TOPRAK SIKIŞMASINA ETKİLİ BAZI FAKTÖRLER ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA * A RESEARCH ON SOME FACTORS AFFECTING SOIL COMPACTION*

(1)

TOPRAK SIKIŞMASINA ETKİLİ BAZI FAKTÖRLER ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA^*

A RESEARCH ON SOME FACTORS AFFECTING SOIL COMPACTION*

Yunus Pınar^** Abdullah Sessiz^***

ÖZET

Bu çalışmanın amacı; ağır bir bünyeye sahip olan Karadeniz Bölgesi (Samsun) topraklarında, bazı faktörlerin toprak sıkışmasına etkilerini araştırmaktır. Denemeler, 25 x 3 x 1 m boyutlarında bir toprak kanalda yapılmıştır. Bağımsız değişkenler olarak; dört farklı ek yük, üç nem düzeyi, dört geçiş ve üç hız kademesi alınmıştır. Sonuçlara göre, toprak sıkışması; toprak nem düzeyleri, çalışma hızları, ilave ağırlıklar ve geçiş sayılarından etkilenmektedir. Araştırma, yörede yapılacak tarla çalışmalarında oluşabilecek toprak sertliği değerlerini deneysel olarak ortaya koymuştur.

ABSTRACT

The main objective of this work was to determine effects of some factors on soil compaction in Blacksea Region (Samsun) which has a moist soil structure. Test plots were 25x3x1 meter dimensions. Independent variables were four levels of load, three levels of moisture content, four passes and three levels of working speed. For these variables, penetration resistance was determined upto 35 cm depth. According to results; soil compaction was affected by moisture contents, working speed, loads and passes. The research showed experimentally the soil compaction data for field operations in region.

* Bu çalışma, O.M.Ü. Araştırma Fonunca desteklenmiştir.

* * Prof. Dr., O.M.Ü. Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, Samsun.

*** Dr., O.M.Ü. Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, Samsun.

1. GİRİŞ

Tarımda makineleşme, 20.Yüzyıl uygarlığının gelişmesinde, kuşkusuz, önemli bir rol oynamıştır. Bununla birlikte; tarımsal üretimin ilk aşaması olan toprak işlemeden hasada kadar olan her aşamada tarımsal mekanizasyonun hızlı gelişmesi ve büyük güç üniteleri ve ekipmanlarının yoğun şekilde kullanılması, büyük yararların yanı sıra bazı sorunları da beraberinde getirmiştir. Örneğin; orta güçlü bir traktörle tarlaya gübre verilmesi, çift kat

(2)

diskaro, ekim ve merdane ile bastırma sırasında, tarla yüzeyinin en az % 91’i traktör tekerlekleri tarafından sıkıştırılmaktadır (Önal, 1978).

Toprak sıkışması; toprak granülleri üzerine suyun veya toprakta çalışan insan, hayvan veya makinelerin etki etmesi sonucunda, boşlukların azalması ve toprağın hacım ağırlığının artması olarak tanımlanabilir (Önal, 1978). Toprak sıkışması, ayrıca; hacım ağırlığı ya da toprak direncindeki değişim olarak da belirtilmektedir ( Yavuzcan, 1996). Toprak sıkışması, toprağın bir statik durum özelliğidir. Özel bir toprak için; sıkışma durumu değiştiği zaman, materyal özellikleri genellikle değişmez, yalnızca statik durum değişir. Sıkışma durumundaki bir değişiklik, davranış özelliklerindeki olası bir değişikliği gösterir. Bu nedenle, kullanım amacı ne olursa olsun, toprak sıkışmadan etkilenir (Schafer ve ark. 1992).

Toprak sıkışması, doğal özelliklere ve dış kuvvetlerin etkisine bağlı olarak değişmektedir. Bir toprağın sıkışabilirliği; nem değeriyle, içerdiği kum, silt ve organik madde miktarlarına bağlıdır. Bu faktörlerin yanı sıra, tarım alet ve makinalarının sebep olduğu bazı önemli faktörler de vardır. Bunlar; traktör tekerleği, toplam yük, lastik tipi, lastik hava basıncı, geçiş sayısı ve tekerlek basıncıdır (Bal, 1985; Munsuz, 1985; Barone, 1990; Yeşilsoy, 1992).

Genellikle, traktör veya ekipman tekerleği ile ya da nispeten nemli toprak koşullarında uygulanan toprak işleme işlemleri sonucu oluşan mekanik kuvvetler, sıkışmanın temel nedenleri olarak sayılmaktadır (Yavuzcan, 1996). Sıkışma ile oluşan olumsuz fiziksel özellikler, genelde, toprak nemli iken mekanizasyon araçlarının çalışması sonucu oluşur.

