ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ Deniz Levent KOÇ AŞAĞI SEYHAN OVASI TUZLU-SODYUMLU TOPRAKLARININ FARKLI YÖNTEMLERLE İYİLEŞTİRİLMESİ TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA ANABİLİM DALI ADANA, 2011

2 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AŞAĞI SEYHAN OVASI TUZLU-SODYUMLU TOPRAKLARININ FARKLI YÖNTEMLERLE İYİLEŞTİRİLMESİ Deniz Levent KOÇ DOKTORA TEZİ TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA ANABİLİM DALI Bu Tez../../. Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği/Oyçokluğu ile Kabul Edilmiştir Prof. Dr. Rıza KANBER Prof. Dr. Bülent ÖZEKİCİ Prof. Dr. İdris BAHÇECİ DANIŞMAN ÜYE ÜYE... Prof. Dr. Üstün ŞAHİN ÜYE... Doç. Dr. Mustafa ÜNLÜ ÜYE Bu Tez Enstitümüz Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. İlhami YEĞİNGİL Enstitü Müdürü Bu Çalışma Ç. Ü. Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: ZF2008D8 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

3 ÖZ DOKTORA TEZİ AŞAĞI SEYHAN OVASI TUZLU-SODYUMLU TOPRAKLARININ FARKLI YÖNTEMLERLE İYİLEŞTİRİLMESİ Deniz Levent KOÇ ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA ANABİLİM DALI Danışman :Prof. Dr. Rıza KANBER Yıl: 2011, Sayfa: 178 Jüri :Prof. Dr. Rıza KANBER :Prof. Dr. Bülent ÖZEKİCİ :Prof. Dr. İdris BAHÇECİ :Prof. Dr. Üstün ŞAHİN :Doç. Dr. Mustafa ÜNLÜ Bu çalışma, farklı jips miktarlarının, farklı uygulama biçimlerinin ve de farklı sulama yöntemlerinin tuzlu-sodyumlu topraklarda EC, ph, SAR, NaX ve DSY üzerine olan etkilerini araştırmak amacıyla bozulmuş örnekli büyük toprak tankları ile bozulmuş ve monolit örnekli küçük toprak tanklarında yapılmıştır. Denemede kullanılan topraklar tuzlu-sodyumlu (EC e = ds.m -1 ; DSY= ), kullanılan sulama suları tuzsuz ve de orta derecede tuzlu özelliklere sahiptir (EC w = ds.m -1 ). Toprağın hidrolik iletkenliğini artırmak için tuzlu su ile denemeye başlanmış ve zamanla şebeke suyuna doğru seyreltme yapılmıştır. Araştırmada, hem büyük hem de küçük toprak tanklarında m 2 ye 13 ve 20 kg jips uygulanmıştır. Büyük toprak tanklarında ilk 10 cm ye ve de tüm toprak profiline; küçük toprak tanklarında bozulmuş örneklilerde ilk 5 cm ye ve profilin tamamına, monolit örneklilerde ise; ilk 5 cm ye ve de profilin tamamına düşey malç biçiminde, aynı miktarlarda jips uygulanarak etkinlikleri karşılaştırılmıştır. Yıkama yöntemi olarak damla ve aralıklı göllendirme sulama teknikleri kullanılmıştır. Deneme sonuçlarına göre; tüm toprak profilinde DSY azalmasına; 20 kg.m -2 jipsin (UM2) toprak profiline karıştırılmasının (UB2) ve göllendirme yöntemiyle (G) yıkama yapılmasının diğer kombinasyonlara göre 0.95 güvenle daha etkili olduğu bulunmuştur. Monolit üst toprakta; göllendirme sulama yöntemiyle yapılan yıkamada DSY azalmasında; hangi jips miktarı olursa olsun kesinlikle jipsin toprağa serpilerek uygulanmasının;. damla sulama yöntemiyle yapılan yıkamada ise, iyileştirici miktarı arttıkça jipsin toprağa karıştırılarak uygulanmasının, istatistiksel olarak, 0.01 düzeyinde daha etkin olduğu bulunmuştur. Bozulmuş üst toprakta ise en etkin DSY azalması için damla sulamayla 20 kg.m -2 jipsin uygulanması gerektiği belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Sorunlu Topraklar, Jips Uygulama Biçimleri, Yıkama Yöntemleri I

4 ABSTRACT PhD THESIS AMELIORATION OF SALINE-SODIC SOILS OF LOWER SEYHAN PLAIN WITH DIFFERENT METHODS Deniz Levent KOÇ ÇUKUROVA UNIVERSITY INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES DEPARTMENT OF AGRICULTURAL STRUCTURES AND IRRIGATION Supervisor :Prof. Dr. Rıza KANBER Year: 2011, Pages: 178 Jury :Prof. Dr. Rıza KANBER :Prof. Dr. Bülent ÖZEKİCİ :Prof. Dr. İdris BAHÇECİ :Prof. Dr. Üstün ŞAHİN :Assoc. Prof. Dr. Mustafa ÜNLÜ This study was carried out to investigate the effects of different gypsum amounts, different application methods of gypsum and different leaching irrigation methods on the EC, ph, SAR, NaX and ESP of the saline-sodic soils using large and small soil columns. Attributes of treatment soil are saline-sodic (EC e = ds.m -1 ESP= ) and leaching waters ranged between saltless and medium saline (EC w = ds.m -1 ). Saline waters were used to leachate the soil in the beginning of experiment to increase the hydraulic conductivity of the soil and diluted to towards saltless water. The study involved gypsum application rates of 13 and 20 kg per m 2, respectively for both large and also small soil columns. Gypsum was mixed to the first 5 cm and 10 cm of top soil on disturbed small and large soil columns, respectively. Also, gypsum was mixed to the first 5 cm of top soil and installed whole soil using vertical mulch technique for monolith soil columns. Drip and intermittent ponding irrigation methods were used to leachate to the soil columns. According to results: the treatment with 20 kg per m 2 gypsum was mixed into whole soil profile and used intermittent ponding technique was found to be the most effective combination as statistical 0.95 importance level to decrease ESP in the large soil columns. Whichever gypsum amount is chosen, gypsum must be mixed on the top of soil with intermittent ponding; if gypsum amounts are be increased then gypsum must be mixed whole soil for monolith soil columns to decrease ESP (0.01 importance level). To decrease ESP on the disturbed small soil columns, 20 kg per m 2 gypsum must be applied with drip irrigation. Key Words: Salt-Affected Soils, Gypsum Application Methods, Leaching Methods II

5 TEŞEKKÜR Çalışmamın her aşamasında yardımlarını esirgemeyen ve bana Aşağı Seyhan Ovası Tuzlu-Sodyumlu Topraklarının Farklı Yöntemlerle İyileştirilmesi konulu doktora tezini veren, yapıcı ve yönlendirici fikirleri ile bana daima yol gösteren danışman hocam Sayın Prof. Dr. Rıza KANBER e teşekkürlerimi sunarım. Ayrıca, tez izleme komitesi üyesi ve sayın hocam Doç. Dr. Mustafa ÜNLÜ ye çalışmamın tüm aşamalarında yapmış olduğu yönlendirici ve olumlu katkılarından dolayı şükranlarımın olduğunu belirtmek isterim. Arazi ve laboratuvar çalışmalarındaki katkılarından dolayı, Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü öğrencisi Samet ÇAKAR a; tezin yazımı ve oluşturulması sırasındaki değerli katkılarından dolayı Dr. Servet TEKİN e; bana desteklerini esirgemeyen bölümümüz deneme alanı çalışanlarından Murat YÜCE ve Yahya TATAR'a; bölümümüz laboratuvar sorumlusu A. Mine YILDIZ a; laboratuvar çalışmasındaki katkılarından dolayı Pınar AYHAN a ve Merve ALKANAT a çok teşekkür ederim. Tezimin her anında yanımda olan, en zor günlerimde desteğini esirgemeyen annem Nevin ÇAKMAK a teşekkürlerin en yücesini sunarım. III

