Determination of The Spatial and Temporal Soil Degradation Changes in Çelikli Pond Basin

Abstract

Soil degradation refers to physical, chemical and biological changes in soil that adversely impact its production potential. It is difficult land sustainability where soil degradation is seen, as there is an increase in soil loss due to increased soil erodibility. This study has been conducted in catchment area of 10,412 km2 of Çelikli Village, which is part of Tokat–Artova district. The study was performed in covers 2 periods; first in 2001 and second in 2012. To determine soil degradation, aggregate stability, texture, soil crusting index, bulk density, penetration, coarse material, phosphorus, potassium, cation exchange capacity (CEC), organic material, lime contents and pH values were identified. Grass samples were collected periodically to compare dry grass yield, grazing capacity and grassland allocation per animal. It was not detected significantly statistical variation between 2001 and 2012 in terms of some characteristics such as contents of sand, clay and silt, coarse material, pH, CEC, organic material and potassium values. However, it was identified that the phosphorus values changed in the basin soil during this period. Soil crusting tendency did not show differ between the periods and it had been found to be very low. As a result of second period analysis, it has seen that 72,22% of basin has a value of soil aggregate stability lower than 50% and has soil penetration in 0,992 km2 of basin area. It has been seen that the grass yield and grazing capacity reduced, resulting in an increase in the required grassland allocation per animal. Basin soil loss was calculated and compared by using USLE equation. Soil loss amounts of the basin for 2001 and 2012 was average 3,55 tha-1year-1 and 5,68 tha-1year-1 respectively. 

Keywords

• Desertification
• soil degradation
• desertification monitoring
• catchment
• Tokat

Tokat Artova Çelikli Gölet Havzasında Toprak Bozulmasının Yersel ve Zamansal Değişiminin Belirlenmesi

Öz

Toprak bozulması, toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerinin toprağın üretim potansiyelini azaltacak şekilde değişmesi olayıdır. Toprak bozulmasının görüldüğü alanlarda arazilerin sürdürülebilirliği zorlaşmakta, toprakların erozyona duyarlılığının artması sonucu toprak kayıplarında artışlar olmaktadır. Bu çalışma Tokat-Artova ilçesi Çelikli Beldesi sınırlarında 10,412 km2 alana sahip su toplama havzasında gerçekleştirilmiştir. Çalışma iki dönemi kapsamaktadır. İlk çalışma 2001 yılı, ikinci çalışma ise 2012 yılında gerçekleştirilmiştir. Toprak bozulmasını belirlemek için havza topraklarında agregat stabilitesi, tekstür, kaymak bağlama eğilimi, hacim ağırlığı, sıkışma, iskelet yüzdesi, fosfor, potasyum, katyon değişim kapasitesi (KDK), organik madde, kireç içeriği ve pH değerleri incelenmiştir. Mera alanlarından dönemsel olarak alınan ot örnekleri ile kuru ot verimi, otlatma kapasitesi ve hayvan başına düşen mera alanları karşılaştırılmıştır. Aradan geçen on bir yıllık süreçte havza topraklarının kum, kil, silt içeriklerinde, iskelet yüzdesi, pH, KDK, organik madde, potasyum içeriklerinde istatistiksel olarak anlamlı bulunabilecek değişim belirlenmemiştir. Havza topraklarının fosfor içeriklerinde artış belirlenmiştir. Kaymak bağlama eğiliminde dönemsel olarak bir farklılık tespit edilememiş ve havza topraklarının kaymak bağlama eğilimleri çok düşük bulunmuştur. İkinci dönem çalışması sonucu havza alanının %72,22’sinde toprakların agregat stabilitelerinin %50’den az olduğu ve havzanın 0,992 km2’lik alanında toprak sıkışması olduğu tespit edilmiştir. Mera alanlarının kuru ot verimleri ve otlatma kapasitesinin azaldığı bunun sonucunda da hayvan başına düşen gerekli mera alanlarının arttığı belirlenmiştir. Havza alanının USLE eşitliği yardımı ile toprak kaybı miktarları hesaplanarak karşılaştırılmıştır. Havzada oluşan toprak kaybı miktarı 2001 yılı çalışması için ortalama 3,55 ton ha-1yıl-1, 2012 çalışması için toprak kaybı miktarı 5,68 ton ha-1yıl-1 olarak belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• çölleşme
• toprak bozulması
• çölleşmenin izlenmesi
• havza
• Tokat

