MALATYA KAYISI ARAŞTIRMA İSTASYONU TOPRAKLARININ MESAFEYE BAĞLI DAĞILIMLARININ HARİTALANMASI

Transkript

1 III. Ulusal Toprak ve Su Kaynakları Kongresi Ekim TOKAT MALATYA KAYISI ARAŞTIRMA İSTASYONU TOPRAKLARININ MESAFEYE BAĞLI DAĞILIMLARININ HARİTALANMASI Adil GEZER 1 Hikmet GÜNAL 2 ÖZET Toprak özelliklerinin doğru tahmini ve haritalanması toprak verimliliğinin sürdürülebilir amenajmanı için gereklidir. Bu çalışmanın amacı; yarı kurak bir iklime sahip olan Malatya Kayısı Araştırma İstasyonu Müdürlüğüne ait arazilerin toprak özelliklerinin mesafeye bağlı dağılımlarını modelleyerek haritalamaktır. Çalışma, Malatya ilinde kayısı yetiştiriciliğinin yoğun olarak yapıldığı alanları temsil edecek şekilde 29 ve 52,7 ha'lık iki farklı arazide (Merkez ve Battalgazi) gerçekleştirilmiştir. Çalışma alanları 100x100 m lik gridlere ayrılmış, gridlerin kesişim yerlerinden toplam 79 noktadan 0-30 cm ve cm derinliklerden toprak örnekleri alınmıştır. Daha kısa mesafelerdeki değişkenliği analiz edebilmek ve semivariogramları modelleyebilmek amacı ile 5, 25 ve 50 m ara mesafelerden 30 adet daha toprak örneği alınmıştır. Toprak örneklerinin kum, kil, silt, Ca, Mg, Na, K, organik madde ve yarayışlı fosfor içerikleri ile değişebilir sodyum yüzdesi, ph ve tuzluluk (EC) düzeyleri belirlenmiştir. Toprak özelliklerinin mesafeye bağlı dağılımları için en uygun semivariogram modellerinin tahmin yetenekleri çapraz değerlendirme ile belirlenerek krigleme haritaları oluşturulmuştur. Uzaysal modelleme sonuçları, merkezde yer alan arazilerde kil, kum, silt, EC, kireç, organik madde, değişebilir K, Ca ve Mg içeriklerinin kuvvetli uzaysal bağımlılığa sahip olduğunu belirtmektedir. Her iki alanda da değişkenliğin en yüksek olduğu toprak özelliği yarayışlı fosfor olarak belirlenmiştir. Yarayışlı fosforun yanında çalışma alanının değişebilir Na ve K açısından da homojen olmadığı anlaşılmıştır. Merkez arazilerinde yüzey ve yüzey altı topraklarına ait özellikler başarılı bir şekilde modellenirken, Battalgazi bölgesinde toprak özelliklerinin mesafeye bağlı dağılımları sadece yüzey altı için başarılı bir şekilde yapılabilmiştir. Anahtar Kelimeler: Jeoistatistik, uzaysal değişkenlik, toprak özellikleri, Malatya MAPPING OF SPATIAL VARIABILITY OF SOILS IN THE APRICOT RESEARCH* STATION OF MALATYA ABSTRACT Accurate prediction and mapping of soil properties are necessary for sustainable management of soil fertility. The purpose this study was to model and map spatial distribution of soil characteristics in The Apricot Research Station of Malatya located in a semi-arid region. Study area is consisted of two separate fields (Merkez and Battalgazi) of 29 ha and 52,7 ha land coverage. Study area was divided into 100*100 m grids and seventy nine soil samples at 0-30 cm and cm depths were collected from the corner of each grid. In order to analyze shorter distances and model the semivariograms, 30 more soil samples were taken from 5m, 25m and 50m distances. Clay, silt and sand, exchangeable Ca, Mg, Na, K, organic matter and plant available phosphorus contents, exchangeable sodium percentage (ESP), ph and salinity (EC) were determined at each soil sample. Data obtained were evaluated with both classical statistics and geostatistics. Plant available phosphorus had the highest coefficient of variations (CV) which is accepted in both fields. Semivariograms were created for each of the soil characteristics and appropriate models were determined based on the cross validation results. Krigged soil maps were prepared using each of the models created. Spatial modeling revealed that