TEZ ONAYI Faki ERGÜL tarafından hazırlanan Farklı Toprak İşleme ve Ekim Nöbeti Sistemleri Altında Su Bütçesi, Bazı Toprak Fiziksel Özellikleri ve Buğd

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ Farklı toprak işleme ve ekim nöbeti sistemleri altında su bütçesi, bazı toprak fiziksel özellikleri ve buğday verimindeki değişimlerin saptanması Faki ERGÜL TOPRAK BİLİMİ VE BİTKİ BESLEME ANABİLİM DALI ANKARA 2011 Her Hakkı Saklıdır

TEZ ONAYI Faki ERGÜL tarafından hazırlanan Farklı Toprak İşleme ve Ekim Nöbeti Sistemleri Altında Su Bütçesi, Bazı Toprak Fiziksel Özellikleri ve Buğday Verimindeki Değişimlerin Saptanması adlı tez çalışması 17/02/2011 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oy birliği ile Ankara Üniversitesi Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı nda DOKTORA TEZİ olarak kabul edilmiştir. Danışman : Prof. Dr. Gökhan ÇAYCI Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı Jüri Üyeleri : Başkan : Prof. Dr. Sabit ERŞAHİN Çankırı Karatekin Üniversitesi, Orman Fakültesi, Orman Mühendisliği Anabilim Dalı Üye : Prof. Dr. Mustafa ÇANGA Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı Üye : Prof. Dr. Abdullah BARAN Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı Üye : Prof. Dr. Gökhan ÇAYCI Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı Üye : Doç. Dr. Mustafa GÜLER Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarla Bitkileri Anabilim Dalı Yukarıdaki sonucu onaylarım. Prof. Dr. Özer KOLSARICI Enstitü Müdürü

ÖZET Doktora Tezi FARKLI TOPRAK İŞLEME VE EKİM NÖBETİ SİSTEMLERİ ALTINDA SU BÜTÇESİ, BAZI TOPRAK FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ VE BUĞDAY VERİMİNDEKİ DEĞİŞİMLERİN SAPTANMASI Faki ERGÜL Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Gökhan ÇAYCI Bu çalışmada kuru tarım koşullarında farklı toprak işleme ve ekim nöbeti sistemleri altında buğday verimi, bazı toprak fiziksel özellikleri, su bütçesi ve su kullanım etkinliğinde 10 yıl sürecinde meydana gelen değişimler incelenmiştir. Toprak işleme sistemi olarak toprak işlemeli ve işlemesiz; ekim nöbeti olarak nadas-buğday, mercimek-buğday ve sürekli buğday konuları incelenmiştir. Az yağışlı yılda (2007/2008) buğday verimi, toprak işlemesiz sistemde işlemeli sisteme göre, nadas-buğday ekim nöbeti de diğer ekim nöbetlerine göre daha yüksek bulunmuştur. Normal yağışlı yılda ise (2008/2009) buğday verimi, toprak işlemesiz nadas-buğday ile toprak işlemeli ve işlemesiz mercimek-buğday konularında artarken, yabancı ot sorunu nedeniyle en düşük verim, işlemesiz buğday-buğday konusunda saptanmıştır. Su kullanım etkinliği de verimle paralellik göstermiştir. Bitki su tüketimi açısından toprak işleme konuları birbirine yakın çıkarken, ekim nöbetleri arasında her 2 yılda da en yüksek bitki su tüketimi nadas-buğday, sonra mercimek-buğday ve en az ise buğday-buğday konusunda belirlenmiştir. 0-90 cm deki toprak nemi ilk yıl değişmezken, ikinci yılda bazı değişiklikler olmuştur. Toprak işlemesiz sistem ile toprakta organik madde içeriği artmış ve buna bağlı olarak agregat stabilitesi ve infiltrasyon hızında artış meydana gelmiştir. İkili ekim nöbetlerinde organik madde ve agregat stabilitesi nadas-buğdaya göre daha yüksek bulunmuştur. Penetrasyon direnci açısından toprak işleme ve ekim nöbeti konuları arasında birkaç değer dışında farklılık bulunmamıştır. Hem toprağın sürdürülebilirliğini sağlama hem de verim ve ekonomi açısından değerlendirildiğinde, bu çalışmada toprak işlemesiz mercimek-buğday ve toprak işlemesiz nadas-buğday uygulamaları diğer konulara göre ön plana çıkmıştır. Şubat 2011, 82 sayfa Anahtar Kelimeler: Toprak işlemesiz, ekim nöbeti, buğday, toprak nemi, su kullanım etkinliği, verim, agregat stabilitesi, organik madde, infiltrasyon hızı. i

ABSTRACT Ph.D. Thesis Determination of changes in water budget, some soil physical properties and wheat yield under different tillage and rotation systems Faki ERGÜL Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Soil Science and Plant Nutrition Supervisor: Prof.Dr. Gökhan ÇAYCI The changes in wheat yield, some soil physical properties, water budget and water use efficiency were investigated after 10-years of experiment, under different tillage and crop rotation systems in dry land conditions. Tillage systems were tillage and no-tillage; and crop rotations were fallow-wheat, lentil-wheat and continuous wheat. No tillage system resulted in higher wheat yield than tillage system and fallowwheat rotation resulted in higher wheat yield than other crop rotations in less rainy year. In average rainy year while wheat yields increased in no tillage treatment in fallow-wheat rotation and no tillage and tillage treatments in lentil-wheat rotation, the lowest yields obtained in no tillage treatment in wheatwheat rotation due to the weeds. Water use efficiency showed similar trend with wheat yields. In terms of crop water use, while both tillage systems were close to each other, highest crop water use was obtained with fallow-wheat, then lentil-wheat and the lowest was wheat-wheat among crop rotations in both years. Although similar soil moisture values in 0-90 cm soil depth were measured for all tillage and rotation treatments in first year, some changes were determined in second year. Soil organic matter content increased, and in turn, an increase in aggregate stability and infiltration rate was obtained in no tillage system. Organic matter and aggregate stability were higher in continuous cropping systems than the fallow-wheat rotation. Penetration resistance values were nearly similar for all tillage and rotation treatments, except a few values. As we consider soil sustainability, yield and economy, no tillage lentilwheat and no tillage fallow-wheat treatments were better than other treatments. February 2011, 82 pages Key Words: no tillage, crop rotation, wheat, soil moisture, water use efficiency, yield, aggregate stability, organic matter, infiltration rate. ii

TEŞEKKÜR Tezimin her aşamasında bilgi, yönlendirme, öneri ve yardımlarını esirgemeyen danışman hocam sayın Prof. Dr. Gökhan ÇAYCI (Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı) ya, arazi çalışmalarının yürütülmesini sağlayan ve yardımlarını esirgemeyen Dr. Muzaffer AVCI ve Musa KARAÇAM a, çalışmalarım süresince beni destekleyen eşim ve çocuklarıma, kardeşim İbrahim ERGÜL e en derin duygularla teşekkür ederim. Bu tez çalışması, Toprak Gübre ve Su Kaynakları Merkez Araştırma Enstitüsünde yürütülen Kuru Tarım Koşullarında Uygulanan Bazı Tarımsal İşlemlerin Su Kullanım Etkinliği ile Toprak Özellikleri Üzerine Etkisi isimli proje tarafından desteklenmiştir. Enstitü Müdürümüz sayın Dr. Bülent SÖNMEZ e, Sulama vetoprak Fiziği Laboratuvarı çalışanlarına, tüm enstitü çalışanlarına, özellikle Dr. Haydar POLAT a teşekkürlerimi sunarım. Faki ERGÜL Ankara, Şubat 2011 iii

