Introducing the importance of mass balance works for soil salinity in a large scale irrigation scheme in the eastern Mediterranean region of Turkey

Öz

Irrigation is the most important practice that guarantees high agricultural production in arid and semi-arid regions. Notwithstanding, various problems may arise in irrigation practices. These problems result from the imbalance among soil, plant and water relations. The fact that the farmers do not know how much water, when and which irrigation method to apply causes inappropriate irrigation practices. In addition, the use of primitive irrigation methods of low efficiency by the farmers is also very common. This does not only hinder sustainable irrigated farming but also leads to salinity and alkalinity problems, thus resulting in the loss of fertile soils. Monitoring and evaluation of groundwater (GW) depths as well as salinity of GW and soil to ensure the sustainability of irrigated agriculture and water management is a necessity in agriculture. Because GW depth and salinity, and soil salinity are among the most important factors that negatively affect production in agricultural areas. Poor irrigation water management, low irrigation efficiency, the inadequacy of in-field drainage systems etc. are the main reasons for drainage and salinity problems in irrigation areas. This study aimed at monitoring changes in soil salinity by conducting the salt balance work in a large irrigation scheme (9 495 ha), located in the Lower Seyhan Plain, in southern Turkey. Field studies were carried out in the hydrological year 2008. Research results showed that the salt balance equation resulted in a closure error of ΔS= -2.84 Mg ha-1. Results indicated that the amounts of salts exported by drainage flows were greater than the salts imported by precipitation and irrigation water. In turn, not only precipitation in the winter but also irrigation applications in the summer season are effective in leaching salts out of the root zone. This is due to poor irrigation efficiency and high drainage fraction in the District.

Anahtar Kelimeler

• Drainage
• irrigation management
• salinity
• salt balance
• closure error

Türkiye'nin doğu Akdeniz Bölgesi'nde büyük ölçekli bir sulama şebekesinde toprak tuzluluğu için kütle dengesi çalışmalarının önemini tanıtmak

Öz

Sulama, kurak ve yarı kurak bölgelerde yüksek tarımsal üretimi garanti eden en önemli uygulamadır. Bununla birlikte, sulama uygulamalarında çeşitli sorunlar ortaya çıkabilmektedir. Bu sorunlar toprak, bitki ve su ilişkileri arasındaki dengesizlikten kaynaklanmaktadır. Çiftçilerin ne kadar su, ne zaman ve hangi sulama yöntemini uygulayacağını bilmemeleri, uygun olmayan sulama uygulamalarına neden olmaktadır. Ayrıca çiftçiler tarafından düşük randımanlı ilkel sulama yöntemlerinin kullanılması da oldukça yaygındır. Bu sadece sürdürülebilir sulu tarımı engellemekle kalmaz, aynı zamanda tuzluluk ve alkalilik sorunlarına da yol açarak, verimli toprakların kaybına neden olur. Sulu tarımın ve su yönetiminin sürdürülebilirliğini sağlamak için yeraltı suyu (GW) derinliklerinin yanı sıra GW ve toprağın tuzluluğunun izlenmesi ve değerlendirilmesi tarımda bir zorunluluktur. Zira, GW derinliği ve tuzluluğu ile toprak tuzluluğu tarım alanlarında üretimi olumsuz etkileyen en önemli faktörler arasındadır. Yetersiz sulama suyu yönetimi, düşük sulama randımanı, tarla içi drenaj sistemlerinin yetersizliği vb. sulanan alanlarında drenaj ve tuzluluk sorunlarının başlıca nedenleridir. Bu çalışma, Türkiye'nin güneyinde Aşağı Seyhan Ovası'nda bulunan geniş bir sulama birliğinde (9 495 ha) tuz bütçesi çalışması yaparak, toprak tuzluluğundaki değişimleri izlemeyi amaçlamıştır. 2008 hidrolojik yılında saha çalışmaları yapılmıştır. Araştırma sonuçları, tuz bütçesi denkleminin ΔS= -2.84 Mg ha-1 kapatma hatasıyla sonuçlandığını göstermiştir. Sonuçlar, drenaj akışları tarafından ihraç edilen tuz miktarlarının yağış ve sulama suyu ile ithal edilen tuzlardan daha fazla olduğunu göstermiştir. Buna karşılık, sadece kışın yağışlar değil, aynı zamanda yaz mevsiminde yapılan sulama uygulamaları da tuzların kök bölgesi dışına sızmasında etkili olmuştur. Bunun nedeni, Bölgedeki düşük sulama randımanı ve yüksek drenaj fraksiyonudur.

