Determination of Spatial Distributions of Soils with Semi-Arid Ecological Conditions in terms of Fertility Characteristics; Samsun-Vezirköprü Example

Abstract

Vezirköprü district of Samsun province, where both continental and Black Sea climate characteristics are observed, has the opportunity to carry out polyculture agriculture in terms of plant cultivation. Soil samples were taken as surface (0-20 cm) and subsurface (20-40 cm) according to the grid system at intervals of 400 x 400 m from a total area of 111 km2. Macro and micro level analyzes were carried out on the samples taken, and interpolation maps were produced by using the Geographic Information Systems (GIS) ArcGIS program and selecting the model with the lowest mean square error. According to the descriptive statistics results performed on soil samples, the data for all parameters are skewed to the right (positive), the kurtosis situations are steeper than normal, and the coefficients of variation have high variability. In most of the surface and subsurface soils of the study area, N content is sufficient, but available phosphorus and available potassium contents are insufficient. It was observed that the Na content was low in most of the area, while the Ca, Mg, and K contents were high.

Keywords

• Vezirköprü, soil fertility, productivity, GIS, interpolation

Yarı Kurak Ekolojik Koşullara Sahip Toprakların Verimlilik Özelliklerine Yönelik Konumsal Dağılımlarının Belirlenmesi; Samsun-Vezirköprü Örneği

Öz

Hem karasal hem de Karadeniz iklim özelliklerinin görüldüğü Samsun ili Vezirköprü ilçesi, bitki yetiştiriciliği açısından polikültür tarım yapılabilme olanağına sahiptir. Toplam 111 km2’lik alandan 400 x 400 m aralıklarla grid sisteme göre yüzey (0-20 cm) ve yüzeyaltı (20-40 cm) olmak üzere toprak örnekleri alınmıştır. Alınan örneklerde makro ve mikro düzeyde analizler gerçekleştirilmiş ve coğrafi bilgi sistemlerinde (CBS), ArcGIS program kullanılıp en düşük hata kareler ortalamasına sahip model seçilerek enterpolasyon haritaları üretilmiştir. Toprak örneklerinde gerçekleştirilen tanımlayıcı istatistik sonuçlarına göre tüm parametrelere ait veriler sağa çarpık (pozitif) iken, basıklık durumları normale göre daha dik, varyasyon katsayıları ise yüksek değişkenliğe sahiptir. Çalışma alanının yüzey ve yüzey altı topraklarının büyük bir bölümünde N içeriği yeterli, alınabilir fosfor ve alınabilir potasyum içerikleri ise yetersiz durumdadır. Alanın büyük bölümünde Na içeriği düşük, Ca, Mg, ve K içeriğinin ise yüksek olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Vezirköprü
• toprak verimliliği
• üretkenlik
• CBS
• enterpolasyon

References

1. [1] Arslan, E., Çaycı, G., Dengiz, O., Yüksel, M., Atikmen, N. Ç., Toprakların bazı makro besin elementi içeriklerinin farklı tarımsal arazi kullanımları altında konumsal dağılımlarının belirlenmesi. Toprak Su Dergisi, 7(2), 28-37, (2018).
2. [2] Dengiz, O., Ozcan, H., Köksal, E.S., Baskan, O., Kosker, Y., Sustainable natural resource management and environmental assessment in The Salt Lake (Tuz Golu) Specially Protected Area. Environmental Monitoring and Assessment, 161: 327-342, (2010).
3. [3] Güçdemir, İ. H., Türker, U., Karabulut, A., & Arcak, Ç., Gübreleme teknolojilerindeki yenlikler (Hassas tarım uygulamaları) ve bunun tarımsal üretime etkileri üzerine bir çalışma. 3. Ulusal Gübre Kongresi, 1, 1005-1014, (2004).
4. [4] Yıldız, Y., Kazova Topraklarının Mikro Element İçeriklerinin Mesafeye Bağlı Değişiminin Analizi ve Bazı Toprak Özellikleri Arasındaki İlişkiler (Basılmamış Yüksek Lisans Tezi). Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Toprak Anabilim Dalı Tokat. (2011).
5. [5] Aşkın, T., Türkmen, F., Tarakçıoğlu, C., Ordu ili merkez ilçe topraklarında erozyon riskinin jeoistatistiksel tekniklerle değerlendirilmesi Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 4(2): 69-75, (2016).
6. [6] Alaboz, P., Demir, S., & Dengiz, O., Farklı enterpolasyon yöntemleri kullanılarak toprakların nem sabitelerine ait konumsal dağılımların belirlenmesi, Isparta Atabey Ovası örneği. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 17(3), 432-444, (2020).
7. [7] Şenol, H., Alaboz, P., & Dengi̇z, O., Farklı ana materyal üzerinde oluşmuş toprakların fiziko-kimyasal ve besin elementi içeriklerinin enterpolasyon yöntemle değerlendirilmesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 35(3), 505-516, (2020).
8. [8] Wang, S., Huang, G.H., Lin, Q.G., Li, Z., Zhangand, H.,Fan Y. R., Comparison of interpolation methods for estimating spatial distribution of precipitation in Ontario, Canada, Int. J. Climatol., 34: 3745–3751, (2014).