İÇİNDEKİLER ÖZET... i ABSTRACT... ii TEŞEKKÜR... iii KISALTMALAR DİZİNİ... v ŞEKİLLER DİZİNİ... vi ÇİZELGELER DİZİNİ... vii 1. GİRİŞ... 1 2. KAYNAK ÖZETLERİ... 7 3. MATERYAL VE YÖNTEM... 26 3.1 Materyal... 26 3.1.1 Deneme yeri konumu... 26 3.1.2 Deneme yeri iklim özellikleri... 26 3.1.3 Deneme alanının toprak özellikleri... 27 3.1.4 Denemede kullanılan bitki materyalleri... 28 3.2 Yöntem... 28 3.2.1 Deneme konuları... 28 3.2.2 Deneme deseni... 29 3.2.3 İncelenen toprak özellikleri... 30 3.2.4 Bitki su tüketimi ve su kullanım etkinliği... 30 3.2.5 Toprak analiz yöntemleri... 31 3.2.6 Bitkisel parametreler... 32 4. BULGULAR VE TARTIŞMA... 33 4.1 Verim ve Hasat İndeksi... 33 4.2 Toprak Nemi... 37 4.3 Bitki Su Tüketimi ve Su Kullanım Etkinliği... 48 4.4 Penetrasyon Direnci... 57 4.5 Toprak Organik Maddesi... 63 4.6 Suya Dayanıklı Agregat Stabilitesi... 65 4.7 İnfiltrasyon Hızı... 67 5. SONUÇ ve ÖNERİLER... 69 6. KAYNAKLAR... 74 ÖZGEÇMİŞ... 81 iv

KISALTMALAR DİZİNİ cv EC ET DAP GAP KDK MPa P ph SKE TİGEM Değişkenlik Katsayısı Elektriksel İletkenlik Bitki Su Tüketimi Di Amonyum Fosfat Güneydoğu Anadolu Projesi Katyon Değişim Katsayısı Mega Paskal Olasılık Toprak Reaksiyonu Su Kullanım Etkinliği Tarımsal İşletmeler Genel Müdürlüğü v

ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 4.1 Nötronmetre kalibrasyon denklemi... 37 Şekil 4.2 2008 yılı konulara göre farklı bitki gelişme dönemlerinde toprak neminin değişimi (0-30 cm)... 39 Şekil 4.3 2008 yılı konulara göre farklı bitki gelişme dönemlerinde toprak neminin değişimi (30-60 cm)... 39 Şekil 4.4 2008 yılı konulara göre farklı bitki gelişme dönemlerinde toprak neminin değişimi (60-90 cm)... 40 Şekil 4.5 2008 yılı konulara göre farklı bitki gelişme dönemlerinde toprak neminin değişimi (0-90 cm)... 40 Şekil 4.6 2009 yılı konulara göre farklı bitki gelişme dönemlerinde toprak neminin değişimi (0-30 cm)... 41 Şekil 4.7 2009 yılı konulara göre farklı bitki gelişme dönemlerinde toprak neminin değişimi (30-60 cm)... 41 Şekil 4.8 2009 yılı konulara göre farklı bitki gelişme dönemlerinde toprak neminin değişimi (60-90 cm)... 42 Şekil 4.9 2009 yılı konulara göre farklı bitki gelişme dönemlerinde toprak neminin değişimi (0-90 cm)... 42 Şekil 4.10 Bitki su tüketimi-verim ilişkisi... 52 Şekil 4.11 Konulara göre ekim öncesi dönemindeki penetrasyon direnci değerleri (MPa)... 57 Şekil 4.12 Konulara göre ekim sonrası dönemindeki penetrasyon direnci değerleri (MPa)... 58 Şekil 4.13 Konulara göre kardeşlenme dönemindeki penetrasyon direnci değerleri (MPa)... 58 Şekil 4.14 Konulara göre ekim öncesi dönemindeki penetrasyon direnci değerleri (MPa)... 60 Şekil 4.15 Konulara göre ekim sonrası dönemindeki penetrasyon direnci değerleri (MPa)... 60 Şekil 4.16 Konulara göre kardeşlenme dönemindeki penetrasyon direnci değerleri (MPa)... 60 vi

ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 1.1 Sıfır toprak işlemenin uygulandığı başlıca ülkeler... 5 Çizelge 3.1 Deneme yeri ortalama aylık yağışları (mm)... 26 Çizelge 3.2 Deneme yeri ortalama aylık sıcaklıkları ( 0 C)... 27 Çizelge 3.3 Deneme alanının bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri... 27 Çizelge 3.4 Deneme deseni... 30 Çizelge 4.1 Denemede buğday ekim-hasat dönemleri arası yağış miktarları (mm)... 33 Çizelge 4.2 2008 ve 2009 yıllarına ait buğday tane verimi(kg/da)... 34 Çizelge 4.3 2008 ve 2009 yıllarına ait hasat indeksi ve istatistiksel değerler... 36 Çizelge 4.4 2008 yılı farklı gelişme dönemlerinde 0-90 cm deki toprak nemi (mm)... 44 Çizelge 4.5 2009 yılı farklı gelişme dönemlerinde 0-90 cm deki toprak nemi (mm)... 45 Çizelge 4.6 Yıllara göre yapılan toplu varyans analizine göre 0-90 cm deki toprak nemi (mm)... 46 Çizelge 4.7 Araştırmaya ilişkin 2008 ve 2009 yılları bitki su tüketimi (ET, mm) ve su kullanım etkinliği (SKE, kg/ha.mm) değerleri... 51 Çizelge 4.8 2008 yılı buğdayın gelişme dönemlerine göre bitki su tüketimi (ET, mm) değerleri... 54 Çizelge 4.9 2009 yılı buğdayın gelişme dönemlerine göre bitki su tüketimi (ET, mm) değerleri... 55 Çizelge 4.10 2008 ve 2009 yılı farklı çıkan dönemlik ET lerin toplu varyans analizi... 56 Çizelge 4.11 2008 yılı farklı dönemlerde ve farklı derinliklerdeki penetrasyon direnci (MPa)... 59 Çizelge 4.12 2009 yılı farklı dönemlerde ve farklı derinliklerdeki penetrasyon direnci (MPa)... 62 Çizelge 4.13 2008 ve 2009 yılları organik madde değerleri (%)... 63 Çizelge 4.14 2008 ve 2009 yılları agregat stabilitesi değerleri (%)... 65 Çizelge 4.15 İnfiltrasyon hızı değerleri (mm/saat)... 67 vii

1. GİRİŞ Sürdürülebilir tarım, toprağa ve çevreye zarar vermeden, kalıcı, ekonomik bir üretim sisteminin oluşturulmasıdır. Sürdürülebilir tarımın amacı, toprak verimliliğini gelecek nesillerin bugünkü nesillerin sahip olduğuna eşit ya da daha yüksek ve kaliteli üretim sağlayacak şekilde korunmasıdır. Sürdürülebilir tarımın en önemli faktörlerinden biri topraktır. Toprak insanoğlunun gıda ihtiyacını karşılamak için yapılan bitkisel üretimin temelini oluşturmaktadır. Toprak olmadan bitki üretimi, bitki üretimi olmadan da hayvansal üretim dolayısıyla insanlığın varlığını sürdürmesi imkansızdır. Tarımsal yönetimin yetersiz olması sonucunda, toprağın yoğun ve sürekli işlendiği bölgelerde toprak hazırlanmasından kaynaklanan toprak bozulması örnekleri dünya çapında görülmektedir. Özellikle gelişmekte olan ülkelerdeki sürdürülebilir olmayan arazi kullanımı ve toprak verimliliğinin hızla kaybedilmesi, dünya ölçeğindeki fakirliğin hem sebebi hem de sonucudur. Toprak bozulmasına sebep olan, yoğun toprak işlemeye dayanan tarımsal sistemlerin, malç ve bitki kalıntılarının sürekli toprak örtüsü olarak kaldığı sürdürülebilir üretim sistemleri ile değiştirilmesi gerekmektedir (Derpsch ve Moriya 2007). Sıfır toprak işleme sürdürülebilir tarım uygulama ve teknolojilerinin örneklerinden biridir. Bu sistemle Brezilya ve Arjantin de daha iyi girdi kullanımı ve toprakta su muhafazası sağlanmış, organik madde miktarı artırılmış, erozyon azaltılmış, su kirliliğinin önüne geçilmiş ve verimde artış sağlanmıştır (Pretty 2002). Toprak kayıplarıyla mücadele etmek ve toprak nemini muhafaza etmek için Amerika da toprak koruma teknikleri geliştirilmiştir. Bu kapsamda korumalı toprak işleme, yağışın erozyona sebep olduğu alanlarda ve düşük yağış sebebiyle topraktaki nemin korunmasının önemli olduğu alanlarda yaygındır (Holland 2004, Unger ve Baumhardt 2001). Toprak işleme sistemleri geleneksel toprak işleme ve korumalı toprak işleme olmak üzere başlıca iki grupta toplanmaktadır. Geleneksel toprak işleme sistemlerinde, toprağı, 1