References

1. Anonim (1998). Türkiye mera yönetmeliği. Resmi Gazete 31.07.1998 tarih ve 23419 sayı.
2. Anonymous (2005). Ecosystems and Human Well-being World Health Organization, Millennium Ecosystem Assessment, Geneva, Switzerland.
3. Babalık, A.A., Sönmez, K. (2010). Isparta İli Bozanönü Köyü Kırtepe Merasında botanik kompozisyonun belirlenmesi üzerine bir araştırma, Bartın Orman Fakültesi Dergisi, Cilt: 12, Sayı: 17, s. 27-36.
4. Bakır, Ö. (1963). O.D.T.Ü arazisinde bir mera etüdü, A.Ü. Ziraat Fakültesi Yayınları No: 382, Ankara.
5. Bakır, Ö. (1970). Orta Doğu Teknik Üniversitesi Arazisinde Bir Mera Etüdü, A.Ü. Ziraat Fakültesi Yayınları No: 232, Ankara.
6. Bayer, C., Martin-Neto, L., Mielniczuk, J., Pillon, C.N., Sangoi, L. (2001). Changes in soil organic matter fractions under subtropical no-till cropping systems, Soil Science Society of America Journal, 65, 1473–1478.
7. Boix-Fayos, C., Calvo-Cases, A., Imeson, A. C. (2001). Influence of soil properties on the aggregation of some Mediterranean soils and the use of aggregate size and stability as land degradation indices. Catena, 44, 47 –67.
8. Brevik, E.C., Cerdà, A., Mataix-Solera, J., Pereg, L., Quinton, J.N., Six, J., Van Oost, K. (2015). The interdisciplinary nature of Soil. Soil, 1: 117–129.