6 İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ....I ABSTRACT... II TEŞEKKÜR... III İÇİNDEKİLER... IV ÇİZELGELER DİZİNİ... VII ŞEKİLLER DİZİNİ... IX SİMGELER VE KISALTMALAR... XI 1. GİRİŞ ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Sorunlu Topraklar Sorunlu Toprakların İyileştirilmesi Kullanılan Yıkama Yöntemleri Kullanılan İyileştirici Maddeler Türkiye de Sorunlu Toprakların İyileştirilmesi İle İlgili Çalışmalar MATERYAL VE METOD Materyal Deneme Yeri Toprak Özellikleri Kullanılan İyileştirici Yıkama Suyu Metod Toprakların Alınması ve Tanklara Yerleştirilmesi Deneme Konuları İyileştirici Miktarlarının Hesaplanması Yıkama Suyu Miktarı ve Uygulama Biçimi Süzüklerin Alınması ve Yıkama Çözünebilir Tuzların Yıkanması Deneme Sonunda Yapılan İşlemler Laboratuvar Analiz Metodları IV

7 Toplam Tuz (ECe) Toprak Reaksiyonu (ph) Toprak Nem İçeriği Bünye Tarla Kapasitesi (TK) Solma Noktası (SN) Hacim Ağırlığı (A s ) Katyonlar ve Anyonlar Değişebilir Sodyum (NaX) ve Katyon Değişim Kapasitesi BULGULAR VE TARTIŞMA Tuzluluk ve Sodyumluğun Giderilmesi Tüm Toprak Profili (C) Tuzluluk ve Sodyumluluk Belirteçlerinin Değişimi (1). EC e Değişimi (2). ph Değişimi (3). Değişebilir Sodyum (NaX) Değişimi (4). Sodyum Adsorpsiyon Oranı (SAR) (5). Değişebilir Sodyum Yüzdesi (DSY) Üst Toprak Katmanı (A ve B) Tuzluluk ve Sodyumluluk Belirteçlerinin Değişimi (1). EC e Değişimi (2). ph Değişimi (3). Değişebilir Sodyum (NaX) (4). Sodyum Adsorpsiyon Oranı (SAR) Toprak Profili Boyunca EC e ve DSY Değerlerinin Değişimi Tüm Toprak Profili (C) EC e Değişimi DSY Değişimi Üst Toprak Katmanı (A ve B) EC e Değişimi DSY Değişimi V

8 4.3. Tuzlu-Sodyumlu Sirkenli Serisi Topraklarının İyileştirme Ölçütleri Yıkama Suyu Miktarı Tüm Toprak Profili (C) (1). Yıkama Biçimlerinin Etkisi (2). Jips Miktarlarının Etkisi (3). Jips Uygulama Biçimlerinin Etkisi Üst Toprak Katmanı (1) Örnek Alma Biçiminin Etkisi (2) Yıkama Yöntemlerinin Etkisi (3) Jips Miktarlarının Etkisi (4) Jips Uygulama Biçimlerinin Etkisi Gerçek ve Kestirimsel DSY İlişkisi Yıkama Süresi Büyük Tanklar (Tüm Toprak Profili) Küçük Tanklar (Üst Toprak) SONUÇ VE ÖNERİLER KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ EKLER VI

9 VII

10 ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 2.1. Tuzdan Etkilenen Toprakların Sınıflandırılması (Lamond ve Whitney, Çizelge 2.2. Tuzdan Etkilenen Toprakların Kıtasal Dağılımı-milyon ha, (FAO, 2000)... 7 Çizelge 2.3. Türkiye de Sorunlu Toprakların Dağılımı (Sönmez, 2004)... 8 Çizelge 3.1. Deneme Topraklarının Kimi Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Çizelge 3.2. Yıkamada Kullanılan Suların Bazı Kimyasal Özellikleri Çizelge 3.3. Büyük Tanklarda Yıkama ve Tabandan Çıkan Drenaj Suyu Miktarları ile Yıkama Randımanları Çizelge 3.4. Küçük Tanklarda Yıkama ve Drenaj Suyu Miktarları ile Yıkama Randımanları (Monolit) Çizelge 3.5. Küçük Tanklarda Yıkama ve Drenaj Suyu Miktarları ile Yıkama Randımanları (Bozulmuş) Çizelge 4.1. Deneme Başlangıcında ve Sonunda EC e Değerlerindeki Değişim Çizelge 4.2. Varyans Analiz Çizelgesi (Tüm Toprak Profili) Çizelge 4.3. Deneme Başlangıcında ve Sonunda ph Değerlerindeki Değişim Çizelge 4.4. Deneme Başlangıcında ve Sonunda NaX Değerleri (me.100g -1 ) Çizelge 4.5. Deneme Başlangıcında ve Sonunda SAR Değerlerindeki Değişim Çizelge 4.6. Deneme Başlangıcında ve Sonunda DSY Değerlerindeki Değişim Çizelge 4.7. Deneme Başlangıcında ve Sonunda EC e Değerlerindeki Değişim Çizelge 4.8. Deneme Başlangıcında ve Sonunda ph Değerlerindeki Değişim Çizelge 4.9. Varyans Analiz Çizelgesi (Üst Toprak Katmanı) Çizelge Denemede NaX (me.100g -1 ) Değerlerindeki Değişim Çizelge Deneme Başlangıcında ve Sonunda SAR Değerlerindeki Değişim Çizelge Deneme Konularına İlişkin Zaman Denklemleri, Yıkama Suyu Miktarları ve Yıkama Süreleri (Tüm Toprak Profili) Çizelge Deneme Konularına İlişkin Zaman Denklemleri, Yıkama Suyu Miktarları ve Yıkama Süreleri (Monolit Üst Toprak) VIII

11 Çizelge Deneme Konularına İlişkin Zaman Denklemleri, Yıkama Suyu Miktarları ve Yıkama Süreleri (Bozulmuş Üst Toprak) IX

12 ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 3.1. Denemede kullanılan toprakların alındığı yer (uydu görüntüsü, google map, 2011) Şekil 3.2. Toprak örneklerin alınması için boyutların belirlenmesi ve toprağın kazılması Şekil 3.3. Tankların şematik görünümleri: (a) bozulmuş toprak profili (büyük tank); (b) bozulmuş üst toprak (küçük tank); (c) bozulmamış üst toprak (küçük tank) Şekil Monolit örneklerin alınması Şekil 3.5. Deneme planı Şekil 3.6. Çalışmada kullanılan monolit (a) ve bozulmuş (b) toprak örneklerini içeren tanklar Şekil 3.7. Çalışmada kullanılan bozulmuş toprak örneklerini içeren büyük tanklar (c) Şekil 3.8. Bozulmuş toprak örnekli büyük tanklardan örnek alınması Şekil 3.9. Bozulmuş (a) ve monolit (b) toprak örnekli küçük tanklardan örnek alınması Şekil Hava kuru ortamda toprak örneklerinin kurutulması Şekil 4.1. Toprak profilinde tuzluluk değişimi Şekil 4.2. Toprak profilinde tuzluluk değişimi Şekil 4.3. DCUM1UB1 konusunda tuz görünümü Şekil 4.4. GCUM1UB2 konusunda tuz görünümü Şekil 4.5. DCUM1UB2 konusunda tuz görünümü Şekil 4.6. Toprak profilinde DSY değişimi Şekil 4.7. Toprak profilinde DSY değişimi Şekil 4.8. Yıkama suyu uygulamaları ile değişen toprak tuzluluğu Şekil 4.9. Toprak profilinde DSY değişimi Şekil Toprak profilinde DSY değişimi Şekil Toprak profilinde DSY değişimi Şekil Toprak profilinde DSY değişimi X

13 Şekil Tüm toprak profilinde yıkama biçimlerine ilişkin tuz yıkama eğrileri Şekil Tüm toprak profilinde jips miktarlarına ilişkin tuz yıkama eğrileri Şekil Tüm toprak profilinde jips uygulama biçimlerine ilişkin tuz yıkama eğrileri Şekil Toprak örneklerinin tuz yıkanmasına etkisi Şekil Yıkama yöntemlerinin tuz yıkanmasına etkisi Şekil Jips miktarlarının tuz yıkanmasına etkisi Şekil Jips uygulama biçimlerinin toprak tuzluluğuna etkisi Şekil Gerçek ve kestirimsel DSY değerleri arasındaki ilişki Şekil Konulara ilişkin yığışımlı infiltrasyon denklemleri (tüm toprak profili) Şekil Konulara ilişkin yığışımlı infiltrasyon denklemleri (monolit üst toprak) Şekil Konulara ilişkin yığışımlı infiltrasyon denklemleri (bozulmuş üst toprak) Şekil Konulara ilişkin yığışımlı infiltrasyon denklemleri (monolit, bozulmuş üst toprak) XI

