İklim Değişikliğinin Toprak Nemine Etkisi

Toprak su içeriği, bitki gelişimini, bitki besin elementlerinin bitkiler tarafından alımını, yarayışlılığını ve toprak profili boyunca dağılımını, toprak havalanmasını, toprak sıcaklığını, infiltrasyonu, buharlaşmayı, yeraltı suyu beslenmesini ve yüzey akışı doğrudan

etkiler. Toprak nem miktarındaki değişimlerin, toprak tuzluluğunu da etkileyeceği öngörülmektedir. Kömüşçü ve ark. (1998) iklim değişmesinin Güneydoğu Anadolu’daki toprak nem mevcudiyeti için doğabilecek olasılıklı sonuçları irdeleyip, yaz aylarında önemli düşüşler tespit etmiş bulunmaktadırlar (Şen 2005).

Toprak nem rejimi modelleri arasında MNM (Modified Newhall Model) Model, NSM (The Newhall Simulation Model) Model, EPIC (Erosion-Productivity Impact Calculator Model) Model, SWAP (Soil Water Atmosphere Plant) Model ve SALTMED gibi modeller yer almaktadır. Geliştirilen bu modeller ile ilgili çok sayıda araştırma bulunmaktadır. Son zamanlarda yapılan bazı çalışmalar aşağıda özetlenmiştir.

Tsiros ve ark. (1998) toprak su rejimini tanımlamak için agrometeorogical simülasyon modellerinde kullanılan iki yöntemi tek bir saha çalışması için karşılaştırmışlardır. Birinci yöntem Richard’s denkleminin numerik çözümüne dayanmaktadır, diğer yöntem ise toprak su kapasitesi şartlarına dayanmaktadır. Sonuçlar grafiksel ve istatistiksel olarak analiz edilmiştir. Buna göre Richard’s denkleminin numerik çözümüne dayanan yöntem, üst ve alt toprak bölgelerinin her ikisi için de daha doğru sonuç vermiştir. Diğer yöntem ise, üst toprak profilinde düşük performans göstermesine rağmen alt toprak profilinde doğru sonuç vermiştir.

Elmaloglou ve Malamos (2000) Gembloux Belçika’da toprak nem içeriğini SWAP93’ü kullanılarak simüle etmişlerdir. Bitki kökleri tarafından su çekme oranı Smax iki

koşulda incelenmiştir. Birincisinde Smax’ın derinlikle lineer olarak değiştiği, ikincisinde ise

derinlikle Smax’ın homojen bir dağılım gösterdiği kabul edilmiştir. Simülasyon sonuçları

karşılaştırmada istatistiksel yöntemler kullanılmıştır. Toprak profili boyunca Smax’ın homojen

dağılım gösterdiği kabulde, toprak nem içeriğinin daha doğru olarak belirlendiği tespit edilmiştir. 30 cm’den büyük toprak derinliklerinde ölçülen ve simüle edilen toprak nem değerlerinin daha doğru sonuç verdiği ve 30 cm’den küçük toprak derinliğinde ise sapmalar meydana geldiği görülmüştür. Bunun nedeni olarak toprak üstünde çatlakların, solucan deliklerinin ve buralardan su kayıplarının olması gösterilmiştir.

Eitzinger ve ark. (2004) Avusturya Marchfeld’da Çernozem, kumlu Çernozem ve fluvisol olmak üzere üç toprak tipinde 2 m derinlikte yaygın olarak kullanılan CERES, SWAP ve WOFOST Modelleri ile toprak nem içeriklerini belirlemişlerdir. Günlük toprak nem içerikleri 30 cm’de bir TDR probları ile ölçülmüştür. Ölçümler 2000-2001 yılları boyunca kışlık buğday ve yazlık arpa için yapılmıştır. Ayrıca kök büyüme hızları ve verim de simüle edilmiştir. CERES ve SWAP, WOFOST’un aksine verimi daha iyi kestirmişlerdir. Her üç model toprak su içeriğini benzer sonuçlarla tahmin etmişlerdir. Toprak su içeriği toprak

türüne bağlı olarak arpa için %0,71-4,67 ve buğday için %2,32-6,77 hata ile tahmin edilmiştir. Toplam su içeriğini hiçbir model önemli ölçüde daha iyi tahmin edememiş fakat toprak su tükenmesini abartılı olarak hesaplama eğilimini her üç model de göstermiştir. CERES ve SWAP toprak su içeriği dinamiklerini 0,30 m’de benzer şekilde iyi hesaplamışlardır. Bu sonuçlar SWAP ve CERES’in kök gelişimi ve kökler tarafından toprak su alımı için tercih edilmesi gerektiğini göstermektedir. Ayrıca kuraklık etkisi, verim tahmini ve iklim değişikliği etkisinin belirlenmesi gibi çalışmalarda model kullanımının düşünülmesi gerektiği sonucuna varılmıştır.

