Malatya meyvecilik araştırma enstitüsü arazilerinin toprak etüdü ve jeoistatiksel yöntemler ile haritalanması

(1)

MALATYA MEYVECİLİK ARAŞTIRMA ENSTİTÜSÜ ARAZİLERİNİN TOPRAK ETÜDÜ VE

JEOİSTATİSTİKSEL YÖNTEMLER İLE HARİTALANMASI

Adil GEZER Yüksek Lisans Tezi

Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı Doç. Dr. Hikmet GÜNAL

2010

(2)

T.C.

GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

TOPRAK BİLİMİ ve BİTKİ BESLEME ANABİLİM DALI

MALATYA MEYVECİLİK ARAŞTIRMA ENSTİTÜSÜ ARAZİLERİNİN TOPRAK ETÜDÜ VE JEOİSTATİSTİKSEL YÖNTEMLER İLE HARİTALANMASI

YÜKSEK LİSANS TEZİ

Hazırlayan Adil GEZER

Danışman

Doç.Dr.Hikmet GÜNAL

(3)

Anabilim Dalın’da Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir.

Başkan :Doç. Dr. Hikmet GÜNAL Üye :Doç. Dr. Engin ÖZGÖZ

Üye :Yrd. Doç. Dr. Hakan Mete DOGAN

Yukarıdaki sonucu onaylarım

İmza

Doç. Dr. Naim ÇAĞMAN Enstitü Müdürü

(4)

ahlak kurallarına uyulduğunu, başkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda bilimsel normlara uygun olarak atıfta bulunulduğunu, tezin içerdiği yenilik ve sonuçların başka bir yerden alınmadığını, kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat yapılmadığını, tezin herhangi bir kısmının bu üniversite veya başka bir üniversitedeki başka bir tez çalışması olarak sunulmadığını beyan ederim.

(5)

MALATYA MEYVECİLİK ARAŞTIRMA ENSTİTÜSÜ ARAZİLERİNİN TOPRAK ETÜDÜ VE JEOİSTATİSTİKSEL YÖNTEMLER İLE

HARİTALANMASI Adil GEZER

Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı

Danışman: Doç. Dr. Hikmet GÜNAL

Tarım arazilerinin yeteneklerine uygun kullanımı onların korunması ve üretkenliklerinin sürdürülebilir kılınması için zorunludur. Bu çalışmanın amaçları; yarı kurak bir iklime sahip olan Malatya Kayısıcılık Araştırma Enstitüsüne ait iki farklı arazinin toprak etüd ve haritalanmasının yapılması, serilerin ve haritalama birimlerinin homojenliklerinin test edilmesi ve toprak özelliklerinin mesafeye bağlı dağılımlarının haritalanarak analiz edilmesidir. Çalışma alanı 290 ve 527 dekarlık iki araziden oluşmaktadır. Her iki arazide de ikişer adet toprak serisi tanımlanmış ve her birinde 5 adet olmak üzere toplam 10 haritalama birimi haritalamada kullanılmıştır. Çalışma alanları 100x100 m’lik gridlere ayrılmış, gridlerin kesişim yerlerinden toplam 79 noktadan 0-30 cm ve 30-60 cm derinliklerden toprak örnekleri alınmıştır. Daha kısa mesafelerde toprak özelliklerindeki değişkenliği analiz edebilmek ve semivariogramları modelleyebilmek amacı ile 5, 25 ve 50 m ara mesafelerden 30 adet daha toprak örneği alınmıştır. Toprak örneklerinin tekstür (kum, kil ve silt), değişebilir katyonlar (Ca, Mg, Na ve K), değişebilir sodyum yüzdesi (ESP), organik madde, yarayışlı fosfor, pH ve tuzluluk (EC)’si belirlenmiştir. Elde edilen veriler hem klasik istatistik kullanılarak hem de jeoistatistik kullanılarak değerlendirilmiştir. Değişkenliğin göstergelerinden biri kabul edilen varyasyon katsayısı (VK) değeri en yüksek toprak özellikleri hem Bağlar ve hem

(6)

sonuçları (ANOVA), Battalgazi bölgesindeki haritalama birimlerinin toprağın değişmeyen özelliklerinden tekstür bileşenleri açısından önemli düzeyde farklı olmadığını göstermiştir. Bununla birlikte, merkezde yer alan haritalama birimleri tekstür bileşenleri açısından birbirlerinden önemli düzeyde farklılık göstermiştir. Çalışma alanları topraklarında belirlenen her bir toprak özelliği için semivariogramlar oluşturulmuş ve uygun modeller çapraz değerlendirme sonucu belirlenerek krigleme haritaları oluşturulmuştur. Uzaysal modelleme sonuçları, merkezde yer alan arazilerde kil, kum, silt, EC, kireç, organik madde, değişebilir K, Ca ve Mg içeriklerinin kuvvetli uzaysal bağımlılığa sahip olduğunu belirtmektedir. Battalgazi bölgesindeki çalışma alanında ise uzaysal modellemeler başarılı bir şekilde oluşturulamamıştır. Çalışma sonuçları, etüd haritalama çalışmalarında toprak serileri ve daha detaylı olarak haritalama birimleri ile ayrılmış sınırlar içerisindeki toprakların yarayışlı fosfor ve değişebilir Na ve K gibi bitkisel üretim ile ilgili özellikler açısından homojen olmadıklarını göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Toprak Etüdü, toprak serileri, haritalama birimleri, jeoistatistik, değişkenlik

(7)

MAPPING of MALATYA FRUIT GROWING RESEACH INSTITUE FIELDS BY SOIL SURVEY AND GEOSTATISTICAL METHODS

ADIL GEZER

Gaziosmanpaşa University

Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Soil Science and Plant Nutrition

Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Hikmet GÜNAL

Utilization of soil resources based on their capabilities is vital in their conservation and sustainable use. The purposes this study were to perform soil survey and mapping of two separate fields belonged to Malatya Fruit Growing Research Institute located in a semi-arid region, test the homogeneity of soil series and mapping units, and to analyze and map spatial distribution of soil characteristics. Study area is consisted of two separate fields of 290 da and 527 da land coverage. Two soil series and five mapping units were determined at each location. Study area was divided into 100*100 m grids and seventy nine soil samples at o-30 cm and 30-60 cm depths were taken from the corner of each grid. In order to analyze shorter distances and model the semivariograms, 30 more soil samples were taken from 5m, 25m and 50m distances. Soil texture (clay, silt and sand), exchangeable cations (Ca, Mg, Na and K), exchangeable sodium percentage (ESP), organic matter, plant available phosphorus, pH and salinity (EC) were determined at each soil sample. Data obtained were evaluated with both classical statistics and geostatistics. The highest coefficient of variations (CV) which is accepted as one of the indication for variation in both Baglar and Tecde soil series were plant available phosphorus (50.52% and 46.48%, 0-30 cm) and exchangeable sodium (51.55% and 98.77%, 0-30 cm). In Battalgazi region of the study area, plant available phosphorus had the highest variability at both surface and subsurface soils (37.40% and 55.37%). The results of variance analyses (ANOVA) indicated that mapping units were not significantly different in terms of soil texture which is a genetic soil property. However, mapping units defined in the center of Research Institute were significantly different from each other in soil texture. Semivariograms were created for each of the

(8)

spatial dependence. Spatial interpolations of many soil properties for 0-30 cm soil depths in Battalgazi Region have not been successfully modeled. The results of the study indicated that soil series and soil mapping units created by detailed soil survey and mapping studies were not homogenous in terms of plant available phosphorus and exchangeable Na and K.

(9)

GÜNAL’a, Malatya Meyvecilik Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü laboratuar personeline ve toprak haritaları konusunda yardımcı olan sevgili dostum Mühendis Cemil ERNİM’e teşekkürü bir borç bilirim. CBS ve haritalama çalışmaları konusunda destek aldığım, arazi çalışmalarına katılarak katkı veren Sayın Hocam Dr. Fevzi AKBAŞ’a da ayrıca çok teşekkür ederim. Gerek arazi çalışmalarım gerekse Tokat’taki çalışmalarımda zamanını benim için harcayan sevgili dostum Araş. Gör. Nurullah ACİR’e de teşekkür ederim. Çalışıyor olmam dolayısıyla, yaşadığım zorlukları aşmamda maddi, manevi desteklerini gördüğüm aileme ve tüm dostlarıma da teşekkür ederim.

(10)

ÖZET …………...………... i

ABSTRACT ……….……..……….. iii

TEŞEKKÜR ………..………...……… v

İÇİNDEKİLER ………..………...………... vi

ŞEKİLLER LİSTESİ ………..……....………. viii

ÇİZELGELER LİSTESİ ………..………... xii

1. GİRİŞ ……….. 1

2. LİTERATÜR ÖZETLERİ ……… 3

2.1.Toprak Etüd ve Haritalama………..………... 4

2.2.Jeoistatistik……….. 5

2.2.1.Uzaysal Bağımlılık………... 9

2.3.Toprak Biliminde Jeoistatistiğin Kullanımı…………..……….. 11

3.MATERYAL ve METOD .. ……… 14

3.1.Materyal ………...……….. 14

3.1.1.Çalışma Alanı ……….………. 14

3.1.2.Malatya İlinde Yer Alan Toprakların Özellikleri…...……….. 16

3.1.3.Çalışma Alanının Jeolojisi………... 17

3.1.4.Çalışma Alanının İklimi………... 18

3.1.5.Çalışma Alanı Topraklarının Özellikleri………... 19

3.2.Metod……….. 19

3.2.1.Toprak Örneklerinin Alınması ve Analize Hazırlanması………. 20

3.2.2.Toprak Analizleri ve Metodları………….……….. 20

3.2.3.İstatistiksel Analizler……… 21

3.2.3.1 Klasik İstatistik………...………... 21

3.2.3.2. Mesafeye Bağlı Değişimin Modellenmesi ve Haritalanması………….. 22

4.ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA ……… 23

4.1.Koluviyal Etek Arazisinde Yer Alan Topraklar……….. 23

4.1.1.Bağlar Serisi Topraklarının Oluşumu ve Genel Özellikleri………. 27

4.1.2.Tecde Serisi Topraklarının Oluşumu ve Genel Özellikleri……….. 42

(11)

4.4.Jeoistatistik Modelleme ve Toprak Haritaları ……….……….. 101

5.SONUÇ VE ÖNERİLER ……… 152

6.KAYNAKLAR ………. 155

(12)

Şekil 3.1. Enstitü Merkezinde Bulunan İşletme Arazisinin Yerini Gösteren Uydu

Görüntüsü ve Örnekleme Noktaları (Google Earth, 2008)……… 15 Şekil 3.2. Enstitü’nün Battalgazi İlçesinde Bulunan Arazisinin Uydu Görüntüsü

ve Örnekleme Noktaları(Google Earth, 2009)………... 16 Şekil 4.1. Araştırma Enstitüsü Merkezinin Detaylı Toprak Haritası………... 24 Şekil 4.2. Bağlar Serisi Petrokalsik Horizonuna Ait Görüntü………

28 Şekil 4.3. Bağlar Serisi Toprak Profili………. ₃₁ Şekil 4.4. Bağlar Serisi Topraklarında pH ve EC’nin Derinlikle Değişimi………

32 Şekil 4.5. Bağlar Serisi Topraklarında Kireç ve Tekstürün Derinlikle Değişimi… ₃₂ Şekil 4.6. Bağlar Serisi Topraklarında Organik Madde ve P’un Derinlikle

Değişimi………. 32 Şekil 4.7. Bağlar Serisi Topraklarında K ve Ca’un Derinlikle Değişimi………….