14 SİMGELER VE KISALTMALAR EC e : çamur süzüğü elektriksel iletkenliği (ds.m -1 ) NaX : değişebilir sodyum (me.100g -1 ) SAR : sodyum adsorpsiyon oranı JG : jips gereksinimi (ton.da -1 ) KDK : katyon değişim kapasitesi (me.100g -1 ) DSY : gerçek değişebilir sodyum yüzdesi DS YS : yıkama suyunun değişebilir sodyum yüzdesi DSY S : drenaj suyunun değişebilir sodyum yüzdesi A s : hacim ağırlığı (g.cm -3 ) TK : tarla kapasitesi (g.g -1, %) SN : solma noktası (g.g -1, %) Drz : toprak derinliği (cm) AWC : kullanılabilir toprak suyu (cm) Ca : kalsiyum Mg : magnezyum Na : sodyum C : yıkamadan sonraki ortalama toprak tuz derişimi (ds.m -1 ) C o B : katsayı A : katsayı YS yığ D t A DSY b DSY s Drz : yıkamadan önceki ortalama toprak tuz derişimi (ds.m -1 ) : yığışımlı yıkama suyu miktarı (cm) : yıkanan toprak derinliği (cm) : arazi alanı (da) : başlangıçtaki değişebilir sodyum yüzdesi : bitişteki değişebilir sodyum yüzdesi : toprak derinliği, cm XII

15 XIII

16 1. GİRİŞ Deniz Levent KOÇ 1. GİRİŞ Dünya nüfusu 1971 yılında 4 milyar iken, yaklaşık % 60 lık bir artışla 2008 yılı itibariyle 6.64 milyarı aşmıştır. Birleşmiş Milletler Nüfus Fonu'na göre dünya nüfusunun Kasım 2012'de 7 milyara ulaşacağı tahmin edilmektedir yılında 36 milyon olan Türkiye nüfusu yaklaşık %51 oranında bir artışla 2008 yılında 71 milyonu aşmıştır (Anonim, 2011a). Nüfustaki bu hızlı artış, birçok ülkede gıda üretimininin karşılanabilmesinde anahtar etmen olan sulama ve drenaj olanaklarının önemini artırmaktadır. Hızla artan nüfusun yeterli düzeyde beslenmesi için daha fazla gıda üretimine gerek vardır. Bunun için yeni üretim alanlarını tarıma açmak zorunlu olmaktadır. Ancak, üretim alanlarının son sınırına gelindiğinden, tuzdan etkilenmiş sorunlu topraklardan yararlanma olanağını ciddi biçimde dikkate alma zorunluluğu ortaya çıkmaktadır. Aşırı derişimlerde çözünebilir tuz veya değişebilir sodyum ya da her ikisini de içeren topraklar tuzdan etkilenen topraklar veya sorunlu topraklar olarak bilinir (tuzlu ve sodyumlu topraklar). Sorunlu topraklar, çamur süzüğü elektriksel iletkenliği (EC e ) ve değişebilir sodyum yüzdesine (DSY) göre sınıflandırılırlar. Buna göre; anılan topraklar tuzlu, sodyumlu (tuzsuz-alkali) ve tuzlu-sodyumlu (tuzlu-alkali) topraklar olarak sınıflandırılmaktadırlar (Lamond ve Whitney, 1992). Tuzlar etkiledikleri alanların değerini ve verimliliğini önemli ölçüde azaltmaktadır. Toprak tuzluluğu ve bununla ilişkili sorunlar, genellikle yağışın topraktaki çözünebilir tuzları yıkamak için yetersiz olduğu kurak ve yarı kurak iklim bölgelerinde ya da yüzey veya yüzey altı drenajın sınırlı olduğu yerlerde meydana gelir. Ayrıca, tuzluluk problemleri, özellikle sulama suyu niteliğinin kötü olduğu sulanan alanlarda ortaya çıkmaktadır. Türkiye de 1.5 milyon hektardan fazla alanda tuzluluk, sodyumluluk ve 2.8 milyon hektar alanda ise drenaj sorunu bulunmaktadır. Sorunlu topraklar, Türkiye yüzölçümünün %2 sine, toplam işlenen tarım arazilerinin %5.5 ine, toplam sulanabilir alanların %6 sına eşittir. Sorunlu alanların, %74.0 ü tuzlu, %25.5 i tuzlusodyumlu ve %0.5 i ise sodyumlu topraklardan oluşmaktadır (Sönmez, 2004). 1

17 1. GİRİŞ Deniz Levent KOÇ Değinilen toprakların üretime açılması ile önemli miktarda gıda üretimi sağlanacağı kestirilmektedir. Sorunlu toprakların yönetimi ve iyileştirilmesi çok önemlidir. Tuzdan etkilenen ağır bünyeli topraklar, tuzluluk ve sodyumluluk sorunlarından dolayı bitki gelişimi için elverişsiz olarak bilinirler. Toprakta fazla miktarda toplam çözünebilir tuzların bulunması; bitkiler için elverişli suyu sınırlandırarak toprak çözeltisindeki su potansiyelinin azalmasına neden olur ve böylece bitkiler strese girer. Ayrıca, yüksek tuz derişimleri, özellikle, toksik iyonlar (klor, sodyum, bor) bitki metabolizmasına engel olur. Diğer yandan, toprakta fazla miktarda değişebilir sodyum bulunması; killerin şişmesi ve ayrışmasının bir sonucu olarak, toprak yapısının bozulmasına ve sodyumun bitkilerde yüksek düzeyde zehirlilik tehlikesine yol açmasına neden olur. Kil ayrışması ve toprak yapısının bozulması, hidrolik iletkenliğin düşmesine yol açar (Abrol ve ark., 1988). Dünyada 100 yıldan daha fazla bir süredir, bir takım ticari kimyasal iyileştiricilerin kullanıldığı çok sayıda araştırma ve iyileştirme projeleri yapılmıştır. Bu çalışmalarda yaygın olarak kullanılan ıslah maddelerinin etkinlikleri değerlendirilmiştir. Sülfirik asit, jips, alüminyum sülfat ve kalsiyum klorid gibi iyileştiriciler tuzdan etkilenen topraklara uygulandığında; toprak yüzeylerinde kabuklanmada azalma, killerin yumaklaşması ve değişebilir sodyumun azalmasını sağlamıştır (Alsharari, 1999). Sorunlu toprakların iyileştirilmesinde, ülkemizde genel olarak yalnızca, tava sulama yöntemi ile sürekli/fasılalı yıkama yaklaşımı kullanılmaktadır. Ancak, genelde su kaynaklarının sınırlı olması; özelde iklim değişikliği ve çevre kirliliği yüzünden su kaynaklarının miktar olarak azalması, yukarıda değinilen koşulu, yakın gelecekte, uygulanamaz duruma sokacaktır. Bu durumda, yeni yaklaşımlara ve yeni kavram, ilke ve modellere gereksinim bulunmaktadır. Bu amaçla yeni sulama yöntemlerinin veya yeni sulama teknolojilerinin dikkate alınması, yeni yaklaşımların elde edilmesi gerekmektedir. Zira tuzluluk ile ilgili temel bilgiler, örneğin, sorunlu toprakların sınıflamasına ilişkin kimyasal analiz sonuçlarının yorumlanması, sulama sularının sınıflandırılması; tuzlu-sodyumlu toprakların ve geleneksel olmayan suların kullanılması ile ilgili olarak; yıkama 2

