Effects of parent material on soil properties and soil erodibility: The case study of Cemrengec watershed

Abstract

Erodibility is a property that results from the various properties of soils in their own structure and shows their resistance to erosive factors or their tendency to erosion. Soil properties affecting soil erodibility are significantly originated parent material. Thus, different parent materials form soils having different erodibility properties. In this study, the effects of some parent material on soil erodibility and soil properties influencing soil erodibility was investigated. The study was carried out Cemrengec Watershed within city of Kahramanmaras in Turkey. Soil characteristics such as texture, organic matter, structure, moisture equivalent and permeability, and soil erodibility indices was determined by taking samples from soils developed from limestone, sandstone, quartzite and mica schist in the watershed. Soil erodibility indices values, dispersion ratio, erosion ratio, colloidal moisture equivalent ratio, clay ratio and soil erodibility factor were calculated. So, erodibility values of soil were examined by taking 5 different erodibility indices into account. And then, whether or not there were differences among soil erodibility values was investigated. Soil properties having influence on soil erodibility indices were statistically compared by variance analysis and correlation test. According to results, soil erodibility values of parent materials ranged as sandstone>quartzite>mica schist>limestone. Besides, clay percentage was the most important soil property affecting soil erodibility taking soil properties into account.

Keywords

• Parent material
• Dispersion ratio
• K factor
• Soil erodibility
• Soil texture

Anakayaların toprak özellikleri ve toprak erodibilitesi üzerine etkileri: Çemrengeç deresi yağış havzası örneği

Abstract

Erodibilite, toprakların tamamen kendi bünyelerindeki çeşitli özelliklerinden kaynaklanan ve eroziv etmenlere karşı direncini veya erozyona uğrama eğilimini gösteren bir niteliktir. Toprak erodibilitesini etkileyen toprak özellikleri büyük ölçüde anakayadan kaynaklanmaktadır. Bu nedenle farklı anakayalar, farklı erodibilite özelliklerine sahip topraklar oluşturmaktadır. Yapılan bu araştırmayla bazı anakayaların toprak erodibilitesi ve toprak erodibilitesini etkileyen toprak özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Araştırma Türkiye’de Kahramanmaraş ili sınırları içerisindeki Çemrengeç yağış havzasında gerçekleştirilmiştir. Havzada yer alan Kireçtaşı, Kumtaşı, Kuvarsit ve Mikaşist anakayaları üzerinde gelişen topraklardan örnekler alınarak, toprakların tekstür, organik madde, strüktür yapısı, nem ekivalanı, permeabilite gibi toprak özellikleri ile toprak erodibilite indeksleri belirlenmiştir. Toprak erodibilite indeks değerlerinden dispersiyon oranı, erozyon oranı, kolloid/nem ekivalanı oranı, kil oranı ve toprak erodibilite faktörü değerleri tespit edilmiştir. Böylece toprakların erodibilite değerleri 5 farklı erodibilite indeksine göre incelenerek, farklılıkların aynı yönde olup olmadığı araştırılmıştır. Toprak erodibilite indeks değeri üzerinde etkili olan toprak özellikleri varyans analizi ve korelasyon testleriyle istatistiksel olarak karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre genel olarak toprak erodibilite değerleri anakayalara göre Kumtaşı>Kuvarsit>Mikaşist>Kireçtaşı şeklinde olduğu tespit edilmiştir. Toprak özelliklerinden ise kil yüzdesinin toprak erodibilitesini etkileyen en önemli toprak özelliği olduğu sonucu ortaya çıkmıştır.

Keywords

• Anakaya materyali
• Dispersiyon oranı
• K faktörü
• Toprak erodibilitesi
• Toprak tekstürü

References

1. Anşin, R., 1983. Türkiye’nin flora bölgeleri ve bu bölgelerde yayılan asıl vejetasyon tipleri. İ.Ü. Orman Fakültesi Dergisi, 6(2): 318-339.
2. Antal, J., 1994. Erosion Factors. Soil Conservation and Silviculture (Eds: Dvorak, J. and Novak, L.). Elsevier.
3. Aydın, M., 2000. Giresun Yağlıdere yağış havzasında farklı anamateryaller üzerinde gelişen toprakların erozyon eğilim değerleri ve vejetasyon yapısı üzerine araştırmalar. Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
4. Babalık, A.A., 1999. Erozyon ve Türkiye. T.C. Orman Bakanlığı Teknik Bülteni, Sayı: 6, Sayfa: 3, Ankara.
5. Balcı, A.N., 1978. Erodibility Characteristics of Some Forest Soils Developed under the Influence of Arid and Humid Climatic Conditions, İstanbul Üniversitesi Orman Fak. Yayınları, Orm. Fak. Yayın No: 248, İstanbul.
6. Balcı, A.N., 1996. Toprak Koruması Ders Notları. İ.Ü. Orman Fak., Yay. No: 439, Üniversite Yayın No: 3947, İstanbul.
7. Ball, A., 1990. Soil Properties and Their Uses. John Wiley and Sons. London.
8. Boix- Fayos, C., Calvo- Cases, A., Imeson, A., 2001. Influences of soil properties and the aggregation of some mediterranean soils and the use of aggregate size and stability as land degradation ındicators. Catena, 44: 47-67.

9. Bouyoucos, G.J., 1935. The clay ratio as a criterion of the susceptibility of soil to erosion. Jour, Am. Soc. Argon, 27: 738- 741.
10. Charman, P.E., Murphy, B.W., 1991. Soil Their Properties and Management. Oxford University Press, New York.
11. Çelebi, H., 1971. Toprak Erozyonu. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, No: 37, Erzurum.
12. Çepel, N., 1988. Orman Topraklarının Karakteristikleri, Toprakların Oluşumu, Özellikleri ve Ekolojik Bakımdan Değerlendirilmesi. Toprak İlmi Ders Kitabı, İ.Ü. Orman Fakültesi Yayınları Yayın No: 3416, İstanbul.
13. Doğan, O., Cebel, H., Akgül, S., Küçükçakar, N., 2000. Türkiye Büyük Toprak Grupları (K) Faktörleri Köy Hizmetleri. APK Dairesi Başkanlığı Toprak ve Su Kaynakları Araştırma Şube Müdürlüğü, Yayın No:111, Rehber No: 17, Ankara.
14. Doğan, O., Güçer, C., 1976. Su erozyonunun nedenleri, oluşumu ve üniversal denklem ile toprak kayıplarının saptanması. T.C. Köy İşleri Bak. TOPRAKSU Genel Müd. TOPRAKSU Araş. Enst. Müd. Yay. No: 41, Ankara, 159s.
15. Dryness, C.T., 1967. Erodobility and Erosion Potential of Forest Watersheds. Symposium on Forest Hydrology, Pergamon Press, London.
16. Erol, A., Babalık, A.A., Sönmez, K., Serin, N., 2009. Isparta-Darıderesi Havzası topraklarında erozyona duyarlılığın arazi kullanım şekillerine bağlı değişimi. Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, A (2), 21-36.
17. Evans, R., 1980. Mechanics of Water Erosion and Their Spatial and Temporal Controls; an Empirical Viewpoint. In Kirkby, N. Y. And R.P.C. Morgan, (Eds.), Soil Erosion, Wiley, 109-128.
18. Farmer, E.E., 1973. Relative detactibility of soil particles by similated rainfall. Soil Science Society of America Proceedings, 37(4): 629-633.
19. Gülçur, F., 1974.Toprağın Fiziksel ve Kimyasal Analiz Metodları. İ.Ü. Orman Fakültesi. Yay. No: 201, İstanbul.
20. Günay, T., 2008, Orman, Ormansızlaşma, Toprak, Erozyon, TEMA Vakfı Yayınları, Yayın No:1, ISBN: 978-7169-05-5, İstanbul.
21. Haynes, R.J., Beare, M., 1997. Influence of six crop species on aggregate stability and some labile organic matter fractions. Soil Biol. Biochem., 29: 647-1653.
22. Haynes, R.J., Naidu, R., 1998. Influence of lime, fertilizer and manure applications of soil organic matter content and soil physical conditions: A rewiew. Nutr. Cycl. Agroecosyst., 51: 123-137.
23. Kantarci, M.D., 1980. The research on distinguishing and mapping of forest site unity and soil types in Belgrade forest. Istanbul University Faculty of Forestry publication No: 2636, İstanbul.
24. Kantarcı, M.D., 1987. Toprak İlmi, İ.Ü. Orman Fakültesi Yayınları, İ.Ü. Yayın No: 3444, Orman Fak. Yayın No: 387, Matbaa Teknisyenleri Basımevi, İstanbul.
25. Kantarcı, M.D., 2000. Toprak İlmi. İ.Ü. Orman Fak. Yayınları, İ.Ü. Yayın No: 4261, Orman Fak. Yayın No: 462, Çantay Matbaası, İstanbul.
26. Karagül, R., 1999. Investigations on soil erodibility and some properties of soils under different lnd use types in Soğutludere creek watershed near Trabzon. Turkish J. Agric. For., 23: 53-68.
27. Lal, R., 1988. Soil Erosion Research Methods, Soil and Water Conservation Society, ISBN 0-935734-18-X, St. Lucie, USA.
28. Lutzh, J.H., Chandler, F.R., 1947. Forest Soils. John Wiley and Sons Inc., New York.
29. Martens, D.A., 2000. Plant residue biochemistry regulates soil carbon cycling and carbon sequestration. Soil Biol. Biochem., 32: 361-369.
30. Morgan, R.P.C., 1985. Soil erosion measurement and soil conservation research in cultivated areas of the UK. Journal of Geography, 151: 11-20.
31. Morgan, R.P.C., 1996. Soil Erosion and Conservation. Addison- Wesley Boston MA.
32. Ngatunga, E.L.N., Lal, R., Singer, M.J., 1984. Effect of surface management on run off and soil erosion from some plot Milangano, Tanzania. Geoderma, 33: 1-12.
33. O’Geen, A. T., Elkins, R., Lewis, D., 2006. Reducing Runoff from Irrigated Lands: Erodobility of Agricultural Soils, with Examples in Lake and Mendocino Counties.
34. Okatan, A., 1986. Trabzon-Meryemana Deresi Yağış Havzası Alpin Meralarının Bazı Fiziksel ve Hidrolojik Toprak Özellikleri ile Vejetasyon yapısı Üzerine Araştırmalar. Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
35. Okatan, A., Yüksel, A., Reis, M., 2000. Kahramanmaraş ayvalı barajı kızıldere yağış havzasında toprakların erozyon eğilim değerlerinin hidrofiziksel toprak özelliklerine bağlı olarak değişimi. Fen ve Mühendislik Dergisi, 3(1): 28-42.
36. Özhan, S., 2004. Havza Amenajmanı Ders Kitabı. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi, Havza Amenajmanı Anan Bilim Dalı Rektörlük Yayın No: 4510, Orman Fakültesi Yayın No: 481, İstanbul.
37. Öztan, Y., 1980. Meryemana Deresi Havzasında değişik bakılardaki orman ve mera arazileri topraklarının erozyon eğilimi (erodibility) değerlerindeki farklılıklarının araştırılması. KTÜ Orman Fak. Dergisi, 3(2): 185-213.
38. Özyuvacı, N., 1978. Kocaeli Yarımadası Topraklarında Erozyon Eğiliminin Hidrolojik Toprak Özelliklerine Bağlı Olarak Değişimi. İ.Ü. Orman Fak. Yay. No: 233, İstanbul.
39. Özyuvacı, N., 1975. Topraklarda Erozyon Eğiliminin Tahmini Açısından Yapılan Bazı Değerlendirmeler. TÜBİTAK V. Bilim Kongresi, Tarım ve Ormancılık Araştırma Grubu Tebliğleri Ormancılık Seksiyonu, 29, 123-134.
40. Plante, A., McGill, W., B., 2002. Soil aggregate dynamics and the retention of organic matter in laboratory- ıncubated soil with differing simulated tillage frequencies. Soil Tillage Res., 66: 79-92.
41. Reis, M., 1997. Trabzon-Araklı-Karadere Yağış Havzası orman içi meralarının bazı fiziksel ve hidrolojik özellikleri ile vejetasyon yapısı üzerine araştırmalar. Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
42. Richter, G., Negendank, J.F.W., 1997. Soil erosion processes and their measurement in the German area of the Mosella River. Earth Surface Processes, 2: 261-278.
43. Schwertmann, U.W.V., Kainz, M., 1990. Bodenerosion Durch Wasser-Vorhersage Des Abtrags Und Bewertung von Gegenmaßnahmen.
44. Sönmez, K., 1994. Toprak Koruma Ders Kitabı. Atatürk Üniv. Ziraat Fak. Yayınları. No: 169, S.192, Erzurum.
45. U.S. Department of Agriculture, 1964. Soil Erodibility Related to Rock Types in California, Ext. From Rep. Pacif. Sthwest. For Range. Exp. Sta., USDA Pasific Southwest Forest and Range Experiment Station, 33p.
46. Veihte, A., 2002. The spatial variability of erodobility and its relation to soil type: A study from Northern Ghana. Geoderma, 106: 101-120.
47. Wawer, R., Nowocien, E., Podolski, B., 2005. Real calculated K- USLE erodibility factor for selected polish soils. Polish J. Environ. Stud., 14(5): 665-658.
48. Wildman, W.E., Gowans, K.D., 1978. Soil physical environment and how it affects plant growth. Oakland: University of California Division of Agricultural Sciences, Leaflet 2280.
49. Wischmeier, W.H., Mannering, J.V., 1969. Relation of soil properties to erodibility. Soil Sci. Soc. Amer. Proc., 33: 131-137.
50. Yamanlar, O., 1962. A new erosion classification suited for Turkey conditions. Rewiev of Istanbul University, Faculty of Forestry, Serial B, XII: 53-66.
51. Yazici, N., Turan, A., 2016. Effect of forestry afforestation on some soil properties: A case study from Turkey. Fresenius Environmental Bulletin, 25(7): 2509-2513.
52. Yılmaz, E., Alagöz, Z., 2008. Toprak bozulması. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 2(45): 58-65.
53. Yüksek, T., 2001. Rize-Pazar Deresi Yağış Havzasında farklı arazi kullanım şekilleri altındaki toprakların bazı özellikleri ile aşınım eğilimi değerlerinin araştırılması. Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Trabzon.
54. Zhang, Z.G., Fan, B.E., Bai, W.J., Jiao, J.Y., 2007. Soil anti-erodibility of plant communities on the Removal lands in Hilly-Gully Region of the Loess Plateau. Science Soil Water Conser., 5: 7-13.