SULUOVA VE MERZİFON OVALARI TOPRAKLARININ DTPA'DA EKSTRAKTE EDİLEBİLİR DEMİR BAKIR ÇİNKO VE MANGAN
KONSANTRASYONLARININ MESAFEYE BAĞLI DEĞİŞİMİ
Elif GÜNAL Y. Lisans Tezi
Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı Doç. Dr. Halil ERDEM
2014
GAZ TOPRAK Bİ SULUOVA VE MERZ EKSTRAKTE EDİ KONSANTRASYONLARININ T.C. GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
TOPRAK BİLİMİ ve BİTKİ BESLEME ANABİLİM DALI
SULUOVA VE MERZİFON OVALARI TOPRAKLARINI EKSTRAKTE EDİLEBİLİR DEMİR BAKIR ÇİNKO VE
KONSANTRASYONLARININ MESAFEYE BAĞLI DEĞİŞ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
Hazırlayan Elif GÜNAL
Danışman Doç.Dr.Halil ERDEM
TOKAT-2014 Her Hakkı Saklıdır
İ İM DALI
OVALARI TOPRAKLARININ DTPA’DA NKO VE MANGAN
i ÖZET Yüksek Lisans Tezi
SULUOVA VE MERZİFON OVALARI TOPRAKLARININ DTPA’DA EKSTRAKTE EDİLEBİLİR DEMİR BAKIR ÇİNKO VE MANGAN
KONSANTRASYONLARININ MESAFEYE BAĞLI DEĞİŞİMİ ELİF GÜNAL
Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Danışman: Doç. Dr. Halil ERDEM
Bitki besin elementlerinin doğru amenajmanı yüksek ürün elde etme ve çevresel kalitenin korunmasında oldukça önemlidir. Mikro elementlerin mesafeye bağlı karakteristiklerinin anlaşılması ölçümlerin yapılmadığı ara lokasyonlardaki mikro elementlerin konsantrasyonlarının tahmin edilmesine yardım eder. Bu tez çalışmasının amaçları, Suluova ve Merzifon Ovası topraklarının DTPA'daekstrakte edilebilir mikro element konsantrasyonlarını belirlemek, bu mikro elementlerin yarayışlılığına etki eden diğer toprak özellikleri ile ilişkisini anlamak ve mikro elementlerin mesafeye bağlı yapısını ortaya koymaktır. Merzifon ovasından 76 ve Suluova'dan 143 örnek toprak örneği alınmış ve yarayışlı Zn, Fe, Cu ve Mn konsantrasyonları ile toprak kil, silt ve kum içerikleri, pH, elektriksel iletkenlik (EC), kalsiyum karbonat ve organik madde içerikleri belirlenmiştir. Başlangıç tanımlayıcı istatistik sonuçları çalışma alanının büyük bir kısmının Zn ve Fe açısından yetersiz, ancak Mn ve Cu bakımından toprakların yeterli olduğunu göstermiştir. Ortalama Zn ve Fe konsantrasyonları Merzifon ovasında sırasıyla 0.28 mg kg-1 ve 2.0 mg kg-1 ve Suluova'da ise 0.28 mg kg-1 ve 3.26 mg kg-1'dır. Toprakların Znkonsantrasyonu istatistiksel olarak Mn ile pozitif ve pH ile negatif önemli korelasyonlar (P<0.01) göstermiştir. Genelde pH'nın yüksek olduğu yerlerde Zn yetersizliği görülürken, pH'nın 7.30 ile 8.00 arasında olduğu bir kısım alanlarda Zn'nun bitkiler için yeterli düzeyde olduğu belirlenmiştir. Yarayışlı Fe, Cu ve Mn ile pozitif korelasyonlara sahip iken kum içeriği ile negatif korelasyon göstermiştir. Merzifon ovasında Fe, Suluova'da ise Fe, Zn ve Cu'ın mesafeye bağımlılığının yüksek olduğu belirlenmiştir. Diğer mikro elementlerin ise orta düzeyde mesafeye bağımlılık gösterdiği tespit edilmiştir. Jeoistatistiksel modellemede elde edilen range değerleri çalışma alanında ilgili özelliğin örneklenmesinde minimum mesafe olarak alınmalıdır.
2014-63
ii ABSTRACT Master Thesis
SPATIAL VARIATION OF DTPA EXTRACTABLE IRON, CUPPER, ZINC AND MANGANASE CONCENRATIONS IN SULUOVA AND MERZIFON
PLAIN SOILS ELİF GÜNAL Gaziosmanpaşa University
Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Soil Science and Plant Nutrition
Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Halil ERDEM
Appropriate plant nutrient management is important for achieving high crop yield and protecting environmental quality. Understanding the spatial characteristics of micronutrients help to predict the micro element concentrations at intermediate locations where measurements have not been made. The aims of this study are; i.) to determine the micronutrient concentrations of DTPA extractable in Suluova and Merzifon Plains, ii.) understand the relationship between micronutrients and related soil properties affecting the availability of micronutrients, and iii.) figure out the spatial structure of micronutrients. Seventy six soil samples from Merzifon and 143 samples from Suluova Plain were collected to measure available Zn, Fe, Cu and Mn concentrations along with soil clay, silt and sand contents, pH, electrical conductivity (EC), calcium carbonate and organic matter contents. Descriptive results showed that Zn and Fe deficiencies were widespread throughout the study area while soils had sufficient amount of Cu and Mn. Mean Zn and Fe concentrations in Merzifon Plain were respectively 0.28 mg kg-1 and 2.0 mg kg-1 and 0.28 mg kg-1 and 3.26 mg kg-1 for Suluova Plain, respectively. Soil Zn andMn concentrations had positive and pH and Zn had negative statistically important relations (P<0.01). In general, Zn concentrations were inadequate level at high pH locations whereas adequate Zn concentrations were obtained at locations where soil pH is between 7.20 to 8.00. Available Fe had positive correlations with Cu and Mn concentrations whereas statistically important negative correlations were obtained with sand content. Iron in Merzifon Plain and Fe, Zn and Cu in Suluova had strong spatial dependency, while other micronutrients showed moderate spatial dependency. The range values obtained in geostatistical modeling should be taken into consideration as the minimum sampling distance for the future studies in the study area.
2014-63
iii TEŞEKKÜR
Tez çalışması boyunca hiçbir desteğini esirgemeyen danışman hocam Doç.Dr.HalilERDEM’e teşekkürü bir borç bilirim. Jeoistatistiksel modellemeler, analizler ve haritalama çalışmaları konusunda destek aldığım ve tez yazımı boyunca desteğini gördüğüm sevgili eşim Prof. Dr. Hikmet GÜNAL ile Toprak Bölümü ve Bitki Besleme Bölümü Araştırma Görevlisi Nurullah ACİR'e de çok teşekkür ederim.
Elif GÜNAL Ocak-2014
iv İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET... i ABSTRACT... ii TEŞEKKÜR... iii İÇİNDEKİLER iv ŞEKİLLER LİSTESİ v ÇİZELGELER LİSTESİ vii 1. GİRİŞ... 1
2. KAYNAK ÖZETLERİ... 4
2.1 Mikro Elementlerin Önemi ve Topraktaki Durumları ... 4
2.2. Mikro Elementlerin Mesafeye Bağlı Dağılımları ... 8
3. MATERYAL ve YÖNTEMLER ... 11
3.1. Materyal ... 11
3.1.1. Çalışma Alanının Konumu ... 11
3.1.2. Çalışma Alanının İklim Özellikleri ... 12
3.1.3. Çalışma Alanı Toprak Özellikleri ... 12
3.2. Yöntemler ... 13
3.2.1. Toprak Örneklemesi ... 13
3.2.2. Toprak Analizleri ... 13
3.2.3. İstatistiksel Analizler ... 13
3.2.4. Jeoistatistiksel Analizler ve Haritalama ... 14
4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA ... 17
4.1. Çalışma Alanı Topraklarının Tanımlayıcı Özellikleri ... 17
4.1.1. Merzifon Ovası Toprakları ... 17
4.1.2. Suluova Toprakları ... 22
4.2. Merzifon Ovası ve Suluova Toprak Özelliklerinin Korelasyonları ... 24
v
4.3.1. Merzifon Ovası Topraklarının Mesafeye Bağlı Değişimleri ... 28
4.3.2. Suluova Topraklarının Mesafeye Bağlı Değişimleri ... 36
5. SONUÇLAR... 44
6. KAYNAKLAR ... 46
vi
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil No Sayfa
Şekil 1. Çalışma alanı ve örnekleme noktalarını gösteren orto foto görüntüsü 11 Şekil 2. Merzifon Ovasında DTPA ile ekstrakte edilebilir Zn içeriği
değerlerine ait histogramlar; a.Gerçek veri ve b.Logaritmik
dönüşüm ile elde edilen histogramlar...
