Modeling the fate of pesticides within the soil-plant system of maize cultivation in Aydın, Turkey
Aydın, Türkiye'de mısır yetiştiriciliğinde toprak-bitki sistemindeki pestisitlerin akıbetinin modellenmesi
Yazar: CAN YILMAZ TOMBAK
Danışman: PROF. DR. ARNO REIN
Technische Universität München / Yurtdışı Enstitü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Tarımsal faaliyetler genellikle pestisitler ve gübreler de dahil olmak üzere kimyasalların yeraltına salınmasıyla ilgilidir. Toprak-bitki sistemindeki kimyasal akıbeti tanımlamak, kimyasal davranışları anlamak ve ilgili etkileri ve riskleri önlemek için model yaklaşımları kullanılmaktadır. Bu çalışma, insan sağlığı ve ekosistemler için riskleri en aza indirmeyi amaçlayan süreç anlayışını geliştirmeyi ve karar vermeyi desteklemeyi amaçlamaktadır. Uygulama, mısır ve silajlık mısır üzerinde çeşitli herbisit, insektisit ve fungusitleri içeren beş farklı sprey programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Topraktaki ve farklı bitki kısımlarındaki kimyasal konsantrasyonlar ölçülmüştür. Uygulanan modeller arasında devirme kovaları toprak suyu ve madde taşıma modeli bulunmaktadır. Multi-Cascade modeli, kimyasalların bitkilere dinamik alımını simüle etmek için toprak, kök, gövde, yaprak ve meyve bölümlerinin yanı sıra hava konsantrasyonunu da dikkate alarak uygulanmıştır. Biyodegradasyon ve büyüme seyrelmesinin mısır bitkilerindeki kimyasal konsantrasyonun azalmasına neden olan ana faktörler olduğu görülmüştür. Kimyasalların büyük bir kısmı uygulamadan sonra toprağa girmekte ve geri kalanı esas olarak mısır bitkilerinin yaprakları tarafından alınmaktadır. Ölçülen konsantrasyonlarla uyumlu simülasyonlara sahip olmak için spreyden sonra hiç kayıp olmamalı veya çok az miktarda kayıp olmalıdır. Model, bitkide tamamen bozunmayan bazı kimyasalların akıbetini temsil edemez. Bazı kimyasallar için girdi verileri, ölçülen konsantrasyonlarla uyumlu bir modele sahip olmak için yetersizdir. Bu sorun, deney sırasında bitki kütlesinin sabit olduğu varsayılmazsa çözülebilir.

Anahtar Kelimeler: pestisitler, mısır, dinamik modelleme, bitki alımı, topraktaki akıbet

Abstract:
Abstract
Agricultural activities are often related to the release of chemicals to the subsurface, including pesticides and fertilizers. Model approaches are utilized to describe chemical fate in the soil-plant system, for understanding chemical behavior and preventing related impacts and risks. This study aims to improve process understanding and support decision making aimed at minimizing risks for human health and ecosystems. The application was conducted using five different spray programmes on corn and silage maize, incorporating various herbicides, insecticides, and fungicides. Chemical concentrations in soil and different plant parts were measured. Applied models include the tipping buckets soil water and substance transport model. The Multi-Cascade model was applied for simulating the dynamic uptake of chemicals into plants, considering the compartments soil, roots, stem, leaf, and fruit, as well as air concentration. Biodegredation and growth dilution were observed to be the main factors causing the decrease of chemical concentration in maize plants. A major part of chemicals enters soil after application and the rest is mainly taken up by the leaves of the maize plants. No loss or a very small amount of losses after the spray in order to have compatible simulations with the measured concentrations. The model can't represent the fate of some chemicals which doesn't degrade from plant completely. For certain chemicals, the input data is insufficient to have a compatible model with the measured concentrations. This issue could be solved if the plant mass is not assumed constant during the experiment.
Key words: pesticides, maize, dynamic modeling, plant uptake, fate in soil