Traktörler; toprak işleme, ekim, dikim, gübreleme, ilaçlama, hasat ve taşıma makinalarının çalışmaları sırasında ve özellikle nem oranının yüksek olduğu dönemlerde, toprağın sıkışmasına neden olmaktadır (Altay ve Tok, 1989; Wood ve ark. 1991; Yeşilsoy, 1992).

Toprak sıkışması iki şekilde oluşmaktadır. Birincisi, yanlış toprak işleme sonucunda kök yatağının aşırı sıkışması; ikincisi ise, toprak işleme derinliği altında sert bir taban taşının teşekkül etmesidir. Taban taşı da, trafik taban taşı ve doğal olarak oluşan genetik taban taşı olmak üzere ikiye ayrılmaktadır (Önal, 1978).

Tarla trafiği sonucu oluşan toprak sıkışması, tarımsal üretimde dünyanın geniş bir kesimini ilgilendirmektedir (Wood ve ark. 1991). Özellikle yoğun tarımın yapıldığı alanlarda, yılda birkaç kez tekerlek geçişine maruz kalan topraklarda, sıkışma sorunu çok ciddi boyutlara ulaşmıştır (Barone, 1990). Hayes (1981); tarla trafiğini, toprak sıkışmasına etki eden en önemli faktörler arasında belirtmektedir.

Sıkışma; toprağın fiziksel özellikleri ve biyolojik fonksiyonlarının yanısıra, toprak strüktürüne de çok büyük oranda olumsuz etkiler yapmaktadır. Böylece; özellikle ağır topraklarda, bitkilerin kök bölgelerinde sıkışma sonucu oluşan mekanik dirençten dolayı verim azalmakta (Önal, 1978; Hayes, 1981; Barone, 1990), tarımsal üretimde çeşitli hastalıkların ve zararlıların etkisi artmaktadır (Gökçebay, 1983). Bitki veriminin, sıkışık topraklarda ortalama % 10-20 oranında azaldığı (Yavuzcan, 1996) ve verim kaybının nedenleri arasında toprak sıkışmasının birinci sırada yer aldığı belirtilmektedir (Lavoie ve ark., 1991). Bu nedenlerle; toprağı, bitki isteğinden daha fazla sıkıştırmadan kaçınılmalıdır.

Bitkiler için zararlı olmayan toprak sıkışma düzeyinin ve bunun ürün yetiştirme sistemiyle ilişkisinin bilinmesi, toprak fiziksel koşullarının iyileştirilmesi ve ürün veriminin artırılması yönünden önemlidir (Önal, 1978; Lavoie ve ark. 1991; Schafer ve ark.1992). Bu konuda yapılan araştırmaların bazıları aşağıda özet-lenmiştir.

Porterfield ve Carpenter (1986), tarımsal üretimde yaygın olarak kullanılan lastiklerin toprağı sıkıştırma potansiyellerini karşılaştırmada kullanılması önerilen bir potansiyel sıkıştırma indeksi geliştirdiler. Yük, lastik boyutları, şekil ve karşılıklı çift lastik düzenlemelerinin toprak sıkışmasına etkilerini tanımlayabilmek için bir kauçuk model kullanıldı. Sonuçlara göre, yüzey sıkışma derecesi temas basıncıyla değişmiş; sıkışma

(3)

derinliği ise temas alanı, lastik temas derinliği ve toplam lastik yüküne bağlı olarak değişmiştir.

Khalilian ve ark. (1991), buğday ve soya fasulyesi yetiştirilen bir sistemde uygun sonbahar toprak işlemesini saptamak amacıyla üç yıl süreyle bir deneme yürütmüşlerdir.

Çalışmada, çeşitli toprak işleme sistemleri ve kontrollü trafiğin soya fasulyesi verimi, büyümesi ve toprak sertliği oluşumuna etkilerini saptadılar. Özellikle E horizonunda bir paratill (ikinci derecede toprak işleme) kullanımı, toprak sıkışmasını önemli derecede azaltmıştır. Her toprak işleme sisteminde; trafiksiz sıralarda, toprak işlemeden iki ve sekiz ay sonra ölçülen koni indeksi değerleri arasında önemli bir farklılık bulunmamıştır.

Oni (1991) tarafından yapılan bir araştırmada; 45 kW’lık bir tarım traktörüyle yapılan tekerrürlü trafiklerin, değişik toprak işleme yöntemlerine bağlı olarak mısırın gelişmesine etkisi incelenmiştir. Deneme planında; 0, 5 ve 10 olmak üzere üç traktör geçişi ve beş toprak işleme yöntemi yer almıştır. Sonuçlar; toprağın kuru hacım yoğunluğunun 10 cm derinliğe kadar arttığını ve toprak işleme yöntemleri ve sıkışma derecesi tarafından önemli şekilde etkilendiğini göstermiştir.

