MERALARDA BİTKİLENDİRME, KORUMA VE GÜBRELEME UYGULAMALARININ TOPRAK FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİNE ETKİLERİ ÖZET

Transkript

1 III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi Mayıs 2010 Cilt: III Sayfa: MERALARDA BİTKİLENDİRME, KORUMA VE GÜBRELEME UYGULAMALARININ TOPRAK FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİNE ETKİLERİ İrfan OĞUZ 1, Sabit ERŞAHİN 2, Fergan KARAER 3, Tahsin TAŞYUREK 4 1 Toprak ve Su Kaynakları Tokat Araştırma Enstitüsü, Tokat, irfanoguz@yahoo.com; 2 Çankırı Karatekin Üniversitesi, Toprak ve Ekoloji Bölümü, Çankırı; 3 Eğitim Fakültesi, Amasya Üniversitesi, Amasya; 4 Tarım İl Müdürlüğü, Sivas ÖZET Bu çalışmada, Sivas Şarkışla Karakuz Köyü bozulmuş mera alanında koruma, gübreleme ve bitkilendirme (A), koruma ve gübreleme (B), koruma (C) ve otlatmaya açık bırakma (D) uygulamalarının toprak fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkileri araştırılmıştır. Sonuçlar, toprak bünyesi, agregasyon indeksi, strüktür stabilitesi ve tarla kapasitesi önemli bir farklılık göstermediğini, hacim ağırlığının C ve D konularında arttığını ve solma noktasının D konusunda diğer konulara göre daha yüksek olduğunu göstermektedir. Su geçirgenliği A ve B konularında daha yüksek iken, elektriksel iletkenlik (EC), 2005 yılında A ve B konularında artmış ancak takip eden yıllarda diğer konu uygulamaları ile aynı düzeye gelmiştir. ph kapsamları otlatmaya açık parselde diğer parsellere göre daha yüksek çıkarken, kireç içeriği, A konusunda gittikçe azalmış, diğer konularda artma göstermiştir. Fosfor içeriği A ve B parsellerinde, C ve D konularına göre daha yüksek bulunmuş, potasyum içeriği vejetatif gelişmenin daha fazla olduğu A ve B parsellerinde düşmüş, toprak organik maddesi üst toprakta tüm konularda azalmıştır. Anahtar Kelimeler: Mera, toprak fiziksel özellikleri, toprak kimyasal özellikleri, mera kalitesi, Sivas THE EFFECT OF PLANTATION, PROTECTION AND FERTILIZATION APPLICATIONS ON SOIL PHSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES IN RANGELAND ABSTRACT This study was conducted to analyze the effect of treatments; fertilized, planted, and not grazed (A), planted and not grazed (B), not grazed (C), and grazed (D) on pasture quality and some physical and chemical properties of degraded rangeland soils in Karakuz of Sivas, Turkey. Results showed that structural stability, and soil strucutal index were unaffected by treatments; bulk density increased in treatments C and D, and wilting point water content increased in treatment D. Hydraulic conductivity increased in treatments A and B, and electical conductivity (EC) increased in A and B in 2005 while it showed no difference among the treatments in the following years. ph was greater in grazed parsels and CaCO 3 content decreased in treatment A while it increased in the rest of the treatments. Phosphorous content was greater in treatments A and B compared to C and D, and potassium content was lower in A and B due to greater vegetatif growth in these treatments. Soil organic matter content decreased in all four treatments in topsoil. Key words: rangeland, soil physical properties, soil chemical propreties, pasture quality, Sivas. 1. GİRİŞ Toprak bozulması, kuraklık ve sonuçta çölleşme eğilimi, tarım, mera ve orman alanlarını tehdit etmektedir. Uygun uygulamalar bu sürecin olumsuz etkilerini azaltacaktır. 963