16
Şekil 3. Suluova'da DTPA ile ekstrakte edilebilir Zn içeriği değerlerine ait histogramlar; a.Gerçek veri ve b.Logaritmik dönüşüm ile elde edilen
histogramlar... 16
Şekil 4. Merzifon Ovasında kil içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 18
Şekil 5. Merzifon Ovasında kum içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 18
Şekil 6. Suluova'da kil içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 23
Şekil 7. Suluova'da kum içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 23
Şekil 8. Merzifon Ovasında toprakları mikro element konsantrasyonları için oluşturulan semivaryogram modelleri... 29
Şekil 9. Merzifon Ovası toprakları için oluşturulan modellerin doğruluğunu test etmekte kullanılan çapraz doğrulama grafikleri 30 Şekil 10. Merzifon Ovasında Cu içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 31
Şekil 11. Merzifon Ovasında Fe içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 32
Şekil 12. Merzifon Ovasında Mn içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 32
Şekil 13. Merzifon Ovasında Zn içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 33
Şekil 14. Merzifon Ovasında pH değerlerinin mesafeye bağlı değişimi... 34
Şekil 15. Merzifon Ovasında kireç içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 34
Şekil 16. Merzifon Ovasında EC değerlerinin mesafeye bağlı değişimi... 35
Şekil 17. Merzifon Ovasında organik madde içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 35
Şekil 18. Suluova toprakları için oluşturulan modellerin doğruluğunu test etmekte kullanılan çapraz doğrulama grafikleri... 37
Şekil 19. Suluova toprakları mikro element konsantrasyonları için oluşturulan semivaryogram modelleri... 38
Şekil 20. Suluova'da Cu içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 39
vii
Şekil 22. Suluova'da Mn içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 40
Şekil 23. Suluova'da Zn içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 41
Şekil 24. Suluova'da pH değerlerinin mesafeye bağlı değişimi... 41
Şekil 25. Suluova'da kireç içeriğinin mesafeye bağlı değişimi... 42
Şekil 26. Suluova'da EC değerlerinin mesafeye bağlı değişimi... 42
viii
ÇİZELGELER DİZİNİ
Çizelge No Sayfa
Çizelge 1. Merzifon Ovası topraklarının bir kısım fiziksel ve kimyasal
özellikleri ile mikro element içeriklerinin tanımsal istatistikleri 19 Çizelge 2. Suluova topraklarının bir kısım fiziksel ve kimyasal özellikleri
ile mikro element içeriklerinin tanımsal istatistikleri... 22 Çizelge 3. Suluova ve Merzifon Ovaları toprak özelliklerinin korelasyonu . 25
Çizelge 4. Merzifon topraklarına ait semivariyogram model parametreleri . 28
1
1. GİRİŞ
Toprakta bulunan mikro elementlerin bitkilerin gelişiminde oldukça önemli rolleri vardır ve genelde bunlar topraklarda oldukça küçük miktarlarda bulunurlar. Mikro elementlerin toprakta konsantrasyonları ana materyale, pedojenik işlemlere (White ve Zasoski, 1999) ve bazı durumlarda topraktaki mikro element konsantrasyonlarının daha da azalmasına neden olan toprak amenajmanlarına bağlıdır (Pegoraro ve ark., 2006). Tarımsal faaliyetler sonucu çevreye çeşitli dozlarda iz elementler yayılmaktadır. Yoğun bir şekilde yapılan mikro besin gübrelemesi, temel gübreler ile toprağa geçen ve ilaçlama sonucu etrafa yayılan çeşitli iz elementler önemli tarımsal kaynaklı kirleticileri oluşturmaktadır. Kirletici olarak ağır metallerin diğer önemli bir kaynağı ise endüstridir. Endüstriyel atıklardaki ağır metaller inorganik veya organik bileşikler halinde bulunabilmektedir. Bunların çözünürlüğü yüksektir ve küçük parçacıklar şeklinde atmosfere karışma ihtimalleri daha fazladır.
Jeolojik materyal üzerine iklim, bitki örtüsü ve zamanın farklı topografyalarda etkisi sonucu bir takım özellikleri birbirlerinden farklı olan topraklar oluşmaktadır. Toprakların her biri farklı karakteristik ve teşhis edici özelliklere sahip horizonları oluşturmaktadırlar. Topraklar, horizonların fiziksel ve kimyasal özellikleri bakımından farklılık göstermesinden dolayı dikey yönde değişiklik göstermektedir. Toprakların yatay yönde değişiklik göstermesi ise arazi iklim ve ana materyaldeki bölgesel değişiklikten kaynaklanmaktadır. Arazide birkaç metrelik mesafe içerisinde dahi birçok fiziksel ve kimyasal özelliğin değiştiğini görmek mümkündür. Toprak özelliklerinin değişkenlik göstermesi, bir arazide aynı tarımsal uygulama sonucunda bitkisel ürününün arazinin değişik yerlerinde farklılaşmasının en temel nedenlerindendir. Toprak özelliklerinin arazide homojen bir şekilde dağılım göstermiyor olması arazi çalışmalarının sonuçlarını çok önemli biçimde etkilemektedir (Van Es ve ark., 1999).
Son yıllarda Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) uygulamaları birçok kurum ve kuruluş tarafından yoğun olarak kullanılmaktadır. Toprak etüdleri sonucu üretilen temel toprak haritaları CBS uygulamalarının sıklıkla kullanılan bileşenidir (Hammer ve ark., 1991). Örneğin, aluviyal toprak materyalleri kendi orijinlerinin çok uzağında depolanmışlardır. Bu nedenle, aluviyal materyaller üzerinde gelişmiş toprakların fiziksel ve kimyasal özellikleri de heterojen bir yapı göstermekte ve mesafeye bağlı
2
olarak değişiklik göstermektedir (Mulla ve McBratney, 2000). Erozyon ve toprak materyalinin depolanmasının birçok bölgede doğal süreçleri kesintiye uğrattığı ve değişkenliği arttırdığını belirtmektedir. Bu nedenle araştırmacı, yerinde oluşmuş toprakların taşınmış materyaller üzerinde gelişmiş topraklara oranla daha az değişken olduğunu ifade etmektedir. Su ve rüzgâr erozyonu ile toprakların taşınması ve biriktirilmesinin toprak özelliklerinin arazide çok kısa mesafede değişkenlik göstermesine neden olmaktadır. İnsan kaynaklı toprak değişkenliği doğal toprak değişkenliğini artırmaktadır (Cassel ve ark., 1986). Bu nedenle, toprağın uzaysal değişkenliğinin belirlenmesi toprak özellikleri ve çevresel faktörler arasında var olan karmaşık ilişkilerin anlaşılması açısından oldukça önemlidir (Goovaerts, 1998).
Bir toprak özelliğinin bir yerdeki bilinmeyen değerini, değerinin bilindiği yakın noktalar yardımı ile tahmin etmemizi sağlayan enterpolasyon, hem örneklenen birim içerisindeki hem de bölgeler arasındaki toprak değişkenliğinden etkilenmektedir. Toprak haritalama birimleri içerisindeki toprak özelliklerinin değişkenliği klasik istatistiksel metotlarla belirlenebilir. Klasik istatistik örneklenen bir değişkenin ortalamasının arazinin her yerinde aynı olduğunu kabul etmektedir Ancak istatistiksel teorilerdeki son gelişmeler bir değişkenin örneklenen değerleri arasında uzaysal bir ilişkinin olduğunu ve bu ilişkinin sayısallaştırılabileceğini ve daha sonra bu ilişki kullanılarak örneklenmeyen bir noktadaki değeri de tahmin etmenin mümkün olduğunu göstermektedir (Trangmar ve ark., 1985). Klasik istatistiksel yöntemler, örnekler arasındaki bu uzaysal ilişkiyi hesaba katmadıklarından ilgili değişkenin örneklenmeyen bir noktadaki değerini tahmin etmede yetersiz kalmaktadır.
Toprak özelliklerinin deneysel olarak belirlenmesi para, işgücü ve zaman gerektirmektedir. Belirli bir alanda çalışılacak olan toprakların fazla değişken olması halinde masraf daha da artmaktadır. Bu durum arazinin bazı noktalarının örneklenerek, daha sonra buradan elde edilen değerlerin kullanılarak örneklenmeyen noktalara ilişkin değerlerin tahmin edilmesini zorunlu kılar (Mulla ve McBratney, 2000). İlgili parametrelerin uzaysal değişkenliğinin bilinmesi bu amaçla tahminin daha kolay ve doğru yapılmasına olanak sağlar (Upchurch ve Edmonds, 1991). Bu nedenle, toprak bilim adamları bir toprak özelliğinin bilinmeyen bir noktadaki değerinden tahmin etmek için jeoistatistiği kullanmaktadırlar.
3
Mikro besin elementlerin ana kaynağı toprak olduğundan dolayı toprak faktörlerinin mikro elementlerin çözünürlüğünü ve yarayışlılıklarını nasıl etkilediklerini belirlemek oldukça önemlidir. Mikro elementlerin bitki gelişimi için yarayışlılığı toprak tuzluluğu, asitliği, toprak organik madde içeriği, toprak tekstür ve toprak biyolojik aktiviteleri gibi çeşitli faktörlere bağımlıdır. Bu nedenle, mikro elementlerin topraktaki davranışlarını tahmin edebilmek ve mikro elementlerin bitkilere yarayışlılığını arttırmak için uygun yöntemleri tavsiye edebilmede bu parametrelerin belirlenmesi oldukça önemlidir (Foroughifar ve ark., 2013). Bu tez çalışmasının başlıca amaçları:
1.) Merzifon Ovası ve Suluova topraklarının mikroelement içeriklerinin
belirlenmesi ve mesafeye bağlı dağılımlarının modellenerek haritalanması,
2.) Mikro elementlerin arazideki dağılımlarına etki eden toprak özelliklerinin
4
2. KAYNAK ÖZETLERİ
2.1. Mikro Elementlerin Önemi ve Topraktaki Durumları
Bir tarımsal ekosistemde üretkenliğin sürdürülebilirliğini sağlayabilmek toprağın fonksiyonlarını yeterince yerine getirebilmesine bağlıdır. Bitkinin gelişimi esnasında gereksinim duyduğu besin elementlerinin toprakta yarayışlı halde bulunması sürdürülebilir üretkenlik için gereklidir. Mikro besin elementlerinin noksanlıkları, toprakların üretkenlik, stabilite ve sürdürülebilirliklerini sınırlandıran temel etmenlerden bir tanesidir (Bell ve Dell, 2008). Arzu edilen bitkisel üretim için gerekli olan mikro besin elementleri miktarı makro besin elementlerine kıyasla 1000 kat daha düşüktür (White ve Zasoski, 1999). Mikro elementler, bitkilerde ve topraklarda makro elementlere oranla çok daha küçük konsantrasyonlarda bulunmalarına rağmen, toprakta yetersiz olduklarında veya bitkiler yetersiz aldıklarında bitkilerde yetersiz gelişim dolaylı olarak hayvanlarda ve insanlarda da sağlık sorunlara yol açmaktadırlar (Alloway, 2008). Mikro elementler yönünden yetersiz topraklarda yetiştirilen bitkiler, gelişme ve verim bakımlarından, makro elementlerdekine benzer şekilde gelişimleri geri kalır ve verimde düşüşler gerçekleşir. Makro elementler gibi, mikro elementler de toprakta 1.) Birincil ve ikincil minerallerin bileşimlerinde, 2.) Mineral ve organik maddenin yüzeylerinde adsorbe edilmiş formda, 3.) Organik ve mikrobiyal biyokütlenin yapısında organik formda ve 4) Toprak çözeltisinde iyon formlarında bulunurlar.
