Determination and Mapping of Crust Formation Risk Situations of Çorum Basin Soils

Abstract

Soil is an important element for human life. Therefore, it is necessary to protect the soil and it use in accordance with its purpose. However, with the increase in population, the pressure on the land increases and the problems of misuse of the lands arise. Therefore, land degradation due to human influence is becoming a serious problem in our country. One of these problems is the formation of soil crust. The crust formation prevents infiltration and it causes accumulate of water on the surface. Thus, this case create soil erosion problem particularly at slope area. Also, the formation of crust reduces the yield of agricultural products. The present study was carried out in the Çorum Stream Basin, which has a semi-arid climate. Total 282 soil samples were taken from the study area. Some physico-chemical and crust formation analysis were performed for soil samples which were coordinated. Then, the crust formation was calculated and its spatial distribution map was produced by selecting the appropriate interpolation method. According to the results obtained, 54.0% of the study area has a very severe crusting risk. These areas have been generally used under intensive agricultural activities. Therefore, considering the climatic and soil conditions of the study area, some measures such as increasing the organic matter level, realizing the appropriate use of the land, and applying the irrigation method developed without disturbing the physical and chemical structure of the soil should be taken.

Keywords

• Crust formation
• physico-chemical soil properties
• interpolation models

ÇORUM ÇAYI HAVZASI TOPRAKLARININ KABUK OLUŞUM RİSK DURUMLARININ BELİRLENMESİ VE HARİTALANMASI

Abstract

Toprak insanın yaşamını sağlaması için önemli bir unsurdur. Bu nedenle, toprağın korunması, amacına uygun şekilde kullanılması gerekmektedir. Ancak, nüfus artışı ile toprak üzerindeki baskı artmakta ve arazilerin yanlış kullanım problemleri ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle, ülkemizde insan etkisi ile arazi bozulumu ciddi bir problem haline gelmektedir. Bu problemlerden bir tanesi de toprak kabuk oluşumudur. Kabuk oluşumu sızmayı engelleyerek, suyun yüzeysel olmasına sebep olmaktadır. Özellikle eğimli arazilerde bu durum erozyon sorununa neden olmasının yanı sıra, tarım ürünlerinin verimini ve kalitesini düşürmektedir. Bu çalışma, yarı kurak bir iklim özelliği gösteren 1510 km² alana sahip Çorum Çayı Havzası’nda yürütülmüştür. Çalışma alanından toplam 282 toprak örneği alınmıştır. Koordinatlandırılmış toprak örneklerinde bazı fiziko-kimyasal ve kabuk oluşumu için analizler yapılmıştır. Daha sonra, kabuk oluşumu hesaplanmış ve uygun enterpolasyon yöntemi "kriging" seçilerek kabuk oluşumu haritası üretilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre çalışma alanının % 54,0’ı çok şiddetli kabuklanma eğilimindedir. Çok şiddetli kabuklanma genellikle, yoğun tarımsal faaliyetlerini yapıldığı alanlardır. Bu nedenle, alanın iklim ve toprak koşulları dikkate alınarak organik madde düzeyinin artırılması, arazinin uygun kullanımı, toprağın fiziksel ve kimyasal yapısını bozmadan geliştirilen sulama yönteminin uygulanması gibi önlemler alınması gerekmektedir.

Keywords

• fiziko-kimyasal toprak özellikleri
• Kabuk oluşumu
• enterpolasyon modelleri

References

1. Anonim, 2020. Türkiye’de Erozyonun Genel Değerlendirmesi, https://www.tarimorman.gov.tr/CEM/Menu/32/Erozyon-Kontrolu. Erişim Tarihi: 15.02.2020.
2. Bal, L., Şeker, C., Ersöy Gümüş, İ. 2011. Kaymak Tabakası Oluşumuna Fiziko-Kimyasal Faktörlerin Etkileri. Selçuk Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 25 (3), 96-103.
3. Bately, T., Davies, D.B., 1971. Soil structure and the production of arable crops. Journal of Agriculture Soc, 132, 106–122.
4. Başkan, O., Dengiz, O., Köşker, Y., Demirkıran, O. 2017. Toprak Kabuk Oluşumu Üzerine Arazi Kullanimi/Arazi Örtüsü ve Organik Madde Değişiminin Etkisi, 5. Uluslararası Katılımlı Toprak ve Su Kaynakları Kongresi, Kırklareli, Cilt 1, 598-605.
5. Bayraklı, B., Dengiz, O. 2020. An evaluation of heavy metal pollution risk in tea cultivation soils of micro catchments using various pollution indexes under humid environmental condition. Rendiconti Lincei Scienze Fisiche e Naturali, 31, 393–409.
6. Blacke, G.R., Hartge, K.H. 1986. Bulk density. In Klute, A. (ed). Methods of soil analysis. Part 1. Physical and mineralogical methods. 2nd ed. Agronomy 9, 363-382.
7. Bouyoucos, G.J. 1951. A Recalibration of the hydrometer method for making mechanical analysis of soil. Agronomy Journal, 43, 434-438.
8. Bölük, 2016a. Erinç iklim sınıfına göre Türkiye iklimi. Orman ve Su İşleri Bakanlığı Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Ankara.