suyu ve enerjiyi korumaya yönelik olarak hiç bir işlem yapılmamaktadır (Korucu vd. 1998). Geleneksel toprak işleme, kulaklı pullukla işleme, diskli tırmık kullanımı (1 veya 2 kez), tırmıkla veya kültivatörle işleme (1 veya 2 kez), ekim ve gübreleme, kültivatör veya döner çapa ile çapalama (1 veya 2 kez) ve herbisit uygulaması gibi işlemelerin tamamını içerir. Korumalı toprak işleme ise işçilik, enerji ve sermayenin en aza indirildiği, su ve toprağın korunması için tarlada yeterli bitki örtüsü ve artığın bırakıldığı tarımsal uygulamadır. Bu yüzden korumalı toprak işleme, yabancı ot kontrolü ve tohum yatağının hazırlığı için bir kaç toprak işleme uygulaması ile toprak işlemesiz ekim (sıfır toprak işleme) uygulaması arasında değişebilir ve genellikle geleneksel pulluk kullanımı gibi toprağı alt üst eden yoğun toprak işleme sistemlerine yer verilmez (Korucu vd. 2001). Toprakların sürekli olarak işlenmesi, toprak bozulmasını artırmakta, erozyona karşı dayanıklılığını azaltmakta, sıkışmaya yol açmaktadır. Diğer taraftan geleneksel uygulamalarda hasat sonrası kalan anız ya yakılmakta ya da toprağa karıştırılmakta, bir sonraki ekim dönemine kadar arazi çıplak kalmaktadır. Buna ilave olarak toprağın işlenmesi uzun zaman almakta, yüksek oranda işçilik, yakıt ve makina gibi girdileri gerektirmektedir. Toprak işlemenin toprak verimliliğini azaltan bu olumsuz etkilerini azaltmak, diğer taraftan işçilik, yakıt ve zaman tasarrufu sağlamak için azaltılmış toprak işleme ve sıfır toprak işleme uygulanmaktadır. Çıplak toprak erozyon zararını artırmakta, toprak işlemesiz sistemde, anızın malç olarak bırakılması, infiltrasyon oranını artırarak erozyonu azaltmaktadır. Toprak işleme ile atmosfere önemli miktarda CO 2 bırakılarak, global ısınmaya katkıda bulunulmaktadır. Sürdürülebilir tarımı sağlamak için önceki ürünün ya da uygun ekim nöbeti sistemindeki yeşil gübrelerin malçında toprak işlemesiz sistem uygulanmalıdır (Derpsch ve Moriya 1998). FAO kaynaklarına göre koruyucu toprak işleme ile topraktaki organik madde düzeyi artırılır, tarla trafiğinin azaltılması sonucu toprak daha az sıkıştırılır, yüzeyde geleneksel toprak işlemeye oranla daha çok bitki artığı kalacağı için su ve rüzgar erozyonu azaltılır. Geleneksel toprak işleme ile bitki artıkları toprağa karıştırılmakta, çıplak kalan toprak 2

yüzeyine daha yüksek bir enerji ile çarpan yağmur damlaları toprak agregatlarını parçalayarak daha fazla miktarda toprağın yüzey akışla taşınmasına neden olmaktadır. Dünyada tarım alanlarının %40 ı su ve rüzgar erozyonu etkisi altındadır. Yapılan araştırmalar yanlış ve bilinçsiz toprak işlemeden kaynaklanan erozyon nedeniyle yılda 150 ton/ha lık bir toprak kaybının meydana geldiğini ortaya koymuştur. Bu kayıpları engellemenin en doğal yolu toprağı devirmeden işlemek, işlem sayısını azaltmak ve toprak yüzeyini mümkün olduğu kadar bitki örtüsü ile kaplı bulundurmaktan geçmektedir. Bu görüş Güney Brezilya da, Kuzey Amerika da, Yeni Zelanda ve Avustralya da toprağı korumaya yönelik hareket etme, hatta hiç toprak işlememe gibi sonuçları ortaya çıkarmıştır (Anonymous 2006). Yeterli bitki artığının (örtüsünün) bırakılabildiği sıfır toprak işleme uygulamaları toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini düzelterek sürdürülebilir tarımı mümkün kılmaktadır (Depsch ve Moriya 2007). Karbondioksit (CO 2 ) bilindiği gibi küresel ısınmaya sebep olan ve sera gazı olarak da bilinen bir gazdır. Toprak işleme ile organik maddenin mineralizasyonu teşvik edildiğinden, mineralizasyon sonucu karbondioksit açığa çıkmakta, bu da atmosfere dahil olarak küresel ısınmaya katkıda bulunmaktadır. Sıfır toprak işleme sisteminde, bitkisel artıkların yakılması ya da toprağa karıştırılması yerine toprak yüzeyinde bırakılması sonucu, atmosfere bırakılan karbondioksit emisyonu azalır. Pullukla işleme ile karşılaştırıldığında karbondioksit emisyonu % 80 e varan oranlarda azaltılabilir. Buna ilave olarak fosil kaynaklı yakıt tüketimine göre karbondioksit emisyonu % 70 e varan oranda azaltılmaktadır. Yapılan bir araştırmada pullukla işlemeyi takiben 19 gündeki karbondioksit emisyonu sıfır toprak işlemeye göre yaklaşık 5 kat daha fazla olmuştur (Derpsch ve Moriya 1998). Dolayısıyla sıfır toprak işleme sadece organik maddeyi artırmakla kalmayıp, küresel ısınmanın etkisini azaltan bir etmendir. Bu etki tarımsal işletme bazında düşünüldüğünde önemsiz gibi gözükse de ülke çapında tarım yapılan alan ve küresel bazda düşünüldüğünde oldukça önemli olduğu ve ekolojik, küresel ısınmayı azaltıcı bir etkisi olduğu görülmektedir. 3

Değişik coğrafik, iklim ve toprak şartları için uygun tek bir toprak işleme sistemi mevcut değildir. Toprak yüzeyinde %30 dan fazla malç bırakıldığı korumalı toprak işleme sistemleri (sıfır toprak işlemeyi de içermektedir) genel olarak en iyi performansı kurak ve yarı-kurak bölgelerdeki drenaj problemi olmayan topraklarda gösterirken, nemli ve yarı-nemli bölgelerdeki kötü drenajlı topraklarda en kötü performansı göstermektedir (Lampurlanes vd. 2001). Azaltılmış toprak işleme uygulamalarına yer verilen üretim sistemlerinde ürün verimleri, geleneksel toprak işletmeciliğinden elde edilen verime göre daha yüksek, daha düşük veya eşit olabilir. İyi planlanmış işletmecilikle, toprak işleme uygulamalarının azaltılması, toprak suyunun daha fazla depolanması ve erozyonun azaltılması, depolanan ilave su nedeniyle, geleneksel sistemlere göre düşük birim üretim giderlerinde, daha yüksek verim sağlanmaktadır. Bu yüzden kurak bölgelerde, korumalı toprak işleme sistemlerinin geliştirilmesi ve uygulanmasının tarımsal sürdürülebilirlik ve üretkenliğin iyileştirilmesi için önemli bir fırsat olduğu düşünülebilir. Bununla birlikte, azaltılmış toprak işleme sistemlerinin genel başarısının böyle bir toprak işletmeciliği için toprak özelliklerine, iklim koşullarına, yetiştirilen ürüne ve toprak yönetimi uygulamalarına bağlı olduğu görülmektedir (Godwin 1990). Bununla birlikte, Başlangıçta sıfır toprak işleme sisteminin sadece belli iklim koşullarında ve belli topraklar için uygun olduğu düşünülürken, bu teknolojinin oldukça değişik ilkim, toprak ve coğrafik şartlarda çalıştığı ortaya çıkmıştır. Sıfır toprak işleme sistemi Kenya, Uganda gibi Ekvator Ülkelerinden 40 derece güney enlemindeki Arjantin, Şili de, 60 kuzey enlemdeki Finlandiya da, deniz seviyesinden, 3000m rakımlı Bolivya, Kolombiya gibi Ülkelere, %90 kum içeren topraklardan(avustralya, Paraguay), %85 kil içeren topraklara (Brezilya, Paraguay), 200mm yıllık yağış alan Batı Avustralya dan, 2000mm yıllık yağış alan Brezilya veya 3000mm yıllık yağış alan Şili ye oldukça değişik iklim, toprak, yağış ve coğrafik şartlara sahip yerlerde başarılı bir şekilde uygulanmıştır (Derpsch 2005). Türkiye de koruyucu toprak işleme uygulamaları ancak araştırma veya çok küçük uygulamalar düzeyinde olup henüz yaygınlaşmamıştır. Ancak doğal kaynakları 4

