I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 26-28 Ekim 2, Kahramanmaraş KSÜ Doğa Bil. Der., Özel Sayı, 22 27 KSU J. Nat. Sci., Special Issue, 22 Orman Yangınlarının Topraktaki Isı İletimi ve Nem Miktarına Etkisi Havva KAPTAN Orman ve Su İşleri Bakanlığı, İç Anadolu Ormancılık Araştırma Enstitüsü Müd. OGM Gazi Tesisleri No: Söğütözü/ ANKARA ÖZET: Orman yangınları önemli çevre sorunlarındandır. Yangınlar, toprak yüzeyindeki ağaçlar ve vejetasyonla birlikte toprakları da doğrudan etkilemektedir. Yangının toprağa olan etkisi, toprak yüzeyinde ve derinliklerinde oluşturduğu ısıdan kaynaklanmaktadır. Yangın sonucunda, toprağın yüzey ısısı hızlı bir şekilde artmakta ve toprağın alt tabakalarına doğru bir ısı penetrasyonu olmaktadır. Bu çalışmada, yangının topraktaki sıcaklık hareketi ve nem miktarına etkisi laboratuar koşullarında araştırılmıştır. farklı toprak tekstürü kullanılmış ve farklı nem uygulaması yapılmıştır. Yanma öncesinde ve yanma sonrasında toprağın çeşitli derinliklerindeki nem değerleri belirlenmiştir. Toprak sıcaklık değerleri de, yanma öncesinde, yanma sonrasında ve yanma süresi boyunca termokapıllar yardımıyla ölçülmüştür. Elde edilen bütün değerlerin istatistiksel analizleri yapılmıştır. Sonuçlar; yanmayla birlikte, yüzeydeki toprak sıcaklığının her toprak tekstüründe de ani bir şekilde arttığını göstermiştir. Bu ani sıcaklık değişiklikleri, artan derinliklerde kademeli olarak azalmıştır. Toprağın nem kapsamı, yüzeydeki ani sıcaklık artışlarını önlemiştir. Bununla beraber, toprak nemi iletkenliği artırmıştır. Sıcaklık değişikliklerinde toprak tekstürünün etkisi istatistiksel olarak önemli bulunmamıştır. Toprak nemi ise ısı iletkenliğinde en önemli faktörlerden biri olmuştur. Anahtar Sözcükler: Orman yangınları, toprak sıcaklığı, toprak nemi, toprağın ısı özellikleri. Effect of Forest Fires on Temperature Transportation and Water Content in Soil ABSTRACT: Forest fires are important environmental problems. Fires, also affect soils directly in concurrence with trees at soil surface and vegetation. The effect of fire on soil is heat occurred at soil surface and deep layers. As a consequence of fire, soil surface temperature is risen abruptly and thermal penetration is occurred through soil sublayers. In this study, effect of fire on soil temperature transportation and water content has been investigated under laboratory conditions. Three different soil textures have been used and three different soil moisture levels have been treatment in the experiments. The values for soil moisture distributions at different soil layers have been determined before and after the burning. Soil temperatures also have been recorded by thermocouples at different time intervals before, after and through the burning. All measurements obtained have been analyzed statistically. Results show that temperatures at soil surface have been risen abruptly for each soil textures by burning. These abrupt temperature changes gradually decreased with increasing depth. Soil moisture content prevented sudden temperature rises at the surface. However, soil moisture increased the thermal conductivity. Effects of soil texture changes were not important statistically. Soil moisture was one of the most important factors on thermal conductivity. Keywords: Forest fires, soil temperature, soil moisture, soil thermal properties. GİRİŞ Orman yangınları önemli çevre sorunlarındandır. Dünyanın birçok ülkesinde olduğu gibi ülkemizde de orman varlığını tehdit eden unsurların başında orman yangınları gelmektedir. Orman yangınlarının çıkış nedenleri arasında 2 önemli faktör bulunmaktadır. Birincisi, % -6 oranında yıldırım gibi doğal unsurlar ikincisi ise, % 94-9 oranında insan faktörüdür. İnsan kaynaklı yangınların büyük çoğunluğu ise insanların ihmal ve dikkatsizliğinden kaynaklanmaktadır. Ülkemiz Akdeniz iklim kuşağında yer almaktadır. Orman yangınları bu kuşağın kaçınılmaz olgusudur. Her yıl dünyada ortalama 4 milyon hektar, Akdeniz kuşağında ise ortalama bin hektar orman