Transkript

1 ÖZET Yüksek Lisans Tezi ORGANİK MATERYAL KULLANIMININ ALKALİ BİR TOPRAĞIN BAZI ISLAH GÖSTERGELERİ ÜZERİNE ETKİSİ Barış GÖKOĞLU Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Toprak Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Gökhan ÇAYCI Bu çalışmanın amacı, farklı karakterlere sahip çiftlik gübresi (ÇG), bira fabrikası atığı (BFA) ve tavuk gübresi (TG) gibi organik materyallerin ve jipsin birlikte uygulanmasının alkali toprak ıslahındaki etkinliğini araştırmaktır. Araştırma tesadüf parselleri deneme desenine göre 3 tekerrürlü olarak 33 adet kolonda yürütülmüştür. PVC kolonlara aşağıdaki deneme planına göre hazırlanan toprak ve organik madde karışımı ilave edilmiştir. Çalışma; Kontrol 1.( % 100 Jips gereksinimi; JG), 2. % 50 JG, 3. % 50 JG + % 1 ÇG, 4. % 50 JG + % 2 ÇG, 5. % 50 JG + % 4 ÇG, 6. % 50 JG + % 1 BFA, 7. % 50 JG + % 2 BFA 8. % 50 JG + % 4 BFA, 9. % 50 JG + % 1 TG, 10. % 50 JG + % 2 TG, 11. % 50 JG + % 4 TG, konularını içermektedir. Bu çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre alkali toprağa jips ve organik materyal uygulamaları toprak solüsyonunun iyon içeriğinde ve ıslah parametrelerindeki değişimlere neden olmuştur. Uygulamalara bağlı olarak toprak çözeltisinin katyonları dikkate alındığında Na içeriğinde önemli bir değişiklik görülmezken, başta kalsiyum olmak üzere magnezyum ve potasyum kapsamında artışlar saptanmıştır. Anyonlar dikkate alındığında ise alkaliliğin bir göstergesi olan bikarbonat iyon içeriğinde dikkate değer azalışlar görülmüştür. Islah parametreleri olarak kabul edilen ph, EC, ESP, ve SAR değerlerinde uygulamalara bağlı olarak dikkate değer farklılıklar saptanmıştır. % 100 JG uygulaması hidrolik iletkenlik değerini artırken bu etki %50 jips gereksinimi uygulamasında görülmemiştir. Bununla beraber, %50 JG + organik materyal uygulamaları hidrolik iletkenliği az da olsa bir miktar artırmıştır. Bu durum alkali toprak ıslahında özellikle az miktarlarda jips kullanıldığında hidrolik iletkenliği artırabileceğini ortaya koymaktadır. 2005, 73 sayfa ANAHTAR KELİMELER: Islah, jips, çiftlik gübresi, tavuk gübresi, bira fabrikası atığı i

2 ABSTRACT Master Thesis EFFECT OF ORGANIC MATERIAL USAGE ON SOME RECLAMATION PARAMETERS OF AN ALKALI SOIL Barış GÖKOĞLU Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Soil Science Supervisor: Prof. Dr. Gökhan ÇAYCI The aim of this study was to determine the combined effect of organic materials such as farmyard manure (FYM), beer factory sludge, and chicken manure (CM) usage and gypsum on some reclamation parameters of an alkali soil. The study was conducted in randomized complete parcels with three replications in 33 PVC colons. Soil and organic material mixtures were added to the PVC colons as follows: Control % gypsum requirement; (GR), % GR, % GR + 1 % FYM, % GR + 2% FYM, % GR + 4 % FYM, % GR + 1 % BFS, % GR + 2 % BFS, % GR + 4 % BFS % GR + 1 % CM, % GR + 2 % CM, % GR + 4 % CM. Application of gypsum and organic materials caused some changes in ion contents of soil solution and reclamation parameters depending on the treatments. When we consider the cations in soil solution, sodium contents of soil solutions did not change much. But, mainly calcium, magnezium and potassium contents increased. As anions were taken into consideration, there were considerable decreases in the contents of bicorbonate concentration which is one of the soil alkalinity parameters. Nevertheless, there were significant increases in sulphate contents of soil solutions due to gypsum applications. Additionally, it was observed that the reclamation parameters such as ph, EC, ESP and SAR considerably changed with regard to treatments. 100 % GR application increased the hydraulic conductivity, but same effect was not seen at 50 % GR. However, 50 % GR + organic material applications increased a bit more hydraulic conductivity as compared with 50 % GR. This situation shows that organic material application may increase water percolation in alkali soils, less amounts of gypsum are used in reclamation, especially. 2005, 73 pages. Key Words: Reclamation, gypsum, farmyard manure, chicken manure, beer factory sludge. ii

3 TEŞEKKÜR Araştırma çalışmalarım sırasında beni yönlendiren ve yardımcı olan danışman hocam sayın Prof. Dr. Gökhan ÇAYCI a, laboratuar çalışmalarımda bana yol gösteren ve yardımlarını esirgemeyen bölümümüz araştırma görevlilerine ve hiçbir zaman manevi desteklerini esirgememiş olan aileme ve arkadaşlarıma teşekkür ederim. Barış GÖKOĞLU Ankara, Eylül 2005 iii

4 İÇİNDEKİLER ÖZET...i ABSTRACT.....ii TEŞEKKÜR...iii SİMGELER DİZİNİ...vii ŞEKİLLER DİZİNİ...ix ÇİZELGELER DİZİNİ...x 1. GİRİŞ KURAMSAL TEMELLER VE KAYNAK ARAŞTIRMASI Topraklarda tuzluluk ve alkalilik...7 Topraklarda tuzluluk ve alkaliliğin kaynakları Primer minerallerin ayrışması Bölgenin iklim durumu Arazinin drenaj durumu ve topoğrafya Sulama suyu kalitesi ve miktarı İkincil depozitler Toprakların tuzlulaşması Toprakların alkalileşmesi Tuzdan etkilenmiş toprakların sınıflandırılması Tuzlu topraklar Tuzlu- alkali topraklar Alkali topraklar Tuzdan etkilenmiş toprakların ıslahı Tuzlu toprakların ıslahı Alkali toprakların ıslahı Tuzluluk ve alkaliliğin bitkiler üzerine etkisi Sulama suyu kalitesinin bitki ve toprak özelliklerine etkisi Taban suyu yüksekliği ve tuzluluk ilişkisi MATERYAL VE YÖNTEM Materyal...32 iv

5 Toprak örneğinin alındığı araştırma alanı Toprak örneğinin alındığı araştırma alanının iklim özellikleri Araştırma alanının jeolojisi ve fizyografyası Yöntem Toprak örneğinin araziden alınması ve denemenin sera şartlarında kurulması PVC yıkama kolonların hazırlanması İnkübasyon periyodu Yıkama yöntemi Toprak örnekleri üzerinde yapılan analizler Toprağın hacim ağırlığının belirlenmesi Saturasyon çamurunun elektriksel iletkenliğinin belirlenmesi Toprak bünyesi ph değerinin tayini Bağımsız iyonlar Katyon değişim kapasitesi Toprağın rutubet kapsamı Kireç Organik madde SAR ESP Jips gereksinimi Organik materyallerin analiz yöntemleri Organik madde ph Elektriksel iletkenlik İstatistiksel değerlendirme BULGULAR VE TARTIŞMA Uygulamalara bağlı olarak yıkama sonrası anyon ve katyon değişimleri Uygulamalara bağlı olarak yıkama sonrası ıslah parametrelerindeki değişimler...41 v

6 Toprak reaksiyonundaki değişim Elektriksel iletkenlikteki değişim SAR değerindeki değişim ESP değerindeki değişim Hidrolik iletkenlikteki değişim SONUÇ...51 KAYNAKLAR...53 EKLER...54 Ek Ek Ek Ek Ek Ek Ek Ek ÖZGEÇMİŞ...73 vi

