Determining the basic characteristics of Dörtyol plain soils and mapping their spatial distribution using geographic information systems (GIS)

Abstract

In this study, the basic physical and chemical properties of the soils in the Dörtyol plain were determined and the spatial distribution maps of these properties in the study area were created. A total of 48 degraded soil samples were taken from the study area, from a depth of 0-30 cm, using the random sampling method to represent the area. In soil samples; pH, electrical conductivity (EC), lime, organic matter (OM), air dry moisture content and texture (texture) were analyzed. In addition, the coordinates of the sampling points were determined with a GPS device (according to the UTM coordinate system). Descriptive statistical analyzes of all parameters of the soil properties were calculated. Geostatistical methods were used to model the spatial changes in soil properties, and geographic information systems (GIS) were used to map of them. From soil characteristics, pH ranged from 7.20 to 7.78, EC ranged from 99 µS cm-1 to 997 µS cm-1, lime ranged from 0.57% to 13.17%, organic matter ranged from 0.55% to 8.95%, and moisture content ranged from 1.34% to 9.48%. The coefficient of variation (VK) of soil parameters varied between 1.86% (pH) and 69.24 % (lime). Exponential model for pH, EC, lime and OM; Gaussian model for for moisture, sand and clay; Linear model for silt content were determined as the most suitable semivariogram model.

Keywords

• Dörtyol plain
• Kriging
• Geographic Information System (CBS)
• Soil Properties

Dörtyol ovası topraklarının temel özelliklerinin belirlenmesi ve yersel dağılımlarının coğrafi bilgi sistemleri (CBS) kullanılarak haritalanması

Abstract

Bu çalışmada, Dörtyol ovasındaki toprakların temel fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenmiş ve bu özelliklerin çalışma alanındaki yersel dağılım haritaları oluşturulmuştur. Çalışma alanından, alanı temsil edecek şekilde, rastgele örnekleme yöntemi kullanılarak, 0-30 cm derinlikten toplam 48 adet bozulmuş toprak örneği alınmıştır. Toprak örneklerinde; pH, elektriksel iletkenlik (EC), kireç, organik madde (OM), hava kuru nem içeriği ve bünye (tekstür) analizleri yapılmıştır. Ayrıca örnekleme noktalarının koordinatları GPS cihazı (UTM koordinat sistemine göre) ile belirlenmiştir. Toprak özelliklerine ait bütün parametrelerin tanımlayıcı istatistik analizleri hesaplanmıştır. Toprak özelliklerinin yersel değişiminin modellenmesinde jeoistatistik yöntemler, haritalanmasında ise coğrafi bilgi sistemleri (CBS) kullanılmıştır. Toprak özelliklerinden pH 7.20 ile 7.78, EC 99 µS cm-1 ile 997 µS cm-1, kireç % 0.57 ile % 13.17, organik madde % 0.55 ile % 8.95, nem içeriği % 1.34 ile % 9.48 arasında değişmiştir. Toprak özelliklerinin varyasyon katsayıları (VK) % 1.86 (pH) ile % 69.24 (kireç) arasında değişmiştir. Toprak özelliklerinden pH, EC, kireç ve OM için Üssel (Exponential); nem, kum ve kil için Gaussian, silt için ise Doğrusal (Linear) model en uygun yarıvariogram modeli olarak belirlenmiştir.

Keywords

• Dörtyol ovası
• Kriging
• Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS)
• Toprak özellikleri