18 1. GİRİŞ Deniz Levent KOÇ gereksinimi gibi, tuz yıkama eşitliği gibi, tuzlu-sodyumlu toprakların iyileştirilme ilkeleri gibi, daha nice bilimsel kavram ve ölçütler, geleneksel karık/tava yöntemleri ile sulanan orta-hafif bünyeli bir toprak esas alınarak düzenlenmiştir (Ayers, 1977; Bressler ve Hoffman, 1986; Ayers ve Westcot, 1989; Tanji, 1990; Hoffman ve ark. 1990; Kanber ve ark., 1992; Bauder ve Brock, 2001; Sönmez, 2004). Bu kavram ve ölçütlerin, değişen koşullara göre, örneğin, geleneksel olmayan suların yersel sulama yöntemleri ile ve farklı ilkeler doğrultusunda uygulanması gibi, ele alınıp yeni baştan düzenlenmesi, eğer gerekiyorsa, değiştirilmesi veya yeni kuralların ortaya çıkarılması, zorunlu olmaktadır. Bu çalışmada, Aşağı Seyhan Ovası nda yaygın olarak bulunan tuzlusodyumlu toprakların iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Araştırma, toprak tankları kullanılarak jips materyalinin farklı miktar ve uygulanış biçimlerine göre düzenlenmiştir. Ayrıca, yıkamada damla ve aralıklı göllendirme yöntemleri, ön yıkamalarda çok tuzlu suların, infiltrasyonu artırma kapasiteleri irdelenmiştir. Elde edilecek sonuçların irdelenmesinde, sorunlu toprakların iyileştirilmesi için farklı kavram ve ilkelerin geliştirilmesine katkıda bulunmaya çalışılmıştır. 3

19 1. GİRİŞ Deniz Levent KOÇ 4

20 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 2.1. Sorunlu Topraklar Tuzlu ve sodyumlu topraklar, genelde, kurak ve yarı kurak iklim bölgelerinde meydana gelir. Bu bölgelerde, yıllık yağış miktarının, yıllık sıcaklık ortalamasına oranı 40 veya daha küçüktür (FAO, 2000). Kurak ve yarı kurak iklim bölgelerinde ayrışan primer minerallerden açığa çıkan tuzların yıkanması sınırlı olup, su yardımıyla deniz ve okyanuslara taşınamazlar. Nemli iklim bölgelerinde yağış fazla olduğundan, eriyebilir tuzlar yıkanır ve akarsularla denizlere taşınırlar. Bu nedenle nehir ağızlarında görülen delta ovaları dışında, nemli iklim bölgelerinde tuzlu topraklara rastlanılmaz (FAO, 2000). Tuzdan etkilenen topraklar, tuzun çeşidi ve miktarına göre üç gruba ayrılırlar. Sınıflandırma, toplam çözünür tuzlar (EC e ), toprak ph ı ve değişebilir sodyum yüzdesine (DSY) göre yapılır. Buna göre, tuzdan etkilenen topraklar; tuzlu, sodyumlu ve tuzlu sodyumlu diye sınıflandırılabilir (Çizelge 2.1). Aradaki farkın anlaşılması, bu toprakların nasıl yönetileceği ve iyileştirileceğini saptamada çok önemlidir (Kanber ve Ünlü, 2010). Çizelge 2.1. Tuzdan Etkilenen Toprakların Sınıflandırılması (Lamond ve Whitney,1992) Sınıf Elektriksel İletkenlik (EC), ds.m -1 ph Değişebilir Sodyum Yüzdesi (DSY) Toprağın Fiziksel Durumu Tuzlu >4.0 <8.5 <15 Normal Sodyumlu (Alkali) Tuzlu- Sodyumlu <4.0 >8.5 >15 Verimsiz >4.0 <8.5 >15 Normal Tuz zehirlenmesi, tüm dünyada tuzlu ve/veya sodyumlu topraklarda çevre ekolojik niteliği ve bitkisel verimi sınırlayan temel toprak sorunlarından birisidir (Rafael ve ark., 2009). Aşırı tuz miktarı, toprağın fiziksel ve kimyasal özellikleri, 5

21 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ mikrobiyal işlemleri ve bitki gelişmesini azaltan etkilere sahiptir. Tejada ve Gonzalez (2005) elektriksel iletkenlikteki bir artışın, toprak strüktür stabilitesi, hacim ağırlığı ve geçirgenliği olumsuz biçimde etkilediğini kanıtlamışlardır. Makoi ve Verplancke (2010) sodyumlu toprakların, yüksek düzeyde eriyebilir tuz, özellikle NaCl ve Na 2 SO 4, kapsamlarıyla tanındığını ve dünyanın çok ciddi çevresel sorunlarından birisi olduğunu belirtmiştir. Böylesi tarım alanlarındaki sodyum birikmesi, ph (Al-Busaidi ve Cooksen, 2003), değişebilir sodyum (NaX), çamur süzüğü elektriksel iletkenliği (EC e ), sodyum adsorbsiyon oranı (SAR), değişebilir soyum yüzdesi (DSY), doygun hidrolik iletkenliği (K s ) ve kullanılabilir toprak suyu miktarı (AWC) dahil toprakların bir çok fiziko-kimyasal özelliklerini değiştirir. Sonuç olarak, birçok bitkinin verim ve gelişmesi için gerekli mineral maddeler ve su kullanılabilirliği etkilenir (Tanji 1990). Aşırı değişebilir sodyum miktarı ve yüksek ph değerlerinin, hem killerin ayrışması ve şişmesi hem de agregatların parçalanması nedeniyle toprak geçirgenliğini ve infiltrasyon kapasitesini azalttığı rapor edilmiştir (Läuchli ve Epstein, 1990). Bu değişiklikler, tuzlu koşullardaki bitkilerin verimlerini düşürür ve böylece birçok çiftçinin geliri tehlikeye düşer. Toprak tuzluluğu ve sodyumluluk genellikle doğal (birincil) ve insan etkisiyle (ikincil) oluşmaktadır. İklim, doğal drenaj, topografik özellikler, jeolojik yapı, ana materyal, tuzlu su kaynaklarından uzaklık doğal etkenlerden; uygun olmayan sulama yöntemleri, sulama suyu kalitesi, yetersiz drenaj, uygun olmayan arazi yönetimi insanlardan kaynaklanan etkenlerden sayılmaktadır (Anonim, 2011b). Birçok araştırmacı, toprak aşınımı, toprak yapısının bozulması, bitki besin elementleri kaybı, tuzlulaşma ve toksik elementlerin yığışımı, su birikme ve çölleşme gibi sorunların teksel veya bileşimlerinin, gelişmekte olan bir çok ülkede, toprak degradasyonuna yardım ettiğini savunmaktadır (Mace ve Amrhein, 2001). Dünyanın birçok yerinde sulamaların başlamasıyla birlikte verimli araziler tuzluluk nedeniyle verimsiz hale gelmiştir. Sulamaların bir sonucu olan ikincil tuzluluk nedeni ile tuzdan etkilenen yeni topraklar oluşmuştur. Değinilen ikincil tuzluluğun; sulama projelerindeki noksanlıklar, yüksek derecede tuzlu suların kullanılması, uygun drenajın yapılamaması, yetersiz sulama sistemleri, yeterli drenaj 6

22 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ olmaksızın yapılan aşırı sulamalar ve bunun neden olduğu taban suyu yükselmesi, gübre uygulamaları ve yanlış çevresel yönetimler nedeniyle meydana geldiği savunulmaktadır (Ghassemi ve ark., 1995). Dünya ölçeğinde tuzdan etkilenmiş alanlar, % 7 dolayındadır (Ghassemi ve ark., 1995; Munns ve ark., 2002). Bitki yetiştirilen şimdiki ve potansiyel tarım topraklarının büyük bölümü, nüfusun ve tarımsal etkinliklerin yoğun olduğu, yüksek sıcaklık ve evapotranspirasyonla ilişkili olarak yetersiz yıkamanın çok fazla tuz yığışımına neden olduğu, düz-eğimsiz alanlarda yeralmaktadır (Rhoades ve ark., 1992; De Pascale ve Barbieri, 1997). FAO ya göre, küresel ölçekte, 397 milyon ha tuzlu, 434 milyon ha sodyumlu toprak vardır. Mevcut sulanan 230 milyon ha alanın 45 milyon ha ı tuzdan etkilenen topraktır (%19.5) ve yaklaşık 1.5 milyar ha kuru tarım alanının ise 32 milyon ha ı (%2.5) tuzdan etkilenmiştir (FAO, 2000). Bu rakamlar insan etkinliğine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Dünya ölçeğinde tuzdan etkilenen alanların dağılımı, Çizelge 2.2'de verilmiştir. Çizelge 2.2. Tuzdan Etkilenen Toprakların Kıtasal Dağılımı-milyon ha, (FAO, 2000) Bölge Toplam Tuzlu Sodyumlu % Alan Topraklar Topraklar % Afrika Asya, Pasifik ve Avustralya Avrupa Latin Amerika Yakın Doğu Kuzey Amerika Toplam Türkiye de tuzdan etkilenen topraklar: Konya-Ereğli, Aksaray ve Malya Ovaları, Alüvyonlu Aşağı Seyhan Ovası, Iğdır, Menemen, Bafra, Söke, Acıpayam ve Salihli Ovaları nda yer alırlar (Sönmez, 2004). Son yıllarda yapılan incelemelere göre, Türkiye de 1.5 milyon hektarda belirli derecelerde tuzluluk ve sodyumluluk sorunu ve 2.8 milyon hektarda ise hem tuzluluk hem de tabansuyu sorunu vardır. Anılan incelemelere göre; 1.5 milyon hektar alanın % 41 i hafif tuzlu, % 33 ü tuzlu, 7