7 SİMGELER DİZİNİ % Yüzde AgNO 3 Gümüş nitrat B Bor C Celcius Ca Kalsiyum Cl Klor CO 2 Karbondioksit CO 3 Karbonat cm Santimetre ds Desisiemens DSY Değişebilir sodyum yüzdesi EC Elektriksel iletkenlik EDTA Etilen diamin tetra asetat ESP Exchangeable Sodium Percantage g Gram H Hidrojen ha Hektar HCO 3 Bikarbonat K Potasyum km Kilometre l Litre m Metre me mili-ekivalent Mg Magnezyum mg Miligram mm milimetre Na Sodyum OH Hidroksil ph Hidrojen iyon konsantrasyonu (-) logaritması PVC Polivinilklorid s Saniye vii

8 SAR SO 4 t Sodyum adsorbsiyon oranı Sülfat Ton viii

9 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 4.1. Uygulamalar ve yıkama sonrası ph daki değişim...43 Şekil 4.2. Uygulamalar ve yıkama sonrası EC deki değişim Şekil 4.3. Uygulamalar ve yıkama sonrası SAR daki değişim...46 Şekil 4.4. Uygulamalar ve yıkama sonrası ESP deki değişim...48 ix

10 ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 2.1. Tuzdan etkilenmiş toprakların sınıflandırılması...12 Çizelge 3.1. Araştırmada kullanılan toprağın bazı özellikleri...32 Çizelge 3.2. Organik materyallerin bazı özellikleri...33 Çizelge 4.1. Yıkama sonrası uygulamalara bağlı olarak anyon ve katyon konsantrasyonundaki değişimler...39 Çizelge 4.2. Uygulamalara bağlı olarak yıkama sonrası ıslah parametrelerindeki değişimler...42 Çizelge 4.3. Organik materyallerin ve uygulama düzeylerinin ph üzerine etkisi...42 Çizelge 4.4. Organik materyallerin ve uygulama düzeylerinin EC üzerine etkisi...45 Çizelge 4.5. Organik materyallerin ve uygulama düzeylerinin SAR üzerine etkisi...47 Çizelge 4.6. Organik materyallerin ve uygulama düzeylerinin ESP üzerine etkisi...49 Çizelge 4.7. Uygulamalar sonrası hidrolik iletkenlikteki değişim...50 x

11 1.GİRİŞ Dünyada toplam arazi yüzeyinin yaklaşık % 10 unu kaplayan çorak topraklar tarımı etkileyen temel sorunlardan birisi olduğu gibi, çevresel yönden de bir dünya sorunu olarak kabul edilmektedir. Bütün iklim kuşaklarında oluşabilen tuzluluk, kurak koşullarda daha yaygın ve hızlı olarak gelişir. Kurak ve yarı kurak bölgeler Dünyadaki toplam alanın yaklaşık % 46 sını kaplar. Bu iklim bölgelerinde sulanan alanların yaklaşık % 50 sinde ise değişik düzeylerde tuzluluk sorunu vardır. FAO/UNESCO tarafından hazırlanan raporlarda, Dünya Toprak Haritası verilerine dayanarak, Dünya genelinde 954 milyon hektar tuzdan etkilenmiş ve üretkenliği kısıtlanmış toprak bulunduğu bildirilmektedir. Bu tip sorunlu topraklar, Afrika da 80.5 milyon, Avrupa da 50.8 milyon, Avustralya da milyon, Amerika da milyon ve Asya kıtasında milyon hektar alan kaplamaktadır. Birleşmiş Milletlerin çalışmaları çerçevesinde elde edilen verilerden açık bir şekilde anlaşıldığına göre, tuzluluk ve beraberindeki sorunlar, Kuzey, Orta ve Güney Amerika da, Doğu ve Güneydoğu Asya da özellikle Hindistan, Pakistan ve Çin de; Afrika da Sudan, Mısır, Libya, Tunus, Cezayir, Fas ta ve Avustralya da ortaya çıkmakta ve giderek büyümektedir (Szabolcs 1991). Kültür bitkilerinin gelişmesini engelleyecek düzeyde çözünebilir tuzlar ve/veya değişebilir sodyum ya da her ikisini birden içeren ve özel bir toprak amenajmanı gerektiren, tarımsal açıdan Problemli Topraklar sınıfına giren Tuzdan Etkilenmiş Topraklar (Tuzlu ve Alkali Topraklar), dünyanın her yerinde, özellikle kurak ve yarı kurak iklim bölgelerinde çok yaygın olarak bulunmaktadır (Bahtiyar 1971). Ülkemizde, % 0-3 eğimdeki arazilerin toplam alanı 8, 2 milyon hektardır. Bunun 3 milyon hektarı tuzlu alkali ve taban suyu sorunu olan alanlardır. (Kelly 1951, Öztan vd. 1967). Bu 3 milyon hektar araziden 1 milyon hektarı drenaja, 1,5 milyon hektarı da çorak toprak ıslahına muhtaç alüvyal ovalardır (Anonim 1995). Türkiye de kurak ve yarı kurak iklim koşullarının etkisiyle, kuru tarımdan sulu tarıma geçildiği ilk dönemlerdeki yüksek ürün artışına aldanarak, birçok sulama projesi tarla içi 1

12 hizmetleri tamamlanmadan, çiftçilere sulama konusunda gerekli bilgiler aktarılmadan ve drenaj önlemleri alınmadan hayata geçirilmiş, bunun sonucunda da verimli topraklarda tuzlulaşma başlamıştır. Böylece doğal olarak var olanlara, yeni çorak topraklar eklenmiştir. Bu süreç sonunda, alt yapı olmadan sulanan alanlarda sürekli bir üretim artışı sağlamanın söz konusu olamayacağı, sulama yatırımlarının toprak ve su kaynakları açısından entegre bir proje olmasının gerekliliği açık bir şekilde anlaşılmıştır. Tuzluluğun genellikle ovalarda ve kapalı havzalarda sulamaya elverişli derin topraklarda oluşumu aslında verim potansiyeli yüksek olması gereken bu toprakları hemen hemen istifa edilemez duruma getirmiştir. Tuzluluğun ortadan kaldırılması halinde bunların birinci sınıf tarım toprağına dönüşebilme olanağı vardır. Türkiye Doğu Karadeniz Bölgesinin haricinde kurak ve yarı kurak iklim koşullarına sahiptir. Yağışlı bölgelerde topraktaki çözünebilir tuzlar, yağışlarla toprak içerisinde aşağıya doğru hareket ederek yer altı sularına ve daha sonra akarsularla denizlere taşınırlar. Bu nedenle tuzlulaşma olayına genellikle yağışlı bölgelerde rastlanmaz bununla birlikte, bu bölgelerde de tuzlanmaya deniz kıyısındaki ırmak deltalarında ve denize yakın alçak arazilerde yer alan topraklarda rastlanır. Kurak bölgelerde tuzların yıkanması lokaldir. Çözünebilir tuzlar fazla uzağa taşınamaz. Çünkü böyle yörelerde yıllık yağış, gerek toplam miktar, gerekse yıl içerisindeki dağılımı nedeniyle toprak içerisindeki tuzların yıkanmasına ve topraklardan uzaklaştırılmasına yeterli değildir. Çağımızda dünya nüfusunun sürekli ve hızlı bir artış göstermesi, gıda ve diğer tarımsal maddelere olan ihtiyacın artmasına yol açmaktadır. Tarım yapılan arazileri genişleterek üretimi çoğaltma olanağı bir noktadan sonra bulunmadığından, birim alanda sağlanan verimin artırılması ve mevcut tarımsal alanlarımızın üretim potansiyellerinin muhafaza edilmesi önemli bir sorun olarak ortaya çıkmaktadır. Bu sorunların giderilmesi için toprak su kaynaklarının rasyonel bir şekilde kullanılması ve korunması gerekmektedir. Tuzdan etkilenmiş topraklar, orijinleriyle ilgili doğal faktörlere ek olarak, çoğunlukla insanların yanlış toprak ve su yönetimleri sonucunda oluşurlar. Uygun olmayan sulama yöntemlerinin kullanılması ve drenaj yetersizliği, tuzlu toprakların oluşumunda insan faktörünün önemini gösterir. Daha fazla yiyecek talep eden ve sürekli artan bir nüfus ile, 2