korumak, çevreyi bozulmaktan ve kirlenmekten kurtarmak için, sürdürülebilir tarım tekniklerinin ülkemizde de uygulamaya konulması gerekmektedir. Koruyucu toprak işleme hem ekonomik üretim hem de çevre korumaya katkılarıyla çok önem kazanmıştır. Bu nedenle konu ile ilgili çalışmaların artırılması zorunluluk olarak görülmektedir (Yalçın vd. 2003). Bununla birlikte TİGEM de konu ile ilgili 1996 yılından beri çalışmalar sürmekte olup, Ceylanpınar işletmesinde 4.400 ha alanda koruyucu toprak işleme uygulamaları yapıldığı ve bu kapsamda İtalya dan 20 adet anıza direk ekim mibzeri getirtilmiş olduğu TİGEM yetkililerince belirtilmiştir. Bu kapsamda konu ile ilgili araştırma ve adaptasyon çalışmalarının TİGEM e bağlı diğer işletmelerde de sürdüğü ifade edilmiştir. 2007/2008 yılında Dünya da toprak işlemesiz tarım uygulanan başlıca ülkeler çizelge 1.1 de verilmiştir (Derpsch ve Friedrich 2009). Listede en az 100.000 ha alanda toprak işlemesiz tarımın yapıldığı ülkeler yer almıştır. Çizelge 1.1 Sıfır toprak işlemenin uygulandığı başlıca ülkeler Ülke Alan (ha) Ülke Alan (ha) ABD 26 593 000 Güney Afrika 368 000 Brezilya 25 502 000 Uruguay 300 000 Arjantin 19 719 000 Venezuela 300 000 Kanada 13 481 000 Fransa 200 000 Avustralya 12 000 000 Finlandiya 200 000 Paraguay 2 400 000 Şili 180 000 Çin 1 330 000 Yeni Zelanda 162 000 Kazakistan 1 200 000 Kolombiya 100 000 Bolivya 706 000 Ukrayna 100 000 İspanya 650 000 Rusya? Diğerleri 1 000 000 TOPLAM 105 863 000 Uygulanan geleneksel veya korumalı toprak işleme toprak özelliklerini önemli derecede etkilemektedir. Toprak işlemesiz ve azaltılmış toprak işleme ile ilgili dünyada birçok araştırma yapılmış olup toprağa, bitki gelişimi ve verimine etkisi incelenmiştir. 5

Korumalı toprak işlemeye ilişkin Kuzey ve Güney Amerika, Avustralya ve Güney Afrika da özellikle yarı kurak iklim bölgelerinde pek çok araştırma yapılmıştır (Holland 2004). Sıfır toprak işleme, başlangıçta etkili toprak koruma metodu olarak düşünülmüştür, daha sonra toprağın fiziksel, kimyasal, biyolojik özelliklerini geliştiren ekonomik ve sürdürülebilir üretim sistemine dönüşmekle birlikte, sera gazlarının salınımını azaltarak aynı zamanda çevreyi de koruyan bir sistem olarak görülmüştür. Paraguat yabancı ot ilacının 1955 de İngiltere de icadı Avrupa da ve Dünya çapında modern sıfır toprak işlemenin başlangıcı olmuştur. Bu kimyasal ilaç toprak işlemesiz tarım konusundaki araştırmalara yol açmıştır. Tarihsel gelişimde başarılı uygulamaların sağlanması, farklı agro-ekolojik ve sosyo-ekonomik şartlardaki gerekli bilgilerin mevcudiyeti (araştırma sonuçları ve çiftçilerin tecrübesi), etkili ve düşük maliyetli çeşitli herbisitlerin bulunabilmesi, uygun fiyatta gerekli makinaların (anıza direk ekim mibzeri) olması, yeşil gübre örtü bitkilerini de içerecek şekilde (bu uygulama özellikle Latin Amerika daki başarılı uygulamaların temelini oluşturmaktadır) ekim nöbetinin uygulanması gibi faktörlerle yakından ilişkili olmuştur (Derpsch 1998). Ülkemizde bu konuda yapılan az sayıdaki çalışmalarda, toprak işlemenin genellikle bitki gelişimine ve verime etkisi incelenmiştir. Toprağa, özellikle toprağın fiziksel özelliklerine olan etkisi üzerinde fazla çalışma yapılmamıştır. Ülkemizin sahip olduğu çok farklı toprak ve iklim şartları düşünüldüğünde bu konuda çalışmalara gereksinim duyulmaktadır. Bu çalışmanın amacı, on yıldır farklı toprak işleme ve ekim nöbeti sistemlerinin düzenli olarak uygulandığı bir alanda, uygulamaların toprak nemi, toprak fiziksel özellikleri, verim, bitki su tüketimi ve su kullanım etkinliği üzerine olan etkilerini belirlemektir. 6

2. KAYNAK ÖZETLERİ Blevins vd. (1970), sıfır toprak işlemenin, iyi drene olan siltli tın topraklarda, geleneksel toprak işlemeye göre buharlaşmayı azalttığını ve toprak suyu rezervini artırdığını, böylece mısırın kısa dönemli su stresine dayanıklılığını artırarak mısır verimini artırdığını bildirmişlerdir. Ünver (1978), toprakta nem birikimi yönünden toprak işleme zamanı ve derinliğinin, toprak işleme yönteminden daha önemli olduğunu bildirmiştir. Su depolama etkinliğini en yüksek ilkbaharda ilk tavda yarı devirerek ve derin işlenmiş parsellerde bulmuş, en düşük su depolamasını ise, yoğun yağışları izleyen tavda yarı devirerek ve yüzlek işlenmiş konuda bulmuştur. Avcı ve Ataman (1989), Orta Anadolu kuru şartlarında, yazlık mercimek-kışlık buğday ekim nöbetinde, toprak hazırlığı yöntemlerinin toprak fiziksel özellikleri ve ürün verimine etkilerini araştırdıkları çalışmada, en yüksek mercimek verimini sonbaharda soklu pulluk, ilkbaharda kazayağı + tırmık takımı ile toprak işleme ile elde etmişlerdir. En düşük hacim ağırlığı, en yüksek porozite ve hidrolik iletkenlik değerleri de aynı konuda belirlenmiştir. Buğdayda ise en yüksek verim, en düşük hacim ağırlığı, en yüksek porozite ve hidrolik iletkenliği, mercimeğin serpme ekilip soklu pullukla toprağa karıştırılmasını takiben hasattan sonra ofset disk toprak işleme ile elde etmişlerdir. Helaloğlu ve Ferhatoğlu (1989), ikinci ürün olarak Harran Ovası nda yetiştirilecek soyanın en uygun toprak işleme tekniğini belirlemek amacı ile yaptıkları çalışmada, toprak işlemesiz ve çeşitli toprak işleme alet kombinasyonları kullanmışlardır. Toprak işlemesiz anız mibzeriyle ekim konusundan en yüksek verim (273.4 kg/da) elde etmişler, kültivatör+tapan+soya mibzeriyle ekim konusu verim bakımından (241 kg/da) ikinci grupta yer almış, diğer üç konu ise üçüncü grubu oluşturmuştur. Araştırıcılar çalışmanın sonucunda toprak işlemesiz anız mibzeriyle ekim konusunu önermişlerdir. Dalal (1990), yetmiş yıla varan toprak işleme ve bitki yetiştiriciliğinin, Vertisol toprakta organik maddenin, agregasyonun ve biyolojik aktivitenin azalması, değişebilir sodyum 7