9. Bölük, 2016b. De Mortanne kuraklık indsine göre Türkiye iklimi. Orman ve Su İşleri Bakanlığı Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Ankara.
10. Bremner, J.M., Mulvaney, C.S. 1982. Nitrogen-Total. In:Page, A.L., Miller, R.H., Keeney, D.R (Eds.), Methods of Soil Analysis, Part 2. Chemical and Microbiological Properties. 2 nd ed. Agronomy 9: 595-624.
11. Courty, M.A. 1985. Morphology and genesis of soil surface crusts in semi arid conditions P64-71. In: Callebant, F., Gabriels, D., DeBoodt, M. (Eds.), Assessment of Soil Surface Sealing and Crusting. Flader Research Centre for Soil Erosion and Soil Conservation, Ghent, Belgium.
12. Dede, V., Dengiz, O., Demirağ Turan, İ., Türkeş, M., Gökçe, C., Serin, S. 2020. Ilgaz Dağları Periglasyal Şekillerinde Oluşmuş Toprakların Fizikokimyasal Özellikleri ile Bazı Erozyon Duyarlılık Parametreleri Arasındaki İlişkilerin Belirlenmesi. Coğrafi Bilimler Dergisi, 18(1), 99–123.
13. Demirağ Turan, İ. Dengiz, O., Özkan, B. 2019. Spatial assessment and mapping of soil quality index for desertification in the semi-arid terrestrial ecosystem using MCDM in interval type-2 fuzzy environment. Computers and Electronics in Agriculture, 164, 104933. https://doi.org/10.1016/j.compag.2019.104933.
14. Dengiz, O. 2020. Soil quality index for paddy fields based on standard scoring functions and weight allocation method. Archives of Agronomy and Soil Science, 66(3), 301-315. doi:10.1080/03650340.2019.1610880.
15. Dönmez, Y. 1984. Umumi Klimatoloji ve İklim Çalışmaları, Güryay Matbaacılık, İstanbul.
16. European Environment Agency, 2018. CORINE Land Cover. https://www. eea.europa.eu/publications/COR0-landcover
17. Feng, G., Sharratt B., Vaddella V. 2013. Windblown soil crust formation under light rainfall in a semiarid region. Soil & Tillage Research, 128, 91–96.
18. Gerard, C.J. 1965. The Influence of Soil Mositure, Soil Texture, Drying Conditions and Exchangeable Cations on Soil Strength. Soil Science Society of America Journal, 29, 641-645.
19. Gicheru, P., Gachene, C., Mbuvi, J., Marea, J. 2004. Effects of soil management practices and tillage systems on surface soil water conservation and crust formation on a sandy loam in semi-arid Kenya. Soil & Tillage Research 75, 173–184.
20. Hadas, A., Stibbe , E. 1977. Soil crusting and emergence of wheat seedlings. Argon. J, 69, 547–550.
21. Hussian, S.M., Slmille, G.W., Collins J.F. 1985. Laboratory Studies of Crust Development in Irish and Iraqı Soils. II. Effects of Some Physico-Chemical Constituents on Crust Strength and Seedling Emergence, Soil & Tillage Research, 6, 123- 138.
22. IBM Corp. 2015. Released 2015. IBM SPSS Statistics for Windows, Version 23.0. IBM Corp., Armonk, NY.
23. Kanar, E ve Dengiz, O. 2015. Madendere Havzası Topraklarında Arazi Kullanım/Arazi Örtüsü ile Bazı Erozyon Duyarlılık İndeksleri Arasındaki İlişkinin Belirlenmesi. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 2(1), 15-27.
24. Lipiec, J., Hatano, R. 2003. Quantification of Compaction Effects on Soil Physical Properties and Crop Growth. Geoderma, 116, 107-136.
25. Lutz, J.F., 1952. Mechanical Impedance and Plant Growth. In : Soil Physical Conditions and Plant Growth (Shaw, B.T., ed.), Academic Pres, New York, 491.
