Toprak Özelliklerinin Belirlenmesinde Spektrofotometrik Yansımalardan Yararlanma Olanakları



Benzer belgeler
Kişisel Bilgiler. Öğrenim Durumu

KİŞİSEL BİLGİLER EĞİTİM BİLGİLERİ

Yakın Kızılötesi Yansıma Spektroskopisi (NIRS) ile Bazı Toprak Özelliklerinin Belirlenmesi

YARASA VE ÇİFTLİK GÜBRESİNİN BAZI TOPRAK ÖZELLİKLERİ ve BUĞDAY BİTKİSİNİN VERİM PARAMETRELERİ ÜZERİNE ETKİSİ

The International New Issues In SOcial Sciences

AYÇİÇEĞİNDE GÜBRE İHTİYACININ GREENSEEKER VE ANALİZ İLE SAPTANMASI Ahmet Şükrü BAL Danışman: Prof. Dr. Bahattin AKDEMİR Namık Kemal Üniversitesi

EFFECT OF SPATIAL RESOLUTION ON WATERSHED CHARACTERISTICS: AFYONKARAHISAR CAY STREAM WATERSHED

Araştırma Görevlisi İSMAİL ÇÖLKESEN

AKARSULARDA KİRLENME KONTROLÜ İÇİN BİR DİNAMİK BENZETİM YAZILIMI

Sevim Yasemin ÇİÇEKLİ 1, Coşkun ÖZKAN 2

Yrd. Doç. Dr. Seçil ÇELİK ERBAŞ

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DÖNEM PROJESİ TAŞINMAZ DEĞERLEMEDE HEDONİK REGRESYON ÇÖZÜMLEMESİ. Duygu ÖZÇALIK

Kabak Çekirdeği Kabuğu ve Pirolizinin Buğday ın Gelişimi ve Bitki Besin Elementi. İçeriklerine Etkisi EMRE CAN KAYA

A. SCI, SCI-Expanded KAPSAMINDA ULUSLARARASI HAKEMLİ. A1. Beyhan M.A., A. Tekgüler, T. Yıldız and H. Sauk Investigation

Coğrafi Veri Üretimi Bakış Açısı İle TÜBİTAK UZAY daki Uzaktan Algılama Araştırmaları

NIRLINE. Hayvan Dışkısı Analizi ile Ekonomik Kayıplarınızı Engelleyebilir ve Sürdürülebilirliğe Katkı Sağlayabilirsiniz!

Prof.Dr. İSMAİL BÖĞREKCİ

GPS ile Hassas Tarım Uygulamaları

Levent BAŞAYİĞİT 1 * , Mesut AKGÜL 1, Hüseyin ŞENOL 1.

A UNIFIED APPROACH IN GPS ACCURACY DETERMINATION STUDIES

Ufuk TÜRKER* * A.Ü.Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, Ankara uturker@agri.ankara.edu.tr

ÖZGEÇMİŞ. : :

Murat Nehri (Elazığ) nin Bazı Fizikokimyasal Parametreler Açısından Su Kalitesinin Belirlenmesi

TÜRKİYE NİN BİTKİ ÖRTÜSÜ DEĞİŞİMİNİN NOAA UYDU VERİLERİ İLE BELİRLENMESİ*

QUANTILE REGRESYON * Quantile Regression

İçerik. Giriş 1/23/13. Giriş Problem Tanımı Tez Çalışmasının Amacı Metodoloji Zaman Çizelgesi. Doktora Tez Önerisi

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Şanlıurfa Kuru Tarım İşletmelerinde Farklı Makina Seti ve Arazi Büyüklüğüne Göre Optimum Ürün Deseninin Belirlenmesi

SPATIAL STATISTICAL ANALYSIS OF THE EFFECTS OF URBAN FORM INDICATORS ON ROAD-TRAFFIC NOISE EXPOSURE OF A CITY IN SOUTH KOREA

İSTANBUL BOĞAZI SU SEVİYESİ DEĞİŞİMLERİNİN MODELLENMESİ. Berna AYAT. İstanbul, Türkiye

Üniversitesi. {g.karatas, Library, Science Direct ve Wiley veri içerisinde

TOPRAK STRÜKTÜRÜNÜN GÖRSEL DEĞERLENDİRİLMESİ

ORM 7420 USING SATELLITE IMAGES IN FOREST RESOURCE PLANNING

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl

Bulanık Mantık Tabanlı Uçak Modeli Tespiti

Elazığ İli Karakoçan İlçesinden Elde Edilen Sütlerde Yağ ve Protein Oranlarının AB ve Türk Standartlarına Uygunluklarının Belirlenmesi

NIRLINE. NIRS Teknolojisinin Kaba Yem Analizlerinde Kullanımı

NIRS DA1650. Geleceği düşünen yem fabrikaları için kullanıma hazır NIR cihazı. Dedicated Analytical Solutions