13 dünyada verimli arazilerin bozulmasının aynı zamanda ortaya çıkması, tuzdan etkilenmiş toprakların oluşumunda insan faktörünün önemini gösteren diğer bir kanıt olarak sayılabilir. Yapılan bir tahmine göre önümüzdeki 75 yıl içinde tarım arazilerinin yaklaşık olarak, sadece %10 artabileceği, buna karşın dünya nüfusunun iki katına çıkacağı ve bu artışın büyük bir kısmının, tuzluluğun çok yaygın olduğu dünyanın yarı kurak ve kurak bölgelerinde olması konunun önemini göstermektedir. Türkiye de tuzluluk ve alkalilik nedeniyle tarıma uygun olmayan yaklaşık 1.5 milyon ha alan, ülkemiz yüzölçümüne göre % 2 değerinde, ekonomik olarak sulanabilir arazi potansiyeli olan 8.5 milyon ha alana göre ise % 17 değerinde bir alan kaplamaktadır (Anonim 1980). Anadolu da önemli düzeyde tuzluluk ve alkalilik problemi gösteren bölgeler; Kuzey Anadolu da Çarşamba Ovası, Güney Anadolu da Tarsus ovası, Çukurovanın bazı kısımları, Orta Anadolu da Tuz Gölü civarı ve Çumra Ovası, Doğu Anadolu da Iğdır Ovası, Ege Bölgesinde Gediz Havzasının Alaşehir, Salihli, Manisa, Menemen Ovaları, Bakırçay Havzasının Aşağı Kırıklar Mevkii, Sarayköy Sulama Havzasında Gölemezli mevkii, Büyük Menderes havzasında Söke Ovasının büyük bir kısmı ile Koçarlı Ovasının bazı kısımlarıdır. Ülkemizde tuzdan etkilenmiş toprakların miktarına ait en son veriler 1980 yılına ait olup halihazırdaki çorak toprakların envanterini çıkarmada yetersiz kalmaktadır. Yirmi seneyi aşkın süre içinde yeni toprak verilerinin olmaması, geçen yıllarda Harran Ovası gibi yeni sulamaya açılan geniş alanlar nedeniyle gerçek rakamın 2.0 milyon ha civarında olduğu tahmin edilmektedir (Munsuz vd. 2001). Toprak tuzluğu, Dünyanın geleceğini tehdit eden arazi degradasyonun en önemli öğelerinden biridir. Global düzeyde yapılan hesaplamalara göre dünyada her dakika işlenebilir arazinin 10 hektarı kaybolmaktadır. Bu kaybolan arazinin 3 hektarı toprak tuzlanması nedeniyle olan kayıplardır (Buringh 1978). Bu trajik rakam, gelecekte global gıda ihtiyaçlarının karşılamak için, bu büyük sorunun niçin üstesinden gelinmesi gerektiğine işaret etmektedir. 3

14 Toprak tuzluluğu, bitkisel üretimi artırmayı başarmadaki belli başlı engellerden biridir. Toprak çözeltisinin tuzluluğu, bitki gelişimi üzerine olumsuz etkiye sahiptir. Bu etkiler : 1) Toprak ozmotik potansiyelinin artması, bunun sonucu olarak bitkiye yarayışlı suyun azalması ve 2) Toksik etki ya da bitki besin metobalizmasındaki dengesizliğe sebep olan belirli iyonların konsantrasyonlarının artması şeklinde gruplandırılabir. Tarımsal faaliyetlerimizi yürüttüğümüz topraklar, toprak oluşum faktörlerine bağlı olarak çok değişik özellikler taşımaktadırlar. Genelde iyi verim ve kaliteli ürün eldesi, toprak şartlarının ideale yakın, uygun özelliklere sahip olmasıyla mümkün olmaktadır. Ancak, bu şekilde oluşum özelliği taşıyan topraklar genelde azdır ve günümüzde iyi özelliklere sahip topraklarımız da yoğun ve pek çok yanlış tarımsal faaliyetler sonucu, bu iyi özelliklerini kaybetmektedirler. Bozulan toprak sistemi canlılığını yeniden kazanılmasının ve bozulan dengenin düzeltilebilmesinin en iyi yolu, doğadaki canlı yaşam ya da başka bir ifadeyle toprakta organik madde rezervinin artırılmasıdır. Toprakların oluşum özelliğine bağlı olarak ağır killi topraklar, aşırı kumlu topraklar, kuvvetli asit veya alkali topraklar, tuzlu topraklar vb. gibi tarımsal üretimi olumsuz olarak sınırlandıran toprak özelliklerinin, dışardan yapay girdilerle düzenlenmesi çok zordur. Aynı şekilde, yoğun ya da tek yönlü yanlış uygulamalarla, özellikleri bozulmuş toprakların iyileştirilmesi de yapay girdilerle zor olmaktadır. Tüm bu doğal veya sonradan meydana gelen olumsuzlukları giderebilecek uygulama, doğanın yeri doldurulamaz bir kaynağı olan organik maddenin toprağa geri kazandırılmasıdır. Organik materyaller sahip oldukları özellikleri sayesinde doğada dinamik bir döngü yaşanmasına ve toprak sisteminin sürekli yenilenmesine olanak sağlamakta, dolayısıyla da üzerinde yetiştiriciliği yapılan tarımsal ürünlerin gelişimini olumlu yönde etkilemektedirler. Organik materyallerin bu olumlu özellikleri, tarımsal üretimde verimlilik ve kalitenin yükseltilmesi amacıyla kullanılan yapay girdiler içerisinde organik materyallerin, tartışmasız bir üstünlüğü olduğunu ve yeri doldurulamayacak bir materyal olduğunun göstergesidir. 4

15 Puttaswamygowda and Pratt (1977) organik materyallerin parçalanmasına bağlı olarak açığa çıkan organik asitlerin ve CO 2 in, ph nın düşmesi, kireç ve diğer toprak minerallerinin çözünürlüğüne bağlı olarak katyonların açığa çıkması ve değişebilir sodyumun, kalsiyum ve magnezyumla değişimiyle birlikte değişebilir sodyum yüzdesinin (DSY) azalarak alkali toprak ıslahına katkıda bulunduğunu belirtmişlerdir. Günümüzde toprağın organik madde düzeyini yükseltmek amacıyla topraklara ilave edilecek geleneksel organik madde kaynakları maalesef sınırlıdır. Diğer taraftan ülkemizde tarımsal ve endüstriyel ürünlerin işlenmesi esnasında bir çok organik atık açığa çıkmaktadır. Bu atıklar işletmelerin kullanım sahasında büyük alanlar işgal ederek çalışma düzenini bozmakta, depolama sorunları yaratmakta ve çevre sorunlarına neden olmaktadır (Kütük ve Çaycı 2000). Tuzdan etkilenmiş topraklar, karakteristik olarak organik maddece çok fakir topraklardır. Pek çok tuzlu toprakta organik madde içeriği %1 in altındadır. Tuzdan etkilenmiş topraklarda organik madde ilavesinin; toprakta makro porların hacmini artırmak suretiyle toprakta permeabiliteyi iyileştirdiği, böylelikle tuz yıkanmasını toprakta hızlandırdığı, toprakta kabuk oluşumunu azaltarak infiltrasyonu iyileştirdiği, toprakta ozmotik potansiyele bağlı olarak azalan yarayışlı su miktarını artırdığı, toprağın katyon değişim kapasitesini artırarak, ozmotik potansiyeli düşürdüğü, azot alımını artırdığı ve yapısındaki humik maddelere bağlı olarak Fe, Zn başta olmak üzere mikro bitki besin maddelerinin yarayışlılığını artırdığı çeşitli araştırıcılarca bildirilmiştir (Nishizaki et al ). Bugün milli ekonomimizi tehdit eden toprak yetersizliğinin çözümünde, ülkemizin hemen her bölgesinde, özellikle kurak ve yarı kurak iklim bölgelerimizde oluşan ve tarım arazilerimizin önemli bir bölümüne yayılmış olan tuzlu ve alkali toprakların incelenerek ıslah edilebilme olanaklarının araştırılması büyük önem taşımaktadır. Hızla çoğalan nüfus karşısında gittikçe artan tarımsal ürün talebi bizi, birim alandan daha fazla verim almanın yanı sıra, halen elde mevcut üretim yeteneğini kaybetmiş olan alanların ıslahına yöneltmektedir. 5