Mikro elementin çeşidine bağlı olarak, toprak çözeltisinde bitkilere yarayışlı mikro elementleri sağlama ya da tamponlama yönünden, bazı mikro element formları diğerlerinden daha önemlidir. Toprak özellikleri ve mikro elementler arasındaki ilişkileri ve bulunma formları arasındaki dinamikleri anlamak, mikro element noksanlığı bulunan topraklarda yetişen bitkilerde gözlenen mikro element noksanlığından kaynaklanan problemleri gidermek için gereklidir (Güzel ve ark., 2008). Bitkisel üretim açısından ağır metallerin bazıları gerekli, bazıları gelişimi uyarıcı ancak yüksek dozlarda bulunduklarında hepsi toksik etki yapmaktadır. Yoğunluğu 5 g/cm3‘ten büyük olan veya atom ağırlığı 50 ve daha büyük olan elementlere ağır metal denilmektedir. Demir (Fe), bakır (Cu), çinko (Zn), mangan (Mn), molibden (Mo), vanadyum (V) ve kobalt (Co) bitki ve hayvanlar için gerekli elementlerdir ve mikro besin elementleri veya iz elementler olarak bilinirler.
5
Mikro elementlerin topraktaki miktarları, ana materyal ve toprak oluşum süreçlerinin etkilerine bağlı olarak geniş ölçüde değişim göstermektedir (Kubota, 1981; Adriano, 1986). Mikro elementlerin toprak içerisindeki doğal dağılımları ise tarım, enerji, endüstri, madencilik ve atık birikimi gibi insan aktiviteleri tarafından önemli ölçüde etkilenmektedir (Adriano, 1986). Yoğun tarımsal ve endüstriyel uygulamalar geçen yüzyılda topraklarda mikro element konsantrasyonlarında artışlara neden olmuştur. Bu elementler bazen topraklarda bitki ve mikroorganizmalar için toksik düzeylere ulaşmıştır. Kirlilikten kaynaklanan mikro element birikimi ile ilişkili olarak yürütülmüş çeşitli araştırmalar mevcuttur (Maskall ve Thornton, 1998; Adriano, 1986).
Toprakta bulunan besin elementlerinin toplam konsantrasyonları, ana materyal ve pedojenik işlemlerin etkileşiminin kompleks bir fonksiyonudur. Jeolojik materyallerin mikro element içeriklerinin değişimleri benzer tipteki oluşumlar içerisinde dahi oldukça geniştir. Buna bağlı olarak toprakta bulunan konsantrasyonları da oldukça büyük değişkenlik göstermektedir. Ayrışmanın yüksek, özellikle yüksek yağış ve sıcaklığın olduğu bölgelerde yer alan toprakların mikro element içeriklerinin düşük olması beklenir. Akarsuyun geçtiği bölgelerin jeolojisindeki farklılıklardan dolayı, çok çeşitli materyallerden ufalanmış aluviyal depozitler üzerinde gelişen önemli tarım topraklarının mikro element içerikleri de doğaları itibari ile oldukça büyük değişkenlik göstermektedir (White ve Zasoski, 1999).
Genellikle, mikro besin elementlerinin yarayışlılığı toprakta bulunan toplam miktarları ile zayıf bir şekilde ilişkilidir. Yarayışlılık, Welch ve ark. (1991) tarafından bitki gelişim dönemi boyunca toprak çözeltisinde bitki köklerinin ulaşılabileceği miktarda besin elementi olması şeklinde tanımlanmaktadır. Bitki kökleri, besin elementlerini direk olarak toprak çözeltisinden aldıklarından topraktaki mikro elementlerin toplam miktarının yarayışlı olarak tanımlanması mümkün değildir. Zira toprakta bulunan toplam konsantrasyonun önemli bir kısmı, değişim komplekslerinin yüzeyinde, organik maddenin yüzeyinde veya organik madde ile şelat halinde, kil minerallerince adsorbe veya fikse olmuş halde, oksit minerallerinin veya karbonatların yüzeyinde adsorbe olmuş veya çökelmiş halde ve ana kayadan artan primer minerallerin yapısında bulunuyor olabilirler. Toprak çözeltisi ile denge halinde olmayan toplam mikro elementlerin yarayışlılıkları toprak pH’sı, organik madde içeriği, besin elementlerinin birbirleri ile olan ilişkisi, bitki çeşidi ve çevresel faktörlerden önemli
6
düzeyde etkilenmektedir (White and Zasoski, 1999). Besin elementlerinin yarayışlılığını ve dolayısı ile bitki gelişimini etkileyen toprak pH’sının mikro elementlerin dağılımı üzerine etkilerini belirlemek amacıyla yürütülen bir araştırmada, düşük pH’larda Mn, Fe, Cu, ve Zn’nun değişebilir ve organik maddeye fraksiyonlarının yüksek pH’lardakinden daha fazla olduğunu belirlenmiştir (Sims ve Patrick, 1978). Ancak genel olarak bitkisel üretim için optimum toprak reaksiyonunun nötral pH olduğu belirtilmiştir. Yağışlı bölgelerde Fe ve Mn gibi besin elementlerinin yarayışlılığının arttığı hatta bazı durumlarda bitki gelişimi için istenmeyen düzeylere çıkabileceği rapor edilmiştir. Kurak bölgelerde ise Fe ve Zn gibi besin elementlerinin yarayışlılığı daha zor çözünen bileşiklerin oluşmasından dolayı azalmaktadır (Lindsay, 1979).
Çoğu topraklarda demir miktarı yüksektir. Toplam Fe miktarı, genelde %1-5 arasında değişir. Yarayışlı demir miktarının azlığı kimi topraklarda aşırı demir noksanlığına neden olurken çözünebilir demirin fazlalığı da bitkilerde toksik etki görülmesine neden olur (Kacar, 1994). Demir, dünyada en çok noksanlığı görülen mikroelementlerden birisidir. Türkiye topraklarında da çinko, bor ve demir noksanlığı başta gelir. Fe bitkide az hareketlidir ve bitkinin solunumu ile bağlantılı olarak fotosentez işlemleri için gerekmektedir. Enzim faaliyetlerinde ve klorofil sentezinde önemli rol oynamaktadır. Bitki ve toprak eriyiklerinde Ca ve Mg iyonlarının fazla miktarda bulunuşu demir üzerinde olumsuz bir etki yapmaktadır. Toprakların kireç içeriklerinin yarayışlı demir içeriğini azalttığı bildirilmiştir (Jacobson, 1945). Yeşil bitkilerin kuru maddesinde 100–200 mg kg-1 Fe bulunmaktadır (Jones ve ark., 1991).
Toprakta çinko elementinin toplam miktarı 25-100 mg kg-1 arasında olup, humuslu üst toprak katmanlarında yüksek konsantrasyonlarda bulunmaktadır. Hayvan ve bitkiler için gerekli (hidrogenaz-peptidaz enzim aktivitesi için) olan Zn, katı atık ve çamurlarda yüksek miktarda bulunmaktadır. Bitkilerde çinko noksanlığında verim azalmakta ve meyveleri çok küçük olmaktadır. Çinkonun diğer ağır metallerle köklerin bağlanma noktalarında bir iyon rekabeti mevcut ise de, bunun pratik bakımdan önemi yoktur. Normal koşullarda toprakta bulunan yüksek çinko konsantrasyonu bir kısım besin elementleri ile antagonistik etki göstermektedir (Mengel, 1988).
Dünya toprakları ile ilgili yapılan oldukça genel bir çalışmada, toprakların %49'unda Zn noksanlığı olduğu rapor edilirken (Silanpaa, 1990), Türkiye'de yapılan
7
çeşitli çalışmalarda ülkenin iklimi, toprakların ana materyali ve pH'sının da etkisi ile yaklaşık olarak %50'sinde Zn noksanlığının olduğu bildirilmiştir (Çakmak ve ark., 1996; 1997; Eyüpoglu ve ark., 1994). Dünyanın 15 farklı ülkesinde örnekleme yapan Silanpaa (1990), Zn noksanlığı tespit edilen arazilerden yaklaşık %50'sinde yapılan arazi denemelerinde Zn noksanlığının şiddetli olduğunu, ikinci yarısında ise var olan diğer sorunlar çözüldüğü taktirde noksanlığın idare edilebilecek boyutta olduğunu belirtmiştir. Araştırmacı, çalışılan toprakların bir çoğunda, birden fazla besin elementi noksanlığının olduğunu bildirmiştir. Bu durumda bir çok ülkede yetiştiriciliği yapılan ve mikro element gereksinimi fazla olan yüksek verimli yeni çeşitlerin mikro element noksanlıklarından daha fazla etkilenmeleri beklenmektedir.