FEN ve MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ

NANO KURġUN ÜRETĠMĠ VE KARAKTERĠZASYONU

Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Bölümü B Blok Dışkapı/ANKARA 06100

KONİ İNDEKSİNİN BELİRLENMESİNE İLİŞKİN ÇEŞİTLİ YAKLAŞIM EŞİTLİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Küçük ve Mikro Ölçekli Enerji Yatırımları için Hibrit Enerji Modeli

FEN ve MÜHENDİSLİK BİLİMLERİ DERGİSİ

Türkçe Öğretmenliği Programında Ders Değerlendirmelerinin Çok-Yüzeyli Rasch Ölçme Modeli ile Analizi

ArcGIS ile Tarımsal Uygulamalar Eğitimi

KAYSERİDEKİ İÇME SULARINDA NİTRAT VE DÜZEYLERİNİN BELİRLENMESİ

ÖZGEÇMİŞ. 1. Adı Soyadı : Kamile ŞANLI KULA İletişim Bilgileri : Ahi Evran Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Adres Matematik Bölümü, KIRŞEHİR

THE DESIGN AND USE OF CONTINUOUS GNSS REFERENCE NETWORKS. by Özgür Avcı B.S., Istanbul Technical University, 2003

İŞSİZ BİREYLERİN KREDİ KARTLARINA İLİŞKİN TUTUM VE DAVRANIŞLARININ YAPISAL EŞİTLİK MODELİYLE İNCELENMESİ: ESKİŞEHİR ÖRNEĞİ

DİSKLİ GÜBRE DAĞITMA MAKİNALARINDA TİTREŞİMİN GÜBRE AKIŞ HIZINA ETKİSİ

T.C. GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TOPRAK ANABİLİM DALI Y.LİSANS TEZİ

MADEN TETKİK ARAMA GENEL MÜDÜRLÜĞÜ HİDROJEOKİMYA LABORATUVA- RINDA BAZI ANALİTİK YÖNTEMLERİN İSTATİSTİKSEL DEĞERLENDİRİLMESİ

KİNETİK MODEL PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİNDE KULLANILAN OPTİMİZASYON TEKNİKLERİNİN KIYASLANMASI

ÖLÇÜLERİNDEKİ RADYAL LASTİĞİN BAZI İŞLETME KARAKTERİSTİKLERİNİN TOPRAK SIKIŞMASINA ETKİSİ

Tarımsal Üretim Uygulamalarında Bulut Hesaplama (Cloud Computing) Teknolojisi

Korelasyon, Korelasyon Türleri ve Regresyon

Ceyhun EREN 1 ve Hilmi L 2

BOĞAZİÇİ UNIVERSITY KANDİLLİ OBSERVATORY and EARTHQUAKE RESEARCH INSTITUTE GEOMAGNETISM LABORATORY

Muğla, Türkiye mermer üretiminde önemli bir yere sahiptir. Muğla da 2008 yılı rakamlarına göre 119 ruhsatlı mermer sahası bulunmaktadır.

Kitap Adı : Hassas Tarım Teknolojileri

Fethiye ÖÇK Bölgesi Arazi Örtüsü/Arazi Kullanımı Değişim Tespiti

Hassas Tarım Teknolojilerinin Üretim Ekonomisi ve Ülkemizde Mısır Üretiminde Kullanılabilme Olanakları*

Bilişim Sistemleri Değerlendirme Modeli ve Üç Örnek Olay İncelemesi

Nanomalzemelerin Karakterizasyonu. Yapısal Karakterizasyon Kimyasal Karakterizasyon

PİEZOELEKTRİK YAMALARIN AKILLI BİR KİRİŞİN TİTREŞİM ÖZELLİKLERİNİN BULUNMASINDA ALGILAYICI OLARAK KULLANILMASI ABSTRACT

her bir kontrol kriteri (8 adet) için 12 adet bulgu kriteri

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl. OrtaöğretimMatematikEğitimi BoğaziciÜniversitesi 2007

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/5) Akreditasyon Kapsamı

Uzaktan Algılamanın Tarımda Kullanımı ve Uydu Verileri Tabanlı Vejetasyon İndeksi Modelleri ile Tarımsal Kuraklığın Takibi ve Değerlendirilmesi

Spektroskopi ve Spektrofotometri. Yrd. Doç. Dr. Bekir Engin Eser Zirve University EBN Medical School Department of Biochemistry

Laboratuvar Tekniği. Adnan Menderes Üniversitesi Tarımsal Biyoteknoloji Bölümü TBY 118 Muavviz Ayvaz (Yrd. Doç. Dr.) 9. Hafta (11.04.

Yayın Listesi. SCI (Science Citation Index) tarafından taranan dergilerde yayınlanan ve yayına kabul edilen tam metin özgün makale

ÖZGEÇMİŞ. Derece Üniversite Alanı Yılı. Lisans Uroumieh Üniversitesi İnşaat Mühenlisliği

Zaman Serileri-1. If you have to forecast, forecast often. EDGAR R. FIEDLER, American economist. IENG 481 Tahmin Yöntemleri Dr.