33 Şekil 4.8. Bağlar Serisi Topraklarında Na ve Mg’un Derinlikle Değişimi……….. ₃₃ Şekil 4.9. Tecde Serisi Topraklarına Ait Toprak Profili……….. ₄₆ Şekil 4.10. Tecde Serisi Topraklarında pH ve EC’nin Derinlikle Değişimi………

47 Şekil 4.11. Tecde Serisi Topraklarında Kireç ve Tekstür Bileşenlerinin

Derinlikle Değişimi………... 47 Şekil 4.12. Tecde Serisi Topraklarında Organik Madde ve Fosfor İçeriğinin

Derinlikle Değişimi……… 47 Şekil 4.13. Tecde Serisi Topraklarında Potasyum ve Kalsiyum İçeriklerinin

Derinlikle Değişimi……… 48 Şekil 4.14. Tecde Serisi Topraklarında Na ve Mg İçeriklerinin Derinlikle

Değişimi………. 48 Şekil 4.15. Harita Araştıma Enstitüsü Battalgazi Bölümünde Bulunan Arazinin

Temel Toprak Haritası………... 56 Şekil 4.16. Battalgazi Serisi Ckm Horizonu……… ₆₀ Şekil 4.17. Battalgazi Serisi 2Ck Horizonu………. ₆₁ Şekil 4.18. Battalgazi Serisine Ait Toprak Profili………...

65 Şekil 4.19. Battalgazi Serisi Topraklarında Ph ve EC’nin Derinlikle Değişimi... ₆₆ Şekil 4.20. Battalgazi Serisi Topraklarında Kireç ve Tekstür’ün Derinlikle

(13)

Şekil 4.23. Battalgazi Serisi Topraklarında Na ve Mg’un Derinlikle Değişimi…..

67 Şekil 4.24. Alacakapı Serisi Toprak Horizonu……… ₇₅ Şekil 4.25. Alacakapı Serisi Topraklarında pH ve EC’nin Derinlikle Değişimi…

79 Şekil 4.26. Alacakapı Serisi Topraklarında Kireç ve Tekstürün Derinlikle

Değişimi………. 79 Şekil 4.27. Alacakapı Serisi Topraklarında Organik Madde ve P’un Derinlikle

Değişimi………... 79 Şekil 4.28. Alacakapı Serisi Topraklarında K ve Ca’un Derinlikle Değişimi…….

80 Şekil 4.29. Alacakapı Serisi Topraklarında Na ve Mg’un Derinlikle Değişimi….. ₈₀ Şekil 4.30. Enstitü Merkezinde Örneklenen (0-30 Cm) Toprak Örneklerine Ait

Verilerinin Jeoistatistiksel Modellemelerde Kullanılmadan Önce

Dağılımlarına Ait Histogramlar... 104 Şekil 4.31. Merkez’den Alınan Yüzey Topraklarının Çeşitli Özellikleri İçin

Oluşturulan Spatial Modeller………. 105 Şekil 4.32. Modellerin Doğruluğunu Test Etmekte Kullanılan Çapraz Doğrulama

Grafikleri……… 107 Şekil 4.33. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (0-30cm)

Kil İçeriklerinin Dağılımı………... 109 Şekil 4.34. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (0-30cm)

Kum İçeriklerinin Dağılımı……… 109 Şekil 4.35. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (0-30cm)

Silt İçeriklerinin Dağılımı……….. 110 Şekil 4.36. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (0-30cm) pH

Değerlerinin Dağılımı……… 112 Şekil 4.37. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (0-30cm)

EC Değerlerinin Dağılımı……….. 112 Şekil 4.38. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (0-30cm)

Kireç İçeriklerinin Dağılımı………... 113 Şekil 4.39. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (0-30cm)

Fosfor İçeriklerinin Dağılımı………. 113 Şekil 4.40. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (0-30cm)

Organik Madde İçeriklerinin Dağılımı……….. 114 Şekil 4.41. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (0-30cm)

Değişebilir K (meq / 100 gr) İçeriklerinin Dağılımı……….. 116 Şekil 4.42. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (0-30cm)

Değişebilir Ca (meq / 100 gr) İçeriklerinin Dağılımı………. 116 Şekil 4.43. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (0-30cm)

(14)

Dağılımlarına Ait Histogramlar………. 120 Şekil 4.46. Merkez’den Alınan Yüzey Altı Topraklarının (30-60 cm) Çeşitli

Özellikleri İçin Oluşturulan Spatial Modeller……… 121 Şekil 4.47. İşletme Merkezinden Alınan Toprak Örneklerine (30-60 cm) Ait

Modellerin Doğruluğunu Test Etmekte Kullanılan Çapraz Doğrulama

Grafikleri... 122 Şekil 4.48. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (30-60 cm)

Kil İçeriklerinin Dağılımı………...……… 125 Şekil 4.49. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (30-60 cm)

Kum İçeriklerinin Dağılımı……… 125 Şekil 4.50. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (30-60 cm)

Silt İçeriklerinin Dağılımı……….. 126 Şekil 4.51. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (30-60 cm)

pH İçeriklerinin Dağılımı………..………. 126 Şekil 4.52. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (30-60 cm)

EC İçeriklerinin Dağılımı………..……. 127 Şekil 4.53. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (30-60 cm)

Kireç İçeriklerinin Dağılımı………... 127 Şekil 4.54. Ensititü’nün merkezinde yer alan yüzey topraklarının (30-60 cm)

Organik madde içeriklerinin dağılımı……… 128 Şekil 4.55. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (30-60 cm)

Fosfor (ppm) İçeriklerinin Dağılımı……….. 128 Şekil 4.56. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (30-60 cm)

Değişebilir K (meq/100gr) İçeriklerinin Dağılımı……… 131 Şekil 4.57. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (30-60 cm)

Değişebilir Ca (meq/100gr) İçeriklerinin Dağılımı……….. 131 Şekil 4.58. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (30-60 cm)

Değişebilir Na (meq/100gr) İçeriklerinin Dağılımı………... 132 Şekil 4.59. Ensititü’nün Merkezinde Yer Alan Yüzey Topraklarının (30-60 cm)

Değişebilir Mg (meq/100gr) İçeriklerinin Dağılımı………. 132 Şekil 4.60. Battalgazi Bölgesinden Alınan Yüzey (0-30 cm) Toprak Örneklerine

Ait Verilerinin Jeoistatistiksel Modellemelerde Kullanılmadan Önce

Dağılımlarına Ait Histogramlar………..……... 135 Şekil 4.61. Battalgazi Bölgesinden Alınan Yüzey Topraklarının Çeşitli

Özellikleri İçin Oluşturulan Spatial Modeller……… 136 Şekil 4.62. Battalgazi Bölgesinden Alınan Örneklere (0-30 cm) Ait Modellerin

Doğruluğunu Test Etmekte Kullanılan Çapraz Doğrulama Grafikleri.. 137 Şekil 4.63. Battalgazi Bölgesi Yüzey Topraklarının Değişebilir Ca (meq/100 gr)

İçeriğine Ait Krigleme Haritası ………... 138 Şekil 4.64. Battalgazi Bölgesinden Alınan Yüzey Altı (30-60 cm) Toprak

Örneklerine Ait Verilerinin Jeoistatistiksel Modellemelerde

Kullanılmadan Önce Dağılımlarına Ait Histogramlar………... 141 Şekil 4.65. Battalgazi Bölgesinden Alınan Yüzey Altı Topraklarının Çeşitli

(15)

Krigleme Haritası………... 145 Şekil 4.68. Battalgazi Bölgesi Yüzey Altı Topraklarının Kum İçeriğine Ait

Krigleme Haritası………... 145 Şekil 4.69. Battalgazi Bölgesi Yüzey Altı Topraklarının Silt İçeriğine Ait

Krigleme Haritası………... 146 Şekil 4.70. Battalgazi Bölgesi Yüzey Altı Topraklarının pH İçeriğine Ait

Krigleme Haritası………... 146 Şekil 4.71. Battalgazi Bölgesi Yüzey Altı Topraklarının EC İçeriğine Ait

Krigleme Haritası………... 147 Şekil 4.72. Battalgazi Bölgesi Yüzey Altı Topraklarının Organik Madde

İçeriğine Ait Krigleme Haritası……….……… 147 Şekil 4.73. Battalgazi Bölgesi Yüzey Altı Topraklarının Değişebilir K (meq/100

gr) İçeriğine Ait Krigleme Haritası……… 150 Şekil 4.74. Battalgazi Bölgesi Yüzey Altı Topraklarının Değişebilir Ca (meq/100

gr) İçeriğine Ait Krigleme Haritası……… 150 Şekil 4.75. Battalgazi Bölgesi Yüzey Altı Topraklarının Değişebilir Na (meq/100

gr) İçeriğine Ait Krigleme Haritası……… 151 Şekil 4.76. Battalgazi Bölgesi Yüzey Altı Topraklarının Değişebilir Mg