clay, sand, silt, EC, calcium carbonate, organic matter, exchangeable K, Ca and Mg contents of soils located in the center region have strong spatial dependence. The results indicated that study area is not homogenous in terms of both plant available phosphorus and exchangeable potassium. Spatial interpolations of many soil properties in Merkez area have been successfully modeled, however, they have only been modeled for 0-30 cm soil depths in Battalgazi Region. Keywords: Geostatistics, spatial variability, soil properties, Malatya GİRİŞ Toprakların doğal oluşum süreçleri ve insan aktivitelerinin farklı mekânsal ve zamansal ölçeklerde etkilerinin sonucu topraklar değişkenlik gösterirler. Bu değişkenlik toprak etüt ve haritalama çalışmaları ile üretilen değişik ölçeklerdeki haritalar vasıtasıyla yansıtılmaktadır. Basılmış temel toprak haritaları ve etüt raporları farklı alanlardaki kullanıcılar tarafından belli amaca yönelik hazırlanan yorum haritaları ve arazi kullanım uygulamalarında kullanılmaktadır (Akbaş ve Yıldız, 2004). Klasik mantıkla çiftçiler arazilerinin toprak özellikleri bakımından homojen olduğu kanısına vararak bütün bir alana aynı amenajman tekniklerini uygulama yoluna gitmektedir. Bu yüzden özellikle gübreleme rejimlerinde büyük hatalar yapılmaktadır. Kimi yere yetersiz kimi yerlere de fazla miktarda uygulama yapılmaktadır. Normal şartlarda ve benzer topoğrafyalarda yakın özellikler göstermesi beklense de topraklar, özellikleri bakımından mesafeye bağlı olarak yüksek değişkenliğe sahiptir. Yüksek Lisans Tezi 1 Kayısı Araştırma İstasyonu Müdürlüğü, Toprak ve Su Kaynakları Bölümü, Malatya adilgezer@mynet.com 2 Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Bölümü, Tokat 912

2 Bilgi Teknolojileri Toprak özelliklerinin değişkenliğinin yapısı, yapılan çalışmanın ölçeğine, araştırılan özelliğe ve araştırmada kullanılan metodolojiye bağlı olarak farklılıklar göstermektedir (Trangmar ve ark., 1985). Toprak Etüd ve haritalamanın konusu olan detaylı toprak haritaları oluşturulurken seri ve faz düzeyinde bir çalışma gerçekleştirilmektedir. Geleneksel yöntemde, toprakların değişik özellikleri incelenmek, tanımlanmak ve haritalanmak istendiğinde, önce toprak profilleri açılarak seriler tespit edilmekte, sonrasında ise belli aralıklarla burgu yardımıyla diğer noktalar kontrol edilmektedir. Açılan profille bazı toprak özellikleri bakımından olan benzerlikler dikkate alınarak harita sınırları çizilmektedir. Topraklardaki özelliklerin değişkenliklerinin mesafeye bağlı farklılaşmasını dikkate almamaktadır. Farklılığın çok artmadığı durumlarda yeni seri ve üniteler oluşturulmayıp aynı sınırlar içerisinde değerlendirilmektedir. Uzaysal olarak değişim sınırları belirlenmemektedir. Artık, bilimsel çalışmalarda, deneme parselleri oluşturulan sahalarda, yoğun ve hassas tarım yapılan küçük alanlarda seri ile ünite birimleri yeterli değerlendirme imkânı vermediğinden uzaysal dağılım gösteren verilere ihtiyaç duyulmaktadır (Rogowski ve Wolf, 1994). Bazı toprak özellikleri uzaysal bir değişim gösterirler. Geleneksel istatistikte bu dikkate alınmaz. Tüm noktalar bağımsız kabul edildiğinden belli sınırların içi aynıymış gibi görülür. Belli sınırlar içerisinde yer alan iki nokta arası açıldıkça toprak özelliklerinin benzerliğinin azaldığı, mesafeye bağlı olarak bir süre sonra ise tamamen yok olduğu varsayılır (Cambardella ve ark., 1994; Erşahin, 1999). Özellikle, topoğrafyanın kısa mesafelerde değişim gösterdiği; akarsu havzaları, dağ etek arazileri ile yoğun tarımın uygulandığı alanlarda örnekleme ve değerlendirme çalışmalarında