Manor ve ark. (1991) yaptıkları deneysel çalışmalarda, toprak işleme veya tarla trafiği uygulanmamış toprak tabakalarında koni indeksinin (toprak direncinin) fazla değişmediğini saptamışlardır. Bu işlemlerin uygulandığı toprak tabakalarında ise, koni indeksleri bakımından önemli farklılıklar bulmuşlardır.

Wood ve ark. (1991), traktör lastik tekerleklerinin tiplerine göre tarla trafiğinden etkilenen toprağın fiziksel özelliklerini araştırmışlardır. Bu amaçla; tek katlı, tek katlı radyal ve çift katlı radyal olmak üzere üç farklı lastik tekerlekle denemeler yapmışlardır. Toprağın fiziksel özellikleri 500 mm derinliğe kadar ölçülmüştür. Porozite, hacım yoğunluğu, hava permeabilitesi, nem içeriği ve penetrasyon direnci ölçülmüştür. Araştırma sonuçlarına göre;

pullukla işlenmiş toprak koşullarında 6.4 tonluk arka aks yükü, 250 mm toprak derinliği altında, toprağın fiziksel özelliklerine önemli bir etkiye sahip olmamıştır.

Yine, Wood ve ark. (1993) tarafından yapılan başka bir çalışmada ise; bir tarım arabası trafiğinin, toprağın fiziksel özelliklerine etkileri araştırılmıştır. Tek ve dört geçiş uygulanan çalışmada, 20-40 cm derinlikteki porozite ve hava geçir-genliğinin, tek geçişin etkisiyle karşılaştırıldığında % 50 kadar azaldığı saptanmıştır. Geçiş öncesi, 20 cm derinliğe kadar çizelle toprağın işlenmesine rağmen, sıkışmanın çoğunun 10-20 cm derinlikte, birinci geçişte oluştuğu görülmüştür. Bununla birlikte, geçişlerden önce çizel pulluğu kullanılan parsellerle karşılaştırıldığında, toprak işleme yapılmayan parsellerde toprak özellikleri üzerine dört geçişin daha büyük bir etkiye sahip olduğu saptanmıştır.

Pınar ve ark. (1992) yaptıkları çalışmada, Samsun yöresinde kullanılan ve alternatif 6 tohum yatağı hazırlama yönteminin; toprak sertliği, toprağın parçalanması ve kesek oluşumu ile volüm ağırlığı ve poroziteye etkilerini araştırmışlardır.

Spugnoli ve ark. (1993), toprağa kompost uygulamanın sıkışmaya etkisini araştırmak amacıyla yaptıkları bir çalışma içerisinde, tohum yatağı hazırlığından sonra traktörle farklı geçiş sayıları da uygulamışlar ve bunun toprak sıkışmasına farklı seviyelerde etkisinin olduğunu saptamışlardır.

Toprak yapısı, bitki cinsi, taban suyu ve iklim gibi bölgesel farklılıklar, en uygun sıkışma düzeyine etkili olmaktadır (Önal, 1978). Kendine özel iklim ve toprak yapısına sahip olması nedeniyle Karadeniz Bölgesinde, en başta toprak işleme olmak üzere tüm tarımsal işlemler, genelde, uygun koşullarda yapılamamaktadır. Bu nedenle, tarla çalışmaları sırasında, mekanizasyon araçlarının toprak üzerine yaptıkları basınç sonucu ve çeşitli faktörlere bağlı olarak oluşan sıkışıklığın bilinmesi, bölge için önemli bir konudur.

Bu çalışmanın amacı; Bölgede yapılan tarımsal işlemlerde oluşabilecek toprak sıkışmalarının azaltılabilmesinde yararlanılabilecek verileri ortaya koyabilmek için, önemli bazı faktörlerin toprak sıkışmasına etkilerini deneysel olarak araştırmaktır.

(4)

2. MATERYAL ve YÖNTEM 2.1. Materyal

Denemeler, Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi alet ve makine hangarının batısında yapılan açık hava toprak kanalında 1997 yılı yazında yürütüldü. Kanal, 25x3x1 m boyutlarında olup, bölgeyi temsil eden toprak örneğiyle doldurulmuştur. Tahlil sonuçlarına göre toprak örneği; % 24.21 silt, % 32.39 kil ve % 43.40 oranında kumdan oluşmaktadır.

Denemelerde, Steyr 768 marka lastik tekerlekli bir traktör kullanıldı. Deneme traktörünün bazı özellikleri Çizelge 1’de verilmiştir.