yanmaktadır. Ülkemiz özellikle Hatay dan başlayıp Akdeniz ve Ege sahil bölgelerinden İstanbul a kadar uzanan kıyı bandı yangınlar açısından en riskli bölgeyi oluşturmaktadır. Yangına birinci derece hassas alan Sor. Yazar: Kaptan, H., havvakaptan@yahoo.com 7.82. ha, yangına ikinci derece hassas alan.9.788 ha dır. Buna göre ormanlarımızın yaklaşık % 6 ına tekabül eden 2 milyon hektarlık kısmı yangına çok hassas bölgelerde yer almaktadır. Küresel ısınma; iklim değişikliği ve kuraklıkla birlikte hassaslık zaman içinde değişebilmektedir (OGM 2). Orman yangınlarını etkileyen faktörler; (i) hava sıcaklığı, (ii) havanın açık veya kapalı olması, (iii) nispi nem, (iv) mevsim, (v) yağış miktarı ve zamanı, (vi) rüzgarın hızı ve yönü, (vii) topoğrafik yapı, (viii) bakı, (ix) yükseklik, (x) arazinin eğimi, (xi) arazi şekli (röliyef) olarak sayılabilmektedir (OGM 2). Orman yangınları doğayı olumsuz etkilemekte ve pek çok tahribata sebebiyet vermektedir. Orman yangınlarında sadece ağaçların ve vejetasyonun değil toprakların da etkilendiği bir gerçektir. Yanmanın toprak özelliklerine etkili olan tarafı, yanan materyalin çeşidinin yanı sıra miktarı ve toprak yüzeyinde
I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 26-28 Ekim 2, Kahramanmaraş KSÜ Doğa Bil. Der., Özel Sayı, 22 272 KSU J. Nat. Sci., Special Issue, 22 oluşturduğu ısıdır. Toprak yüzeyinde meydana gelen yanma sonucunda toprağın alt tabakalarına doğru bir ısı penetrasyonu olmaktadır (Hungerford ve ark. 99). Yanma sonucunda toprağın yüzey sıcaklığı hızlı bir şekilde artmakta, toprağın organik madde, azot, fosfor ve kükürt kapsamları değişmekte, bitki kökleri, bitki tohumları ve toprak mikroorganizmaları ölmektedir (Mickovsky 967). Orman yangınları sonucunda toprakta oluşan etkiler; (i) sıcaklığın bitki ve toprağa doğrudan etkisi, (ii) toprak üzerindeki bitki ve bitkisel artıkları yok ederek yeni bir mikroklima oluşturması, (iii) besin elementlerinin elverişliliğini ve paternini değiştirmesi olarak sıralanabilmektedir (Sayın, 989). Orman yangınlarının toprak sıcaklığına ve nemine etkisi; (i) yangının şiddeti, (ii) yanan maddenin ısı verimi, (iii) yanan madde miktarı, (iv) yanma mevsimi, (v) sıcaklık derecesi, (vi) yangının yayılma oranı gibi faktörlere bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Fiziksel bir özellik olan toprak sıcaklığı sadece tohumların çimlenmelerini, bitkilerin daha erken gelişmesini, olgunlaşmasını ve verimin artmasını sağlamakla kalmaz toprağın (i) nem, (ii) havalanma, (iii) strüktür, (iv) mikrobiyal ve enzim aktivitesi, (v) bitki artıklarının dekompozisyonu, (vi) bitki besin maddelerinin yarayışlılığı gibi fiziksel, kimyasal ve biyolojik olayları da etkilemektedir. Toprak sıcaklığının belirlenmesinde, toprağın sahip olduğu ısısal özellikler ile atmosferden gelen toplam ısı miktarı da etkili olmaktadır. Toprak sıcaklığı, toprak suyunun hareketini de etkilemektedir. Toprak suyunun yüzey gerilimini etkileyerek sıvı haldeki hareketini, buhar basıncını etkileyerek ise buhar haldeki hareketini de yönlendirmektedir (Diener 974). Toprağın sahip olduğu ısısal özellikler, statik özellik (ısı kapasitesi) ve dinamik özellik (termal iletkenlik) olarak iki kısımda incelenmektedir (Diener, 974). Toprağın ısı iletimini etkileyen iki faktör bulunmaktadır: ) Fiziksel özellikler (de Vries 96) : Nem, porozite, su tutma kapasitesi, tane büyüklüğü, hacim ağırlığı, permeabilite, hidrolik iletkenlik, kompaksiyon ve konsolidasyon. 2) Isısal özellikler (Campbell 98) : Spesifik ısı, termal iletkenlik, termal diffüzivite. Toprağın ısı iletkenliği aşağıdaki faktörlerle ilişkili olmaktadır: ) Porozite : Porozite ısı iletkenliğini azaltan bir faktördür. Daha çok porozite daha az ısı iletkenliği anlamına gelmektedir. 2) Yoğunluk : Hacim ağırlığı ısı iletkenliğini artıran bir faktördür. Daha yüksek hacim ağırlığı daha yüksek ısı iletkenliği anlamına gelmektedir. ) Tekstür (Bünye) : Tekstür ısı iletkenliğini etkileyen bir faktördür. Kaba (kumlu) tekstürlü toprakların ısı iletkenliği ince (killi) tekstürlü topraklardan daha yüksektir. 