dikkatli olunmalıdır. Brubaker ve Halmark (1991) a göre, yanlış bir örnekleme metodu seçilirse veya az sayıda örnek alınırsa sonuçlar yeterince güvenilir olamayacak, fazla örnek alınırsa da ek masraf ve işgücü gerekecektir. Halbuki, jeoistatistiksel metodlarla alanı temsil edecek örnek sayıları istenilen hata düzeyinde tespit edilebilmektedir (Akbaş, 2004). Jeoistatistik, örnekler arasındaki uzaysal korelasyonu ölçen ve bu korelasyonu örnekleme yapılmamış noktalardaki toprak özelliklerini tahmin etmede kullanan uygulamalı istatistiğin bir koludur. Toprak özellikleri mesafeye bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Arazide birkaç metrelik mesafe içerisinde dahi birçok fiziksel ve kimyasal özelliğin değiştiğini görmek mümkündür. Toprak özelliklerinin arazide homojen bir şekilde dağılım göstermiyor olması arazi çalışmalarının sonuçlarını çok önemli bir biçimde etkilemektedir (van Es ve ark., 1999). Toprak özelliklerinin çok kısa mesafelerde dahi değişkenlik göstermesi, bir arazide aynı tarımsal uygulama (toprak işleme, gübreleme, sulama ve mücadele) sonucunda bitkisel ürünün arazinin değişik yerlerinde farklılaşmasının en temel nedenlerindendir. Bu nedenle, toprağın mesafeye bağlı değişkenliğinin belirlenmesi toprak özellikleri ve çevresel faktörler arasında var olan karmaşık ilişkilerin anlaşılması açısından oldukça önemlidir (Goovaerts, 1998). MATERYAL VE YÖNTEM Çalışma, Malatya Kayısı Araştırma İstasyonu Müdürlüğü ne ait merkez bölgesinde 29 ha ve Battalgazi bölgesinde ise 52,7 ha olmak üzere iki farklı lokasyonda bulunan arazilerde yürütülmüştür. Her bir arazi farklı fizyoğrafya ve ana materyale sahip olduğundan dolayı birbirlerinden önemli düzeyde farklı toprak oluşum işlemlerinin etkisi altında gelişmişlerdir. Daha önce yapılan etüd ve haritalama çalışmalarında tanımlanan her seriye ait bir toprak profilinden tanımlanan her horizondan bozulmuş toprak örnekleri alınmıştır. Toprak sınırlarının da geçirilmesinde kullanılacak şekilde arazi 100x100 m lik gridlere bölünmüştür. Ardından, ArcGIS 8.0 paket programı ile 100x100 grid örnekleme düzlemi üzerine yerleştirilmiş ve her bir haritalama bölgesine düşen örnekleme noktası sayısı ve numaraları belirlenmiştir. Gridlere bölünen çalışma alnında gridlerin köşelerinden 79 noktadan, arazide daha kısa mesafelerdeki değişkenlikleri görebilmek amacıyla da ara hatlar oluşturulmuş (5 m, 25 m, 50 m) ve bu hatlar üzerinde de toplam 15 noktadan yüzey (0-30 cm) ve yüzeyaltı (30-60cm) topraklarından örnekler alınmıştır. Alınan örnekler oda sıcaklığında kurutulduktan sonra 2 mm lik elekten geçirilerek analize hazır hale getirilmiştir. Çalışma alanın genel özelliklerinin belirlenmesi amacı ile toprak tekstürü (Gee ve Bouder, 1986), organik madde içeriği (Walkley, 1947), ph (US Salinity Lab Staff, 1954), elektriksel iletkenlik (US Salinity Lab Staff, 1954), kireç içeriği (Allison ve Moodie, 1965), değişebilir kalsiyum, mağnezyum, potasyum, sodyum (Jackson, 1962) ve yarayışlı fosfor miktarları (Olsen ve ark., 1954) tespit edilmiştir. Battalgazi Bölgesinde toplam 64, enstitünün bulunduğu alanda 45 örnekleme noktası tespit edilmiştir. Çalışma alanları, üst toprak (0-30 cm) ve yüzey altı toprak (30-60cm) olmak üzere iki derinlikten alınan örneklerde önceden belirlenen analizler yapıldıktan sonra, ayrı veri setleri oluşturulmuştur. Veri setleri; iki ayrı lokasyon ve iki derinlik için jeoistatistik değerlendirmeye tabi tutulmuştur. Toprak özelliklerinin mesafeye bağlı değişimlerinin modellemesinde GS (Gamma Design Software, 2004) paket programı kullanılmıştır. Çapraz değerlendirme r 2 değerleri kullanılarak belirlenen uygun semivariogram modelleri yardımı ile 913