(16)

Çizelge 4.1. Çalışma Alanı Tecde Bölgesinde (Merkez) Yer Alan Yüzey Topraklarının (0-30 cm) Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerine ait

Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N= 45) ……… 25 Çizelge 4.2. Çalışma Alanı Tecde Bölgesinde (Merkez) Yer Alan Yüzey Altı

Topraklarının (30-60 cm) Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerine

ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N= 45) ………. 26 Çizelge 4.3. Bağlar Serisi Topraklarının Genel Özellikleri ……… 29 Çizelge 4.4. Bağlar Serisi Profil Tanımlaması ………... 30 Çizelge 4.5. Çalışma Alanı Bağlar Serisi Profil Topraklarının Çeşitli Fiziksel ve

Kimyasal Analiz Sonuçları ……… 30 Çizelge 4.6. Merkez Bağlar Serisi Yüzey Topraklarının (0-30 cm) Bazı Fiziksel

ve Kimyasal Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=26) 34 Çizelge 4.7. Merkez Bağlar Serisi Yüzey Altı Topraklarının (30-60 m) Bazı

Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik

Verileri (N=26)………... 35 Çizelge 4.8. Çalışma Alanı Merkez Bölgesinde Yer Alan BlB2d3t3 Birimi Yüzey

Topraklarının (0-30 cm) Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerine ait

Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=7) ………. 36 Çizelge 4.9. Çalışma Alanı Merkez Bölgesinde Yer Alan BlB2d3t3 Serisi Yüzey

Altı Topraklarının (30-60 cm) Bazı Fiziksel ve Kimyasal

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=7) ……….. 37 Çizelge 4.10. Çalışma Alanı Merkez Bölgesinde Yer Alan BlC/D2d3t4 serisi

Yüzey Topraklarının (0-30 cm) Bazı Fiziksel ve Kimyasal

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=3) ……….. 38 Çizelge 4.11. Çalışma Alanı Merkez Bölgesinde Yer Alan BlC/D2d3t4 Birimi

Yüzey Altı Topraklarının (30-60 cm) Bazı Fiziksel ve Kimyasal

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=3) ……….. 39 Çizelge 4.12. Çalışma Alanı Merkez Bölgesinde Yer Alan BlB1d2t2 Birimi

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=16) ……… 40 Çizelge 4.13. Çalışma Alanı Merkez Bölgesinde Yer Alan BlB1d2t2 Birimi

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=16) ……… 41 Çizelge 4.14. Tecde Serisi Topraklarının Genel Özellikleri ………... 43 Çizelge 4.15. Tecde Serisi Topraklarının Profil Tanımlaması ……… 44 Çizelge 4.16. Tecde Serisine ait Örnek Profilden Alınan Toprakların Çeşitli

Fiziksel ve Kimyasal Analiz Sonuçları ……….. 45 Çizelge 4.17. Çalışma Alanı Merkez Tecde Serisi Yüzey Topraklarının (0-30

cm) Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerine ait Tanımlayıcı

İstatistik Verileri (N=19) ……… 49 Çizelge 4.18. Çalışma Alanı Merkez Tecde Serisi Yüzey Altı Topraklarının

(30-60 cm) Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerine ait Tanımlayıcı

(17)

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=16) ……… 52 Çizelge 4.21. Çalışma Alanı Merkez Bölgesinde Yer Alan TcB1d2t4 Birimi

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=3) ……….. 53 Çizelge 4.22. Çalışma Alanı Merkez Bölgesinde Yer Alan TcB1d2t4 Birimi

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=3) ……….. 54 Çizelge 4.23. Çalışma Alanı Battalgazi Bölgesinde Yer Alan Yüzey

Topraklarının (0-30 cm) Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerine ait

Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N= 64) ……….. 57 Çizelge 4.24. Çalışma Alanı Battalgazi Bölgesinde Yer Alan Yüzey Altı

Topraklarının (30-60 cm) Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerine

ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N= 64) ………. 58 Çizelge 4.25. Battalgazi Serisi Topraklarının Genel Özellikleri ……… 62 Çizelge 4.26. Battalgazi Serisi Topraklarının Profil Tanımlaması ………. 63 Çizelge 4.27. Battalgazi Serisi Profil Topraklarının Çeşitli Fiziksel ve Kimyasal

Analiz Sonuçları ……… 64 Çizelge 4.28. Battalgazi Serisi Yüzey Topraklarının (0-30 cm) Bazı Fiziksel ve

Kimyasal Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=11) … 68 Çizelge 4.29. Battalgazi Serisi Yüzey Altı Topraklarının (30-60 cm) Bazı

Verileri (N=11) ……….. 69 Çizelge 4.30. Çalışma Alanı Battalgazi Bölgesinde Yer Alan BgAd2t1 Birimi

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=9 ) ………. 70 Çizelge 4.31. Çalışma Alanı Battalgazi Bölgesinde Yer Alan BgAd2t1 Birimi

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=9 ) ………. 71 Çizelge 4.32. Çalışma Alanı Battalgazi Bölgesinde Yer Alan BgAd1t1 Birimi

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=2) ……….. 72 Çizelge 4.33. Çalışma Alanı Battalgazi Bölgesinde Yer Alan BgAd1t1 Birimi

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=2) ……….. 73 Çizelge 4.34. Alacakapı Serisi Topraklarının Genel Özellikleri ……… 76 Çizelge 4.35. Alacakapı Serisi Topraklarının Profil Tanımlaması ………. 77 Çizelge 4.36. Alacakapı Serisi Profil Topraklarının Çeşitli Fiziksel ve Kimyasal

Analiz Sonuçları ……… 78 Çizelge 4.37. Alacakapı Serisi Yüzey Topraklarının (0-30 cm) Bazı Fiziksel ve

Kimyasal Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=53) … 81 Çizelge 4.38. Alacakapı Serisi Yüzey Altı Topraklarının (30-60 cm) Bazı

(18)

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N= 45) …………... 84 Çizelge 4.41. Çalışma Alanı Battalgazi Bölgesinde Yer Alan AlAd1t3 Birimi

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=2 ) ………. 85 Çizelge 4.42. Çalışma Alanı Battalgazi Bölgesinde Yer Alan AlAd1t3 Birimi

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=2) ……….. 86 Çizelge 4.43. Çalışma Alanı Battalgazi Bölgesinde Yer Alan AlAd2t1 Birimi

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=6) ……….. 87 Çizelge 4.44. Çalışma Alanı Battalgazi Bölgesinde Yer Alan AlAd2t1 Birimi

Özelliklerine ait Tanımlayıcı İstatistik Verileri (N=6) ……….. 88 Çizelge 4.45. Battalgazi Bölgesinde Yer Alan Haritalama Birimlerine ait Toprak

Özelliklerinin (0-30 cm) Tek Yönlü Varyans Analizi (ANOVA)….. 89 Çizelge 4.46. Battalgazi Bölgesinde Yer Alan Haritalama Birimlerine ait Toprak

Özelliklerinin (30-60 cm) Tek Yönlü Varyans Analizi (ANOVA).... ₉₀ Çizelge 4.47. Merkezde Yer Alan Haritalama Birimlerine ait Toprak

Özelliklerinin (0-30 cm) Tek Yönlü Varyans Analizi (ANOVA)….. 92 Çizelge 4.48. Merkezde Yer Alan Haritalama Birimlerine ait Toprak

Özelliklerinin (30-60 cm) Tek Yönlü Varyans Analizi (ANOVA)… ₉₃ Çizelge 4.49. Battalgazi Bölgesindeki Haritalama Birimlerine ait Toprak

Özelliklerinin DUNCAN Testi (0-30 cm)……….. 94 Çizelge 4.50. Battalgazi Bölgesindeki Haritalama Birimlerine ait Toprak

Özelliklerinin DUNCAN Testi (30-60 cm)……… 94 Çizelge 4.51 Merkez Bölgesindeki Haritalama Birimlerine ait Toprak

Özelliklerinin DUNCAN Testi# (0-30 cm)……… 95 Çizelge 4.52. Merkez Bölgesindeki Haritalama Birimlerine ait Toprak

Özelliklerinin DUNCAN Testi (30-60 cm)……… 95 Çizelge 4.53. Bağlar Serisine ait Haritalama Birimlerinin Tek Yönlü Varyans

Analizi (0-30 cm) (ANOVA)……….. 96 Çizelge 4.54. Bağlar Serisine ait Haritalama Birimlerinin Tek Yönlü Varyans

Analizi (30-60 cm) (ANOVA)……… 97 Çizelge 4.55. Alacakapı Serisine ait Haritalama Birimlerinin Tek Yönlü Varyans

Analizi (0-30 cm) (ANOVA)……….. 98 Çizelge 4.56. Alacakapı Serisine ait Haritalama Birimlerinin Tek Yönlü Varyans

Analizi (30-60 cm) (ANOVA)……… 99 Çizelge 4.57. Bağlar Serisinde Tanımlanan Haritalama Birimlerine ait Toprak

Özelliklerinin DUNCAN Testi# (0-30 cm)………. 100 Çizelge 4.58. Bağlar Serisinde Tanımlanan Haritalama Birimlerine ait Toprak

Özelliklerinin DUNCAN Testi# (30-60 cm)……….. 100 Çizelge 4.59. Alacakapı Serisinde Tanımlanan Haritalama Birimlerine ait Toprak

(19)

Çizelge 4.62. Enstitünün Merkezinde Yer Alan Toprak Örneklerine (30-60 cm)

ait Özelliklerin Uzaysal Analizlerinden Elde Edilen Parametreler…. 119 Çizelge 4.63. Enstitünün Battalgazi İlçesinde Yer Alan Topraklarına (0-30 cm)

ait Özelliklerin Uzaysal Analizlerinden Elde Edilen Parametreler…. 134 Çizelge 4.64. Enstitünün Battalgazi İlçesinde Yer Alan Topraklarına (30-60 cm)

(20)

1.GİRİŞ

Toprakların doğal oluşum süreçleri ve insan aktivitelerinin farklı mekânsal ve zamansal ölçeklerde etkileri topraklarda değişkenliklere neden olmaktadır. Toprak oluşum faktörlerinin etkileri ile ortaya çıkan değişkenlik, etüt ve haritalama çalışmaları ile üretilen değişik ölçeklerdeki haritalar vasıtasıyla yansıtılmaktadır. Basılmış temel toprak haritaları ve etüt raporları farklı alanlardaki kullanıcılar tarafından belli amaca yönelik yorum haritalarının hazırlanmasında ve arazi kullanım planlamalarında kullanılmaktadır (Akbaş ve Yıldız, 2004). Benzer topoğrafyalarda yakın özellikler göstermesi beklense de topraklar, özellikleri bakımından mesafeye bağlı olarak yüksek değişkenliğe sahiptir. Bununla birlikte, çiftçiler arazilerinin toprak özellikleri bakımından homojen olduğunu düşünerek aynı amenajmanı tüm arazilerine uygularlar. Bu yüzden özellikle gübreleme uygulamalarında büyük hatalar yapılmaktadır. Kimi yere yetersiz kimi yere ise gerekenden fazla miktarda uygulama yapılmaktadır.