4) Organik madde : Organik madde ısı iletkenliğini azaltan bir faktördür. Daha fazla miktarda organik madde içeren toprağın ısı iletkenliği daha düşüktür. Toprak içindeki ısı akışı ve toprak partikülleri arasındaki ısı geçişini sağlayan ısı transferi farklı mekanizmayla olmaktadır (Diener 974): ) Konveksiyon : Taşınma 2) Kondaksiyon : İletim ) Kondensasyon : Sıkışma 4) Radyasyon : Işınım, aktarım ) Diffüzyon : Yayılım Patten (99), toprakların ısı transferi ile ilgili yaptığı çalışmada bir toprak partikülünden diğerine ısı transferinin toprak partikülleri arasındaki su ile dolu olan boşluklardan etkilendiğini ve toprak neminin ısı iletkenliğini artırıcı bir rol oynadığını belirtmiştir. Patten (99), kuru toprakların nemlendirilmesi ile ısı iletkenliğinin neme bağlı olarak linear bir fonksiyon haline geldiğini belirlemiştir. Bu durum suyun toprak partiküllerinin nemlendirilmesi sonucunda birbirleriyle bağlantı sağlaması ve suyun havadan daha iyi bir iletken olmasıyla açıklanmaktadır. Suyun ilave edilmesiyle ısıda meydana gelen düşüş iletkenlikte meydana gelen artışla örtülecek kadar azdır. Toprağa ilave edilen su belirli bir yüzdenin üzerinde olduğunda (tarla kapasitesi) ısı iletkenliği daha yavaş artmaktadır. Bu etki, suyun yüksek düzeyde ısı kapasitesine sahip olmasından kaynaklanmaktadır. Smith ve Byers (98), toprakların ısı iletkenliklerinin organik madde ve tekstüre bağlı olarak değiştiğini, kumlu bünyeye sahip topraklar iyi bir ısı iletim kabiliyetine sahip olurken fazla miktarda kil içeren toprakların daha az ısı iletkenliği gösterdiğini belirtmişlerdir. Yüksek miktarda organik madde içeren topraklar ise en düşük ısı iletkenlik değerine sahiptir. Termal iletkenlik ile porozite arasında ters bir orantı bulunmaktadır. Kertsen (949), toprakların ısısal özelliklerinin belirlenmesi için yaptığı çalışmada ısısal iletkenliğin sıcaklıkla arttığını ortaya koymuştur. Termal iletkenlik sabit nem içeriğinde kuru hacim ağırlığının artmasıyla azalma göstermiş, sabit kuru hacim ağırlığında ise, nem miktarının artmasıyla artış göstermiştir. Burada, belirlenen nem miktarı ve hacim ağırlığı değerleri, toprak bünyesine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Termal iletkenlik kumlu topraklarda en yüksek, tınlı topraklarda orta seviyede, siltli ve killi topraklarda en düşük değerde olmaktadır. Toprakların termal özelliklerinin belirlenmesinde toprak tekstürü, toprak nemi ve hacim ağırlığı gibi fiziksel özellikler etkili olmaktadır. Yapılan çalışmada, - cm derinlikten alınan ve % 9 kil, % silt, % 8 kum ve % den az organik madde içeren toprak örneği kullanılmıştır. Hacim ağırlığı.66 g/cm olarak belirlenen toprağın % 8 lik ve % 4 lük nem içeriğindeki spesifik ısı (de Vries 96), termal iletkenlik ve termal diffüzivite değerleri (Campbell 98) tespit edilmiştir. Burada, artan nem değerlerine karşılık diğer değerlerin de artış
I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 26-28 Ekim 2, Kahramanmaraş KSÜ Doğa Bil. Der., Özel Sayı, 22 27 KSU J. Nat. Sci., Special Issue, 22 göstermesi, nemin termal iletkenliği artırıcı bir etkiye sahip olduğu ve kumun da iyi bir iletken olduğu ortaya konmuştur. Çalışmada, sıcaklık sonucunda oluşan gizli ısı (latent) iletkenlikte birincil d erecede etkili olmuştur. Topraktaki buhar iletkenliğinin, hava ile dolu boşluklar ve boşlukların dolambaçlılığı, sıcaklık ve basınç faktörleri tarafından etkilendiği, iletkenliğin aynı zamanda termal yayınımla da ilişkili olduğu belirlenmiştir. Kohnke ve Nakshabandi (964) ye göre, toprak sıcaklığının toprağın farklı noktalarında farklı olması sadece toprağın ısı iletkenliğine bağlı değildir. Toprağın birim hacim içerisinde bulunan diğer faktörlerin ısı kapasiteleri de toprak sıcaklığındaki farklılığı etkilemektedir. Gardner ve Hanks (966), toprağa uygulanan ısının bir kısmının toprağı ısıtmak için kullanılan hissedilebilir (sensible) ısı, bir kısmının da suyu buharlaştırmak için kullanılan gizli (latent) ısı olduğu belirtilmiştir. Pala (979) a