9. [9] Özyazıcı, M.A., Dengiz, O., Aydoğan, M., Bayraklı, B., Kesim, E., Urla, Ö., ... & Ünal, E., Orta ve Doğu Karadeniz Bölgesi tarım topraklarının temel verimlilik düzeyleri ve alansal dağılımları. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 31(2016): 136-148, ( 2016).
10. [10] Taşan, M., & Demir, Y., Çeltik yetiştiriciliği yapılan arazilerde demir ve mangan içeriklerinin alansal dağılımının farklı enterpolasyon yöntemleri ile belirlenmesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 32(1), 64-73, (2017).
11. [11] Tunçay, T., Başkan, O., Bayramin, İ., Dengiz, O., Kılıç, Ş., Geostatistical approach as a tool for estimation of field capacity and permanent wilting point in semiarid terrestrial ecosystem. Archives of Agronomy and Soil Science, 64 (9): 1240-1253, (2018).
12. [12] Dengiz, O., Saygın, F., İmamoğlu, A., Spatial variability of soil organic carbon density under different land covers and soil types in a sub-humid terrestrial ecosystem. Eurasian Journal of Soil Science, 8(1): 35-43, (2019).
13. [13] Aydın, A., & Dengiz, O., Yarı-Humid ekolojik koşullar altında oluşmuş toprakların bazı fiziko-kimyasal özelliklerinin belirlenmesi, haritalanması ve sınıflandırması. Toprak Su Dergisi, 8(2), 68-80, (2019).
14. [14] Celilov, C., Dengiz, O., Erozyon duyarlılık parametrelerinin farklı enterpolasyon yöntemleriyle konumsal dağılımlarının belirlenmesi: Türkiye, Ilgaz milli park toprakları. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 6(3): 242-256, (2019).
15. [15] Başbozkurt, H., Öztaş, T., Karaibrahimoğlu, A., Gündoğan, R., & Genç, A., Toprak özelliklerinin mekansal değişim desenlerinin jeoistatistiksel yöntemlerle belirlenmesi. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 44(2), 169-181, (2013).
16. [16] Saygın, F., & Dengiz, O., Detailed soil mapping and classification study for sustainable agricultural land management; Samsun-Vezirköprü example. Soil Studies, 12(1), 40-53, (2023).
17. [17] Anonim., Vezirköprü ilçesinin iklimi. http://www.vezirkopru.gov.tr/iklimi---bitki-ortusu. Erişim Tarihi: 30/08/2023, (2023).
18. [18] Van Wambeke, A.R., The Newhall Simulation Model for Estimating Soil Moisture & Temperature Regimes. Department of Crop and Soil Sciences, U.S. Departmanet of Agriculture, Ithaca, N.Y. Washington, DC, (2000).
19. [19] Turan, M., Dengiz, O., & Turan, İ. D., Samsun ilinin Newhall modeline göre toprak sıcaklık ve nem rejimlerinin belirlenmesi. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 5(2), 131-142, (2018).
20. [20] Olsen, S.R., Cole, C.V., Watanabe, F.S., Dean, L.A., Estimation of available phosphorous in soils by extraction with sodium bicarbonate, USDA Circular 939, 1-19, Government Printing Office Washington D.C, (1954).
21. [21] Kacar, B., Bitki ve toprağın kimyasal analizleri: III. toprak analizleri, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Eğitim Araştırma ve Geliştirme Vakfı Yayınları, No:3. Ankara, (1994).
22. [22] Lindsay, W.L., Norvell, W.A., Development of a DTPA Soil Test for Zinc, Iron, Manganese and Copper. Soil Science Society of American Journal 42(3), 421-428, (1978).
23. [23] Ülgen, N., Yurtsever, N., 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, (1995).
