Description of the Quarter-Century Effect of Conversion from Rainfed Farming to Irrigated Farming on a Micromorphological Scale

Abstract

The pressures on agricultural production are increasing day by day. The agricultural lands have reached their limit and more production is demanded from per unit area. In addition to these, many studies have shown that the need for irrigation in semi-arid regions will increase due to the increase in the number of dry periods lead by climate change. However, although irrigation increases production in the short term, it brings many negative consequences, among which the destruction of soil structure, especially salinization, and leaching of plant nutrients in the long term. It is a prior condition to reveal the effect of agricultural management applied for the sustainable use of soils on soil quality through detailed studies to protect and even increase the soil quality. The irrigation activities carried out in the Atatürk Dam lake basin within the scope of the Southeastern Anatolia Project, which includes the province of Adıyaman, date back to 25 years. Soil samples were taken from 0-30 cm depth from 4 different points in the study area located in the northeast of Kahta district of Adıyaman province in order to evaluate the effect of irrigated agriculture in the 25 years. Some physical, chemical, mineralogical, and micromorphological parameters were determined in the samples. It has been determined that the soils in the study area have clay-textured, calcareous, neutral and slightly alkaline pH, where smectite is the dominant clay mineral. In terms of microstructure, no carbonate accumulation or illuviation phenomenon (coating/cutans) was detected in the soil following irrigation. On the other hand, with the transition from rainfed farming to irrigated agriculture, organic matter, organic carbon, nitrogen and C/N levels revealed a decrease, even though it was within acceptable limits, the electrical conductivity level tended to increase. As a result, the increasing trend in electrical conductivity in the study area and the decrease in organic matter indicate that irrigation can threaten agricultural productivity. To prevent this, effective irrigation and nutrition programs must be determined and implemented in the fastest possible time.

Keywords

• Soil Quality
• Mineralogy
• Micromorphology
• Atatürk Dam
• Southeastern Anatolia Project

Kuru tarımdan Sulu Tarıma Dönüşümün Toprakta Çeyrek Asırlık Etkisinin Mikromorfolojik Ölçekte Tanımlanması

Abstract

Tarımsal üretimin üzerindeki baskılar gün geçtikçe artmaktadır çünkü tarım alanları sınıra dayanmış ve birim alandan daha çok üretim talep edilmektedir. Bunlara ek olarak iklim değişikliklerinin neden olduğu kurak dönem sayısındaki artış nedeniyle yarı kurak bölgelerde sulama ihtiyacını arttıracağı birçok çalışmayla ortaya konulmuş durumdadır. Ancak sulama kısa vadede üretimi arttırsa da uzun vadede başta tuzlanma olmak üzere toprak yapısını bozma, bitki besin elementlerinin yıkanmasının aralarında olduğu birçok olumsuz sonucu beraberinde getirmektedir. Toprakların sürdürülebilir kullanımı için uygulanan tarımsal yöntemlerin toprak kalitesini ne düzeyde etkilediği yapılacak detay çalışmalarla ortaya konulması toprak kalitesinin korunması hatta arttırılması için ön koşuldur. Adıyaman ilinin içinde yer aldığı Güneydoğu Anadolu Projesi kapsamında Atatürk Barajı göl havzasından yapılan sulama faaliyetleri 25 yıllık bir sürece dayanmaktadır. Sulu tarımın 25 yıllık süreçteki etkisi değerlendirmek için Adıyaman ili Kahta ilçesinin kuzeydoğusunda yer alan çalışma alanında 4 farklı noktadan 0-30 cm derinlikten toprak örnekleri alınmıştır. Örneklerde bazı fiziksel, kimyasal, mineralojik ve mikromorfolojik parametreleri araştırılmıştır. Çalışma alanındaki toprakların smektitin baskın kil minerali olduğu kil tekstürlü, kireçli, nötr ve hafif alkali pH’ya sahip oldukları belirlenmiştir. Mikroyapısal açıdan topraklarda sulama sonrası herhangi bir kireç birikimi veya yıkanma olgusu (kaplama/kütan) saptanmamıştır. Buna karşın kuru tarımdan sulu tarıma geçişle birlikte organik madde, organik karbon, azot ve C/N düzeyleri azalma eğilimi gösterirken, elektriksel iletkenlik düzeyi kabul edilebilir sınırlar içinde olsa da artma eğilimi göstermiştir. Sonuç olarak, inceleme alanındaki elektriksel iletkenlik düzeyindeki artış eğilimi ve organik maddede ki azalma sulamanın tarımsal üretkenliği tehdit edebileceğini göstermektedir. Bunun önlenmesi için etkin sulama ve besleme programlarının saptanıp olası en hızlı süreçte hayata geçirilmesini gerektirmektedir.

