Water Management Perspective on Cotton Production in Türkiye

Year 2024, Volume: 55 Issue: 3, 158 - 174, 29.09.2024

Abdullah Muratoğlu

https://doi.org/10.17097/agricultureatauni.1449618

Abstract

Studies on cotton production have shown that cotton cultivation has high water consumption and thus negatively impacts the sustainability of water resources, especially in arid regions. Identifying areas with lower water requirements for cotton irrigation is important for the conservation of water resources at the national level. The primary aim of this study is to provide an in-depth analysis of green and blue water use in cotton production in Türkiye and contributing to water and agricultural management works. In this context, national climate and crop data were analyzed using the virtual water (VW) and water footprint (WF) methods. Using ArcMap 10.7 software and spatial interpolation tools, the green and blue WF of cotton cultivated across Türkiye were calculated with high spatial and temporal resolution, and the results were visualized for 24 provinces and 141 districts. According to the production data for the years 2019-2023, approximately 3.68 billion m³ of blue water is used annually for cotton production in Turkey. The unit green and blue WFs of cotton were found to be 205 and 1641 m³/ton on average, respectively. Currently, Şanlıurfa, Diyarbakır, and Aydın are the most important cotton centers in the country, with nearly half of the water used for cotton cultivation being consumed in Şanlıurfa. According to the results of this study, the unit blue water (m³/ton) used in cotton production can increase up to two times in some regions, leading to excessive water consumption, particularly in arid areas with low soil moisture. Thus, shifting cotton cultivation from the Southeast region to the Çukurova region would be an important strategy for conserving the country's water resources. Strategies to reduce water consumption in cotton cultivation are also discussed in this study.

Keywords

Türkiye, Cotton, Virtual, Water, Footprint, Policy, Management

Thanks

I would like to thank Muhammed Sungur DEMİR and Prof. Dr. İlker ANGIN for their contributions, corrections and additions during the writing and editing of this article.

Türkiye’de Pamuk Üretiminin Su Yönetimi Açısından İncelenmesi

Abstract

Pamuk üretimi üzerine yapılan çalışmalar, pamuk yetiştiriciliğinin yüksek su tüketimine sahip olduğunu dolayısıyla, özellikle kurak bölgelerde su kaynaklarının sürdürülebilirliği üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Pamuk sulamasında ihtiyaç duyulan suyun az olduğu bölgelerin tespit edilmesi, ülke bazında su kaynaklarının korunması adına önem arz etmektedir. Bu çalışmanın temel amacı, Türkiye'deki pamuk üretiminin yeşil ve mavi su kullanımı üzerinde derinlemesine bir analiz sunarak su ve tarım yönetimi çalışmalarına katkı sağlamaktır. Bu bağlamda ulusal iklim ve bitki verileri sanal su (SS) ve su ayak izi (SA) metodu kapsamında analiz edilmiştir. ArcMap 10.7 yazılımı ve alansal interpolasyon araçları kullanılarak ülke genelinde ekimi yapılan pamuğun yeşil ve mavi su ayak izi yüksek mekânsal ve zamansal çözünürlükle hesaplanmış, sonuçlar 24 il ve 141 ilçe genelinde görselleştirilmiştir. Buna göre, 2019-2023 yılları arasındaki üretim verileri dikkate alındığında Türkiye genelinde yıllık kütlü pamuk üretimine yaklaşık 3.68 milyar m3 mavi suyun harcandığı görülmektedir. Tarladaki pamuğun birim yeşil ve mavi su ayak izleri ise ortalama 205 ve 1641 m3/ton olarak bulunmuştur. Hali hazırda Şanlıurfa, Diyarbakır ve Aydın illeri, ülke için en önemli pamuk ekim merkezleri olup, pamuk yetiştiriciliği için tüketilen suyun yarıya yakını Şanlıurfa ilinde kullanılmaktadır. Bu çalışmanın sonuçlarına göre, pamuk üretiminde kullanılan birim mavi su (m3/ton), bazı bölgelerde iki katına kadar çıkmakta, bu durum özellikle toprak neminin az olduğu kurak bölgelerde aşırı miktarda su tüketilmesine sebep olmaktadır. Buna göre, Türkiye’deki pamuk yetiştiriciliğinin Güneydoğu bölgesinden Çukurova bölgesine kaydırılması, ülkenin su kaynaklarının korunması adına önemli bir strateji olacaktır. Bu çalışmada pamuğun su tüketimini azaltmaya yönelik stratejiler de tartışılmıştır.