3 III. Ulusal Toprak ve Su Kaynakları Kongresi Ekim TOKAT toprak özelliklerinin örnekleme yapılmayan noktalardaki tahminleri ordinary krigleme yöntemi kullanılarak ArcGIS 9.2 (ESRI, 2006) yardımı ile yapılmış ve haritalar oluşturulmuştur. Modellere ait nugget (Co), Range, Sill (Co+C) değerleri, modelin uygunluğunu gösteren r 2 ve RSS (Residual Sum of Squares) değerleri elde edilmiştir. Ayrıca uzaysal bağımlılığın derecesini gösteren % nugget oranı değerleri (nugget/sill) hesaplanmıştır. Her bir değişken için elde edilen modellerin başarısını belirlemek amacıyla, çarpraz doğrulama işlemi yapılmıştır. Çarpraz doğrulama her iki bölgede bulunan çalışma alanları için yapılmış ve çarpraz doğrulamada nokta kriging (point kriging) yöntemi kullanılmıştır. Tahmin edilen değerler ile gerçek değerler arasında yapılan regresyon analizi sonucu r 2 değerleri belirlenmiştir. Çalışma alanı ana materyal, arazi kullanımı ve coğrafi konumu itibari ile iki ayrı kısma ayrılmıştır. Temel toprak haritasında olduğu gibi jeoistatistiksel modellemelerde veri iki ayrı parçaya ayrılmış ve ayrı ayrı modellemeler ve haritalar oluşturulmuştur. Araştırma İstasyonu merkezinin yer aldığı bölgeye Merkez ve Battalgazi ilçesinin bulunduğu bölgede yer alan arazi için Battalgazi ifadeleri kullanılmıştır. Modellemeler yüzey ve yüzey altından toprak örneklerine ayrı ayrı uygulanmıştır. Bu nedenle her farklı konumdaki araziler için 0-30 cm ve cm toprak örnekleri için ayrı ayrı modellemeler yapılmış ve haritalar üretilmiştir. Toprak özelliklerinin haritalanmasında kullanılacak jeoistatistiksel parametreler GS (Gamma Design Software, 2004) paket programı yardımıyla modellenmiştir. Toprak özelliklerinin örnekleme yapılmayan noktalardaki tahminleri ordinary krigleme yöntemi kullanılarak ArcGIS 9.2 (ESRI, 2006) yardımı ile haritalanmıştır. BULGULAR VE TARTIŞMA Semivariogramlar modellendikten sonra çalışma alanında analizi yapılan toprak özelliklerinin değişimlerini gösteren tahmin haritalarının oluşturulmasında ordinary kriging yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntemde çapraz değerlendirme r 2 sinin en yüksek olmasını sağlayacak şekilde 12 ile 20 arasında komşu nokta olacak şekilde enterpolasyonlar yapılmıştır. Enterpolasyonlar sonucunda her bir toprak özelliği için haritalar elde edilmiş, 12 toprak özelliği ile ilgili haritalardan değişebilir K, Ca, Na, Mg için oluşturulan krigleme haritaları sırası ile (Şekil 1) ve (Şekil 4) arasında verilmiştir. Toprak özelliklerinin uzaysal değişkenliklerinin ifade edilmesinde nugget semivaryansın toplam semivaryansa oranının (Co/Co+C) yüzde olarak ifadesi yaygın olarak kullanılmaktadır. Eğer bu oran %25 ise değişken kuvvetli uzaysal bağımlı olarak sınıflandırılmakta, %25 ile %75 arasında ise orta derecede uzaysal bağımlı olarak sınıflandırılmaktadır. Bu oran %75 den fazla ise değişken zayıf uzaysal bağımlı olarak sınıflandırılmaktadır (Cambardella ve ark., 1994; Trangmar ve ark., 1985). Bu sınıflamaya göre, İstasyon merkezi yüzey topraklarının (30-60cm) değişebilir K, Ca ve Mg içeriklerinin çalışma alanında kuvvetli bir uzaysal bağımlılığa ( %25) sahip olduğu anlaşılmaktadır. Uzaysal bağımlılığın yüksek olması, uzaysal bir yapının olduğunun göstergesidir. Çalışılan özelliklerden değişebilir sodyum içeriklerinin uzaysal değişkenliği ise orta düzeydedir (Çizelge 1). Çizelge 1. İstasyon Merkezinde yer alan toprak örneklerine (0-30 cm) ait özelliklerin uzaysal analizlerinden elde edilen parametreler. Özellik Model Nugget Varyansı (Co) Yapısal Varyans Sill (Co+C) Uzaysal Bağımlılık Range (A) R 2 RSS Çarpraz Doğrulama (r 2 ) Kil Spherical Kum Exponentinal Silt Spherical ph Exponentinal ,161 E EC Spherical P Spherical Kireç Exponentinal Org.Mad. Exponentinal K Spherical ,221 E Ca Exponentinal Na Exponentinal E Mg Spherical