2 Kurak mera alanlarında etkili toprak ve su planlaması, sürdürülebilir yönetimin en etkili prensiplerinden biridir (Snyman, 1998; Dube, 1999; Oesterheld vd., 2001; Flemmer vd., 2002a,b) çünkü kurak ve yarı kurak alanlarda çok yıllık bitkilerin hayatiyetlerini sürdürmeleri ve üretimi, yeterli su ve besin elementi olan yerlerle sınırlıdır (Ghebrehiwot vd., 2006), dolayısıyla bitki büyüme düzenini daha iyi anlamada verimlilik ve elverişli rutubet arasındaki etkileşimi anlamak esastır (Flemmer vd., 2003; Wiegand vd., 2004; Snyman, 2005). Kurak alanlarda su elverişliliğinde (Snyman, 1999; Busso vd., 2003) ve vejetasyon dinamiğinde geçici büyük değişimler söz konusudur (Snyder and Tartowski, 2006; Ferna ndez, 2007; Rodriguez vd., 2007; Swemmer vd., 2007). Düşük besin kapsamı olan mera topraklarında, organik madde ve besin döngüsü olumsuz etkilenerek giderek azalmakta, sonuçta verimlilik düşmektedir. Meralara gübre uygulamaları bitki verimliliğini artırmaktadır. Türkiye de mera toprakları aşırı otlatma ve kuraklık yanı sıra çeşitli nedenlerden bozulmaktadır. Çoğu mera toprakları besin maddelerini ve toprak zerrelerini taşıyan erozyon nedeniyle verimliliğini ve kalitesini kaybetmiştir. Aşınmış topraklar aşınmamış topraklara kıyasla daha düşük elverişli hidrolojik özellikler sağlar ve bu aşınmış sahalarda kuraklığa yol açar (Rostagno, 1989). Bu alanlar bozulmaya başladığında besin elementlerini, su tutma kapasitesini, bitki örtüsünü ve toprak taneciklerini erozyon yoluyla giderek kaybederler (Ayoub, 1998). Meralarda toprak organik maddesi, elverişli P miktarı, toprak rutubetini artırmak gibi bazı kültürel uygulamalar üretim miktarını artırarak diğer çevresel yararlar yanı sıra hayvan otlatma kapasitesini artırır. Bozulmuş mera alanlarının iyileştirilmesi toprak organik karbonun ve bitki besin maddelerinin iyileştirilmesine bağlıdır (Martinez vd., 2002). Dolayısıyla mera yönetiminde amaç, kuru ot verimi ve bitki gelişiminin artırılması ile birlikte toprak karbon içeriği ile bitki besin maddeleri düzeylerini artıracak uygulamalara öncelik vermektir (White vd., 1997). İnorganik gübreler meraları geliştirmede ve toprak kalitesini artırmada etkili olabilirler. Ayrıca koruma ve bitkilendirme uygulamaları da mera ve toprak kalitesi üzerine olumlu katkılarda bulunabilir. Bu çalışmanın amacı araştırma alanında doğal olarak yaşayan bazı bitki türleri ile bitkilendirme, kimyasal gübreleme, koruma ve doğal mera uygulamalarının toprak özellikleri üzerine etkilerini araştırmaktır. Bu uygulamalar bozulmuş mera alanlarında kötü gidişi tersine çevirerek toprak kalitesine etkileri bakımından zamansal olarak izlenmiştir. 2. YÖNTEM Araştırma Sivas İli, Şarkışla İlçesi, Karakuz Köyü mera alanında yürütülmüştür. Çalışma alanı denizden 1411 m yükseklikte olup, ortalama yağış mm yıl- 1 dır. Ortalama yıllık sıcaklığın 9.4 o C (DMİ, 2009) olduğu çalışma alanında hakim vejetasyon buğdaygil ve baklagildir. Doğal mera alanı aşırı otlatma ve kuraklık gibi dış etkilerle tahrip olmuştur. Çalışma %15-20 eğimli 4 parselde tekerrürsüz olarak yürütülmüştür. A konusu (karışım) parsele; %20 Agropyron cristatum, %40 Sanguisorba minor ve %40 Hedysarum pogonocarpum bitkilerini içeren karışım tarihinde doğal merada 50 cm aralıklarla eğim doğrultusunda açılan çizilere ekilmiştir. Bu parsel ekimle birlikte tel çit içerisine alınarak otlatmaya tamamen kapalı hale getirilmiştir. Bu parsele ekimle birlikte 25 kg/da kompoze gübre ( ) uygulanmıştır. B konusu parselde yer alan doğal mera, otlatmaya sürekli kapalı tutulmuş ve yanlızca araştırmanın ilk yılında olmak üzere 25 kg/da kompoze gübre ( ) uygulanmıştır. C konusu parselde yer alan doğal mera yanlızca 964