Keywords

Türkiye, Pamuk, Sanal su, Ayak izi, Politika, Yönetim

Thanks

Bu makalenin yazım ve düzeltilmesi süreçlerindeki katkı, düzeltme ve eklemelerinden dolayı Muhammed Sungur DEMİR ve Prof. Dr. İlker ANGIN’a teşekkürlerimi sunuyorum.

References

• Ahmad, H. S., Imran, M., Ahmad, F., Rukh, S., Ikram, R. M., Rafique, H. M., Iqbal, Z., Alsahli, A. A., Alyemeni, M. N., Ali, S., & Tanveer-ul-Haq. (2021). Improving Water Use Efficiency through Reduced Irrigation for Sustainable Cotton Production. Sustainability, 13(7), Article 7. https://doi.org/10.3390/su13074044
• Allan, J. A. (1998). Virtual water: A strategic resource. Ground Water, 36(4), 545-547.
• Alper, F. (2015). Sürdürülebilirlik kavramı içerisinde su ayak izi: Tekstil sektörü örneği [Yüksek Lisans Tezi]. İstanbul Teknik Üniversitesi.
• Avanoz, Z. (2020). Türkiye’de tarımsal üretimin su ayak izinin hesaplanması [Yüksek Lisans Tezi]. Batman Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Başkılıç, Y. (2023). Sürdürülebilir su yönetimi kapsamında su ayak izi ve tekstil endüstrisinde bir örnek uygulama [Yüksek Lisans Tezi]. Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Bayhan, E., Sağir, A., Uygur, F. N., Bayhan, S. Ö., Eren, S., & Bayram, Y. (2015). GAP Bölgesi pamuk alanlarındaki bitki koruma sorunlarının belirlenmesi. Türkiye Entomoloji Bülteni, 5(3), Article 3. https://doi.org/10.16969/teb.92735
• Bozbek, T., & Ünay, A. (2005). Ekim zamanı ve bitki sıklığının pamuk verimi üzerine etkisi. ANADOLU Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Dergisi, 15(1), Article 1.
• Candemi̇r, S., Kizilaslan, N., Kizilaslan, H., Uysal, O., & Aydoğan, M. (2017). Kahramanmaraş İlinde Dane Mısır ve Pamuk Üretiminde Girdi Gereksinimi ve Karlılıkları Açısından Karşılaştırmalı Analizi. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 4(1), Article 1.
• Caner, C. B., & Engi̇ndeni̇z, S. (2020). Türkiye’de Pamuk Üretiminin ARIMA Modeli İle Tahmini. Tarım Ekonomisi Dergisi, 26(1), Article 1. https://doi.org/10.24181/tarekoder.681079
• Cevheri̇, C. İ., Yilmaz, A., & Beyyavaş, V. (2021). Harran ovası koşullarında yetiştirilen bazı pamuk (Gossypium hirsutum L.) çeşitlerine uygulanan organik ve mikrobiyal gübrelerin verim ve verim öğelerine etkisi. Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 25(1), Article 1. https://doi.org/10.29050/harranziraat.737298
• Chapagain, A. K., & Hoekstra, A. Y. (2004). Water footprints ofnations.https://research.utwente.nl/en/publications/water-footprints-of-nations
• Chapagain, A. K., Hoekstra, A. Y., Savenije, H. H. G., & Gautam, R. (2006). The water footprint of cotton consumption: An assessment of the impact of worldwide consumption of cotton products on the water resources in the cotton producing countries. Ecological Economics, 60(1), 186-203. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2005.11.027
• Cheng, M., Wang, H., Fan, J., Zhang, S., Wang, Y., Li, Y., Sun, X., Yang, L., & Zhang, F. (2021). Water productivity and seed cotton yield in response to deficit irrigation: A global meta-analysis. Agricultural Water Management, 255, 107027. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2021.107027
• Çopur, O. (2018). GAP Projesinin Türkiye Pamuk Üretimine Etkisi: Son On Yıldaki Değişimler. ADYUTAYAM Dergisi, 6(1), Article 1.
• Dağdelen, N., Sezgi̇n, F., Gürbüz, T., Yilmaz, E., & Akçay, S. (2009). Farklı sulama aralığı ve sulama düzeylerinin pamukta bazı verim özellikleri ve lif kalitesi üzerine etkisi. Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 6(1), Article 1.
• Dağdelen, N., Yilmaz, E., & Durdu, Ö. F. (2005). Aydın ovası koşullarında yüzey sulama yöntemi ile sulanan pamuğun su tüketimi. Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 2(2), Article 2.