yüzdesinin artması sonucunu doğurduğunu bildirmiştir. Toprak işlemesiz tarıma geçildiğinde, yüzeydeki tabakada (0-10 cm) agregasyonun arttığını, değişebilir sodyum yüzdesinin azaldığını bildirmiştir. Toprak işlemesiz sistemde 0-120 cm deki klorür içeriği ve sodyum klorür tuz miktarının, sürülmüş toprağa göre 1/10 oranında azaldığını, böylelikle alt toprak tuzluluğunun ve ikincil tuzlanmanın toprak işlemesiz sistemle daha iyi kontrol edilebildiğini belirtmiştir. Farland vd. (1990), buğday-soya-soya, sorgum-buğday-soya ve sürekli soya ekim nöbetleri ile geleneksel diskle toprak işleme ile toprak işlemesiz sistemin hacim ağırlığı, mikroagregasyon ve toprak sertliğine etkisini belirlemek için bir çalışma yapmışlardır. 3 yıl sonunda, toprak işlemenin hacim ağırlığı ve toprak sertliğini önemli bir şekilde etkilemediğini, geleneksel toprak işlemenin ise mikro agregasyonu 3 yıl sonunda 0-76 mm ve 6 yıl sonunda da 0-152 mm de azalttığını bulmuşlardır. Farklılıkların sorgumbuğday-soya ekim nöbetinde diğer ekim nöbetlerinden daha az olduğunu bildirmişlerdir. Unger ve Fulton (1990), toprak işlemenin amacının toprağı gevşeterek bitki gelişmesi ve su infiltrasyonu için iyileştirilmiş toprak şartları sağlamak olduğunu, böylece toprak işlemesiz sistem gibi toprak işlemenin uygulanmadığı durumlarda, toprak şartlarının sürülmüş toprağa göre daha kötü olabileceğini fakat Teksas ta yarı-kurak bölge şartlarında toprak işlemesiz sistemin toprak şartlarını olumsuz etkilemediğini bildirmişlerdir. Geleneksel ve sıfır toprak işlemenin, suya dayanıklı agregatların ortalama ağırlık çapına, organik madde miktarına, su miktarına ve penetrasyon direncine etkisini inceledikleri çalışmada, her iki toprak işleme şeklinin de avantaj ve dezavantajı olmadığını, sıfır toprak işlemenin 5,32 ton/ha, geleneksel toprak işlemenin ise 5,1 ton/ha sorgum tane verimi verdiğini, toprak işlemesiz sistemin bitki verimini olumsuz etkileyebilecek olan fiziksel özelliklere sahip olmadığını belirtmişlerdir. Arshad vd. (1991), çeltik sonrası ekilen buğday için, toprak işleme maliyetini azaltmak ve buğdayı zamanında ekebilmek için, tohum yatağı hazırlamaksızın sıfır toprak işleme yapmışlardır. Bu düşük maliyetli sistem tarla şartlarında çiftçi uygulamaları ile 8

karşılaştırılmış ve ortalama olarak, toprak işleme maliyetininin % 79 oranında azaldığı, tane veriminin ise % 20 oranında arttığı belirlenmiştir. Horne vd. (1992), Yeni Zelanda da mısır-yulaf ekim nöbeti uygulanan ince bünyeli toprakta sıfır, azaltılmış ve geleneksel toprak işlemenin bazı toprak özelliklerine etkisini inceledikleri çalışmada, sıfır toprak işlemenin daha yüksek hacim ağırlığına, daha büyük agregat oluşumuna ve daha az toplam poroziteye neden olduğunu bildirmişlerdir. Her konuda tohum yatağı hazırlanmadan hemen önce 0-10 cm deki hidrolik iletkenlikte farklılık olmadığını, geleneksel ve azaltılmış toprak işlemeden sonra infiltrasyon oranının sıfır toprak işlemeye göre artığını, 50-250 mm deki toprak sertliğinin, sıfır ve azaltılmış toprak işlemede daha fazla olduğunu, azaltılmış toprak işlemenin, sürekli bitki yetiştiriciliğinde toprağın fiziksel ve kimyasal verimliliğini koruduğu için en iyi teknik olduğunu bildirmişlerdir. Ledvina (1992), buğdaygil-baklagil karışımından sonra, kışlık buğdayın direk ekiminin sıkışmış, kumlu tınlı, asit karakterli Kambisol toprağın hacim ağırlığı, porozite, hava ve su içeriğine etkisini incelemiş ve genel olarak toprağın fiziksel özelliklerinin direk ekimden olumsuz etkilenmediğini, hacim ağırlığının çok az azaldığını, porozitenin arttığını bildirmiştir. Araştırıcı pullukla toprak işlemenin kışlık buğdayın çıkışını ve kardeşlenmeyi geciktirdiğini bildirmiştir. Polanco (1992), geleneksel ve toprak işlemesiz sistemin, toprak nemine, nitrat hareketine, azotlu gübre etkinliğine ve mısır tane verimine etkisini incelemek için yapmış olduğu çalışmada, deneme süresinde hacimsel su içeriğinde toprak işlemeye bağlı önemli bir fark olmadığını, sıfır toprak işlemede geleneksel işlemeye göre daha fazla verim alındığını bildirmiştir. Thorburn (1992), Kuzeydoğu Avustralya daki Vertisollerde, anızın tarlada bırakılmasının ve sıfır toprak işlemenin, erozyonu önlemek için kabul edilmiş nadas yönetim tekniği olduğunu, bununla beraber bu tekniğin bazı Vertisollerde bitki gelişimini olumsuz etkileyen toprak şartları oluşturduğunu bildirmiştir. Farklı nadas yönetim tekniklerinin, toprağın fiziksel özellikleri üzerine etkisini incelediği 9

çalışmasında, sıfır toprak işlemenin pullukla toprak işleme ile karşılaştırıldığında, ekim zamanındaki hacim ağırlığını, penetrometre direncini, agregat büyüklüğünü ve kesme mukavemetini artırdığını bildirmiştir. Araştırıcı sıfır toprak işleme uygulaması ile tohum yatağı şartlarının bitki yetiştiriciliği için fazla uygun olmadığını, bu topraklarda erozyon kontrolü ve bitki üretimi için uygun nadas yönetiminin anızlı, pullukla toprak işleme olduğunu bildirmiştir. Melo ve Silva (1993), Brezilya da sarı-kırmızı Podzolik toprakta, geleneksel ve sıfır toprak işlemenin yağış erozivitesi, toprak ve su erozyon kayıpları, toprak su içeriği, mısır verimi ve biyometrik karakterlerine etkisini incelemek için bu iki sistemi azotlu gübreli ve gübresiz olarak test etmişlerdir. Sıfır toprak işlemenin, azot gübreli ve gübresiz konuların her ikisinde de geleneksel toprak işlemeye göre sırasıyla 2,1 ve 1,8 kat daha fazla verim verdiğini bulmuşlardır Araştırıcılar geleneksel toprak işlemede toprak kaybını 30,9 t/ha ve su kaybını 233 mm bulurken, bu değerleri sıfır toprak işleme için 3,0 t/ha ve 184 mm olarak bulmuşlardır. Toprak su içeriğini ise sıfır toprak işlemede geleneksel işlemeye göre ilk ay yüksek, takip eden aylarda ise daha düşük bulmuşlardır. İnfiltrasyonun sıfır toprak işlemede daha fazla olmasına rağmen, bu sistemde su kullanımı ve verimin daha iyi olduğunu bildirmişlerdir. Dao (1993), kışlık buğday ekim zamanı öncesi yeterli nem olmadığında, yoğun toprak işlemenin durumu daha da kötüleştirerek buğday çıkışını ve gelişmesini engellediğini belirtmiştir. ABD de yarı nemli bölgede sekiz yıl uygulanan farklı toprak işlemenin hacim ağırlığı, infiltrasyon ve toprak nemi depolanmasına etkisini belirlemek için yaptığı çalışmada sıfır toprak işlemede 0-1,2 m de en fazla su depolandığını, hacim ağırlığındaki düşüş ve kaymak tabakası oluşumunun engellenmesi nedeniyle infiltrasyonun işlenmiş toprağa göre daha yüksek olduğunu rapor etmiştir. Araştırıcı sıfır toprak işlemenin yağışın depolanmasını artırarak, kışlık buğday tarımında yıl içindeki iklim değişikliğinin olumsuz etkisini hafiflettiğini bildirmiştir. Gregorich vd. (1993), yirmi yıldan fazla geleneksel toprak işleme sistemi ile mısır yetiştiriciliği yapılan strüktürel olarak bozulmuş ince bünyeli hümik Gleysol toprakta, 3 yıllık toprak işlemesiz sistem uyguladıktan sonra toprak strüktürel özelliklerindeki 10