3 otlatmaya kapalı tutulmuş ve gübre uygulanmamıştır. D konusu parselde yer alan doğal mera ise otlatmaya açık tutulmuş ve gübre uygulanmamıştır. Araştırmanın ilk yılı hiçbir parselde hasat yapılmamıştır. Tüm araştırma parsellerindeki bitkilerin hasat işlemleri bir sonraki yıldan itibaren haziran ayında ve aynı dönemde yapılmıştır. Toprak örnekleri her bir parselden olmak üzere her yıl haziran ayında 0-0,2 m ve 0,2-0,4 m derinliklerden bozulmuş ve bozulmamış örnek olarak alınmış ve aşağıdaki analizler yapılmıştır; Toprak Organik maddesi Walkley-Black yöntemiyle, toprak ph sı 1:2 toprak:su süspansiyonunda, CaCO 3 içeriği kalsimetrede, EC satürasyon süzüğünde, elverişli fosfor Olsen metodu ile, elverişli potasyum flame potometre ile, katyon değişim kapasitesi toprak örneklerini sodyum asetat ile doyurmak suretiyle, hidrolik geçirgenlik doygun koşullarda laboratuarda silindirlerde, agregasyon indeksi agregatların OAÇ değerlerinden primer tanelerin ortalama ağırlık çapı değerlerinin çıkarılmasıyla, strüktür stabilitesi bir toprağın su ile temas eden fraksiyonların aynı toprağın dispersiyonu sonucu meydana gelen franksiyonlarıyla olan farkından, tekstür Bouyoucous hidrometre yöntemi ile, tarla kapasitesi 1/3 atm basınç altında basınçlı membran aleti ile, solma noktası 15 atm basınç altında basınçlı membran aleti ile ve hacim ağırlığı silindir yöntemi ile belirlenmiştir (Tüzüner, 1980). 3. BULGULAR Toprak Fiziksel Özellikleri Araştırma parselleri toprak fiziksel özelliklerindeki değişimi izlemek amacıyla 5 yıllık dönemler halinde alınan bozulmuş ve bozulmamış toprak örneklerinde bazı analizler yapılmıştır. Bu amaçla 2004 ve 2008 yıllarında iki dönem halinde toprak örnekleri alınarak analiz edilmiştir. Her iki dönem için toprak fiziksel özellikler karşılaştırılarak değişimler irdelenmiştir (Çizelge 1 ve Çizelge 2). 965

4 Toprak fiziksel özelliklerindeki 2004 ve 2008 yılları arasındaki değişim üst ve alt toprak katmanları için karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Her iki farklı derinlik için bünye dağılımı incelendiğinde, konular ve dönemler arasında dikkate değer bir farklılığın olmadığı görülmektedir. Toprak bünyesi kısa sürede değişmemekte olup bu sonuç doğaldır. Üst toprak, A ve C ile B ve D konuları 2004 yılında tarla kapasitesi değeri olarak benzerlik göstermiş olup 2008 yılında tüm konular yaklaşık aynı değerleri göstermiştir. Solma noktası D konusunda, 2008 yılında diğer konulardan daha yüksek olmuştur. C konusunun hacim ağırlığı değeri daha fazla olmuştur. Alt toprak örneklerinde tarla kapasitesi ve solma noktası değerleri üst toprak örneklerine göre daha fazla farklılık göstermiştir. Hacim ağırlığı konular arasında fazla değişmemekle birlikte B konusunda hacim ağırlığının daha yüksek olduğu belirlenmiştir. A ve B konularının 2004 yılında tarla kapasitesi değerleri yüksek, C ve D konularının ise düşük olduğu ancak 2008 yılında tüm konuların tarla kapasitesi değerlerinin benzer olduğu görülmektedir. Solma noktası 2004 yılında A, B, C ve D konularına doğru azalma eğiliminde iken, 2008 yılında artma eğilimine girmiştir. D konusunun solma noktası artmıştır. Araştırma yeri topraklarının strüktür stabilitesi 2004 yılına göre 2008 yılında azalmış ancak agregasyon indeks değerleri artmıştır. Toprak Kimyasal Özellikleri Araştırma parsellerinin üst ve alt toprak katmanlarında olası kimyasal değişimleri ve değişim eğilimini gözlemlemek amacıyla her yıl haziran ayında toprak örnekleri alınmıştır. Toprakların tuz, ph, kireç, P 2 O 5, K 2 O ve organik madde içerikleri ve yıllık değişimleri beş yıllık dönemde izlenmiştir (Çizelge 5 ve Çizelge 6). Katyon değişim kapasitesi 2004 ve 2008 yıllarında olmak üzere iki dönem için belirlenmiştir. Üst ve alt topraklar tuz kapsamları bakımından tuzsuz sınıfında yer almıştır. Üst toprakta gübre uygulanmış A ve B konularının tuz içeriği 2005 yılında, diğer konulara göre daha yüksek olmuştur. Diğer yıllar ise yağışların etkisiyle gübre etkisi ortadan kalkmış ve diğer konularla paralel seviyede olmuştur. Araştırma süresince genel olarak üst toprak katmanlarında, tuz kapsamlarında azalma eğilimi söz konusudur (Şekil 1). Azalma eğilimi, gübre uygulamaları yapılan A ve B konularında, gübre uygulanmamış C ve D konularına göre daha yüksek olmuştur. Alt toprak katmanlarında A ve B konuları tuz içerikleri azalma eğiliminde iken, C parselinde hemen hiç değişmemiş ancak D konusu parselde artma eğilimi görülmüştür (Şekil 2). İlk yıl uygulanan ticari gübrelerin (A ve B konuları) 966

