Agricultural mechanization, erosion and carbon emission: A review

Year 2015, Volume: 30 Issue: 3, 307 - 316, 08.12.2015

Yasemin Vurarak Mehmet Bilgili

https://doi.org/10.7161/anajas.2015.30.3.307-316

Cited By: 6

Abstract

It is essential to develop and application of different strategies for irrigated and dry agricultural areas because of global warming and climate change. Dry farming areas in Turkey is more than irrigated area. The slope of this areas is generally more than 9-12%. It can be observed mild erosion, moderate erosion , severe and more severe erosion in this respectively 14%, 20%, 63%. Increasing irreversible soil and carbon loss, erosion causes land degradation, infertile soil and climate change in long-term. Identify of the paths of the soil organic carbon accurately in the specific regions is important. Organic carbon can be preserved for a long time in the soil in suitable. However, changes in land use and with intensive tillage is caused significant decrease in soil carbon stacks. It is important to make new researches on organic carbon loss and carbon dioxide emissions, and this researches should be on different applications and soil conditions. There are lots of national and international literatures on carbon losses and carbon dioxide emission by uses of agriculture mechanization. According to this results we aimed to determine the applications for dry and slope farmland.

Keywords

Erosion, carbon emission, dry farming, agricultural mechanization

Tarımsal mekanizasyon, erozyon ve karbon salınımı: Bir bakış

Abstract

Küresel ısınma ve iklim değişikliği nedeniyle sulu ve kuru tarım alanları için farklı stratejilerin geliştirilip uygulanmasına ihtiyaç vardır. Türkiye’de kuru tarım alanları, sulu tarım alanlarından daha fazladır. Kuru tarım alanların eğimleri genel olarak %9-12 civarlarındır. Bu alanlarda %14’ünde hafif, %20’sinde orta, %63’ünde şiddetli ve çok şiddetli derecede erozyon görülmektedir. Erozyon geri dönüşü olmayan toprak ve karbon kayıplarını artırarak arazilerin bozulmasına, toprakların verimsizleşmesine ve uzun vadede iklim değişikliklerine neden olmaktadır. Spesifik bölgelerde toprak organik karbonun izlediği yolları doğru tespit etmek oldukça önemlidir. Organik karbon uygun şartlarda çok uzun süre topraklarda muhafaza edilebilir. Ancak arazi kullanımındaki değişim ve yoğun toprak işleme ile artan erozyon toprağın karbon stoklarını önemli ölçüde azaltmaktadır. Bu alanlarda farklı tarımsal uygulamalar ve toprak şartlarında göre organik karbon kayıpları ve karbondioksit salınımının tespit edilmesini amaçlayan yeni araştırmalar yapmak önem arz etmektedir. Tarım makinalarının kullanımı ile meydana gelen organik karbon kayıpları ve karbondioksit salınımı ile ilgili farklı sonuçları içeren ulusal ve uluslararası pek çok çalışma bulunmaktadır. Bu derlemede sulu ve kuru tarım alanlarında yapılan yarımsal uygulamalar değerlendirilerek elde edilen sonuçlara göre kuru ve eğimli tarım alanları için bir yol haritası oluşturulması amaçlanmıştır.

Keywords

Erozyon, karbon salınımı, kuru tarım, tarımsal mekanizasyon

References

• Acaroğlu, M., Turcan, H., Özçelik, E. 2003. Biyomotorin üretiminde enerji bilançosu ve yaşamsal döngü analizi. Tarımsal Mekanizasyon 21. Ulusal Kongresi, 3-5 Eylül 2003, Bildiriler kitabı (I): 10-17.
• Ahl, C., Joergensen, R.G., Kandeler, E., Meyer, B., Woehler, V. 1998. Microbial biomas and activity in silt and sand loams after long-term reduction in tillage using the “ Horsch” System. Soil And Tillage Research, 49: 93-104.
• Akbolat, D., Ekinci, K., Camcı Çetin, S., Çoşkan, A. 2004. Farklı toprak işleme sistemlerinin toprakta organik maddenin ayrışmasına etkisi. Süleyman Demirel Üni. Fen Bilimleri Enstitüsü Müd., 8-3: 152-160.
• Akbolat, D., Ekinci, K., Uysal, S., Onursal, E. 2007. Elma bahçelerinde yabancı ot kontrolünde yaygın olarak kullanılan toprak işleme aletlerinin yabancı ot gelişimi ve topraktan co2 çıkışı üzerine etkisi. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 3(2): 87-96.
• Akbolat, D. 2009. Tohum yatağı hazırlığında tapan kullanımının topraktan CO2 çıkışına etkisi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Dergisi, 4(1): 23-30.
• Akbolat, D. 2014. Toprak İşleme Mekanizasyonu ve Sera Gazı Emisyonları. Agro Medya Tarımsal Mekanizasyon Eki. Mayıs-Haziran Sayısı, 18-20.
• Alvarez, R., Diaz, A., Barbero, N., Santanatoglia, O.J., Blotta, L. 1995. Soil organic carbon, microbial biomass and CO2-C prodiction from three tillage systems. Soil and Tillage Researc., 33(1):17-28.
• Angers, D.A., N’dayegamiye, A., Cote, D. 1993. Tillage-induced differences in organic matter of particle–size fractions and microbial biomass. Soil Science Socient of America Journal, 57: 512-516.
• Angers, D.A., Recous, S. 1997. Decomposition of wheat straw and rye residues as effected by particle size. Plant and Soil. Kluver Academic Publishers, 189: 197-203.
• Anonim. 2015a. Tema Diyor ki; Toprağı Koruyun, Küresel Isınmaya El Koyun. www.panel.org/tema, erişim: 07.04.2015
• Anonim. 2015b. Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğü, PDGT tutanakları. www.tagem.gov.tr. Erişim: 10.04.2015
• Arapatsakos, C., Gemtos, T. 2008. Tractor Engine and Gas Emmission. WSEAS Transactions on Enviroment and Development Journal, 10 (4): 897-906.
• Arıkan, Y. 2003. Kyoto protokolü öncesinde değişen iklim, kızışan müzakereler ve Türkiye. 9. Türkiye Enerji Kongresi, DEK-TMK, İstanbul.
• Ball, B.C., Crichton, I., Horgan, G.W., 2008. Dynamics of upward and downward N2O and CO2 fluxes in ploghed or no–tillied soils in relation to water-filled pore space, compaction and crop presence. Soil Tillage Research, 101: 20-30.
• Başaran, M. 2004. Türkiye’nin organik karbon stoku. Harran Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 8 (3/4): 31-36.
• Birkeland, P.W. 1984. Soils and Geomorphology. Oxford University Pres. New York, NY.
• Calderon, F., Jackson, L.E. 2002. Rototillage, disking and subsequent irrigation: effects on soil nitogen dynamics, microbial biomass, and carbon dioxide efflux. J. Environmental Quality, 31: 752-758.
• Çarman, K., Marakoğlu, T. 2009. Sürdürülebilir bir tarımsal üretimde buğdayda doğrudan ekim uygulamaları. 1.Ulusal Kuraklık ve Çölleşme Sempozyumu, 16-18 Haziran 2009. Konya sf: 491-498
• Ceritli, İ. 1997. Türkiye’nin toprak sorunu. Ekoloji, 22: 4-8.
• Dalal, R.C., Wang, W., Robertson, P., Patron, W.J. 2003. Nitrous oxide emission from Australian agriculture lands and mitigation options: A Review. Australian Journal of Soil Research, 41: 165-195
• Deng, S.P., Tabatabai, M.A. 1997. Effect of Tillage and Residue Management on Enzym Activities in Soil-III: Phosphatases and Arylsulphatese. Biyology and Fertility of Soils, 24: 141-146.
• Deng, S.P., Tabatabai, M.A. 1996. Effect of Tillage and Residue Management on Enzym Activities in Soil-II: Glycosidases. Biyology and Fertility of Soils, 22: 208-213.
• Dexter, A.R. 2004. Soil Physical Quality: Part I. Theory, Effrcts of Soil Texture, Densty, And Organic Matter , and Effect on Root Growth. Geoderma, 120: 201-214.
• Doğan, S. 2005. Türkiye’nin Küresel İklim Değişikliğinde Rolü ve Önleyici Küresel Çabaya Katılım Girişimleri. Çukurova Üniversitesi, İktisadi ve İdari Bilimler Dergisi, 6: 257-73.
• Doğan, O. 2011. Türkiye'de erozyon sorunu nedenleri ve çözüm önerileri. Bilim ve Aklın Aydınlığında Eğitim Dergisi, 137: 61-69.
• Doran, J.W., Linn, D.M. 1994. Microbial Chances Associated With Residue Management and Reduce Tillage. Soil Sci. Soc. Am.J. 44: 518-524.
• Ellert, B.H., Janzen, H.H. 1999. Short term infuence of tillage on CO2 fluxes from a semi-arid soil on The Canadian Prairies. Soil and Tillage Researc, 50: 21-32.
• Erşahin, S. 2010. Farklı iklim ve topografya koşullarında toprak organik karbonu potansiyel dinamiğinin matematiksel modellemesi. III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi, 20-22 Mayıs, 3: 1012-1020.
• Fanning, D.S., Fanning, M.C.B. 1989. Soil Morphology, Genesis, and Classification. John Willey and Sons. New York
• Farrell, R.E., Gupta, V.V.S.R., Germida, J.J. 1994. Effects of cultivation on the activity and kinetics of arylsulfatase İn Saskatchewan soils. Soil Biol. Biochem, 26: 1033-1040.
• Georing, C.E. 1992. Engine and tractor power. American Society of Agricultural Enginees Books 19962400003: 102-539.
• Göksu, N., Işık, Y., Demirci, N., Atçeken, T. 2009. Kurak bölgelerde sürdürülebilir toprak yönetimi. 1. Ulusal Kuraklık ve Çölleşme Sempozyumu., 16-18 Haziran- Konya, 298- 301.
• Gültekin, A.H.H., Örgün, Y. 1994. Tarım toprağında bitki besleyici elementlerin rolü. Ekoloji 13: 27-32.
• Haktanır, K., Arcak, S. 1997. Toprak Biyolojisi. Ankara Üniversitesi (1486) Ziraat Fak. (447): 409.
• Houghton, J., 2005. Global Warming Rep. Prog. Phys. 68 1343-1403
• Izaurrade, R.C., Lemke, R.L., Goddard, T.W., Mc Conkey, B., Zhang, Z. 2004. Nitrous oxide emissions from agricultural toposequences in Alberta and Saskatchewan. Soil Science Society of America Journal, 68: 1285-1294.
• Jabro, J.D., Sainju U., Stevens, W.B., Evans, R.G. 2008. Carbon dioxide flux as affected by tillage and irragition in soil converted from prennial forages to annual crops. Journal of Environmental Management, 88: 1478-1484.
• Jansen, L.S., Mc.Queen, D.J. Stepherd, T.G. 1999. Effect of soil compaction on N-mineralization and microbial C Ans–N. I. Field measurement. Soil and Tillage Research 38: 175-188.
• Kapluhan, E. 2013. Türkiye’de kuraklık ve kuraklığın tarıma etkisi. Marmara Coğrafya Dergisi, ISSN: 1303-2429 27: 487-510.
• Kapur, B. 2010. Artan CO2 ve Küresel Değişikliğin Çukurova Bölgesinde Buğday Verimi Üzerine Etkileri. Çukurova Üni. Fen Bilimleri Enst. Tarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı. Doktora Tezi.
• Kayıkçıoğlu, H.H., Okur, N. 2012. Sera gazı salınımında tarımın rolü. Adnan Menderes Üni. Zir. Fak. Dergisi, 9(2): 25-38.
• Korkmaz, K. 2007. Küresel ısınma ve tarımsal uygulamalara etkisi. Alatarım, 6(2): 43-49.
• Koga, N., Tsuruta, H., Tsuji, H., Nakona, H. 2003. Fuel consiption–derived CO2 emmissions under convertional and reduced tillage cropping systems in Northern Japan. Agriculture, Ecosystem and Environment, 99: 213-219.