Toprak etüd ve haritalamanın konusu olan detaylı toprak haritaları oluşturulurken seri ve faz düzeyinde bir çalışma gerçekleştirilmektedir. Geleneksel yöntemle, toprakların değişik özelliklerini incelenmek, tanımlanmak ve haritalanmak istendiğinde, önce toprak profilleri açılarak seriler tespit edilmekte, sonrasında ise belli aralıklarla burgu yardımıyla diğer noktalar kontrol edilmektedir. Açılan profiller bazı toprak özellikleri bakımından olan benzerlikler dikkate alınarak haritalarda sınırlar çizilmektedir. Bu yöntem toprak özelliklerinin değişkenliklerinin mesafeye bağlı farklılaşmasını dikkate almamaktadır. Farklılığın çok artmadığı durumlarda yeni seri ve üniteler oluşturulmayıp, aynı sınırlar içerisinde değerlendirilmektedir. Uzaysal olarak değişim sınırları belirlenmemektedir. Son yıllarda bilimsel çalışmalarda, deneme parselleri oluşturulan sahalarda, yoğun ve hassas tarım yapılan küçük alanlarda seri ile haritalama üniteleri yeterli değerlendirme imkânı vermediğinden uzaysal dağılım gösteren verilere ihtiyaç duyulmaktadır (Rogowski ve Wolf, 1994).

Arazi çalışmalarında kullanılan geleneksel istatistik, toprak özelliklerinin mesafeye bağlı değişim gösterdiği gerçeğini dikkate almaz. Tüm noktalar bağımsız kabul edildiğinden haritalama birimleri veya serilerin ayrımını gösteren sınırların kapsadığı alanalrın benzer olduğu kabul edilir. Belli sınırlar içerisinde yer alan iki nokta arası

(21)

açıldıkça toprak özelliklerinin benzerliğinin azaldığı, mesafeye bağlı olarak bir süre sonra ise bu benzerliğin tamamen ortadan kalktığı dikkate alınmaz (Cambardella ve ark., 1994; Erşahin, 1999).

Özellikle, topoğrafyanın kısa mesafelerde değişim gösterdiği; akarsu havzaları, dağ etek arazileri ile yoğun tarımın uygulandığı alanlarda örnekleme ve değerlendirme çalışmalarında dikkatli olunmalıdır. Brubaker ve Halmark (1991)’a göre, yanlış bir örnekleme metodu seçilirse veya az sayıda örnek alınırsa sonuçlar yeterince güvenilir olamayacak, fazla örnek alınırsa da ek masraf ve işgücü gerekecektir. Halbuki, jeoistatistiksel metodlarla alanı temsil edecek örnek sayıları istenilen hata düzeyinde tespit edilebilmektedir (Akbaş, 2004).

Yapılacak çalışmanın önemini, proje amaçlarına bağlı olarak açıklamak gerekirse; 1- Bölgede yapılan meyve üretiminde çiftçilere bitkinin beslenmesi ve gübre kullanımı konularında yol gösterici bir rol üstlenen Araştırma Enstitüsü Arazilerinde yer alan toprakların özelliklerinin iyi bilinmesi benzer topraklarda yetiştiricilik yapan çiftçilere daha fazla yardımcı olunmasını sağlayacaktır. Malatya Meyvecilik Araştırma Enstitüsü Bölgede başta kayısı olmak üzere çeşitli meyvelerin ıslahı, melezleme, yeni çeşit geliştirme gibi faaliyetlerle ilgilenmekle beraber, aynı zamanda yöre çiftçilerinin fidan ihtiyaçlarını da karşılamaktadır. Proje çalışmalarının başarıya ulaşması, itinalı çalışmanın yanında mevcut arazi verimlilik durumunun tespiti ve kullanım planlarının çıkarılmasına da bağlıdır. Analiz ve değerlendirmeler sonucunda sahip olunan alanların etüd ve haritalanması işlemi yapılacak ve toprakların kullanım amaçları daha sağlıklı olarak planlanacaktır.

2- Toprak Etüdü sonucunda oluşturulan bir haritadan birçok özellik ile ilgili bilgi edinmek mümkün iken, toprakların mesafeye bağlı değişiminin modellendiği haritalarda sadece ilgili toprak özelliği bulunacaktır. Ancak, elbette ki o özellik ile ilgili daha detaylı bir harita elde edilmiş olacaktır. Toprakların bitki besin elementi içeriklerinin belirlenmesi tarımsal üretim alanlarının daha doğru bir şekilde idare edilmesinde oldukça önemlidir. Bitki besin elementlerinin mesafeye bağlı değişimlerinin bilinmesi, bitkilere yarayışlılıklarını kontrol eden faktörlerin ve işlemlerin analiz edilmesine yardımcı olacaktır (Akbaş ve ark., 2009).

(22)

2. LİTERATÜR ÖZETLERİ

Toprak, sahip olduğu fonksiyonları nedeniyle birçok canlının doğrudan veya dolaylı olarak hayat kaynağını oluşturan doğal bir varlıktır. Bu yönüyle yer yüzeyini ince bir örtü şeklinde kaplayan toprak, yaşamın temelidir. Canlıların yaşamı için bu denli önemli bir yere sahip olmasına rağmen tükenmez zannedilen ve çok uzun bir zaman diliminde ancak kendini yenileyebilen toprağın kalitesi erozyon, yoğun toprak işleme, aşırı otlatma, tuzluluk-alkalilik ve çölleşme gibi nedenlerden dolayı azalmaya devam etmektedir (Oldeman, 1994). Toprak kalitesinin bozulmasının en temel nedenlerinden bir tanesi, arazilerin yetenek sınıflarına uygun olmayan bir şekilde kullanılmıyor olmasıdır. Toprak ve su kaynaklarının yanlış yönetilmeleri, bu kaynakların verimliliklerinin azalmasına ve zamanla tarımsal üretimin tamamen dışına çıkarılmalarına yol açmaktadır (Arshad ve Martin, 2002).

Türkiye’de de tarım arazilerinin yanlış kullanımları, bu kaynaklarımızın geriye dönüşü mümkün olamayacak şekilde kaybedilmesine yol açmış ve açmaya da devam etmektedir (Özbek ve ark., 1979). Çevreyi kirletmeden, birim alandan en yüksek verimi alabilmek ve bunu yaparken ürün kalitesini bozmadan bitki ve ürün gelişimini sağlamak ancak dengeli bir gübreleme, uygun bir toprak ve su amenajmanı ile mümkündür. Bilinçli ve dengeli bir gübrelemenin en temel koşulu ise toprak analiz sonuçlarına uygun gübreleme programlarının hazırlanmasından geçmektedir. Zirai ilaçların ve gübrelerin bitkisel üretimi artırmak amacıyla bilinçsizce tüketimi çevre kirliliğine ve doğal kaynakların bozulmasına neden olmaktadır (Doran, 2002). Özellikle günümüz tarım sisteminde azotlu gübrelerin aşırı ve bilinçsizce kullanımı sonucu yüzey ve yüzey altı su kaynaklarının nitrat içeriklerinin yükselmesi, insan, hayvan ve çevre sağlığı için ciddi problemlere neden olmaktadır (Walter ve Payne, 1992, Townsend ve Young, 1997). Ülkemizde traktörün tarımsal faaliyetlerde kullanılmasını takiben arazi bozulmaları hızlanmış ve özellikle İç Anadolu gibi kurak bölgelerimizde bu bozulma insanların yaşam kalitesini olumsuz etkiler olmuştur. Mera alanlarındaki aşırı ve zamansız otlatma su ve rüzgar erozyonunun çok şiddetli bir hal almasına neden olduğundan meraların elden çıkmasına yol açmıştır.

(23)

Hızlı nüfusu artışı, marjinal kullanım sınırında olan tarım toprakları üzerindeki baskıyı ve tarımsal faaliyetlerin yoğunluğunu gün geçtikçe artırmaktadır. Bunun doğal bir sonucu olarak, mevcut tarım alanlarından maksimum düzeyde ürün alma amacıyla gerçekleşen yoğun tarımsal uğraşlar, uzun vadede toprak bozunmasına sebebiyet vermeyecek sürdürülebilir tarım tekniklerinin kullanımını gerekli kılmaktadır. Tarımda sürdürülebilirlik, toprakların fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerinin iyileştirilmesine olanak verecek en iyi toprak-bitki ve arazi yönetimlerinin seçimiyle mümkün olacaktır. Sürdürülebilir çevre prensipleri doğrultusunda bunu gerçekleştirebilmek doğal kaynakların detaylı tanınması, tekniğine uygun olarak kullanılması ve yönetilmesini zorunlu kılmaktadır. Aksi durumda, doğal kaynakların bozulması veya üretkenlik ve verimlilik parametrelerinin sekteye uğraması kaçınılmaz olacaktır.