5 uygulamayı takip eden 2005 yılında, tuz kapsamında artışa neden olmuş ancak yağışlarla bu etki azalmıştır. Nitekim ticari gübre uygulanmayan C parselinde tuz seyri uzun dönemde hiç değişmemiştir. Otlatmaya açık doğal mera konusunda (D) ise, hayvan hareketlerinin devamına bağlı olarak hayvan artıkları alt toprak tuz kapsamında az da olsa artış eğilimi meydana getirmiştir. ph, üst ve alt topraklarda C ve D konularında, A ve B konularına göre daha yüksek olmuştur (Şekil 3, Şekil 4). ph, koruma altında bulunan ve gübre uygulanmış A ve B konuları için artma eğiliminde ve gübre uygulanmayan C konusu için azalma eğiliminde olmuştur. Gübre uygulanmamış ve otlatmaya açık bulunan D konusu parsellerde ise ph neredeyse değişmemiştir. Araştırma parsellerinde gübre uygulamaları konularında görülen ph değerinde artış eğilimi, uygulanan gübrenin vejetasyon gelişimini teşvik etmesi ve artan bitki su tüketimine bağlı olarak toprak rutubetinin azalmasından kaynaklanmış olabilir. Üst ve alt toprak kireç içerikleri A konusunda gittikçe azalırken diğer parsellerde artma eğiliminde bulunmuştur (Şekil 5 ve Şekil 6). Yağış yetersizliği ve buharlaşma kirecin üst katmanlara doğru taşınması, bu artışın nedeni olduğu düşünülmektedir. A konusunda ise kireç miktarında görülen azalma eğilimi, artan kök faaliyetlerine bağlı olarak kirecin aşağı katmanlarda tutulması ve su tüketiminin evaporasyon kadar transpirasyonla gerçekleşmesine bağlanmaktadır. Üst toprak katmanlarında P 2 O 5 içerikleri çok düşük ve çok yüksek arasında değişmiştir. Gübre uygulanmış A ve B konusu parsellerin fosfor içeriği gübre uygulaması yapılmayan C ve D parsellerine göre daha yüksek olmuştur. Tek başına koruma bile fosfor düzeyinde artışa neden olmuştur. A, C ve D konularında üst toprak fosfor içeriği neredeyse hiç değişmezken, B konusu parselde artma eğiliminde olmuştur. Bu durum üst 967