Türkiye topraklarının mikro element içeriklerine dair en kapsamlı çalışmalardan bir tanesini gerçekleştiren Eyüpoğlu ve ark. (1994), kumlu toprakların % 53,25’inde Fe noksanlığı, killi tınlı ve killi bünyedeki toprakların ise % 52,0'sinde Zn noksanlığı belirlemişlerdir. Toprak pH’nın 7 ile 8 arasında değiştiği toprakların % 31'inde Fe eksikliği sorunu rapor edilirken, pH’nın 8’den yüksek olduğu topraklarda Zn eksikliği %68,89 olarak bildirilmiştir. Kireç kapsamı % 25’den fazla olan topraklarda % 45,51, organik madde miktarının %1’in altında olan topraklarda ise % 37,22 oranında Fe eksikliği görülürken; toprakların kireç kapsamı ile yarayışlı Zn arasında bir ilişki belirlenememiştir.Bununla beraber organik madde içeriği % 1’den az olan toprakların % 66,25’inde Zn eksikliği belirlenmiştir. Türkiye topraklarında bakır eksikliği sorununun bulunmadığı belirtilirken, sadece % 0,70’inde mangan eksikliği tespit edilmiştir (Eyüpoğlu ve ark., 1998).
Toprakların toplam bakır (Cu) konsantrasyonu 2-100 mg kg-1 arasındadır. Bakırın topraktaki hareketliliği düşüktür ve özellikle organik maddenin yüksek olduğu topraklarda birikir. Bitkiler tarafından çok az miktarda alınır ve bitkinin kuru maddesinin Cu içeriği genel olarak 2–20 mg kg-1 arasında değişir. Çinkoya göre yaklaşık 2 kat daha toksik olan Cu, bitkide 20 mg kg-1’den fazla olduğunda toksik etki yapar. Cu fazlalığı diğer besin elementlerinin alımını etkiler. Aşırı Cu birikimi Fe eksikliğine neden olur. Bakır ve Zn‘un antogonistik etkisi vardır ve yüksek Cu içeriği durumunda Mo alımı olumsuz etkilenir (McBride ve ark., 1997).
Toprakların mangan içeriği genel olarak 20-800 mg kg-1 arasında değişmektedir. Suda çözünebilir ve yarayışlı manganlı bileşikler daha çok toprağın üst, humuslu
8
katlarında toplanmaktadır. Toprakta manganın miktarı başka mikro elementlere göre 10 veya 100 kat daha fazladır. Toprak horizonlarında Mn birikmesi 3000 mg kg-1’e kadar çıkabilmektedir. Mangan topraklarda mangan oksitler ve silikatlar ve karbonatlar
şekilde bulunur. Bunların dışında demir oksitler tarafından adsorbe edilmiş, organik kompleksler olarak bağlanmış, değişebilir ve çözünmüş şekilde bulunabilir. Kireçleme, manganın alınışı üzerine sadece pH’nın yükselmesinden dolayı geriletici olarak etki etmez, aynı zamanda kalsiyum iyonlarının mangan iyonlarıyla olan rekabeti dolayısıyla manganın alınışına da engel olur. Aynı zamanda diğer metaller de, aynı sebeplerden dolayı mangan alımını güçleştirir, bunun aksi de görülmüştür. Yani mangan çeşitli ağır metallerin alınmasına olumsuz etki etmektedir (Hong ve ark., 2010).
2.2. Mikro Elementlerin Mesafeye Bağlı Dağılımları
Besin elementi amenajmanının geliştirilmesi daha yüksek ürün elde edebilmek ve çevresel kalitenin korunması açısından oldukça önemlidir. Genel olarak toprakların mikro besin elementi içerikleri iki şekilde haritalanmaktadır. Ulusal çapta bir etüd ile toprakların genel mikro besin element içeriklerinin belirlenmesi amacı ile yapılabilir. Böyle bir çalışmada, bölgeler arasında var olan yarayışlı ve toplam mikro besin elementi içerikleri ortaya konulabilir. Böylesine geniş ölçekte yapılacak çalışmalarda, mikro besin elementlerinin noksanlıklarına neden olan etmenlerde detaylı olarak belirlenebilir. İkinci tip çalışmalar ise, daha küçük ölçekte yapılan çalışmalardır ki, tarla ölçeğinde haritalar hassas tarımda kullanılmaktadır (Akbaş, 2004). Bu tez çalışmasında toplam genişlikleri sırası ile 6019,3 ha ve 2644,7 ha olan Amasya ili Suluova ve Merzifon ovalarında sulanan arazilerdeki toprakların yarayışlı mikro element içerikleri belirlenip, haritalanacaktır. Bu tip çalışmalar, tarım ve çevre bilimcilerinin toprakların besin elementi içeriklerini anlama ve entegre besin elementi yönetim planları hazırlamada önemli avantajlar sağlamaktadır. Jeostatistik ve coğrafi bilgi sistemleri (CBS) teknikleri, toprak özelliklerinin mesafeye bağlı değişkenliklerinin analiz edilmesi, arazi boyunca özelliklerin değiştiğinin sınıflandırılması ve aynı zamanda diğer mesafeye bağlı matematiksel fonksiyonların belirlenmesi konularında fayda sağlayan yararlı araçlardır (Zhang ve McGrath, 2004).
9
Bölgeselleştirilmiş değişkenler teorisini temel edinen jeostatistik, mesafeye bağlı değişkenlik analizlerinin temelini oluşturmaktadır. Örnek sayısı, örnekleme sıklığı, örnekleme mesafesi, arazi ve laboratuar ölçümlerinin doğruluğu ve semivaryogram analizleri için parametrelerin seçimi ve doğrulukları gibi etmenler jeoistatistiksel analizlerde elde edilecek sonuçların güvenirliliğini etkilemektedir (Webster ve Oliver, 1990). Semivaryogram modelinin doğru yorumu ve uygun modellerin seçimi analiz işlemlerinde çok önemlidir (Vieira, 2000). Ana materyal, sıcaklık ve yağışın etkisini içine alan iklim, denizden yükseklik, topografik konum ve yöney gibi bileşenleri bulunan topografya, bitki örtüsü ve organizmaların etkileri ile tanımlanan canlılar ve zaman gibi genetik faktörlerin (Jenny, 1980) yanında gübreleme, sulama, toprak işleme gibi amenajman etkilerinden dolayı topraklar mesafeye ve zamana bağlı olarak büyük değişkenlikler gösterebilmektedirler. Mesafeye bağlı değişkenlik terimi, arazi boyunca belirli bir özelliğin değerindeki değişkenliği ifade etmek amacı ile kullanılmaktadır (Ettema ve Wardle, 2002). Toprak özelliklerindeki değişenlik klasik tanımlayıcı istatistik (örn. ortalama, aralık, varyasyon katsayısı) veya jeoistatistik (örn. semivariyogram, oto korelasyon, çapraz variyogram, krigleme ve ko-krigleme haritaları gibi) kullanılarak analiz edilebilmektedir (Jabro ve ark., 2010). Çeşitli toprak özelliklerinin küçük bir tarla ölçeğinden geniş alanlara kadar değişik ölçeklerde mesafeye bağlı değişkenlikleri son 20 yıldır yoğun bir şekilde çalışılmış ve değerlendirmeler yapılmıştır (Cambardella ve ark., 1994; White and Zasoski, 1999; Iqbal ve ark., 2005; Erdem ve ark., 2012; Foroughifar ve ark., 2013).
Verimlilik, ıslah ve çevre gibi çeşitli hedefleri olan çalışmalarda mesafeye ve zamana bağlı olarak değişkenlik gösteren toprakların her noktada ölçülmeleri mümkün değildir. Örneklenmeyen veya arazide ölçümü yapılamayan noktalardaki bireysel toprak özelliklerinin değişkenliklerini tahmin edebilmek için örneklenen noktalardaki değerlerin kullanılmasına gereksinim vardır. Mesafeye bağlı bu değişkenliğin tanımlanmasında jeoistatistiğin kullanımı son yıllarda yaygın bir hal almıştır. Nitekim, mesafeye bağlı değişkenliğin modellenerek tahmin edilmesi (spatial enterpolasyon), Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) çalışmalarının çoğunda oldukça önemli olan bir bileşendir. Değişkenin toprak örnekleri alınmamış noktalardaki değerlerini tahmin etmekte kullanılan spatial enterpolasyon ile oluşturulan haritalar, tarımsal uygulamalarda karar vermede kullanılan önemli materyallerdir (Jordan ve ark., 2004).
10
Jeoistatistik, ölçülmüş bir özelliğin mesafeye bağlı yapısını ve bağımlılığını sayısallaştıran ve buradan elde edilen ilişkiyi kullanarak ilgili özelliğin örneklenmemiş noktalardaki değerini tahmin eden uygulamalı bir istatistik dalıdır. Toprak özelliklerinin mesafeye ve/veya zamana bağlı değişkenliklerinin anlaşılması, çalışılan alanda gelecekte yapılacak bölgesel amenajmanlar için yapılacak örneklemelerin etkinliği ve araştırmalarda deneme desenlerinin doğru oluşturulabilmesi için bir çerçeve oluşturacaktır (Douaik ve ark., 2011).
Toprakta bulunan mikro elementlerin mesafeye bağlı değişkenliklerinin sayısallaştırılması, ölçümlerin yapılmadığı ara noktalardaki mikro besin elementlerinin miktarlarının da tahmin edilmesine katkı vermektedir. Bu şekilde üretilen tahmin haritası, topraklarda mikro besin elementlerinin eksikliklerini anlama, lokasyonlarını tespit etme ve idaresi adına oldukça önemlidir (Heuvelink ve Webster, 2001). Belirli bir arazide, mikro elementlerin bitkiye yarayışlılıkları benzer toprak ve çevre koşulları ile ilişkilidir. Toprakta bulunan mikro elementler arasındaki ilişkinin anlaşılması, bu besin elementlerinin mesafeye bağlı değişkenliklerini etkileyen ve kontrol eden etmenlerin belirlenmesine de yardımcı olacaktır. Bu nedenle, mikro elementlerin mesafeye bağlı değişkenlikleri, aralarındaki ilişkiyi de dikkate alacak şekilde incelenmelidir (Behera ve ark., 2011). Mikro elementlerin dağılımları organik ve inorganik ligandların kompleksleşmesi, iyon değişimi, adsorpsiyon ve desorpsiyon işlemleri, katıların çökelmesi ve çözünmesi ve asit-baz dengesi gibi çeşitli reaksiyonlar tarafından kontrol edilmektedir (Shuman, 2005).
