Evaluation of Least Limiting Water Range of Surface Soils in Apple Agricultural Areas

Year 2021, Volume: 10 Issue: 1, 13 - 22, 30.03.2021

Pelin Alaboz , Sinan Demir , Ahmet Ali Işıldar , Levent Başayiğit

https://doi.org/10.21657/topraksu.752137

Cited By: 1

Abstract

The In recent years, it is expected that the plant obtains optimum benefit from irrigation applied to the soil since the increase of drought due to global warming and the decrease of water resources. That is why, The least limiting water range (LLWR) which is known as an index of the soil quality, draws considerable attention and is defined as the soil water content in which root development limited. In this study, LLWR values of surface soils of the orchards which intensive apple production was made in Boğazova plain, Eğirdir district Isparta province were determined. Spatial distribution of LLWR values, and relations of LLWR with some soil properties was investigated. The medium-fine texture group is dominant in the study and the SSA values of these soils varied between 6.59-19.27 %. LLWR values of soils; It showed statistically positive significant relationships with clay, organic matter and CaCO3, and negative with bulk density (P<0.05; P<0.01). The SSA distribution map created using the inverse distance weighting (IDW) spatial distribution method, the root mean square error (RMSE) was determined as 0.98 %. Soils, where LLWR is determined between 15-20 % range, are in the South of the study area and in the southwest of Eğirdir lake. LLWR is determined between 10-15 % range, were generally determined in the North where there are fine textured soils. It was determined that 80 % of these apple orchards, LLWR values were determinde at lower levels than optimum available water capacity as a result of aeration and/or compaction problems. As a result of the study, it was determined that the moisture content of the air filled pore volume is 10 % and the field capacity moisture contents are affected by the problems of aeration and compaction so that the LLWR changed significantly.

Keywords

Least limiting water range,, spatial distribution,, available water content,, penetration resistance

Elma Tarım Alanlarında Yüzey Toprakların Sınırlandırılmış Su Aralığının Belirlenmesi

Abstract

Son yıllarda küresel ısınmaya bağlı kuraklığın artması ve su kaynaklarının azalması ile toprağa uygulanan sulama suyundan bitkinin optimum yarar sağlanması beklenmektedir. Bu kapsamda toprağın strüktür kalitesinin bir indeksi olarak bilinen sınırlandırılmış su aralığı (SSA) oldukça dikkat çekmekte ve kök gelişmesinin minimum düzeyde sınırlandırıldığı toprak su içeriği olarak tanımlanmaktadır. Bu çalışmada; Isparta ili, Eğirdir ilçesi Boğazova çevresindeki yoğun elma üretimi yapılan bahçelerde, yüzey toprakların SSA değerleri, dağılımları ve SSA’nın bazı toprak özellikleri ile ilişkileri araştırılmıştır. Çalışmada orta-ince bünye grubu hakim olan toprakların SSA’ları % 6.59-19.27 arasında değişim göstermiştir. Sınırlandırılmış su aralığı özelliği; kil, organik madde ve CaCO3 ile pozitif, hacim ağırlığı ile negatif yönlü istatistiksel olarak önemli (P<0.05; P<0.01) ilişkiler sergilemiştir. Ters mesafe komşuluk benzerliği (IDW) enterpolasyon yöntemi kullanılarak oluşturulan dağılım haritalarında hata kareler ortalaması karekökü % 0.98 olarak belirlenmiştir. % 15-20 aralıklarında SSA, çalışma alanının güneyinde ve Eğirdir gölünün güney batısında yer alırken, % 10-15 SSA ise genellikle kuzeyde, ağır bünyeli topraklarda belirlenmiştir. Söz konusu elma bahçelerinin % 80’inde havalanma ve/veya sıkışma problemleri sonucu SSA, optimum yarayışlı su içeriklerinden daha düşük seviyelerde bulunmuştur. Çalışma sonucunda hava dolu gözenek hacminin % 10 olduğu nem içeriği ile tarla kapasitesi nem içeriklerinin havalanma ve sıkışma problemlerinden oldukça fazla etkilendiği böylece SSA’nın önemli ölçüde değiştiği belirlenmiştir.