Uzaktan Algılama Teknolojileri

Daha Yeşil ve Daha Akıllı: Bilgi ve İletişim Teknolojileri, Çevre ve İklim Değişimi

ACCURACY OF GPS PRECISE POINT POSITIONING (PPP)

Ölçme Kontrol ve Otomasyon Sistemleri 10

Katılımcı Olduğu Diğer Programlar

Sera Koşullarında A-Sınıfı Buharlaşma Kabı ve Küçük Buharlaşma Kaplarından Buharlaşan Su Miktarı Arasındaki İlişkiler

Adnan Menderes Üniversitesi. Ankara Üniversitesi

Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Bölümü B Blok Dışkapı/ANKARA 06100

GAP Bölgesinde Mekanizasyonun Gelişimi ve Sorunları. Development and Problems of Agricultural Mechanization in GAP

Derece Bölüm/Program Üniversite Yıl

Diyarbakır İlinden Kasım Ayında Elde Edilen İnek Sütlerinin Dünya Sağlık Örgütü Standartlarına Uygunluğunun Belirlenmesi

ISLAKLIK ÖLÇÜMLERİ. a. Metalin paslanması b. Tahtanın çürümesi c. Ekmeğin küflenmesi. Şekil 1. Malzemeler üzerindeki bozulmalar

Uzaktan Algılama Teknolojileri

Kimyasal Toprak Sorunları ve Toprak Bozunumu-I

Online teknik sayfa MCS100E HW-C SEOS ÇÖZÜMLERI

Türkiye de Havza Su Bütçesi Hesaplamalarında Uzaktan Algılama ve Evapotranspirasyon Haritalama Tekniklerinin Kullanılma Olanakları

Adıyaman İlinden Eylül Ayında Elde Edilen İnek Sütlerinin Doğu Afrika Kaliteli Çiğ İnek Sütü Standartlarına Uygunluklarinin Belirlenmesi

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ISPARTA İLİ KİRAZ İHRACATININ ANALİZİ

SOFTWARE ENGINEERS EDUCATION SOFTWARE REQUIREMENTS/ INSPECTION RESEARCH FINANCIAL INFORMATION SYSTEMS DISASTER MANAGEMENT INFORMATION SYSTEMS

Orta Anadolu Bölgesi İllerinde Tarımsal Mekanizasyon Düzeyinin Yıllara Göre Değişimi

Uzaktan Algõlama Ve Yerbilimlerinde Uygulamalarõ

Eğitim Fakültesi, Kimya Öğretmenliği Programı, Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi, Kimya Öğretmenliği Lisansla

Görev Unvanı Alan Üniversite Yıl Prof. Dr. Elek.-Eln Müh. Çukurova Üniversitesi Eylül 2014

The Possibilities of the Direct Seeding of Watermelon Seed By Pneumatic Precision Planter

Transkript:

U. Ü. ZİRAAT FAKÜLTESİ DERGİSİ, 2012, Cilt 26, Sayı 2, 37-45 (Journal of Agricultural Faculty of Uludag University) Toprak Özelliklerinin Belirlenmesinde Spektrofotometrik Yansımalardan Yararlanma Olanakları Yücel TEKIN 1*, Zeynal TÜMSAVAŞ 2 1 Uludağ Üniversitesi, Teknik Bilimler MYO, Bursa 2 Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Bölümü, Bursa *e-posta:ytekin@uludag.edu.tr; Tel: 0 224 2942354; Faks: 0 224 2942303 Geliş Tarihi: 23.07.2012, Kabul Tarihi: 26.12.2012 Özet: Hassas tarım bileşenlerini kullanılarak toprak özelliklerinin belirlenmesi ile toprak yönetimi ve korumasının etkilerini artırmak ve tarımsal girdi maliyetlerini azaltmak amaçlanmaktadır. Toprak fiziksel ve kimyasal özelliklerinin hızlı ve güvenilir bir biçimde belirlenerek toprak haritalaması amacı ile değerlendirilmesinde spektrofotometrelerden elde edilen yansıma değerleri kullanılabilmektedir. Spektrofotometreden elde edilen yansıma değerlerinin hassas tarım uygulamalarında kullanılabilmesi için tam çapraz doğrulamalı (full cross-validation) kısmi en küçük kareler (partial least square-pls) regresyon analizi uygulanarak toplam modeli oluşturmak gerekmektedir. Yapılan regresyon analizi sonucunda oluşturulan modele ait R 2 değerlerine bağlı olarak belirlenmesi istenen toprak özelliği ile ilgili tahmin edilebilirlik durumu incelenmektedir. Bu araştırmada toprak özelliklerinin belirlenmesinde spektrofotometreden yararlanma olanakları incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Toprak özellikleri, spektrofotometre, hassas tarım. Possibilities of Using Spectrophotometric Reflectance to Determine Soil Properties Abstract: The application and usage of precision agriculture technologies targeted reduction of agricultural input and improvement of effects of soil management and conservation. Spectrophotometers are used for fast and accurate measurement of soil physical and chemical properties to create soil mapping. To use reflection values obtained from spectrophotometer for precision agriculture application, Partial least squares (PLS) regression analyses with full crossvalidation were performed to establish a model. Regression results show that the predictability performance of the model for desired soil properties. In this research possibilities of using spectrophotometer to determine soil properties have been examined. Key Words: Soil properties, spectrophotometer, precision agriculture. 37