Taparauskiene ve Heng (2008) Litvanya iklim şartlarında 0-30 cm toprak tabakası içinde 2001, 2002 ve 2003 yılları için SWAP Model ile toprak nemini çilek ekili alanda simüle etmişler ve bu modelin toprak nemini belirlemek için uygulanabilir olduğu sonucuna varmışlardır.

Jhorar ve ark. (2009) yaptıkları çalışmada CROPWAT, FAIDS, CERES ve SWAP modelleri kumlu tınlı, tınlı ve kumlu killi tınlı 3 farklı toprak tipinde uygulayarak buğday bitkisi için gerçek bitki su tüketimini yaklaşık olarak eşit hesaplamışlardır. İlk üç model SWAP Modeldeki buharlaşma sürecine uygun olarak yeniden formüle edilmiş ve SWAP Modeline göre kalibre edilmiştir. Buna göre CERES Modeli diğer modellere kıyasla SWAP Modele en yakın tahminde bulunmuştur. Sulama planlaması için yapılan modelleme yaklaşımlarında bu modellerin kullanılabilir olduğu tespit edilmiştir.

Hernádi ve ark. (2009) Macar çernozem topraklarında A2 ve B2 iklim değişikliği senaryosu altında toprak su rejimini tahmin etmişlerdir. MARTHA toprak veri tabanından toplam 49 toprak profili seçilmiştir. Bu profiller kumlu tınlı, tınlı ve killi tınlı olmak üzere üç gruba ayrılmıştır. Toprak su tutma eğrileri üç toprak grubunun her biri için ayrı ayrı ölçekleme faktörü kullanılarak ölçeklenmiştir. Hadley referens (1961-1990) ve gelecek yıllar A2 ve B2 senaryoları için (2070-2100) iklim verileri günlük olarak elde edilmiştir. 9 tane referans yıl (1988, 1960, 1985, 1987, 1990, 1973, 1966, 1975, 1961) seçilmiş ve referans yıllar, A2 ve B2 gelecek yıllar olmak üzere üç senaryo durumu incelenmiştir. Sonuçlar toprak nem rejiminin iklim hassaslık göstergesi olarak kullanılabileceğini ve çernozem alt toprak su rejiminin hassas bir iklim göstergesi olduğunu göstermiştir.

Júnior ve ark. (2010) Brezilya’daki çok killi Latossol toprak profillerini SWAP Modelde test ve kalibre etmek için kullanmışlardır. Aralık 2007 ve Ekim 2007 tarihleri arasında 900 m2 _{soya fasulyesi ekili deneme tarlasında 8 defa toprak profil örneği alarak test}

etmişlerdir. Kalibre edilmemiş toprak su tutma eğrileri 0-10 cm toprak derinliğinde hemen hemen tüm örnekleme tarihleri için oldukça doğru sonuçlar vermiştir. Toprak su tutma eğrileri

kalibre edildikten sonra da ölçülen ve simüle edilen değerler arasında oldukça iyi bir uyum sağlanmıştır.

Bonfante ve ark. (2010) çalışmalarında Richards’ denkleminin çözümüne dayalı

SWAP, MACRO and CropSyst adlı üç tanınmış modelin performansını mısır ekili kumlu ve tınlı arazide değerlendirmeyi amaçlamışlardır. Modeller 2 yıldan fazla 10 farklı derinlikte TDR ile ölçüm yapılan değerler ile karşılaştırılmıştır.0-0,15 m, -0,4 m ve -1,0 m olmak üzere üç farklı toprak derinliğinde, farklı tabanlara dayanan istatistiksel yöntemler ile test edilmişlerdir. Sonuç olarak en iyi performansı SWAP, sonra CropSyst ve MACRO göstermiştir.

Huo ve ark. (2012) SWAP Modeli toprak su içeriği değerleri ve su tablasında ölçülen su akı değerleri kullanılarak kalibre etmişlerdir. Ölçümleri yer altı su derinliğinin ve sulama uygulama miktarının kontrol edildiği bir alanda gerçekleştirmişlerdir. Kalibre edilmiş model ile toprak su içeriği ve su tablasındaki akılar, farklı yer altı suyu seviyeleri ve sulama koşulları altında simüle edilmiştir. Bitkilerin su ihtiyacını karşılamak için derin olmayan yeraltı suyunun çok önemli bir su kaynağı olduğunu ve uygulamada, sulama sıklığı ve miktarının yer altı şartlarına göre değişiklik göstereceğini vurgulamışlardır.