Conference Paper

Evaluation of Seasonal Effects of Tillage and Drainage Management Practices on Soil Physical Properties and Infiltration Characteristics in a Silt-Loam Soil

Number: 32 December 31, 2021
TR EN

Toprak İşleme ve Drenajın Siltli-Tınlı Bir Toprağın Fiziksel Özellikleri ve Sızma Karekterleri Üzerine Mevsimsel Etkilerinin İncelenmesi

Öz

Yüzey akış, buharlaşma-terleme, ve toprak su tutma kapasitesi gibi toprak hidrolojik süreçlerinin daha iyi tahmin edilmesi ve anlaşılması için toprak işleme ve drenaj yönetiminin toprakta infiltrasyon karekteristiklerine etkilerinin araştırılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmanın amaçları i) toprak işleme ve drenaj tekniklerinin toprak fiziksel özelliklerine ve toprakta infiltrasyona etkilerini izlemek ve ii) deneme parsellerinden ölçümlerle üretilen infiltrasyon modellerinin tahmin süreçlerindeki hassasiyetlerinin tahminci model ve optimize edilen model arasında karşılaştırmaktır. Araştırmanın yapıldığı arazi Crosby-Kokomo toprak serileri (ince, karışık, mezik, Aerik Okrakualf (havalanma problemi olmayan okrik epipedona sahip sıklıkla su basmasına maruz kalan Alfısol) ve ince, karışık, mezik, sıklıkla su basmasına maruz kalan tipik arcillik horizonlu Mollisol) büyük toprak guruplarını içermektedir. Deneme deseni üç paralelli, ikişer doza sahip, iki toprak işleme ve iki drenaj faktörünü içeren 2-faktöriyel rastgele deneme deseni olup, deneme konuları (çizel işleme (CH), sıfır işleme (NT) ve drenajlı (D) ve drenajsız (UD)) parsellerden meydana gelmektedir. Toprak kuru hacim ağırlığı (ρb), doygunluk hidrolik iletkenlik değeri (Ksat), toprak nem karakteristik eğrisi (SWRC), süzme kapasitesi ve piyezometrik su yükü seviyesi her parselde ölçülmüştür. Toprak drenaj debileri parsellerdeki her lateral boruda ve drenaj sistem çıkış ağzında ölçülmüştür. Araştırma sonuçları her iki toprak işleme yöntemi içerisinde her iki toprak derinliğinde de drenajsız uygulamaların drenajlı uygulamalara göre her zaman daha yüksek Ksat değerine sahip olduklarını göstermiştir. Her iki drenaj uygulaması içerisinde her iki derinlik için yapılan karşılaştırmada çizel parseller sıfır işleme parsellerinden her zaman daha büyük Ksat değerlerine sahip olmuşlardır. Yüzey toprağında drenajlı parseller toprak hacim ağırlığını sırasıyla sıfır işleme+drenajsız uygulama parsellerinde %4,2-0,8 kadar düşürürken, yüzey altı toprak katmanında (15-30 cm katmanı) çizel+drenajsız parsellerde %4,61-6,7 kadar azaltmıştır. Çizel+drenajsız parseller hariç, drenajsız uygulamalar her iki derinlik katmanında da drenajlı uygulamalara göre bütün toprak işleme parsellerinde daha yüksek kuru hacim ağırlığı değerine sahip olmuştur. Sıfır işleme+drenaj uygulamaları çizel toprak işlemeye göre her iki toprak derinliğinde de daha yüksek kuru hacim ağırlığı değerlerine sahiptirler. Drenaj parselleri drenajsız parsellere göre gözenek çapı dağılımını önemli derecede artırmıştır (p<0,05). Drenajlı parseller (%9.37) drenajsız parsellere (%8.96) göre önemli miktarda daha fazla depo por ve etkili por (-10kPa negatif basınçta su dolu porlar) hacmine sahip bulunmuştur(p<0.05). Sıfır işlemeli parseller çizel parsellere göre daha anlık yüksek infiltrasyon değerlerine sahip olmuştur ve drenajlı parseller drenajsız parsellere göre daha yüksek infiltrasyon oranı ve eklemeli infiltrasyon değerlerine sahip olmuşlardır. Toprak fiziksel özelliklerinde meydana gelen değişimler güçlü bir şekilde ve önemli derecede mevsime, toprak derinliğine ve yağış miktarlarına bağlı olduğu görülmektedir (p<0,05). Optimize edilmiş infiltrasyon modelleri her bir deneme konusu için tahminci modele göre daha geniş bir aralığı tahmin etme özelliğine sahip oldukları görülmüştür. Buda gösteriyor ki optimizasyon süreci tarla ölçümleriyle elde edilen tahminci modelden daha yüksek hassasiyet ve geçerlilik derecesine sahiptir. Sonuç olarak, toprak kuru hacim ağırlığı, Ksat, yüksek makropor miktarları, toprağın infiltrasyon oranları, su tutma kapasitesi ve drenaj debilerine karşı tepkisini mevsimsel olarak korumalı tarım ve drenaj etkisi altında önemli derecede etkileyebilmekte ve bu etki nedeniyle korumalı tarım ve drenaj pratikleri daha çok su tutma potansiyeli tetiklemektedir/geliştirmektedir.

