Determination of Soil Quality Characteristics with Multi-Criteria Decision-Making Analysis-GIS in Apple Orchards in Van-Edremit District

Year 2023, Volume: 26 Issue: 2, 393 - 408, 30.04.2023

Siyami Karaca Bulut Sarğın Pelin Alaboz Orhan Dengiz

https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi.1074149

Abstract

The current study was carried out to evaluate the soil quality indices of soils distributed in apple orchards in the Erdemit district of Van Province which has a semi-arid terrestrial ecosystem. Soil quality in 52 soil samples taken from the study area was evaluated using the analytic hierarchical process (AHP) method, which is one of the multi-criteria decision analyses, together with the standard scoring function. In addition, in order to create a minimum data set of 29 selected soil quality indicators, principal component analysis was performed and it was reduced to 10 indicators. 15 models were applied to produce spatial distribution maps of the quality indices of both the total data set and the minimum data set within the study field and the Sperical model of Kriking's simple semivariogram was determined as the lowest RMSE values in these models. The quality index of soils in the study area varied between 0.334 and 0.634 which were classified as a very low and medium class. Moreover, it was determined that there is no statistatisticallyerence in both data sets and it was detected that the maps of their spatial distribution showed almost parallel patterns with each other as geostatistically.

Keywords

Soil Quality, Multi-criteria Approach, Apple, Van-Edremit

Van Edremit İlçesi Elma Bahçelerinde Çok Kriterli Karar Verme Analizi-CBS ile Toprak Kalite Özelliklerinin Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışma yarı kurak karasal ekosisteme sahip olan Van ili Erdemit ilçesinde elma bahçelerinde dağılım gösteren toprakların toprak kalite indekslerinin değerlendirilmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışma alanından alınan 52 adet toprak örneğinde toprak kalitesi, çok kriterli karar analizlerinden birisi olan analitik hiyerarşik süreç (AHS) yöntemi ve standart skorlama fonksiyon ile beraber kullanılarak değerlendirilmiştir. Ayrıca, belirlenen 29 adet toprak kalite indikatörlerin minimum veri seti oluşturulması amacıyla temel bileşenler analizi uygulanmış ve 10 indikatöre indirilmiştir. Gerek toplam veri seti gerekse de minimum veri setine ait kalite indekslerinin alan içerisinde konumsal dağılım haritalarının üretilmesi amacıyla 15 enterpolasyon modeli uygulanmış olup, bu modeller içerisinde en düşük RMSE değerleri olarak, Kriking’in simple semivariogramına ait Sperical modeli belirlenmiştir. Çalışma alanı içerisinde toprakların kalite indeksi 0.334 ile 0.634 arasında değişkenlik sergilemiş, kalite çok düşük ve orta olarak sınıflandırılmıştır. Ayrıca, gerek istatistiksel gerekse de jeoistatistiksel olarak önemli farklılık bulunmayan her iki veri setinde de toprak kalite indeksi birbirine yakın seviyelerde belirlenmiş ve konumsal dağılım haritalarının birbirine benzerlik gösterdiği tespit edilmiştir.