değişimleri incelemişlerdir. Üst 5 cm de hidrolik iletkenlik, porozite ve penetrasyon direnci açısından farklılık olmadığı bildirilmiştir. Agregat stabilitesinin sıfır toprak işlemede geleneksel toprak işleme ile karşılaştırıldığında, özellikle yüzeyde daha büyük agregatlar oluşturduğu bulunmuştur. Wagger ve Cassel (1993), ABD-Kuzey Carolina da 4 yıl süre ile 3 farklı sulama ve 3 farklı toprak işleme rejiminin mısır üretimine ve su kullanım etkinliğine etkisini incelemişlerdir. Konular arasında önemli farklılıklar bulunmuş ve 4 yıllık ortalama tane verimi susuz uygulamada 4.45 ton/da, kısıtlı sulamada 8.01 ton/da ve kısıtsız sulama uygulamasında 10.77 ton/da bulunduğu, yine 4 yıllık ortalama tane verimi geleneksel toprak işlemede 7.47 ton/da iken sıfır toprak işlemede 8.01 ton/da olduğu bildirilmiştir. Su kullanım etkinliği tane mısır için birbirine yakın bulunurken, silajlık mısır için geleneksel toprak işlemede 277 kg/ha.cm sıfır toprak işlemede 381 kg/ha.cm bulunmuştur. Zeren vd. (1993a), ikinci ürün tane mısır yetiştiriciliğinde halen uygulanan klasik toprak işleme yöntemiyle azaltılmış toprak işlemeli ve doğrudan anıza ekim yöntemlerinin teknik ve ekonomik yönden karşılaştırmışlardır. Araştırma sonucunda, ülkemizde halen uygulanan klasik yönteme göre diğer iki yöntemin GAP Bölgesinde 2. ürün mısır üretimi için daha uygun ve ekonomik olabileceğini belirtmişlerdir. Zeren vd. (1993b), GAP alanlarında sulu tarıma başlanması ile söz konusu yeni toprak işleme yöntemlerinin (azaltılmış toprak işleme ve doğrudan ekim), klasik yönteme göre önemli ölçüde yakıt ve zaman tasarrufu sağladığı, ortalama ürün verimleri açısından yöntemler arasında önemli fark olmamasına rağmen, ekonomik olarak gelir/maliyet oranlarında önemli farklılıklar bulunduğu ve azaltılmış toprak işlemeli ve direk anıza ekim yöntemlerinin klasik yönteme göre daha ekonomik olacağını rapor etmişlerdir. Diğer yandan, bu yeni iki yöntemde de toprak üzerindeki buğday anızının yakılmamış olmasının, özellikle topraktaki mikroorganizmaların canlı kalmasına ve toprağın organik madde içeriğinin artmasına da yardımcı olacağını, ayrıca bu yöntemlerin zaman ve yakıt tasarrufu sağladığını belirtmişlerdir. 11

Tyagi ve Joshi (1994), Hindistan ın Batı Himalayalar bölgesinde, yüzey akışı ve toprak kaybının çok fazla olduğunu ve bunun da arazileri yoksullaştırarak, düşük mahsul üretimine sebep olduğunu, bundan dolayı erozyonu kontrol etmek ve toprakta mümkün olduğunca suyu tutmak için gerekli muhafaza önlemlerinin alınması gerektiğini bildirmişlerdir. Alınan bu önlemler içerisinde kontur toprak işleme, ekim nöbeti, malçlama ve canlı malçlı (anız) sıfır toprak işleme gibi agronomik önlemler yanında mekanik önlemlerin de alındığını, bu önlemlerin birbirine alternatif olmayıp tamamlayıcı olduğunu belirtmişlerdir. Bölgede yapılan araştırmalar sonucunda, mekanik ve agronomik tedbirlerin entegre olarak uygulanmasının, sadece toprak ve su kayıplarını azaltmakla kalmayıp, ürün verimlerini de artıracağını bildirmişlerdir. Albuquerque vd. (1995), Brezilya da sarı podzolik toprakta yapmış oldukları çalışmada, gelenesel toprak işlemenin (25 cm), sıfır ve azaltılmış toprak işlemeye göre (10 cm) hidrolik iletkenliği azalttığını, agregat stabilitesinin azaltılmış toprak işlemede daha fazla olduğunu bildirmişlerdir. Cabrera vd. (1995), toprak işlemenin tarımsal üretim maliyetinin %30-40 ını oluşturduğunu, toprak işlemenin toprağın fiziksel özelliklerine etkisi ile ilgili araştırma raporlarının, tarım makinalarına karşı dirençli ve kuvvetli bir yapı gösteren topraklarda, toprak işlemeyi azaltmanın ya da sıfıra indirmenin mümkün olduğunu bildirmişlerdir. Andosol ve Vertisol toprakta, geleneksel ve sıfır toprak işlemenin, agregat ve gözenek büyüklüğüne etkisini inceledikleri çalışmada, Andosol toprağın mekanik hareketlere karşı dayanıklı yapısı nedeniyle, toprak işlemenin etkisinin önemsiz olduğunu, Vertisol toprakta ise toprak işlemeden çok, ıslanmadan dolayı farklılık bulunduğunu belirtmişlerdir. Larney ve Lindwall (1995), yarı kurak Kanada bozkırlarında nadas sisteminden, korumalı tarım kullanılarak, baklagiller ve yağlı tohumlu bitkilere geçiş olanağı olduğunu bildirmişlerdir. Kışlık buğdayın monokültürde, nadas, mercimek veya kanola ile ekim nöbetinde, geleneksel, azaltılmış ve sıfır toprak işlemedeki performansını belirlemek amacıyla bir çalışma yapmışlardır. Sonbaharda kışlık buğday ekimi zamanı yarayışlı su miktarı 10 yıllık ortalama olarak en az 45 mm ile kanolada, ardından 59 mm 12