Çizelge 1. Deneme Traktörünün Bazı Özellikleri.

Motor gücü (BG) 70

Maksimum motor devri (d/dak) 2400

Toplam ağırlık (kg) 2280

Ön aksa gelen ağırlık (kg) 860

Arka aksa gelen ağırlık (kg) 1420

Ön ek ağırlık (kg) 250

Arka ek ağırlık (kg) 430

Uzunluk (cm) 354

Genişlik (cm) 168.2

Yükseklik (cm) 222

İki aks arası (cm) 213

Tekerlek iz genişliği (ön, arka) (cm)

135, 150.2

Ön lastik ölçüleri 7.50 - 16 (6 kat)

Arka lastik ölçüleri 13.6 / 12 - 36 (6 kat)

Lastik hava basıncı (ön, arka) (psi) 30, 20

2.2.Yöntem

Tarım alet ve makinaları ile çalışmada toprakta oluşan sıkışmaya etkili önemli faktörlerden ( Önal, 1978; Bal, 1985; Munsuz, 1985; Barone, 1990; Özgüven ve İskandari, 1992; Yeşilsoy, 1992 ) toprak nem düzeyi, traktörün çalışma hızı, toplam yük ve geçiş sayısı bu çalışmada bağımsız değişkenler olarak alınmıştır. Bu değişkenlere göre, derinliğe bağlı olarak sertlik değerleri saptanmıştır.

Denemeler, üç farklı nem düzeyinde yürütülmüştür. Toprak nem düzeyleri % 34.84 (ND1), % 29.48 (ND2) ve % 24.91 (ND3) olarak elde edilmiştir. Kanal toprağı hortumla sulanarak nem düzeyleri oluşturulmuştur. ND1, ND2 ve ND3 değerleri; beşer cm aralıklarla 35 cm’ye kadar olan derinliklerde üç tekerrürlü ölçülen nem düzeylerinin ortalaması şeklinde verilmiştir.

Çalışma, üç farklı hızda ve sabit patinajda yapılmıştır. Hız değerleri 2.01 km/h (ÇH1), 3.86 km/h (ÇH2) ve 5.31 km/h (ÇH3)’dır. Bu değerler; OECD standard test koduna göre hazırlanan traktör raporlarında, Steyr 768 traktörü için verilen her bir vites basamağında nominal motor devrindeki teorik hız değerleri olup; denemeler sırasında çalışılan 1., 2. ve 3.

viteslere karşılık gelen değerlerdir.

Yükün toprak sıkışmasına etkisini saptayabilmek amacıyla; traktörün üç nokta askı sistemine monte edilen kasa içerisine 200 kg (Y1), 400 kg (Y2), 600 kg (Y3) ve 800 kg (Y4) olmak üzere, dört farklı ek ağırlık konularak denemeler yapılmıştır. Ağırlıklar, 50’ şer kg’lık gübre çuvalları ile sağlanmıştır. Bu ek ağırlık değerleri; Samsun yöresinde traktör ekipmanı olarak kullanılan ya da kullanılabilecek alet ve makinaların tanıtım kitapçıklarında belirtilen ağırlıkların ortalamalarına yakın değerlerdir. Böylece, çeşitli tarım alet ve makinaları ile tarlada çalışmada, bunların toprak sıkışmasına olabilecek etkileri hakkında fikir

(5)

edinilebileceği düşünülerek belirtilen ağırlıklar seçilmiştir. Ek ağırlıklarla birlikte, traktör akslarına düşen toplam dinamik yükler Çizelge 2’deki gibi hesaplanmıştır. Dinamik yüklerin hesaplan-masında önce statik yükler bulunmuş, daha sonra, arka tekerlekleri muharrik standart traktörlerde % 10 oranında transfer ağırlık olduğu dikkate alınarak (Ülger ve ark., 1996) ön ve arka akslara düşen toplam yükler bulunmuştur. Ayrıca, sürücü ağırlığı da (65 kg) toplam yüke eklenmiştir.

Çizelge 2. Traktör Akslarına Düşen Toplam Dinamik Yükler.

Toplam Ağırlık (daN) Ek Ağırlık (daN) Dinamik Yük Dağılımı (daN)

Ön Aks Arka Aks

2345 200 689.6 1855.4

2345 400 553.4 2191.6

2345 600 417.2 2527.8

2345 800 281.1 2863.9

Toprak sıkışmasına traktör geçiş sayılarının etkisini saptamak amacıyla; bir tanesi kontrol olmak üzere, beş geçiş (G0, G1, G2, G3, G4) uygulanmıştır (Wood ve ark., 1993).