6 toprak katmanı için A konusuna uygulanan fosforlu gübrenin yeterli olması ve mevcut vejetatif gelişmeyi sağlaması ile açıklanabilir. Ayrıca araştırma parsellerinde en iyi gelişim görülen A konusu vejetasyonun yeterli kök gelişimine bağlı olarak üst toprak katmanından fosfor tüketmediği düşünülebilir. B konusunda ise, A konusu parsele oranla daha az fosfor tüketilmiş ve fosforun daha ziyade gelişen köklerle alt topraktan alınması söz konusu olmuştur. Alt toprak katmanlarında P 2 O 5 içerikleri çok az, az ve orta düzeyde olmuştur. Araştırma süresince gübre uygulanmış A ve B parselleri alt toprak fosfor kapsamı artma eğiliminde olmuştur (Şekil 8). Gübre uygulaması ve koruma önlemi vejetatif gelişmeyi teşvik etmiş bu durum alt toprakta biyolojik faaliyetleri artırmış ve elverişli fosfor düzeyini yükseltmiştir. Yalnızca koruma uygulaması altında (C konusu), artan vejetatif gelişme nedeniyle toprakta mevcut fosforun daha da azalmasına neden olmuştur. C ve D konuları alt toprak fosfor kapsamları araştırma süresince azalma eğiliminde olmuştur. Araştırma parselleri üst toprak potasyum içerikleri düşük yeter düzeylerde olmuştur. Vejetatif gelişmenin daha fazla olduğu A ve B parsellerinde mera bitkilerinin ortamdaki potasyumu tüketmeleri sonucu potasyum içerikleri azalma göstermiştir (Şekil 9). Daha az vejetatif gelişme görülen C ve D parsellerinde ise potasyum artma eğiliminde olmuştur. Alt toprakların potasyum kapsamı orta yeter düzeyde tespit edilmiştir. Vejetatif gelişmeye bağlı olarak alt toprakta potasyum kapsamında bir artış eğilimi görülmüş olup en fazla artış eğilimi otlatmaya kapalı, ancak A ve B konularına kıyasla daha az vejetatif gelişim gösteren C parselinde meydana gelmiştir(şekil 10). Araştırma parselleri üst toprak organik madde içerikleri çok az az düzeyde, alt toprak organik madde içerikleri ise az düzeyde olmuştur. Üst toprak organik madde içeriği yıllar itibarıyla azalma eğiliminde olurken (Şakil 11), alt toprak organik madde içeriği yıllar itibarıyla artan kök faaliyetlerine bağlı olarak artma eğiliminde olmuştur (Şekil 12). 968

7 969

8 4. SONUÇ Sivas koşullarında mera alanlarında, koruma ile birlikte bitkilendirme ve gübreleme (A konusu), koruma ile birlikte gübreleme (B konusu), yalnızca koruma (C konusu) ve otlatmaya açık bırakma (D konusu) gibi dört farklı uygulamanın toprağın bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerine olası etkileri 5 yıllık dönemde incelenmiştir. 970