16 Bu topraklardan tarımsal amaçla yararlanmak, ancak onların ıslah edilmeleriyle mümkündür. Islahta uygulanacak yöntemler veya kullanılacak ıslah maddelerinin cinsi ve miktarının belirlenmesinde, yalnız laboratuar analiz sonuçlarının dikkate alınması yeterli değildir. Çünkü kullanılacak yıkama suyunun kalitesi, ıslah maddelerinin özellikleri, toprağın profil yapısı arazinin drenaj durumu, yıkama suyu miktarı ve uygulama aralığı gibi birçok faktör ıslahın başarısını etkilemektedir (Bahtiyar 1971). Bununla birlikte, laboratuardaki kolon denemelerinin esası tarla koşullarındaki yıkamayı taklit etmektir. Laboratuar seçilen ıslah yöntemlerinin en iyisinin, tarlada denenebileceğini gösteren yerdir. Bu çalışmanın amacı, farklı karaktere sahip tavuk gübresi, çiftlik gübresi ve bira fabrikası atığı gibi organik materyallerin ve jipsin birlikte uygulanmalarının alkali toprak ıslahındaki etkinliğini serada kolon çalışmasıyla araştırmaktır. 6

17 2. KURAMSAL TEMELLER VE KAYNAK ARAŞTIRMASI 2.1 Topraklarda Tuzluluk ve Alkalilik Tuzdan etkilenmiş topraklar; iklim, anamateryal, drenaj yetersizliği, tuzlu veya kalitesiz sulama suyu kullanılması, gereğinden fazla sulama suyu kullanılması, akarsuların ve denizlerin etkisi, yüksek taban suyu, uygun olmayan fizyografi ve toprağın bünyesine bağlı olarak dünyanın her yerinde birkaç dekardan, binlerce ha. lık alanlara kadar değişen boyutlarda oluşabilmektedir (Kelley 1951, U.S.Salinity Lab. Staff 1954, Scheffer and Schachtschabel 1973). Dünya kara yüzeyinin yaklaşık 1/3 ü kurak ve yarı kurak iklim bölgesinde bulunmakla beraber, bundan buralardaki bütün toprakların tuzlulaşacağı anlamı çıkarılmamalıdır. Tuzluluk genellikle, kurak ve yarı kurak iklimle beraber, belirli bir drenaj havzasının en alçak kısımlarında, daha yüksek konumdaki arazilerin drenaj sularının sızarak biriktiği, buralarda yüksek taban suyu oluşturduğu veya suyun toprak yüzeyine kadar çıktığı ve bu suların buharlaşarak kaybolduğu yerlerde meydana gelmektedir (Dieleman 1963). Tuzdan etkilenmiş topraklar genellikle, aşırı sulanan düz topografyalı alçak alüvyal alanlarda ortaya çıkan yüksek taban suyunun buharlaşmasıyla içerdiği tuzları toprağa bırakmasından oluşmaktadır. Bu süreç sırasında toprakta toksik bir element olan Bor (B) da birikebilmektedir. De Sigmond çorak toprakların oluşum ve olgunlaşmaları sırasında başlıca beş aşama geçirdiklerini bildirmektedir (Kelly 1951). Bunlar; 1.Tuzlulaşma 2.Alkalileşme 3.Tuzsuzlaşma 4.Alkalisizleşme 5.Yeniden Tuzlulaşma Fazla miktarda tuzların biriktiği kurak ve yarı kurak bölge topraklarında sodyum, hem miktar bakımından hem de oransal olarak hakim duruma geçer. Bu süreç, toprakta daha 7

18 önceden sodyumun hakim olması, ya da evapotranspirasyon sonucunda toprak solüsyonunun iyon konsantrasyonunun artmasıyla, kalsiyum (Ca) ve magnezyum (Mg) tuzlarının (CaCO 3, MgCO 3, CaSO 4 ) çözünürlük sınırları aşılacağından, bu tuzların çökelmeleri suretiyle, sodyumun oransal miktarının artması ve bu koşullar altında değişebilir Ca ve Mg un bir kısmının Na ile yer değiştirmesi ve Na nın toprak kolloidleri üzerinde artması şeklinde cereyan eder (U.S.Salinity Lab. Staff 1954). Toprakların tuzlulaşmasını; doğal tuzlulaşma ve yapay tuzlulaşma olmak üzere ikiye ayırarak incelemek mümkündür. Doğal Tuzlulaşma; kurak iklimlerde, tuzların litosferin tuzlu katlarından geçen veya yüksek arazilerden sızan sularla taşınarak, daha alçak konumdaki arazilere getirilmesinden ya da su erozyonuyla taşınan süspanse materyalin taşkın ovalarında çökelip birikmesiyle, taşkınlar sonucu yükselen tuzlu taban sularından meydana gelmekte, iklimin gereği olarak yüzey toprağında kuvvetli evaporasyon nedeniyle, çözünmüş tuzlar suyun kapillar hareketi ile birlikte toprağın derinliklerinden profilin üst tabakalarına yükselmekte ve suyun buharlaştığı noktada birikmektedir. Yapay Tuzlulaşma ise; Sulu tarım uygulanan bölgelerde gereğinden fazla sulama, kalitesiz su ile sulama ve yetersiz drenaj sonucunda yükselen taban suyunun buharlaşmasından, yağışlı bölgelerde ise yüksek tuzlu sulama sularıyla, toprağa ilave edilen tuz miktarından kaynaklanmaktadır (Scheffer and Schachtschabel 1973) Topraklarda tuzluluk ve alkaliliğin kaynakları Primer minerallerin ayrışması Topraklardaki bütün tuzların orijini ve esas kaynağı, yer kabuğunun atmosferle temas halindeki kayalarda bulunan primer minerallerdir (U.S.Salinity Lab. Staff 1954). Yer kabuğunun ortalama olarak %0.005 i klor ve %0.06 ı sülfat olup katyonlardan da sodyum, kalsiyum ve magnezyum miktarı %2-3 arasında değişmektedir (Miller et al. 1958). Topraklarda mevcut çözünebilir tuzlar genellikle sodyum, kalsiyum ve magnezyum ile klor ve sülfat anyonlarından oluşur. Potasyum katyonu ile karbonat ve nitrat da topraklarda az 8