4 Bilgi Teknolojileri a b c Şekil 1. İstasyon merkezinde yer alan yüzey topraklarının (0-30cm) ekstrakte edilebilir (değişebilir) K a), Ca b.), Mg c.), Na d.) (meq / 100 g) içeriklerinin dağılımı. Bitkiye yarayışlı potasyum içeriğinin çalışma alanında yüzey topraklardaki dağılımı Şekil 1 a. da gösterilmektedir. Çalışılan toprakların yarayışlı potasyum içeriği 0.34 meq/100g ile 1.10 meq/100g arasında değişmektedir (Şekil 1 b). Çalışma alanı topraklarında değişebilir sodyum içeriği 0.01 meq/100 g ile 0.42 meq/100 g arasında değişmiştir. Buna göre alanda sodyum içeriği hem çok düşük hem de orta düzeydedir (Şekil 1 c). İstasyon Merkezi yüzey topraklarının (0-30 cm) değişebilir Ca içeriği 7,60-9,98 meq/100 g arasında değişmiştir. Merkezde yer alan yüzey topraklarının değişebilir Mg içeriği 1.24 ile 2.98 meq/100 g arasında değişmektedir (Şekil 1 d.). İstasyon un Merkezinde yer alan yüzey altı toprak örneklerine (30-60cm) ait özelliklerin uzaysal analizlerinden elde edilen parametreler Çizelge 2 de verilmiştir. Çalışılan toprak özelliklerinden; değişebilir K ve Mg içeriklerine ait çapraz doğrulama değerleri oldukça düşük olmasına rağmen elde edilen model yardımı ile krigleme haritaları oluşturulmuştur. Özellikler küresel ve üssel modeller yardımı ile modellenmiştir. Değişebilir K ve Mg çalışma alanında orta düzeyde uzaysal bağımlılığa sahip iken, değişebilir Ca, Na un kuvvetli uzaysal bağımlılık gösterdiği görülmektedir. d 915

5 III. Ulusal Toprak ve Su Kaynakları Kongresi Ekim TOKAT Çizelge 2. İstasyon Merkezinde yer alan toprak örneklerine (30-60 cm) ait özelliklerin uzaysal analizlerinden elde edilen parametreler Yapısal Nugget Uzaysal Range Özellik Model Varyans Sill R Varyansı (Co) Bağımlılık (A) 2 RSS (Co+C) Çarpraz Doğrulama (r 2 ) Kil Spherical Kum Spherical Silt Exponential ph Exponential ,153 E EC Spherical ,593 E P Exponential Kireç Spherical ,699 E Org.Mad. Exponential ,013 E K Spherical ,899 E Ca Spherical ,98 E Na Spherical ,13 E Mg Spherical İncelenen toprak özelliklerinden; değişebilir K, Ca, Na, Mg un uzaysal analizinde küresel (spherical) model kullanılmıştır. Yine en yüksek r 2 değerini veren modeller tercih edilmiştir. Merkez Bölgesi yüzey altı topraklarının (30-60cm) değişebilir K içeriklerinin çalışma alanında dağılımı Şekil 2 a daki tahmin haritasında görülmektedir. Değişebilir potasyum içerikleri 0,12-0,68 meq/100 g arasında deişmektedir. Arazide kil içeriği ile ilişkili olarak artış göstermiştir. Merkez çalışma alanı yüzey altı topraklarında değişebilir Ca içeriğinin 7,63-10,00 meq/100 g arasında değiştiği görülmektedir (Şekil 2 b). (Şekil 2 c) de çalışma alanının yüzey altı topraklarında değişebilir Na içeriği dağılımını gösteren krigleme tahmin haritası verilmiştir. Bu haritaya göre, değişebilir Na içeriği bakımından 2 lokal bölge öne çıkmaktadır. Diğer alanlar homojen görünümdedir. Merkez Bölgesi çalışma alanı yüzey altı topraklarının (30-60cm) değişebilir Mg içerikleri 1,03-3,67 meq/100 g arasında değişmektedir. Kil içeriği ile arttığı görülmektedir (Şekil 2 d). a b c Şekil 2. İstasyon merkezinde yer alan yüzeyaltı topraklarının (30-60cm) ekstrakte edilebilir (değişebilir) K a), Ca b.), Mg c.), Na d.) (meq/100 g) içeriklerinin dağılımı. d 916