Keywords

• Toprak Kalitesi
• Mineraloji
• Mikromorfoloji
• Atatürk Barajı
• Güneydoğu Anadolu Projesi

References

1. AİTOM (2020). Adıyaman İl Tarım ve Orman Müdürlüğü bilgi kitabı.
2. Alan, A. (2019). Adıyaman tarımının genel görünümü sorunlar ve öncelikler. Adıyaman’ın geleceğinde tarım ve gıda paneli bildiri kitabı. 30 Kasım 2019, 25-28.
3. Altinbilek, D., Tortajada, C. (2012). The Atatürk Dam in the context of the Southeastern Anatolia (GAP) project. In Impacts of large dams: A global assessment (pp. 171-199). Springer, Berlin, Heidelberg.
4. Aydın, M. (2019). Tarımsal Sulama. Türk Tarım Orman Dergisi. Mayıs-Haziran 12019: 10-26.
5. Bhattarai, M., Sakthivadivel, R., Hussain., I. (2002). Irrigation impacts on income inequality and poverty alleviation: Policy issues and options for improved management of irrigation systems. Working Paper 39. Colombo, Sri Lanka: International Water Management Institute.
6. Chevallier, T., Blanchart, E., Albrecht, A., Feller, C. (2004). The physical protection of soil organic carbon in aggregates: a mechanism of carbon storage in a Vertisol under pasture and market gardening (Martinique, West Indies). Agriculture, Ecosystems & Environment, 103(2), 375-387.
7. Cox, C., Jin, L., Ganjegunte, G., Borrok, D., Lougheed, V., Ma, L. (2018). Soil quality changes due to flood irrigation in agricultural fields along the Rio Grande in western Texas. Applied Geochemistry, 90, 87-100.
8. Çelik, A. (2012). Adıyaman ilinin tarım dışı alanlarındaki tuğla-seramik hammadde kaynaklarının kullanım potansiyellerinin belirlenmesi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı (Doktora Tezi), Adana.