19 miktarda bulunabilir. Hidroliz, hidratasyon, çözünme, oksidasyon ve karbonasyon gibi kimyasal ayrışma sürecinde yukarıda bahsedilen tuzlar, zamanla açığa çıkar ve eriyebilir hale gelir. Bikarbonat iyonları, su içerisinde karbondioksitin erimesi neticesinde meydana gelirler. Karbondioksitin esas kaynağı atmosferik olabildiği gibi biyolojik de olabilir. Karbondioksit içeren sular, kimyasal çözünme işlemlerinde önemli rol oynarlar ve karbondioksit katyonlarla birleşerek bikarbonat iyonlarını meydana getirir. Karbonat ve bikarbonat iyonları birbiri ile sıkı bir şekilde ilişkilidir. Bu iyonların miktarları ph değerleri ile yakından alakalıdır. Fazla miktarda karbonat iyonları, sadece ph değerinin 9.0 ve daha fazla olduğu hallerde bulunur (U.S.Salinity Lab. Staff 1954) Bölgenin iklim durumu Nemli bölgelerde çözünen tuzlar yağış suları ile akarsulara veya yer altı sularına taşınır, bunlar aracılığı ile de göl veya denizlere kadar ulaşır. Bu nedenle nemli bölgelerde tuz birikmesi olmaz. Gerçi deniz kenarlarında delta ağızlarında bazen tuzlu topraklara rastlanır, ancak bu topraklardaki tuzlar ya deniz sularının toprağa nüfuz etmesi ya da rüzgarların deniz suyunu taşıması sonucu birikirler. Kurak ve yarı kurak bölgelerde ise minerallerin ayrışması sonucu ortaya çıkan tuzların yıkanmaları ve denizlere kadar taşınmaları tamamlanamaz. Bu bölgelerde yağış azlığı nedeniyle yıkanma azdır. Dolayısıyla çözünen tuzlar ancak çukur veya alçak alanlara taşınabilir. Drenajı yetersiz alçak alanlarda biriken ve tuz içeren sular kurak bölgelerin tipik özelliğine bağlı olarak yaz aylarında buharlaştıkça toprak içinde veya yüzeyinde birikmeye başlar. Böylece ortamda tuz miktarı fazlalaşır ve tuzlu bir toprak meydana gelir (Dinç vd. 1991). Bu iklim bölgelerinde yıllık yağış miktarı, evaporasyonun çok altında olduğundan, toprak ana materyalinin ayrışması sonucunda ortaya çıkan çözünebilir tuzlar, yağışlarla uzak mesafelere taşınamaz, hatta toprak suyu ile toprağın alt katlarına kadar yıkanıp, profilin 9

20 herhangi bir yerinde birikirler. Bundan dolayı çoraklığın temel etkenlerinden biri de suyun yetersizliğidir (Israelsen and Hansen 1965) Arazinin drenaj durumu ve topografya Toprak geçirgenliğinin düşük olması ve toprak profilinin değişik derinliklerde oluşan sertleşmiş ve çimentolaşmış katlar (fragipan, hardpan, duripan) çoraklaşmanın ana sebeplerindendir. Bozuk drenaj şartları, toprakların tuzlulaşmasında önemli bir etken olmakla beraber, tabansuyu seviyesinin yüksekliği veya toprakların geçirgenliklerinin düşük olması gibi haller de toprakların tuzlulaşmasına yol açar. Yüksek taban suyu seviyesi çoğunlukla topografya ile ilgilidir. Kurak bölgelerde yağışın az olması sebebiyle yüzey drenaj kanalları tam olarak oluşmamıştır. Bunun sonucu olarak akarsularını dışarıya akıtamayan kapalı havzalar meydana gelmiştir. Tuz açısından zengin olan ve havzanın üst kısımlarından gelen drenaj suları, havzanın tabanındaki arazilerde taban suyunun toprak yüzeyine kadar yükselmesine sebep olurlar. Bu suretle, havzanın tabanındaki topraklar belirli bir süre su altında kalabildikleri gibi, devamlı olarak su altında kalarak tuzlu gölleri oluşturabilirler. Bu şartlar altında, tuzlu yeraltı sularının toprak yüzeyine doğru yükselmesi veya yüzeydeki suların buharlaşması toprakta tuz birimine neden olur. Bu şekilde oluşan tuzlu toprakların miktarı oldukça fazladır (Oruç ve Sağlam 1979) Sulama suyunun kalitesi ve miktarı Tüm yüzey ve yeraltı su kaynakları saf olmayıp, bir miktar erimiş tuzları içerirler. Dolayısıyla her sulama ile birlikte toprağa bir miktar tuz ilave edilir(kamhorst and Bolt 1976). Toprağa ilave edilen tuz, toprak karakteristiklerine ve su kalitesine bağlı olarak zamanla topraklarda birikmeye başlar. İyi bir sulama yönetimi altındaki tarlada toprak tuzluluğu, sulama suyu tuzluluğunun 4-5 katı kadardır. Ancak gerekenden daha fazla ve düşük kaliteli sulama suyu uygulanırsa, taban suyu yükselmeye başlar ve toprak süzüğünün tuz içeriği, sulama suyu tuz içeriğinin katı kadar olabilir. Bu sakıncalı durum ancak iyi bir sulama idaresi ve etkin çalışan drenaj sistemleri ile önlenebilir (Kanber 1992). 10

21 İkincil depozitler Kurak bölgelerdeki ikincil depozitler ( Şeyl, kumtaşı, konglomera v.d) eriyebilir tuzların önemli bir kaynağını oluşturur. İkincil depozitler genellikle, deniz ve göllerin tektonik hareketlerle veya zamanla çekilmesiyle ortaya çıkarlar. Bu alanlarda, drenaj suları buharlaştıkça fazla miktarda çözünebilir tuz birikimleri meydana gelir. İkincil depozitlerin tuzlulaşmaya katkısını, Amerikanın başta Kaliforniya ve bazı eyaletlerinde (Kelley 1951), Türkiye de ise Menderes ve Söke Ovaları ile diğer denizden kazanılmış deltalarda görmek mümkündür (Saatçi ve Tuncay 1971) Toprakların tuzlulaşması Yukarıda sıralanan bir veya birkaç faktörün etkisi altında; kurak ve yarı kurak bölgelerde, evapotranspirasyonun yağıştan yüksek oluşu nedeniyle sular toprak yüzeyinden buharlaşırken beraberinde taşıdıkları tuzları toprak yüzeyinde veya yüzeye yakın kısımlarda bırakmaları sonucunda topraklar tuzlulaşmaktadır (U.S.Salinity Lab. Staff 1954) Toprakların alkalileşmesi Alkalileşme, tuzlu topraklarda değişim komplekslerindeki sodyum oranının artmasıdır. Tuzlu topraklarda, hatta kurak iklimlerdeki normal topraklarda hakim durumda bulunan Ca ve Mg tuzları çökelerek inaktif bir şekile geçer. Ca ve Mg un çökelmesi daha çok karbonatların oluşumuyla ortaya çıkmaktadır. Buharlaşma ile topraktan su kaybının artması CaCO 3 oluşumunu hızlandırır. Sonuçta ortamdaki Na un nisbi miktarı artar. Bu koşullarda, değişim komplekslerindeki tutulmuş bulunan Ca ve Mg un bir kısmı toprak çözeltisindeki oransal konsantrasyonu artmış olan Na ile yer değiştirir (U.S.Salinity Lab. Staff 1954). 11

22 Toprak çözeltisindeki iki değerli katyonlar değişim kompleksleri tarafından bir değerli olan sodyumdan daha kuvvetli bir şekilde tutulmakta ve bunların çözeltideki konsantrasyonlarının eşit olması durumunda bile adsorbe edilen Ca ve Mg un miktarları adsorbe edilen Na un birkaç katı olmaktadır. Dolayısıyla, değişim kompleksleri tarafından yeterli miktarda Na un adsorbe edilebilmesi için çözünebilir katyonların yarısı veya daha fazlasının Na olması gerekmektedir (U.S.Salinity Lab. Staff 1954) Tuzdan etkilenmiş toprakların sınıflandırılması Tuzdan etkilenmiş topraklar; bu konuda çalışan bilim adamları tarafından farklı şekillerde tanımlanmıştır. Ancak, her ne kadar farklı şekillerde tanımlansa da ifade edilmek istenen olgu, genellikle benzer özelliktedir. ABD tuzluluk laboratuarı tuzdan etkilenmiş toprakları aşağıdaki gibi sınıflandırmıştır. 1.Tuzlu Topraklar 2.Tuzlu-Alkali Topraklar 3. Alkali Topraklar (U.S.Salinity Lab.Staff 1954). Bu toprakların ayırımında kıstas olarak kabul edilen özellikleri ve değerleri şöyledir: Çizelge 2.1. Tuzdan etkilenmiş toprakların sınıflandırılması EC (ds/m) ESP ph TuzlulukSınıfları Tuzlu >4 <15 <8,5 Tuzlu-Alkali >4 >15 8,5 Alkali <4 >15 >8,5 Ruslar, Tuzlu ve alkali toprakları; Solonchak, Solonchak-Solonetz ve Solonetz olarak üç sınıfa ayırmıştır. Etz, Rus dilinde bir küçülme takısıdır ve Solonetz az tuz (az tuzlu toprak) anlamına gelmektedir. Chak ise Tatar dilinde çok manasına gelir ve Solonchak da çok tuzlu toprağı ifade etmektedir (Kelly 1951). Buna göre tuzlu toprak; Solonchak toprak, 12

