Borlu toprakların ıslahı için gerekli yıkama suyunun belirlenmesine yönelik matematiksel modellerin elde edilmesi

Abstract

Tuzlu toprakların ıslahında kullanılacak olan yıkama suyu miktarının belirlenmesi, yapılacak yıkamanın başarısı açısından önemlidir. Bu çalışma, Aksaray Üniversitesi Yerleşkesinde 500 ha borlu-sodyumlu alana sahip topraklarda gerçekleştirilmiştir. Bor yıkama verilerini elde etmek için dokuz adet (2 x 2 m) parsel kullanılmıştır. Parsellerin 0-25, 25-50, 50-75, 75-100 cm derinlikten toprak örnekleri alınmış ve elde edilen değerlerle yıkama suyu miktarı modelleri oluşturulmuştur. Toprak pH’nın yüksek olması sebebiyle, pH’nın düşürülmesi ve yıkama etkinliğinin arttırılması amacıyla yıkama parsellerine 4 ve 8 kg kükürt (S) kullanılmıştır. Yıkama suyu 30 cm olarak dört periyotta verilmiştir. Elde edilen yıkama suyu miktarının ampirik modellerinin farklı matematiksel ifadeleri olan; hiperbol, üstel, kuvvet ve logaritmik modeller ele alınmış ve her kükürt dozu için en uygun modeller tespit edilmiştir. Bu modellerin uygunluğunun tespiti için model seçim ölçütleri uygulanmıştır. Uygulamada elde edilen matematiksel modeller seçim ölçütlerine göre değerlendirildiğinde, S₁ uygulamasında deneysel verileri en başarılı logaritmik model tanımlamaktadır. 

Keywords

• Bor,Borlu topraklar,Yıkama,Yıkama suyu normu,Modelleme

Development of mathematical models for calculating amount of leaching water for remediation of boron problematic soils

Abstract

Determination of the amount of water for reclamation of salt affected soils is important for the success of the leaching. This study was carried out in Aksaray University Campus on 500 ha boron-sodium rich soils. Nine (2 x 2 m) parcels were used to obtain experimental data for leaching. Soil samples were taken from 0-25, 25-50, 50-75, 75-100 cm depth of parcels and models were developed to predict amount of leaching water. Due to high pH of the soil, 4 and 8 kg of sulphur (S) were incorporated in the leaching parcels to decrease the pH and increase the leaching efficiency. The leaching process was made by given 30 cm fresh water in four periods. Analytical expressions of hyperbola, exponential, power and logarithmic models were fitted to experimental data. The most appropriate models were determined by model selection criteria. When the mathematical models obtained in the application are evaluated according to the compatibility criteria, in the application of S₁, the most successful logarithmic model describes the experimental data.

Keywords

• Boron soils,Leaching,Leaching water norm,Modelling

References

1. [1] Reisenauer, H. M., Walsh, L. M. and Hoeft, R.G.,Testing soils for sulphur, boron, molybdenum, and chlorine, In: Soil Testing and Plant Analysis, Rev. Ed. L. M. Walsh and J. D. Beaton (eds.), Soil Science Society of America, Madison, WI, pp. 173–200,1973.
2. [2] Keren, R. and Bingham, F.T., Boron in Water, Soiln and Plants, Adv. Soil Sci., 1, 229, 1985.
3. [3] Eaton, F.M., Wilcox, C.V., The behavior of boron in soil, United States Department of Agriculture tecnical bulletin 696:1-57, 1939.
4. [4] Goldberg, S., Chemistry and mineralogy of boron in soils, In Boron and its Role in Crop Production, Ed. U. C. Gupta, CRC Press, Boca Raton, USA, pp, 3–44, 1993.
5. [5] Sönmez, B. ve Beyazgül, M., Türkiye’de Tuzlu ve Sodyumlu Toprakların Islahı ve Yönetimi, Sulama ve Tuzlanma Konferansı 12-13 Haziran, Şanlıurfa, s. 269-286, 2008.
6. [6] Gezgin, S., Gökmen, F., Dursun, N., Babaoğlu, M., Hakkı, E.E.,I. Ulusal Bor Çalıştayı Bildiriler Kitabı, Ankara, P. 460, 2005.
7. [7] Evans, L. J., Retention of boron by agricultural soils from Ontario, Can. J. Soil Sci., 67, 33–42, 1987.
8. [8]Dursun, S. A., Mikailsoy, F. D., Borlu toprakların ıslahında kükürtün etkisi, NWSA: Ecological Life Sciences, pp. 1-10. April, 5A0076, 10. (2), 2015.

