Factor analysis of hydropedological variables on a semi-arid hillslope

Öz

Soils are highly spatially variable due to natural and management factors. Numerous of methods are used in evaluation of soil variability, each method has its advantages and disadvantages. We evaluated soils variation in a 82-ha cultivated semi-arid area in Cankırı by factor analysis. We used 27 soil parametric and morphometric variables, described on 486 sites at different positions of hillslopes with various aspects, with factor analysis. It were selected nine factors based on scree analysis. The nine factors explained 75.4% of total variance in dataset. The factor 1, in which quantity, size, shape of roots and pores were loaded, explained greatest percent of variation (18.1%) in data, and this suggested the pore and root propertied were the most important variables controlling variation of hydropedological properties in the study area.

Anahtar Kelimeler

• Factor analysis
• semi-arid hillslope
• soil morphologic properties
• hydropedology

Yarı-kurak tepe-eğim (hillslope) bir arazide hidropedolojik değişkenlerin faktör analizi

Öz

Toprak özellikleri doğal süreçler, çevresel etmenler ve farklı amenajman uygulamaları sonucu dikey ve yatay yönde değişmektedir. Toprak değişkenliğinin değerlendirilmesinde çok sayıda yöntem kullanılmakta olup, her yöntemin avantajları ve dezavantajları vardır. Bu çalışma ile Çankırı'da 82 hektarlık yarı kurak bir alanda toprak varyasyonu faktör analizi ile değerlendirilmiştir. Tepe-eğim (hillslope) modelinin her bir pozisyonundan alınan toplam 486 toprak örneği faktör analizi ile tanımlanmıştır. Bu sebeple 27 toprak parametrik ve morfometrik değişkeni kullanılmıştır. Yapılan analiz sonucuna göre Scree analizine dayalı olarak dokuz faktör seçilmiş olup, bu faktörler veri setindeki toplam varyansın %75,4'ünü açıklamıştır. Gözenek ve kök miktar/boyut/şeklinin yüklendiği faktör 1, çalışma alanı verilerinin varyasyonun en büyük yüzdesi (%18.1) olduğunu göstermiştir. Çıkan sonuca göre, çalışma alanında gözenek ve kök özelliklerinin, hidropedolojik özelliklerin varyasyonunu kontrol eden en önemli değişken olduğunu göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• faktör analizi
• yarı-kurak tepe-eğim
• toprak morfolojik özellikleri
• hidropedoloji

Kaynakça

1. Acir, N., 2014. Kurak ve yarı-kurak bölge topraklarının toprak kalitesinin belirlenmesinde kullanılacak minimum veri setlerinin hazırlanması. Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı, Tokat. (Doktora Tezi).
2. Anonim a,2021.http://cografyaharita.com/turkiye_mulki_idare_haritalari.html
3. Anonim b,2021 https://earth.google.com/web/search
4. Birgili, S, R Yoldas and G Unalan 1975. Çankiri–Çorum havzasinin jeolojisi ve petrol olanaklari. MTA Raporu. Blake, G., Hartge, K., 1986. Bulk density. Methods of soil analysis. Phys. Mineral. methods. Physical and Mineralogical Methods: 377-382.
5. Cassel, DK and DR Nielsen 1986. Field capacity and available water capacity. Methods of Soil Analysis: Part 1—Physical and Mineralogical Methods: 901-926.
6. Chapman, HD and PF Pratt 1982. Method for the Analysis of Soil. Plant And Water 2nd ed California University Agricultural Division, California: 170.
7. Çelenk, Fehmiye Kadıoğulları 2016. Toprak özelliklerinde mekânsal değişkenliğin faktör analizi: Erenler örneği (Sakarya). Türk Coğrafya Dergisi.
8. Doğan, Uğur 2002. Çankırı doğusunda jips karstlaşmasıyla oluşan sübsidans dolinleri. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi 22.

9. Donkin, MJ and MV Fey 1991. Factor analysis of familiar properties of some Natal soils with potential for afforestation. Geoderma 48: 297-304.
10. Erşahin, S 1999a. Aluviyal bir tarlada bazı fiziksel ve kimyasal toprak özelliklerinin uzaysal (Spatial) değişkenliğinin belirlenmesi. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 13: 34-41.
11. Erşahin, S and MR Karaman 2000. Toprak Değişkenliğinin Yere Özgü Amenajman ve Toprak Verimliliği Çalışmaları için Değerlendirilmesinde Faktör Analizinin Kullanılması. Tarım Bilimleri Dergisi 6: 76-81.
12. Gee G.W., ve Bauder, J.W. 1986., 1986. Particle-Size Analysis. . 2nd ed. Am. Soc. Agron., Madison, WI: 383–412.
13. Hendershot, W.H., Lalande, H. ve Duquette, M., 1993. Soil Reaction and Exchangeable Acidity. Can. Soc. Soil Sci. CRC Pres Inc. Boca Raton, Florida. USA.
14. Janzen, H.H., 1993, 1993. Soluble Salts in Soil Sampling and Methods of Analysis. Cart. M.R. Can. Soc. Soil Sci. CRC Pres Inc. Boca Raton, Florida. USA.
15. Kacar, B 1996. Toprak analizleri.(soil analysis) AÜ Ziraat Fakültesi Egitim Arastırma ve Gelistirme Vakfi Publications No: 3. In Toprak analizleri.(soil analysis) AÜ Ziraat Fakültesi Egitim Arastırma ve Gelistirme Vakfi Publications No: 3: Ankara.
16. Kemper, W.D., Rosenau, R.C., 1986. Aggregate Stability and Size Dlstributlon’. Methods soil Anal. Part 1 Phys. Mineral. Methods. p 425-42.
17. Klute, A., Cassel, D.K., Nielsen, D.R., 1986. Field Capacity and Available Water Capacity. 635-660. https://doi.org/10.2136/sssabookser5.1.2ed.c36
18. Mayor, Ángeles G, Susana Bautista and Juan Bellot 2009. Factors and interactions controlling infiltration, runoff, and soil loss at the microscale in a patchy Mediterranean semiarid landscape. Earth Surface Processes and Landforms 34: 1702-1711.
19. McGrath, David, Chaosheng Zhang and Owen T Carton 2004. Geostatistical analyses and hazard assessment on soil lead in Silvermines area, Ireland. Environmental Pollution 127: 239-248.
20. McNeal, James M, RC Severson and LARRY P GouGH 1985. The occurrence of extractable elements in soils from the northern Great Plains. Soil Science Society of America Journal 49: 873-881.
21. Mulla, DJ and AB McBratney 2000. Soil spatial variability. p. A321–A352. MK Summer (ed.) Handbook of soil science. In Soil spatial variability. p. A321–A352. MK Summer (ed.) Handbook of soil science: CRC Press, Boca Raton, FL. Soil spatial variability. p. A321–A352. In MK Summer (ed.) Handbook of soil science. CRC Press, Boca Raton, FL.
22. Nizam, A, D Kleinbaum, K Muller and L Kupper 1998. Applied regression analysis and other multivariable methods. Duxbury Pr, Pacific Grove.
23. Nelson, D.W., ve Sommers, L.E., 1982. Total Carbon, organic carbon, and Organic Matter. Page, A.L. Methods Soil Anal. Part 2, 2nd ed. Agron. Monogr. 9. ASA. Madison, 539–579.
24. Özyazici, M.A., Sağlam, M., Dengiz, O., Erkoçak, A. 2014. Toprak Su Dergisi 3 (1):(12-23).
25. Park, SJ and TP Burt 1999. Identification of throughflow using the distribution of secondary iron oxides in soils. Geoderma 93: 61-84.
26. Reynolds, Wd and De Elrick 1985. In Situ Measurement Of Field-Saturated Hydraulic Conductivity, Sorptivity, And The [Alpha]-Parameter Using The Guelph Permeameter. Soil Science 140: 292-302.
27. Sağlam, Mustafa 2013. Çok değişkenli istatistiksel yöntemler ile toprak özelliklerinin gruplandırılması. Toprak Su Dergisi 2.
28. Sağlam, Mustafa 2015. Evaluation of the physicochemical properties of alluvial and colluvial soils formed under ustic moisture regime using multivariate geostatistical techniques. Archives of Agronomy and Soil Science 61: 943-957.
29. Sánchez-Marañón, M, R Delgado, J Párraga and G Delgado 1996. Multivariate analysis in the quantitative evaluation of soils for reforestation in the Sierra Nevada (southern Spain). Geoderma 69: 233-248.
30. Shukla, MK, R Lal and M Ebinger 2006. Determining soil quality indicators by factor analysis. Soil and tillage research 87: 194-204.
31. Sivapalan, Murugesu 2003. Process complexity at hillslope scale, process simplicity at the watershed scale: is there a connection? Hydrological Processes 17: 1037-1041.
32. Webster, Richard and Margaret A Oliver 2001. Geostatistics for environmental scientists (Statistics in Practice).