2.1. Toprak Etüd ve Haritalama

Toprakların değişkenliğinde oluşum süreci ve amenajman uygulamaları etkindir. İdeal arazi kullanım planlaması yapabilmek ve sürdürülebilir tarım uygulamalarını yaygınlaştırabilmek için topraklardaki değişimin yapısının analiz edilmesine gereksinim duyulur. Detaylı toprak etüd ve haritalama çalışmaları ile bir bölgede toprak oluşumunun etkisi ile farklılaşmış olan toprakların sınırlarının belirlenmesi ve bu genel özelliklere göre arazi kullanım planlamalarının yapılması mümkündür.

Bağımsız bir bilim kolu haline geldikten sonra gelişmeye başlayan toprak etüdü, sınırları belli bir alanda toprakların karakteristiklerini tanımlamaktadır. Etüd yoluyla, topraklar belli sınırlar içerisinde benzer olan özellikler bakımından incelenir ve sınıflandırılır. Daha sonra ise benzer olan gruplar aynı sınırlar içerisinde birleştirilir (Dinç ve Şenol, 1997, Başayiğit ve Dinç, 2001). Sınırlar ile birbirlerinden ayrılan her bir farklı toprak sınıfı için, toprakların fiziksel ve kimyasal özellikleri de dikkate alınarak, arazi kullanım planlaması ve toprakların kullanım planlamaları yapılabilir. Hazırlanan toprak etüd, haritalama raporları ve haritaları yardımıyla arazi kullanım türleri ile çevre

(24)

arasındaki etkileşimlerin tahmin edilmesi bir dereceye kadar mümkündür (Dinç ve Şenol, 1997).

Toprak etüdü ve sınıflaması geleneksel olarak benzer toprakları gruplamada ve farklı toprakları ayırt etmede kullanılan en pratik yaklaşımdır. Toprak etüd ve haritalama çalışmalarında, toprak haritalama ünitesi, tarla ve araştırma parselleri veya pedon gibi daha küçük örnekleme ünitelerinin değişkenliği genellikle klasik istatistiksel metotlar ile tanımlanmaktadır. Klasik istatistik, örnekleme ünitesindeki aritmetik ortalama değerini, ünite içi varyans ile birlikte ünitenin her yerinde beklenen değer olduğunu varsaymaktadır. Bu yaklaşım ortalama etrafındaki değişkenliğin rastgele olduğunu kabul eder ve örnekleme ünitesi içinde farklılıkların coğrafi dağılımları hakkında herhangi bir bilgi içermez (Trangmar ve ark., 1985).

2.2. Jeoistatistik

Jeoistatistik, istatistiğin uygulamalı bir dalı olup, ilk olarak yer bilimlerinde karşılaşılan tahmin problemlerinin çözümüne yönelik olarak ortaya çıkmıştır. Uzaysal bağımlılığa bağlı enterpolasyon yöntemi, ilk olarak Güney Afrika madenlerinde maliyet düşürmek için D.G.Krige tarafından oluşturulmuştur. Daha sonra Fransa’da, George Matheron bu yöntemi bölgeselleştirilmiş değişkenler teorisi ile geliştirmiştir (Trangmar ve ark., 1985) Jeoistatistiksel yöntemlerle gözlemlerin yapıldığı noktaların konumları ve gözlemler arası korelasyon dikkate alınarak yansız ve minimum varyanslı tahminler yapılabilmektedir (Olea, 1982, Başkan, 2004). Gözlem verilerinin deneysel variogram yapısının belirlenmesi ve bu variogram yapısına teorik bir modelin uydurulması jeoistatistiksel çalışmaların temelini oluşturmaktadır (Delhomme 1978, Vieira ve ark., 1983, Başkan, 2004).

Jeoistatistik yöntemlerle yapılan bir analizi dört ana gruba ayırabiliriz.

1-Bölgesel değişkenin değerleri arasındaki farkların, uzaklığa bağlı değişimlerini belirlemeye yarayan semivariogram modellerinin tespit edilmesi,

(25)

2-Semivariogram modellerinin test edilmesi,

3-Kriging tahmin tekniği ile noktasal, alansal veya bir hacmi temsil eden tahminlerin yapılması,

4-Yapılan tahmin hatalarının belirlenmesidir. Jeoistatistiksel bir çalışmada bu unsurların hepsinin sistematik olarak yapılması gerekir (Vieira ve ark., 1983).

Jeoistatistikte, bölgesel değişkenin değerleri arasındaki farkın uzaklığa bağlı değişimleri variogram fonksiyonu ile ortaya konulur. Variografi ve Kriging jeostatistik araçlardır. Variografi, örnek noktalar arasındaki konumsal korelasyonu, niceliği, miktarı hesaplama ve modelleme olanağı sağlar. Ayrıca, kriging variografide olduğu gibi ölçülen değerlerden ve onların konumsal ilişkilerinden enterpolasyon yapma olanağını verir (Rohuani ve Wackernagel, 1990).

Teorik olarak, elde edilen deneysel variogram yapısını temsil eden variogram modelinin belirlenmesi gerekmektedir. Bunun için öncelikle teorik variogram modelleri ve parametreleri iyi bilinmelidir. Semivariogram değeri aşağıdaki formülden belirlenir (İnal ve Yiğit, 2003). γ(s)= ( )₍ ₍ ₎ ₍ _, ₎2 ) ( 2 1 j j s n hij i iy N x y x N s n

∑

− ………..………7 sij= (x_i −x_j)2 +(y_i −y_j)2 ………...……… 8

sij= i ve j noktaları arasındaki yatay uzaklık. n(s)= s mesafedeki nokta çiftleri sayısı Ni= i noktasındaki geoit ondülasyonu Nj= j noktasındaki geoit ondülasyonu γ(s)= s mesafedeki semivariogram değeri

(26)

Sill (C0+C) Yapısal Varyans (C) Yar ıvar yan s Nugget

Varyans (Co) Sınır (A0)

Örnek Aralık Mesafesi (m)

Şekil 2.1. Basit bir semivariogramın kısımları

Şekil 2.1’de basit bir semivariogramın kısımları görülmektedir. Nugget, Co olarak nitelendirilen, aynı zamanda hatalı ölçüm ve değişik sebeplere dayanarak oluşan varyans ölçüsünü ifade eder. Noktalar arasındaki bağımlılığın sınırı olarak görülen Range değeri Ao olarak belirtilir. Noktalar arasındaki mesafe arttıkça semivaryans değeri de artar. Ancak bir noktadan sonra bu değerdeki artış azalmaya başlar. Semivaryansın zirve noktasını ifade eden değere ise Sill adı verilir. Sill değeri Co+C ile belirtilmektedir. Range mesafesi, uzaysal bağımlılıkta son nokta olarak bilinir. Bu noktadan sonra parametreler uzaysal olarak bağımsız kabul edilir (Mulla ve McBartney, 2000; Oliver ve Webster, 1991).

Teorik variogramlar eşitlik (7) ile hesap edilen deneysel variogramlardan yararlanarak belirlenir ya da kriging ile variogram fonksiyonu arasında çapraz doğrulama tekniği kullanılarak seçilirler. Çapraz doğrulama analizi, kriging metodu içerisinde yer alan ölçüm noktalarındaki değerleri çevresindeki değerlerle tahmin ederek, gerçek değerlerle tahmin değerlerini karşılaştıran ve seçilen modelin güvenirliliğini test eden bir yöntemdir (Vieira ve ark., 1983, Başkan, 2004). Bu yöntemde, gerçek semivariogram fonksiyonuna ilişkin bir model ve bu modele ilişkin parametreler seçilir. Daha sonra veri setinden gerçek değeri bilinen bir örnek uzaklaştırılır ve bu değer gerçek değeri bilinmiyormuş gibi, noktasal kriging tahmin tekniği ile tahmin edilir. Gerçek değerle

(27)

tahmin değeri arasındaki fark hesaplanır. Bulunan indirgenmiş hataların beklenen değerlerinin 0’a ve varyansların da 1’e yakın olup olmadığına bakılır. Tahmin hatalarının kareler ortalaması, kriging varyanslarının ortalamasına eşit ya da küçük olmalıdır. Diğer bir karar verme tekniği ise, gerçek değerlerin, tahmin değerler üzerindeki doğrusal regresyonu orijinden geçen 45 derece eğimli bir doğru üzerinde olmasıdır (Mert, 2005)

Kriging tekniği diğer tahmin tekniklerine göre daha yansız sonuçların yanı sıra minimum varyanslı ve tahmine ait standart sapmanın hesaplanmasına olanak vermektedir (Deutsch ve Journel 1992, Başkan 2004). Kriging yöntemini diğer enterpolasyon yöntemlerinden ayıran en önemli özellik; tahmin edilen her bir nokta veya alan için bir varyans değerinin hesaplanabilmesidir. Yöntemin diğer bir üstünlüğü, kriging varyansı aracılığı ile tahmin hatasının büyüklüğünü değerlendirecek bir olanak sunmasıdır (Tercan ve Saraç, 1998). Eğer bir nokta veya alan için hesaplanan varyans değeri kesin değerler arasındaki varyanstan daha küçük ise ölçülmeyen nokta veya alan için tahmin edilen değerin güvenilir olduğu kabul edilir (Başkan, 2004).

Bugün yaygın olarak kullanılan Kriging yöntemleri; Simple Kriging, Ordinary Kriging, Universal Kriging, Block Kriging, Indicator Kriging, Disjunctive Kriging ve Cokriging’dir (Yiğit, 2003).

Jeoistatistikte Bölgesel değişkenlik, rastlantı değişkeni ve durağanlık kavramları esas alınmıştır. Rastlantı değişkeni normal dağılıma ait olan parametreleri kullanmakla beraber, olasılık dağılımı kanunlarına göre de değişmesi beklenen değerdir (Trangmar ve ark., 1985). Rastlantı değişkeninin bütün çalışma alanında beklenen değerleri çalışmanın yapıldığı tüm lokasyonlar için aynı ise birinci dereceden durağan olarak kabul edilir. Değişken için öngörülen değer aritmetik ortalama değeridir (Trangmar ve ark., 1985).

