Toprak İşleme Toprak işleme, bitkisel üretime dayalı tarımsal faaliyetlerde ilk aşamadır. Toprak işleme ile tohumun çimlenip, gelişerek büyümesi için gerekli ortamlar sağlanmış olunmaktadır. Bu istekler : Toprak içerisinde belirli oranlarda su hava ve besin maddelerinin olması gerekir. Toprak yumuşak ve kabarık yapıda olmalı içerisinde mikroorganizma faaliyetlerinin sürdürülmesini sağlayan biyolojik, kimyasal ve fiziksel olayların yapılmasına etkili nem ve sıcaklık gibi uygun şartları taşımalıdır. Günümüzde toprak işlemesiz tarım teknikleri konusunda yoğun çalışmalar yapılıyorsa da, bitkilerin çimlenip, gelişebilmeleri ve büyüyebilmeleri için temel isteklerin başında uygun tohum yatağı hazırlığı ile gelişme dönemlerindeki toprak işlemeye yönelik ikileme, çapalama ve boğaz doldurma gibi işlemler zorunlu toprak işleme yöntemleri olarak karşımıza çıkmaktadır. 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 1
Toprak İşleme-Tarihçe İlk bulgular toprak işlemede kullanılan aletlerin insan kas gücü ile çalışan ve ahşap malzemeden yapılan aletler şeklinde olduğudur. Yeryüzünde yapılan ilk toprak işlemenin M.Ö.3000 yıllarında Fırat ve Nil nehrinin vadi ve yataklarında yapıldığıdır. Tarihsel gelişim süreci içerisinde insanların kas gücü ile çalışan el aletlerinin yerini, önce hayvan gücü ile çalışan aletler almış, daha sonra toprak işleme ve tohum yatağı hazırlığında makinaların kullanımı hızla devreye girmiştir. Atası binlerce yıl önce toprak işlemede kullanılan ve ilk toprak işleme aleti olarak kabul edilen karasaban, gelişmekte olan birçok ülkede kullanılmaktadır. Ülkemizde ise doğu ve güneydoğu bölgelerimizde nadiren kullanıldığı bilinmektedir. 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 2
Toprak İşleme-Tarihçe 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 3
Toprak İşleme-Tarihçe Metalden yapılmış toprak işleme aletleri ilk kez günümüzden 2000 yıl önce Çin de kullanılmıştır. Bu alet başlangıçta küçük yapıda ve elle çekilebilir yapıda olup, çeki oku ahşaptan toprağı kesen aksam ise V şeklinde bir metalden yapılmıştır. Bu aletin, günümüzün ilkel toprak işleme aleti olan karasaban ın atası olduğu bilinmektedir. Milattan sonraki iki yüzyıl içerisinde toprak işlemede kullanılan aletlerin çeki gücü kaynağı olarak bizon ve mandalar kullanılmıştır. Hayvanların çeki gücünden yararlanılmak üzere yapılan toprak işleme aletleri, toprağı 2-3 sıralı işleyebilmekteydiler. Toprağı devirmeden işleyen tekerleksiz pulluklar binlerce yıldır Hindistan da kullanılmaktaydı. Kekin kenarlı sert tahta bloklardan oluşan bu aletlerle toprak, ana kütleden kopartılmakta ve daha sonra ikinci bir işlem ile ahşap kirişler yardımı ile tarla yüzeyi düzeltilmekte idi. Toprağı devirmeden sadece yırtarak ve keserek işleyen toprak kesici bıçaklar ilk kez Roma döneminde günümüzden iki bin yıl önce İtalya da kullanılmıştır. O dönemde pulluklarda kulak düzeni henüz geliştirilmemiş bulunduğundan, ağır topraklarda gereksinim duyulan çeki gücünü sağlayabilmek açısından en fazla 8 adet büyük baş hayvan kullanılarak bu aletler çekilmekte idi. 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 4