Anahtar Kelimeler

Supporting Institution

Ohio State University

Project Number

OHO00835

Thanks

This research study was conducted in the Kenny Road Farm/Waterman Farm, Columbus, OH, in Soil Science, School of Environment and Natural Resources, Ohio State University, in forward to the USDA-supported project: Improving sub-surface drainage of clay soils, Project no: OHO00835, (https://portal.nifa.usda.gov/web/crisprojectpages/0098786-improving-sub-surface-drainage-of-clay-soils.html).

References

  1. Abid, M., & Lal, R. (2009). Tillage and drainage impact on soil quality: II. Tensile strength of aggregates, moisture rentention and water infiltration. Soil Till. Res., 103,364-372.
  2. Abid, M., & Lal, R. (2008). Tillage and drainage impact on soil quality: I. Aggregate stability, carbon and nitrogen pools. Soil Till. Res., 100, 89-98.
  3. Adeniji, F. A., Umara, B. G., Dibal, J. M., & Amali, A.A. (2013). Validation of infiltration rates with soil texture. A laboratory study. International Journal of Engineering and innovative Technology, 3(2), 454-459.
  4. Akis, R. (1999). Tillage and drainage impact on soil physical properties and nitrate movement in a silt loam soil in Ohio. MS Thesis. The Ohio State university, Columbus, Ohio, USA., 1-148.
  5. Angelaki, A., Sakellariou-Makrantonaki, M., Tzimopoulos, & C. (2013). Theoretical and experimental research of cumulative infiltration. Transp. Porous Meida, 100(2), 247-257.
  6. Bahattacharyya, R., Prakash, V., Kundu, S., Srivistava, A.K., & Gupta, H.S. (2009). Soil aggregation and organic matter in a sandy clay loam soil of the Indian Himalayas under different tillage and crop regimes. Agric. Ecosyst. Environ., 132,126-134.
  7. Blake, G. R., & Hartge, K. H. (1986). Particle density. Methods of soil analysis: Part 1 physical and mineralogical methods, 5, 377-382.
  8. Bouwer, H. (1986). Intake rate: cylinder infliltrometer. In: A. Klute (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part I. Physical and Mineralogical Methods. Agronomy Monograph No. 9. Madison, WI, 825-844.

Details

Primary Language

English

Subjects

Engineering

Journal Section

Conference Paper

Publication Date

December 31, 2021

Submission Date

December 30, 2021

Acceptance Date

January 3, 2022

Published in Issue

Year 1970 Number: 32

APA
Akış, R., & Lal, R. (2021). Evaluation of Seasonal Effects of Tillage and Drainage Management Practices on Soil Physical Properties and Infiltration Characteristics in a Silt-Loam Soil. Avrupa Bilim Ve Teknoloji Dergisi, 32, 1011-1023. https://doi.org/10.31590/ejosat.1050860

Cited By