23 tuzlu alkali toprak; Solonchak-Solonetz toprak, alkali toprak ise Solonetz toprağa karşılık gelmektedir Tuzlu topraklar Bu topraklarda tuzlar kendini toprak yüzeyinde çiçeklenme şeklinde veya kar yağmış gibi gösterir. Yahut buharlaşmanın meydana geldiği yere ve yıkanma durumuna bağlı olarak çeşitli tuzlar üst horizonların herhangi bir noktasında yer alır. Hakim iyonlar sırasıyla; Na, Ca, Mg ve az miktarda K ile Cl, SO 4, HCO 3 ve az miktarda CO 3 tır. Hangi iyonların daha fazla birikebileceği ve yıkanabileceği hususu, yağışlar, doğal yıkama koşulları ve sulama suyunun kalitesine bağlıdır (Dieleman 1963). Toprak yüzeyinde çiçeklenme veya kar yağmış gibi gözlemler, genelde toprakta tuzluluk problemi olduğunu gösterir. Fakat tuzluluk problemleri her zaman gözle görülebilecek kadar açık değildir. Tuzluluk gözle görülebilir bir etki yaratmaksızın verimde % 25 e varan bir azalma yaratabilir. Daha da ötesi tuz bulunmayan bir toprak yüzeyinde, jips nedeniyle beyaz lekeler gözüktüğünden tuzluluk varmış gibi teşhis yapılabilir. Tuzluluğun güvenilir teşhisi için, toprağı iyi temsil eden örnekler üzerinde doğru laboratuar testleri gerekir. Topraktaki tuzlar, su içinde çözünebilir haldedir ve toprakta su ile hareket ederler. Suyun ve tuzun hareketi, toprağın çeşitli katmanlarının permeabiliteleri, yüzey röliyefi, yüzey akışları ve sulama tarafından etkilenir. Karık sulamanın uygulandığı tarlalarda topraktaki tuz içeriği karıkların sırtlarında, karık tabanınkinden daha fazladır. Böylece toprağın tuz içeriği, düşey olarak farklı derinliklerde ve yatay olarak farklı yerlerde büyük ölçüde değişiklik gösterebilmektedir. Bu yüzden, toprağın örnek alınacak yerini belirlemede ve örnek almada yeterince iyi muhakeme ve dikkat harcanmazsa, yapılacak laboratuar çalışmalarının da bir anlamı olmayacaktır. Test etmek için arazideki tuzluluk açısından şüpheli yerlerden örnek alınır. Eğer alan ekili ya da doğal bitki örtüsü ile kaplı ise, tuzluluktan etkilenen ve etkilenmeyen alanları bitkilerin görüntüsünden anlamak mümkündür. 16 ha ya da daha az alanlarda iki örnek alma yeri genellikle yeterlidir. 16 ha dan fazla alana sahip yerlerde aynı oranda çoğaltılarak örnek alınır. Eğer orta derecede ya da şiddetli olarak tuzdan etkilenen alanlar mevcutsa ve bunlar ayırt edilebiliyorsa her alandan örnek alınmalıdır. Ürün yetiştirilen bir yerden örnek alınıyorsa örnekler 15cm den 13

24 150 cm ye kadar değişebilen kök bölgesinden alınmalıdır. Eğer ürün yetiştirilmeyen alanlardan toprak örneği alınıyorsa, örnekler cm derinliğe kadar alınmalıdır. Eğer alanda karık sulama uygulanıyorsa karık tabanından ve karık üstünden örnekler alınmalıdır (Bower 1963). Tuzlu toprakların fiziksel ve kimyasal özellikleri yatay ve dikey çok kısa mesafelerde büyük değişiklik gösterir. Toprak kolloidleri tuzların etkisiyle floküle durumdadır. Bu nedenle strüktürleri oldukça iyi, geçirgenlikleri yeterli, bünyeleri genellikle incedir. Az veya çok kireç içerirler. Ancak fazla tuzlardan dolayı çözünmez halde bulunan bu kirecin toprağa pek yararı yoktur. Çözünebilir Na, nadiren diğer katyonların yarısını geçtiğinden ve tuzların çoğu nötr olduğundan, reaksiyonları nötral, değişebilir Na miktarı azdır (Bonarius 1970). Bütün topraklar bir miktar suda çözünebilir tuzları içerir. Fakat bu tuzlar, bitki büyümesini ve tohumların çimlenmesini engelleyecek düzeyde oldukları zaman, tuzlu topraklar olarak değerlendirilir. Tuzdan etkilenmiş topraklar içerisinde, etkin bir drenaj ve iyi kaliteli su mevcutsa ıslahı en kolay toprak tuzlu topraktır. Tuzlu topraklar, çoğunlukla iyi yapılı ve permeabil olup normal fiziksel koşullara sahiptir (Lamond and Whitney 1991). Tuzlu topraklarda en fazla bulunan değişebilir katyonlar kalsiyum ve magnezyumdur. Sodyum değişebilir tuzların nadir olarak yarıdan fazlasını oluşturması nedeniyle, fazla adsorbe edilmemiştir. Potasyum az miktarda bulunabilir. Anyonlardan Cl ve SO 4 hakim durumda olup az miktarda HCO 3 ve NO 3 bulunabilir. Tuzlu topraklarda ise genellikle CO 3 yoktur (U.S.Salinity Lab.Staff 1954) Tuzlu alkali topraklar Tuzlu-Alkali topraklar, tuzlu ve alkali topraklar arasında geçit aşaması oluştururlar. Tuzlu topraklarda olduğu gibi fazla miktarda çözünebilir tuz içermelerinin yanısıra, alkali topraklarda olduğu gibi değişebilir sodyum oranları da yüksektir. Genel karakterleri itibariyle hem tuzlu, hem de alkali topraklara benzerler. Dünyada ve 14

25 ülkemizde oldukça yaygın bulunurlar (Bonarius 1970, Oruç ve Sağlam 1970, Bahtiyar 1971). Tuzlu alkali topraklar, kültür bitkilerinin normal gelişmesini engelleyecek düzeyde tuz ve sodyum içeren topraklar olarak tanımlanırlar. Bu topraklar tuzlulaşma ve alkalileşme olaylarının birlikte etkileri sonucu oluşur. Görünüşleri itibariyle genellikle tuzlu topraklara benzerler. Tuzlu alkali topraklar herhangi bir kimyasal madde verilmeksizin yıkanırsa sodyum başat duruma geçer ve toprak alkali hale gelir. Toprak çözeltisindeki tuzların konsantrasyonu azaldığında, değişebilir Na hidrolize olarak NaOH oluşur. Aşağıdaki reaksiyonda görüldüğü gibi sodyum hidroksit havadan adsorbe edilen veya mikroorganizmaların oluşturduğu CO 2 ile reaksiyona girerek Na 2 CO 3 a dönüşür. Sonuçta hem ph yükselir hem de kolloidler disperse olur. 2NaOH + CO 2 Na 2 CO 3 + H 2 O Alkali topraklar Alkali toprakların yüzeyinde 3-5cm gevşek bir kat bulunur. Bu kattaki kolloidler dispers olmuştur. A horizonun altında alkali topraklar için tipik olan kolumnar strüktürlü, sert ve nispeten koyu renkli bir B horizonu yer alır ve bu horizonun geçirgenliği oldukça azdır. Yüzey toprağındaki organik kolloidlerin Na 2 CO 3 ile dispersiyonu nedeniyle bu toprakların yüzeyi siyahımsı bir renktedir. Bu toprakların ıslahı için kimyasal ıslah maddelerinin (CaSO 4. 2H 2 O, H 2 SO 4, HCl vb.) kullanılması gereklidir (Kelly 1951). Bu topraklar tamamen tekselleşmiş ve suyu kabul etmez bir durumdadırlar. Bundan dolayı Amerikalılar bu topraklara Siyah Alkali adı da verilmektedir. Rusların Solonetz dedikleri topraklara karşılık gelir. Islahları çok güç olup, mutlaka kimyasal ıslah maddesi kullanılmasını gerektirirler (Janert 1964). 15