26. Mallants, D., Mohanty, B. P., Jacques, D., Feyen, J. 1996. Spatial Variability of Hydraulic Properties in a Multi-layered Soil Profile, Soil Science, 161(3), 167-181. doi: 10.1097/00010694-199603000-00003
27. Mualem, Y., Assoulin, S., Rohdenburg, H. 1990. Rainfall induced seal (B). Application of a new model to saturated soils. Calena 17, 2105–2108.
28. Nuttal, W.F. 1982. The Effect of Seedling Depth, Soil Moisture Regime and Crust Strength on Emergence of Rape Cultivars, Agronomy J., 74, 1018-1022.
29. Öztürk, E., Özdemir, N. 2006. Topraklarda Kabuk Oluşumu, Çeşitleri ve Önlenmesi, OMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 21 (2), 275-282.
30. Pieri, C. 1989. Fertilite des terres de savane. Bilan de trente annees de recherche et de developpement agricole au sud du Sahara. IRAT, Paris, 444 pp.
31. Sağlam, M., Dengiz, O. Saygın, F. 2015. Assessment of Horizantal and Vertical Variabilities of Soil Quality Using Multivariate Statistics and Geostatistical Methods. Communications in Soil Science and Plant Analysis. DOI: 10.1080/00103624.2015.1045596. 46:1677–1697.
32. Saygın, F., Dengiz, O., İç, S. 2019. Mikro Havza Ölçeğinde Erozyona Duyarlılık Parametreleri İle Bazı Toprak Özellikleri Arasındaki İlişkilerin Belirlenmesi. Toprak Su Dergisi, Özel sayı, 15-23.
33. Soil Survey Staff, 1992. Procedures For Collecting Soil Samples and Methods Of Analysis For Soil Survey. Soil Survey Invest. Rep. I. U.S. Gov. Print. Office, Washington D.C.
34. Soil Survey Staff, 1993. Soil soil survey manual, USDA. Handbook No: 18 Washington D.C.
35. Şeker, Ş., Karakaplan, S. 1999. Konya Ovasında Toprak Özellikleri ile Kırılma Değerleri Arasındaki İlişkiler. Turkish journal of Agriculture and Forestry, 23, 183-190.
36. Tuçay, T., Dengiz, O., Başkan, O., Bayramin, İ., Kılıç, Ş. 2017. Altınova Tarım İşletmesi Topraklarının Kabuk Oluşumu ve Erozyon Duyarlılık Durumlarının Konumsal Dağılımlarının Belirlenmesi. 5. Uluslararası Katılımlı Toprak ve Su Kaynakları Kongresi, Kırklareli, Cilt 1, 669-680.
37. Türkes, M., Öztas, T., Tercan, E., Erpul, G., Karagöz, A., Dengiz, O., Doğan, O., Şahin, K., Avcıoğlu, B. 2020. Desertification vulnerability and risk assessment for Turkey via an analytical hierarchy process model. Land Degradation Development, 31, 205–214. https://doi.org/10.1002/ldr.3441.
38. Wilding, L. P. 1985. Spatial variability: It's Documentation, Accommodation and Implication to Soil Surveys. In: Soil Spatial Variability. (Eds: Nielsen, D.R. and J. Bouma) Pudoc, Wageningen, The Netherlands, p. 166-194.
39. Valentin, C., 1985. Surface crusting of arid sandy soils. In: Callebant, F., Gabriels, D., DeBoodt, M. (Eds.), Assessment of Soil Surface Sealing and Crusting. Flader Research Centre for Soil Erosion and Soil Conservation, Ghent, Belgium, pp. 40–47.
40. Valentin, C. 1991. Surface Crusting in Two Alluvial Soils of Northern Niger, Geoderma, 48, 201–222.
41. Van Wambeke, A.R. 2000. The Newhall Simulation Model for estimating soil moisture & temperature regimes. Department of Crop and Soil Sciences. Cornell University, Ithaca, NY.
42. Yıldız, N., Akbulut, Ö., Bircan, H. 1998. İstatistiğe Giriş, Şafak Yayınevi, Erzurum.
43. Zhou, H., Chen, Y., Li, W. 2010. Soil properties and their spatial pattern in an oasis on the lower reaches of the Tarim River, northwest China. Agricultural Water Management, 97, 1915–1922.