Önemlerinden dolayı mikro elementler genelde oldukça küçük parsellerde gerçekleştirilen bir çok çalışmanın konusu olmuştur. Organik topraklarda küçük bir parseldeki (1 ile 10 ha) mikro element içeriklerinin mesafeye bağlı değişimini çalışan Diaz ve ark. (1992), ekstrakte edilebilir mikro element konsantrasyonlarının mesafeye bağılığının yüksek olduğunu ifade ederken,Wopereis ve ark. (1998), bir hektarlık bir parselde ağır metallere ait önemli bir desenin oluşmadığını rapor etmişlerdir. Tokat-Niksar'da Kelkit Irmağının depoladığı aluvyonlar üzerinde oluşmuş ve oldukça farklı kullanımlar altındaki bir alanda çalışan Akbaş ve ark. (2009) ise, Fe, Mn ve Zn gibi mikro elementlerin yüksek ve Cu ve B'un ise orta düzeyde mesafeye bağımlılık gösterdiğini belirlemişlerdir.
11
Mikro besin elementlerinin noksanlıkları toprağın genetiği ile ilişkili olmaktan ziyade fiziksel ve kimyasal özelliklerinin bir fonksiyonu olmaktan çok bikarbonat, yüksek fosfor konsantrasyonu ve toprak pH'sının yanında stres koşullarından da oldukça önemli düzeyde etkilemektedir (Marschner 1995). Toprak ve bitkide değişik roller üstlenen veya kirletici olarak bulunan bu elementlerin dağılımlarına etki eden faktörlerin belirlenmesi bitkisel üretim ve çevre amenajmanı açısından oldukça önemlidir. Bu çalışmanın temel amacı, Suluova ve Merzifon ovası topraklarında, dört önemli mikro besin elementinin (Fe, Zn, Cu ve Mn) eksiklik veya fazlalığının olduğu bölgelerin belirlenmesi ve diğer toprak özellikleri ile ilişkilerinin ortaya konulmasıdır. Çalışma sonunda elde edilecek veriler, bu besin elementleri ile ilgili eksiklik veya fazlalık olan alanlarda erken tedbir alma yeteneğimizin gelişmesine neden olacaktır. Bu çalışmada mikro elementlerin mesafeye bağlı değişkenliğinin analizinin yanında, mikro elementlerin yarayışlılıklarına etki eden faktörler de belirlenmiş ve tartışılmıştır.
12
3. MATERYAL ve YÖNTEMLER 3.1. Materyal
3.1.1. Çalışma alanının konumu
Çalışma alanı Amasya ilinin önemli tarımsal üretim merkezlerinden olan Suluova ve Merzifon ovalarını kapsamaktadır. Suluova, ilçe merkezi ve tüm yerleşim yerleri ile birlikte yaklaşık 40000 ha olup denizden yüksekliği ortalama 510 m'dir. Suluova'da toprak örneklemelerinin yapıldığı çalışma alanı ise, Tarım Reformu Genel Müdürlüğünün Arazi Islahı çalışmalarını da yürüttüğü düz düze yakın bir eğime sahip olan ve sulama imkanı olan toplam 6019,3 ha'dır. Merzifon ilçesi, tüm yerleşim yerleri ile birlikte toplam 31100 ha'lık alanı kapmakta ve denizden yüksekliği ortalama 755 m'dir. Suluova'dakine benzer şekilde düz-düze yakın ve sulama olanağı bulunan toplam 2644,7 ha araziden toprak örneklemeleri yapılmıştır (Şekil 1).
Şekil 1. Çalışma alanı ve örnekleme noktalarını gösteren orto foto görüntüsü
Orta Karadeniz Bölgesi'nin iç kısımlarında yer alan Suluova, Amasya'nın 25 km batısında kalır. İlçe yüz ölçümü 4658,58 ha, denizden yüksekliği 510 metre'dir. Suluova'nın üç tarafı yüksek olmayan dağlarla çevrilidir. Akdağ çevredeki en yüksek dağ olup, yüksekliği 2064 metredir. Suluova'nın batısı Merzifon ovası ile bağlantılıdır.
13
Tersakan çalışma alanının bu kısmındaki en önemli akarsuyudur ve kaynağı Ladik Gölüdür. Suluova'ya Eski Çeltekten girer ve Suluova Ovasında sağa doğru bir yay çizerek, Amasya'da Yeşilırmak ile birleşir. Yedikır mevkiinde bulunan Yedi Kır Göleti, Tersakan'dan 7.5 kilometre mesafede büyük bir kanalla su taşınarak inşa edilmiş 60 milyon m3 hacimli, çevrenin en büyük sulama barajıdır (Anonim, 2013a).
Merzifon Ovası, geniş anlamıyla Karadeniz Bölgesi içinde bulunmakla birlikte daha ayrıntılı bir tanımla; Samsun-Çorum çizgisinin ortalarına rastlayan 35°-36° doğu boylamı ile 40.36'-40°-55' kuzey enlemlerinin çevrelediği bir toprak parçasını kapsamaktadır. Türkiye topraklarını kuzey-güney doğrultusunda iki eşit parçaya bölen çizgi üzerindedir. Doğudan Akdağ (Taşlıdağ), batıdan İnegöl Dağları, kuzeyden Taşan Dağları, güneyden de Çakır ve Avrat Dağları ile çevrelenmiş "dağ içi" ova görünümündedir. Ovayı çevreleyen dağlardan, Akdağ 2062 m, Taşan Dağı 1900 m ve
İnegöl Dağı 1864 m yüksekliktedir. (Anonim, 2013b).
3.1.2. Çalışma alanının iklim özellikleri
Merzifon'da iklim genellikle kışları soğuk ve yağışlı, yazları sıcak ve kuraktır. Yıllık yağışın büyük bir bölümü kış aylarında yağmur ve kar şeklindedir. Merzifon'un uzun yıllar yağış ortalaması 388,3 mm ve ortalama sıcaklık ise 11,7 °C olarak ölçülmüştür.
Merzifon Ovasına bitişik konumda olan Suluova, İç Anadolu Bölgesi karasal iklimi ile Karadeniz Bölgesi iklimi arasında kaldığından geçiş iklim özelliklerine sahiptir. Yağışlar en çok ilkbahar ve kış aylarında görülür. Suluova'nın yıllık ortalama sıcaklığı 12,8°C olup, en soğuk ay ortalama sıcaklığı, Ocak ayında 2,5°C, en yüksek ortalama sıcaklık ise Ağustos ayında 22,6°C dir (Çoban, 2003).
3.1.3. Çalışma alanının toprak özellikleri
Çalışma alanını tanımlayacak detaylı toprak etüd ve haritalama çalışmaları bulunmamaktadır. Bununla birlikte Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğünün İstikşafi olarak hazırladığı genel toprak haritalarında Amasya İlinde; 1.Kahverengi Orman
14
Toprakları, 2.Kestane Rengi Topraklar, 3.Kahverengi Topraklar, 4.Aluviyal Topraklar, 5. Çeşitli Araziler, 6. Kırmızı Kestane Rengi Topraklar, 7. Kolüvyal Topaklar, 8.Kırmızı Kahverengi Topraklar ve 9.Gri-Podzolik Topraklar şeklinde dokuz toprak büyük grubunun yer aldığı bildirilmektedir (Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü, 1991).
3.2. Yöntemler
3.2.1. Toprak örneklemesi
Merzifon ovasından 76 ve Suluova'dan 144 olmak üzere toplam 220 adet 0-30 cm derinliğinden toprak örneği alınmıştır. Araziler 500 m * 500 m büyüklüğünde gridlere ayrılmış ve örneklemeler gridlerin köşe noktalarından yapılmıştır (Şekil 1).
3.2.2. Toprak analizleri
Oda sıcaklığında kurutulan toprak örnekleri, tahta tokmaklar ile ufaltıldıktan sonra 2 mm'lik elekten geçirilmiş ve laboratuar analizlerine hazır hale getirilmiştir. Örneklerin tekstür analizleri sedimentasyon silindirlerinde agregatların dispersiyonunda sodyum hegzametafosfatın kullanıldığı hidrometre yöntemi ile (Gee ve Bauder, 1986) yapılmıştır. Toprak reaksiyonu (pH) ile elektriksel iletkenliği (EC) saturasyon çamurunda (Rhoades, 1982) belirlenmiştir. Organik madde içeriği Walkley–Black dichromate oxidation yöntemi ile (Nelson ve Sommers, 1982) ve 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).
Bitkiye elverişli olan mikro elementlerin (Fe, Zn, Mn ve Cu) belirlenmesi amacı ile çok sayıda ekstraksiyon metodu geliştirilmiştir. Bunlar içerisinde DTPA metodu, daha fazla tercih edilmekte ve çeşitli topraklardaki mikro elementleri ekstrakte etmede başarılı olmaktadır. Bu tez çalışmasında da mikro elementlerin tayininde DTPA yöntemi kullanılmıştır.
DTPA Yönteminde; 0,005 M DTPA (Dietilen triamin penta asetik asit), 0,1 M TEA (Trietanolamin) ve 0,01 M CaCl2 çözeltisi hazırlanmış ve HCl kullanılarak çözeltinin pH’sı 7,306’e ayarlanmıştır. DTPA yönteminde, oda sıcaklığında
15
kurutulduktan sonra 2 mm’lik elekten geçirilen toprak örneklerinin mikro element içerikleri 20 g toprağın 40 ml DTPA ile ekstraksiyonu yapılmıştır. Elde edilen ekstraksiyonların Atomik Absorbsiyon Spektro fotometresinde okunması ile Fe, Zn, Cu ve Mn tayinleri yapılmıştır (Lindsay ve Norvell, 1978).