26 Alkali topraklar düşük tuz içeriğine karşılık yüksek bir değişebilir sodyum yüzdesi ve yüksek bir ph ile karakterize edilirler. Yüksek miktardaki değişebilir sodyum, toprakta aşırı dispersiyon yaratır. Buna bağlı olarak toprak strüktürü bozulur, geçirgenlik son derecede düşer (Israelsen and Hansen 1965). Alkalileşme olayı, yani toprakta sodyum konsantrasyonunun artması, tuzlulaşmanın doğal bir sonucu olup, pratik olarak toprakta değişebilir sodyumun (NaX) birikmesidir (Pagel 1968). Solonetzik B horizonunun oluşmasında mevsimsel tuz ve su hareketinin rolü ile ilgili yapılan bir araştırmada; toprak pedonundan alınan örneklerdeki çözünebilir tuzların kimyasal kompozisyonu ile taban suyu örneklerinin kimyasal kompozisyonun birbirine benzediği ve hem toprakta hem de taban suyunda dominant katyonun Na olduğu, anyonun ise sırasıyla SO 4 ve HCO 3 olduğu bildirilmiştir. Bu yüzden, toprakların kimyasal özellikleri taban suyunun kimyasal özelliğini direkt olarak yansıtmaktadır. Ayrıca, fazla çözünebilir tuzlardan NaHCO 3 ın diğer tuzlara göre toprak yüzeyinin ilk 40 cm derinlik içinde çok yüksek konsantrasyonda olmasına karşın az çözünebilir tuzlardan CaSO 4 ve MgSO 4 ın 40 cm nin altındaki derinliklerde fazla olduğu tespit edilmiştir (Miller and Pawluk 1993). Topografya ve mevsimsel iyon dinamiklerinin Solonetz toprakların oluşumuna etkisi ile ilgili yapılan bir araştırmada, çalışma alanı olarak aynı bölgede Solonetz toprak oluşumunun farklı aşamalarını temsil eden dört farklı nokta seçilmiştir. Genellikle bu noktaların hepsinde EC, Na, Mg, Ca, SO 4, HCO 3 değerleri ilkbaharda düşük, yaz ve sonbaharda ise yüksek bulunmuştur. Bu durum bitki büyüme mevsimindeki evapotranspirasyon artışından kaynaklanmıştır. Sodyumun toprak profilindeki mevsimsel değişimin kalsiyum ve magnezyuma göre yüksek olmasının nedeni, değişim kompleksleri üzerindeki divalent katyonların daha kuvvetli tutulmasıdır. Anyonlardan HCO 3 iyonu ise genellikle üst horizonlarda SO 4 iyonuna göre daha fazla; SO 4 iyonu ise alt horizonlarda yüksek bulunmuştur. Bu durum, HCO 3 tuzlarının SO 4 tuzlarına göre daha fazla çözünebilir olmasından ileri geldiği ve toprak pedonundaki iyon dinamiğinin Solonetz toprak oluşumunu etkilediği vurgulanmaktadır (Miller and Pawluk 1993). 16

27 2.1.5 Tuzdan etkilenmiş toprakların Islahı Tuzdan etkilenmiş topraklar çok geniş kapsamlı olup, kültür bitkileri tarımında ekonomik düzeyde ürün vermeyen, nitelikleri ekonomik tarım yapmaya elverişli olmayan toprakları ifade etmektedir. Tuzluluk ve alkalilik sorunu içeren toprakların iyileştirilmesinde yaygın olarak kullanılan yöntemler 4 grup altında toplanmıştır (Kırda 1979). a) Derin sürüm, patlatma, kumlama gibi fiziksel yöntemler, b) Bitki yetiştirerek toprak geçirgenliğinin artırılması ve köklerin salgıladıkları asitlerin etkileri ile alkaliliğin giderilmesini sağlamak gibi biyolojik yöntemler, c) Topraktaki değişebilir sodyumun azaltılabilmesi için onunla yer değiştirebilecek çözünebilir Ca iyonu içeriğini artırıcı kimyasal maddelerin kullanılmasını gerektiren kimyasal yöntemler, d) Kapalı veya açık drenaj sistemlerinin açılması ile tuzlu toprakların yıkanmasının sağlandığı hidroteknik yöntemler. Tuzdan etkilenmiş toprağın sadece, tuzluluk derecesi, değişebilir sodyum yüzdesi (ESP); ph ve kireç (CaCO 3 ) içeriğine bakarak yapılan önerilerin hatalı olabileceği düşünülmeli ve büyük ıslah proje uygulamalarına geçilmeden önce mutlaka arazide yerinde deneme tarlası kurularak gerekli ön çalışmalar yapılmalıdır. Tuzdan etkilenmiş toprakların iyileştirilmeleri için yapılacak çalışmalardaki başarı, tuzluluk problemlerinin şiddetinin ve özelliğinin doğru bir şekilde bilinmesine bağlıdır. Yetersiz bilgi, çiftçilerin tuza dayanıklı bitkiler yerine tuza hassas bitki yetiştirmelerine ya da kimyasal ıslah maddelerini başarısız olarak kullanmalarına sebep olabilir. Topraktaki tuz problemini teşhis etmek için toprakta ve bitkinin yetişmesi üzerinde gözlem yapmak yeterli değildir. 17

28 Tuzlu toprakların ıslahı Tuzlu toprakların ıslahında amaç, bitki kök bölgesindeki bitkilere zarar verecek düzeye ulaşmış olan tuzların yıkanarak bu bölgeden uzaklaştırılmasıdır. Yıkama toprağa çeşitli şekillerde ulaşan tuzların denetlenmesinde önemli bir etkendir. Eğer, topraktaki çözünebilir tuzlar yıkanarak kök bölgesinden aşağılara atılmaz ise, zamanla toprakta tuz birikimi olur ve bitki gelişimi engellenir. Tuzların toprak profilinde birikmesi genellikle kullanılan sulama suyu miktarı ve tuz içeriği ile orantılı olarak artmaktadır. Ülkemizde tuzlu ve sodyumlu toprakların ıslahı ile ilgili ilk çalışmalar Alifakılı- Tarsus ta başlamıştır (Dinçer 1953). Tarsus ovasındaki çorak alanlarda iki yıl üst üste yapılan çeltik tarımıyla cm lik toprak profilinde çözünebilir tuzların % ten e kadar yıkanabildiği belirtilmektedir (Alap 1959). Ayyıldız (1968), Alifakılı Tarsus tuzlu topraklarının fiziksel ve kimyasal özellikleri detaylı bir şekilde araştırarak, mevcut tuzların drenaj sistemi sağlandıktan sonra yıkama ile giderilebileceğini tespit etmiştir. Malya Devlet Üretme Çiftliği Çorak topraklarının oluş sebepleri ve ıslah çarelerinin araştırıldığı bir çalışmada, çoraklığı meydana getiren sebeplerin jeolojik yapı, topografik durum, drenaj yetersizliği, kurak iklim ve yüksek taban suyu gibi faktörler olduğu belirlenmiştir. Çorak alanların ıslahı için; taban suyu seviyesinin düşürülmesi, suda çözünebilir tuzların topraktan uzaklaştırılması, kimyasal ıslah maddeleri ile değişebilir zararlı katyonların giderilmesi, mekanik ıslah ve tuza dayanıklı bitkilerin yetiştirilmesi gerektiği vurgulanmaktadır. Çoraklaşması muhtemel sahalarda çoraklaşmayı önlemek için; buharlaşmayı önlemek maksadıyla, bu sahaların nadasa bırakılmayıp devamlı surette örtülü bulundurulması, bitki artıklarının yakılmaması ve bu alanların mera haline getirilmesi önerilmektedir (Munsuz 1969). Toprak tuzluluğunun istenilen bir düzeye düşürülmesinde, gereksinim duyulan yıkama suyu miktarının önceden güvenilir bir şekilde belirlenmesi, tuzlu alanların ıslahları ile ilgili planlamada en önemli işlemlerden birini teşkil etmektedir (Berkman 1973). 18