Giriş Tarımsal üretiminin gerçekleştiği toprağın verimliliğini sürdürebilmesi için biyolojik, kimyasal ve fiziksel özelliklerinin korunması ve yönetilmesi gerekmektedir. Tarımsal üretimin gerçekleştiği arazilerde en önemli değişkenlerden birisi toprak özellikleridir. Heterojen bir yapıya sahip olan ve bir arazi içerisinde dahi toprak özellikleri bakımından büyük değişkenlik gösteren toprakların, konumsal yerlerine özgü olarak yapılacak yönetim uygulamalarıyla potansiyel verimliliklerine ulaşılabilir. Üreticiler her ne kadar tarlalarının değişik bölümlerinden farklı miktarlarda ürün aldıklarını veya farklı toprak bünyesine sahip olduklarını bilseler de, bu bilgiyi üretime dönük olarak değerlendirememektedirler (Vatandaş ve ark., 2005). Hassas tarım çevreye en az etki ile sürdürülebilir üretimi, verim ve karlılığı arttırmak için entegre edilmiş bilgi ve üretime dayalı bir tarım sistemidir (Türker, 2012). Hassas tarım bileşenlerinin kullanılarak toprak özelliklerinin belirlenmesi ile sadece üretim artışı sağlamak değil aynı zamanda toprak yönetimi ve korumasının etkilerini artırmak ve tarımsal girdi maliyetlerini azaltmak amaçlanmaktadır. Toprak özelliklerinin farklı bileşenler ile belirlenmesi ve dijital toprak haritaları (Digital Soil Mapping, DSM) nın çıkarılması günümüzde hassas tarım uygulamalarının en önemli konularından birisi olarak gösterilmektedir. Toprak haritalarının alansal, bölgesel ve küresel anlamda çıkarılması amacıyla toprak özelliklerinin standart yöntemler uygulanarak belirlenmesi gerçekleşme sürecinin çok fazla zaman almasına ve yüksek maliyetlere çıkmasına neden olmaktadır (C ecillon ve ark., 2009). Bu nedenle uygulamada kolay, maliyeti düşük ve güvenilir ölçüm ve analiz yöntemlerinin geliştirilmesi hedefine ulaşabilecek araştırmalar yapılmaktadır. Bu amaçla görünür ve yakın kızılötesi spektroskopik yansımalar ile yapılan çalışmalar hız kazanmıştır (Ben-Dor ve Banin,1990; Mouazen ve ark., 2005; Stenberg ve Nordkvist, 1996). Yansıma değerleri ile ilgili yapılan çalışmalarda üzerinde odaklanılan temel toprak özellikleri organik madde miktarı, tekstür, kil mineralleri ve aynı zamanda strüktür, bitki besin maddeleri ile mikrobiyel aktivitelerdir (Stenberg ve ark., 2010). Spektrofotometrik yansıma değerleri toprak nem içerikleriyle de ilişkilidir (Tekin ve ark., 2012). Spektroskopi ile tahminleme yöntemi toprakta bulunan ağır metaller içinde kullanılabilmektedir (Kooistra ve ark., 2001). Spektrofotometre yansıma değerlerinin kullanılmasında temel alınan yöntem; örneklerin ön işlemlerden geçirilmesinin ardından laboratuvar ortamında yansıma değerlerinin elde edilmesi ve elde edilen değerlerin laboratuvarda analizi yapılan fiziksel ve kimyasal özellikler ile karşılaştırarak doğrusal ilişkinin ortaya çıkarıldığı bir model oluşturmak şeklinde olmuştur. Farklı ülkelerde spektral kütüphane kurarak toprak haritalaması çalışmaları hızla devam etmektedir (Brown, 2007; Terhoeven-Urselmans ve ark., 2010; Brodský ve ark., 2011). Toprakların bitki besin element içeriklerinin izlenmesi ve yetiştirilen bitki için toprakta yetersiz olan besin elementlerinin kimyasal gübreler kullanılarak tarlanın konumsal yerine özgü olacak şekilde her tarafına zamanında ve dengeli olarak uygulanması hedeflenmelidir. Tarlanın konumsal yerine ait özelliklerin belirlenmesinde spektrofotometre yansıma değerleri kullanılabilmektedir. Spektrofotometre yansıma değerlerinden gidilerek toprak haritalarının çıkarılması uygulamaları üzerinde çalışmalar devam etmektedir. Toprak yönetimi kavramı ve gelişen teknoloji ile paralel olarak bitkisel gelişim için gereksinim duyulan hassas tarım uygulamaları içerisinde değişken oranlı gübreleme uygulamaları ile alansal gübreleme olanağına esas oluşturacak toprak haritalanması gerçekleştirilebilecektir. Bu çalışmada, spektrofotometrelerin toprak özelliklerinin ölçülmesinde yararlanma olanakları araştırılmıştır. 38