Keywords

Sınırlandırılmış su aralığı, konumsal dağılım, yarayışlı su içeriği, penetrasyon direnci

References

• Aksakal EL, Öztaş T (2010). Changes in distribution patterns of soil penetration resistance within a silage-corn field following the use of heavy harvesting equipments. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 34: 173-179.
• Alaboz P, Işıldar AA (2018). Elma ve gül posası biyoçarlarının kumlu toprağın bazı fiziksel özellikleri üzerine etkileri. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 6(2): 67-72.
• Andreu L, Hopmans JW, Schwankl LJ (1997). Spatial and temporal distribution of soil water balance for a dripirrigated almond tree. Agric. Water Manage, 35:123–146.
• Anonim (2020). http://www.dsi.gov.tr/toprak-ve-sukaynaklari. (Erişim Tarihi: 08.06.2020).
• Aydemir O, Akgül M, Canbolat MY, Işıldar AA (2005). Toprak bilgisi. Ziraat Fakültesi Yayın No:10, Ders Notu Yayın No:1, Isparta, p. 172.
• Başayiğit L, Şenol H, Müjdeci M (2008). Isparta ili meyve yetiştirme potansiyeli yüksek alanların bazı toprak özelliklerinin coğrafi bilgi sistemleri ile haritalanması.Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 9(2):1-10.
• Blainski É, Tormena CA, Fidalski J, Guimarães RML (2008). Quantificação da degradação física do solo por meio da curva de resistência do solo à penetração. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 32(3): 975-983.
• Bouyoucos GJ (1962). Hydrometer method improved for making particle size analyses of soils. Agron. J., 54: 464-465.
• Budak M, Günal H, Çelik İ, Acır N, Sırrı M (2018). Dicle havzası toprak özelliklerinin yersel değişimlerinin jeoistatistik ve coğrafi bilgi sistemleri ile belirlenmesi ve haritalanması. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 5(2):103-115.
• Burt R (Ed.) (2014). Soil survey field and laboratory methods manual. United States department of agriculture, natural resources conservation service, national soil survey center, natural resources conservation service, kellog soil survey laboratory.
• Busscher WJ (1990). Adjustment of flat- tipped penetrometer resistance data to a common water content. http://naldc. nal.usda. gov/download/18014/PDF. (Erişim: 08.08.2019).
• Çepel N (1988). Toprak ilmi ders kitabı; orman topraklarının karakteristikleri, toprakların oluşumu, özellikleri ve ekolojik bakımdan değerlendirilmesi. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları, Yayın No: 3416, İstanbul (Çeviri), p. 276.
• Çetin A (2018). Toprak nemi ve hacim ağırlığının penetrasyon direncine etkisi. Yüksek lisans tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstütüsü (Basılmamış), Konya.
• Da Silva A, Kay B, Perfect E (1994). Characterization of the least limiting water range of soils. Soil Science Society of America Journal, 58 (6):1775-1781.
• Da Silva AP, Kay BD (2004). Linking process capability analysis and least limiting water range for assessing soil physical quality. Soil and Tillage Research, 79(2):167-174.
• De Vares Rossetti K, Centurion JF (2017). Least limiting water range in Oxisols under different levels of machine traffic. Comunicata Scientiae, 8(2): 337-346.
• Demiralay İ (1993). Toprak fiziksel analizleri. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, Erzurum, p.143.
• Derici B (2018). Bütünleşik kıyı alanları yönetimi’nin (bkay) göl kıyılarında uygulanabilirliği: Eğirdir gölü örneği. Yüksek lisans tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstütüsü (Basılmamış), Isparta.
• Doran JW, Jones AJ (1996). Methods for assessing soil quality. Soil Science Society of America Special Publication 49. SSSA. Madison, WI., USA.
• Ferree DC, Warrington IJ (Eds.) (2003). Apples: botany, production, and uses. CABI.
• Green S, Clothier B (1999). The root zone dynamics of water uptake by a mature apple tree. Plant and Soil, 206(1): 61-77.
• Gülser C, Candemir F (2014). Using soil moisture constants and physical properties to predict saturated hydraulic conductivity. Eurasian Journal of Soil Science, 3: 77-81.
• Gülser C (2004). Tarla kapasitesi ve devamlı solma noktası değerlerinin toprakların fiziksel ve kimyasal özellikleriyle ilişkili pedotransfer eşitliklerle belirlenmesi. Ondokuz Mayıs üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 19(3):19-23.
• Haghighi Fashi F, Gorji M, Sharifi F (2017). Least limiting water range for different soil management practices in dryland farming in Iran. Archives of Agronomy and Soil Science, 63(13):1814-1822.