göre, toprakların nem kapsamları ısı iletkenliğini önemli ölçüde etkilemektedir. Isının toprak içine ve dışına olan hareketi yüzey toprağı ile alt katmanlardaki sıcaklık değişimine bağlıdır. Bu hareket sıcak katmanlardan soğuk katmanlara doğru olmaktadır. Bitki gelişme bölgesinde toprak sıcaklığının düşük olduğu durumlarda yüksek nem kapsamı söz konusudur. Hanks ve Ascroft (98), toprak sıcaklığının yıl içindeki aylık değişimlerin günlük değişimlere benzediğini belirmişlerdir. Güneş radyasyonunun fazla süreli ve yüksek yoğunluklu olduğu zamanlarda aylık ve günlük sıcaklık değişimlerinin maksimum olduğu ve toprak yüzeyinden itibaren 7-8 m derinliğe kadar etkili olduğu, güneş radyasyonunun kısa süreli ve düşük yoğunluklu olduğu zamanlarda ise aylık ve günlük sıcaklık değişimlerinin minimum olduğu ve toprak yüzeyinden itibaren -4 cm derinliğe kadar etkili olduğunu tespit etmişlerdir. Klute ve Dirkson (986), toprakta organik madde varlığının toprağın ısı iletkenliğini azalttığını ortaya koymuştur. Bunun nedeninin, sebep olduğu agregatlaşma ile hacim ağırlığını azaltarak ısı iletkenliğini azaltması olduğu belirtilmiştir. Taylor ve Jackson (986) ya göre topraktaki bitki varlığı, toprakta meydana gelen biyolojik ve kimyasal reaksiyonlar toprak sıcaklığı tarafından çok fazla etkilenmektedir. Sıcaklık değerleri, toprağın ısı kapasitesi ve spesifik ısı gibi fiziksel özelliklere bağlı olmaktadır. Isı alış-verişindeki sıcaklık değişimi ısı kapasitesi tarafından yönlendirilmektedir. Tsuda ve Kikuchi (99) ve Tsuda ve Fujita (994) tarafından Japonya da yapılan çalışmada, meydana gelen yangındaki yüksek sıcaklık nedeniyle bitkilerin ve tohumların öldüğü, yangından bir süre sonra birçok fidenin yeşerme kabiliyeti gösterdiği ancak oluşan fidelerin fizyolojisinde birtakım değişiklerin meydana geldiği ortaya konmuştur. Yangın sırasında, yüzey yanması altında oluşan toprak sıcaklığında genel olarak çok az bir artış meydana gelmektedir. Toprak yüzeyindeki bitki varlığının çoğunluğunun yok olmasına karşılık toprak altındaki aksamdaki canlılık nedeniyle yeni bir vejetasyon oluşabilmektedir (Tsuda 996). MATERYAL ve METOT Materyal Toprak Materyali Araştırmada kumlu tın, killi tın, kumlu killi tın olmak üzere farklı tekstürde toprak örnekleri kullanılmıştır. Toprak örnekleri, toprak ünitesinde hava kuru hale getirildikten sonra 2 mm lik elekten geçirilerek araştırmada kullanılmıştır. Bitki materyali Araştırmada, ince dal parçacıklarından oluşan kuru bitki materyalleri kullanılmıştır. Özel toprak kutuları Araştırmada, 2.4 cm çapında 27 cm yüksekliğinde, ısıya dayanıklı materyalden yapılmış silindir şeklindeki toprak kutuları kullanılmıştır. Toprak kutularının bir yanına, termokapılların yerleştirilmesi amacıyla ilk lokasyon için üstten 2 cm. mesafe bırakılarak; üstten sırasıyla,,,, ve cm olmak üzere 6 farklı derinlikte. cm çapında delikler oluşturulmuştur. Termokapıl Araştırmada, cm uzunluğunda ve cm çapında 6 adet dijital termokapıl kullanılmıştır. Saksı burgusu Araştırmada cm uzunluğunda ve.8 cm çapında saksı burgusu kullanılmıştır. Saksı burgusu iki farklı nem (tarla kapasitesi ve ½ tarla kapasitesi) uygulaması için, yanma işleminden önce ve uygulamadan sonra -, -, -, - ve - cm derinliklerden toprak örneklerinin alınması için kullanılmıştır. Yöntem Toprak örneklerinin laboratuar analiz yöntemleri Tekstür (Bünye) : Hidrometre yöntemi ile (Bouyoucos, 9) ve tekstür üçgeni (Soil Survey, 9) kullanılarak belirlenmiştir. Nem: Belirli bir miktar toprak örneğinin o C lik etüvde sabit ağırlığa gelinceye kadar kurutulup tartılması esasına göre belirlenmiştir (Richards, 94). % Saturasyon: 2 mm lik elekten geçirilmiş hava kuru durumdaki belirli bir miktar toprağa saf su ilave edilerek ve çamurun nem kapsamı tayin edilerek belirlenmiştir (Richards, 94). Tarla kapasitesi: Toprakların / atmosfer basınç altında tutabildikleri su miktarı, bu basınca dayanıklı seramik levha kullanılarak tayin edilmiştir (Richards, 94). Özgül ağırlık: Piknometre yöntemine göre belirlenmiştir (Richards 94).