Materyal ve Yöntem Optik Ölçüm Toprak örneklerine ilişkin yansıma değerlerinin ölçümünde; görünür (vis) ve yakın kızılötesi (NIR) fiber optik ölçüm yapan spektrofotometreler (350-2500 nm) kullanılmaktadır. Kullanılan spektrofotometrelerde dalga boyu aralığı hassas ölçüm sonuçları için gerekli olmaktadır. Spektrofotometrede 350 1000 nm dalga boyu için bir Si ve 1000 1800 nm ile 1800 2500 nm dalga boyu için iki Peltier soğutmalı InGaAs (Indium gallium arsenide) algılayıcı kullanılmaktadır. Örnekleme aralığı 1 nm olmakla birlikte spektral çözünürlük 700 nm dalga boyuna kadar 3 nm ve 1400 2100 nm dalga boyları aralığında 10 nm dir. Görünür ve yakın kızılötesi absorpsiyon spektrometresi yansımalarının doğru sonuçlar vermesindeki en önemli aşama yansıma değerlerinin alınmadan önce toprak örneklerine uygulanan ön işlemlerdir. Burada uygulanan ön işlemler kurutma, ezme-ufalama ve elekten geçirme işlemleridir. Ön işlemlerde herhangi bir kimyasal kullanılmaması ve ölçümlerin birkaç saniye içinde hızlı bir şekilde gerçekleştirilmesi bu yöntemin avantajlı yönlerinden birini teşkil etmektedir (Stenberg ve ark., 2010). Spektral yansıma ölçümleri alınmadan önce her bir toprak örneği ezme ufalama işleminden sonra 2 mm delik çaplı bir elekten geçirilerek plastik kaplara konularak kap yüzeyi düzleştirilmektedir. Plastik kap içerisindeki toprak örnekleri spektrofotometrenin yüksek yoğunluklu ışın kaynağı ile doğrudan temas edecek biçimde yerleştirilmesi önemlidir. Her bir toprak örneği için farklı spektrometre ölçümü yapılarak değerlerin ortalamaları alınması sonuçların güvenirliği açısından önem kazanmaktadır. Yansıma Değerlerinin İstatistiksel Analizi Yansıma değerlerinin farklı toprak örneklerinde kullanılabilirliğini sağlamak amacıyla model oluşturulması gerekmektedir. Yansıma değerlerinden daha iyi bir model oluşturabilmek amacı ile yansımalar istatistiksel ön işlemlere tabi tutulmalıdırlar. İstatistiksel ön işlem dalga boyu sayısının azaltılması ile başlamaktadır. Yang (2011) a göre dalga boyu sayısı belirlendikten sonra verilere sırasıyla normalizasyon, Savitsky-Golay 1. Türevi (Savitsky ve Golay, 1964) ve yumuşatma işlemlerinin uygulanması R 2 değerinin artmasını sağlamıştır. Yansıma verilerinin düzensizliklerini gidermede 1. dereceden türev alınması bir yöntem olarak kullanılmaktadır. Yumuşatma işlemi ise pozitif ve negatif tepe noktalarının düzleştirilmesi amacıyla uygulanmaktadır. Model Oluşturma Literatürlerde farklı çoklu değişken (multivariate) yöntemlerinin yansıma değerlerine ilişkin istatistiksel analizlerde kullanılabileceği belirtilmiş olsa da Kısmi en küçük kareler (Partial least square, PLS) yönteminin daha yüksek ilişkili sonuçlar verdiği farklı araştırmacılar tarafından belirtilmiştir (Chang ve ark., 2001; Bogrekci ve Lee, 2004; Mouazen ve ark., 2006). Kısmi en küçük kareler yönteminde aralarında çoklu doğrusal bağlantı olan açıklayıcı değişkenler, algoritmalar yardımıyla hem bağımlı değişkendeki değişimi hem de açıklayıcı değişkenlerdeki değişimi açıklayabilmektedir (Bulut ve Alın, 2009). Model oluşturmanın başlangıç aşaması, örnek spektraları %70-80 kalibrasyon ve % 20-30 doğrulama gruplarına bölmektir. Bu işlemden sonra kalibrasyon grubu farklı 39