9. Buhmann, C., Beukes, D. J., Turner, D.P. (2006). Clay mineral associations in soils of the Lusikisiki area, Eastern Cape and their agricultural significance, South African Journal of Plant and Soil, 23, 78 –86
10. Cammeraat, L. H., Imeson, A. (1998). Deriving indicators of soil degradation from soil aggregation studies in SE Spain and S France, Wageningen. Geomorphology, 23(2), 307–321.
11. Çanga, M.R. (1995). Toprak ve su koruma. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi yayınları, Yayın no: 1386, Ders kitabı: 400, 118 s., Ankara.
12. Chivenge, P. P., Murwira, H. K., Giller, K. E., Mapfumo, P., Six, J. (2007). Long-term impact of reduced tillage and residue management on soil carbon stabilization: Implications for conservation agriculture on contrasting soils. Soil and Tillage Research, 94, 328–337.
13. Craul, P.J. (1999). Urban Soils: Applications and Practices, Wiley, Toronto.
14. Dexter, A.R. (2004). Soil physical quality: I. Theory, effects of soil texture, density, and organic matter, and effects on root growth. Geoderma, 120(3–4), 201–214.
15. DMİ (2017). Aksaray İli uzun yıllık meteorolojik verileri (Yazılı Görüşme).
16. ESRI (2011). Environmental Systems Research Institute, ArcGIS for Desktop, Version 10.1. – Redlands CD ROM.
17. Gerard, C.J., Sexton, P., Shaw, G. (1982). Physical factors influencing soil strength and root growth, Agronomy Journal, 74:875-879.
18. Gökkuş, A., Avcı, M., Aydın, A., Mermer, A., Ulutaş, Z. (1993). Yükseklik eğim ve yöneyin mera vejetasyonlarına etkileri, Tarım Orman Köyişleri Bakanlığı Doğu Anadolu Tarımsal Araştırma Enstitüsü Yayın no: 13, A.Ü. Ziraat Fakültesi Ofset Tesisi, Erzurum.
19. Karaş, E., Oğuz, E., Koçyiğit, R. (2017). Çelikli havzası arazisinin detaylı toprak etüt, haritalama ve sınıflandırılması, Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 32:105-113.
20. Karaş, E., Oğuz, İ. (2015). A new approach to determine land use planning and soil conservation measures based on soil erosion classification, Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 10:2, 145–158.
21. Lal, R. (1988). Soil erosion research methods, Soil and Water Conservation Society, Iowa, USA.
22. Lal, R., Blum, N.H., Valentine, C., Stewart, B.A. (1997). Methods for assesment of soil degredation. Advances in Soil Science. CRC press, New York.
23. Lema, B., Mesfin, S., Kebede, F., Abraha, Z., Fitiwy, I., Haileselassie, H. (2019). Evaluation of soil physical properties of long-used cultivated lands as a deriving indicator of soil degradation, north Ethiopia, Physical Geography, 40:4, 323-338.
24. Mesfin, S., Taye, G., Desta, Y., Sibhatu, B., Muruts, H., Mohammedbrhan, M. (2018b). Shortterm effects of bench terraces on selected soil physical and chemical properties: Landscape improvement for hillside farming in semi-arid areas of northern Ethiopia. Environmental Earth Sciences, 77, 390.
25. Mesfin, S., Taye, G., Hailemariam, M. (2018a). Effects of integrated soil and water conservation measures on soil aggregate stability, soil organic matter and soil organic carbon stock of smallholder farmlands in semi-arid Northern Ethiopia. Carbon Management, 9,1-10.
26. Middleton, N., Stringer, L.C., Goudie, A., Thomas, D.S.G. (2011). The Forgotten Billion: MDG Achievement in the Drylands, UNCCD-UNDP, New York and Nairobi.
27. Mills, A.J., Fey, M.V., Gronkroft, A., Peterson, A., Medinski, T.V. (2006). Unravelling the effects of soil properties on water infiltration: Segmented quantile regression on a large data set from arid southwest Africa. Australian Journal of Soil Research, 44, 783–797.
28. Oğuz, İ. (1997). Tokat yöresinde koluviyal toprak grubunda üniversal denklemin K, R, C ve P faktörleri. Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü, Araştırma Yıllığı 1996. Yayın No 102, 69-79, Ankara.
29. Özmen, T. (1977). Konya İli meralarının bitki örtüsü üzerinde araştırmalar, Doktora Tezi (Yayınlanmamış). A.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü. Ankara.
30. Paz-Ferreiro, J., Fu, S. (2016). Biological indices for soil quality evaluation: perspectives and limitations. Land Degradation, Development, 27, 14–25.
31. Reynolds, W. D., Topp, G. C. (2008). Soil Water. Analyses, Principles and Parameters. In M. R. Carter, E. G. Gregorich (Eds.), Soil Sampling and Methods of Analysis (pp. 1–198). Boca Raton: CRC Press, Taylor and Francis Group.
32. Taylor, H.M., Robertson, G.M., Parker, J.J. (1966). Soil strength-root penetration relations for medium to coarse –textured soil materials. Soil Science, 102:18-23.
33. Tükel, T., Hatipoglu, R. (1997). Çayır mera amenajmanı. Çukurova Üniversitesi. Ziraat. Fakültesi Ofset Atölyesi, s.152, Adana.
34. Tüzüner, A. (1990). Toprak ve su analiz el kitabı, Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü, Ankara.
35. Veihmeyer, F.J., Hendrickson, A.H. (1948). Soil density and root penetration, Soil Science, 65, 487– 494.
36. Vepraskas, M.J., Wagger, M.G. (1989). Cone index values diagnostic of where subsoiling can increase corn root growth, Soil Science Society of America Journal, 53:1499-1506.
37. Vepreskas, M.J., Miner, G.S. (1986). Effects of subsoiling and mechanical impedance on tobacco root growth in coarse-textured soils, Soil Science Society of America Journal, 50:423-427.
38. Wischmeier, W.H., Smith, D.D. (1978). Predicting rainfall erosion losses. Agricultural Handbook 537, USDA, 58 pp, Washington, D.C., USA.
39. Yılmaz, T. (1977). Konya İli sorun alanlarında oluşan meraların bitki örtüsü üzerinde araştırmalar. Konya B.T.A.E. Genel Yayın No: 46, Raporlar Serisi No: 32, Konya.