23 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ % 0.5 i sodyumlu, % 8 i hafif tuzlu-sodyumlu ve % 17.5 i ise tuzlu-sodyumludur (Çizelge 2.3). Çizelge 2.3. Türkiye de Sorunlu Toprakların Dağılımı (Sönmez, 2004) Sorunun Niteliği Alan (ha) Sorunlu Alanlara Göre % Hafif Tuzlu Tuzlu Sodyumlu Hafif Tuzlu-Sodyumlu Tuzlu-Sodyumlu Toplam Tuzdan etkilenen topraklarda ana bileşenler sodyum tuzları olmasına karşın, Denizli Acıpayam da magnezyumlu topraklar, Niğde-Bor da potasyum-alkali topraklar, Kayseri de jipsli topraklar yaygındır (FAO, 2000) Sorunlu Toprakların İyileştirilmesi Sorunlu toprakların iyileştirilmesi, öncelikle onların doğru tanımlanmasıyla başlar. Tuzdan etkilenen toprakların tanısında, toprak çamur süzüğü elektriksel iletkenliği (EC e ), ph değeri ve değişebilir sodyum yüzdesi (DSY) kullanılır. Çamur süzüğü elektriksel iletkenliği toplam çözünmüş tuz içeriğini verir. Konu edinilen topraklarda farklı tuz bileşikleri bulunmakla birlikte, sodyum tuzları en zararlı bileşiklerdir. Bir çözeltinin sodyum zararı, toprak tuzluluğu arttığında genelde artar. Çünkü yüzey toprağına ilişkin toprak suyunun kimyasal bileşimi, uygulanan suyla denge halindedir ve yüzey toprağın DSY si uygulanan suyun sodyum adsorpsiyon oranından (SAR) kabul edilebilir doğrulukta kestirilebilir (Sposito, 1989). Laboratuvar testleri ile toprakların DSY'nin belirlenmesi için önce katyon değişim kapasitesi (KDK) saptanır. Değinilen ölçüt, toprak kolloidlerinin katyonları yüzeyde tutma, değiştirme gücünün bir göstergesi olarak kullanılır. Toprağın kil ve humus fraksiyonları, oldukça küçük kolloid yapıda parçacıklarıdır. Bu parçacıklar, kimyasal yapılarından dolayı, negatif elektrik yüklüdürler ve toprak suyunda bulunan katyonları yüzeylerinde tutarlar. Yüzeydeki katyonlar, yeterince sıkı bir şekilde 8

24 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ tutuldukları için yıkama ile kolayca taşınamazlar (Miller ve Donahue, 1995). Ancak, toprak çözeltisindeki diğer katyonlarla yer değiştirebilirler. Bir katyonun bir diğeri ile yer değiştirmesine katyon değiştirme denilmektedir. Katyon değişim kapasitesinin (KDK) belirlenmesi için birçok yöntem geliştirilmiştir (Tüzüner, 1990). Tarımsal üretim yapılan topraklarda en çok bulunan değişebilir katyonlar kalsiyum, magnezyum, sodyum ve amonyumdur. Anılan katyonların toprakta tutulma enerjileri, Ca > Mg > K = NH4 > Na sırasındadır. Bu sıralamaya göre, Na iyonunun toprak parçacıklarından koparılması ve iki değerlikli bir iyonla yer değiştirmesi daha kolaydır (Sposito, 1989). Kil ayrışması, özellikle sodyumlu ve tuzlu-sodyumlu toprakların fiziksel koşullarını etkileyen önemli bir süreçtir (Shainberg ve Letey, 1984). Toprak parçacıklarının ayrışması ve şişmesi, hidrolik iletkenlik gibi toprak özelliklerini oldukça etkiler. Sodyumlu topraklarda kil ayrışmasına, yüksek DSY ve düşük tuz derişiminden dolayı, komşu toprak parçacıkları arasındaki itici güçler neden olur (Sumner, 1992). Sorunlu toprakların iyileştirilmesi, genellikle yüzeyde birikmiş tuzların aşağılara doğru yerdeğiştirmesi ile başlamaktadır (Gilfedder ve ark., 2000). Üst katmanlardan ve tuzun yoğun olduğu derinlikten ayrılıp yerdeğiştiren tuzun bir kısmı toprak içerisinden geçen su tarafından denetlenen iyileştirmenin bir ölçütü olarak kabul edilir (Minhas ve Khosla, 1987). Drenaj, hem tarla hem de bölgede taban suyunun yükselmemesi ve tuzların yıkanmasının sağlanması için gereklidir. Sorunlu toprakların iyileştirilmesi, aşırı miktardaki tuzların kök bölgesinden uzaklaştırılması için toprak profilinden geçen suyun hızına bağlı olduğundan dolayı, yıkama ve drenaj a) toprak minerallerinin çözünmelerini azaltmak için toprak profilinden geçen su akışını minimize eden; ve b) drenaj hacmini azaltan tuzluluk denetimi için önemlidir (Qadir ve ark., 2000). Eğer etkin çalışan bir drenaj sistemi ve yeterli miktarda iyi nitelikli sulama suyu varsa veya yağış yeterli ise tuzlu toprakların, bitkisel verim için, iyileştirilmesi kolaydır. Tuzlu toprakların iyileştirilmesinde kimyasal maddeler gerekmez. Topraktan aşırı tuzların giderilmesi suyla yıkama yapılarak, sağlanır. İyileştirme için gerekli olan suyun miktarı; başlangıçtaki tuz düzeyi, düşürülecek tuz düzeyi, sulama 9

25 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ suyu niteliği ve suyun nasıl uygulanacağına göre değişir (Lamond ve Whitney, 1992). Sodyumlu topraklar, çözünebilir bir kaynaktaki kalsiyumun sodyum ile yer değiştirmesi sonucu oluştuğundan, değinilen toprakların iyileştirilmesi, tuzlu topraklarınkinden daha farklıdır. Önce sodyumun diğer bir katyonla yer değiştirmesi ve sonra yıkama yapılması gerekir. Sodyumlu ve tuzlu-sodyumlu toprakların iyileştirilmesi; değişebilir sodyumun iki değerlikli bir katyon (genellikle Ca ++ ) ile yer değiştirmesini ve sodyum tuzlarının bitki kök bölgesinin aşağısına yıkanmasını gerektirir. Sodyumlu toprakların iyileştirilmesi, sulama suyuyla birlikte kimyasal maddeler kullanılarak başarılabilir (Keren ve Miyamoto, 1990). Etkin bir yeraltı drenajı varsa sulama suyunun aşağı yönde hareketi, iyileştirme sırasında fazla tuzların yıkanması ve değişebilir sodyumun düşürülmesi bakımından, önemli bir süreçtir Kullanılan Yıkama Yöntemleri Sorunlu toprakların iyileştirilmesinde yıkamalar, su kaynağının durumuna ve toprak özelliklerine göre, devamlı göllendirme, aralıklı göllendirme ve yağmurlama uygulamaları şeklinde yapılmaktadır. Damla sulama, yaygın olarak kullanılmamaktadır. Yapılan çalışmalar, aralıklı göllendirmeyle sürekli göllendirmeye göre yıkama suyundan 1/3 oranında artırım sağlandığını göstermiştir. Yine yıkama ile ilgili yapılan çalışmalarda, yağmurlama sulama ile devamlı göllendirmeye göre, daha etkin yıkamalar elde edildiği saptanmıştır (Kanber ve Ünlü, 2010). Reeve and Bower (1960) sodyumlu toprakların iyileştirmesine, toprak geçirgenliğini artırmak ve yıkamayı kolaylaştırmak için yüksek tuz derişimli sularla başlanması gerektiğini belirtmişlerdir. Çünkü yüksek elektrolit derişimleri, sodyumlu topraklarda toprak geçirgenliğini artırmaktadır. Hanson ve ark. (2008), damla sulama yöntemini kullanarak tuzlu bir toprakta bir çalışma yürütmüşlerdir. Araştırmada, başlangıçtaki tuzluluk; haftada iki kez 10