Keywords

Toprak Kalitesi, Çok kriterli Yaklaşım, Elma, Van-Edremit

References

• Akça, H., Taban, N., Turan, M. A., Taban, S., Ouedraogo, A. R. & Türkmen, N. (2017). Türkiye’de Sarımsak Tarımı Yapılan Toprakların Verimlilik Durumu. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 5 (2), 93-100. https://dergipark.org.tr/tr/download/ article-file/382141
• Alaboz, P., Dengiz, O. & Demir, S. (2021). Barley Yield Estimation Performed by ANN Integrated with the Soil Quality Index Modified by Biogas Waste Application. Zemdirbyste-Agriculture, 108, 217-226. https://doi.org/10.13080/z-a.2021.108.028.
• Alaboz, P. (2020). Selecting Soil Properties for Assessment of Soil Aggregation Using Principal Component and Clustering Analysis. Soil Research, 59, 170-178. https://doi.org/ 10.1071/SR20031.
• Alaboz, P., Işıldar A.A., Müjdeci, M. & Şenol, H. (2017). Farklı Düzeylerde Vermikompost ve Sulama Uygulamalarının Bazı Toprak Özellikleri ve Biber (Capsicum annuum) Gelişimi Üzerine Etkileri. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 27 (1), 30-36. https://doi.org/10.29133/ yyutbd. 284217.
• Alaboz, P. & Öz, H. (2020). Biyokömür ve Solarizasyon Uygulamalarının Bazı Toprak Fiziksel Özellikler Üzerine Etkileri. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 35 (2), 208-214. https://doi.org/10.7161/omuanajas. 697458.
• Alpar, R. (2020). Uygulamalı Çok Değişkenli İstatistiksel Yöntemler. Detay Yayıncılık.
• Andrews, S.S., Karlen, D.L. & Mitchell, J.P. (2002). A Comparison of Soil Quality İndexing Methods for Vegetable Production Systems in Northern California. Agric. Ecosyst. Environ., 90:, 25-45. https://doi.org/10.1016/S0167-8809(01)00174-8Get rights and content.
• Anonim, (2022). Van İline Ait İstatistiki Veriler. Meteoroloji Genel Müdürlüğü. https://www.mgm. gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik. aspxm=VAN.(Alınma Tarihi: 16.05.2022)
• Bilgili, A.V., Akbaş, F. & Van Es, H.M. (2011). Combined use of hyperspectral VNIR reflectance spectroscopy and kriging to predict soil variables spatially. Precision Agriculture, 12 (3), 395-420. https://doi.org/10.1007/s11119-010-9173-6.
• 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.
• Bölük, E. (2016). According to Erinç Climate Classification Turkish Climate, Ministry of Forestry and Water Management General Directorate of Meteorology, Ankara.
• Bouyoucous, G.A. (1951). Determination of Particle Size in Soils. Agronomy Journal, 42, 438-443.
• Bremner, J. M. (1982). Total nitrogen. Methods of soil analysis. Am. Soc. Agron. Morgan 10 (2), 594-624.
• Çelik. H. & Urhan, G. (2020). Keles Yöresi Kiraz Bahçelerinin Beslenme Durumlarının Toprak, Yaprak ve Meyve Analizleri ile Değerlendirilmesi. Bursa Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 34 (1), 185-200. https://dergipark.org.tr/ en/download/article-file/1101944
• Coşkuner, Y. (2018). Karaman’da Elma Yetiştiriciliği ve Yerel Elma Çeşitleri. Karaman'ın Elmalarını ve Üzümlerini Araştırıyoruz Projesi.
• Dengiz, O. & Sarıoğlu, F.E. (2013). Parametric Approach with Linear Combination Technique in Land Evaluation Studies. Journal of Agricultural Sciences, 19, 101-112. https://doi.org/10.1501/ Tarimbil_0000001234.
• 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. https://doi.org/10.1080/ 03650340.2019.1610880
• Doğan, A. & Erdal, İ. (2018). Burdur İli Tahıl Yetiştirilen Toprakların Verimlilik Durumlarının Belirlenmesi. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 6 (1), 39-45. https://dergipark.org.tr/tr/ download/article-file/494088