I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 26-28 Ekim 2, Kahramanmaraş KSÜ Doğa Bil. Der., Özel Sayı, 22 274 KSU J. Nat. Sci., Special Issue, 22 Hacim ağırlığı : Bozulmuş toprak örneklerinin hacmi bilinen bir silindire doldurulan toprağın vibrasyonla yerleştirildikten sonra ölçülen hacmi ve ağırlığından yararlanılarak tespit edilmiştir (De Boodt ve ark. 97). Porozite : Toprağın bilinen kuru hacim ağırlığı ve özgül ağırlık değerlerinden yararlanılarak hesaplama yoluyla bulunmuştur (De Boodt 98). Kireç tayini : Çağlar (98) tarafından belirtildiği şekilde Scheibler kalsimetresi ile tayin edilerek % olarak ifade edilmiştir. Organik madde : Toprak örnekleri. N Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 ile Walkley-Black (94) yöntemine göre titre edilerek hesaplama yoluyla tayin edilmiştir (Richards, 94). Toprak reaksiyonu (ph) : Richards (94) tarafından belirtildiği şekilde hazırlanan saturasyon çamurunda ve ekstraktında cam elektrotlu ph metre ile ölçülmüştür. Elektriksel iletkenlik (EC) : Richards (94) tarafından belirtildiği şekilde saturasyon çamurunda ve ekstraktında kondaktivite aleti ile elektriksel iletkenlik ölçülerek belirlenmiştir. Katyon değişim kapasitesi : Toprak kolloitlerinin N NaCH COO çözeltisi ile doyurulduktan sonra toprak tarafından tutulan Na + un N NaCH COO çözeltisi ile geri alınarak flame fotometrede Na + okuması yapılmış ve standart kurve yardımıyla belirlenmiştir (Richards, 94). Bağımsız iyonlar : Suda çözünen iyonlardan saturasyon ekstraktında Ca ++ ve Mg ++ iyonları EDTA titrasyonu ile, Na + ve K + iyonları flame fotometre ile, CO = HCO - iyonları. N H 2 SO 4 ile Cl - iyonu. N AgNO titrasyonu ile, SO = 4 iyonu ise BaSO 4 olarak çökelme suretiyle Richards (94) tarafından belirtildiği yöntemlerle tayin edilmiştir. Toprak örneklerinin analize hazırlanması Kumlu tın, killi tın, kumlu killi tın olmak üzere farklı tekstürde toprak örnekleri toprak ünitesinde hava kuru hale getirildikten sonra 2 mm lik elekten geçirilmiştir. Hava kuru, ½ tarla kapasitesi, tarla kapasitesi olmak üzere farklı nem uygulaması yapılmıştır. Hava kuru uygulama için; farklı tekstürdeki toprak örnekleri hava kuru durumda toprak kutularına doldurulmuş ve araştırmada kullanılmıştır. Tarla kapasitesi uygulaması için; hava kuru durumdaki kumlu tın, kumlu killi tın, killi tınlı tekstürdeki toprak örnekleri özel toprak kutularına doldurulmuş, sırası ile tarla kapasitesi değerleri olan % 7.29, % 8.47 ve % 26.7 oranında su ilave edilmiştir. ½ tarla kapasitesi uygulaması için, kumlu tın, kumlu killi tın, killi tınlı tekstürdeki toprak örnekleri özel toprak kutularına doldurulmuş, sırası ile tarla kapasitesi değerlerinin yarısı kadar su ilave edilmiştir. Bitki örneklerinin analize hazırlanması Her bir uygulama için 2 g ince dal parçacıklarından oluşan kuru haldeki bitki materyalleri toplanmış ve yakma öncesi toprak kutularının üst kısmına yerleştirilmiştir. Deneme düzeninin kurulması Araştırmada kumlu tın, killi tın, kumlu killi tın olmak üzere farklı tekstürde toprak örnekleri kullanılmış ve hava kuru, ½ tarla kapasitesi, tarla kapasitesi olmak üzere farklı nem uygulaması yapılmıştır. Dolayısıyla bunların kombinasyonları düşünüldüğünde 9 farklı uygulama tekerrürlü olarak yapılmıştır. Her bir uygulama için toprak örnekleri silindir şeklindeki toprak kutuları yerleştirilip hazır hale getirilmiştir. Toprak kutularının yan tarafına daha önce belirlenmiş olan,,,, ve cm olmak üzere 6 farklı derinlikte. cm çapındaki lokasyonlara termokapıllar yerleştirilmiştir. Toprak örnekleriyle dolu olan bu kutuların yüzeyi her bir uygulama için 2 g bitki materyali ile kaplanmıştır. Yanma işleminden önce termokapıllar yardımıyla başlangıç (sıfır değeri), yanma işlemiyle birlikte kronometre çalıştırılarak belirli zaman aralıklarıyla sıcaklık değeri o C olarak tespit edilmiştir. Nem değerlerinin tespit edilmesi Her bir uygulama için, yanma öncesi ve saatlik uygulama süresi sonunda -, -, -, - ve - cm olmak üzere farklı derinlikten toprak örnekleri alınarak nem tayini yapılmıştır. Değerlendirme yöntemi Sıcaklık ölçümlerini değerlendirme yöntemi Sıcaklıklara ilişkin veriler, tesadüf