ile monokültür buğday, sonrasında 74 mm ile mercimek ve en fazla da 137 mm ile nadas sonrası olduğunu saptamışlardır. Bu bölgede ekim nöbetinin, su miktarını sıfır toprak işlemeden daha çok etkilediğini, ancak 0-15 cm deki yarayışlı suyun bahar mevsiminde en fazla sıfır toprak işlemede olduğunu, nadas boyunca yağışı depolama etkinliğinin toprak işleme yöntemlerinden etkilenmediğini bildirmişlerdir. Lindwall vd. (1995), Kanada da Güney Alberta da kışlık buğday için optimum yönetim sistemi oluşturmak için 3 farklı ekim nöbeti (sürekli buğday, buğday-nadas ve buğdayarpa-nadas), 2 farklı toprak işleme tekniği (geleneksel ve sıfır) ve 2 farklı ekici tipi (çapa ve disk) kullandıkları 9 yıllık bir çalışma yapmışlardır. Sıfır toprak işlemedeki verimleri, 9 çalışma yılının 3 ünde önemli derecede, 5 inde de diğerinden biraz daha yüksek bulduklarını, bunun daha iyi toprak nemi korunumundan kaynaklandığını, sıfır toprak işlemenin, sonbahar ekim zamanı yağışları az olduğunda en faydalı olduğunu bildirmişlerdir. Ekim zamanında ya da hemen sonrasında toprak şartları kuru olduğu zaman çapa ekicinin, disk ekiciden daha etkili olduğunu, Güney Alberta da kışlık buğday üretimi için, çapa ekici ile ekilen ve sıfır toprak işlemenin uygulandığı buğdayarpa-nadas sisteminin en uygun uygulama olduğunu bildirmişlerdir. Arshad ve Gill (1996), Kanada da 3 yıl sürdürdükleri çalışmada geleneksel (nadas ve geleneksel toprak işleme), kimyasal (sıfır toprak işlemeli) ve alternatif (azaltılmış toprak işleme ve yeşil gübre) nadas sistemlerini, bitki gelişimi, yabancı ot gelişimi ve toprak özellikleri bakımından incelemişlerdir. Araştırıcılar ilk yıl üç farklı nadas sistemini uygulamışlar, 2. yıl yazlık buğday ve 3. yıl kolza yetiştirmişlerdir. Alternatif nadas sisteminde iki bitki için en yüksek verimi elde ettiklerini, ayrıca yine bu sistemde yeşil gübre uygulaması sebebiyle topraktaki nitrat içeriğinin arttığını, sonuç olarak azaltılmış toprak işlemeli alternatif nadas sisteminin, bitki üretimini, ekonomik faydayı ve toprak verimliliğini artırdığını bildirmişlerdir. Bissett ve O Leary (1996), Avustralya da killi ve kumlu tınlı iki toprakta, 8-10 yıldır uygulanan korumalı toprak işleme (anızlı sıfır ve toprak altı işleme) ile geleneksel toprak işlemeyi, su infiltrasyonu açısından karşılaştırmışlar ve infiltrasyon oranının her iki toprakta da korumalı toprak işlemede daha fazla olduğunu bulmuşlardır. Hidrolik 13

iletkenliğin korumalı toprak işlemede, geleneksel toprak işlemeye göre killi toprakta sekiz kat, kumlu toprakta ise iki kat daha fazla olduğunu bildirmişlerdir. Franzluebbers ve Arshad (1996), Kanada da, 4-16 yıl geleneksel ve sıfır toprak işleme uygulanan 4 farklı bünyeli toprakta, farklı derinliklerde, suya dayanıklı agregat sınıflarının organik karbon içeriği ve dağılımını inceledikleri çalışmada, kaba bünyeli topraklarda 0-125 mm derinlikteki ortalama ağırlık çapı ve makro agregasyonun (>0,25 mm) sıfır toprak işlemede geleneksel toprak işlemeye göre daha yüksek olduğunu bulmuşlardır. Ayrıca geleneksel toprak işlemede, makro agregasyon ve ortalama ağırlık çapının kil içeriği arttıkça arttığını, dolayısıyla kil içeriği fazla olan topraklarda sıfır toprak işlemenin, bu özellikleri iyileştirme potansiyelinin az olduğunu bildirmişlerdir. Toprak organik karbon içeriğinin, kaba bünyeli topraklarda, makro agregatlarda artma, mikro agregatlarda ise azalma eğiliminde olduğunu, ince bünyeli topraklarda ise suya dayanıklı agregat sınıfları arasında farklılık görülmediğini, sıfır toprak işlemenin, soğuk ve yarı kurak iklim bölgelerindeki kaba bünyeli toprakların suya dayanıklı agregatlarını kısa sürede iyileştirebileceğini bildirmişlerdir. Gil ve Albornoz (1996), Latin Amerika da özellikle yarı kurak ve yarı nemli bölge topraklarında, yoğun tahıl, pamuk ve yağlı tohumlu bitkilerin yetiştiriciliği sonucu toprak bozulması olduğunu bildirmişlerdir. Bu bölgelerde sıfır toprak işlemeli bitkisel üretimin, toprak erozyonunu kontrol ederek sürdürülebilir tarıma katkıda bulunmak için alternatif bir teknik olduğunu, Latin Amerika Ülkelerinde sıfır toprak işleme konusundaki en büyük sıkıntının anıza doğrudan ekim makinasının yüksek maliyeti olduğunu bildirmişlerdir. Araştırıcılar anıza doğrudan ekim makinasını almak yerine, geleneksel mibzere gerekli aparatları adapte ederek düşük maliyetli, sıfır toprak işleme sistemine geçişte kullanılabilecek bir sistem oluşturmuşlardır. Lopez vd. (1996), 300-600 mm arası yağış alan İspanya nın 4 yöresinde geleneksel toprak işleme, azaltılmış toprak işleme ve sıfır toprak işlemenin, toprak su içeriğine ve penetrasyon direncine etkisini, sürekli bitki ve tahıl-nadas ekim nöbetinde karşılaştırmışlardır. Geleneksel ve azaltılmış toprak işlemede, deneme süresince genel olarak birbirine yakın su tutulmasına rağmen, sıfır toprak işlemenin etkisinin değişken 14

olduğunu bildirmişlerdir. Sonuçta bu alanlarda azaltılmış toprak işlemenin, toprak nemi ve penetrasyon direncine olumsuz etki yapmaksızın geleneksel toprak işlemenin yerini alabileceğini söylemişlerdir. Moraes ve Benez (1996), Brezilya da yapmış oldukları çalışmada beş farklı toprak işleme sisteminin toprak fiziksel özelliklerine ve mısır tane verimine etkisini incelemişlerdir. Üst toprağı dağıtan sistemlerin makroporozite ve toplam poroziteyi arttırıp, mikroporoziteyi azalttığını ve alt topraktaki penetrasyon direncinin toprak işleme sistemlerinden önemli şekilde etkilendiğini belirtmişlerdir. Toprak işleme ve ekimin üst toprağın agregat stabilitesini arttırdığını, hacim ağırlığı, hidrolik iletkenlik ve tane veriminin, farklı toprak işleme sistemlerinden etkilenmediğini bildirmişlerdir. Thomas vd. (1996), Avustralya da sıfır toprak işlemede buğday verimini sınırlandıran faktörleri belirlemek için bir çalışma yapmışlardır. Sıfır toprak işlemede daha fazla toprak suyu depolanması sağlandığı halde, mekanik toprak işlemeden daha fazla verim elde edilememesinin sebebini bulmak için, azot gübreli ve gübresiz, nematisid uygulaması, fumigasyon uygulamasını geleneksel ve sıfır toprak işlemede karşılaştırmışlardır. Araştırıcılar sıfır toprak işlemede daha fazla toprak su depolaması sağlandığı ve bunun da kuru madde veriminde ve su kullanımında artışa sebep olduğu halde, buğday tane veriminde mekanik toprak işleme göre fark bulamamışlardır. Fumigasyon ile nohut veya kaba yonca ekim nöbetinin hastalıkları, özellikle taç çürümesini azaltarak daha yüksek buğday verimine sebep olduğunu, bu yörede azotun verimi sınırlayan önemli bir faktör olmadığını bildirmişlerdir. Arshad ve Gill (1997), farklı toprak işleme teknikleri ile yapılan bir çalışmada, sıfır toprak işleme ile geleneksel toprak işleme arasında benzer bitki gelişiminin elde edildiğini, sıfır toprak işlemede bitki örtüsünün tarlada bırakılması ile erozyonun engellendiğini ve toprak bozulmasının azaldığını, korumalı toprak işleme sisteminin, soğuk, yarı kurak bölgelerdeki ince bünyeli topraklarda, bitki üretiminde önemli kayıplara yol açmadan kullanılabileceği bildirilmiştir. 15