Toprak İşleme-Tarihçe Kesin kanıt olmamakla birlikte ilk tekerlekli metal pulluk M.S.100 yılında İtalya da, tekerlekli ve kesme bıçaklı pulluklar ise 15.yüzyılda yine Avrupa da görülmüştür. Bu pullukların en büyük özelliği, günümüz pulluklarında olduğu gibi toprağı kestikten sonra ters çevirerek tohum yatağı hazırlamasıdır. Çeki gücünden yaralandığımız atların, tohum yatağı hazırlığı faaliyetlerinde kullanılması, bu hayvanlar için Çin e icat edilen koşum düzenlerine paralel olarak yaygınlaşmıştır. Koşum düzenlerinin geliştirilmesi ile çeki hayvanlarının ağır toprak koşullarında çeki performansları artırılmıştır. Günümüzdeki hayvan iş gücünden yararlanılarak yapılan toprak işleme ve tohum yatağı hazırlama tekniğinin temelini 17.Yüzyılın başlarında Hollanda, İngiltere ve İskoçya da yapılan toprak işleme teknikleri oluşturur. Onsekizinci yüzyılda Jethro Tull, atla çekilebilir ve geniş sıra aralıkları isteyen bitkiler için tohum yatağı hazırlayabilen bir makine yapmıştır. Bu makine ile bitki artıkları toprağa daha iyi gömülmüş, toprağın daha iyi tavına gelmesi sağlanmıştır. Yine 18. yüzyılda Amerikalı demirci Robert Ransome, demir dökümden yapılmış ve çalıştıkça aşınarak keskinleşen bir pulluğun patentini almıştır. 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 5
Toprak İşleme-Tarihçe 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 6
Toprak İşleme-Tarihçe Yine bu yıllarda İngiltere de arazi ıslah çalışmalarında kullanılmak üzere tasarlanan dipkazanların ortaya çıkması ile toprak işleme aletlerinde faklılaşma süreci başlamıştır. Günümüzde tarımda kullanılan pulluğa tasarım yönünden oldukça benzeyen ilk çelik pulluk Amerika da John Deere tarafından yapılarak 1830 yılında tüm dünyaya tanıtılmıştır. Bu pulluk günümüzdeki modern pullukların atası olarak kabul edilmektedir. Çeki gücü kaynağı olarak 1860 lı yıllardan itibaren hayvanların yerini güç makinaları almaya başlamıştır. Toprak işlemede demir tekerlekli ve buharlı bir traktör 1860 da, mazotlu traktör ise 1892 de Amerika da ilk kez kullanılmıştır. Demir tekerleklerin yerini 1932 den itibaren lastik tekerlekler almaya başlamıştır. Bugün, tüm dünyada, lastik tekerlekli ve paletli olmak üzere çeşitli güç ve özelliklerde 18 milyon traktör tarımda tohum yatağı hazırlığı işlerinde kullanılmaktadır. 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 7
Toprak İşleme-Tarihçe Ülkemize ise modern pulluk Osmanlı İmparatorluğunun son dönemlerinde girmiştir. Bu dönemlerde Anadolu da kurulmuş bulunan yabancı kökenli tarım çiftliklerinde demir gövdeli pulluklar kullanılmıştır. Cumhuriyet döneminde kurtuluş savaşı sonrası ülkede yaşanan yoksulluğa paralel olarak yerli üretim toprak işleme makinaları sektörü malzeme yetersizliğinden dolayı üretilememiştir. Ne var ki, Cumhuriyetin başlangıç yılında Atatürk ün kendi üretim çiftliğinde kurdurduğu pulluk üretim merkezi ile bu alanda ilk adımlar atılmıştır. Planlı sanayileşme süreci içerisinde hızlı bir gelişme gösteren toprak işleme makinaları üretimi ancak 1960 lı yıllarda kendi gereksinimini karşılayacak düzeye gelmiştir. 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 8
Toprak İşleme Veriler.. 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 9
Toprak İşlemenin Tanımı.. Toprak İşlemenin Tanımı Bir enerji harcayarak toprağı oluşturan yapı elemanlarının, bitkilerin istekleri doğrultusunda mekanik olarak yatay ve düşey yönde yer değiştirmesini sağlayarak homojen bir şekilde karıştırılmalarını sağlamaktır. Kısaca toprak işleme ile: Topraklar şeritler halinde kesilip devrilebilir, Topraklar alttan kesilip devrilmeden kabartılabilir, Topraklar kesilip rasgele ya da düzenli bir şekilde karıştırılabilir, Toprak bastırılabilir. Toprak İşleme Alet ve Makinaları Toprağı şeritler halinde kesip devirerek işleyen kulaklı ve diskli pulluklar, Toprağı devirmeden kabartarak işleyen kültivatör, tırmık ve çapa makinaları, Toprağı karıştırarak işleyen toprak frezeleri ve rotovatörler, Toprağı bastırarak/sıkıştırarak işleyen sürgü ve merdaneler. 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 10
