Toprağın fiziksel özelliklerine ilişkin çalışmalar

Warrick ve Nielsen (1980), statik toprak fiziksel özelliklerinin konumsal değişikliklerini inceledikleri çalışmanın sonuçlarına dayanarak, toprak mekanik kompozisyonları, hacim ağırlığı ve benzerlerinin genelde normal olasılık dağılımı gösterirken, su ve katı hareketiyle ilgili hidrolik iletkenlik, elektriksel iletkenlik gibi dinamik özelliklerin genelde logaritmik normal dağılım gösterdiklerini bildirmektedirler.

Gajem vd (1981), toprağın 0,1 ve 15 atmosferde sahip olduğu su içeriği, kullanılabilir su kapasitesi, yüzey alanı, tane büyüklük dağılımı ve birim hacim ağırlığı gibi fiziksel özelliklerine ait konumsal değişim parametrelerini belirlemiş ve model değişimlerini karşılaştırmışlardır.

Vieira vd (1981), tınlı bir toprakta infiltrasyon ölçümleri yapmışlardır. Toplam 1280 ölçüm yapılan çalışma alanında sonuçlar yaklaşık normal dağılım göstermiştir.

Variogram değerleri konumla oldukça yüksek bağımlılık göstermiştir. Araştırıcılar doğru sonuç elde edebilmek için gerekli minimum örnekleme sayısının ne olmalı sorusunu 1280 örnekle karşılaştırarak araştırmışlardır. Başlangıçta 16 ölçüm değeri alınarak 1264 nokta değerini tahmin etmişlerdir. Daha sonra yapılan 32, 64, 128 ve 256 nokta ölçümlerinde korelasyon katsayısı giderek artmıştır. Araştırıcılar 128 nokta ölçüm değerleri ile 1280 noktadaki ölçüm değerlerinin benzer sonuçlar verdiğini bildirmişlerdir.

Ovalles ve Collins (1988), kuzey-batı Florida’da istatistiksel olarak seçilmiş bazı toprak özelliklerinin konumsal değişikliklerini jeoistatistik kullanılarak araştırmak, fizyoğrafya ile ilişkili toprak özelliklerinin nasıl değişiklik gösterdiğini ve örnekleme yoğunluğunun artış göstermesi gereken alanları belirlemek amacıyla yaptıkları çalışmada toprakların kum, kil ve organik karbon içeriklerinin yarıvariogramlarının yönlere göre değişiklik gösterdiğini belirlemişlerdir. Toprak özelliklerinin kriging verileri ve standart hata

diyagramları Florida’da beş fizyografik bölgeyle ilişkili bulunmuştur. Araştırıcılar bu diyagramların değişiklik göstermesinin, farklı topoğrafya, jeoloji ve arazi kullanımı nedeniyle olabileceğini bildirmişlerdir.

Dahiya vd (1990), iki yıldan daha fazla bir süre güney-batı Haryana’da kumlu topraklarda toprak su kapsamı değişimini jeoistatistik yöntemle incelemişlerdir. Farklı derinliklerden 15 gün aralıklarla alınan (2,5 ay 0-30 cm ve 3 ay 30-180 cm) örneklerde yarıvariogramlar hesaplanmıştır. Kriging analizi uygulanarak kısa aralıklar için toprak su kapsamı tahmin edilmiştir. Kriging için kullanılan yarıvariogram modelinin geçerliliği çapraz doğrulama tekniği kullanılarak test edilmiştir. Model, çalışılan alanda toprak nem kapsamının tahmininde mükemmel sonuç vermiştir. Yarıvariogramlar ayrıca birbirini izleyen örnekler arasında istenilen herhangi bir kesinlikte zaman aralığı belirlemek için de kullanılmıştır. Bu prosedürle örnekleme çabalarının iki örnek arasındaki güvenilirlikte önemli bir azalma olmaksızın zaman aralığının artırılmasıyla azaltılabileceğini göstermiştir.