6 Bilgi Teknolojileri Yaşlı nehir terası üzerinde oluşmuş toprakların yer aldığı Battalgazi ilçesinde yer alan işletme arazisinin yüzey topraklarında analizi belirlenen toprak özelliklerinin büyük çoğunluğu normal dağılım göstermemiştir. Bu verilere logaritmik dönüşüm ve karekök dönüşüm uygulandığında dahi verilerin normal dağılım kabul edilebilecek yatıklık değerlerine dönüşmedikleri görülmüştür. Bu verilerden en az 4 uç veri atıldığında verinin yatıklığının <1 olduğu görülmüştür. Her iki durumda da modelleme yapılmaya çalışılmış ancak birçok durumda modelin r 2 değeri oldukça düşük düzeyde kalmış ve pure nugget (nugget etkisi) olduğu görülmüştür. Modellemeleri yapılan özelliklerde ise çapraz değerlendirme r 2 değerinin 0,1 in dahi altında olması nedeni ile bu özellikler için krigleme haritaları oluşturulmamıştır. Yüzey topraklarından sadece değişebilir Ca içeriği için uygun sayılabilecek bir model oluşturulmuş ve krigleme haritası verilmiştir (Şekil 3) Çizelge 3. İstasyon un Battalgazi ilçesinde yer alan topraklarına (0-30 cm) ait özelliklerin uzaysal analizlerinden elde edilen parametreler Özellik Model Nugget Varyansı (Co) Yapısal Varyans Sill (Co+C) Uzaysal Bağımlılık Range (A) R 2 RSS Çarpraz Doğrulama (r 2 ) Ca Spherical Şekil 3. Battalgazi bölgesi yüzey topraklarının değişebilir Ca (meq/100 gr) içeriğine ait krigleme haritası Araştırma İstasyonu nun Battalgazi bölgesinde yer alan topraklarının değişebilir Ca içeriğinin mesafeye bağlı dağılımlarının modellenmesi sonucu oluşturulan krigleme haritası (Şekil 3) te verilmiştir. Çalışma alanında değişebilir Ca içeriği 7.15 ile meq/100 gr arasında değişmektedir. Çizelge 4. İstasyonûn Battalgazi ilçesinde yer alan topraklarına (30-60 cm) ait özelliklerin uzaysal analizlerinden elde edilen parametreler Özellik Model Nugget Varyansı (Co) Yapısal Varyans (Co+C) Uzaysal Bağım Model R 2 Range A Çapraz Değ. (r 2 ) En Fazla Komşu Atılanlar Kil Spherical Kum Exponential Silt Spherical ph Gaussian EC Spherical P Spherical Kireç Exponential Or.Mad. Exponential K Spherical Ca Gaussian Na Gaussian Mg Spherical Araştırma İstasyonu nun Battalgazi ilçesinde bulunan arazilerinde cm toprak derinliğinden alınan toprak örneklerinin uzaysal modellemeleri sonucunda oluşturulan modellere ait parametreler Çizelge 4 te verilmektedir. Değişebilir katyonlardan Na, Ca ve Mg kuvvetli uzaysal bağımlılığa sahip iken K orta düzeyde bir uzaysal bağımlılığa sahiptir (Çizelge 4). Veri setlerinden değişebilir katyonlardan Na, Ca ve Mg un haricindeki değişkenlerin tamamı normal dağılım göstermemiştir. Veri setlerinde logaritmik veya karekök dönüşümler 917

7 III. Ulusal Toprak ve Su Kaynakları Kongresi Ekim TOKAT uygulandığında dahi normal dağılım elde edilememiştir. Bu yüzden veri setlerindeki uç değerlerden bir kısmı çıkarılmış ve verinin normal dağılıma dönüşümü sağlanmıştır. Eski nehir terası olan bölgede, nehrin sürekli yatak değiştirmesiyle çok farklı katman ve materyallere sahip topraklar oluşmuştur. Katman ve materyallerdeki bu farklılık değişik özelliklerin haritalanmasında kendisini göstermektedir. a b c Şekil 4. Battalgazi bölgesi yüzey altı topraklarının ekstrakte edilebilir (değişebilir) K a), Ca b), Na c), Mg d) (meq/100 g) içeriğine ait krigleme haritası Battalgazi Bölgesi yüzey altı topraklarının (30-60 cm) değişebilir K içeriği 0,46 meq/100 g ile 1,00 meq/100 g arasında değişmektedir (Şekil 4 a). Değişebilir Ca 7,26 ile 10,8 meq/100 g (Şekil 4 b), değişebilir Na 0,200 ile 0,289 meq/100 g (Şekil 4 c), değişebilir Mg içeriği ise 4,16 ile 7,51 meq/100 g (Şekil 4 d) arasında değişmektedir. SONUÇ Verilerin değerlendirilmesinde kullanılan klasik