• Eki̇nci̇, R., & Gençer, O. (2015). Pamuk Bitkisi Çift-Melez F1 Döl Kuşağında Verim ve Verim Özelliklerinin Genetik Yapısının Belirlenmesi. Ziraat Fakültesi Dergisi, 10(1), Article 1.
• Ekti̇ren, Y., & Deği̇rmenci̇, H. (2018). Kısıntılı Sulama Uygulamalarının Pamukta (Gossypium hirsutum L.) Yaprak Bitki Besin Elementlerine Etkisi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi, 21(5), Article 5. https://doi.org/10.18016/ksudobil.399149
• Engin, S. (2019). Türkiye’de pamuk üretiminin su ayak izi [Yüksek Lisans Tezi, Sosyal Bilimler Enstitüsü]. https://dspace.ankara.edu.tr/xmlui/handle/20.500.12575/71431
• Erdem, E. (2021). Seyhan, Ceyhan ve Asi havzalarının tarımsal su ayak izinin hesaplanması [Yüksek Lisans Tezi]. Batman Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Ertek, A., & Kanber, R. (2002). Damla Sulama Yönteminin Pamuk Sulamasında Topraktaki Tuz Dağılımına Etkileri. Yuzuncu Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 12(2), Article 2.
• Erten, E., & Dağdelen, N. (2020). Aydın Ovası Koşullarında İnfrared Termometre Tekniği ile Pamukta Bitki Su Stresi İndeksi (CWSI) ve Sulama Zamanının Belirlenmesi. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 8(1), Article 1. https://doi.org/10.33202/comuagri.687598
• Esetlili, M. T., Serbeş, Z. A., Çolak Esetlili, B., Kurucu, Y., & Delibacak, S. (2022). Determination of Water Footprint for the Cotton and Maize Production in the Küçük Menderes Basin. Water, 14(21), Article 21. https://doi.org/10.3390/w14213427
• Eski̇, Ö., & Kayalak, S. (2018). Türkiye’de Pamuk Üretimi İçin Bir Öngörü Modeli: Var Yaklaşımı. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 6, Article. https://doi.org/10.33202/comuagri.503960
• FAO. (2024). CLIMWAT, Food and Agriculture Organization of the United Nations. https://www.fao.org/land-water/databases-and-software/climwat-for-cropwat/en/
• Gürkan, H., Bayraktar, N., & Bulut, H. (2017). İklim Değişikliği Nedeniyle Artan Kuraklığın Ayçiçeği ve Pamuk Verimi Üzerine Etkileri. KSÜ Doğa Bilimleri Dergisi, 20, 216-221. https://doi.org/10.18016/ksudobil.349207
• Hali̇loğlu, H. (2016). Pamuk Üzerine Sıcaklık Stresinin Etkisi. Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 19(4), Article 4.
• Hoekstra, A. Y. (2017). Water Footprint Assessment: Evolvement of a New Research Field. Water Resources Management, 31(10), 3061-3081. https://doi.org/10.1007/s11269-017-1618-5
• Hoekstra, A. Y., Chapagain, A. K., Aldaya, M. M., & Mekonnen, M. M. (2011). The Water Footprint Assessment Manual: Setting the Global Standard. Routledge.
• Hoekstra, A. Y., & Mekonnen, M. M. (2012). The water footprint of humanity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109(9), 3232-3237. https://doi.org/10.1073/pnas.1109936109
• ICAC. (2024). International Cotton Advisory Committee, Global cotton statistics. https://icac.shinyapps.io/ICAC_Open_Data_Dashboaard/
• İraz, E. (2021). Fırat havzasının su ayak izinin hesaplanması [Yüksek Lisans Tezi]. Batman Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Karademi̇r, Ç., Doran, E. K. İ., & Altikat, A. (2005). Diyarbakır Ekolojik Koşullarında Farklı Azot ve Fosfor Uygulamalarının Pamukta Verim ve Lif Teknolojik Özelliklere Etkisi. Journal of Agricultural Faculty of Gaziosmanpaşa University (JAFAG), 2005(1), Article 1.
• Karademi̇r, E., Karademi̇r, Ç., Eki̇nci̇, R., & Sevi̇lmi̇ş, U. (2015). İleri Generasyondaki Pamuk (Gossypium hirsutum L.) Hatlarında Verim ve Lif Kalite Özelliklerinin Belirlenmesi. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 2(2), Article 2. https://doi.org/10.19159/tutad.60964