Munoz vd (1990), toprak su kapsamı, bünye ve iki bitkide ürün gelişimindeki konumsal değişiklikleri, Tunus’ta kırmızı step toprağında klasik istatistik ve jeoistatistik metotları kullanılarak araştırmışlardır. Ölçümler 13,5 ha’lık arazide 15x10 m gridler oluşturularak 81 noktada toplam 1,21 ha’lık bir alanda yapılmıştır. Her bir değişkenin varyasyon katsayısı

% 11-100 arasında olmuştur. Değişim sınırları 80 m’nin altında bulunmuştur. Dağılım ve varyans tahmini, hesaplanan ortalama değerlerin doğruluğu, örnekleme alanının büyüklüğü tahmini ve örnekleme sayısı belirlemek amacıyla kullanılmıştır. Sonuçlar 81 gözlemden elde edilen toplam nispi hatanın % 3 ile % 26 arasında olduğunu göstermiştir. Değişkenlerin konumsal yapı gösterdiği yerlerde ortalama değerlerde hatanın azaltılması, örnekleme alanının boyutunu artırmadan mümkün olmamaktadır.

Bramley ve White (1991), toprak fiziksel özelliklerinin zamanla büyük değişiklikler göstermediğini, bu nedenle variogramın tekrar edilebilmesinin yanı sıra benzer topoğrafya ve benzer toprak tipleri için de kullanılabileceğini bildirmektedirler.

Enti ve Chang (1991), on altı toprak örnekleme düzeninin kriging ve yönsel variogramlara olan etkilerini jeoistatistik yöntem kullanarak araştırmışlardır. Gridler oluşturularak her örnekleme noktasında toprak hacim ağırlığı değerleri belirlenmiş ve örnekleme yapılmayan noktalarda hacim ağırlığı değerleri kriging ile tahmin edilmiştir. Kriging ile elde edilen tahmin değerleri gözlemle elde edilen en az 6168 değer ile karşılaştırılarak kontrol edilmiştir. Araştırma sonuçları örnek sayısının kısmen az olduğu ve yarıvariogramın iyi modellenmediği durumlarda bile kriging yönteminin tüm örnekleme düzeninde hacim ağırlığını doğru ve yansız bir şekilde tahmin ettiğini göstermiştir.

Kanber vd (1991), toprakların bünye ve su tutma kapasitesi gibi fiziksel özelliklerinin uzaklık boyutu içinde gösterdikleri konumsal değişkenliği yarıvariogram analizi yardımıyla belirlemişlerdir. Deneme alanının kuzey-güney doğrultusunda seçilen 78 m uzunluğundaki bir hat üzerinde 1 m aralıklarla 30 cm toprak derinliğinden 70 örnek almışlardır. Alınan örneklerde bünye, tarla kapasitesi, ve solma noktası belirlenmiştir.

Araştırma sonucunda silt dışında diğer özelliklerdeki değişkenliğin uzaklığın bir fonksiyonu olduğu, etki zonunun kil için 32 m , TK için 15 m, SSN için 10 m arasında değiştiği belirlenmiştir. Ayrıca anılan özelliklerin haritalarının yapılabileceği anlaşılmıştır. Öte yandan toprak özelliklerine ilişkin çalışmalarda yapılan etüdün doğruluk düzeyinin örnek sayısı ölçüsünde, örnek yerinden de etkilendiği gösterilmiştir.

McBratney vd (1991), yüzey toprağı kil kapsamının jeoistatistiksel haritasını yapmak amacıyla eğimli ve düz arazide 50x30 km’lik bir alanda çalışma yürütmüşlerdir. Olası global ve bölgesel özel tesadüf fonksiyonları (IRF-K) kullanılarak karşılaştırılmıştır.

Uygulanan global modellerin her ikisi topoğrafik sınırlar yakınında kötü sonuçlar vermiştir. Bu süreksizlik bazı ilave kenar etkilerinin kıyısında eğimli ve düz alanlar için

kriging uygulandığında ortadan kalkmıştır. Kovaryans fonksiyonları ve üslü variogram modelleri her bölge içerisinde kil kapsamlarının benzer olduğu yerler için türetilmiştir.

Global modelle karşılaştırıldığında tahmin kil kapsamının ortalamadan sapması % 6, ortalama kareler sapması % 14 azalma göstermiştir.