istatistik modelleri, çalışma alanının homojen olduğunu ve mesafeden kaynaklanabilecek bir farklılığın olmadığını kabul eder. Ancak ana materyal, bitki örtüsü, topoğrafya ve iklim gibi toprak oluşum faktörlerinin yanında toprak işleme, bitki yetiştirme, gübreleme, sulama, otlama gibi çeşitli tarımsal faaliyetlerden dolayı toprak çok kısa mesafelerde dahi büyük değişkenlikler göstermektedir. Toprakların özelliklerinin bilinmesi ve yeteneklerine uygun bir şekilde kullanılabilmeleri amacı ile toprak etüd ve haritalama çalışmaları yapılmaktadır. Toprak etüd ve haritalama çalışmalarında, topraklar genetik farklılıklardan kaynaklanan değişkenliklerine göre sınırlara ayrılmakta ve sonunda hazırlanan genel toprak haritası kullanıcıların hizmetine sunulmaktadır. Genel toprak haritaları toprak seri fazlarını içerecek düzeyde detay içermektedir. Toprak serileri, toprak işleme derinliği altındaki genetik horizonları benzer olan polipedonları temsil etmektedir. Oldukça uzun zaman ve enerji gerektiren bu çalışmalar birçok ülkede tamamlanmış durumdadır. Ülkemizde ise, detaylı toprak etüd ve haritalama çalışmaları sadece belirli bölgelerde birbirlerinden bağımsız bir şekilde yapılmış çalışmalar ile sınırlıdır. Toprak bilimcileri, topraklardaki değişkenliğin çok kısa mesafelerde dahi değişmesinin kullanıcılar açısından son derece önemli olduğunu belirtmektedirler. Bu değişkenliğin doğru bir biçimde belirlenmesi, tarım arazilerinde hassas tarım uygulamalarının yerleştirilebilmesinde büyük önem arz etmektedir. Sınırlı sayıda yapılan araştırmalarda, d 918

8 Bilgi Teknolojileri klasik toprak etüd haritalama çalışmaları ile elde edilen toprak sınırlarının ifade edildiği haritalama birimlerinin dahi kendi içerisinde birçok toprak özelliği açısından büyük değişkenlik gösterdiğini rapor etmişlerdir. Bu çalışmada, iki farklı lokasyonda bulunan Malatya Kayısı Araştırma İstasyonu Müdürlüğü arazilerinin Toprak Etüd ve Haritalanmasının yanında, haritalarda yer alan serilerin ve haritalama birimlerinin homojenliklerinin test edilmesi hedeflenmiştir. Bu amaç için toprak örnekleri her iki lokasyonda da 100x100 m lik gridlerin köşe noktalarından alınmıştır. Klasik istatistikte standart sapmanın ortalama oranı olan ve değişkenliğin bir göstergesi olarak kabul edilen varyasyon katsayısının değerlendirilmesi ile serilerin ve haritalama birimlerinin homojenlikleri tartışılmıştır. Genel toprak haritasının yanında, coğrafi koordinatlı alınan toprak örneklerinin mesafeye bağlı dağılımlarının modellenmesi yolu ile her iki lokasyonda iki ayrı derinlikte (0-30 cm ve cm) alınan toprak örneklerinde 12 ayrı toprak özelliğine ait bireysel toprak haritaları oluşturulmuştur. Bu haritalarda 100 m den daha kısa mesafelerde toprak özelliklerindeki değişkenliğin daha doğru tanımlanabilmesi amacı ile gridlere ilaveten gridlerin ara noktalarından 5, 25 ve 50 m mesafelerden ara örnekler alınarak aynı analizler yapılmıştır. Bireysel toprak özelliklerinin haritalanmasında son dönemlerde toprak bilimi dahil çevre ile ilişkili birçok disiplinde yaygın olarak kullanılan jeoistatistiksel yöntemler kullanılmıştır. Jeoistatistik, klasik istatistikten farklı olarak örneklenen noktalar arasında ölçülen değerlerin mesafe arttıkça veya azaldıkça belli ölçüde değişeceğini kabul eder. Örnekleme yapılmayan ara noktaların da incelenen özellik bakımından tahmini değerleri belirlenmektedir. Jeoistatistik, bu yönüyle de hem örneklenmeyen alanlar için bir değer üretmekte hem de zamandan ve iş gücü tasarrufu sağlamaktadır. Bu yöntemle üretilen haritalar genel toprak haritası ile görsel olarak