Determination of the Spatial Distribution for Erodibility Parameters Using Different Interpolation Methods: Ilgaz National Park Soils, Turkey

Year 2019, Volume: 6 Issue: 3, 242 - 256, 31.10.2019

Celalledin Celilov Orhan Dengiz

https://doi.org/10.19159/tutad.502457

Cited By: 16

Abstract

The
aim of this study is to determine some erosion susceptibility parameters such
as soil erosion factor (USLE-K), dispersion rate and clay ratio of the soils
distributed within the Ilgaz National Park and map their spatial distributions
using different interpolation methods with the help of Geographic Information
Systems.
For this aim, a total of 151 soil samples were collected from 0-20 cm soil
depth using random sampling method. According to obtained results, it was
determined that most part of the investigated soils has high erodobility value.
In addition, according to the correlation analysis between sensitivity
parameters and other physical and chemical properties of soils; A negative
correlation was detected between USLE-K and organic matter, lime, clay, and
silt at a significance level of p<0.01, a positive correlation was found
between bulk density and sand at a significance level of p<0.01. Similar
case was also found for DR except for clay. In terms of clay content, there was
no relationship with organic matter, but a negative correlation with p<0.05
significance with sand and silt, and a positive correlation with sand was
found. As a result, due to high erosion sensitivity of a large part of the
research area soils, it is necessary to take measures to increase the organic
matter content and hydraulic permeability and improve its structure, as well as
to protect the vegetation on the soil.

Keywords

Clay ratio, dispersion ratio, USLE-K, interpolation, Ilgaz National Park

Erozyon Duyarlılık Parametrelerinin Farklı Enterpolasyon Yöntemleriyle Konumsal Dağılımlarının Belirlenmesi: Türkiye, Ilgaz Milli Park Toprakları

Abstract

Bu çalışmanın amacı, Ilgaz Milli Park sınırları
içerisinde dağılım gösteren toprakların; toprak aşınım faktörü (USLE-K),
dispersiyon oranı ve kil oranı gibi bazı erozyon duyarlılık parametrelerinin
belirlenmesi ve Coğrafi Bilgi Sistemleri yardımıyla farklı enterpolasyon
yöntemleri kullanılarak konumsal dağılımlarının haritalanmasıdır. Bu amaçla, çalışma
alanından rastgele örnekleme yöntemiyle 0-20 cm toprak derinliğinden 151 adet toprak örneği alınmıştır.
Elde edilen sonuçlara göre, araştırma alanı topraklarının büyük bir kısmının
erozyona karşı oldukça yüksek duyarlı olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, duyarlılık
parametreleri ile toprakların diğer fiziksel ve kimyasal özellikleri arasındaki
korelasyon analizi sonucuna göre; USLE-K ile organik madde, kireç, kil ve silt
arasında p<0.01 önem düzeyinde negatif ilişki belirlenirken, hacim ağırlığı
ve kum arasında p<0.01 önem düzeyinde pozitif ilişki görülmüştür. Bu duruma
yönelik olarak benzer sonuçlar kil haricinde dispersiyon oranında da
belirlenmiştir. Kil oranı yönünden, organik madde ile herhangi bir ilişki
görülmezken, kil ve silt ile p<0.05 önem düzeyinde negatif, kum ile pozitif
ilişki belirlenmiştir. Sonuç olarak, araştırma alanı topraklarının büyük bir
kısmının erozyona karşı duyarlılıkları oldukça yüksek olması nedeniyle, organik
madde kapsamını ve hidrolik geçirgenliğini arttırıcı ve strüktürünü geliştirici
önlemlerin alınmasının yanı sıra, üzerinde yer alan bitki örtüsünün tahrip
edilmemesi de gerekmektedir.