9. [9] Goldberg, S., Reactions of Boron with Soil, US Salinity Laboratory, USA, Plant and Soil 193: 35-48, 1997.
10. [10] Hingston, F.J., Reaction between boron and clays, Aust., J. Soil Res., 2:83-95, 1964.
11. [11] Xu, J. M., Wang, K., Bell, R. W., Yang, Y. A. and Huang, L. B., Soil Boron Fractions and Their Relationships to Soil Properties, Soil Science Society of America Journal, 65.133–138, 2001.
12. [12] Güneş, A., Gezgin, S., Kalınbacak, K., Özcan, H., Çakmak, İ., Bor elementininBitkiler İçin Önemi, Bor Dergisi, Boron 2(3),168-174,2017.
13. [13] Fleming, G. A., Essential micronutrienst I; Boron and Molybdenum, In applied soil trace elements, B. E. Davies, John Wiley and Sons, New York, pp. 155-197,1980.
14. [14] Gupta, U.C., Relationship of total and hot-water soluble boron, and fixation of added boron, to properties of Podzol soils, Soil Sci. Soc. Am. Proc. 32, 45–48, 1968.
15. [15] Sönmez, B., Türkiye çoraklık kontrol rehberi, Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Ankara, 33, 2003.
16. [16] Mikailsoy, F.D., Tuzlu toprakların yıkanmasının matematiksel modellenmesi, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi,2(1)33-37, 2014.
17. [17] Dursun, S. A.,Tuzlu-sodyumlu-borlu toprakların ıslahıve matematiksel modellenmesi,Doktora Tezi, Selçuk Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, 2017.
18. [18] Reeve, R.C., Pillsbury, A.F., Wilcox, L.V., Reclamation of saline and high boron soil in the Coachella Valley of California. Hilgardia, Berkeley, V.24, p.69–91,1955.
19. [19] Reeve, R.C., The relation of salinity to irrigation and drainage requirements, 3rd Congress, Inter. Commission on Irrigation and Drainage, 10, p. 10:175-10.187, 1957.
20. [20] Safoora, A.K., Homaee, M., Pazira, E., A Parametric Desalinization Model for Large Scale Saline Soil Reclamation, J. Basic. Appll. Sci. Res. 3(3) 774-783, 2013.
21. [21] Sönmez, B., Ağar, A., Bahçeci, İ., Mavi, A., Yarpuzlu, A., Türkiye çorak ıslahı rehberi, Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü A.P.K. Dairesi Başkanlığı, Toprak ve Su Kaynakları Araştırma Şube Müdürlüğü, Ankara,Yayın No: 93. Rehber No:12, 1996.
22. [22] Omar, M.S., Karaca, A. and Sözüdoğru, S., The simulation model of salt boron transport in surface soil, journal of engineering sciences, 3: 829-836s, 1998.
23. [23] Bahçeci İ., Determination of salt leaching and gypsum requirements with field tests of saline-sodic soils in central Turkey, Irrigation and Drainage, 58: 332-345,2009.
24. [24] Anonim, Aksaray Üniversitesi kampüs alanı planlama arazi sınıflandırma ve drenaj raporu, Orman ve Su İşleri Bakanlığı Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, 4. Bölge Müdürlüğü, Konya, Proje No: 1601, s, 12-16, 2014.
25. [25] Burnham, K.P., Anderson, D.R. Model selection and multimodel inference: A Practical Information-Theoretic Approach, 2nd ed. Springer-Verlag, New York, 488 p., 2002.
26. [26] Hoffmann, J.P., Linear regression analysis: applications and assumptions. Second Edition, Brigham Young University, 285 p., 2010.
27. [27] Lewis. F., Butler, A., Gilbert, L., A unified approach to model selection using the likelihood ratio test. Methods Ecol. Evol. 2:155–162, 2011.
28. [28] Mikailsoy, F., Carman, K., Ozbek, O., Non-Linear modelling to describe the wind erosion rate in different tillage practices, Fresenius Environmental Bulletin, v.27,3,1604-1612, 2018.
29. [29] Montgomery, D.C., Peck, E.A., Vining, G.G., Introduction to linear regression analysis, 5rd Edition, John Wiley & Sons, New York, 645 p., 2012.
30. [30] Nash, J.E., Sutcliffe, J.V., River flow forecasting through conceptual models, Part I – A discussion of principles. J. Hydrol., 10:282-290, 1970.
31. [31] Willmott, C.J., On the validation of models. Physical Geography 2: 184–194,1981.
32. [32] Akaike, H., Information Theory as an extension of the maximum likelihood principle. Second International Symposium on Information Theory, Akademia Kiado, Budapest, 1973.