Her bir nem, hız ve ağırlık için aynı tekerlek izinden 4 geçiş yapılmıştır. Bu işlemlere bağlı olarak, her geçişte 5’er m aralıklarla 4 farklı noktadan sertlik ölçümleri yapılmıştır. Toprak sertliği ölçümleri; daha önceden Pınar (1990) ve Pınar ve ark. (1992) tarafından bölgede yapılan araştırmaların bulguları da dikkate alınarak 35 cm’ye kadar olan toprak derinliğinde, beşer cm aralıklarla (Spugnoli ve ark., 1993) ve yedi farklı derinlikte yapılmıştır. Ölçüm yeri olarak, tekerlek geçtikten sonra tekerlek izinin merkezi seçilmiştir (Spugnoli ve ark., 1993).

Her ağırlık artışından önce toprak, pullukla işlendikten sonra iki kere freze çekilmiştir. İşlenen toprak, traktöre asılır tip bir tesviye küreği ile düzeltilmiştir. Her bir değişken için aynı işlemler yapılmıştır. Yapılan işlemler 4 tekerrürlü olarak yürütülmüştür.

Toprak sertliğinin ölçülmesinde, Eijelkamp marka itme tip penetro-metreden yararlanılmıştır.

Penetrometrenin, taban alanı 2 cm² olan iki numaralı ucu kullanılmıştır. Araştırmadan elde edilen sonuçların istatistiksel analizleri bilgisayarla ve Excel proğramı kullanılarak yapılmıştır.

3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA

Denemelerde, toprak sıkışmasının bir göstergesi olarak ölçülen toprak sertliği değerlerine ilişkin regresyon analizleri yapılmıştır. Bu analizler, toprak sıkışması üzerine, bağımsız değişkenlerin önemli derecede etkili olduğunu göstermiştir. Regresyon analizi sonuçlarına göre; penetrasyon direncinin nem düzeyi, çalışma hızı, yük ve geçiş sayısına bağlı olarak değişimi aşağıda belirtilen eşitlikteki gibidir:

D = 436.54 - 11.62 (ND) + 1.21 (ÇH) + 0.05 (Y) + 14.86 (G) Eşitlikte;

D : Penetrasyon direnci (N/cm²), ND: Nem düzeyi (%),

ÇH : Çalışma hızı (km/h), Y : Yük (kg),

G : Geçiş sayısıdır. Bu regresyon için R² = 0.77’dir.

Araştırmada elde edilen ortalama toprak sertliği değerlerine ilişkin, üç farklı toprak nem düzeyi için ayrı olmak üzere, Duncan çoklu karşılaştırma testi yapılmış ve sonuçlar Çizelge 3, 4 ve 5’de verilmiştir. Ayrıca; hız, yük ve geçiş sayısına göre farklı nem düzeylerindeki ortalama toprak sertliği (penetrasyon direnci) değerlerinin değişimi Şekil 1’de gösterilmiştir.

(6)

Çizelge 3. % 34.53 Nem Düzeyinde (ND1) Saptanan Ortalama Toprak Sertliği Değerlerine İlişkin Duncan Toplu Karşılaştırma Test Sonuçları.*

Değişkenler Ortalama Toprak Sertliği Değerleri (N/cm²)

Sonuç**

ÇH1 102.8 A

ÇH2 113.2 B

ÇH3 123.8 C

Y1 101.3 A

Y2 107.7 B

Y3 117.4 C

Y4 126.8 D

G0 72.5 A

G1 101.0 B

G2 113.3 C

G3 117.6 D

G4 123.2 E

* : LSD; ÇH için = 3.894 Y için = 4.497 G için = 4.497

** : Aynı harfle gösterilen ortalamalar arasında 0.01 düzeyinde önemli fark yoktur.

Sonuç**

ÇH1 183.3 A

ÇH2 198.4 B

ÇH3 209.0 C

Y1 160.9 A

Y2 195.9 B

Y3 213.8 C

Y4 216.9 C

G0 111.5 A

G1 179.7 B

G2 192.1 C

G3 205.5 D

G4 210.0 D

** : Aynı harfle gösterilen ortalamalar arasında 0.01 düzeyinde önemli fark yoktur.

Sonuç**

ÇH1 219.9 A

ÇH2 221.1 A

ÇH3 227.0 B

Y1 208.5 A

Y2 211.0 A

Y3 215.9 A

Y4 255.2 B

G0 133.7 A

G1 207.9 B

G2 217.0 C

G3 226.8 D

(7)

G4 239.1 E

** : Aynı harfle gösterilen ortalamalar arasında ÇH için 0.05 düzeyinde, diğer değişkenler için 0.01 düzeyinde önemli fark yoktur.

