Yağışın ve tartılı lizimetreden sızan suyun programlanabilir lojik kontrol (PLC) ile ölçülmesi ve azot yıkanmasının belirlenmesi
Measurement of precipitation and drainage water from weighing lysimeter using programmable logic controller (PLC) and determination of nitrogen leaching
Yazar: ÖZGÜR KARAKUŞ
Danışman: PROF. DR. CAFER GENÇOĞLAN
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışmada, yağışın ve tartılı lizimetreden sızan suyun programlanabilir lojik kontrol (PLC) ile ölçülmesi ve azot yıkanmasının belirlenmesi amaçlanmıştır. 
Deneme, KSÜ Ziraat Fakültesi uygulama bahçesinde, 3 yaşında ceviz ağacı dikili, PLC otomasyonlu tartılı lizimetrede, Aralık 2018 - Nisan 2019 aylarını kapsayan dönemde yürütülmüştür. Denemede kullanılan lizimetre silindir şeklinde, 113 cm çapında ve 130 cm yüksekliğinde olup elektronik bir tartı üzerine yerleştirilmiştir. Elektronik tartının RS232 çıkışı ve 200 g hassaslığa sahip 4 adet yük algılayıcısı vardır. Lizimetre toprağına 25 Kasım 2018 tarihinde 300 g diamonyum fosfat gübresi (DAP) tek seferde uygulanmıştır. Yağış ve lizimetreden sızan su miktarını ölçmek için iki adet plüviyometre kullanılmıştır. Yağış ve drenaj plüviyometrelerinin kefe devrilme hacim kalibrasyonları yapılmış ve ortalama mutlak yüzde hata (MAPE) değerleri bulunmuştur. Yağış plüviyometresi iklim istasyonu direğine bağlanmış, drenaj plüviyometresi ise yağışlardan korumak ve sızan su örneği almak için bir drenaj tankı içerisine yerleştirilmiştir. Lizimetreyi ve plüviyometreleri kontrol eden PLC otomasyon programı, CODESYS-ST dilinde yazılmıştır. 
Yağış ve drenaj plüviyometreleri kefelerinde yapılan kalibrasyon sonucunda devrilme hacimleri sırasıyla 5099 mm3 ve 3245 mm3 olarak belirlenmiştir. Yağış ve drenaj plüviyometrelerinin ölçüm değerleri ile ilgili yapılan kalibrasyonunda MAPE değerleri sırasıyla %15.9 ve %38.42 bulunmuştur. Elde edilen MAPE değerlerine göre yağış plüviyometre ölçümlerinin "iyi", drenaj plüviyometre ölçümlerinin "kabul edilebilir" düzeyde olduğu belirlenmiştir. 
Otomasyon sistemi tarafından, denemenin yapıldığı 157 günlük sürede, yağış 868.1 mm, lizimetreden sızan su miktarı ise 686.6 mm olarak ölçülmüştür. En düşük yağışın 48.4 mm olduğu Nisan ayında sızma 20.7 mm, en yüksek yağışın 264.1 mm olduğu Aralık ayında ise sızma 221.4 mm olarak gerçekleşmiştir. Deneme süresi boyunca, sızan ve drenaj tankında biriken sudan 26 adet örnek alınmıştır. Bu örneklerde yapılan Kjeldahl analizleri sonucunda, sızan sularda aylara göre 4.5-8.2 mg L-1 nitrat azotu (NO3), 0.1-1.1 mg L-1 amonyum azotu (NH4) ve 4.7-9.0 mg L-1 aralığında mineral azot (NH4 + NO3) belirlenmiştir. Bu değerlere göre tüm araştırma dönemi boyunca, yağışların etkisiyle toplam 12.7 kg ha-1 azotun yıkandığı ve bu değerin başlangıçta lizimetre toprağında bulunan azotun % 8.4'ü olduğu belirlenmiştir. Yıkanan azotun %24'ü amonyum (NH4) ve %76'sı nitrat (NO3) formundadır. Yağışın en fazla olduğu Aralık ayında (264.1 mm) yıkanan azot miktarı 5.4 kg N ha-1 iken yağışın en az olduğu Nisan ayında (48.4 mm) yıkanma 0.5 kg N ha-1 olarak gerçekleşmiştir. Bu verilere göre deneme dönemi boyunca ay içerisinde düşen yağış miktarı arttıkça yıkanan azot miktarı da artmıştır.

Abstract:
Objectives of the study are to measure precipitation and drainage water from weighing lysimeter using digital pluviometer with programmable logic controller (PLC) and to determina nitrogen leaching. 
The study was conducted at Agricultural Research Garden, Faculty of Agriculture, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, on a 3-year-old walnut tree planted and PLC automated weighing lysimeter in the period from December 2018 to April 2019. The lysimeter was cylindrical, 113 cm in diameter and 130 cm in depth and placed on an electronic scale. The electronic scale has RS232 output and 4 loadcell sensors with 200 g sensitivity. Diammonium phosphate fertilizer (DAP) of 300 g was applied to the lysimeter soil on 25 November 2018 at a once time. Two pliviometers with bucket tipping were used to measure precipitation and drainage from the lysimeter. Calibrations of both bucket tipping volume were made and average absolute percent error (MAPE) values were found. The precipitation pluviometer was attached to the weather station pole, and the drain pluviometer was placed in a drainage tank to protect it from precipitation and taken samples of drainage water. PLC automation program, controlling lysimeter and pluviometers, was written in CODESYS-ST. 
As a result of the calibration of both buckets, their tipping volumes were determined as 5099 mm3 and 3245 mm3, and MAPE values were found to be 15.9% and 38.42%, respectively. According to the MAPE values, it was determined that the precipitation and drainage pluviometer measurements were at "good" and at "acceptable" level. 
The amonunt of precipitation and drainage were measured by the automation system as 868.1 mm and 686.6 mm during the 157 days of the experiment. In April, the lowest precipitation and drainage were 48.4 mm and 20.7 mm, and in December, while the highest precipitation and drainage were 264.1 mm and 221.4 mm. During the trial period, 26 samples were taken from the water that leached and accumulated in the drainage tank. Result of Kjeldahl analysis showed that the nitrate nitrogen (NO3), ammonium nitrogen (NH4) and mineral nitrogen (NO3+NH4) were founded as 4.5-8.2 mg L-1, 0.1-1.1 mg L-1, 4.7-9.0 mg L-1 in the samples.
According to these values, it was determined that during the whole research period, a total of 12.7 kg ha-1 nitrogen was leached with the effect of precipitation and this value was 8.4% of the nitrogen in the lysimeter soil at the beginning. 24% of the nitrogen leached in the form of ammonium (NH4) and 76% in the form of nitrate (NO3). Nitrogen of 5.4 kg N ha-1 leached in December when the precipitation was the highest (264.1 mm), it was 0.5 kg N ha-1 in April when the precipitation was the least (48.4 mm). According to these data, as the amount of rainfall increased during the trial period, the amount of nitrogen leached increased.