9. Çelik, A., Akça, E., Yıldırım, Y., Büyük, G., Kapur, S. (2015). Adıyaman Bölgesi’nde Tarım Dışı Alanlardaki Kil Yataklarının Kil Mineralojisi: Tuğla-Seramik Hammaddesi Olarak Değerlendirileme Potansiyelleri, 16. Ulusal Kil Sempozyumu, Çanakkale Onsekiz Mart Üniv. Yayınları: 127 Sempozyum Kitabı, 128-138s, Çanakkale.
10. Çelik, A., İnan, M., Sakin, E., Büyük, G., Kırpık, M., Akça, E. (2017). Kuru tarımdan sulu tarıma geçiş sonrası toprak özelliklerindeki değişimler: Adıyaman örneği. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 5(2), 80-86.
11. Çelik, A., Akça, E. (2017). Adıyaman’da eğimli akarsu seki topraklarının sürdürülebilir kullanımı için öneriler. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 27(1), 130-141.
12. Çelik, A., Baran, M.F. (2018). Adıyaman İli Toprak Yapısı ve Tarımsal Mekanizasyon Durumu. Ziraat, Orman ve Su Ürünlerı Alanında Akademık Çalışmalar. Gece Kitaplığı, Ankara, s.61-74.
13. Doran, İ., Koca, Y. K., Kılıç, T. (2009). Olası İklim Değişiminin Diyarbakır Tarımına Etkileri. V. Ulusal Coğrafya Sempozyumu, 16-17 Ekim 2008, 369-377, Ankara.
14. European Communities (2009). Reproduction is authorised provided the source is acknowledged. https://esdac.jrc.ec.europa.eu/projects/SOCO/FactSheets/ENFactSheet-03.pdf
15. FAO (1990). Micronutrient, assessment at the country level, an intemational study. FAO Soils Bulletin, 63. Rome.
16. FitzPatrick, E. A. (1993). Soil Microscopy and Micromorphology. Chichester No. 631.43 F5. John Wiley & Sons. 433P.
17. Hussein, J., Adey, M.A. (1998). Changes in microstructure, voids and b-fabric of surface samples of a Vertisol caused by wet/dry cycles. Geoderma, 85(1), 63-82.
18. İnan, M. (2020). Yarı Kurak Koşullarda Ekim Zamanlarının Çörekotu (Nigella sativa L.) Verim ve Verim Özelliklerine Etkisi. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 7(1), 32-37.
19. Jackson, M.L. (1979). Soil Chemical Analysis. Adv. Course. Dept.of Soil Sci.Mad., Wisconsin, 247p.
20. KHGM (1990). Adıyaman Çamgazi Ovası Sulama Projesi Sahası Detaylı Temel Toprak Etütleri. Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü Toprak Etüd Şubesi Ankara, s. 212.
21. KHGM (1996). Adıyaman-Besni, Keysun ve Kızılin Ovası Sulama Proje Sahası Detaylı Toprak Etütleri, Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü Etüd ve Proje Dairesi Başkanlığı, Ankara, s. 168.
22. KHGM (1997). Adıyaman Kâhta Ovası Sulama Proje Sahası Detaylı Toprak Etütleri, Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü Etüd ve Proje Dairesi Başkanlığı, Ankara, s. 250.
23. Mermut, A. R., Luk, S. H., Römkens, M. J. M., & Poesen, J. W. A. (1995). Micromorphological and mineralogical components of surface sealing in loess soils from different geographic regions. Geoderma, 66(1-2), 71-84.
24. MGM (2020). Meteoroloji Genel Müdürlüğü Kayıtları. Ankara.
25. Pan, J.L., Dai, W.A., Shang, Z.H., Guo, R.Y. (2013). Review of research progress on the influence and mechanism of field straw residue incorporation on soil organic matter and nitrogen availability. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 21(5), 526-535.
26. Powell, R.A., Jenson, R.C., Gibson, A.L. (1985). The economic impact of irrigated agriculture in NSW. Australia: New South Wales Irrigators’ Council Limited.
27. Richards, L.A. (1954). Diagnosis and improvements saline and alkali soils. U.S. Dept. Agr. Handbook, 60.
28. Sakin, E., Deliboran, A., Sakin, E.D., Aslan, H. (2011). Carbon and nitrogen stocks and C:N ratios of Harran plain soils. Romanian Agricultural Research, 28:171-180.
29. Sánchez–González, A., Chapela–Lara, M., Germán–Venegas, E., Fuentes-García, R., del Río-Portilla, F., Siebe, C. (2017). Changes in quality and quantity of soil organic matter stocks resulting from wastewater irrigation in formerly forested land. Geoderma, 306, 99-107.
30. Soil Survey Staff (2014). Keys to Soil Taxonomy, 12th ed. USDA-Natural Resources Conservation Service, Washington, DC.
31. Tazebay, N., Saltalı, K. (2011). Adıyaman-Besni ilçesi kuru ve sulu tarım alanı topraklarının verimlilik açısından değerlendirilmesi. Ulusal Toprak ve Su Sempozyumu, 25-27 Mayıs, Ankara.
32. Unver, I.O. (1997). Southeastern Anatolia Project (GAP). International Journal of Water Resources Development, 13(4), 453-484.
33. USDA-NRCS (1996). Soil Survey Laboratory Manual. Soil Survey Investigation Report No. 42. Version 3.0. 693 P. Washington.
34. Ülgen, N., Yurtsever, N. (1995). Türkiye Gübre ve Gübreleme Rehberi (4. Baskı), T.C. Başbakanlık Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, Genel Yayın No: 209, Teknik Yayınlar No: T.66, Ankara, s. 230.
35. WRB (2015). World Reference Base For Soil Resources. International Soil Classification System For Naming Soils And Creating Legends For Soil Maps. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome, Italy.