• Koruyucu, K., Kirişçi, V., Görücü, S. 1998. Korumalı toprak işleme ve Türkiye'deki uygulamaları. Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi, Tekirdağ.
• Labeckas, G., Slavinskas, S. 2003. The influence of fuel additivesd S0-2E on diesel engine exhaust emission. Transport Journal, 8(5): 202-208.
• Lal, R., Kimbele, JM. 1997. Conservation tillage for carbon sepuestration. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 49: 243-253.
• Lee, J., Hopmans, J.M., Kesel, C.V., King, A.P., Evatt, K.J., Louie, D., Rolston., D.E., Six, J. 2009. Tillage and seasonal emissions of CO2, N2O and NO across a seed bed and at the field scale in a Mediterannean Climate. Agriculture, Ecosystems and Environment, 129: 378-390.
• Ma., L., Peterson, G.A., Ahuja, L.R., Sherrod, L., Shaffer, M.J., Rojas, K.W. 1999. Decomposition of surface cropresidues in long-term studies of dryland agroecosystems. Agronomy Journal, 91(3): 401-409.
• Maccracken, MC. 2001. Global Warming: A Science Overwiev, pp. 151-159 in Global Warmingand Energy Policy. Kluwer Academy/Plenum Publishers, Newyork 220 pp.
• Mosquare, J., Hol, J.M.G., Roppoldt, C., Dolfing. J. 2007. Precise Soil Management as a Tool to Reduce CH4 and N2O Emission From Agricultural Soils . Report No: 28, Wageningeen. P.42. Erişim: 14.11.2012
• Neufeld, H., Reck, V.SD., Ayarza, M. 2002. Texture and land-use effects on soil organic matter in Cerrado Oxisols, Central Brazil, Geoderma, 107: 151-164.
• Örs, İ., Safi, S., Ünlükara, A., Yürekli, K. 2011. Su hasadı teknikleri, yapıları ve etkileri. Tarım Bilimleri Araştırma Dergisi, 4(2): 65-71.
• Özdemir, N. 1995. Türkiye’de tarım bölgelerin göre toprak korumaya yönelik sorunlar ve öneriler. Atatürk Üni. Zir. Fak. Der., 26(3): 460-473.
• Özden, Ş., Özden, M. 1997. Türkiye Toprak Erozyon Tahmin Modeli TURTEM. Başbakanlık, Köy Hizmetleri Gelen Müdürlüğü, Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, Ankara.
• Özgüven, M.M., Türker, U., Beyaz, A. 2010. Türkiyenin tarımsal yapısı ve mekanizasyon durumu. GOÜ, Ziraat Fakültesi Dergisi, 28(2), 89-100.
• Pathak, H., Wassmann, R. 2007. Introducing Greenhaouse Gas Mitigation as a Development Objective in Rice-Based Agriculture: I. Genetation of Technical Coefficients. Agricultural Systems, 94: 807-825.
• Patton, J.C. 2008. Soil CO2 Flux During and After Fainfall Events in Iowa. PhD Thesis, Iowa State Universtiy, Departman of Geological and Atmospheric Siciences, Iowa.
• Polat, O., Polat., S., Akça, E. 2011. Küresel ısınmada ormanların karbon tutulumuna etkisi (Tarsus-Karabucak Örneği). I. Ulusal Akdeniz Orman ve Çevre Sempozyumu, 26-28 Ekim. KÜS Doğa Bilimleri Der. Özel Sayı
• Polat, E.H., Manavbaşı, İ.D. 2012. Arazi toplulaştırmalarının kırsal alanda yakıt tüketimi ve karbondioksit salınımına etkilerinin belirlenmesi. J of Agric. Sci. 18: 157-165.
• Rasmussen, P.E., Rohde, C.R. 1988. Longterm tillage and nitrogen fertilization effects on organic nitrogen and carbon in a semiraid soil. Soil Sci. Soc. AmJ: 52: 1114-1117.
• Reicosky, D.C., 1997. Tillage–Induced CO2 Emission From Soil. Nutrient Cycling in Agroecosystems. Kluwer Academic Publisher, 49: 273-285.
• Reicosky, D.C., Dugas, W.A., Torbert, H.A. 1997. Tillage- ınduced soil carbon dioxide loss from differen cropping systems. Soil and Tillage Research, 41: 105-118.
• Reicosky, D.C. 2003. Tillage-Induced CO2 Emissions and Carbon Sequestration: Effect of Secondary Tillage and Compaction. Environment, Farmers Expriences, Innovations, Socio-Economy. Springer; 1 Edition, 516: 291-300.
• Reicosky, D.C., Archer, D.W. 2007. Moldboard plow tillage depth and short-term carbon dioxide relase. Soil and Tillage Research, 94: 109-121.