(28)

2.2.1. Uzaysal Bağımlılık

Fiziksel ve kimyasal toprak özelliklerinin birçoğu, toprak ana materyalinin bileşimindeki değişime ve arazinin fizyografik konumuna bağlı olarak uzaysal bir değişim gösterirler. İncelenen bir toprak özelliğinin, araştırma sahası içerisindeki değişiminin gelişigüzel olması beklenemez. Birbirlerine yakın olarak örneklenen noktalar genellikle benzer sonuçlar verirler. Yani incelemeye konu olan toprak özelliğinin ölçülen değerleri, örnekleme noktaları arasındaki mesafenin bir fonksiyonu olarak gelişir. İşte, toprak özellikleri arasında doğal olarak bulunan ve mesafeye bağımlı olan bu yapısal değişimin (uzaysal bağımlılığın) derecesini belirlemek gerekir (Akgül ve ark., 1995).

Örnek çiftleri arasındaki mesafe dikkate alınarak semivariogram hesapları yapılıyorsa izotropik semivariogram, hem aradaki mesafe hem de yönü dikkate alınıyorsa anizotrpik semivariogramlar elde edilir (Trangmar ve ark., 1985; Mulla ve McBartney, 2000).Bulunan semivariogram değerleri, mesafeye bağlı olarak grafiklenir ve elde edilen değerleri en iyi temsil edecek teorik semivariogram modelleri seçilir. Genel olarak, küresel, üssel, gaussian, linear ve silli linear semivariogram modelleri (Çizelge 2.1) en çok kullanılanlarıdır (Trangmar ve ark., 1985; Mulla ve McBartney, 2000). Küresel model, orijine yakın kısa mesafelerde linear, daha uzun mesafelerde ise yatay konuma gelerek bir sill değerine ulaşır (Çizelge 2.1a). Üssel model ise küresel modelden farklı olarak, sill değerine asimptotik bir şekilde ulaşır ve linear yükseliş orijinden itibaren daha diktir. Semivaryans değerlerinde hızlı bir yükseliş görülür. Range değeri sill değerinin % 95’ine karşılık gelir. Ayrıca sill değeri asla bir noktada sabitleşmez (Çizelge 2.1b). Kısa mesafelerde daha fazla süreklilik gösteren veri setleri için gaussian modeli daha uygundur. Yine range değeri sill değerinin %95’ine denk gelen değerdir. Bu modelde de sill değerine asimptotik olarak ulaşılır. Orijinde parabolik davranış gösterir (Çizelge 2.1c). İki modeli bulunan linear modellerinin birinde sill değerine ulaşıldığı halde, diğerinde sill değerine ulaşılamaz. Uygulamasının kolay olması ve birçok semivariogramın küçük lag mesafeleri için linear bir ilişki vermesi nedeniyle en yaygın olarak kullanılan modellerden birisi konumundadır (Çizelge 2.1d; Çizelge 2.1e).

(29)

Çizelge 2.1. Bazı teorik variogram modelleri (Burrohg ve ark., 1998; Akbaş, 2004)

(a) Küresel Model

Ao h C Co h Ao h Ao h Ao h C Co h > + = ≤ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = ) ( 2 1 2 3 ) ( 3 γ γ (b) Üssel Model ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − − + = 1 exp 1 ) ( Ao h C Co h γ ( c ) Gaussian Model ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − − + = 1 2 exp 1 ) ( Ao h Co h γ (d) Doğrusal Model ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = Ao C h Co h) ( γ

( e ) Silli Doğrusal Model

Ao h C Co h Ao h Ao C h Co h > + = ≤ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = ) ( ) ( γ γ

(30)

2.3. Toprak Biliminde Jeoistatistiğin Kullanımı

Jeoistatistik, örnekler arasındaki uzaysal korelasyonu ölçen ve bu korelasyonu örnekleme yapılmamış noktalardaki toprak özelliklerini tahmin etmede kullanan uygulamalı istatistiğin bir koludur. Toprak özellikleri mesafeye bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Arazide birkaç metrelik mesafe içerisinde dahi birçok fiziksel ve kimyasal özelliğin değiştiğini görmek mümkündür. Toprak özelliklerinin arazide homojen bir şekilde dağılım göstermiyor olması arazi çalışmalarının sonuçlarını çok önemli bir biçimde etkilemektedir (van Es ve ark., 1999). Toprak özelliklerinin çok kısa mesafelerde dahi değişkenlik göstermesi, bir arazide aynı tarımsal uygulama (toprak işleme, gübreleme, sulama ve mücadele) sonucunda bitkisel ürünün arazinin değişik yerlerinde farklılaşmasının en temel nedenlerindendir. Bu nedenle, toprağın mesafeye bağlı değişkenliğinin belirlenmesi toprak özellikleri ve çevresel faktörler arasında var olan karmaşık ilişkilerin anlaşılması açısından oldukça önemlidir (Goovaerts, 1998). Toprak biliminde özellikle son 20 senedir çok yaygın bir şekilde kullanılmaya başlayan jeoistatistik yöntemlerinin sonuçları ile yapılmış ve yayınlanmış onlarca eser bulmak mümkündür. Bu çalışmalarda, toprağın fiziksel özellikleri (Iqbal ve ark., 2005), kimyasal karakteristikleri (Douaik ve ark., 2007) ve fiziko-kimyasal karakteristiklerine (Camberdella ve ark., 1994) ait arazi içi değişkenliğin yapısı ve değişkenliğin nedenleri açıklanmaya çalışılmıştır.

Uzaysal değişkenliği tanımlamak için; klasik istatistik, jeoistatistik ve fraktal teori kullanılan en yaygın metodlardır (Logsdon ve Jaynes, 1996). Bölgeselleştirilmiş değişkenleri esas alan jeoistatistik, toprak özelliklerinin değişkenliğini karakterize etmede oldukça faydalıdır. Jeoistatistikteki en önemli kuram olan semivariogram, toprak özelliklerinin uzaysal yapısını tahmin etmek amacı ile kullanılır ve enterpolasyon işlemlerinin temelini teşkil eder. Yeterli veri noktası elde olduğunda, toprak özelliğinin değişkenliğinin yönsel olup olmadığını anlamak amacı ile farklı yönlerde semi-variogramlar hesaplanabilir. Semivariogram aynı zamanda uzaysal yapıyı analiz etmek, gözlemlenen fiziksel ve kimyasal özellikleri haritalamak ve fraktal boyutları tahmin etmek amacı ile de kullanılabilir (Mulla ve McBratney, 2000).

(31)

Akbaş ve Yıldız, (2004), daha önceden temel toprak haritası hazırlanmış 400x800 m ölçülerindeki çalışma alanında yüzey toprağının bazı özelliklerindeki değişimlerini jeoistatistiksel teknikler (Krigleme) kullanarak haritalamış ve değişkenliklerin nedenlerini açıklamaya çalışmışlardır. Araştırmacılar, temel toprak haritasını sayısallaştırılarak bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Araziyi 25x25 m aralıklarla düzenli gridlere bölen araştırmacılar, alınan örneklerin koordinatlarını kaydetmişlerdir. Özelliklerin değişimini uygun jeoistatistiksel bir yöntem ile modelledikten sonra kriging tahmin metodu ile haritalamış ve toprak haritasının sınırları ile çakıştırmışlardır. Temel toprak haritası ile benzerlikleri irdelemiş ve klasik etüd haritalama çalışmaları ile oluşturulan toprak sınırlarının güvenirliliğini test etmişlerdir.

Ülkemizde bu alanda yapılan bir diğer çalışmada, Aksakal ve Öztaş (2009) ağır hasat ekipmanlarının kullanıldığı silajlık mısır tarlasında toprak penetrasyon direnci dağılım desenlerdeki değişimleri incelemişlerdir. Bu çalışmada toprak penetrasyon direnci 100 x 400 m’lik tarlada hasattan hemen önce ve sonra 10 m’lik aralıklarla ölçülmüştür. Ölçümler her bir ara kesit boyunca sıra üzeri ve sıralar arasında üst 20 cm’lik toprak katmanında kaydedilmiştir. Çalışma alanında 1’er m aralıklarla toprak penetraston direnci dağılım haritalarını hazırlamak için nokta kriging analizi uygulanmıştır. Hasat sonrasında toprak penetrasyon direnci değişim desenlerinin hasat öncesi değişim desenlerinden önemli ölçüde farklılıklar gösterdiğini belirlemişlerdir.

Atatürk Üniversitesi Çiftliği topraklarında tekstürel değişimin jeoistatistiksel yöntemlerle belirlendiği başka bir çalışmada ise, çiftlik arazisinin toprak işlemeli tarım yapılan alanlarında 600 x 300 m aralıklarla gridler oluşturulmuş ve köşe noktalarından 0-20 ve 20-40 cm derinliklerden örnekler alınmıştır. Bu örneklerde kil, silt, kum ve çakıl miktarları belirlenmiştir. Tanımlanan semivariogram modelleri esas alınıp, blok kriging enterpolasyon tekniği kullanılarak elde edilen dağılım haritaları, etüt sahasındaki toprakların kil, kum ve çakıl miktarlarının dağılım desenlerinin topoğrafya ile belirgin bir ilişki gösterdiğini ortaya koymuştur (Akgül ve ark., 1995). Bu kadar küçük bir alanda dahi değişiklik gösteren bu temel toprak özelliklerinin amenajmanda mutlaka dikkate alınması gerektiği vurgulanmıştır.

(32)

Iğdır Ovasında yapılan bir başka çalışmada ise sodyum ve tuzluluğun etkilediği alanlardaki pH, EC, değişebilir sodyum yüzdesi ve bor konsantrasyonunun uzaysal dağılım desenleri incelenmiştir. Krigleme ile elde edilen dağılım haritalarında, pH hariç diğer ölçülmüş olan toprak özelliklerinin dikey desenlerinin dağılımının çok farklı olduğu, yatay dağılım desenlerinin az farklı olduğunu saptamışlardır (Ardahanlıoğlu ve ark., 2002).