parselleri deneme tertibinde faktöriyel düzende tekrarlanan ölçümlü varyans analiz tekniğiyle (Repeated Measured Design Anova) değerlendirilmiştir. Uygulama faktörünün hava kuru, ½ tarla kapasitesi ve tarla kapasitesi olmak üzere seviyesi, Tekstür faktörünün kumlu tın, killi tın, kumlu killi tın olmak üzere seviyesi, Derinlik faktörünün,,,, ve cm olmak üzere 6 seviyesi, Zaman faktörünün ise seviyesi olup bu faktöre ilişkin ölçümler tekrarlanan ölçüm (repeated measured) olarak alınmıştır. Deneme tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Hesaplamalar sonunda 4 lü interaksiyon istatistiksel olarak önemli bulunduğundan kombinasyon ortalamaları 2 şer 2 şer LSD ile karşılaştırılmıştır (Yurtsever, 984). Nem değerlerini değerlendirme yöntemi ½ tarla kapasitesi ve tarla kapasitesi uygulamaları için % nem değerlerine ilişkin veriler de tesadüf parselleri deneme tertibinde faktöriyel düzende değerlendirilmiştir. Burada uygulama faktörünün ½ tarla kapasitesi ve tarla kapasitesi olmak üzere 2 seviyesi, Tekstür faktörünün kumlu tın, killi tın, kumlu killi tın olmak üzere seviyesi,
I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 26-28 Ekim 2, Kahramanmaraş KSÜ Doğa Bil. Der., Özel Sayı, 22 27 KSU J. Nat. Sci., Special Issue, 22 Derinlik faktörünün -, -, -, - ve - cm olmak üzere seviyesi vardır. Deneme tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Farklı grupların saptanmasında Duncan testi kullanılmıştır (Düzgüneş, 987). BULGULAR Nem Değerleri ½ tarla kapasitesi uygulaması için; kumlu toprak örneğine % 8.6, kumlu killi tınlı toprak örneğine % 9.2 ve killi toprak örneğine ise %. oranında, tarla kapasitesi uygulaması için; kumlu toprak örneğine % 7.29, kumlu killi tınlı toprak örneğine % 8.47 ve killi toprak örneğine ise % 26.7 oranında su ilave edilmesine karşılık bu oranlar bütün katmanlarda homojen dağılım göstermemiştir. ½ tarla kapasitesi ve tarla kapasitesi uygulamalarındaki toprak örneklerinin % nem değerleri Çizelge de verilmiştir. Nem değerlerinden görüleceği gibi çeşitli derinliklerdeki nem miktarlarında yanma ile birlikte değişiklikler olmuştur. Ancak yanmadan önce ve sonra katmanlar arasında önemli bir fark bulunmamıştır. Ancak yüzeyde yüksek sıcaklıktan kaynaklanan buharlaşma nedeniyle nem kaybının olduğu gözlenmiştir. Toprağın alt katmanlarında nem dağılımında değişimler olmuştur. Bu durum aşağıdan yukarıya doğru buhar hareketi sonucunda bir taşınmanın olduğunu göstermiştir. Toprak yüzeyi ne kadar nemli ise buharlaşma da o kadar fazla olmaktadır. Çizelge. Tarla kapasitesi ve ½ tarla kapasitesi uygulamasında, yakma öncesi ve sonrası toprağın çeşitli derinliklerindeki % nem değerleri. Uygulamalar Tarla Kapasitesi ½ Tarla Kapasitesi Toprak Tekstürü Toprak Tekstürü Derin lik (cm) Kumlu Tın Kumu Killi Tın Killi Tın Kumlu Tın Kumu Killi Tın Killi Tın Derin Yanma Yanma Yanma Yanma Yanma Yanma Yanma Yanma Yanma Yanma lik Sonrası Öncesi Sonrası Öncesi Sonrası Öncesi Sonrası Öncesi Sonrası Öncesi (cm) Yanma Öncesi Yanma Sonrası -.476.26 6.98.6 26.86 2.296-8.826 7. 9.886 9.66.4 2.2-6.7 4.4 6.9 6.7 24.96 2.8-9.46 9.9.8 9. 4.28.2-6.2.97 7.6 7. 2. 24.7-9.6.286. 9.2 4.6. - 6.29.7 7.46 6.766 24.87 24.96 -. 9.76.9.22 2..7-7.29.8 7.676 6.4 24.6 2.96 -.4 9.6.66.86 2.9 2.46 Sıcaklık Değerleri Yanmadan önce ve uygulama süresi olan saatlik süre boyunca toprağın çeşitli derinliklerdeki sıcaklık değişimleri şekil de gösterilmiştir. Yanma sırasında sıcaklık değerleri her bir uygulamada yüzeyde görülmüş olup doruk sıcaklığına ortalama olarak 9- saniyede ulaşılmıştır. Daha sonra sıcaklık değerleri hızlı bir şekilde azalma göstermiştir. Bu durum yanma sonucunda ani ve kısa süreli sıcaklık değişmesi olduğunu göstermiştir. Bundan sonraki toprak derinliklerindeki sıcaklık değişimi daha yavaş ve az olmuştur. Sıcaklık değerleri; hava kuru uygulamalarda.767-6.9 o C, ½ tarla kapasitesi uygulamasında.7-8.2 o C, tarla kapasitesi uygulamasında 9.2-9.2 o C arasında değişiklik göstermiştir (Şekil, 2 ve ). Yanma ile meydana gelen sıcaklık, toprağın - cm derinliğine kadar etki yapmıştır. Ancak bu etki yüzeydeki kadar ani ve yüksek olmamıştır. Sıcaklıktaki bu ani artış ½ tarla kapasitesi