• Doran, J. W. & Parkin, T. B. (1996). Quantitive Indicators of Soil Quality. A minimum data set. In: Doran JW, Jones AJ (ed), Methods for Assessing Soil Quality SSSA Spec. Pulbl. 49, Madison, WI, 25-37.
• Eren, A. (2019). Kızıltepe Yöresinde Buğday Tarımı Yapılan Toprakların Bazı Verimlilik Durumlarının Belirlenmesi. Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi, 8 (1), 1-9. https://dergipark.org.tr/tr/ download/article-file/657364
• Everest, T., Sungur, A. & Özcan, H. (2020). Gelibolu Namaztepe Bölgesindeki Farklı Fizyografyalar Üzerindeki Toprakların Bazı Fiziko-Kimyasal Özellikleri ve Sınıflandırılması. ÇOMÜ LJAR, 1 (1), 1-12. https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/1172141
• FAO, (1990). Micronutrient, Assessment at the Country Level: An İnternational study. FAO Soils Bulletin, 63, Rome.
• Follet, R.H. (1969). Zn. Fe. Mn and Cu in Colorado Soils. [Ph.D. Dissertation, Colo. State University].
• Güneş, A., Aktaş, M., İnal, A. & Alpaslan, M. (1996). Konya Kapalı Havzası Topraklarının Fiziksel ve Kimyasal özellikleri. A.Ü. Ziraat Fakültesi Yayınları.
• Houskova, B., (2004). Soil compaction as a driving force for changes in soil functions, 12-16 June JRC Ispra.
• Jackson, M.L. (1958). Soil Chemical Analysis. Prentice-Hall.Inc., Englewood Cliffs, NJ,498. 183-204.
• Kabata-Pendias, A., & Pendias, H. (2001). Trace Elements In Soils And Plants, CRC Press, Washington, D.C., USA.
• Kalkancı N, Şimşek T, Aslan N, Büyük G. (2021). Tarım Topraklarının Verimlilik Durumlarının Tematik Düzeyde Haritalanarak Sürdürülebilir Yönetiminin Sağlanması: Osmaniye Örneği. KSÜ Tarım ve Doğa Derg. 24 (4): 859-870. https://doi.org/ 10.18016/ksutarimdoga.vi.800468
• Karaca, S., Dengiz, O., Turan, İ.D., Özkan, B., Dedeoğlu, M., Gülser, F., Sargin, B., Demir, S. & Ay, A. (2021). An Assessment of Pasture Soils Quality Based on Multi-Indicator Weighting Approaches in Semi-Arid Ecosystem. Ecological Indicators, 121, 107001. https://doi.org/10.1016/ j.ecolind.2020.107001.
• Kars, N. & Ekberli, İ. (2020). Çarşamba Ovası’nda Soya Yetiştirilen Tarım Alanlarının Verimlilik Durumlarının Belirlenmesi. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 8 (1), 14-25. https://doi.org/ 10.33409/tbbbd.756822.
• Kaya, T. (2008). Van Merkez, Edremit ve Gevaş İlçeleri Elma Genetik Kaynaklarının Fenolojik, Morfolojik, Pomolojik ve Moleküler Tanımlanması. [Doktora Tezi, Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı]. Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi.
• Kloke, A. (1980). Orientierungsdaten Fur Tolerierbare Gesa Mtgehalte Einiger Elemente in Kulturboden. Mitt. VDLUFA 1 (3), 9-11.
• Klute, A. & Dirksen, C. (1986). Hydraulic Conductivity and Diffusivity. Laboratory Methods. In: Methods of Soil Analysis, Part I, Physical and Mineralogical Methods, 687-732. ASA and SSSA Agronomy Monograph no 9 (2nded), Madison.
• Lindsay, W.L. & Norvell, W.A. (1969). Development of a DTPA Micronutrient Soil Test. Soil Science Society of American Proceeding 35, 600-602.
• Lindsay, W.L. & Norvell, W.A. (1978). Development of a DTPA Soil Test For Zinc, Iron, Manganese, and Copper. Soil Science Society of America Journal,42 (3): 421-428. Maas, E.V. (1986). Salt Tolerance of Plants. Applied Agricultural Research, 1, 12-25.
• Masto, R.E, Chhonkar, P.K., Purakayastha, T.J., Patra, A.K. & Singh, D. (2008). Soil Quality Indices for Evaluation of Long‐Term Land Use and Soil Management Practices Semi‐Arid Sub‐Tropical India. Land Degradation and Development, 19 (5), 516-529. https://doi.org/10.1002/ldr.857