• Hazelton P, Murphy B (2016). Interpreting soil test results: What do all the numbers mean?. CSIRO publishing.
• Kacar B (2009). Toprak analizleri. Nobel yayın dağıtım, Ankara, p.467.
• Karabacak K (2007). Eğirdir ilçesi’nin coğrafi etüdü. Yüksek lisans tezi, Selçuk Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü, Konya.
• Kay BD, Anger DA (2002). Soil structure in soil physics companion (AWarrick, Ed) 249-296.
• Keller T, Da Silva AP, Tormena CA, Giarola NFB, Cavalieri KMV, Stettler M, Arvidsson J (2015). SoilFlex‐SSA: linking a soil compaction model with the least limiting water range concept. Soil Use and Management, 31(2):321-329.
• KHGM (1994). Köy Hizmetleri genel Müdürlüğü Isparta İli Arazi Varlığı.
• Leao TP, Da Silva AP, Perfect E, Tormena CA (2005). An algorithm for calculating the least limiting water range of soils. Agronomy Journal, 97(4): 1210-1215.
• Meteoroloji Genel Müdürlüğü (MGM) (2020). http:// www. mgm.gov.tr /veridegerlendirme/yillik-toplam-yagis verileri .aspx #sfU. (Erişim tarihi: 20.01.2020).
• Mihalikova M, Başkan O, Dengiz O (2015). Capability of different interpolation models and pedotransfer functions to estimate soil hydraulic properties in Büyükçay Watershed. Environmental Earth Sciences, 74(3): 2425-2437. Mohd-Aizat A, Mohamad-Roslan MK, Sulaiman WNA, Karam DS (2014). The relationship between soil ph and selected soil properties in 48 years logged-over forest. International Journal of Environmental Sciences, 4(6):1129.
• Özçağıran R, Ünal A, Özeker E, İsfendiyaroğlu M (2011). Ilıman iklim meyve türleri. Yumuşak çekirdekli meyveler Cild-II, Ege Üniversitesi Basımevi, Bornova, İzmir.
• Pachepsky Y, Rawls WJ (Eds.) (2004). Development of pedotransfer functions in soil hydrology. Elsevier.
• Ribon AA, Tavares Filho J (2008). Estimativa da resistência mecânica à penetração de um latossolo vermelho sob cultura perene no norte do estado do Paraná. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 32(5): 1817-1825.
• RStudio (2019) Programs download. https://rstudio.com/ products/rstudio/download/.(Erişim Tarihi:10.11.2019).
• Shaver T M, Peterson GA, Ahuja LR, Westfall DG, Sherrod LA, Dunn G (2002). Surface soil physical properties after twelve years of dryland no-till management. Soil Science Society of America Journal, 66(4): 1296-1303.
• Soil Survey Staff (1992). Soil survey manual. United States Department of Agronomy. Handbook No: 18. Washingto, USA.
• Şenol Ş, Alaboz P, Gülsoy S, Özkan G (2018). Boylu ardıç (Juniperus excelsa Bieb.) ormanları altındaki toprakların fizikokimyasal özellikleri. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 19(1): 1-10.
• Tunçay T, Başkan O, Bayramin İ, Dengiz O, Kılıç Ş (2018). Geostatistical approach as a tool for estimation of field capacity and permanent wilting point in semiarid terrestrial ecosystem. Archives of Agronomy and Soil Science. 64 (9): 1240-1253.
• Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK) (2019). http://www.tuik.gov.tr/UstMenu.do ?metod=temelist. (Erişim Tarihi:10.04.2020).
• Uçkun K (2007). Eğirdir-Boğazova topraklarının bazı fiziksel özelliklerinin belirlenmesi. Yüksek lisans tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü (Basılmamış), Konya.
• Vrugt JA, Hopmans JW, Šimunek J (2001). Calibration of a two-dimensional root water uptake model. Soil Science Society of America Journal, 65(4): 1027-1037.
• Wilding LP (1985). Spatial variability: Its documentation, accommodation and implication to soil surveys. 166-194p. In D.R. Nielsen and J. Bouma (eds.). Soil Spatial Variability: Pudoc. Wageningen. Netherlands.
• Wilding LP, Bouma J, Goss DW (1994). Impact of Spatial Variability on Interpretative Modelling. In: Quantitative Modelling of Soil Forming Processes R.B. Bryant ve Arnold R.W. (Ed.) SSSA Special Publication Number 39, SSSA,Inc. Madison Wisconsin,USA.
• Wu L, Feng G, Letey J, Ferguson L, Mitchell J, McCullough- Sanden B, Markegard, G (2003). Soil management effects on the nonlimiting water range. Geoderma, 114 (3-4): 401-414.
• Yakupoğlu T, Saltalı K, Karagöktaş M (2012). Narlı Ovası'nda toprak aşınabilirliğinin pedotransfer yaklaşım ile tahminlenmesi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Doğa Bilimleri Dergisi, 15(2):59-67.
• Yılmaz E, Alagöz Z, Öktüren F (2005). Aggregate formation and stability in soil. Selcuk Agriculture and Food Sciences Journal, 19(36):78-86 (In Turkish).
• Zou C, Sands R, Buchan G, Hudson I (2000). Least limiting water range: a potential indicator of physical quality of forest soils. Soil Research, 38(5): 947-958.