26 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ yapılan sulama uygulamasında, aynı miktarda suyun günlük olarak daha küçük parçalara bölündüğü sulama uygulamasından daha çabuk sürede azalmıştır. Karık ve damla (çizgi kaynaklı) sulamada iki boyutlu akış meydana gelmektedir ve tuzlar komşu sıralar arasında kök bölgesinin yukarı bölümlerinde birikmektedir. Damla sulamada yarı küresel olarak meydana gelen su akışı damlatıcıdan uzaklaştıkça tuz birikimine izin vermektedir. Yağmurlama ve aralıklı göllendirme sulamada bir boyutlu düşey akış meydana gelir ve bu nedenle tuzlar kök bölgesinin daha aşağı bölümlerinde birikirler (Anonim, 2011c). Son zamanlarda Amerika da özellikle Kaliforniya da sıra bitkilerinin sulanmasında tuzluluk kontrolü için damla sulama yöntemi; karık ve yağmurlama sulama yöntemine tercih edilmektedir. Çünkü damla yönteminde sulama süresince bitki yapraklarında tuz birikmesi olmamaktadır. Bunun dışında, özellikle sıra bitkilerinde kök yoğunluğunun en çok olduğu damlatıcı çevresindeki ıslak alanda, tuz yıkanması daha çok olmaktadır. Ayrıca, yüksek sıklıkla yapılan damla sulama uygulamalarında toprak su içeriği sabit kalmakta ve damla hatları yakınlarında zamanla tuzluluk sorunu bitmektedir (Anonim, 2011c) Kullanılan İyileştirici Maddeler Tuzlu-sodyumlu ve sodyumlu toprakların iyileştirilmesinde en çok kullanılan kimyasallar; jips (CaSO 4.2H 2 O), kalsiyum klorid (CaCl 2 ), hidroklor (HCl), sülfirik asit (H 2 SO 4 ) ve çiftlik gübresidir (Ryan ve Tabbara, 1989). Öte yandan, organik iyileştirici olarak, kentsel atık çamuru (Anjos ve Mattiazzo, 1998), tarımsal ve endüstriyel atıklar (Dubey ve Mondal, 1993) ve çeltik sapı verilebilir. Çiftçiler tarafından ahır gübresi uygulamaları, genellikle hidrolik iletkenliği iyileştirir ve ticari olarak satılan kimyasalların (polyalcoholler ve hümik asitlerden elde edilen kimi maddeler ) kullanılması ümit verir niteliktedir ancak fiyatları yüksektir (Herrero ve Snyder, 1997). Yıllardan beri, sülfür ve sülfirik asit sodyumlu toprakların iyileştirilmesi için kullanılmaktadır (Hilal ve Abd-Elfattah, 1987). Toprak mikro organizmaları aracılığı ile S ün HSO ya oksidasyonu, özellikle, sodyumlu topraklarda ph ın düşmesi, bitkilere SO sağlanması, toprak yapısının düzeltilmesi ve 11

27 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ fosfor, demir, manganez ve çinko, vd gibi bazı bitki besin maddelerinin kullanılabilirliğinin artırılması için yararlı olduğu bulunmuştur (Burns, 1967). Kimyasal iyileştiriciler, çözünmez toprak kalsiyumundan çözünür formuna dek değişir. Bunlara bakılmaksızın doğrudan toprağa kalsiyum eklenir. Bunlar tuzlu ve tuzlu-sodyumlu topraklardan tutulu sodyumu yerdeğiştirir. Kolay elde edilebilirliği ve diğerlerine göre düşük maliyetinden dolayı içlerinde en çok kullanılan iyileştirici jipstir. Jips uygulamaları, hem elektrik iletme (elektrolit) derişimleri ve hem de katyon değiştirme etkisinden dolayı, toprak geçirgenliğini artırmaktadır (Alsharari, 1999). Ancak, sülfirik asidin, DSY değerinin azaltılmasında jipse göre, daha etkin olduğu belirlenmiştir. Tuzlu topraklarda su girişi (penetration), sülfirik asit uygulaması ile iyileştirilmiştir (Vadyanina ve Roi, 1974). Yapılan çalışmalarda sülfirik asit, kireçli sodyumlu toprakların; çok pahallı bir kimyasal olan kalsiyum klorid de sodyumlu toprakların iyileştirilmesinde daha etkili bulunmuştur (Alsharari, 1999). Uzun yıllardır jips, toprağın fiziksel ve kimyasal özelliklerini geliştirerek sodyumlu toprakların iyileştirilmesinde kullanılmaktadır. Jips, diğer iyileştiricilere göre, daha az çözünürlüğe sahiptir ve bu nedenle diğerlerine göre daha fazla zaman ve su gerektirir. Jipsin çözünürlüğü yaklaşık 2.5 g/l dir. Bu yüzden jipsin tamamen çözünmesi için çok miktarda yıkama suyuna gereksinim vardır (Bhargava, 1989). Yine, aynı araştırmacıya göre, maksimum tepkime, tane çapının Ө < 30 mesh ve kaynağın en az % 75 oranında CaSO 4.2H 2 O içermesi durumunda gerçekleşmektedir. Gupta ve Abrol (1990), iyileştirme için gerekli jips miktarının (JG), başlangıç ve sonuçta istenen DSY değeri, katyon değişim kapasitesi (KDK) ve iyileştirilecek toprak derinliğinin bir fonksiyonu olduğunu belirtmişlerdir. Hira ve Sing (1980), toprağın DSY değerinin ve jips tane iriliklerinin, toprağa karıştırılan jipsin çözünmesi için gerekli su miktarı üzerine etkilerini belirlemek için laboratuvarda yaptıkları bir çalışmada, sodyumlu toprakta DSY arttıkça, jipsin çözünürlüğünün arttığını bildirmişlerdir. Jips parçacıklarının irilikleri mm den 2 mm ye doğru büyürken, erimeleri için gerekli su miktarları 2.8 cm den 15.9 cm ye yükselmiştir. 12

28 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ Chawla ve Abrol (1982), laboratuvarda yaptıkları bir çalışmada, farklı sodyum içeriğindeki topraklarda jips dane iriliği ile uygulanma biçiminin etkilerini araştırmışlardır. Gerekli jipsin % 50 sini toprak yüzüne serperek ve toprağa karıştırarak uygulamışlardır. En iyi sonucun 2 mm lik elekten geçen ve yüzeye serpilen konudan alındığını açıklamışlardır. Syed-Omar ve Sumner (1991), farklı oranlarda yüzeye uygulanan jipsin toprakta bulunan potasyum ve magnezyum miktarlarına etkisini belirlemek için bir tarla denemesi yapmışlardır. Araştırmacılar, çalışma yapılan toprakta yetiştirilen yonca ve sorgum verimini, 2 t/ha jips konusunun artırdığını fakat, 5 t/ha jips konusunun verimi azalttığını bildirmişlerdir. Bazı çalışmalar, tuzlu-sodyumlu ve sodyumlu topraklarda jips kullanmanın, infiltrasyon dahil birçok toprak özelliğini düzelttiğini ve tuzların daha alt katmanlara yıkanmasına yardım ettiğini göstermiştir (Qureshi ve Barrett-Lennard, 1998). Örneğin, hidrolik geçirgenlikte (K s ) maksimum iyileştirmenin, yalnızca, alt toprak katmanının parçalanması (dip kazan çekilmesi) ve doygun jips çözeltisi uygulanması ile olabildiği gösterilmiştir (Shahid, 1993). Çok tuzlu ve tuzlu-sodyumlu topraklara jipsin etkisi konusunda, fazla yayın olmasına karşın (Qadir ve ark., 2001; Sahin ve ark., 2003; Makoi ve Ndakidemi, 2007), tuzlu topraklar üzerine jipsin ve uygulama yöntemlerinin etkileri konusunda, yalnızca, bir kaç çalışma rapor edilmiştir (Rains ve Goyal, 2003). Böylece, jipsin ve uygulama yöntemlerinin, anılan toprak özelliklerine etkilerinin anlaşılması, konu edinilen topraklarda tarımsal etkinlikler yapan çiftçilerin çiftlik işletme stratejilerini optimize etmeleri için kritik düzeyde önemlidir. Bu amaçla yapılan bir çalışmanın sonuçları Makoi ve Verplancke (2010) tarafından açıklanmıştır. Anılan çalışmada, doğal yağış koşullarında tuzlu toprakların kimyasal özellikleri üzerine jipsin (CaSO 4.2H 2 O) miktar ve uygulanma biçiminin etkileri araştırılmıştır. Çalışmada 6 konu, 4 yinelemeli olarak, şansa bağlı tam bloklar deneme deseniyle ele alınmıştır. Sonuçlara göre, jipsin 20 cm toprak derinliğine karıştırıldığı konu, diğer uygulamalara göre en iyi sonucu vermiştir. Ayrıca, NaX, EC e, SAR, DSY, ve AWC değerleri, % 5 düzeyinde önemli olarak iyileşmiştir. Ancak, jips uygulaması, K s değerinin tedrici olarak azalmasına neden olmuştur. Bu durumun çalışma sırasında meyda gelen ağır sağanakların toprağı sıkıştırması 13