Keywords

Kil oranı, dispersiyon oranı, USLE-K, enterpolasyon, Ilgaz Milli Parkı

References

• Anonim, 2009. Ilgaz Dağı Milli Parkı Ölçekli Uzun Devreli Gelişme Planı. Çevre ve Orman Bakanlığı Doğa Koruma ve Milli Parklar Genel Müdürlüğü Milli Parklar Dairesi Başkanlığı.
• Anonymous, 1992. Procedures for Collecting Soil Samples and Methods of Analysis for Soil Survey. Soil Survey Investigations Report, I.U.S. Government Printing Office, Washington D.C., USA.
• Anonymous, 1999. Soil Taxonomy. A Basic of Soil Classificationfor Making and Interpreting Soil Survey, U.S.D.A Handbook No: 436, Washington D.C.
• Balcı, N., Özyuvacı, N., 1974. Türkiye’nin iki farklı bölgesinde yer alan topraklarda erozyon eğiliminin ana materyal, bakı, arazi kullanma şekli ve örnekleme derinliğine bağlı olarak değişimi. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, Seri A, 2: 79-107.
• Belasire, A., Lakhıuili, A., Halima, I., 2017. Soil erodibility mapping and its correlation with soil properties of Oued El Makhazine watershed, Morocco. Journal of Materials and Environmental Sciences, 8(9): 3208-3215.
• Blake, G.R., Hartge, K.H., 1986. Bulk Density and Particle Density. In: Methods of Soil Analysis, Part I, Physical and Mineralogical Methods. ASA and SSSA Agronomy Monograph No 9 (2nd Ed), Madison, pp. 363-381.
• Boix-Fayos, C., Calvo-Cases, A., Imeson, A.C., Soriano-Soto, M.D., 2001. Influences of soil properties on the aggregation of some Mediterranean soils and the use of aggregate size and stability as land degradation indicators. Catena, 44(1): 47-67.
• Bouyoucos, G.J., 1951. A recalibration of the hidrometer method for making mechanical analysis of soils. Agronomy Journal, 43: 435-438.
• Bremner, J.M., Mulvaney, C.S., 1982. Nitrogen-Total. In: A.L. Page, R.H. Miller, D.R. Keeney (Eds.), Methods of Soil Analysis, Part 2, Chemical and Microbiological Properties, 2nd Edition, Agronomy, 9: 595-624.
• Bronick, C.J., Lal, R., 2005. Soil structure and management: a review. Geoderma, 124(1-2): 3-22.
• Bryan, R.B., 1968. The development, use and efficiency of indices of soil erodibility. Geoderma, 2(1): 5-26.
• Cebel, H., Akgül, S., Doğan, O., Elbaşı, F., 2013. Türkiye büyük toprak gruplarının erozyona duyarlılık “K” faktörleri. Toprak Su Dergisi, 2(1): 30-45.
• Dangler, E.W., El-Swaify, S.A., Ahuja, L.R., Barnet, A.P., 1976. Erodobility of Selected Hawaii Soils by Rainfall Simulation. Thecnical Report No: ARS-W-35, Honululu, Hi., pp. 113.
• Demirci, D., Yakupoğlu, T., 2013. Kahramanmaraş-Narlı Ovası topraklarının erozyona duyarlılıkları ile bazı toprak özellikleri arasındaki ilişkiler. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 28(1): 33-38.
• Dengiz, O., 2006. Comparison of different irrigation methods based on the parametric evaluation approach. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 30(1): 21-29.
• Dengiz, O., Kızılkaya, R., Erkoçak, A., Durmuş, M., 2013. Variables of microbial response in natural soil aggregates for soil characterization in different fluvial land shapes. Geomikrobyology Journal, 30(2): 100-107.
• Dengiz, O., Sağlam, M., Özaytekin, H.H., Başkan, O., 2013. Weathering rates and some physico-chemical characteristics of soils developed on a calcic toposequences. Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 8(2); 13-24.
• Ding, Y., 2011. Research on the spatial interpolation methods of soil moisture based on GIS. International Conference on Information Science and Technology, 26-28 March, Nanjing, China, pp. 709-711.
• Elges, H.F.W.K., 1985. Problem soils in south Africa-State of the art. The Civil Engineer in South Africa, 27: 347-353.
• Eraslan, S., İmamoğlu, A., Coşkun, A., Saygın, F., Dengiz, O., 2016. İnebolu Havzası topraklarının erozyon duyarlılıklarını belirlenmesinde agregat ve strüktür stabilite durumları, arazi örtüsü ile olan ilişkileri. Uluslararası Coğrafya Sempozyumu, 13-14 Ekim, TÜCAUM, Ankara, s. 779-794.
• 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, Seri: A, 2: 21-36.
• Gülçur, F., 1974. Toprağın Fiziksel ve Kimyasal Analiz Metodları. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayın No. 201, Kutulmuş Matbaası, İstanbul.