24. [24] John, M. K., H. H. Chuah., J. H. Neufeld., Application of Improved Azomethine-H Method to the Determination of Boron in Soil and Plants. Anal.Lett. 8:559-568, (1975).
25. [25] Çelik, P., & Dengiz, O., Akselendi Ovası tarım topraklarının temel toprak özellikleri ve bitki besin elementi durumlarının belirlenmesi ve dağılım haritalarının oluşturulması. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 5(1), 9-18, (2018).
26. [26] Emadi, M., Baghernejad, M., Comparison of spatial interpolation techniques for mapping soil pH and salinity in agricultural coastal areas, northern Iran. Archives of Agronomy and Soil Science, 60(9): 1315–1327, (2014).
27. [27] Ding, Y., Wang, Y., & Miao, Q., Research on the spatial interpolation methods of soil moisture based on GIS. In International Conference on Information science and technology (pp. 709-711). March, IEEE, (2011).
28. [28] Yıldız, N., Akbulut, Ö., & Bircan, H., İstatistiğe Giriş, Aktif Yayınevi. İkinci Baskı, Erzurum, (1999).
29. [29] Mallants, D., Mohanty, B. P., Jacques, D., & Feyen, J., Spatial variability of hydraulic properties in a multi-layered soil profile. Soil Science, 161(3), 167-181, (1996).
30. [30] Wilding, L. P., Spatial variability: its documentation, accomodation and implication to soil surveys. In Soil spatial variability, Las Vegas NV, 30 November-1 December 1984 (pp. 166-194), (1985).
31. [31] Sağlam, M., Çok değişkenli istatistiksel yöntemler ile toprak özelliklerinin gruplandırılması. Toprak Su Dergisi, 2(1): 7-14, (2013).
32. [32] AbdelRahman, M. A. E., Zakarya, Y. M., Metwaly, M. M., & Koubouris, G., Deciphering Soil Spatial Variability through Geostatistics and Interpolation Techniques. Sustainability 2021, 13, 194, (2020).
33. [33] Sürmen, B., Sürmen, M., Yavuz, T., & İmamoğlu, A. (2020). Gümüşhane ili meralarına ait vejetasyon ve bazı çevresel özelliklerin jeoistatistiksel analizi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 10(2), 339-354.
34. [34] Güneş, A., Gezgin, S., Kalınbacak, K., Özcan, H., & Çakmak, İ., Bor elementinin bitkiler için önemi. Boron, 2(3), 168-174, (2017).
35. [35] Malla, R., Shrestha, S., Khadka, D., & Bam, C. R., Soil fertility mapping and assessment of the spatial distribution of Sarlahi District, Nepal. Am. J. Agric. Sci, 7(1), 8-16, (2020).
36. [36] Khan, M. Z., Islam, M. R., Salam, A. B. A., & Ray, T., Spatial variability and geostatistical analysis of soil properties in the diversified cropping regions of Bangladesh using geographic information system techniques. Applied and Environmental Soil Science, 2021, 1-19, (2021).
37. [37] Biradar, B., Jayadeva, H. M., Channakeshava, S., Geetha, K. N., Sannagoudar, M. S., Pavan, A. S., & Prakash, K. N., Assessment of soil fertility through GIS techniques and thematic mapping in micro-watershed of Hassan, Karnataka. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 9(4), 3218-3228, (2020).
38. [38] Behera, S. K., & Shukla, A. K., Total and extractable manganese and iron in some cultivated acid soils of India: Status, distribution and relationship with some soil properties. Pedosphere, 24(2), 196-208, (2014).