istatistiksel yöntemlere tabi tutularak R 2 değeri hesaplanmaktadır. Doğrulama grubu ile kalibrasyon grubu arasında bağımsız geçerlilik sınaması (Cross-validation) uygulanarak kalibrasyon modeli ortaya çıkması hedeflenmektedir. Modelin İstatistiksel Değerlendirmesi Kalibrasyon modeli doğruluğunun belirlenmesinde R 2 tek başına yeterli olmamaktadır. Bu amaçla başvuru olarak değerlendirilen ortalama hata kareler kökü (root mean square error of prediction, RMSEP) (Eşitlik 1) ve artık tahmin sapması (residual prediction deviation, RPD) (Eşitlik 2) nin modelin geçerliliğine ait bir gösterge olarak R 2 ile birlikte değerlendirilmesi yoluna gidilmektedir (Viscarra Rossel ve ark., 2006). Burada; n: veri sayısı, d: Referans ölçüm ve tahmin değerleri farkı (1) (2) Toprak ile ilgili yapılan araştırmalarda başarılı bir ilişkilendirme için R 2 değeri R 2 > 0.95 ve RPD değeri RPD > 5 birlikteliğinin gerçekleşmesi beklenmektedir. Ancak toprak gibi çok fazla faktörün etken olduğu durumlarda bu sonucun elde edilmesi zorlaşmaktadır. Viscarra Rossel ve ark. (2006) e göre RPD değerlerine bağlı olarak RPD değerinin 2.5 den büyük olması mükemmel, 2-2.5 arasında çok iyi, 1.8-2 arasında iyi, 1.4-1.8 arasında orta ve 1.4 den küçük zayıf olarak modelin değerlendirilmesinde kullanılmaktadır. Araştırma Sonuçları ve Tartışma Görünür ve yakın kızılötesi (visible near infrared, vis NIR) absorpsiyon spektrometresi yansımaları ile toprak özelliklerinin belirlenmesine yönelik çalışmalar artarak devam etmektedir (Sudduth ve Hummel, 1991; Mouazen ve ark., 2005; Pirie ve ark., 2005). Spektral yansımaların toprak rengi, demir oksitler, kil mineralleri, karbonat ve organik madde ölçümlerinde kullanılabileceği belirtilmiştir (Gomez ve ark., 2008). Yansıma sinyalleri C, N, H, O, P ve S atom bağları arasında titreşim oluşturmaktadır (Chang ve ark., 2005). Bu titreşimler ile ortaya çıkan zayıf üst ton lar (overtone) Organik Karbon da dahil olmak üzere NH, OH ve CH gruplarının tayininde kullanılmaktadır. Bununla birlikte nem ve bünye gibi yansıma değerlerine etki eden etmenlerin de dikkate alınması gerekmektedir (Martin ve ark., 2002). Aynı araştırıcılar toplam C, organik C, inorganik C, toplam N, Katyon Değişim Kapasitesi, ph, bünye ve N tahminleri için sıcak hava ile kurutulmuş toprak örneklerinden alınan yansımaların daha iyi sonuç verdiğini belirtmişlerdir. Görünür ve yakın kızılötesi spektralarda 1100, 1600, 1700-1800, 2000 ve 2200-2400 nm bantları organik karbon için belirleyici özellikler göstermektedir (Malley ve ark., 2000). Fystro 2002 yılında yaptığı bir araştırmada Organik karbon ve N için R 2 değerini sırasıyla 0.87 ve 0.80 bulmuştur. Cd ve Zn için yapılan bir araştırmada R 2 kalibrasyon değeri Cd için 0.94 ve Zn için 0.95 olarak bulunmuştur (Kooistra ve ark., 2001). 40

Dijital toprak haritalama (DSM), tarlada, laboratuvarda ve yerinde toprak gözlem ve incelemelerinin birlikte değerlendirilmesinin bir sonucu olarak ortaya çıkar (Boettinger ve ark., 2010). Toprak haritalamanın sistematik tarla gözlemlerinin laboratuvar analizleri ile birlikte düşünülmesi gerekse de gelir düzeyi düşük ülkelerde bunun gerçekleşmesi mümkün değildir (Hartemink, 2008). Spektroskopik yöntemle elde edilen verilerin kullanıldığı toprak haritalama yöntemine ilişkin şematik gösterim Şekil 1 de verilmiştir (Viscarra Rossel ve McBratney, 2008). Bu yöntemde 2008 yılında uygulamaya alınan küresel toprak spektroskop değerleri kütüphanesi dikkat çekicidir. Mouazen ve ark. (2006) şematik gösterimi Şekil 2 de verilen aletle toprak özelliklerinin spektrofotometrik özelliklerinin belirlenmesi çalışmalarını yapmışlardır. Spektrofotometrik yansımalardan elde edilen sonuçlar ve Olsen yöntemine göre laboratuvarda yapılan P analizlerine göre tarlanın fosfor haritası incelendiğinde sonuçların birbirine yakın olduğu görülmektedir (Şekil 3). Alanın ve çözünürlüğün tanımlanması Değişkenlerin girilmesi S=f (s.c.o.r.p.a.n) Topografik bilgi, klimatolojik bilgi, Uzaktan algılama bilgisi, sensor verileri Mevcut toprak verilerinin tanımlanması Proximal soil sensor (PSS) yada multi-sensor platform (MSP) tanımlaması Toprak örnekleme alanlarının optimizasyonu PSS yada MSP uygulaması Global toprak spectral kütüphanesi Transfer fonksiyonları Toprak değişkenleri Laboratuvar analizleri Çoklu veri birleştirme Haritalama Yönetim Sistemi Şekil 1. Toprak haritalama yöntemi şematik gösterimi 41