5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0

2 ,0 1 3 ,8 6 5 ,3 1

H ız ( K m /h )

Penetrasyon direnci (N/cm2) % 3 4 ,5 8

% 2 9 ,4 8

% 2 4 ,9 1

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0

2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0

Y ü k ( k g )

Penetrasyondirenci(N/cm2) % 3 4 ,5 3

% 2 9 ,4 8

% 2 4 ,9 1

5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0

0 1 2 3 4

G e ç iş s a y ıs ı

Penetrasyondirenci(N/cm2) % 3 4 ,5 3

% 2 9 ,4 8

% 2 4 ,9 1

Şekil 1. Hız, yük ve geçiş sayısına göre, farklı nem düzeylerindeki ortalama toprak sertliği (penetrasyon direnci) değerlerinin değişimi.

(8)

Çizelge 3, 4 ve 5 ile Şekil 1 incelendiğinde görüleceği üzere; genellikle, çalışma hızı, yük ve geçiş sayısı arttıkça ve nem düzeyi azaldıkça toprak sertliği artmaktadır ( Burt ve Lyne, 1985; Porterfield ve Carpenter, 1986).

ND1 ve ND2’de, farklı çalışma hızlarında ölçülen toprak sertliği ortalama değerleri arasında çok önemli derecede (P< 0.01) farklılıklar bulunmaktadır. ND3’de ise, üçüncü hız kademesinde elde edilen değer, diğer kademelerdekinden istatistiksel olarak önemli düzeyde farklıdır. Çalışma hızlarına göre en düşük toprak sertliği ND1 - ÇH1 kademesinde (102.8 N/cm²), en yüksek ise ND3 - CH3 kademesinde (227.0 N/cm²) elde edilmiştir. Düşük nem düzeylerinde yapılan denemelerde, yüksek çalışma hızlarının toprağı daha çok sıkıştırdığı görülmektedir.

Sonuçlar, yük arttıkça sıkışmanın da arttığını göstermiştir (Porterfield ve Carpenter, 1986). Yük artışına bağlı olarak artan ortalama toprak sertliği değerleri arasındaki farklılıklar, nem düzeyi azaldıkça önemsizleşmektedir. Örneğin, ND2’de Y3 ve Y4; ND3’de ise Y1, Y2 ve Y3’de elde edilen penetrasyon dirençleri birbirinden 0.01 düzeyinde farksız çıkmıştır.

Böylece, düşük nem düzeylerindeki (%24.91) topraklarda yükle çalışmada penetrasyon dirençleri yüksek elde edilmekle birlikte, düşük ek yüklerin (örneğin 800 kg’dan az) oluşturduğu dirençler arasında çok önemli derecede istatistiksel farklılık oluşmadığı belirtilebilir.

Geçiş sayıları toprak direncini etkilemiştir (Manor ve ark., 1991; Wood ve ark.,1993).

Duncan testi sonuçlarına göre, farklı geçiş sayılarında yapılan denemelerde ölçülen ortalama toprak sertliği değerleri arasında (ND2’deki G3 - G4 dışında) çok önemli düzeyde (P<0.01) farklılıklar vardır. Geçiş sayıları, diğer bağımsız değişkenlere göre toprak sıkışmasını daha çok etkilemiştir. Kontrol olarak ele alınan G0’a (sıfır geçiş) göre G4, toprağı; ND1’de 1.69, ND2’de 1.88 ve ND3’de ise 1.78 kat daha fazla sıkıştırmıştır.

Araştırmada, penetrasyon direncinin derinlikle değişimini saptamak amacıyla da ayrıca bir regresyon analizi yapılmıştır. Analiz sonuçları (Çizelge 6); 25 cm derinliğe kadar, her üç nem düzeyinde de bağımsız değişkenlerin, penetrasyon direncine önemli derecede etkili olduğunu göstermiştir. Bu derinlikten sonra olan toprak sıkışması önemli düzeyde değildir.

Çizelge 6. Toprak Nem Düzeyine Göre 25 cm Toprak Derinliğinde Derinlik - Penetrasyon Direnci Değişimiyle İlgili Regresyon Analizi Sonuçları.

Nem Düzeyi R² Katsayı Standard Hata F

ND1 0.69 1.03 0.05 541.88*

ND2 0.57 -1.19 0.12 320.67*

ND3 0.53 -0.32 0.09 267.07*

* : 0.01 olasılık sınırlarında önemli.

Khalilian ve ark. (1991), 1000 kPa’ın üzerindeki toprak sertliği değerlerinin genellikle ürün verimini azalttığını; 2000 kPa’ın üzerindeki değerlerin ise kök büyümesini durdurduğunu belirtmektedirler. Yavuzcan (1996) da Godwin’e dayanarak; 0.9 - 1.5 MPa (9 - 15 bar) arasındaki toprak dirençlerinin genellikle kök gelişimini sınırlandırdığını bildirmektedir. Busscher ve Sojka (1987) da, yaptıkları araştırmada, bitki kök bölgesinde oluşan direncin bitki büyümesini engelleyici sınırını 3 MPa olarak saptamışlardır.