ve tarla kapasitesi uygulamalarında da görülmesine rağmen hava kuru uygulamalarda daha yüksek sıcaklık değerleri elde edilmiştir. Bu durum, yanma sırasında toprağın içerdiği nemden kaynaklanmaktadır. Yanmadan sonra meydana gelen toprak sıcaklığının alt katmanlara iletilmesi toprağın nem kapsamı ile artış göstermiştir. Hava kuru, ½ tarla kapasitesi, tarla kapasitesi uygulamalarının her üçünde de yanma sonucunda oluşan sıcaklık artışı toprağın cm den sonraki derinliklerinde çok az etkili olmuştur. Bu etki önemsiz kabul edilmiştir. Hava kuru uygulamada yüzeyde görülen o C nin üzerindeki yüksek sıcaklık değerine karşılık alt katmanlarda sıcaklık artışı olmamıştır. ½ tarla kapasitesi ve tarla kapasitesi uygulamalarında ise, yüzey sıcaklığı o C ye ulaşmamıştır, ancak sıcaklık değişimi daha hızlı olmuştur. Değerlendirme Yöntemi Sonuçları ½ tarla kapasitesi ve tarla kapasitesi uygulamaları tekerrürlü olarak uygulanmış ve toprağın çeşitli derinlikler arasındaki farkın belirlenmesinde ve farklı grupların saptanmasında Duncan testi kullanılmıştır. Deneme sonucunda sadece Uygulama*Tekstür interaksiyonu önemli bulunmuştur. tekerrürlü olarak uygulanan sıcaklık ölçümlerine ilişkin deneme sonuçlarının mukayesesi için LSD testi kullanılmıştır. Hesaplamalar sonunda 4 lü interaksiyon istatistiksel olarak önemli bulunduğundan kombinasyon ortalamaları 2 şer 2 şer LSD ile karşılaştırılmıştır. Uygulamalar arasındaki Nem * Tekstür * Derinlik * Zaman interaksiyonu önemli bulunmuştur.
I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 26-28 Ekim 2, Kahramanmaraş KSÜ Doğa Bil. Der., Özel Sayı, 22 276 KSU J. Nat. Sci., Special Issue, 22 Hava Kuru - Kumlu Tın 8 4 7 6 9 22 2 28 Hava Kuru - Kumlu Killi Tın 8 4 6 7 9 22 2 28 Hava Kuru - Killi Tın 8 4 7 6 9 22 2 28 Şekil. Hava kuru uygulamada toprağın çeşitli derinliklerindeki sıcaklık değişimleri
I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 26-28 Ekim 2, Kahramanmaraş KSÜ Doğa Bil. Der., Özel Sayı, 22 277 KSU J. Nat. Sci., Special Issue, 22 /2 Tarla Kapasitesi-Kumlu Tın 8 9 7 2 2 29 /2 Tarla Kapasitesi -Kumlu Killi Tın 8 9 7 2 2 29 /2 Tarla Kapasitesi-Killi Tın 8 9 7 2 2 29 Şekil 2. ½ tarla kapasitesinde toprağın çeşitli derinliklerindeki sıcaklık değişimleri
I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 26-28 Ekim 2, Kahramanmaraş KSÜ Doğa Bil. Der., Özel Sayı, 22 278 KSU J. Nat. Sci., Special Issue, 22 Tarla Kapasitesi - Kumlu Tın 9 8 7 4 7 6 9 22 2 28 9 8 7 Tarla Kapasitesi - Kumlu Killi Tın 9 7 2 2 29 Tarla Kapasites - Killi Tın 9 8 7 9 7 2 2 29 Şekil. Tarla kapasitesinde toprağın çeşitli derinliklerindeki sıcaklık değişimleri
I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 26-28 Ekim 2, Kahramanmaraş KSÜ Doğa Bil. Der., Özel Sayı, 22 279 KSU J. Nat. Sci., Special Issue, 22 TARTIŞMA ve SONUÇ Araştırmadan elde edilen sonuçlara göre, yanma sonucunda toprak sıcaklığında ani ve kısa süreli bir artış görülmüştür. Bu sıcaklık artışı daha çok toprağın yüzeyinde meydana gelmiş ve en çok cm derinliğe kadar etkili olduğu tespit edilmiştir. Daha sonraki sıcaklık artışı pek fazla olmamıştır. Hava kuru uygulamadaki sıcaklık artışı ½ tarla kapasitesi ve tarla kapasitesi uygulamalarından daha fazla olmuştur. Bunun nedeni uygulanan nemin sıcaklık artışını önlemiş olmasıdır. Nem, toprak sıcaklığını ve sıcaklık değişimlerini etkilemiş, buharlaşmanın artmasına neden olmuştur. Çünkü toprak yüzeyi ne kadar nemli olursa buharlaşma da o kadar fazla olmaktadır. ½ tarla kapasitesi ve tarla kapasitesi uygulamalarındaki sıcaklık değişimleri hava kuru uygulamalar göre daha hızlı olmuştur. Sıcaklık değişimi en fazla ½ tarla kapasitesi uygulamasında olmuştur. Bunun nedeni ise, suyun ilave edilmesiyle sıcaklıkta meydana gelen düşüş iletkenlikte meydana gelen artışla örtülecek kadar az olmasıdır. Nem ısı iletiminde etkili olan bir faktördür. Nem miktarının artması ile toprakların ısı iletimi artmıştır. Toprağın ıslanmaya başlanmasıyla su taneler arasındaki dokunma alanını artırdığından iletkenliği artırmıştır. Toprağın nem içeriği toprağın ısı iletim kapasitesini artırmakla birlikte özgül ısının yüksekliğiyle birlikte toprak sıcaklığının yükselmesi için gerekli ısı miktarını da artırmaktadır. KAYNAKLAR Bouyoucus, G.J. 9. A Recalibration of the Hydrometer Method for Making Mechanical Analysis of Soil. Agr. J. 49. Campbell, G.S. 98. Soil Physics With Basic. Transport Models for Soil Plant System.Elsevier, NewYork. Çağlar, K. Ö. 98. Toprak İlmi. A.