• Olsen, S.R. (1954). Estimation of Available Phosphorus ın Soils by Extraction with Sodium Bicarbonate (No. 939). US Department of Agriculture.
• Ordu, D. (2020). Bursa ili Karacabey İlçesi Mısır Tarımı Yapılan Toprakların (Yolağzı Bölgesi) Verimlilik Durumunun Belirlenmesi . [Yüksek lisans tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü], Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi.
• Özbek, S. (1978). Özel Meyvecilik. Ç.Ü Ziraat Fakültesi Yayınları 128, Ders Kitabı II, Adana.
• Özçağıran, R., Ünal, A., Özeker, E. & İsfendiyaroğlu, M. (2011). Ilıman iklim meyve türleri. Yumuşak çekirdekli meyveler Cild-II, Ege Üniversitesi Basımevi, Bornova, İzmir.
• Özkutlu, F., Ete Aydemir, Ö., Akgün, M. & Özcan, B. (2019). Ordu İlinde Fındık (Corylus Avellana L.) Tarımı Yapılan Toprakların Çinko (Zn) Beslenme Durumu ve Potansiyel Beslenme Problemlerinin Belirlenmesi. Akademik Ziraat Dergisi, 8 (Özel Sayı), 131-140. https://dergipark.org.tr/en/ download/article-file/934574
• Özulu, M., Özaytekin, H.H. & Uyanöz, R. (2006). Toprak Kalitesinin Değerlendirilmesinde Farklı Yaklaşımlar. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 20 (40),1-8.
• Özyazıcı, M.A., Dengiz, O., Aydoğan, M., Bayraklı, B., Kesim, E., Urla, Ö., Yıldız, H. & Ünal, E. (2016). Orta ve Doğu Karadeniz Bölgesi tarım topraklarının temel verimlilik düzeyleri ve alansal dağılımları. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi 31 (1), 136-148. https://doi.org/10.7161/anajas.2016. 31.1.136-148.
• Richards, L.A. (1954). Diagnosis and Improvement of Saline and Alkali Soils. US Salinity Lab., (Ed.), United States Department of Agriculture Handbook, 60:94 California, USA.
• Saaty, T.L. (1977). A Scaling Method for Priorities in Hierarchical Structures. Journal of Mathematical Psychology, 15 (3), 234-281.
• Saaty, T.L. (2008). Decision Making with the Analytic Hierarchy Process. International Journal Services Sciences, 1 (1), 83-98. https://doi.org/10.1504/ IJSSCI.2008.017590.
• Sağlam, M., Dengiz, O. & Saygın, F. (2015). Assessment of Horizontal and Vertical Variabilities of Soil Quality Using Multivariate Statistics and Geostatistical Methods. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 46(13), 1677-1697. https://doi.org/10.1080/00103624.2015.1045596.
• Sarı, H. (2014). Tekirdağ İlinde Bazi Arazi Karakteristiklerinin Toprağin Hidrolik İletkenliği Üzerine Etkisi. [Doktora Tezi, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı], Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi.
• Şenol, H., Alaboz, P., Demir, S. & Dengiz, O. (2020). Computational Intelligence Applied to Soil Quality Index Using GIS and Geostatistical Approaches in Semiarid Terrestrial Ecosystem. Arabian Journal of Geosciences, 13 (23) 1235. https://doi.org/ 10.1007/s12517-020-06214-9.
• 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. USA.
• Soil Survey Staff, (1993). Soil Survey Manuel. USDA Handbook. No: 18, Washington D.C.
• SPSS, (2016). IBM SPSS Statistics 21.0 for Windows. Armonk, NY.
• Tercan, E., Dengiz, O., Özkan, B., Dereli, M.A. & Öztekin, Y.B. (2022). Geographic İnformation System–Assisted Site Quality Assessment for Hazelnut Cultivation Using Multi‑Criteria Decision Analysis in The Black Sea Region, Turkey. Environ. Sci Pollut. Res., 29, 35908–35933. https://doi.org/10.1007/s11356-021-18127-5.