29 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ ve/veya toprak materyalindeki Ca ve Mg iyonları arasındaki eşitsizlikten kaynaklanmış olabileceği, araştırmacılar tarafından, açıklanmıştır. Çin yöresinde tuzlu-sodyumlu otlak topraklarının iyileştirilmesi ve kimi fiziksel ve kimyasal özelliklerinin geliştirilmesi için jips uygulamaları yapılmıştır (Suhayda et al., 1997). Jips uygulaması ile anılan topraklarda ph, EC e, klor ve Na düzeylerinin düştüğü; su infiltrasyonu ve Ca düzeyinin yükseldiği saptanmıştır. Jips uygulaması, aşılanan bitki materyalinin gelişmesini olumlu yönde etkilemiştir. Bitki boyu, kardeş sayısı ve ot verimi artmıştır. Jips verilmesi ile bitki gelişmesi ve yaşam sürdürmesindeki iyileşmenin, klor azalması, toprakta Ca kullanılabilirliğinin artması ve toprak yapısındaki değişme yüzünden infiltrasyon kapasitesinin artmasına bağlanmıştır. Bu bölgedeki tuzlu-sodyumlu topakların yeniden bitkilendirilmesi, ton/ha düzeyinde jips uygulaması ile başarılmıştır. Yakın zamanlarda, Rodrigues da Silveira ve ark. (2008) tarafından sodyumlu toprakların iyileştirilmesi için yapılan bir başka çalışmada, toprağa uygulanan jipsin düşük eriyebilirliği yüzünden randımanın düştüğü, diğer iyileştiricilere göre, çözünebilmesi için büyük miktarda suya ve çok uzun bir zaman süresine gerek olduğu anlaşılmıştır. Jipsin randımanı, uygulama biçimi, çözünebilirliği, parça iriliği, toprak suyu bileşimi ve toprağın fiziksel özelliklerine bağlı olarak değiştiği saptanmıştır. Jipsle doyurulmuş sulama suyu, topraktaki değişebilir sodyum ile hızlı değişme reaksiyonuna girdiği için infiltrasyon hızını iyileştirdiği ve çamur süzüğü tuz derişimini artırdığı, ayrıca rapor edilmiştir. Sodyumlu toprakların iyileştirilmesinde, iyileştirici olarak, kükürt kullanılmaktadır. Ancak, bu konuda sınırlı sayıda çalışma yapılmıştır. Bunlardan, Lopez-Aguirre ve ark. (2007) tarafından yapılan bir laboratuvar çalışmasında, sodyumlu topraklarda Na yıkanması üzerine elenmentel kükürtün etkileri araştırılmıştır. Denemede, 30 cm çapında ve 30 cm yüksekliğinde plastik silindirler kullanılmış ve farklı kükürt miktarları test edilmiştir. Silindirlere koyulan topraklar 28 o C de 45 gün süreyle inkibasyonda tutulmuş sonra yıkama yapılmıştır. Genellikle, yüksek düzeyde çözünebilir Na ve K katyonlarının hızlı biçimde yıkandığı saptanmıştır. Diğer yandan, işlemin başlangıcında çok büyük miktarda olan Ca ve Mg katyonlarının, işlem sırasında miktarların değiştiği belirlenmiştir. Öte yandan, 14

30 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ drenaj suyundaki anyon komposizyonu, yıkama sırasında önemli ölçüde değişmiştir. Özellikle karbonat miktarları artmış; sülfat, bikarbonat ve klor miktarları azalmıştır. Kükürt uygulaması, topraktaki anyon ve katyon çözünebilirliğini artırmıştır. Bu, kükürt uygulaması yapılmayan topraklardaki yüksek ph kadar, EC değerinin artması ile kanıtlanmıştır. Yakın zamanda, Yan ve ark. (2010), yüksek düzeyde tuz içeren (% 2.8 tuzluluk) toprakların, kağıt endüstrisi atık suyu ile sulanması sonucu, bakteri ve mikrobiyal carcon biyomasının önemli ölçüde arttığını, %111.1 ve düzeyine yükseldikleri saptanmıştır. Aynı şekilde epiphyte, aktinomiset ve toprak solunumunun sırasıyla % 42, 10.4 ve 45.9 arttığı belirlenmiştir. Hanay ve ark. (2004) tarafından yapılan bir çalışmada, tuzlu-sodyumlu toprakların iyileştirilmesinde, jips uygulamasından sonra verilen kentsel karışık katı atık etkinliği araştırılmıştır. Deneme parsellerine önce 50 ton/ha jips verilmiş daha sonra 50, 100 ve 150 ton/ha katı atık uygulanmıştır. Her konu 5 kez yinelenmiştir. Toprakların kimi fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerindeki değişimler incelenmiştir. Konulardan elde edilen sonuçlar, Tukey-Kramer yöntemiyle karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, ardışık kullanılan jipsin, yüksek eriyebilir tuz ve değişebilir sodyumdan dolayı ayrışan toprakların etkin biçimde iyileştiğini göstermiştir. Malç, çiftlik gübresi ve kompost gibi bir çok organik iyileştirici, tuzlusodyumlu toprakların iyileştirilmesindeki etkinliklerinin belirlenmesi için incelenmiştir (Madejon ve ark., 2001). Genellikle, değinilen organik iyileştiricilerin yalnız uygulandıklarında, toprak tuzluluğunu ve sodyumluluğunu iyileştirmede çok küçük etkiye sahip oldukları anlaşılmıştır. Öte yandan, anılan organik maddelerin, birçok toprak özelliğini iyileştirdiklerine ilişkin çok sayıda çalışma vardır. Hatta çok küçük miktarda uygulansa bile, organik iyileştiricilerin, toprağın fiziksel ve biyolojik özellikleri üzerine pozitif etki ettikleri, suya dayanıklı agregatları, su tutma kapasitesini, katyon değiştirme kapasitesini ve bitki besin elementlerini artırdıkları belirlenmiştir (Hanay ve ark., 2004). Son yıllarda, sorunlu toprakların iyileştirilmesinde lağım çamuru ve uçucu külün kullanıldığı çalışmalar da yapılmıştır. Ors (2009), toprak kolonlarında yaptığı 15