Toprak haritaları oluşturulmasındaki en büyük yarar önemli girdiler olan gübreleme ve ilaçlama maliyetlerini azaltmaktır. Değişken oranlı gübre uygulamaları (Variable rate application, VRA) hem ekonomik ve hem de teknik özellikleri açısından araştırılmaya devam etmektedir. Teknik uygulamalar ile ilgili önemli bir çalışma Maleki ve ark. (2008) tarafından gerçekleştirilmiş ve traktör arkasına asılan bir vis-nir algılayıcı ile yerinde spektrometrik ölçüm değerlerini alıp değişken oranlı gübre uygulaması yapan gübre dağıtım makinesi geliştirilmiştir (Şekil 4). Makine ile yapılan uygulamalarda 1 hektarda 2500 okuma gerçekleştirilmiştir. VRA uygulanan ve uygulanmayan alanlarda ürün gelişimi açısından bir farklılık görülmemiştir ancak VRA uygulamalarında daha az gübre kullanımı gerçekleşmiştir. Şekil 2. Spektrofotometre ile yansıma değerlerinin alınması a b Şekil 3. Olsen yöntemine göre (a) ve Yansıma değerlerine göre (b) oluşturulan P haritası 42

Şekil 4. Değişken oranlı gübre uygulaması Hassas Tarımın pratikte uygulanabilmesi, arazideki değişkenliğin farklı girdi kullanımını mümkün kılacak yeterli büyüklükte olması şartına bağlıdır. Örneklemeler yeterli değişkenliği belirleyecek sayıda olmalıdır. Genel bir fikir vermesi açısından haritalaması yapılacak bir tarlada model oluşturulabilmesi için en az 100 örneğin kullanılması gerekmektedir. Spektrofotometrik yansıma değerlerine etki eden renk, bünye, nem içeriği gibi pek çok etmenin olduğu düşünülürse bunların etki derecelerinin de değerlendirilebileceği modellerin oluşturulmasına yönelik çalışmaların yapılması gerekmektedir. Kaynaklar Ben-Dor, E., ve A. Banin, 1990. Near-infrared reflectance analysis of carbonate concentration in soils. Appl. Spectrosc. 44:1064 1069. 43

Boettinger, J.L., D.W. Howell, A.C. Moore, A.E. Hartemink ve S. Kienast-Brown, 2010. Digital Soil Mapping. Bridging Research, Environmental Application, and Operation Series: Progress in Soil Science. Vol. 2. ISBN 978-90-481-8862-8. Bogrekci, I. ve W. S. Lee, 2004. Spectral signatures of common phosphate in soils and their effect on absorbance spectra of soil samples with different phosphorus concentration. ASAE/CSAE Meeting Paper No. 04 3114. ASAE, St. Joseph, MI. Brodský, L., A. Klement, V. Penízek, R. Kodešová ve L. Boruvka, 2011. Soil and Water Research 6 (4) Prague: Institute of Agricultural Economics and Information, 165-172. Brown D.J., 2007. Using a global VNIR soil-spectral library for local soil characterization and landscape modeling in a 2nd-order Uganda watershed. Geoderma. 140(4):444-453. Bulut, E. ve A. Alın, 2009. Kısmi En Küçük Kareler Regresyon Yöntemi Algoritmalarından Nipals ve PLS - Kernel Algoritmalarının Karşılaştırılması ve Bir Uygulama. Dokuz Eylül Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi. 24(2):127-138. C ecillon L., B.G. Barthes, C. Gomez, D. Ertlen, V. Genot, M. Hedde, A. Stevens ve J. J. Brun, 2009. Assessment and monitoring of soil quality using near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS). European Journal of Soil Science. 60:770 784. Chang, C.W., D.A. Laird, M.J. Mausbach ve C.R. Hurburgh, 2001. Near-infrared reflectance spectroscopy-principal components regression analyses of soil properties. Soil Sci. Soc. Am. J. 65:480 490. Chang, G.W., D.A. Laird, ve G.R. Hurburgh, 2005. Influence of soil moisture on near-infrared reflectance spectroscopic measurement of soil properties. Soil Science. 170:244 255 Fystro, G. 2002. The prediction of C and N content and their potential mineralisation in heterogeneous soil samples using Vis-NIR spectroscopy and comparative methods. Plant and Soil. 246:139 149. Gomez, C., R.A. Viscarra Rossel ve A.B. McBratney, 2008. Soil organic carbon prediction by hyperspectral remote sensing and field vis-nir spectroscopy: An Australian case study. Geoderma. 146:403 411. Hartemink, A.E., 2008. Soil map density and nation s wealth and income. pp. 53 66. In: Hartemink, A.E., McBratney, A.B., and Mendonca-Santos, M.L. (eds.), Digital Soil Mapping with Limited Data. Springer, Dordrecht. Kooistra, L., R. Wehrens, R.S.E.W. Leuven ve L.M.C. Buydens, 2001. Possibilities of visible-nearinfrared spectroscopy for the assessment of soil contamination in river floodplains. Anal. Chim. Acta. 446: 97 105 Maleki, M.R., A.M. Mouazen, B. DeKetelaere, H. Ramon ve J. De Baerdemaeker, 2008. On-the-go variable-rate phosphorus fertilisation based on a visible and near-infrared soil sensor. Biosytems Engineering. 99:35 46 Malley, D.F., P.D. Martin, L.M. McClintock, L. Yesmin, R.G. Eilers ve P. Haluschak, 2000. Feasibility of analysing archived Canadian prairie agricultural soils by near infrared reflectance spectroscopy. In Near Infrared Spectroscopy: Proceedings of the 9th International Conference (A. M. C. Davies and R. Giangiacomo, Eds.), pp. 579 585. NIR Publications, Chichester, UK. Martin, P.D., D.F. Malley, G. Manning, ve L. Fuller, 2002. Determination of soil organic carbon and nitrogen at the field level using near-infrared spectroscopy. Can. J. Soil. Sci. 82:413-422. Mouazen, A.M., J. DeBaerdemaeker, H. Ramon, 2005. Towards development of on-line soil moisture content sensor using a fibre-type NIR spectrophotometer. Soil Tillage Res. 80:171 183. 44