3.2.3. İstatistiksel analizler
Çalışma alanında belirlenen toprak özelliklerinin genel karakteristikleri tanımlayıcı istatistik tabloları yapılarak sunulmuştur. Bu tablolarda verilerin merkezi eğilimlerini ortaya koyabilmek amacı ile en küçük ve en yüksek değerler ile verilerin aritmetik ortalamaları, yaygınlıklarını ortaya koyabilmek amacı ile standart sapmaları ve varyasyon katsayıları, verilerin dağılımının simetrikliğinin bir göstergesi olarak yatıklık ve basıklık değerleri belirlenmiştir.
Çalışılan mikro elementlerin birbirleriyle ve belirlenen diğer toprak özellikleri ile ilişkilerini anlayabilmek için korelasyon analizleri SPSS 21.0 yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Korelasyon analizi iki veya daha fazla değişkenin birbirleri ile olan ilişkilerini inceleyen bir istatistik tekniğidir. Korelasyon katsayısı r ile gösterilir ve -1 ile +1 (-1≤ r≤+1) arasında değişen değerler alır. Korelasyon katsayısı (r) = 0 olduğu durumlarda değişkenler arasında bir ilişkinin olmadığı, 0 ile +1 arasında olduğu durumlarda değişkenler arasında pozitif bir ilişkinin olduğu ve 0 ile -1 arasında olduğu durumlarda ise negatif bir ilişkinin olduğu varsayılır. Korelasyondaki pozitif veya negatif ilişkiler bize mikro besin elementlerinin yarayışlılığına etki eden toprak özelliklerinin neler olduğunu ifade etmektedir. Bu şekilde belirlenen özelliklerin arasındaki ilişkinin ortaya konması mümkün olmuştur.
3.2.4. Jeoistatistiksel analizler ve haritalama
Çalışma alanının mikro besin elementleri içeriklerinin haritalanmasında jeoistatistiksel teknikler kullanılmıştır. Jeoistatistik, örnekler arası mesafeye bağlı ilişkiyi tanımlamayı, modellemeyi ve haritalamayı amaçlayan bir metod olarak kullanılmaktadır (McBratney ve ark., 2000). Gözlem verilerinin deneysel variogram yapısının belirlenmesi ve bu yapıya teorik bir modelin uydurulması jeoistatistiksel
16
çalışmaların temelini oluşturmaktadır (Vieira ve ark., 1981). Tez çalışmasında jeoistatistiksel analizler, her bir özelliğin mesafeye bağımlılığının belirlenmesi için yapılan modelleme ve uygun enterpolasyon yönteminin belirlenmesinin ardından çalışma alanında örnekleme yapılmayan noktalar için tahminlerin yapılmasının ardından haritalama yapmak şeklinde iki aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir.
Belli bir yöndeki semivaryans değerleri genellikle h mesafe değerlerine karşı grafikle gösterilir. Bu şekilde oluşturulan grafiğe semivarioram ve deneysel semivariogram denilir. Çalışma alanına ait semivariogramlar oluşturulurken en iyi modeli seçmek için öncellikle semivariogram değerlerindeki süreklilik izlenmiş daha sonrada modelin uygunluğunu gösteren r2 ve ölçüm hatalarından biri olan RSS (artık kareler toplamı (Residual Sum of Squares)) değerlerine bakılarak karar verilmiştir. Bu durumda en iyi modeli seçmek için r2 değerinin 1’e en yakın ve RSS değerinin ise 0’a yakın olması tercih edilmiştir (Yang ve ark., 2011).
Haritalanan özelliklere ait semivaryogramlar GS+ 7.0 (Gamma Design Software, 2004) paket programı kullanılarak modellenmiş, krigleme işlem ve sonrasında üretilen haritalar ise ArcGIS 9.2 (Esri, 2006) paket programı kullanılarak yapılmıştır. Oluşturulan nihai haritalar 100x100m’lik raster formatına dönüştürülüp arazinin sınırları boyunca bu raster katmanı kesilip lejantlar eklenerek haritalar elde ediliştir.
Uygun enterpolasyon modeline ait variogramların range, sill ve nugget değerleri belirlenmiş, her bir özelliğin mesafeye bağımlılığı hesaplanmıştır. Semivariogramlar krigleme ile bölgesel tahmin için ihtiyaç duyulan sill, range (etki aralığı) ve nugget parametrelerinin belirlenmesini sağlar. Semivariogramda, ayırma mesafesi (lag değeri) arttıkça semivaryans değeri de artmaktadır ve bir noktadan sonra sabit bir değere ulaşmaktadır. Bu sabit değere ulaştığı noktadaki değere sill değeri denilmektedir. Bu sill değerine karşılık gelen mesafe ise range (etki aralığı) olarak ifade edilir ve uzaysal bağımlılığın mesafesini ifade eder. Mesafeye bağımlılık değeri, nugget semivaryansın toplam semivaryansa oranının (Co/Co+C) yüzde olarak ifadesidir. Şayet mesafeye bağımlılık değeri ≤% 25 ise değişken kuvvetli mesafeye bağımlı olarak sınıflandırılmakta, %25 ile %75 arasında ise orta derecede mesafeye bağımlı olarak sınıflandırılmakta ve bu oran %75’den fazla ise değişken zayıf mesafeye bağımlı olarak sınıflandırılmaktadır (Cambardella ve ark., 1994).
17
Toprak özelliklerinin dağılımı hakkında Webster (2001), normal dağılımla ilgili en ciddi ayrılma göstergesinin yatıklık değeri olduğunu ifade etmiştir. Uzun yıllardır, Avrupa Toprak Bilimi Dergisinin (European Journal of Soil Science) istatistik konusunda danışmanlığını da yürüten Webster (2001), yatıklık değeri 0,5’den küçük ise veriye dönüşüm uygulamaya gerek olmadığını belirtmiştir. Yatıklık değeri ≥ 0,5 ve ≤ 1,0 ise bu durumda karekök alınarak verinin normale dönüştürülebileceği ve eğer yatıklık değeri >1,0 ise bu durumda da logaritmik dönüşümün uygulanabileceğini ifade etmektedir. Değerlendirmeye alınan özelliklerden Suluova'da Cu ve silt içeriği ve Merzifon Ovasında ise organik madde haricindeki özelliklerin tamamının yatıklık değerinin normal dağılım için yüksek olduğu görülmektedir (Çizelge 1 ve 2). Aslında bu, toprak verileri için beklenen bir durumdur, zira toprak verilerinin genellikle sağa yatık bir dağılım gösterdiği bilinen bir gerçektir (Webster, 2001). Her iki ova verileri için yapılan istatistiksel değerlendirmede verilerin çok büyük çoğunluğunun sağa yatık olduğu Çizelge 1 ve 2'deki yatıklık verilerinden anlaşılmaktadır. Normal dağılım göstermeyen veriler için karekök ve logaritmik transformasyonlar uygulanmış ve veri normal dağılıma yaklaştırıldıktan sonra istatistiksel analizleri yapılmıştır (Şekil 2 ve 3).
Şekil 2. Merzifon Ovasında DTPA ile ekstrakte edilebilir Zn içeriği değerlerine ait histogramlar; a.Gerçek veri ve b.Logaritmik dönüşüm ile elde edilen histogramlar
Şekil 3. Suluova'da DTPA ile ekstrakte edilebilir Zn içeriği değerlerine ait histogramlar; a.Gerçek veri ve
b.Logaritmik dönüşüm ile elde edilen histogramlar.
a b a b Dönüşüm Yapılmış Dönüşüm Yapılmamış F r e k a n s F r e k a n s F r e k a n s F r e k a n s Dönüşüm Yapılmamış Dönüşüm Yapılmış
18
4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA
Tezin araştırma bulguları ve tartışma kısmı iki ayrı başlık altında verilmiştir. Öncelikle Suluova ve Merzifon ovalarına ait toprakların belirlenen çeşitli fiziksel ve kimyasal özelliklerine ait tanımlayıcı istatistik verileri ve korelasyonlar çizelgeler halinde sunulmuş ve tartışılmıştır. Araştırma bulgularının ikinci kısmında ise, çalışılan her bir özelliğe ait mesafeye bağlı değişkenliklerin analizini kapsayan modellemeler ve haritalamalar verilerek tartışılmıştır.
4.1. Çalışma Alanı Topraklarının Tanımlayıcı Özellikleri 4.1.1. Merzifon Ovası Toprakları
Merzifon toprakları çoğunlukla killi tekstüre sahip olup ortalama kil içeriği %51,75'tir. Bununla beraber ovada kum içeriği %64,20 gibi yüksek değerlerde olan lokasyonlarda bulunmaktadır. Özellikle çalışma alanı içerisinden geçen derelerin yakınlarında yer alan araziler, derelerin sedimentleri depolama desenine uygun bir
şekilde daha kaba tekstürlü iken, derelerden uzaklaştıkça kil içeriğinin arttığı görülmektedir (Şekil 4 ve 5). Çalışma alanı topraklarının saturasyon çamurunda belirlenen pH'sı bölgenin iklimi ve ana materyalinin özelliklerinin de etkisi ile genelde hafif alkali ve kuvvetli alkali olup 8,15 ile 9,52 arasında değişirken ortalama 8,51 olarak bulunmuştur. Merzifon ovasında ortalama elektriksel iletkenlik (EC) değerleri tuzluluk probleminin olmadığını göstermekle beraber sınırlı sayıda örnekleme noktasında EC değeri bitkisel üretimde sorun yaratacak seviyede bulunmuştur (Çizelge 1).