Anahtar Kelimeler

• Drenaj
• sulama yönetimi
• tuzluluk
• tuz dengesi
• kapatma hatası

Kaynakça

1. Abukar, M.A. (2004). Horticultural Studying Lower and Middle Shabelle Regions of Somalia. Nairobi. http://pdf.usaid.gov/pdf_docs/Pnadh990.pdf.
2. Aragüés, R., Urdanoz, V., Cetin, M., Kirda, C., Daghari, H., Ltifi, W., Lahlou, M., Douaik, A. (2011). Soil salinity related to physical soil characteristics and irrigation management in four Mediterranean irrigation districts. Agric. Water Manage. 98: 959–966.
3. Ashraf, M., Foolad, M.R. (2007). Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. Enviromental and Exprimental Botany, 59: 206-216.
4. Büyükcangaz, H., Değirmenci, H. (2002). Drenaj sularının sulamada yeniden kullanılması. (Turkish) Su Havzalarında Toprak ve Su Kaynaklarının Korunması, Geliştirilmesi ve Yönetimi Sempozyumu, 18–20 Eylül 2002, Antakya, s. 614–617.
5. Cetin, M., Kirda, C. (2003). Spatial and Temporal Changes of Soil Salinity in a Cotton Field Irrigated with Low-Quality Water. Journal of Hydrology, 272: 238-249.
6. Cetin, M. (2020). Agricultural Water Use. In N. B. Harmancioglu, D. Altinbilek (eds.), Water Resources of Turkey, Chapter 9, World Water Resources 2, https://doi.org/10.1007/978-3-030-11729-0_9, Springer Nature Switzerland AG 2020, ISBN 978-3-030-11728-3, pp. 257-302.
7. Çetin, M., Diker, K. (2003). Assessing drainage problem areas by GIS: A case study in the Eastern Mediterranean Region of Turkey. Irrig. and Drainage, 52:343–353.
8. Çetin, M., Kırda, C., İbrikçi, H., Topçu, S., Karaca, Ö.F., Karnez, E., Efe, H., Sesveren, S., Öztekin, E., Dingil, M. and Kaman, H. (2008). Using geographic information systems (GIS) media to determine water, salt and nitrate budget elements in areas of irrigated agriculture: A case study in the lower seyhan plain. (in Turkish with English Abstract) 5. Dünya Su Forumu Bölgesel Hazırlık Süreci DSİ Yurtiçi Bölgesel Su Toplantıları Sulama-Drenaj Konferansı Bildiri Kitabı, 10–11 Nisan 2008. Adana, 173–183

9. Çetin, M., Özcan, H. (1999). Problems encountered in the irrigated and non-irrigated areas of the Lower Seyhan Plain and recommendations for solution: a case study. (Turkish with English Abstract) Tr. J. of Agr. and For., 23(1): 207–217.
10. Dinç, U., Sarı, M., Şenol, S., Kapur, S., Sayın, M., Derici, M., Çavuşgil, V., Gök, M., Aydın, M., Ekinci, H., Ağca, N., Schlichting E. (1995). Çukurova Bölgesi Toprakları. (Turkish) Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi yardımcı ders kitabı, No:26, Adana.
11. DSİ, (1982). ASO IV. Merhale Projesi Planlama Drenaj Raporu. (Turkish) Ankara, Turkiye.
12. EPA, (2022). Water sense: How we use water. https://www.epa.gov/watersense/how-we-use-water (10.04.20229.
13. İbrikçi, H., Çetin, M., Sağır, H., Uçan, M., Gölpınar, M. S., Karnez, E. (2016). Sulu Tarımın Yapıldığı Akarsu Sulama Havzasında Drenajla Oluşan Azot Kayıplarının Zamansal İzlenmesi. Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Çukurova Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, Özel Sayı, 31(3): 153-163, Aralık 2016.
14. Kaman, H., Çetin, M., Kirda, C. (2011). Effects of Lower Seyhan Plain irrigation on groundwater depth and salinity. Journal of Food, Agriculture & Environment, 9(1): 648-652.
15. Kaman H., Çetin M., Sesveren, S. (2022). Akdeniz İklim Kuşağında, Sulamadan Dönen Suların Sulamada Kullanılmasının Taban Suyu Kalitesi ve Derinliği Üzerine Etkilerinin Araştırılması: Aşağı Seyhan Ovası Yemişli Sulama Sahası Örneği. KSÜ Tarım ve Doğa Derg., 25(1): 158-168. https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi. 880516.
16. Kaman, H., Kirda, C., Cetin, M., Topcu, S. (2006). Salt Accumulation in the Root Zones of Tomato and Cotton Irrigated with Partial Root-drying Technique. Irrig. and Drain., 55: 533–544.
17. Öktüren Asri, F., Demirtaş, E.I., Arı, N., Özkan, F. (2013). Determination of irrigation water qualities of Bilecik-Osmaneli district. Akdeniz Univ. Ziraat Fak. Derg., 26(1): 49-55.
18. Soula, R., Chebil, A., Cetin, M., Majdoub, R. (2021). Diagnosis and removal of trend component in groundwater elevation data by using experimental semivariograms: An application to Mahdia shallow aquifer system of Tunisia. Arab J Geosci, 14: 2116. https://doi.org/10.1007/s12517-021-08477-2
19. USSLS (United States Salinity Laboratory Staff), (1954). Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. In: Agricultural Handbook 60. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC.Abukar, M.A. 2004. Horticultural Studyin Lower and Middle Shabelle Regions of Somalia. Nairobi. http://pdf.usaid.gov/pdf_docs/Pnadh990.pdf.