Ü.Yayınları, No :. Ankara. De Boodt, M. 98. Het Boordelen Vande Bodenstructuur door laboratoriumonderzoek. Madelingen Van de Landbouwhogeschool. Gent, 2: 46-48. De Boodt, M., Verdonck, O., Cappaert, I. 97. Method for measuring the water release curve of organik substrates. Proceeding Symposium Artifical Medis in horticulture. 24-262. de Vries, D.A.96. Thermal Properties of Soils. In Physics of Plant Environment. W.R.Van Wijk (ed). North Holland Publishing. Co., Amsterdam, pp.2-2. Diener, E. 974. Heat and Mass Transfer Characteristics of Mushroom Casing and Horticultural Soils and Soil Mixes. The Penn. State Uni. Ph D. Thesis. Düzgüneş, O. 987. Araştırma ve Deneme Metodları. (İstatistiksel Metodlar II). Ankara Üni. Ziraat Fakültesi Yayınları Ders Kitabı: 29, Ankara. Gardner, M.R. Hanks, R.J. 966. Evaluation of the soil by measurements of heat flux. Soil Sci. Soc. Ame. Proc., : 42-428. Hanks, R.J. Ascroft, G.L. 98. Applied of Physics. Advanced Series in Agriculture Sciences, 8.Springer-Verlag, N.Y., USA. Hungerford, R.D., Harrington, M.G., Frandsen, W.H., Ryan, K.C, Niehoff, G.J. 99. Influence of fire on factors that affect site productivity. In proceedings of the management and at affect site productivity of western-montane forest soils. Harvwy, A.E. and Neuenschwander, (eds.).us Forest Services, Informountain Research Station General Technical Report INT-28. Kertsen, M.S. 949. Thermal properties of soils. Bulletin 28. Universty of Minnesota Agricultural Experimental Station, pp.-227. Klute, A. and Dirkson, C. 986. Hydroulic Conductivity and Diffusivity Laboratory Methods. In methods of soil analysis,,2 nd. Ed. A.Klute (ed.). Argon. Monog. Soil Sci. Sc. Ame. Madison. WI,694-7. Kohnke, H. and Nakshabandi, G. 964. Heat transport in soils. Transactions of 8 th International Congress of Soil Sciences. Buchraset romania, 8-9. Mickovsky, M. 967. Effect of burnt straw on the microflora of soil. Skopje. OGM, 2. Orman Yangınları. www.ogm.gov.tr Son Erişim Tarihi: 9.9.2). Pala, M. 979. Toprak sıcaklığı ve neminin toprak havasının özelliklerine etkisi. Orta Ana. Böl. Zirai Araş. Enst. Ankara. Patent, H.E. 99. Heat transference in soils. Bulletin.Unites States Department of Agriculture Bureau of Soils. Richards, L.A Ed. 94. Diagnosis and Improvement of Saline and Alkali Soils. United States Department of Agriculture Handbook 6:94. Sayın, S. 989. Çeşitli Yönleriyle Anızların Yakılması. Köy Hizmetleri Ankara Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, Yayın No: 6, Ankara. Smith, W.O. and Byers, H.G. 98. The thermal conductivity of certain of great soil groups. Soil Sci. Soc. Ame. Proc., :-9. Soil Survey Staff, 9. Soil Survey Manual. Agricultural Handbook, 8. USDA. Taylor, A.S. and Jackson, R.D. 986. Heat Capacity and Specific Heat. American Society of Agronomy. Soil Science Society of America. Methods of Soil Analysis, part I.Physical and mineralogical methods-agrn. Monog. No:9;94-944. Tsuda, S. 996. Air and Soil Temperature During Burning In A Phragmites Australis Community, Central Japan. Ecological Review, 996, 2(); 29-2. Tsuda, S. and Fujita, H. 994. The Effect of Fire on Vegetation on November, 992 at Kushiro
I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 26-28 Ekim 2, Kahramanmaraş KSÜ Doğa Bil. Der., Özel Sayı, 22 28 KSU J. Nat. Sci., Special Issue, 22 Marsh, Hokkido, Japan. Vegetation Science., -6. Tsuda, S. and Kikuchi, H. 99. Vegetation Change After a Fire at Kushiro Marsh, Hokkido, Japan. With Special Reference to Seedling Emergence. Journal of Phytogeography and Taxonomy. 4,8-9. Walkley, A., and Black, L.A. 94. An examination of Degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Sci. 9:29-8. Yurtsever, N. 984. Deneysel İstatistik Metodları. Tarım, Orman ve Köyişleri Bakanlığı, Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü Yayınları. Ankara.