimum data sets for soil quality assessment of two separate areas which have different climate, parent material, topography and land use features that affecting the variations of basic soil characteristics. Study areas are a 20,656 ha land in Kazova plain of Tokat province and a 2,650 ha land in Kızılca Village located in Bor town of Niğde province. The total of 400 surface (0-20 cm) soil samples in Kazova and 200 samples in Kızılca Village were collected. Soil samples were analyzed for the particle size distribution, bulk density, aggregate stability, available water content, water-filled pore volume, total organic carbon, pH, electrical conductivity, the sodium adsorption ratio (SAR), available phosphorus and available potassium analyzes. At this stage, the soil attributes effective in functioning the particular soil function and can easily be changed with the field applications were selected. Soil Management Assessment Framework (SMAF) model was used in the assessment of soil quality and three different management targets as productivity, environmental protection and waste recycling have been identified under the overall soil quality. Soil functions have been identified for each of management targets. Expert opinion based on literatures and statistical data reduction method called the principal component analysis (PCA) approaches were used to determine the indicators effective in achievement of soil functions. The geostatistical methods were used in mapping the distribution of each scored quality indicator, management targets and overall soil quality (SQI).  Kazova soils function at 59% of their capacity in terms of productivity while Kızılca soils function at 68 % of their capacity. Productivity quality score of pastures in Kazova plain is 0.80 and quality score of forage crops cultivated areas is 0.53. The SQI score of Kazova soils according to the expert opinion is 0,62 and SQI obtained with PCA approach is 0,65. The SQI score of Kızılca soils according to the expert opinion is 0,70 and SQI obtained with PCA approach is 0,68. The salinity level, boron concentration and SAR values have been decreased with the agricultural production in Kızılca. Therefore, the SQI score in agricultural fields according to expert opinion is 0,77 and SQI obtained with PCA approach s 0,75. Whereas SQI of bare lands with expert opinion is 0,67 and SQI obtained with PCA approach is 0,65. The soil functions have been adequately identified with the smaller number indicators in PCA approach. The reasons for the difference between the scores obtained with expert opinion and PCA approach are differences in the number of the indicators used and method used in calculation of function and management target quality scores.  Since the arithmetic means of indicator scores are used to calculate the scores of functions and management targets in expert opinion, the contribution of each indicator to the final score is assumed equal. However, the indicator scores were multiplied by the weight values of each indicator and this calculations were used to determine the scores of functions as well as the management targets. The resulting indicator, management target and general soil quality maps has led to the identification of problematic spots in the study areas. The maps will also extremely useful to observe the temporal changes in soil quality and monitor the effects of measures taken. The monitoring of soil quality in Kızılca will able to assess the effects of management practices applied under controlled conditions on soil quality. This will make a significant contribution to the determination of most appropriate management chain for the sustainable use of fragile lands in the area.