31 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ bir çalışmada, farklı miktarlardaki uçucu kül ve lağım çamuru karışımının, tuzlusodyumlu toprakların bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkilerini araştırmıştır. Araştırmacı, doygun hidrolik iletkenlik, KDK ve porozitenin, bire bir oranında uçucu kül+lağım çamuru eklenmesiyle birlikte arttığını, toprak hacim ağırlığı ve ph ın azaldığını belirlemiştir Türkiye de Sorunlu Toprakların İyileştirilmesi İle İlgili Çalışmalar Tuzlulukla ilgili çalışmalar, daha çok, sorunlu toprakların iyileştirilmesi ile ilgili olarak ele alınmıştır. İyileştirme için gerekli ölçütlerin (yıkama suyu miktarı, yıkama süresi ve iyileştirici miktarı) saptanmasını amaçlayan araştırmalar, hemen tüm sulanır alanlarda; özellikle Toprak ve Su Kaynakları Araştırma Enstitüleri nin (Mülga TOPRAKSU ve Köy Hizmetleri Araştırma Enstitüleri) konumlandırıldığı bölgelerde yapılmıştır. Ülkemizde sorunlu toprakların iyileştirme çalışmalarına 1952 yılında Tarsus Sulu Ziraat Deneme İstasyonu nda başlanmıştır. Çoraklığın giderilmesi için iyileştirme maddesi olarak jips, kükürt, sülfirik asit ve çiftlik gübresi kulanılmış; aralıklı ve devamlı göllendirme yöntemleri ile toprakların iyileşmeleri incelenmiştir (Alap,1959). İzleyen yıllarda, Alagöz (1955), Konya-Çumra çorak topraklarının; Saatçı (1958) ise Menemen çorak topraklarının tanımı ve iyileştirilme olanakları üzerine çalışmıştır. Aynı yıllarda Öztan ve Dinçer (1958), Tarsus-Alifakı Çorak İstasyonu nda ilk kez jips vermeden çeltik yetiştirilmesi ile tuzlu toprakların iyileştirilebileceğini saptamışlardır. Benzer çalışma, Öztan (1960), tarafından Etimesgut Şeker Fabrikası tuzlu topraklarında yapılmış ve yalnızca çeltik ekilerek, tuzlu toprakların iyileştirilebileceği rapor edilmiştir. Konu ile ilgili çalışmalar, yoğunlaşmıştır. Bu bağlamda, Öztan ve ark. (1962), Menemen-Kesikköy de, Saatçılar ve Batur (1962), Salihli-Süleymaniye, Manisa-Mütevelli ve Menemen- Kesikköy yörelerindeki tuzlu-sodyumlu toprakların iyileştirilmesinde kullanılabilecek kimyasal madde ile yıkama suyu miktarlarını vermişlerdir. Aynı konuda, Türkiye nin değişik bölgelerinde çok sayıda çalışma yapılmıştır. Bunlardan, Ertaş ın (1972) Konya-Aslım da, Bahtiyar ın (1974) Erzincan-Ada tuzlu-sodyumlu 16

32 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ ve borlu topraklarında, Saatçılar (1974), Menemen-Kaklıç ta, Kırımhan ın (1974), Iğdır Devlet Üretme Çiftliğinde, Hindistan ın (1974), Niğde-Bor-Pınarbaşı topraklarında, Akbay ve Yıldırım ın (1976), Alpu Ovası tuzlu ve sodyumlu topraklarında, İnceoğlu ve ark. nın (1976) Bor- Pınarbaşı çorak topraklarında, Beyce nin (1977), Kayseri-Karasaz, Antalya-Serik, Manisa-Salihli-Gediz Ovalarındaki tuzlu-sodyumlu topraklarda, Yılmaz ın (1978), Burdur-Yazıköy tuzlusodyumlu ve borlu topraklarında, Çınar ın (1978), Tokat-Kazova sodyumlu topraklarında, Tuncay ın (1978), Söke Ovasının tuzlu ve sodyumlu topraklarında, Yılmaz ın (1980), Konya Ovası nda, Yıldırım ın (1981), Eskişehir-Beylikahır yöresindeki tuzlu-sodyumlu ve borlu topraklarında, Mavi nin (1981) Samsun-Bafra Ovası tuzlu topraklarında, Özkara nın (1981), Menemen Ovası tuzlu-sodyumlu topraklarında; Bahçeci nin (1984a ve b), Konya-Ereğli ve Aksaray Ovaları tuzlu, tuzlu-sodyumlu, sodyumlu ve borlu topraklarında, Yıldırım ın (1985) Eskişehir- Çifteler Ovası tuzlu-sodyumlu ve borlu topraklarında, Yarpuzlu ve Doğan ın (1986) Aşağı Seyhan Ovası tuzlu-sodyumlu topraklarında, Özden ve Ören in (1986), Iğdır Ovası nda; Özyurt ve Atalay ın (1987) Tokat-Erbaa Ovası sodyumlu ve borlu topraklarında; Sevgilioğlu nun (1987) Urfa-Harran Ovası nda; Avcı nın (1988), Samsun-Bafra Ovası nda, Sönmez in (1990) Aşağı Kızılırmak Havzası tuzlusodyumlu topraklarında; Yıldırım ın (1990) Sakarya-Pamukova topraklarında; Balçın ve Çelik in (1992) Amasya-Suluova tuzlu-sodyumlu ve borlu topraklarında; Girgin ve ark. nın (1995) Denizli-Çivril Ovası nda; Avcı nın (1996) Bafra Ovası nda; yapmış oldukları çalışmalar, örnek olarak verilebilir. Benzer nitelikteki çalışmalar, Tarım ve Köy İşleri Bakanlığı na bağlı araştırma kuruluşlarında, örneğin, Ankara, Kırklareli Toprak ve Su Kaynakları Araştırma Enstitülerinde devam ettirilmektedir. Yukarıda örneklenen çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre, belli niteliklere sahip bir tuzlu-sodyumlu toprağın bir metre derinliğinin iyileştirilmesi için yaklaşık m 3 /ha iyi nitelikli su ve tonlarca iyileştiriciye, daha çok alçıya, gerek vardır. Bu, su kaynaklarının kısıntılı olması durumunda, üzerinde düşünülmesi gereken önemli bir konudur. Öte yandan, tuzluluk konusunun farklı alanlarında da kimi çalışmalar yapılmıştır. Örneğin, Sönmez ve Tekinel (1969), aralıklı göllendirme ile daha az 17

33 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Deniz Levent KOÇ yıkama suyu kullanıldığını açıklamışlardır. Dorsan (1988), Gediz Havzasında başlangıç tuzluluk değerinin %70 inin giderilebilmesi için toprak derinliğinin iki katı yıkama suyu verilmesi gerektiğini rapor etmiştir. Ayrıca, iyileştirmede toprakta bulunan doğal jipsin etkinliği (Saatçılar, 1991) ve kademeli jips uygulaması (Anapalı, 1991), gibi çalışmalarda dikkate değer sonuçlar alınmıştır. Sorunlu toprakların iyileştirilmesinde farklı kimyasal maddeler, örneğin, fosfojips, gyttja, alçı şlamı, zeolit, alçı kullanılmıştır. Özellikle jips, ülkemizde bu amaçla en fazla kullanılan materyaldir. Öte yandan kimi endüstri atık maddelerinin de iyileştirmede etkinliği araştırılmıştır. Örneğin, İnceoğlu (1984) ve Törün (1989), Akdeniz ve Samsun Gübre Sanayi atığı materyallerinin (alçı şlamı); Kayael (1985), Sönmez (1988), ve Beyazgül (1995), Keçiborlu Kükürt İşletmesi flotasyon atıklarının; benzer şekilde, Saatçılar (1989), Bandırma Gübre Sanayi atığı jipsli materyalinin, Uzunoğlu ve Ağar (1992), kükürt, jips, fosfojipsum ve çiftlik gübresinin değişik dozlarının; Sönmez ve ark. (1995) ise amonyum sülfat ile fosfojipsin iyileştirmedeki etkilerini araştırmışlardır. Ulaşılan sonuçlar, Sönmez ve ark. (1996) tarafından bir rehber halinde hazırlanarak yayınlanmıştır. Yukarıda sözü edilen çalışmalardan anlaşıldığına göre, sorunlu toprakların iyileştirilmesinde yalnızca, tava yöntemi kullanılmış; yıkama suyu aralıklı göllendirilerek iyileştirilme ilkeleri saptanmaya çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, yıkama için çok büyük miktarlarda iyi nitelikli yıkama suyu ve kimyasal iyileştiriciye gereksinim olduğu ortaya koyulmuştur. Ancak, benzer sorunlara karşın farklı sonuçlar elde edilmiştir. Herhangi bir koşulda etkin olan bir madde, benzer bir başka durumda çok farklı sonuç vermiş; yıkama suyu miktarları birbirinden oldukça farklı bulunmuştur. O nedenle, herhangi bir kimyasal maddenin etkisinin genelleştirilmesi yapılamamaktadır. Çok büyük boyutlarda atık madde ve yıkama suyu kullanılmaktadır. 18