Yarı kurak iklime sahip olan çalışma alanında geleneksel toprak işleme yöntemlerinin uygulanıyor olması, toprak organik maddesinin hızlı bir şekilde mineralize olmasına neden olmaktadır. Zira çalışma alanında Ülgen ve Yurtseven (1974)'e göre ortalama organik madde içeriği (%1,58) az olarak bulunmuştur. Bununla beraber organik madde içeriğinin %0,20 gibi çok az olduğu ve %3,59 gibi iyi olduğu örnekleme noktaları da yer almaktadır. Bu değişkenliğin temel nedeni 2644,7 ha olan çalışma alanında yapılan farklı tarımsal uygulamalardır. Allison ve Moodie (1965)'ye
19
göre toprakların kireç içerikleri gruplandırıldığında ova topraklarının orta kireçli (%5-15) ve yüksek kireçli (%15-25) olduğu görülmüştür (Çizelge 1).
Şekil 4. Merzifon Ovasında kil içeriğinin mesafeye bağlı değişimi
20
Merzifon topraklarının çinko (Zn) konsantrasyonları 0,11 mg kg-1 ile 1,05 mg kg-1 arasında değişmekte olup, ortalama Zn konsantrasyonu (0,28 mg kg-1), Lindsay ve Norvell (1978) tarafından topraklarda noksanlık sınır değeri olarak belirtilen 0.5 mg kg-1'ın altındadır. Bir besin elementinin topraktaki konsantrasyonu, gübre olarak uygulandığında verimde artışa neden olabilecek düzeyde ise toprakta ilgili besin elementinin noksanlığı söz konusudur (White ve Zasoski, 1999). Merzifon Ovasında örneklenen 76 noktadan 69 tanesinde Zn konsantrasyonu belirtilen sınır değerin altında olduğundan ovanın önemli bir kısmında yetiştirilen kültür bitkilerinin Zn içeren gübre uygulanmadığı taktirde Zn noksanlığından dolayı verim düşüşü riski bulunmaktadır. White ve Zasoski (1999), çalışma alanında olduğu gibi yoğun tarımsal üretim yapılan sahalarda uzun yıllar uygulanan büyük miktardaki azot, fosfor ve potasyumlu gübrelerin toprakta besin elementleri açısından dengeyi bozduğunu ve mikro elementlere gereksinimin arttığını belirtmektedirler. Artan mikro besin elementi gereksinimi, mikro besin elementlerinin yarayışlılıklarını değiştirirken, topraktaki yarayışlı mikro element havuzunun da hızla azalmasına yol açmaktadır.
Çalışma alanında ortalama Zn konsantrasyonunun 0,28 mg kg-1 gibi oldukça düşük konsantrasyonda olması, tarımsal üretimle topraktan kaldırılan besin elementlerinin tarımda sürdürülebilirliği tehdit edebileceğini göstermektedir. Bu durumda, Zn noksanlığı bulunan arazilerde Zn içeren gübrelerin kullanımının yaygınlaştırılması, tarımsal üretimin artmasına katkı sağlayacaktır.
Yerkabuğunda en fazla bulunan dördüncü element olmasına rağmen, toprakta silikat ve demir (Fe) oksit/hidroksit minerallerinin yapısında bulunuyor olması Fe'in bitkilere yarayışlılığını azaltmaktadır. Toprakta havalanmanın durumuna bağlı olarak Fe+3 ve Fe+2 formalarında bulunan Fe'in bitkilere yarayışlılığı, topraktaki formu ve kimyasal özellikleri, toprak pH'sı, toprak kolloidleri ile etkileşimi, mikrobiyel aktivite, organik madde içeriği, havalanma, sıkışma, sıcaklık, nem ve diğer besin elementlerinin konsantrasyonları tarafından etkilenmektedir (Hodges, 2010). Merzifon Ovasında toprakların demir konsantrasyonları, 0,60 ile 4,67 mg kg-1 arasında değişmiş ve ortalama 2,00 mg kg-1 olarak bulunmuştur (Çizelge 1).
21
Çizelge 1. Merzifon Ovası topraklarının bir kısım fiziksel ve kimyasal özellikleri ile mikro element içeriklerinin tanımsal istatistikleri
N=76 En Küçük En Büyük Ortalama Std. Sapma CV* Yatıklık Basıklık Kil % 26,25 66,95 51,75 9,605 18,56 -0,82 0,14 Kum 12,15 64,20 27,29 9,975 36,55 1,58 3,28 Silt 7,05 37,50 20,96 6,273 29,93 0,62 0,58 Zn 0,11 1,05 0,28 0,177 62,28 2,09 5,05 Fe mg kg-1 0,60 4,57 2,00 0,765 38,32 1,43 2,42 Cu 0,48 1,29 0,80 0,216 27,14 0,53 -0,72 Mn 0,79 7,74 3,81 1,579 41,44 0,66 -0,15 pH 8,15 9,52 8,51 0,231 2,72 1,75 5,42 EC dS m-1 0,21 3,70 0,54 0,393 72,89 7,08 57,15 OM % 0,20 3,59 1,58 0,655 41,53 0,40 0,56 CaCO3 % 6,22 24,12 14,56 3,396 23,33 0,15 1,12 * CV: Varyasyon Katsayısı (%)
Toprakları, Fe içeriği ile ilgili olarak Lindsay ve Norvell (1969), Fe konsantrasyonu <2,5 mg kg-1 olduğunda az, 2,5 ile 4,5 mg kg-1 arasında olduğunda orta ve >4,5 mg kg-1 olduğunda ise fazla şeklinde gruplandırmışlardır. Buna göre, DTPA'da ekstrakte edilebilen ortalama Fe içeriğinin bitki gelişimi için yeterli olmadığı ve az olduğu anlaşılmaktadır. Örnekleme yapılan 76 noktadan 46 tanesinde Fe içeriğinin 2 mg kg-1'dan daha düşük olduğu belirlenmiştir (Çizelge 1). Çinko konsantrasyonunda olduğu gibi, Fe konsantrasyonunun da ovanın büyük bir kısmında düşük olması, Zn'dakine benzer bir durumun sonucu olarak düşünülebilir. Yani, şeker pancarı gibi topraktan oldukça yüksek miktarda besin elementi kaldıran bitkilerin sürekli yetiştirilmesi ile sömürülen mikro elementlerin toprağa gübre olarak verilmiyor olması, zamanla yarayışlı elementlerinde de azalmasına yol açmaktadır. Bunu bir örnekle açıklamaya çalışalım; literatürde (Anonymous, 2013) 5 ton da-1 şeker pancarı verimi için ortalama 45 g da-1 Fe kaldırılabileceği ifade edilmiştir. Türk Şeker (2013) verilerine göre 2012 yılında Türkiye ortalama şeker pancarı verimi ortalama 4,97 ton da-1'dır. Buna göre 1953 yılında kurulan Amasya Şeker Fabrikasını baz alarak yaklaşık 60 yıldır şeker pancarı üretimi yapılan bu bölgede yılda 45 g da-1 Fe kaldırıldığı varsayımı ile bugüne kadar 2700 g da-1 Fe kaldırıldığı düşünülebilir. Elbette bölgede sulu koşullarda üretim
22
yapıldığı ve ortalama verimin 8-10 ton da-1 gibi daha yüksek olabileceği de unutulmamalıdır.
Tarım topraklarının toplam bakır (Cu) içeriğinin 50 mg kg-1'a kadar yüksek olabileceği belirtilmektedir. Topraklarda Cu çok çeşitli formlarda bulunmakla beraber bitki besleme açısından en yararlı olanları çözünmüş ve değişebilir formda olan Cu'dır. Merzifon topraklarının Cu içeriği 0,48 mg kg-1 ile 1,29 mg kg-1 arasında değişmekte olup ortalama Cu içeriği 0,80 mg kg-1 olarak bulunmuştur (Çizelge 1). Follet (1969), DTPA çözeltisi ile ekstrakte edilebilir Cu içeriğine göre toprakları yetersiz (< 0,2 mg kg-1) ve yeterli (>0,2 mg kg-1) olacak şekilde iki gruba ayırmıştır. Bu sınıflamaya göre Merzifon Ovası toprakları, DTPA ile ekstrakte edilebilir Cu konsantrasyonu açısından yeterli görülmektedir. Bakırın yarayışlılığı pH 7,0 ve üzerinde azalmakta ve yarayışlılığın en yüksek olduğu pH değerinin ise 5,0 olduğu belirtilmektedir. Çalışma alanı topraklarının ortalama pH değerinin 8,51 olması, çalışma alanında yarayışlı Cu içeriğinin çok yüksek olmamasının nedenlerinden biri olarak düşünülebilir. Tarım topraklarında topla 50 mg kg-1'a kadar toplam Cu konsantrasyonu bulunabilirken Merzifon Ovasında ortalama Cu içeriğinin 0,80 mg kg-1 olarak bulunmuştur. Bu çalışmada her ne kadar toplam Cu içeriği belirlenmemiş olsa da genel itibari ile toplam Cu konsantrasyonu yüksek olan topraklarda yarayışlı Cu konsantrasyonunun toplam Cu'ya göre düşük olması, Reyhanitabar ve Karimian (2008)'nın da belirttiği gibi yüksek kil içeriği ve kalsiyum karbonatın yüzey alanı ile ilişkilendirilebilir. Ortalama kireç içeriği %14,56 olan Merzifon Ovası topraklarının ortalama %51,75 gibi yüksek kil içeriğine sahip olması Cu'ın çözünebilirliğini zorlaştıran önemli faktörlerdir. Benzer
şekilde Dudley ve ark. (1991) da kireçli topraklarda Cu'ın spesifik adsorpsiyon reaksiyonları ile tutulduğunu ve karbonatların bulunduğu koşullarda Cu'ın etkin bir
şekilde hareketsiz hale geçirilebileceğini belirtmişlerdir.