karşılaştırılmıştır. Merkezde yer alan yüzey ve yüzey altı toprakları için jeoistatistiksel modelleme hiçbir zorlukla karşılaşılmadan yapılmış ve krigleme haritaları oluşturulmuştur. Ancak, Battalgazi bölgesindeki toprakların sadece yüzey altı için modellemeler başarılı bir şekilde yapılmış ve haritaları oluşturulmuştur. Battalgazi bölgesindeki yüzey topraklarında örnekleme noktaları çok değişken lokal alanlara denk geldiğinden, analiz sonuçlarında çok fazla uç değerler oluşmuş bu değerlerin atılmasıyla modellerin güvenilirlikleri azalacağından diğer özelliklere ait haritalar oluşturulmamıştır. Yapılan çalışma ile daha sağlıklı ve düzenli bir arazi kullanım planlaması yapılabileceği düşünülmektedir. Bahçe tesisi, fidanlık yeri, aşı-kalem ve çelik üretim yerleri tespit ve kullanımında öncü bir bilgi sağlanmıştır. Çalışma alanları ile ilgili ön veri tabanı oluşturulmuş olup, ileriki dönemlerde hazırlanacak projeler açısından bir fikir verecektir. KAYNAKLAR Akbaş, F., Entisol Ordosuna Ait Bir Arazide Bazı Toprak Özelliklerinin Değişiminin Geleneksel ve Jeoistatistiksel Yöntemlerle Belirlenmesi. (Doktora Tezi), GOP Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tokat. Akbaş, F ve Yıldız, H Toprak özelliklerinin haritalanmasında jeoististiksel tekniklerin kullanımı. 3. Coğrafi bilgi Sistemleri, Bilişim Günleri. S Allison, L.E. ve Moodie, C.D., Carbonate. In:C.A.Black ve Ark. (edit.) Methods of Soil Analysis, Part 2. Agronomy 9: Am.Soc. of Argon., Inc., Madison, Wisconsin, USA. Brubaker, S.C. ve Hallmark, C.T., A Comparison of Statistical Methods for Evaulating Map Unit Composition pp In: Spatial Variabilities of Soils and Landforms. Editors: Mausbach, M.J. and Wilding, L.P. Soil Sci. Soc. Of America, Inc, Madison Wisconsin, USA Camberdella, C.A., Moorman, T.B., Novak, J.M., Parkin, T.B., Karlen, D.L., Turco, R.F. ve Konopka, A.E Field Scale Variability Soil Properties in Central Iowa Soils. Soil Sci. Soc. Am.J. 58: Erşahin, S., Aluviyal Bir Tarlada Bazı Fiziksel ve Kimyasal Toprak Özelliklerinin Uzaysal (Spatial) Değişkenliğinin Belirlenmesi. S.Ü.Ziraat Fakültesi Dergisi, 13 (19), ESRI, ArcGIS, Environmental System Research Institute. Redland Ca,USA. Gamma Design Software (2004). GS+; Geostatistics for the Environmental Sciences. Plainwell, Michigan, United States, Gamma Design Software. Gee, G.W. ve Bouder, J.W., Particle Size Analysis. In:A.Clute (edit.)methods of Soil Analysis. Part 1 Agronomy No:9 Am Soc. Of Agron. Madison,Wisconsin,USA. Goovaerts, P Geostatistics for Natural Resources Evaluation Oxford University Press New York p 483. Jackson, M.L., Soil Chemical Analysis. Printice-Hall İnc Olsen, S. R., Cole, C. V., Watanable, F. S., ve Dean, I. A., Estimation of Available Phosphorus in Soils by Extraction With Sodium Bicarbonate. USDA, Circ., 939, Washington, D.C. Rogowski, A.S. ve Wolf, K.J., Incoporation Variability Into Soil Map Unit Delineation. Soil Science Soc., A.m. J.. 58: Trangmar, B. Yost, R.S. ve Uehara, G., Applications of geostatistics to spatial studies of soil properties. Advances in Agronomy, 38: U.S. Salinity Laboratory Staff, Diagnosis and Improvement of Saline and Alkalin Soils. Agricultural Hanbook No. 60. Walkley, A., A Critical Examination of a Rapid Method for Determining Organic Carbon in Soils: Effect of Variations in Digestion Conditions and Inorganic Soil Constituents. Soil sci. 63: van Es, H.M., Ogden, C.B., Hill, R.L., Schindelbeck, R.R. ve Tsegaye, T., Integrated assessment of space, time, and management-related variability of soil hydraulic properties. Soil Sci. Soc. Am. J. 63: