Determination of spatial distribution of potassium fractions in the Arsuz plain soils using geostatistical methods

Abstract

Aims: In this study, the contents of the potassium fractions in Arsuz plain soils were determined, the relationship between them were analysed and their spatial distribution was assessed.

Methods and Results: A total of 82 soil samples were collected from 0-30 and 30-60 cm depths in  41 points in Arsuz plain. Soil samples were then analyzed in order to identify different fractions of the potassium such as: water-soluble potassium  (K), available K, non-exchangeable K, exchangeable K and reserve K. In addition, pH and EC values were determined in 1 / 2.5 soil-water mixture in the soil samples examined. Descriptive statistical analysis of all parameters of the soil samples was conducted and geostatistical methods were used to determinethe spatial distribution and maping of potassium fraction contents in soils. The pH values of soil ranged from 7.17 to 8.96 and EC values were found between 154 µS cm-1 and 1154 µS cm-1. Potassium contents were ranged from 19.19 to 118.46 mg (100g)-1 available K were from  9.39 to 78.47 mg (100g)-1, water-soluble K from 0.09 to 4.32 mg (100g)-1 , exchangeable K from 7.00 to 77.75 mg (100g)-1, reserve K from 1.89 to 39.99 mg (100g)-1.

Conclusions: Almost all of the K-fraction contents of the soils were not normally distributed. Logarithmic transformation and extraction were conducted before applying geo-statistical methods to the data sets that do not show normal distribution. Guassian model was determined the most suitable semivariogram model. In addition, the range of impacts (A), which show the maximum distance between points related, ranged from 300 m to 15300 m. The values of A changes within wide limits.

Significance and Impact of the Study: It is not necessary to apply fertilizer with potassium to  most of the soils in the research area, just now.

Keywords

• arsuz plain,Potassium fraction,Geostatistics,Reserve potassium

Arsuz ovası topraklarında potasyum fraksiyonlarının uzaysal dağılımının jeoistatistik yöntemlerle belirlenmesi

Öz

Amaç: Bu çalışmada, Arsuz ovası topraklarının potasyum fraksiyonlarının içerikleri belirlenmiş ve bunlar arasındaki ilişkiler saptanmıştır. Ayrıca topraktaki potasyum fraksiyonlarının çalışma alanındaki uzaysal dağılımı belirlenmiştir.

Yöntem ve Bulgular: Bu çalışmada, Arsuz ovasında belirlenen 41 noktadan 0-30 ve 30-60 cm derinlikten toplam 82 adet toprak örneği alınmıştır. Toprak örneklerinde; çözünebilir potasyum (K), yarayışlı K, değişebilir K, alınabilir K, depo (rezerv) K miktarları belirlenmiştir. Ayrıca, toprak örneklerinde 1/2.5 toprak/su karışımında pH ve elektriksel iletkenlik (EC) değerleri belirlenmiştir. Topraklara ait bütün parametrelerin tanımlayıcı istatistik analizleri yapılmıştır. Ayrıca, topraklarda potasyum fraksiyon içeriklerinin uzaysal dağılımının belirlenmesi ve haritalanması Jeoistatistiksel yöntemler kullanılarak yapılmıştır. Toprakların pH değerleri 7.17 ile 8.96 arasında, EC değerleri ise 154 µScm^-1 ile 1154 µScm^-1 arasında değişmiştir. Çalışma alanı topraklarında alınabilir K içerikleri 19.19-118.46 mg (100g)^-1, yarayışlı K içerikleri 9.39-78.47 mg (100g)^-1, çözünebilir K konsantrasyonları 0.09-4.32 mg (100g)^-1, değişebilir K konsantrasyonları 7.00-77.75 mg (100g)^-1, depo K içerikleri ise 1.89-39.99 mg (100g)^-1arasında bulunmuştur.

Genel Yorum: Toprakların K fraksiyon içeriklerinin hemen hemen tamamı normal dağılım göstermemiştir. Normal dağılım göstermeyen veri setlerine jeoistatistiksel yönetmleri uygulamadan önce logaritmik ve karekök dönüşümler yapılmıştır. toprakların önemli bir kısmında en uygun yarıvaryogram modelinin Guassian olduğu  belirlenmiştir. Ayrıca, noktaların ilişkili olduğu maksimum uzaklığı gösteren etki aralığı (A) değerleri ise 300 m ile 15300 m arasında değişmiştir. Etki aralığı değerlerinin çok geniş sınırlar içinde değiştiği görülmektedir.

Çalışmanın Önemi ve Etkisi: Çalışma alanındaki toprakların çoğunda şu anda  potasyumlu gübre uygulanmasına gerek yoktur. 