Filizlenmeden sonra su ve organik madde absorbe edebilmek için, kökler toprağın daha alt katmanına girebilmelidir. Demirci (1986), fazla toprak sıkışması sonucunda, pamuk bitkisi köklerinin ancak % 35’inin sıkışmış katmanı geçtiğini belirtmektedir. Aşırı sıkışık toprak yüksek dirence sahip olduğundan, kökler toprak içerisinde büyüyebilmek için daha fazla kuvvet oluşturmak zorunda kalmakta ve muhtemelen daha küçük toprak hacmiyle sınırlandırılmaktadır. Aşırı toprak sıkışıklığında birçok bitki semptomları görülebilmekte,

(9)

bitki verimi % 10 -20 arasında azalabilmektedir. Araştırmada elde edilen sonuçların tamamı incelen-diğinde; her üç nem düzeyinde de, tüm çalışma hızları, yükler ve G0 dışındaki geçişlerin oluşturduğu ortalama toprak sıkışması değerlerinin yukardaki kaynaklarda belirtilen, ürün verimini azaltıcı alt sınır değerinin üzerinde bulunduğu görülmektedir. Nem düzeyi azaldıkça, toprak sıkışması değerleri kök büyümesini engelleyici sınıra yaklaşmaktadır. Örneğin, en düşük nem düzeyinde (ND3), bu değerlerin tamamı da kök büyümesini engelleyici sınırın üzerindedir.

Sonuçlar, düşük nem düzeylerinde sıkışmanın daha çok olduğunu göstermektedir.

Lavoie ve arkadaşlarına (1991) göre, toprak nemi artarken sıkışma kayıpları da artmaktadır.

Ancak, Yavuzcan (1996); kuru toprak koşullarındaki toprak işleme faaliyetlerinde, nemli duruma göre sıkışmanın doğuracağı zararların çok daha az olduğunu belirtmektedir.

4. SONUÇ

Bitkisel üretim için toprak sıkışmasının bilinmesi ve ayarlanması önemlidir. Çünkü;

toprak sıkışması, toprak ve makine yönetim sistemlerinin ayrılmaz bir parçasıdır. Bu nedenle, Bölge özellikleri hakkında fikir edinebilmek amacıyla Sam-sun’da yapılan bu çalışmada;

farklı nem düzeyleri, çalışma hızları, belirli yükler ve 5’e kadar olan geçişlerdeki toprak işleme çalışmalarında oluşabilecek toprak sertliği değerleri deneysel olarak ortaya konulmuştur.

Araştırma sonuçlarından yararlanılarak; denemelerde ele alınan nem, hız, yük ve geçiş sayılarına yakın değerlerde yapılacak tarla çalışmalarında, bu değişkenlerin ne ölçüde toprak sıkışması oluşturabilecekleri tahmin edilebilir ve gerekli önlemler alınabilir.

Ayrıca, sonuçlar; Bölgede makinelerle yapılacak tarla çalışmalarının, toprağın fazla nemli olmadığı zamanlarda ve mümkün olan en az geçişle yapılmasının çok önemli olduğunu ortaya koymuştur.

5. KAYNAKLAR

1. ALTAY, H. ve H. H. TOK. 1989. Tarla Trafiğinin Toprak Verimliliği Üzerindeki Etkisi. Tarımsal Mekanizasyon 12. Ulusal Kongresi Bildiri Kitabı: 454-462, Tekirdağ.

2. BAL, H. 1985. Toprak Sıkışması, Sorunları ve Çözüm Yolları. Tarımsal Mekanizasyon 9. Ulusal Kongresi Bildiri Kitabı: 131-138, Adana.

3. BARONE, L. 1990. Wheel Traffic Effect on Soil Compaction. Proceeding of the 4^th International Congress on Mechanization and Energy in Agriculture, p. 159-165, 1-4 October 1990, Adana.

4. BURT, E. C. and P. W. L. LYNE. 1985. Velocity Effects on Traction Performance. Transactions of the ASAE 28 (6): 1729-1730.

5. BUSSCHER, W. J. and R. E. SOJKA. 1987. Enhancement of Subsoiling Effect on Soil Strength by Conservation Tillage. Transactions of the ASAE 30 (4): 888-892.

6. DEMİRCİ, K. 1986. Büyük Güçlü Traktör ve Büyük İş Kapasiteli Makinaların Kullanılma Olanakları. Tarımsal Mekanizasyon 10.. Ulusal Kongresi Bildiri Kitabı: 23-33, Adana.