29 Nielsen et al. (1964), verimi önemli ölçüde azaltacak kadar yüksek konsantrasyonda çözünmüş tuzların bulunduğu toprakların ıslahında, uzun yıllar toprak yüzeyinde devamlı su göllendirilip tuzların yıkanmalarına sağlama yoluna gidildiğini bildirmiştir. Dieleman (1971), toprak su sisteminde tuzların dinamiği ile ilgili yapılan bir çalışmada, yıkama suyunun bir kısmının büyük çaplı gözeneklerden, çatlaklardan ve kök kanallarından hızla aşağı doğru hareket ederek suyun tercihli bir akış yaparak, toprak çözeltisi ile hiçbir karışıma uğramadan ve hiçbir iyon yıkaması yapmaksızın drene olabileceğini, bu şekilde drene olan sular dolayısıyla yıkama etkinliğinin de düşük olacağını bildirmektedir. Nadası kapsayan mevsimlik tarım altındaki toprakların drene edilmesi ile ilgili yapılan çalışmada; mevsimin son sulamasından kısa bir süre sonra yıkama suyunun aşağıya doğru sızmasının sona ermesine rağmen, alt topraktaki taban suyu düzeyi dren yüzeyi üzerinde bulunduğu sürece, taban suyunun drenlere boşalımı devam etmektedir. Taban suyu düzeyi, gittikçe yavaşlayan dren boşalımına uygun olarak yavaşlayan bir hızda aşağı doğru çekilmektedir. Bu sürede, toprak yüzeyindeki buharlaşmanın etkisi altında toprak profili gittikçe kurumaktadır. Bu koşullar içerisinde gelişen kapillar kuvvetler ile toprak rutubetinin, toprak yüzeyinde ve toprak yüzeyi yakınlarında gittikçe daha fazla tuz birikimine yol açacak şekilde yukarıya doğru yükseldiği vurgulanmaktadır (Berkman 1973). Bafra ovasındaki tuzlu toprakların ıslahı için gerekli yıkama suyu miktarı ve yıkama süresinin tespiti için yapılan çalışmada tuzluluğunun % 80 inin giderilmesi için toprak derinliğinin 6.5 katı yıkama suyunun yeterli olacağı tespit edilmiştir (Mavi 1981). Yıkama işleminin soğuk bölgelerde don olayının drenajı güçlendireceğinden dolayı sonbahar donlarından önce, sıcak bölgelerde ise kışın yapılmasının en uygun olduğu kabul edilmektedir (Ayyıldız 1983). 19

30 Aksaray ovasında tuzlu- alkali ve borlu topraklarda yapılan yıkama denemesinde, toplam çözünebilir tuzların %80 inin yıkanması için toprak derinliğinin 5 katı su gerektiği bulunmuştur(bahçeci 1984). Tuzlu toprakları ıslah etmek amacıyla yapılan yıkamanın başarıya ulaşması ve devamlılığının sağlanması etkin bir drenaj sistemine bağlıdır. Bu yüzden gerekli drenaj koşulları sağlandıktan sonra salma, göllendirme veya yağmurlama şeklindeki su ile profildeki tuzlar yıkanmalıdır (U.S.Salinity Lab.Staff 1954) Alkali toprakların ıslahı Kimyasal ıslah maddeleri tuzlu-alkali ve alkali toprakların ıslahında kullanılmaktadır. Değişebilir sodyumun miktarının düşürülebilmesi için değişim komplekslerindeki sodyumla yer değiştirebilecek, kalsiyum veya magnezyum iyonlarına gereksinim vardır. Bu ihtiyacı karşılamak için tuzlu-alkali ve alkali toprakların ıslahında kullanılan jips toprakta iki çeşit reaksiyon meydana getirir. 1.Toprağın değişim komplekslerindeki değişebilir Na iyonları Ca iyonları ile yer değiştirir. CaSO Na-X Ca-X + Na 2 SO 4 Reaksiyon sonucu oluşan sodyum sülfat eriyebilir formda olduğu için kolay yıkanır. 2. Jips genellikle değişebilir sodyumla birlikte, toprak çözeltisinde bulunan sodyum karbonat ile reaksiyona girer. CaSO 4 + Na 2 CO 3 Ca-X + Na 2 SO 4 Reaksiyon sonucu oluşan sodyum sülfat tuzunun fazlası yıkanır, kalsiyum karbonat ise çöker (Kelly 1951). Tuzlu - Alkali toprakların ıslahında, yüksek orandaki değişebilir Na dan dolayı, yıkamanın yanısıra kimyasal ıslah maddelerinin de kullanılması gerekmektedir (Munsuz 1969). Bu topraklarda yıkamayla, toprak çözeltisindeki tuz konsantrasyonu düşürülünce, değişebilir Na nın bir kısmı hidrolize olarak NaOH meydana gelir. Toprak suyunda çözünmüş olan, toprak havasındaki CO 2 in etkisiyle NaOH, sodyum karbonata (Na 2 CO 3 ) dönüşür ve toprak 20

31 çok kuvvetli alkali bir reaksiyon (ph>9,0) kazanır. Kolloidler dispers olur ve toprak aktivitesini, canlılığını kaybeder (Israelsan and Hansen 1965). Sezen (1991) e göre uzun süre tarım yapılamayan bu sorunlu toprakların organik madde miktarları oldukça düşüktür. Diğer yandan ıslah dolayısıyla yapılan yıkamalar sonucunda toprağın organik maddesi de yıkamayla azalmaktadır. Islah sonucunda; kimyasal yönden hedefe varılmış ancak fiziksel yönden yetersiz olan verimliliği ve üretkenliği oldukça düşük olan bir toprak meydana gelmektedir. Bu nedenle ıslah esnasında veya ıslah sonrasında toprağa organik madde ilavesi yararlı bir amenajman pratiğidir. Alkali ve tuzlu alkali toprakların iyileştirilmesinde herhangi bir kimyasal ıslah maddesi kullanılmadan yıkama yapılırsa, bu durum killerin şişmesine ve disperse olarak toprak gözeneklerini tıkamasına sebep olur. Gözeneklerin tıkanması toprak geçirgenliğini azaltacağından böyle toprakların ıslahı daha güç olmaktadır. Kullanılacak kimyasal ıslah maddesinin cinsi ve miktarı, ilk planda toprak analiz sonuçlarına dayanılarak tahmin edilirken, esas itibariyle çok büyük yatırım gerektiren ıslah işine girişmeden önce, problem sahasında kurulacak tarla denemesi sonuçlarına göre hareket edilmelidir. İnceoğlu (1976) tarafından Bor-Pınarbaşı çorak topraklarının ıslahı için yapılan çalışmada, ıslah maddesi olarak jips, kükürt ve çiftlik gübresi kullanılmıştır. Yüksek düzeyde uygulanan jipsin, alkaliliğin giderilmesinde etkili olduğu, kükürdün ikinci yıldan sonra etkili olabildiği, buna karşılık çiftlik gübresinin alkaliliği gidermede hiçbir etkisinin olmadığı belirtilmiştir. Alkali ve tuzlu alkali toprakların ıslahında kullanılan ıslah maddeleri genellikle üç grup altında toplanmaktadır. Bunlar; çözünürlüğü yüksek kalsiyum tuzları (CaCl 2, CaSO 4. 2H 2 O), asit veya asit oluşturan kimyasal maddeler [ S, H 2 SO 4, FeSO 4, Al 2 (SO4) 3 ] ve çözünürlüğü düşük olan kalsiyum bileşikleridir. Alkali toprakların ıslahında kalsiyum kaynağı olarak ucuz ve kolay bulunabilir olması nedeniyle en fazla jips kullanılmaktadır (Kamphorst and Bolt 1976). 21