Gummatov vd (1992), Greyzem toprakların su tutma, hacim ağırlığı, nem kapsamı ve katyon değişim kapasitesinin konumsal değişikliklerini, bölgesel değişiklikler teorisi kullanarak örnekleme noktaları arasındaki etki uzaklığını, dağılımın varyansını araştırmışlardır. Su tutma eğrisi yarıvariogramları yüksek kontrolsüz etki varyansı etkisiyle, etki uzaklığı 21-63 m arasında değişen zayıf küresel konumsal yapı göstermiştir.

Akgül vd (1995), Atatürk Üniversitesi çiftliği topraklarında bünyeye ilişkin değişimin jeoistatistiksel yöntemler kullanılarak değerlendirilmesi ve dağılım desenlerinin belirlenerek haritalanması amacıyla yaptıkları araştırma sonucunda, toprakların kil, kum ve çakıl miktarlarının dağılım paternlerinin topoğrafya ile belirgin bir ilişki gösterdiğini saptamışlardır.

Logston ve Jaynes (1996), işlenmiş alanlarda farklı zamanlarda hidrolik iletkenliğin konumsal değişikliği ile ilgili yaptıkları araştırmalarda, K değerinin uyum aralığının K30

ve K60 için orta düzeyde olduğunu bildirmektedirler. Araştırıcılar konumsal bağımlılığın ve yapısal uzaklığın ölçüm yönüyle değiştiğini, sadece transektler arası ölçümlerin K nın konumsal değişikliğini açıklamaya yetmediğini bildirmektedirler.

Jacquez vd (1996), toprak su tutma eğrisi (pF) ve doygun koşullarda hidrolik iletkenlik değerleri toprak profilinde üç horizonda ölçmüştür. Hidrolik iletkenlik ve su tutma eğrisi değerlerinin konumsal değişikliği iki ayrı ölçüm faktör seti ile tanımlanmıştır (psi ve K).

Her iki ölçüm faktörü logaritmik normal dağılım göstermiştir. Dönüştürülmüş verilerin ölçüm faktörleri varyansı düzenli olurken, ortanca değerleri hem yatay hem de dikey yönde düzensizlik göstermiştir. Büyük ölçek değişimleri Ap horizonunda K parametreleri, C2

horizonunda psi parametreleri için toplam gözlenen değişiklikte önemli dağılım göstermiştir. Ölçüm parametreleri için konumsal yapı sadece bu iki durum için gözlenmiştir. Diğer tüm durumlar için herhangi bir konumsal bağımlılık oluşmamıştır.

Çetin ve Özcan (1997), toprakların kil içeriklerinin uzaklık boyutu içerisinde gösterdikleri değişkenlik tavrını jeoistatistik tekniğiyle belirlemeye çalışmış ve optimum haritalama tekniği ile niceliksel olarak haritalanabilme olanaklarını araştırmışlardır. Çalışma alanı toprakları kil içeriklerinin gözlem noktaları arasındaki uzaklığın bir işlevi olarak konumsal bağımlılık gösterdiği belirlenmiştir. Yarıvariogram etki uzaklığı 3,5 km olarak belirlenmiştir. Böylece, yarıçapı bu mesafeye eşit ya da küçük olan bir çemberin komşuluğundaki bütün örneklerin birbirleri ile ilişkili olduğu, örneklerin birbirlerinden bağımsız olarak düşünülemeyeceği sonucuna varılmıştır.

Çalışma alanında 6000 adet grid noktası oluşturularak basit kriging tekniği ile kestirimler yapılmış, bu kestirimler kullanılarak çalışma alanının eş kil eğrileri haritası ve kriging standart sapma haritası çizilmiştir.

Toprak neminin konumsal sıklık gözlemlerinin 3 boyutlu tahmin şartları kriging ile elde edilmiştir. Gözlemler yerel stratigrafileri içeren alt alanlara bölünmüş ve yönsel variogram uygulanmıştır. Bu şartlar altında 3 boyutlu yarıvariogram fonksiyonunu belirtmek güç olmuştur. Fakat georadar etüdüyle iki yarıvariogram fonksiyonu türetilmiş, iki farklı sedimantolojik birim tanımlanmıştır. Sedimantolojik yapısı kriging ile hesaplanan toprak neminin tahmin şartları ile daha yüksek doğruluk elde edilmiştir. Bu gelişmeler çapraz doğrulama (cross validation) yöntemi olarak belirlenmiştir (Kitterod vd 1997).