Merzifon Ovası topraklarının DTPA'da ekstrakte edilebilir Mn içeriği 0,79 mg kg-1 ile 7,4 mg kg-1 arasında değişmiş ve ortalama 3,81 kg-1 olarak bulunmuştur. Dünya Gıda ve Tarım Organizasyonu'nun (FAO) belirlediği kriterlere göre Mn içeriği 14 mg kg-1'dan düşük olan konsantrasyonlar toprakta yetersiz olarak tanımlanmaktadır. Yeterli Mn konsantrasyonu için 14 ile 50 mg kg-1 gibi bir aralık belirlenmiştir (Çizelge 1). Bununla birlikte topraklarda Lindsay ve Norvell (1978), mısır yetiştirilen nötre yakın ve kireçli topraklarda DTPA ile ekstrakte edilebilen Mn'ın noksanlık konsantrasyonu için
23
sınır değeri <1 mg kg-1 olarak belirlemişlerdir. Bu iki kriter göz önüne alındığında, toprakların FAO'ya göre yetersiz ancak Lindsay ve Norvell (1978)'e göre yeterli düzeyde Mn konsantrasyonuna sahip oldukları görülmektedir. Bu durumda, topaklarda Mn+2, Mn+3 ve Mn+4 şeklinde üç ayrı formda bulunan ve bitkiler tarafından Mn+2 formunda absorbe edilen (Hong ve ark., 2010) Mn konsantrasyonu ile ilgili Merzifon Ovası topraklarında herhangi bir noksanlık olmadığı görülmektedir. Bu durumda Merzifon ovasının tamamında yeterli düzeyde olduğu belirlenen Mn ile ilgili herhangi bir tedbir alınmasına gerek bulunmamaktadır.
Camberdella ve ark. (1994)’a göre % varyasyon katsayısı 15’in altında ise az değişken, 15-35 arası orta değişken, 35’den büyük ise fazla değişken olarak gruplandırma yapılmıştır. Bu gruplamaya göre, Merzifon ovası topraklarında mikro element konsantrasyonları orta (Cu, %27,14) ve yüksek düzeyde (Fe %38,32, Mn %41,44 ve Zn %62,28) değişkenlik göstermektedir. Diğer toprak özelliklerinden pH az değişken iken, ana materyal gibi toprak oluşum işlemlerinin etkisi altında olduklarından silt, kil, kum ve CaCO3 içeriği orta düzeyde değişkenlik göstermiştir. Bununla beraber insan etkisi ile kolaylıkla değişme eğiliminde olan toprakların EC değerleri ve organik madde içerikleri ise yüksek düzeyde değişkenliğe sahip olduğu belirlenmiştir (Çizelge 1).
4.1.2. Suluova Toprakları
Suluova topraklarının kil içeriği, %23,6 ile 74,0 arasında değişmekte olup ortalama %52,11'dir. Ortalama kil içeriğinden de anlaşılacağı gibi ovanın genelinde toprakların kil içeriği yüksektir. Bununla beraber en yüksek kum içeriğine bakıldığında ovada %50 civarında kum içeren lokasyonların da olduğu anlaşılmaktadır. Toprak reaksiyonu Suluova'da 8,06 ile 9,47 arasında değişirken ovanın ortalama pH değerinin kuvvetli alkali kabul edilen 8,50'de olduğu görülmektedir (Çizelge 2). Suluova'da Ayrancı köyü ile Ortayazı köyleri arasında kil içeriği yüksek topraklar yoğunlaşmaktadır (Şekil 6). Ayrancı köyünün güney ve kuzey doğusunda ise kum içeriği yüksek topraklar yer almaktadır (Şekil 7).
Ortalama elektriksel iletkenlik (EC) değerlerine bakıldığında (0,63 dS m-1) Suluova topraklarının tuz probleminin olmadığı söylenebilir, ancak en yüksek EC
24
değerleri arasında 4,67 dS m-1 değerinin olması, ovada yer yer tuz problemi olan alanların olduğuna işaret etmektedir. Ovanın organik madde içeriği, yoğun toprak işlemeli tarımın yapıldığı sahalarda %0,42 ve mera olarak kullanılan arazilerde %7,27 iken ovanın ortalama organik madde içeriği %1,71'dir. Genel anlamda ova toprakları ortalama %17,12 kireç içermekte ve bu değer örnekleme yerine göre değişmektedir (Çizelge 2).
Çizelge 2. Suluova topraklarının bir kısım fiziksel ve kimyasal özellikleri ile mikro element içeriklerinin tanımsal istatistikleri
N=143 En Küçük En Büyük Ortalama Std. Sapma CV* Yatıklık Basıklık Kil % 23,55 74,00 52,11 10,587 20,32 0-,63 -0,17 Kum 8,05 50,10 24,42 7,510 30,75 0,58 0,38 Silt 10,00 42,50 23,47 6,898 29,39 0,48 -0,10 Zn 0,05 1,21 0,28 0,179 64,89 2,32 7,42 Fe mg kg-1 1,02 6,93 3,04 0,967 31,80 0,92 1,51 Cu 0,28 1,59 1,02 0,217 21,21 -0,16 0,48 Mn 0,99 8,32 3,86 1,414 36,61 0,88 0,50 pH 8,06 9,47 8,50 0,269 3,16 1,21 1,69 EC dS m-1 0,22 4,67 0,63 0,669 106,23 4,21 19,11 OM % 0,42 7,27 1,71 0,797 46,73 3,20 17,87 CaCO3 % 9,25 28,82 17,12 3,489 20,38 0,74 0,86 * CV: Varyasyon Katsayısı (%)
Benzer iklim, ana materyal ve çiftçi alışkanlıkları olduğundan dolayı Fe, Zn, Cu ve Mn içerikleri ile ilgili olarak Suluova'da da Merzifon Ovasına oldukça benzer bir durum söz konusudur. Çinko konsantrasyonu 0,05 ile 1,21 mg kg-1 arasında değişirken ortalama 0,28 mg kg-1 olarak bulunmuştur. Ortalama Zn konsantrasyonu ovada yer alan toprakların ciddi anlamda Zn açısından yetersiz olduğuna işaret etmektedir. Örnekleme yapılan 143 noktanın 129 tanesinde Zn konsantrasyonunun 0,5 mg kg-1'dan düşük olması da bunu kanıtlar niteliktedir.
Çalışma alanı topraklarının Fe içeriği ise 1,02 ile 6,93 mg kg-1 arasında değişmiş ve ortama 3,04 mg kg-1 olarak bulunmuştur. Bu değer, Linsay ve Norvell'in belirtmiş olduğu yeterlilik sınır değerlerinin (>2,5 mg kg-1) üzerindedir. Suluova'da ortalama Cu
25
(1,02 mg kg-1) ve ortalama Mn (3,86 mg kg-1) konsantrasyonları, Cu ve Mn açısından da ovada sorunun olmadığını göstermektedir.
Şekil 6. Suluova'da kil içeriğinin mesafeye bağlı değişimi
26
Çalışma alanında, her iki ova topraklarında da Cu ve Fe orta değişken (>%15 - <%35) iken Zn, ve Mn yüksek düzeyde (≥%35) değişkenlik göstermişlerdir. Mikroelementlerin değişkenlikleri Suluova Ovada sırası ile Cu>Fe>Mn>Zn şeklinde olmuştur. Diğer toprak özellikleri içerisinde ise sulama, gübreleme, lokal topografya ve taban suyu gibi birden fazla nedenden dolayı elektriksel iletkenlik değerlerinin değişkenliği (Suluova %106,23 ve Merzifon Ovası %72,89) oldukça yüksektir (Çizelge 1 ve 2). Değişkenliğin bu denli yüksek olmasının temel nedenleri ise tarım arazilerinin parçalı olmasının yanında her bir üreticinin sulama, gübreleme, toprak işleme ve bitki seçimindeki tercilerindeki farklılıklar olduğu düşünülmektedir. Suluova'da toprak özelliklerinden pH, Merzifon Ovasında olduğu gibi en düşük değişkenliğe (%3,16) sahip toprak özelliğidir. Diğer toprak özelliklerinden kil, silt ve CaCO3 içeriği orta ve organik madde içeriği ile EC değerleri yüksek değişkenliğe sahiptirler.
4.2. Merzifon Ovası ve Suluova Toprak Özelliklerinin Korelasyonları
Çalışma alanında yer alan Suluova ve Merzifon ovaları birbirlerine bitişik konumdadır. Jeolojileri ve oluşumları oldukça benzerlik gösteren çalışma alanı topraklarının yer aldığı veri setinde yapılan korelasyon testi sonuçları Çizelge 3'de verilmiştir. Bugüne kadar yapılan çalışmaların bir çoğunda (Sharme ve ark., 2004; Wu ve ark., 2010) bir kısım temel toprak özellikleri ile mikro element içerikleri arasındaki ilişki çalışılmış ve çoğunlukla mikro elementlerin yarayışlılığını etkileyen en önemli toprak bileşeninin toprak pH'sı ve organik madde içeriği olduğu ifade edilmiştir. Bu ilişkiyi belirlemek için yapılan korelasyon analizinde, çalışma alanı topraklarının organik madde içerikleri ile konsantrasyonları tayin edilen mikro elementlerden hiç birinin negatif veya pozitif istatistiksel olarak önemli bir ilişkisi olduğu tespit edilememiştir. Bununla beraber, toprak pH'sı ile Mn ve Zn arasında ise istatistiksel olarak önemli (p<0,01) negatif korelasyonlar olduğu görülmüştür.
Sharma ve ark. (1999 ve 2004) yaptıkları iki ayrı çalışmada mikro elementlerin yarayışlılıkları ile toprakların kalsiyum karbonat içeriği, katyon değişim kapasitesi, kil ve kum içerikleri arasında önemli ilişkiler tespit etmişlerdir. Bu çalışmada kalsiyum karbonat içeriği ile ilişkili tek mikro elementin Cu olduğu görülmüştür. Tekstür