7. GÖKÇEBAY, B. 1983. Minimum Toprak İşleme Tekniği. T.Z.D.K. Yayınları, Ankara.

8. HAYES, A. W. 1981. Minimum Tillage Farming. Wisconsin, U. S. A.

9. KHALILIAN, A., C. E. HOOD, J. H. PALMER, T. H. GARNER ve G. R. BATHKE. 1991.

Soil Compaction and Crop Response to Wheet/Soybean Interseeding. Transactions of the ASAE 34 (6): 2299-2303.

10.LAVOIE, G., K. GUNJAL and G. S. V. RAGHAVAN. 1991. Soil Compaction, Machinery Selection and Optimum Crop Planning. Transactions of the ASAE 34 (1):2-8.

11.MANOR, G., R. L. CLARK, D. E. RADCLIFFE and G. W. LANGDALE. 1991. Soil Cone Index Variability Under Fixed Traffic Tillage Systems. Transactions of the ASAE 34 (5):

1952-1956.

12.MUNSUZ, N. 1985. Toprak Mekaniği ve Teknolojisi. A. Ü. Ziraat Fakültesi Yayınları, Ders Kitabı No: 260, Ankara.

(10)

13.ONI, K. C. 1991. Traffic Compaction and Tillage Effects on the Performance of Maize in Sandy Loam Soil of Nigeria. AMA 22 (2): 27-31.

14.ÖNAL, İ. 1978. Tarım Topraklarında Sıkışma Sorunu. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 15 (3): 1-27.

15.ÖZGÜVEN, F. ve I. ISKANDARI. 1992. Yerli Yapım Bir Rototillerin Toprağa Yaptığı Bazı Fiziksel Etkiler, İş Başarısı ve Güç Tüketimi Üzerine Bir Araştırma. Tarımsal Mekanizasyon 14.

Ulusal Kongresi Bildiri Kitabı: 28-36, Samsun.

16.PINAR, Y. 1990. Samsun Yöresinde Tohum Yatağı Hazırlığında Kullanılan Aletlerin Farklı Çalışma Hızı ve Traktör Motor Devirlerindeki Yakıt Tüketimleri. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 5 (1-2): 77-98.

17.PINAR, Y., Z. UZUN, V. ONUK, N. K. BAT ve A. TEKGÜLER. 1992. Tohum Yatağı Hazırlama Yöntemlerinin Toprağın Bazı Fiziksel Özelliklerine Etkileri. Tarımsal Mekanizasyon 14. Ulusal Kongresi Bildiri Kitabı: 49-65, Samsun.

18.PORTERFIELD, J. W. and T. G. CARPENTER. 1986. Soil Compaction: An Index of Potential Compaction for Agricultural Tires. Transactions of the ASAE 29 (4): 917-922.

19.SCHAFER, R. L., C. E. JOHNSON, A. J. KOOLEN, S. C. GUPTA and R. HORN. 1992.

Future Research Needs in Soil Compaction. Transactions of the ASAE 35 (6): 1761-1768.

20.SPUGNOLI, P., A. PARENTI and F. BALDI. 1993. Compaction of Soil Treated With Municipal Solid Waste Compost Using Low-Pressure and Traditional Tyres. J. Agric. Engng.

Res. (1993) 56: 189-199.

21.ÜLGER, P., E. GÜZEL, B. KAYIŞOĞLU, B. EKER, B. AKDEMİR, Y. PINAR ve Y.

BAYHAN. 1996. Tarım Makinaları İlkeleri. Trakya Üniversitesi Tekirdağ Ziraat Fakültesi Ders Kitabı No: 29, Fakülteler Matbaası, İstanbul.

22.WOOD, R. K., M. T. MORGAN, R. G. HOLMES, K. N. BRODBECK, T. G. CARPENTER and R. C. REEDER. 1991. Soil Physical Properties as Affected by Traffic: Single, Dual and Flotation Tires. Transactions of the ASAE 34 (6): 2363-2369.

23.WOOD, R. K., R. C. REEDER, M. T. MORGAN and R. G. HOLMES. 1993. Soil Physical Properties as Affected by Grain Cart Traffic. Transactions of the ASAE 36 (1): 11-14.

24.YAVUZCAN, H. G. 1996. Makinalı Tarımda Toprak Sıkışması ve Etkileri (Doktora Semineri).

Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makinaları Anabilim Dalı, Ankara.

25.YEŞİLSOY, M. Ş. 1992. Toprak Amenajmanı. Ç. Ü. Ziraat Fakültesi Ders Kitabı No: 18, Adana.