Ortaş ve Berkman (1997), yapılan bir çalışmada hacim ağırlığı ve toprak nem içeriğinin uzaklığa bağlı değişimlerinin irdelenmesi amaçlanmıştır. Kuzey-güney ve doğu-batı yönünde 100 m’lik eksenler üzerinde 5 m aralıklarla toprak örnekleri alınmıştır.

Kuzey-güney doğrultusunda 0-20, 20-40, 40-60 cm derinliklerden, doğu-batı doğrultusunda 0-20 cm toprak derinliğinden 80 örnek alınmıştır. Jeoistatistiksel analiz

sonucunda güvenilir örnekleme aralığının, hacim ağırlığı için kuzey-güney yönünde 40 m ve doğu-batı yönünde 30 m; nem içeriği için doğu-batı yönünde 25 m, kuzey-güney yönünde 20 m’lik mesafeler içinde olduğu belirlenmiştir.

Western vd (1997), Avustralya güney Viktorya’daki Tarravarra havzasındaki 10,5 ha’lık alanda 13 gün süreyle toprak neminin detaylı konumsal yapısını belirlemek amacıyla ölçümler yapmışlardır. Hidrolojik davranış, konumsal organizasyon arazi performansı;

toprak nem paterninin jeoistatistiksel yapısı ve toprak nem paterninin uzaktan algılanmasından oluşan çeşitli analiz verileri özetlenmiştir. Bu yapılarla birlikte yüzey akış kayıpları ve meteorolojik veriler havzada Thales ve VIC modellerinin uygulanması için kullanılmıştır.

Castrignano ve Stelluti (1999), agregat büyüklük dağılımını belirlemek amacıyla güney İtalya’da kil bünyeli toprakta 23x25 m aralıklarla örnekleme yapmışlardır. Kuru eleme yöntemiyle belirlenen agregat büyüklük dağılımı değerlerinde parçacık boyut değerleri (D), 2 ile 3 arasında değişmiştir. Toprak agregasyon değişikliğinin haritalanması için kriging ile interpolasyon yapılmıştır. Kuru toprak agregatlarının toplam kütle dağılımı R3-D ile oransal bulunmuştur.

Çetin vd (1999), Aşağı Seyhan Ovası IV Merhale projesi kapsamında yer alan yaklaşık 30 000 ha’lık alanda yürüttükleri çalışmada, taban suyu düzeyi altındaki katmanların hidrolik iletkenlik ölçümleri ve taban suyu elektriksel iletkenlik değerleri uzaysal bağımlılık yapıları ve etki uzaklıklarının jeoistatistik yöntemle saptanması amaçlanmıştır. İncelenen özelliklere ilişkin olarak toplam 154 adet gözlem verisinin istatistikleri hesaplanarak K ve EC verilerinin sağa çarpık bir dağılım gösterdiği ve değişim katsayılarının yüksek olduğu saptanmıştır. Jeoistatistik analiz sonucunda EC ve K gözlemlerinin uzaysal olarak bağımlı olduğu belirlenmiştir. Bu bağımlılık yapısı K için Gauss, EC için üslü tip modelle ifade edilebilmiştir.

Utset ve Cid (2001), farklı nem şartlarında ferrasol topraklarda penetrometre direncinin konumsal değişimini jeoistatistik yöntemle çalışmışlardır. Ölçümler sulamadan önce kuru toprak şartlarında ve sulamadan 2 ve 24 saat sonra yapılmıştır. Aynı alanda hacim ağırlığı değerleri ve relatif topoğrafik yükseklik ölçülmüştür. Penetrometre ölçümleri ve hacim ağırlığı değerlerinin konumsal değişikliği kuru şartlarda ve sulamadan sonra normal dağılım göstermiştir. Penetrometre direnci yarıvaryans değerleri kuru şartlarda, ıslak şartlara göre daha büyük değerler göstermiştir. Konumsal yapıda farklılık olmasına rağmen sulamadan önce ve sulamadan 24 saat sonra 8-10 m’de penetrometre yarıvariogram değerleri hacim ağırlığı yarıvariogram değerleriyle büyük benzerlik göstermiştir.