• Gülser, C., Ekberli, İ., Candemir, F., Demir, Z., 2016. Spatial variability of soil physical properties in a cultivated field. Eurasian Journal of Soil Science, 5(3): 192-200.
• Johnston, K., Hoef, M., Krivoruchko, K., Lucas, N., 2001. Using ArcGIS Geostatistical Analyst. ESRI, New York, USA.
• Irmak, A., 1968. Toprak İlmi. İstanbul Üniversitesi Yayın No: 1268, Orman Fakültesi Yayın No: 121, Becid Basımevi, İstanbul.
• İlay, R., Kavdır, Y., 2018. Gökçeada topraklarının erozyon duyarlılığı. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 33(2): 68-72. İmamoğlu, A., Dengiz, O., 2017. Determination of soil erosion risk using RUSLE model and soil organic carbon loss in Alaca catchment (Central Black Sea region, Turkey). Rendiconti Lincei, 28(1): 11-23.
• Kacar, B., 1994. Bitki ve Toprağın Kimyasal Analizleri: III. Toprak Analizleri. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Eğitim Araştırma ve Geliştirme Vakfı Yayınları No: 3, Ankara.
• Kanar, E., Dengiz, O., 2015a. Madendere Havzası topraklarında arazi kullanım/arazi örtüsü ile bazı erozyon duyarlılık indeksleri arasındaki ilişkinin belirlenmesi. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 2(1): 15-27.
• Kanar, E., Dengiz, O., 2015b. Madendere Havzasında potansiyel erozyon risk durumunun iki farklı parametrik model kullanarak belirlenmesi ve risk haritalarının oluşturulması. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 2(2): 123-134.
• Karaatlı, M., 2010. Verilerin düzenlenmesi ve gösterimi. Ş. Kalaycı (Ed.), SPSS uygulamalı çok değişkenli istatistik teknikleri, Asil Yayın, Ankara, s. 2-47.
• Karagöktaş, D., Yakupoğlu, T., 2014. Erozyon araştırma sahasına dönüştürülmesi planlanan bir alanda aşınabilirlik ve toprak özellikleri arasındaki ilişkiler. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 2(1): 6-12.
• Karagöz, A., Tercan, E., Erpul, E., Türkeş, M., Dengiz, O., Doğan, O., Öztaş, T., 2017. Türkiye Çölleşme Modeli. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Ankara.
• Karagöz, K., 2014. Yarasa gübresinin tarımda kullanımı. Alınteri, 27(B): 35-42.
• Klute, A., Dirksen, C., 1986. Hydraulic conductivity and diffusivity: Laboratory methods. In: A. Klute (Ed.), Methods of Soil Analysis-Part 1: Physical and Mineralogical Methods, American Society of Agronomy, Madison, pp. 687-734.
• Lal, R., 1988. Soil Erosion Research Methods. Soil and Water Conservation Society, Netherland.
• Mallants, D., Mohanty, B.P., Jacques, D., Feyen, J., 1996. Spatial variability of hydraulic properties in a multi-layered soil profile. Soil Science, 161(3): 167-181.
• Mamedov, A.I., Beckmann, S., Huang, C., Levy, G.J., 2007. Aggregate stability as affected by polyacrylamide molecular weight, soil texture, and water quality. Soil Science Society of America Journal, 71(6): 1909-1918.
• Martens, D.A., 2000. Plant residue biochemistry regulates soil carbon cycling and carbon sequestration. Soil Biology and Biochemistry. 32(3): 361-369.
• Mater, B., 1998. Toprak Coğrafyası. Çantay Kitapevi, İstanbul.
• 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.
• Olsen, S.R., Cole, C.V., Watanable, F.S., Dean, L.A., 1954. Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate. USDA Circular 939. U.S Government Printing Office, Washington D.C.
• Özdemir, N., 1998. Toprak Fiziği. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Yayınları, Ders Kitabı No: 30, Samsun.
• Özdemir, N., 2002. Toprak ve Su Koruma. Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Ders Notu, Samsun.
• Özdemir, N., Gülser, C., 2017. Clay activity index as an indicator of soil erodibility. Eurasian Journal of Soil Science, 6(4): 307-311.
• Öztaş, T., 1996. Eğimli bir arazide erozyonla kaybolan toprak derinliğindeki değişimin Kriging analizi ile belirlenmesi. Tarım-Çevre İlişkileri Sempozyumu, “Doğal Kaynakların Sürdürülebilir Kullanımı”, 13-15 Mayıs, Mersin, s. 327-335.
• Öztekin, T., Cemek, B., Brown, L., 2007. Pedotransfer functions for the hydraulic properties of layered soils. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 24(2): 77-86.
