Evaluation of ephemeral and permanent gullies in Nizip - Karkamış consolidation area in terms of agricultural sustainability

Abstract

Background and aims Ephemeral gullies are the most dangerous type of gullies because they are not recognized by farmers at the beginning of the erosion process and progress insidiously, especially in cultivated agricultural areas. In addition to causing serious managerial and financial problems in agricultural areas, they negatively affect topsoil quality, depth, water holding capacity, crop yields and long-term farm economy in and around ephemeral gullies. Through Land Consolidation (LC) projects, fragmented agricultural areas are transformed into ideal agricultural areas with modern infrastructure and superstructure facilities provided by On-Farm Development Services (IDS). Methods Within the scope of Sustainable Soil Management (SSM) and Sustainable Land Management (SLM), gully erosion development in the AT project area was evaluated in terms of data diversity, new infrastructural and superstructural facilities (culverts, roads, stream crossings, irrigation systems, etc.), and updated block and parcel plans. Results Scope of the study, the amount of soil transported by permanent gullies in the project area was found to be 371,857 tons. As an example, 48.4 m3 or 72 tons of soil was transported in the ephemeral gully area during the rainfall event on February 7, 2013. Conclusions High resolution aerial photographs and satellite imagery make it difficult to identify the location of ephemeral gullies. However, the drainage network determined by hydrological analyses indicates potential and existing gullies. It was emphasized that when hydrological analyses are utilized in consolidation areas, micro basins can be considered as a whole, and block and parcel plans can be made by taking surface hydrology into account effectively.

Keywords

• Geographic information systems (GIS)
• erosion
• land consolidation (LC)
• permanent & ephemeral gully

Nizip – Karkamış Arazi toplulaştırma alanında geçici ve kalıcı oyuntuların tarımsal sürdürülebilirlik açısından değerlendirilmesi

Abstract

Giriş ve hedefler Başlangıç döneminde çiftçiler tarafından fark edilememesinden ve sinsi bir şekilde ilerlemesinden dolayı özellikle işlenen tarım alanlarında en tehlikeli oyuntu türü geçici oyuntulardır. Oyuntular, tarım alanlarında ciddi yönetimsel ve finansal sorunları beraberinde getirmekle beraber, içinde ve çevresindeki üst toprak kalitesi, derinliği, su tutma kapasitesi, buna bağlı olarak mahsul verimi ve uzun vadeli çiftlik ekonomisini olumsuz etkilenmektedir. Arazi Toplulaştırma (AT) projeleri vasıtasıyla parçalanmış tarım alanları Tarla içi Geliştirme Hizmetleri’nin (TİGH) sağladığı modern altyapı ve üstyapı olanakları ile ideal tarım alanlarına dönüşmektedir. Yöntemler Sürdürülebilir Toprak Yönetimi (STY) ve Sürdürülebilir Arazi Yönetimi (SAY) kapsamında veri çeşitliliği, yeni alt ve üst donatıları (menfez, yol, dere geçişi, sulama sistemi, vb.), güncel blok ve parsel planı bakımından, AT projesi alanında oyuntu erozyonu gelişimi değerlendirilmiştir. Çalışma alanı olarak Nizip – Karkamış Toplulaştırma Alanı belirlenmiştir. Bulgular Çalışma kapsamında proje alanında kalıcı oyuntular ile taşınan toprak miktarı 371.857 ton olarak bulunmuştur. Örnek alan olarak seçilen geçici oyuntu alanında 7 Şubat 2013 tarihli yağış olayında 48,4m3 yani 72 ton toprak taşındığı ölçülmüştür. Sonuçlar Yüksek çözünürlüklü hava fotoğrafları ve uydu görüntüleri ile özellikle geçici oyuntuların yerlerinin belirlenmesi oldukça zordur. Ancak, hidrolojik analizler ile belirlenen drenaj ağı potansiyel ve halihazırda var olan oyuntu alanlarını işaret etmektedir. Toplulaştırma alanlarında hidrolojik analizlerden yararlanıldığında mikro havzalar bir bütün olarak ele alınabileceği için, yüzey hidrolojisi etkin bir şekilde hesaba katılarak blok ve parsel planı yapılabileceğine değinilmiştir.

Keywords

• Arazi toplulaştırması (AT)
• coğrafi bilgi sistemleri (CBS)
• erozyon
• kalıcı & geçici oyuntu

References

1. Balcı, A.N., 1996. Toprak Koruma. İstanbul Üniversitesi Yayınları No:3947, Orman Fakültesi Yayınları No:439. İstanbul, Türkiye.
2. Bennett, S. J., Casali, J., Robinson, K. M., & Kadavy, K. C. (2000). Characteristics of actively eroding ephemeral gullies in an experimental channel. Transactions of the ASAE, 43, 641–649.
3. Boardman, J., & Evans, R. 2020. The measurement, estimation and monitoring of soil erosion by runoff at the field scale: Challenges and possibilities with particular reference to Britain. Progress in Physical Geography, 44(1), 31e49.
4. Borelli, P., Alewell, C., Alvarez, P., Anache, J., A., Baartman, J., Ballabio, C., Bezak N., Biddoccu M., Cerda, A., Chalise, D., Chen, S., Chen, W., Giralamo, A., M., Gessesse, G., D., Deumlich, D., Diodato, N., Efthimiou, N., Erpul, G., Fiener, P., Freppaz, M., Panagos, P. 2021. Soil erosion modelling: A global review and statistical analysis. Science of the Total Environment, 780, 146494.
5. Capra, A., & La Spada, C. 2015. Medium-term evolution of some ephemeral gullies in Sicily (Italy). Soil and Tillage Research, 154, 34e43.
6. Capra, A., Porto, P., & Scicolone, B. (2009). Relationships between rainfall characteristics and ephemeral gully erosion in a cultivated catchment in Sicily (Italy). Soil & Tillage Research, 105, 77–87.
7. Capra, A., Mazzara, L. M., & Scicolone, B. 2005. Application of the EGEM model to predict ephemeral gully erosion in Sicily, Italy. Catena, 59, 133–146.
8. Casalí, J., Gim_enez, R., & Campo-Besc_os, M. A. 2015. Gully geometry: What are we measuring? Soils, 1(2), 509e513.