Toprak İşlemenin Amacı.. Toprak İşlemenin Amacı Genel olarak toprak işlemenin amacı, toprağı toz haline getirmeden ufalayarak bitkisel toprak tabakasında furda bünye oluşturmak ve bu bölgedeki yabancı otları yok etmektir. Böylece toprağın kabarması, havalanması, ve her türlü organik maddelerin çürümesi sağlanarak toprağı verimli kılan fiziksel, kimyasal ve biyolojik olaylar için gerekli koşullar sağlanmış olur. Tarımda toprak işlemenin amaç ve fonksiyonları şunlardır : Tohum yatağı hazırlanması Yabancı ot kontrolü Toprak yüzeyindeki anız ve gübrenin toprağa gömülmesinin sağlanması Tarlanın sulamaya hazırlanması Erozyon kontrolü 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 11
Tarım Topraklarının Mekanik Özellikleri Toprağın herhangi bir toprak işleme aleti ile işlenmesinde toprak mekaniği yönünden bazı özelliklerinin bilinmesi gerekmektedir. Topraktaki bu özelliklerin etkilerinin toplamı, bir aleti toprak içerisinde çekmek için gerekli kuvvet ve bu kuvvete bağlı çeki gücünün büyüklüğünü belirler. Bu özellikler : Toprak tavı Fiziksel yapı Doğal yığılma açısı İç sürtünme (Kohezyon) Dış sürtünme (Adezyon) Özgül toprak direnci 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 12
Tarım Topraklarının Mekanik Özellikleri Toprak Tavı.. Toprak tavı, topraktaki nem oranı ve toprağın yapısı ile ilgilidir. Toprak işleme toprak tavda iken yapılır. Toprak tavda iken şu özellikler görülür: İşlendiği zaman kolayca furda bünye (agregat) haline geçer, Tavlı toprak elastik ve yumuşaktır, Sıkıştırılıp bırakıldığında tekrar kabararak eski halini alır, İşlenmesi kolaydır, makinada titreşim yaratmaz. Toprak işleme aletlerini çeki gücü yönünden zorlamaz. 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 13
Tarım Topraklarının Mekanik Özellikleri Toprağın Fiziksel yapısına bağlı parametreleri Gruplar Toprak tipleri Doğal yığılma Açısı İç Sürtünme katsayısı Dış Sürtünme katsayısı Yoğunluk Özgül Toprak direnci (kg/dm 2 ) Hafif Kum-humuslu kumtınlı kum-kireçli kum 30-40 (35) 0.57-0.84 (0.70) 0.364 1.40-2.20 (1.80) 20-30 (25) Hafif-Orta Ağır Humus-kumlu humus-tınlı humuskilli humus 35-42 (38) 0.70-0.90 (0.78) 0.425 1.50-1.60 (1.55) 25-35 (30) Orta-Ağır Kireç-kumlu marntınlı marn-killi marn 38-45 (42) 0.78-1.00 (0.90) 0.466 1.60-1.75 (1.68) 30-60 (45) Orta-Ağır-Ağır Tın-kumlu tınhumuslu tın-kireçli orta tın 42-50 (46) 0.90-1.20 (1.05) 0.520 1.70-1.90 (1.80) 40-80 (60) Ağır topraklar Kil-humuslu kireçli kil 45-55 (50) 1.10-2.15 (1.12) 0.577 1.85-2.30 (2.07) 45-115 (80) 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 14
Genel Tanımlar Doğal yığılma açısı Granül haldeki bir toprak bir huniden düz bir yüzeye yavaşça döküldüğünde, yüzey üzerinde bir koni meydana getirir. Bu koninin yan yüzeyinin yatayla yaptığı açı doğal yığılma açısı olup, bu açının tanjant değeri iç sürtünme katsayısını oluşturur. İç sürtünme katsayısına kohezyon da denilmektedir. Dış sürtünme (Adezyon) Toprak taneleri ile makine işleyici organları arasındaki sürtünme açısının tanjant değeridir. Bu katsayının büyüklüğü, toprak yüzeyi ile temas eden makine parçalarının yüzey pürüzlülüğüne bağlıdır. Özgül toprak direnci Pulluk tarafından hareket ettirilen toprak şeridinin enine kesit alanının birim yüzeyine düşen kuvvettir. 15.10.2012 Prof.Dr.Rasim OKURSOY 15