• Özyazıcı, M.A., Dengiz, O., Aydoğan, M., Bayraklı, B., Kesim, E., Urla, Ö., Yıldız, H., Ünal, E., 2015. Orta ve Doğu Karadeniz Bölgesi tarım topraklarının bazı makro ve mikro bitki besin maddesi konsantrasyonları ve ters mesafe ağırlık yöntemi (IDW) ile haritalanması. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 16(2): 187-202.
• Özyazıcı, M.A., Dengiz, O., Aydoğan, M., Bayraklı, B., Kesim, E., Urla, Ö., Yıldız, H., Ünal, E., 2016. Orta ve Doğu Karadeniz Bölgesi tarım topraklarının temel verimlilik düzeyleri ve alansal dağılımları. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 31(1): 136-148.
• Pauwels, J.M., Aelterman, J., Gabriels, D., Bollinne, A., Rosseau, P., 1980. Soil erodibility map of Belgium. In: M. De Boodt and D. Gabriels (Eds.), Assessment of erosion, Chichester, J. Wiley, pp. 193-201.
• Plante, A.F., McGill, W.B., 2002. Soil aggregate dynamics and the retention of organic matter in laboratory-incubated soil with differing simulated tillage frequencies. Soil and Tillage Research, 66(1): 79-92.
• Prosdocimi, M., Jordan, A., Tarolli, P., Keesstra, S., Novara, A., Cerda, A., 2016. The immediate effectiveness of barley straw mulch in reducing soil erodibility and surface runoff generation in Mediterranean vineyards. Science of the Total Environment, 547: 323-330.
• Renard, K.G., Foster, G.R., Weesies, G.A., McCool, D.K., Yoder, D.C., 1997. Predicting soil erosion by water: A guide to conservation planning with the revised universal soil loss equation (RUSLE). U.S. Department of Agriculture, Agriculture Handbook, 703, Government Printing Office, SSOP, Washington, DC.
• Richards, L.A., 1954. Diagnosis and Improvement of Saline and Alkalin Soils. U.S. Department of Agriculture, No: 60, Riverside, USA.
• Schaetzl, R., Anderson, S., 2005. Soils: Genesis and Geomorphology. Cambridge University Press.
• Sönmez, K., 1982. Van yöresi topraklarında fosforik asit triple süperfosfat ve ahır gübresinin agregasyon, agregat stabilitesi ve kırılma değeri üzerine etkileri. Profesörlük takdim tezi (Basılmamış), Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Erzurum.
• Sönmez, K., 1994. Toprak Koruma. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları No: 169, Erzurum.
• Sönmez, K., Özdemir, N., 1988. Iğdır Ovası yüzey topraklarının bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri ile strüktürel dayanıklılık ölçütleri arasındaki ilişkiler. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 19 (1-4): 155-163.
• Tunçay, T., Dengiz, O., 2016. Chemical weathering rates and geochemical-mineralogical characteristics of soils developed on heterogeneous parent material and toposequence, Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 11(2); 583-598.
• Türkeş, M., 2013. İklim Verileri Kullanılarak Türkiye’nin Çölleşme Haritası Dokümanı Hazırlanması Raporu. Birinci Baskı, T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Çölleşme ve Erozyonla Mücadele Genel Müdürlüğü Yayını, Ankara.
• Ülgen, N., Yurtsever, N., 1995. Türkiye Gübre ve Gübreleme Rehberi (4. Baskı). T.C. Başbakanlık Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, Genel Yayın No: 209, Teknik Yayınlar No: T.66, Ankara.
• Van Wambeke, A.R., 2000. The Newhall Simulation Model for Estimating Soil Moisture & Temperature Regimes. Department of Crop and Soil Sciences, U.S. Departmanet of Agriculture, Ithaca, N.Y. Washington, DC.
• Wallis, J.R., Stewan, L., 1961. Erodibility of some california Midlands soils related to their cations exchange capacity. Journal of Geophysical Research, 66(4): 1225-1230.
• Wilding, L., 1985. Spatial variability: Its documentation, accommodation and implication to soil surveys. D.R. Nielsen and J. Bouma (Eds.), Soil spatial variability, Pudoc, Wageningen, The Netherlands, pp. 166- 194.
• Wischmeier, W.H., Smith, D.D., 1978. Predicting Rainfall Erosion Losses: A Guide to Conservation Planning. Agricultural Handbook No: 537, United States Department of Agricultural Science and Education Administration, Agricultural Research, Washington, DC.
• Yakupoğlu, T., Gündoğan, R., Dindaroğlu, T., Kaya, Z., 2017. Effects of land conversion from native shrub to pistachio orchard on soil erodibility in an arid region. Environmental Monitoring and Assessment, 189(11): 588.
• Yıldız, N., Akbulut, Ö., Bircan, H., 1999. İstatistiğe Giriş. Aktif Yayınevi, Erzurum.