9. Cheng, H., Zou, X., Wu, Y., Zhang, C., Zheng, Q., & Jiang, Z. (2007). Morphology parameters of ephemeral gully in characteristics hillslopes on the Loess Plateau of China. Soil & Tillage Research, 94, 4–14.
10. Douglas-Mankin, K. R., Roy, S. K., Sheshukov, A. Y., Biswas, A., Gharabaghi, B., Binns, A., Rudra, R., Shrestha, N. K., & Daggupati, P. (2020). A comprehensive review of ephemeral gully erosion models. Catena, 195(April 2019), 104901.
11. Dönmez, İ. (2021). Çok hisseli tarım arazilerinde yaşanan sorunlar: Adana-Seyhan örneği. Mediterranean Agricultural Sciences, 34(2), 181-188.
12. Ediş, S., Aytaş, İ., & Özcan, A. U. (2021). ICONA modeli kullanarak toprak erozyon riskinin değerlendirilmesi: Meşeli (Çubuk/Ankara) Havzası Örneği. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 7(1), 15-22.
13. García-Ruiz, J. M., Beguería, S., Nadal-Romero, E., González-Hidalgo, J. C., Lana-Renault, N., & Sanjuán, Y. (2015). A meta-analysis of soil erosion rates across the world. Geomorphology, 239, 160-173.
14. Herweg, K. 1996. Field manual for assessment of current erosion damage. SCRP, Ethiopia and center for Environment and Development, University of Berne, Berne, Switherland.
15. Imeson, A. C., & Kwaad, F. J. P. M. 1980. Gully types and gully prediction. Geografisch Tijdschrift, 14(5), 430e441. IPCC. 2019. Climate change and land - summary for Policymakers (draft). In Intergovernmental Panel on Climate Change Special Report on climate change, esertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems.
16. Li, H., Cruse, R.M., Bingner, R.L., Gesch, K.R., Zhang, X., 2016. Evaluating ephemeral gully erosion impact on Zea mays L. yield and economics using AnnAGNPS. Soil Tillage Res. 155, 157–165.
17. Li, L., Du, S., Wu, L., & Liu, G. (2009). An overview of soil loss tolerance. Catena, 78(2), 93-99.
18. MGM, 2023. Gaziantep Meteoroloji İstasyonu Uzun Yıllar İklim Verileri. https://www.mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik.aspx?k=A&m=GAZIANTEP, Erişim tarihi. 22 Kasım 2023
19. McVay, K. A., Budde, J. A., Fabrizzi, K., Mikha, M. M., Rice, C. W., Schlegel, A. J., Peterson, D. E., Sweeney, D. W. ve Thompson, C., 2006. Management Effects on Soil Physical Properties in Long-Term Tillage Studies in Kansas. Soil Sci. Soc. Am.J., 70, 434-438.
20. Panagos, P., Borrelli, P., & Poesen, J. 2019. Soil loss due to crop harvesting in the European union: A first estimation of an underrated geomorphic process. The Science of the Total Environment, 664, 487e498.
21. Pathak, P., Wani, S. P., & Sudi, R. 2006. Gully control in SAT watersheds. Journal of SAT Agricultural Research, 2(1), 1e23.
22. Poesen, J. 2018. Soil erosion in the Anthropocene: Research needs. Earth Surface Processes and Landforms, 84(October 2017), 64e84.
23. Poesen, J., Nachtergaele, J., Verstraeten, G., & Valentin, C. 2003. Gully erosion and environmental change: Importance and research needs. Catena, 50(2e4), 91e133.
24. Poesen, J., Vandekerckhove, L., Nachtergaele, J., Oostwoud Wijdenes, D., Verstraeten, G., & Van Wesemael, B. 2002. Gully erosion in dryland environments. In Dryland rivers: Hydrology and geomorphology of semi-arid channels.
25. Poesen, J., 1993. Gully typology and gully control measures in the European loess belt. Farm Land Erosion in Temperate Plains Environment and Hills. In Proc. Symposium, saint-cloud, paris, 1992 (pp. 221e223).
26. Smith, L. M. (1993). Investigation of ephemeral gullies in loessial soils in Mississippi (pp. 1-5). US Army Engineer Waterways Experiment Station.
27. Xu, X., Zheng, F., Wilson, G. V., & Wu, M. (2017). Upslope inflow, hillslope gradient and rainfall intensity impacts on ephemeral gully erosion. Land Degradation & Development, 28(8), 2623-2635.