Jeositatistiğin kullanımı ile özellikle hassas tarımın gerektirdiği detaylı haritaların üretilmesinin mümkün olduğu günümüze kadar yapılmış çalışmalar ile açık bir şekilde ortaya konmuştur. Günümüzde birçok amenajman programının içerisinde “uzaysal modelleme” modülleri yer almaktadır. Bu konuda sınırlı sayıda çalışmaların yapıldığı ülkemizde, jeoistatistiksel modellemeler ile harita oluşturulmadan önce tamamlanmış olması gereken detaylı toprak haritalarımız henüz yapılamamıştır. Çok sınırlı sayıda büyük ovaların birbirlerinden bağımsız bir şekilde toprak haritaları oluşturulmuştur. Bununla beraber birçok gelişmiş ülke bu haritalarını tamamlamış ve bazıları revizyon etüdlerini dahi bitirme aşamasına getirmişlerdir. Toprak haritalarını klasik yöntemlerle haritalayan ülkelerde, toprak haritalarının toprak kalitesini korumak ve toprağın verimliliğini sürdürebilir kılmak için yeterli detayı içerip içermediği konusu tartışılmakta ve bunu açıklamaya yönelik araştırmalar yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında özet olarak hem toprak etüd ve haritalaması yapılacak, hem de oluşturulan seri ve faz sınırlarının değişkenlikleri ortaya konulacaktır.

Bu tez çalışmasının amaçları;

1. Malatya Meyvecilik Araştırma Enstitüsü arazilerinin toprak etüd ve haritalanması, 2. İki ayrı lokasyonda bulunan 187 ve 527 da’dan oluşan Enstitü arazilerinin klasik toprak etüdü ile hazırlanan toprak haritalarının yanında toprakların mesafeye bağlı değişiminin modellendiği Jeoistatistiksel yöntemlerinde kullanılacağı ikinci bir haritalama işlemi daha yapılacaktır. Bu haritalama işlemi farklı toprak özeliklerine özgü olacaktır (kil, kum, silt, organik madde, pH ve EC gibi)

3. Jeoistatiğin kullanımı ile haritaların oluşturulabilmesi için alınan örneklerin yardımı ile toprak haritasında yer alan toprak serilerinin ve fazlarının değişik toprak özellikleri açısından homojenlikleri test edilecektir.

(33)

3. MATERYAL ve METOD 3.1. Materyal:

3.1.1. Çalışma Alanı

Malatya Doğu Anadolu Bölgesinin Fırat Bölümü içinde yer alır. İlin yüzölçümü 1.231.306 ha olup, arazi yapısı hafif engebelidir (Anonim, 1978). Doğuda Elazığ, batıda Kahramanmaraş ve Sivas, kuzeyde Erzincan ve Sivas, güneyde ise Adıyaman illeri ile çevrilidir. Düzlük alanlar Malatya il merkezi ve çevresinde yoğunlaşmıştır. Malatya, Yazıhan ve Akçadağ Ovaları en önemli düzlüklerdir.

Mevcut tarım alanlarının 173.389 ha’ı sulanan arazi, 218.557 ha’ı sulanabilir arazi, 33.504 ha’ı ise susuz olmak üzere toplam 425.450 ha’dır. 729.551 ha olan tarım dışı arazinin; 580.423 ha’ı çayır ve meralar, 149.128 ha’ı ise orman ve fundalıklarla kaplıdır. Geri kalan kısım ise kültür dışı alanlar olup, taşlık-kayalıklar, su satıhları ve yerleşim alanları ile kaplıdır (Anonim, 2008a).

Malatya Merkez ve Battalgazi İlçesi topraklarının 12.240 ha’ı alüvyal topraklar, 86.393 ha’ı kahverengi topraklar, 5.861 ha’ı kırmızımsı kahverengi topraklar, 5.262 ha’ı kolüvyal topraklar, 22.965 ha’ı kireçsiz kahverengi topraklar oluşturmaktadır (Anonim, 1983).

Çalışma, Malatya Meyvecilik Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü’nün Merkez İşletme ve Battalgazi İlçe sınırları içerisinde bulunan arazilerinde yürütülmüştür (Şekil 3.1 ve 3.2).

(34)

Şekil 3.1. Enstitü Merkezinde bulunan İşletme arazisinin yerini gösteren uydu görüntüsü ve örnekleme noktaları (Google Earth, 2008)

Enstitü Malatya İl Merkezinin 4 km güneybatısında Yeşilyurt yolu üzerinde bulunmaktadır. Kuruluş arazisi 290 da olup bunun 103 da yollar ve binalardır. Geri kalan 187 da bölümün 20 da üretime, 130 da araştırma hizmetlerine yönelik kullanılan parsellerdir. Geri kalan 37 da alan fidan üretimi yetiştiriciliğinde kullanılmaktadır. Malatya Tarım İl Müdürlüğü ile Enstitü arasında yapılan protokol gereği Battalgazi İlçesi’nde bulunan 527 da alan Enstitü bünyesine katılmıştır (Anonim, 2008b). Battalgazi Bölgesinde bulunan arazinin büyük bir kısmı tarla arazisi konumundadır. Bu alanlarda aralıklarla tahıl üretimi yapılmaktadır. Arazinin bazı bölgelerinde ise orta yaşta meyve ağaçları bulunmaktadır. Ayrıca, adaptasyon, melezleme, ıslah gibi araştırma konularında kullanılmak üzere yeni parseller oluşturulmaktadır.

(35)

Şekil 3.2. Enstitü’nün Battalgazi İlçesinde bulunan arazisinin uydu görüntüsü ve örnekleme noktaları (Google Earth, 2010)

3.1.2. Malatya ilinde yer alan toprakların özellikleri

Bitkilerin gelişip büyümeleri için gerekli olan besin maddeleri ve suyun tutulması ile havalanma ve su geçirgenliğinde en önemli etken toprak tekstürüdür. Malatya’da saturasyon yüzdesine göre yapılan sınıflandırmada tarım topraklarının % 1,7’si kumlu, % 51,9’u tınlı, % 43,7’si killi-tınlı, % 2,7’si killi tekstüre sahiptir. Toprak pH’ı, bitki besin maddelerinin bitkilere yarayışlılıkları yanında, toprak canlılarının faaliyetleri için ortamın uygunluğunun sağlanması açısından önemlidir. Tarım topraklarının % 0,2’si asit (pH 6,5’den küçük), % 27,0’ı nötr (pH 6,6-7,5), % 72,8’i ise alkali (pH 7,5’den büyük) reaksiyona sahiptir.

Kireç içeriği, fazla yağış alan bölgelerde toprağın fiziksel özellikleri üzerine olan olumlu etkisi yanında, pH’da yaptığı değişiklikle bitki besin maddelerinin ve kullanılan suni gübrelerden faydalanma oranını artırarak verim üzerinde de rol oynar. İl topraklarının % 13,0’ı az, % 13,1’i kireçli, % 18,3’ü orta kireçli, % 17,7’si fazla kireçli,

(36)

% 37,9’u çok fazla kireçlidir. Toprak tuzluluğu, bitki gelişimi, dolayısıyla verim üzerine olumsuz etki yapan faktör olup, her bitkinin tuza hassasiyeti değişik oranlardadır. İşlemeli tarım uygulanan toprakların % 97,3’ü tuzsuz, % 2,5’i hafif tuzlu, % 0,2’si ise orta tuzludur. İlde çok tuzlu topraklara rastlanmamıştır.

Organik madde ve azot, topraktaki bitki ve hayvan artıklarının parçalanması ile meydana gelen ürünlerdir. Toprağın fiziksel özelliklerini düzeltirken içerdikleri bitki besin maddeleri de yarayışlı duruma geçer. Ayrıca, su ve besin maddelerinin ortamda tutunmalarını sağlar. Topraktaki azotun kaynağı organik maddedir. Tarım topraklarının büyük bir kısmı organik madde yönünden fakir durumdadır. Analiz sonuçları ortalamasına göre; toprakların % 35,2’sinde organik madde çok az, % 47,5’inde az, % 14,4’ünde orta, % 2,6’sında iyi ve % 0,3’ünde ise yeter düzeydedir. İl topraklarında azotlu gübre kullanımı gereklidir.

Bitkisel üretim için toprakta bulunması gereken önemli besin maddelerinden bir tanesi fosfordur. Fosforun kaynağı da topraktaki organik maddedir. Bitkinin büyümesinde, verimde ve kalitede etkendir. Bitkiler tarafından alınan yarayışlı fosfor analizlerinde, tarım topraklarının % 44,4’ünde fosfor çok az, % 32,2’sinde az, % 13,7’sinde orta, % 4,1’inde yüksek, % 4,6’sında çok yüksek fosfor varlığı tespit edilmiştir. Bitki büyümesi ve çoğalması için önemli bir besin maddesi olan potasyum, verim ve kalite üzerinde etkili olup, meyvenin; yağ, nişasta ve şeker oranlarında artışa neden olmaktadır. Malatya İli’nin jeolojik yapısı ve iklim durumu topraklarda fazla miktarda potasyum birikmesine neden olmaktadır. İl topraklarının % 0,3’ünde orta, % 0,9’unda yeter, % 98,8’inde ise fazla miktarda potasyum tespit edilmiştir (Anonim, 1983).

3.1.3 Çalışma Alanının Jeolojisi

Malatya il alanı, Alp kıvrımlaşması sonrasında şekillenmiştir. Daha sonra III. Jeolojik zamanın sonuyla IV. zamanın başlarında ortaya çıkan tektonik hareketler sırasındaki kırılma ve kıvrılmalarla kimi kesimleri yükselmiş ya da çökmüştür. İl alanında çok şiddetli aşınmalar olmuş, çöküntü alanları alüvyonlarla dolmuştur. Başta Malatya ovası olmak üzere ilin diğer ovaları bu gelişmelerle ortaya çıkmıştır.