Carroll vd. (1997), ayçiçeği, sorgum ve buğday yetiştirilen havzada farklı bitki türü, ekim nöbeti ve toprak işleme uygulamalarının Vertisol toprakta yüzey akışı ve toprak kaybına etkisini inceledikleri çalışmada, havzanın çıkış ağzında toprak kaybı ve yüzey akışı ölçmüşler ve 3 bitki döngüsünü sıfır, azaltılmış ve geleneksel toprak işleme ile uygulamışlardır. Sıfır ve azaltılmış toprak işlemenin, geleneksel toprak işleme uygulanan konulara göre daha az toprak kaybına sebep olduğunu, sıfır toprak işlemeli buğdayın en az, geleneksel toprak işlemeli ayçiçeğinin en fazla yıllık ortalama toprak kaybı ve yüzey akışa sahip olduğunu saptamışlardır. Monokültür ayçiçeğinde karşılaşılan erozyon riskinin, buğday-ayçiçeği ekim nöbetinde ve özellikle sıfır toprak işleme uygulanarak azaltıldığını bildirmişlerdir. O Leary ve Connor (1997a), Avustralya da yarı kurak şartlarda dört yıldan fazla süren çalışmalarında, nadas esnasında anız yönetiminin su ve azot birikimine etkisini ve bunların sonraki buğday bitkisi verimine ve gelişmesine etkisini incelemişlerdir. Altı aylık kısa sürülmüş yaz nadas dönemini içeren bezelye-buğday ekim nöbetiyle birlikte, nadas-buğday ekim nöbetindeki 18 aylık nadas döneminde 4 farklı anız yönetimi ve toprak işleme kombinasyonu uygulamışlardır. Çalışmayı bölge topraklarını temsil eden biri Vertisol diğeri Xerosol olmak üzere iki farklı yerde sürdürmüşlerdir. Vertisol toprakta anızsız toprak işleme sisteminde ekim zamanı, topraktaki su miktarının yazlık nadasa göre ortalama olarak 74 mm arttığı, anız tarlada bırakılarak topraktaki su miktarının buna ilave olarak ortalama 52 mm daha fazla arttığı araştırıcılar tarafından bildirilmiştir. Ayrıca anızsız sıfır toprak işlemenin bir yıl faydalı olduğunu, buna karşın anızlı sıfır toprak işleme uygulanmasının daha yararlı olduğu belirtilmiştir. Xerosol toprakta ise anızsız toprak işleme ile ekim zamanı topraktaki su miktarının yazlık nadastan ortalama olarak 74 mm fazla olduğu, anızlı sıfır toprak işleme uygulanmasının toprak su miktarını sadece 27 mm artırdığını saptamışlardır. Anızlı sıfır toprak işleme uygulanmasının, 420 mm yağış alan, ağır bünyeli killi topraklarda, toprak suyu miktarını artırdığını rapor etmişlerdir. Daha az yağışlı ve hafif bünyeli kumlu tınlı toprakta ise, anızlı sıfır toprak işleme uygulanmasının toprak suyu miktarını daha az artırdığını saptamışlardır. 16

O Leary ve Connor (1997b), Avustralya da iki farklı yerde, anızlı ve anızsız, toprak işlemeli ve işlemesiz olarak 18 aylık uzun nadas-buğday sistemi ile bezelye-buğday ekim nöbeti öncesi toprak işlemeli yazlık nadası karşılaştırmışlardır. Denemenin birinde toprak işlemeli anızsız nadas sistemindeki buğday veriminin bezelye-buğday sisteminden ortalama 0,9 ton/ha yüksek olduğunu, anızlı sistemde ise dört yılın üçünde buna ilave olarak 0,6 ton/ha daha fazla buğday verimi elde edildiğini belirtmişlerdir. Diğer denemede ise anızsız toprak işlemeli nadasın, kısa süre nadaslı bezelye-buğday sistemine göre verimi iki yıl artırdığını, anızlı sistemin ise bir yıl artırdığını, sıfır toprak işlemenin verimi etkilemediğini bildirmişlerdir. Rao vd. (1998), Hindistan da yarı-tropik bölgedeki Alfisol toprakta, toprak işlemesiz sistemde ıslah maddesiz, hayvan gübresi ve çeltik samanının yüzey akışa etkisini inceledikleri altı yıllık çalışmada toprak işlemesiz sistemde, organik atıkların ilave edilmesinin yüzey akışı önemli şekilde azalttığını ve yarayışlı su miktarını önemli miktarda artırdığını bildirmişlerdir. Rathore vd. (1998), çeltik samanı malçlı ve malçsız, sıfır, azaltılmış ve geleneksel toprak işlemenin toprak suyu korunması, kök gelişimi ile nohut ve hardal verimine etkisini belirlemek için yaptıkları çalışmada çeltik samanlı ve samansız azaltılmış toprak işlemenin, bitki gelişimi boyunca su muhafazasını ve verimi artırdığını bildirmişlerdir. Hardal için sıfır toprak işlemenin diğerlerine tercih edilmesi gerektiğini, nohut için ise azaltılmış ve sıfır toprak işlemenin aynı verimi verdiğini belirtmişlerdir. Araştırıcılar çeltik samanının malç olarak kullanıldığında toprağın mekanik direncini azalttığını, bitkiye daha iyi toprak nemi sağladığını ve toprak sıcaklığını düzenleyerek hardal ve nohut için verimi artırdığını bildirmişlerdir. Arshad vd. (1999), Asidik toprakta arpa verimini artırmak için, kireçleme, arpa-nadas sistemi yerine arpa-arpa-bezelye ve arpa-arpa-kolza ekim nöbeti sistemleri ve geleneksel olarak uygulanan sığ toprak işleme ile sıfır toprak işlemeyi karşılaştırmak için çalışma yapmışlardır. Denemenin sadece 1. yılında sıfır toprak işlemenin tane verimini artırıp sap verimini azalttığını, diğer yıllarda tane ve sap verimini etkilemediğini, 0-20 cm derinlikteki toprak nemini % 3 artırdığını, en yüksek verimin 17

sıfır toprak işlemeli, kireç uygulanan arpa-arpa-bezelye ekim nöbetinde 4,35 ton/ha olarak alındığını, en düşük verimin ise geleneksel toprak işleme yapılan, kireçlenmemiş arpa-arpa-kolza ekim nöbetinde 2,88 t/ha olarak alındığını bildirmişlerdir. Sonuçta arpa üretiminin artırılmasının, ekim nöbetinde kolza yerine bezelye konularak kireçleme yapılarak sağlanabileceği, sıfır toprak işlemenin arpa verimini yukarıda belirtilen uygulamalardan daha çok artırdığını bildirmişlerdir. Cantero vd. (1999), kuru tarımda farklı toprak işleme yöntemlerinin ve azotun buğday verimine etkisini inceledikleri çalışmada, kurak yıllarda anızlı nadas ve sıfır toprak işlemenin ekimde aşırı azotlu gübre uygulanmasının olumsuz etkisini engellediğini ve su yarayışlılığını artırarak (geleneksel toprak işlemede 240 mm, sıfır toprak işlemede 320 mm) verim azalmasını önlediğini bildirmişlerdir. Husnjak vd. (2002) 1997-2000 yılları arasında, Kuzeybatı Slovenya da, soya-buğday ekim nöbetinde 5 farklı toprak işleme metodunun toprak fiziksel özelliklerine etkisini incelemişlerdir. Kışlık buğday sezonunda toplam porozite, hacim ağırlığı, su tutma kapasitesi ve havalanma kapasitesinde değişiklikler önemli bulunmazken, soya sezonunda farklılıklar önemli bulunmuştur. En düşük hacim ağırlığı ve en yüksek porozite korumalı toprak işleme sisteminde bulunurken, en yüksek hacim ağırlığı ve en düşük porozite azaltılmış toprak işleme sisteminde bulunmuştur. İlk yıl hariç en yüksek verimin korumalı toprak işleme sisteminde, en düşük verimin de azaltılmış toprak işleme sisteminde bulunduğunu bildirmişlerdir. Öztürkmen vd. (2002), Harran Ovası sulu koşullarında ikinci ürün olarak yetiştirilen mısırda, geleneksel toprak işleme yöntemlerinden pulluk ve çizelle toprak işleme ile toprak işlemesiz ekimin etkilerini saptamak amacıyla yaptıkları çalışmada pullukla, çizelle işleme ve toprak işlemesiz konularını karşılaştırılmışlardır. Sonuçta tane veriminin toprak işlemesi yapılmayan parsellerde diğer konulara göre % 15-20 lik bir azalma gösterdiğini bulmuşlardır. 18