• Ruiyin, H., Wenqingv, V., Yagong, Z., Van Sonsbeek, G. 1999. Improving Management System of Agricultural Machinery İn Jiangsu. Proceedings of International Conference on Agri-Engine (I): 42-45.
• Sarı, M. 2014. Türkiye’deki Arazi Varlığı ve Bu Arazilerin Erozyona Olan Duyarlılığı. Anadolu Üni, Açık Öğretim Yayınları. 5. Ünite.
• Scala, N.L., Lopes., A., Marques, Jr., Percira, G.T. 2001. Carbondioxide emissions after aplication of tillage systems for a dark red latosol in Southern Brasil. Soil And Tillage Researc., 62: 163-166.
• Sezer, B. 2014. Karbon Salınımı ve Toprak Yönetimi. www.tarim.gov.tr/ABOGM/Belgeler. Ulaşım. 23.10.2014
• Six, J., Ogle, S.M., Breidit, F.J., Conant, R.T., Mosier, A.R., Paustian, K. 2004. The potential to mitigate global warming with no-tillage management is only realized when practiced in the long term. Global Change Biology, 10: 155-160.
• Snyder, C.S., Bruulsema, T.W., Jenser, T.L., Fixen, P.E. 2009. Review of greenhouse gas emissions from crop production systems and fertilizer management effects. Agriculture, Ecosystems and Environment, 133: 247-266.
• Smith, J.L., Papendick, R.I., Bezdicek, D.F., Lynch, J.M.L. 1992. Organic Matter Dynamics and Crop Residue Management. P.65-94. In F.B. Metting (E.D). Soil Microbial Ecology. Marcel Dekker, New York, Basel, Honk Kong
• Smith, K.A., Conen, F., 2004. Impacts of land management on fluxes and trace greenhouse gases. Soil Use and Management, 20: 255-263.
• Sönmez, B., 2012. Tarım Arazilerinin Sürdürülebilir Kullanımı. Onuncu Kalınma Planı (2014-2018). Çalışma Grubu Taslak Raporu. Ankara
• Sümer, S.K., Kocabıyık, H., Say, S.M., Çiçek, G. 2010. Traktörlerde 540 ve 540E kuyruk mili çalışma karakteristiklerinin tarla koşullarında kıyaslanması. Tarım Bilimleri Dergisi, 16: 37-45.
• Şenyiğit, U., Akbolat, D. 2010. Farklı sulama yöntemlerinin topraktan karbondioksit (CO2) çıkışı üzerine etkisi. Ekoloji Dergisi, Çev. Kor. 19(77): 59-64. doi: 10.5053/ekoloji. 2010.779
• Teepe, R., Brumme, R., Beese, F., Ludwig, B. 2004. Nitrous oxide emission and methane consumption following compaction of forest soils. Soil Science Society of America Journal, 68: 605-611.
• Thomas, S., Barlow, H., Francis, G., Hedderley, D. 2004. Emission of nitrous oxide from fertilized potatoes. İn: supersoil 2004: 3th Australian New Zealand Soils Conference, 5-9 December, University of Sidney, Australia.
• TÜİK. 2012. Seragazı Emisyon Envanteri (1990-2010). Haber Bülteni .www. tüik.gov.tr 01.06.2012. sayı: 10829.
• TÜİK. 2014. Türkiye Tarım Makinaları Envanteri. www. tüik.gov.tr. Erişim: 12.11.2014
• Ulukan, H. 2010. Küresel ısınma faktörleri ve küresel ısınmanın bazı tarla bitkileri tarımına etkisi. Ankara Üniversitesi Çevre Sorunları Araştırma ve Uygulama Merkezi, Ankara Üniversitesi Çevre Bilimleri Dergisi, 2(1): 71-79.
• Viesturs, D., Kopiks, N.C., Melece, L., Zakis, I. 2011. Methodologial aspects for estimation of impact of modernisayion of fleet of tractors upon polluting emissions in the air. Proceedings of The 10th International Scientific Conference-Latvian University of Agriculture Jelgava, (I): 89-92.
• Vatandaş, M., Ekmekçi, K., 2002. Traktör Motorlarında Eksoz Gazı Kirliliği ve Yakıt Ekonomisi Optimizasyonu. Tarım Bilimleri Dergisi, 8(2): 140-142.
• Yeşilsoy, Ş.,Tüzüner, A., Sunar, U. 1976. Orta Anadolu da toprak işlemenin rutubet muhafazası ve buğday verimine etkileri Toprak-Su Dergisi, 42.
• Yokuş, S., Bilgili, E.M., Aydın, C. 2009. Kurak bölgelerde sürdürülebilir toprak yönetimi. 1. Ulusal Kuraklık ve Çölleşme Sempozyumu. 16-18 Haziran-Konya, 861-867.