9 Toprak bünyesi, tarla kapasitesi, solma noktası, hacim ağırlığı, hidrolik geçirgenlik, strüktür stabilitesi ve agregasyon indeksi gibi fiziksel özellikler beş yıllık dönemde konular arasında dikkate değer bir farklılık göstermemiştir. Toprak kimyasal özelliklerinden tuz, ph, K 2 O ve organik madde uygulamalardan etkilenmekle birlikte bariz bir farklılık meydana gelmemiştir. Fosfor kapsamı gübre uygulanan parsellerde artmıştır. Kısa vadede mera topraklarında gübreleme, bitkilendirme ve koruma gibi geliştirici uygulamalar toprak fiziksel özelliklerinde olumlu bariz değişimler meydana getirmemektedir. Kimyasal özelliklerdeki değişim fiziksel özelliklere kıyasla daha bariz olmakla birlikte beş yıllık dönemde çok belirgin olumlu bir gelişim söz konusu olmamıştır. Ancak 2004 ile 2008 yılları arasında uygulamalara bağlı olarak, toprakların tuz, ph, kireç, fosfor, potasyum ve organik madde düzeylerinde değişen iklim koşullarına, vejetasyona ve gübre uygulamalarına bağlı olarak bazı değişikliklerin meydana geldiği söylenebilir. Toprak fiziksel özelliklerde belirgin değişim için daha uzun dönemlere ihtiyaç bulunmaktadır. Bu nedenle, mera topraklarının bozulmadan korunması, daha sonradan yapılabilecek iyileştirme uygulamalarından daha etkili olacaktır. 5. KAYNAKLAR Ayoub, A.T., Indicators of dryland degradation. In: Squires, V.R., Sidahmed, A.E. (Eds.), Drylands-sustainable Use of Rangelands into the Twenty-first Century, IFAD series Technical Reports, Rome, Italy, pp ISBN (in English) BUSSO, C.A., BREVEDAN, R.E., FLEMMER, A.C., BOLLETTA, A.I. (2003), Morphophysiological and demographic responses of perennial grasses to defoliation under water stress. In: Hemantaranjan, A. (Ed.), Advance Plant Physiology/Plant Molecular Biology. Scientific Publishers, Jodhpur, India, pp DMİ, Şarkışla İlçesi uzun yıllar iklim verileri ( ). Yazılı görüşme. Dube, S., Effects of moisture and defoliation regime on performance of grass in semi-arid rangelands. In: Eldbridge, D., Freudenberger, D. (Eds.), VIth International Rangeland Congress, Australia, p Snyman, H.A., Dynamics and sustainable utilization of the rangeland ecosystem in arid and semi-arid climates of southern Africa. J. Arid Environ. 39, Snyman, H.A., Quantification of the soil-water balance under different veld condition classes in a semi-arid climate. Afr. J. Range For. Sci. 16, Snyman, H.A., Influence of fire on root distribution, seasonal root production and root/shoot ratios in grass species in a semi-arid grassland of South Africa. S. Afr. J. Bot. 71, Snyder, K.A., Tartowski, S.L., Multi-scale temporal variation in water availability: implications for vegetation dynamics in arid and semi-arid ecosystems. J. Arid Environ. 65, Swemmer, A.M., Knapp, A.K., Snyman, H.A., Intra-seasonal precipitation patterns and aboveground productivity in three perennial grasslands. J. Ecol. 95, Flemmer, A.C., Busso, C.A., Ferna ndez, O.A., Montani, T., 2002a. Root growth, appearance and disappearance and disappearance in perennial grasses: effects of 971

10 the timing of water stress with or without defoliation. Can. J. Plant Sci. 82, Flemmer, A.C., Busso, C.A., Ferna ndez, O.A., 2002b. Bud viability in perennial grasses: water stress and defoliation effects. J. Range Manage. 55, Flemmer, A.C., Busso, C.A., Ferna ndez, O.A., Montani, T., Effects of defoliation under varying soil water regimes on aboveground biomass of perennial grasses. Arid Soil Res. Manage. 17, Ferna ndez, R.J., On the frequent lack of response of plants to rainfall events in arid areas. J. Arid Environ. 68, Ghebrehiwot, H.M., Fynn, R.W.S., Morris, C.D., Kirkman, K.P., Shoot and root biomass allocation and competitive hierarchies of four South African grass species on light, soil resources and cutting gradients. Afr. J. Range For. Sci. 23, Martinez, F., Casermeiro, M.A., Morales, D., Cuevas, G., Walter, I., Effects of runoff water quantity and quality of urban organic wastes applied in a degraded semiarid ecosystem. Sci. Total Environ. 305, Oesterheld, M., Loreti, J., Semmartin, M., Sala, O.E., Inter-annual variation in primary production of a semi-arid grassland related to previous-year production. J. Veg. Sci. 12, Rodriguez, M.V., Bertiller, M.B., Bisigato, A., Are fine roots of both shrubs and perennial grasses able to occupy the upper soil layers? A case study in the arid Patagonian Monte with non-seasonal precipitation. Plant Soil 300, Rostagno, C.M., Infiltration and sediment production as affected by soil surface conditions in a shrubland of Patagonia, Argentina. J. Range Manage. 42, TÜZÜNER, A. (1990), Toprak ve su analiz el kitabı, Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü, Ankara White, C.S., Loftin, S.R., Aguilar, R., Application of biosolids to degraded semiarid rangeland: nine year responses. J. Environ. Qual. 26, Wiegand, T., Snyman, H.A., Kellner, K., Paruelo, J.M., Do grasslands have a memory: modeling phytomass production of a semi-arid South African grassland. Ecocystems 7,