Mouazen, A.M., R. Karoui, J. DeBaerdemaeker, H. Ramon, 2006. Characterization of soil water content using measured visible and near infrared spectra. Soil Sci. Soc. Am. J. 70:1295-1302. Pirie A., B. Singh, ve K. Islam, 2005. Ultra-violet, visible, near-infrared, and mid-infrared diffuse reflectance spectroscopic techniques to predict several soil properties. Aust. J. Soil Res. 43:713 721. Savitsky, A. ve M.J.E. Golay, 1964. Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures, Anal. Chem. 36:1627-1639. Stenberg, B. ve E. Nordkvist, 1996. Near infrared reflectance measurements to assess the chemical and physical variations in arable soils. In Near Infrared Spectroscopy: The Future Waves (A. M. C. Davies and P. Williams, Eds.), pp. 498 504. NIR Publications, Chichester, UK/Montreal, Canada. Stenberg, B., R. Viscarra Rossel, A.M. Mouazen, J. Wetterlind, 2010. Near infrared spectroscopy for soil analysis in practical agriculture, forestry and environmental monitoring. Advances in Agronomy. 107:163-215. Sudduth K.A. ve Hummel J.W. 1991. Evaluation of reflectance methods for soil organic matter sensing. Transactions of the ASAE, 34(4):1900-1909. Tekin, Y., Z. Tümsavaş ve A.M. Mouazen, 2012. Effect of moisture content on prediction of organic carbon and ph using visible and near-infrared spectroscopy. SSSAJ. 76 (1):188-198. Terhoeven-Urselmans, T., T.G. Vagen, O. Spaargaren, K.D. Shepherd, 2010. Prediction of soil fertility properties from a globally distributed soil mid-infrared spectral library. Soil Science Society of America Journal. 74 (5):1792-1799. Türker U. 2012. Hassas Tarım. http://www.hassastarim.com/wp-content/uploads/2011/11/hassastarim_populer.pdf. Erişim Mayıs 2012. Vatandaş, M., M. Güner ve U. Türker. 2005. Hassas Tarım Teknolojileri. TMMOB Ziraat Mühendisleri Odası 6. Teknik Kongresi.:347 365, 3 7 Ocak 2005, Ankara. Viscarra Rossel, R.A. ve A.B. McBratney, 2008. Diffuse reflectance spectroscopy as a tool for digital soil mapping, Chapter 13, pp. 165 172. In: Hartemink A.E., McBratney, A.B., and Mendonça- Santos, L. (eds.), Digital Soil Mapping with Limited Data. Developments in Soil Science Seris. Elsevier Science, Amsterdam. Viscarra Rossel, R.A., D.J.J. Walvoort, A.B. McBratney, L.J, Janik, J.O. Skjemstad, 2006. Visible, near infrared, mid infrared or combined diffuse reflectance spectroscopy for simultaneous assessment of various soil properties. Geoderma. 131:59 75. Yang H. 2011. Spectroscopic Calibration for Soil N and C Measurement at a Farm Scale. 2011 3rd International Conference on Environmental Science and Information Application Technology (ESIAT, 2011), Procedia Environmental Sciences 10:672 677. 45

46