Anahtar Kelimeler

• Arsuz ovası,jeoistatistik,depo potasyum,Potasyum fraksiyonu

References

1. Ağca N (2015)Spatial Distribution of Available Heavy Metal Contents in Soils around an Industrial Area in Southern Turkey. Arabian Journal of Geosciences 8:1111–1123.
2. Anonim (2016) Rakamlarla Hatay tarım kimliği. Hatay Valiliği İl Gıda Tarım Ve Hayvancılık Müdürlüğü.
3. Anonim (2019) Potasyum, yaşam için mutlak gerekli bir element. https://docplayer.biz.tr/34719119-Potasyum-yasam-icin-mutlak-gerekli-bir-element.htm (Erişim tarihi: 28.03.2019).
4. Dal P, Ağca N (2001) Mustafa Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi arazilerinde topraktaki bazı potasyum fraksiyonları. MKÜ. Ziraat Fakültesi Dergisi 6 (1-2): 1-12.
5. Geyik G, Yılmaz K (2000) Kahramanmaraş ovası topraklarının yararlı ve yavaş yararlı potasyum içerikleri. Türk J Agric For. TÜBİTAK 24:655-662.
6. Güçdemir, İH (2006) Türkiye gübre ve gübreleme rehberi. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğü Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları. Genel Yayın No: 231. Teknik Yayınlar No: T. 69. Ankara. 424 S.
7. Ghiri MN, Abtahi A (2011) Potassium dynamıcs in calcareousvertı sols of southernIran. Arıd Land Researchand Management 25:257-274.
8. Goovaerts P (1999) Geostatistics in soil science: state-of-the-art and perspectives. Geoderma 89: 1-45.

9. Güzel N (1982) Toprak verimliliği ve Gübreler (Çeviri: S.L. Tisdale ve W.L. Nelson). Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları: 168. Adana. 900 S.
10. Helmke PA, Sparks D (1996) Lithium, Sodium, Potassium, Rubidium and Cesium. D.L. Sparks (editör). Methods of soil analysis. Part 3- chemical methods. SSSA book Series No: 5. Published by soil science society America. Inc. pp. 551-574.
11. Huo-Yan W, Jian –Min Z, Chang-Wen D, Xiao-Qin C (2010) Potassium fractions in soils as affected by monocalcıum phosphate, ammonium sulfate and potassium chloride application pedosphere 20 (3) :368-377
12. Karanlık S, Ağca N, Yalçın M (2011) Spatial Distribution of Heavy Metals Content in Soils of Amik Plain (Hatay, Turkey). Environmental Monitoring and Assessment 173:181–191
13. Khader, L (1989) Potassium status of jourdanian soils. Dirast (Jordan). 16 (7):76-89.
14. Liu X, Zhao K, Xu J, Zhang M, Si B, Wang F (2008) Spatial variability of soil organic matter and nutrients in paddy fields at various scales in southeast China. Environ. Geol. 53: 1139-1147.
15. Mehrjardi R T, Jahromi M Z, Mahmodi S, Heidari A (2008). Spatial distribution of ground water quality with geostatistics (Case Study: Yazd-Ardakan plain). World applied sciences Journal, 4(1): 09-17.
16. Mulla D J, Mc Bratney AB (2000) Soil spatial variability. In: handbook of soil science. Malcom E. Summer (ed. in chief) CRS Pres. A321-A351.Ongun AR (2008) Toprakların bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerinin jeoistatistiksel yöntemlerle uzaysal değişkenliğinin saptanması. Doktora Tezi (Basılmamış). Ege Üniversitesi, 141 s, İzmir.
17. Öztaş T (1995) Jeoistatistiğin toprak bilimindeki önemi ve uygulanışı. İ. Akalan Toprak ve Çevre Sempozyumu Bildiriler kitabı. I:271-280, Ankara.
18. Pratt PF (1965) Potassium. (Editör. C.A. Black). Methods of soil analysis. Part 2. American Society of Agronomy. Inc..Publisher Madison Wisconsin. USA. pp. 1022-130.
19. Rich CI (1968) Mineralogy of soil potassium. In: the role of potassium in agriculture, American Society of Agronomy. Madisson, Wisconsin, pp: 79-108.
20. Richards LA (1954) Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. US Dep. Agri Handbook. 60: 147.
21. Sağlam T (1994) Toprak kimyası. Trakya Üniversitesi Tekirdağ Ziraat Fakültesi Yayın No: 190. Ders kitabı: 21. Trakya Üniversitesi Tekirdağ Ziraat Fakültesi Basımevi. Tekirdağ. 226 S.
22. Sposito G (1989) The chemistry of the soils. Oxford University press. 277 P.
23. Sharma BD, Mughopadh Y, Sawhney SS (2006) Distribution of potassium fractionsin relation to lantforms in eltimalayan Cathena. Archiues of Agronomy and Soil 52 (4):469-476
24. Shakeri S, Abtahi S (2018) Potassium forms in calcareus soils as affectec by clay minerals and soil development in Kohgilvyehand Boyer-Ahmad Province. Southwest Iran J Arıd Land 10(2) :217-232.
25. Ülgen N, Yurtsever N (1988) Türkiye gübre ve gübreleme rehberi. Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü, Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları. Genel Yayın No: 151. 182 S.
26. Yayla SM (2008) Değişebilir ve yavaş yarayışlı potasyum içeriğinin Kaz ova topraklarındaki uzaysal dağılımı. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Ens. Toprak Ana Bilim Dalı Yüksek Lisans Tezi 65 s.
27. Zabunoğlu S, Karaçal İ (1986) Gübreler ve Gübreleme. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları: 993, Ders kitabı: 293. Ankara Üniversitesi Basımevi. Ankara. 329 S.