• Kılıçaslan, S., Eki̇nci̇, R., & Arslanoglu, M. C. (2023). Pamuk Bitkisi Üretim Alanı Ortam Nem ve Sıcaklık Değerlerinin, SAR ve Optik Uydu Görüntüleri ile Tahmin Edebilirliğinin Araştırılması. Journal of the Institute of Science and Technology, 13(3), Article 3. https://doi.org/10.21597/jist.1265099
• Köken, İ., & İlker, E. (2020). Ege Bölgesine Uygun Pamuk (Gossypium hirsutum L.) Çeşitlerinde Verim ve Kalite Özelliklerinin Belirlenmesi. Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 17(1), Article 1. https://doi.org/10.25308/aduziraat.614833
• Li, H., Qi, Z., Gui, D., & Zeng, F. (2019). Water use efficiency and yield responses of cotton to field capacity-based deficit irrigation in an extremely arid area of China. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 12(6), Article 6. https://doi.org/10.25165/ijabe.v12i6.4571
• Mekonnen, M. M., & Hoekstra, A. Y. (2011). The green, blue and grey water footprint of crops and derived crop products. Hydrology and Earth System Sciences, 15(5), 1577-1600. https://doi.org/10.5194/hess-15-1577-2011
• Memi̇ş, S., & Özpınar, A. (2021). Manisa İli Pamuk Üreticilerinin Bitki Koruma Uygulamaları. Journal of Advanced Research in Natural and Applied Sciences, 7(1), Article 1. https://doi.org/10.28979/jarnas.890313
• Muratoglu, A. (2019). Water footprint assessment within a catchment: A case study for Upper Tigris River Basin. Ecological Indicators, 106, 105467. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2019.105467
• Muratoglu, A. (2020a). Assessment of wheat’s water footprint and virtual water trade: A case study for Turkey. Ecological Processes, 9(1), 13. https://doi.org/10.1186/s13717-020-0217-1
• Muratoglu, A. (2020b). Grey water footprint of agricultural production: An assessment based on nitrogen surplus and high-resolution leaching runoff fractions in Turkey. Science of The Total Environment, 742, 140553. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140553
• Muratoglu, A. (2022a). Applications and Response Formulations of Water Footprint Methodology for Conservation of Water Resources. Içinde D. A. DellaSala & M. I. Goldstein (Ed.), Imperiled: The Encyclopedia of Conservation (ss. 360-370). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-821139-7.00090-8
• Muratoglu, A. (2022b). Water Footprint: Concept and Methodology. Içinde D. A. DellaSala & M. I. Goldstein (Ed.), Imperiled: The Encyclopedia of Conservation (ss. 351-359). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-821139-7.00034-9
• Muratoglu, A., & Avanoz, Z. (2021). Spatial analysis of blue and green water footprints of agricultural crop patterns: Turkey. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Water Management, 174(6), 291-308. https://doi.org/10.1680/jwama.20.00085
• Muratoglu, A., Bilgen, G. K., Angin, I., & Kodal, S. (2023). Performance analyses of effective rainfall estimation methods for accurate quantification of agricultural water footprint. Water Research, 238, 120011. https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120011
• Muratoglu, A., Iraz, E., & Ercin, E. (2022). Water resources management of large hydrological basins in semi-arid regions: Spatial and temporal variability of water footprint of the Upper Euphrates River basin. Science of The Total Environment, 846, 157396. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157396
• Muratoğlu, A. (2019). Assessment of water footprint of production: A case study for Diyarbakır province. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 35(2), Article 2. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.543933
• Mustafayev, S. A., Efe, L., & Killi, F. (2005). Azerbaycan’da Elde Edilmiş Bazi Mutant Pamuk (Gossypium hirsutum L.) Çesitlerinin Şanlıurfa Koşullarında Verim ve Lif Kalite Özelliklerinin Değerlendirilmesi. Akdeniz University Journal of the Faculty of Agriculture, 18(2), Article 2.