(37)

Bu nedenlerle il alanında III. zaman yaşlı kalker ve konglomeralar, volkanik küller çok yaygındır. Malatya ovası, yükseltileri 1.500 metreyi aşan dağ sıraları ve platolarla çevrili, geniş bir çöküntü alanıdır. Yükseltisi 915-950 metre arasında değişen bu çöküntü alanının kuzeyi beyaz ve yeşil marnlarla kaplıdır. Bu oluşumların üzerinde kuzeye eğimli göl kalkerleri yer alır. Ovanın kuzey doğusunda ise kuzeybatı yönüne doğru uzanan andezit lavları ile tabakalaşmış beyaz ve yeşil marnlar göze çarpmaktadır. Çöküntü alanının güneyi III. zaman eosen kalker serileri ile örtülüdür. Kuzeye doğru eğimli bu yapı, il merkezinin güneyinde mikaşistlerle tabakalaşmış, mermerleşmiş ve kalkerlere dönüşür. İl merkezi ile Malatya dağları ve Fırat vadisi arasındaki alana IV. zamanda taşınarak oluşmuş eski alüvyonların altında III. zaman yaşlı gabro ve granodiyoritler uzanmaktadır. İl alanının güneybatı ve batısında III. zaman neojen kalkerleri egemen durumdadır. 5.060 metre kalınlıkta yatay tabakalar oluşturan aynı yaştaki konglomeralar Tohma, Sultansuyu ve Kuruçay vadilerine doğru sokulurlar (Tutuş, 2007).

3.1.4 Çalışma Alanının İklimi

Malatya İli’nin denizden yüksekliği 900 metre olup, 38.20 N enlem 38.13 E boylamları arasında yer alır. İlin rakımı yüksek olduğundan karasal iklimin etkisi altında olup, umumiyetle kış mevsiminde Sibirya üzerinden oluşarak Doğu Anadolu üzerinden sarkan kuru ve soğuk karakterli yüksek basınç akımları ile Balkanlar üzerinden gelen kısa sürelerle etki eden soğuk rutubetli hava akımlarının etkisi altında kalmaktadır. Yöre, iklimlerin geçiş noktalarında olması sebebiyle; kış aylarında zaman zaman Doğu Anadolu Bölgesi’nin kuru ve soğuk, yaz aylarında Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nin kuru ve sıcak, ilkbahar aylarında ise aralıklarla Akdeniz Bölgesi’nin ılık ve rutubetli iklim özelliklerini gösterebilmektedir.

Genel olarak Malatya’da kışları sert ve sürekli, yazları sıcak yağışları az karasal tipi bir iklim hakim olmasına rağmen yer yer Akdeniz ikliminin etkileri de görülür. Yıllık yağışın % 38’i ilkbaharda, % 35’i kış, % 22’si sonbahar ve % 5’i ise yaz aylarında düşmektedir. Uzun yıllar ortalamasına göre metrekareye düşen yağış 382,6 mm olarak

(38)

ölçülmüş fakat, bu miktar son 10 yılda (1998-2008) 341,0 mm’ ye kadar gerilemiştir. Sıcak yaz aylarına sahip olan ilde; uzun yıllar (1930-2002) 13,5 ºC olan ortalama sıcaklık, son 40 yılda 13,7’ye, son 10 yılda ise (1998-2008) 14,3 ºC2ye yükselmiştir. İlin son 10 yıllık nispi nem ortalaması ise % 52,7’dir (Anonim, 2008d).

3.1.5 Çalışma Alanı Topraklarının Özellikleri

Toprak Su Genel Müdürlüğü tarafından hazırlanan 1/100.000 ölçekli Malatya İli Arazi Varlığı Envanter Raporuna göre, Enstitü merkezinde bulunan çalışma alanı toprakları kahverengi topraklar büyük grubunda sınıflandırılmıştır. Arazinin yer aldığı alan, haritalama birimine göre, derin, orta taşlı ve orta düzeyde erozyon problemi olan II. Sınıf tarım arazisi olarak sınıflandırılmıştır. Battalgazi İlçe sınırları içerisinde bulunan işletmeye ait ikinci arazide ise genel olarak orta bünyeli aluviyal topraklar hâkim olup, I. Sınıf sulu tarım arazisi olarak haritalanmışlardır (Anonim, 1983).

Malatya İli toprak taksonomisine göre, toprak nem rejimi olarak Aridic ve toprak sıcaklık rejimi olarak ise mesictir (Anonim, 2010a).

3.2.Metod

Çalışma alanlarında ayrıntılı olarak toprak etüdü ve haritalaması çalışmaları yapılmıştır. Haritalama ünitesi olarak toprak serileri kullanılmış ve bunların önemli fazları (eğim, derinlik, taşlılık, erozyon) haritadaki toprak sınırlarının geçirilmesinde esas alınmıştır. Belli bir seriye giren bütün toprakların horizon yapısı, fiziksel, kimyasal ve mineralojik özelliklerinin benzer olması gerekmektedir. Toprak serileri doğal toprak sınıflama sistemleri içerisinde tüm toprak karakteristiklerini benzersiz bir varlık olarak kapsaması ve bunun sonucu olarak toprakla ilgili bütün yorumlara olanak vermesi yönüyle haritalama ünitesi olarak seçilmektedir (Soil Survey Staff, 1993).

(39)

3.2.1.Toprak Örneklerinin Alınması ve Analize Hazırlanması

Etüd ve haritalama çalışmalarında tanımlanan her seriye ait bir toprak profilinden tanımlanan her horizondan bozulmuş toprak örnekleri alınmıştır. Toprak sınırlarının da geçirilmesinde kullanılacak şekilde arazi 100x100 m’lik gridlere bölünmüştür (Şekil 3.1 ve 3.2). Gridlere bölünen çalışma alanlarında gridlerin köşelerinden 79 noktadan 0-30 ve 30-60 cm derinliklerinden toprak örnekleri alınmıştır. Arazide daha kısa mesafelerdeki değişkenlikleri görebilmek amacı ile ara hatlar oluşturulmuş (5 m, 25 m, 50 m) ve bu hatlar üzerinde de toplam 30 noktadan toprak örneği alınmıştır. Alınan örnekler oda sıcaklığında kurutulduktan sonra 2 mm’lik elekten geçirilerek analize hazır hale getirilmiştir.

Ardından ArcGIS 8.0 paket programı ile 100x100 grid örnekleme düzlemi üzerine yerleştirilmiş ve her bir haritalama ünitesine düşen örnekleme noktası sayısı ve numaraları belirlenmiştir. En az örnek noktası sayısı, Battalgazi Bölgesinde bulunan BgAd2t1 ve AlAd1t3 birimlerinde 2’şer adettir. Seri bazında en fazla örnekleme noktası sayısı ise yine Battalgazi Bölgesinde bulunan Alacakapı serisinde 53 olarak tespit edilmiştir. Battalgazi serisinde 11 örnek noktası, Enstitü Merkez Bölgesinde Tecde ve Bağlar serilerinde sırayla 19 ve 26 örnek noktası esas alınmıştır. Tüm örnek noktalarının yüzey (0-30 cm) ve yüzeyaltı (30-60cm) topraklarından örnekler alınmış ve bu örneklerde; Tekstür (%kil, %silt, %kum), pH, kireç, organik madde, EC, yarayışlı fosfor, değişebilir katyon (K, Ca, Na, Mg) analizleri yapılmıştır.

3.2.2. Toprak Analizleri ve Metotları:

Çalışma alanın genel özelliklerinin belirlenmesi amacı ile toprak tekstürü, organik madde içeriği, pH, elektriksel iletkenlik, kireç içeriği, değişebilir kalsiyum, mağnezyum, potasyum, sodyum yanında yarayışlı fosfor miktarları tespit edilmiştir. Bu analizlere ait metodlar aşağıda verilmiştir.

(40)

Tekstür: “Bouyoucos Hidrometresi” yöntemine göre yapılmıştır (Gee ve Bouder, 1986).

Reaksiyon (pH): Toprakların pH değerleri 1/2.5 toprak-saf su karışımında cam elektrotlu pH metre kullanılarak ölçülmüştür (US Salinity Lab Staff, 1954).

Elektriki iletkenlik (EC): 1/2.5 toprak-saf su karışımında iletkenlik aleti kullanılarak tayin edilmiştir (US Salinity Lab Staff, 1954).

Organik madde: Toprak organik maddesinin dikromat ve sülfürik asit ile yükseltgenmesi, daha sonra ise ortamda tepkimeye girmemiş olan kromatın amonyum ferrosülfat ile titrasyonu sonucu bulunması esasına dayanan modifiye Walkley-Black yöntemi uygulanarak tespit edilmiştir (Walkley, 1947).

Kireç: Örneklerin kireç içerikleri, toprak örneklerinde bulunan kirecin asitle etkileşmesi sonucu oluşan CO2 gazının standart sıcaklık ve basınç altındaki hacmi esas alınarak Scheibler Kalsimetresi” yardımıyla belirlenmiştir (Allison ve Moodie, 1965).

Değişebilir katyonlar (Ca, Mg K ve Na): Örneklerin değişebilir katyon içerikleri, 1 N NH4OAC ile ekstrakte edilmiş çözeltide AAS (Perkin Elmer 3110 atomic absorbsion Spectrophotometer) cihazı ile belirlenmiştir (Jackson, 1962).

Yarayışlı Fosfor (P) : 0,5 M NaHCO3 ile ekstrakte edilmiş örneklerde çözeltiye geçen bitkiye yarayışlı fosfor düzeyi, mavi renk yöntemi kullanılarak spektrofotometre (Shimadzu UV-20-01 Spectrophotometer) ile belirlenmiştir (Olsen ve ark., 1954).

3.2.3. İstatistiksel Analizler

3.2.3.1. Klasik İstatistik

İki bölümden oluşan çalışma 100x100 m’lik gridlere bölünmüş ve kesişme noktalarından örnekler alınmıştır. Aynı zamanda ara hatlar atılarak, kısa mesafedeki değişimin belirlenebilmesi için ek örnekleme noktaları oluşturulmuştur. Böylece Battalgazi Bölgesinde toplam 64, enstitünün bulunduğu alanda 45 örnekleme noktası tespit edilmiştir. Çalışma alanları, seriler ve birimler bazında, üst toprak (0-30 cm) ve yüzey altı toprak (30-60cm) olmak üzere iki derinlikten alınan örneklerde önceden belirlenen analizler yapıldıktan sonra, ayrı veri setleri oluşturulmuştur. Tüm veri