• OECD-FAO. (2021). Cotton. İçinde OECD-FAO Agricultural Outlook 2021-2030. OECD Publishing. https://doi.org/10.1787/19428846-en
• Ödemi̇ş, B., Candemi̇r, D. K., Deli̇ce, H., & Karazi̇nci̇r, K. (2018). Hatay Koşullarında Farklı Su Stres Düzeylerinin Pamuk (Gossypium Hirsutum L.) Bitkisinde Vegetatif ve Generatif Özelliklere Etkilerinin Belirlenmesi. Mustafa Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 23(1), Article 1.
• Özüdoğru, T. (2021). Dünya ve Türkiye’de pamuk üretim ekonomisi. Tekstil ve Mühendis, 28(122), Article 122.
• Özüdoğru, T. (2023). TEPGE Pamuk Durum Tahmin Raporu. Tarımsal Ekonomi ve Politika Geliştirme Enstitüsü.
• Pathwardhan, A. S., Nieber, J. L., & Johns, E. L. (1990). Effective Rainfall Estimation Methods. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 116(2), 182-193. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(1990)116:2(182)
• Pilevneli, T., Capar, G., & Sánchez-Cerdà, C. (2023). Investigation of climate change impacts on agricultural production in Turkey using volumetric water footprint approach. Sustainable Production and Consumption, 35, 605-623. https://doi.org/10.1016/j.spc.2022.12.013
• Sarı, Ö., & Dağdelen, N. (2010). Damla sulama yöntemiyle sulanan pmaukta farklı lateral aralıkların pamuk su-verim ilişkileri üzerine etkisi. Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 7(2), Article 2.
• TAGEM. (2017). Türkiye’de sulanan bitkilerin bitki su tüketimleri. TAGEM.
• Tanrıverdi, Ç., Deği̇rmenci̇, H., Gönen, E., & Şenyi̇ği̇t, U. (2018). Doğu Akdeniz Bölgesinde Farklı Sıra Aralıklarının Pamuk Bitkisinin (Gossypium hirsutum L.) Verim ve Sulama Suyu Miktarına Etkisi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi, 21(2), Article 2. https://doi.org/10.18016/ksudobil.287802
• Telatar, E., Türkmen, Ş., & Teoman, Ö. (2016). Pamuk borsalarında oluşan fiyatların etkinliği. Dokuz Eylül Üniversitesi İktisadi İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 17(2), Article 2.
• Tunalı, S. P., Gürbüz, T., Akçay, S., & Dağdelen, N. (2019). Aydın Koşullarında Pamuk Çeşitlerinde Su Stresinin Verim Bileşenleri ile Lif Kalite Özellikleri Üzerine Etkileri. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 7(1), Article 1. https://doi.org/10.33202/comuagri.548023
• TÜİK. (2024). Türkiye İstatistik Kurumu, Merkezi Dağıtım Sistemi (MEDAS). https://biruni.tuik.gov.tr/medas/
• USDA-SCS. (1993). Chapter:2 Irrigation Water Requirements. İçinde Part 623 National Engineering Handbook.
• Ünay, A., & Başal, H. (2005). İklim değişiklikleri ve pamuk. Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 2(1), Article 1.
• Üzen, N., Çeti̇n, Ö., Temi̇z, M. G., & Başbağ, S. (2019). Farklı damla sulama sistemleri ve sulama yönetiminin pamuk lif verimi, verim öğeleri ve lif kalitesine etkisi. Mediterranean Agricultural Sciences, 32(3), Article 3. https://doi.org/10.29136/mediterranean.458025
• Yazdıç, M., & Deği̇rmenci̇, H. (2018). Pamukta Farklı Sulama Seviyelerinin Yaprak Su Potansiyeli ve Klorofil Değerine Etkisi. KSÜ Doğa Bilimleri Dergisi. https://doi.org/10.18016/ksudobil.369337
• Yeşi̇l, E. Ş., Dal, A., Öztürk, E., & Ki̇ti̇ş, M. (2023). Pamuklu tekstil üretiminde su ayak izinin değerlendirilmesi. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 11(3), Article 3. https://doi.org/10.21923/jesd.1276229
• ZMO. (2018). Pamuk Raporu. TMMOB Ziraat Mühendisleri Odası. https://www.zmo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=30467&tipi=17&sube=
• Zoidou, M., Tsakmakis, I. D., Gikas, G. D., & Sylaios, G. (2017). Water Footprint for cotton irrigation scenarios utilizing CROPWAT and AquaCrop models. European Water, 59, 285-290.