References

1. Akbay O, Günal H. 2023. Ergani ovasında bazı toprak özelliklerinin mekânsal dağılımlarının belirlenmesinde lokal polinomal ınterpolasyon ve deneysel bayesyen kriging yöntemlerinin karşılaştırılması. MAS Journal of Applied Sciences. 8(4):654–668. doi: http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.8396228
2. Akın A, Taşova H. 2019. İç Anadolu Bölgesi tarım topraklarının bazı verimlilik parametrelerinin belirlenerek haritalanması. Mediterranean Agricultural Sciences. 32 (Özel Sayı): 1-6.
3. Allison LE. l965. Organic Carbon. C.A. Black, (ed). Methods of soil analysis. Part 2. Agronomy Series. No. 9, ASA. Wisconsin.
4. Allison LE, Moode CD. 1965. Carbonate. C.A. Black (ed). Methods of soil analysis. Part 2. Agronomy Series. No. 9, ASA. Wisconsin.
5. Anonim. 2022. Hatay ili iklim verileri. https://www.mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik.aspx?m=HATAY (Erişim tarihi: 17.08.2022).
6. Ateş K, TuranV. 2015. Bingöl ili merkez ilçesi tarım topraklarının bazı özellikleri ve verimlilik düzeyleri. Turk J Agric Res. 2: 108-113.
7. Bautista F. 2021. Geostatistical analiysis of soil properties of the karstic sub-horizontal plain of the Yucatan Peninsula. Tropical and Subtropical Agroecosystems. 24: 09.
8. Başbozkurt H, Öztaş Ö, Karaibrahimoğlu A, Gündoğan R. 2013. Toprak özelliklerinin mekânsal değişim desenlerinin jeoistatistiksel yöntemlerle belirlenmesi. Atatürk Üniv Ziraat Fak Derg 44 (2): 169-181.

9. Bayar AA A, Çınarlı M, Güven BG. 2019. Kırşehir ilindeki bazı tarım topraklarının verimlilik durumlarının belirlenmesi. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi. 6(4):636-647.
10. Bellitürk K. 2011. Edirne ili Uzunköprü ilçesi tarım topraklarının beslenme durumlarının belirlenmesi. Tekirdağ Zir Fak Dergsi. 8(3): 8-15.
11. Bouyoucos GJ. 1951. A recalibration of the hydrometer method for making mechanical analysis of soils. Agron J. 43:434–438.
12. Budak M, Günal H, Çelik İ, Acir 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. DOİ: 10.19159/tutad.361237
13. Bogunovic I, Fılıpovic L, Fılıpovic V, Pereıra P. 2021. Spatial mapping of soil chemical properties using multivariate geostatistics. A study from cropland in eastern Crotia. J Cent Eur Agric. 22(1): 201-210
14. Cambardella CA, Moorman TB, Parkin TB, Karlen DL, Novak JM, Turco RF, Konopka AE. 1994. Field-scale variability of soil properties in central Iow a soils. Soil Sci Soc Am J. 58: 1501-1511.
15. Coşar MS, Ağca N. 2023. Erzin ovası topraklarının bazı özelliklerinin yersel dağılımlarının coğrafi bilgi sistemleri (CBS) kullanılarak haritalanması. Çukurova J Agric Food Sci. 38(2):179-191. doi: 10.36846/CJAFS.2023.109
16. Çabuk A, Çabuk KM, Aksoy M, Şimşek B, Güney Y, Avdan U, Uyguçgil H, Cömert R. 2018. Coğrafi bilgi sistemlerine giriş. Anadolu Üniversitesi Yayını. Eskişehir.
17. Demircioğlu M, Ağca N. 2022. Arsuz ovası topraklarının temel özelliklerinin yersel dağılımının jeoistatistiksel yöntemlerle belirlenmesi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 5(3): 1494-1513.
18. Doğan A, Erdal İ. 2018. Burdur ili tahıl yetiştirilen toprakların verimlilik durumlarının belirlenmesi. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi. 6(1):39-45.
19. Doğan K, Ağca N, Keçecioğlu F, Benice A, Tek T. 2020. Spatial distribution of microbial activities in Arsuz plain soils (Hatay, Turkey). Arab J Geosci. 13:581.
20. Doyuran V. 1980. Erzin - Dörtyol ovalarının hidr ojeolojisi ve yeraltı suyu işletme çalışmaları. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Ankara, Doçentlik Tezi, 88 S.
21. Doyuran V. 1982. Erzin ve Dörtyol ovalarının jeolojik ve hidrojeolojik özellikleri. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni. 25: 151-160.
22. ESRI. 2022. What is GIS? Geographic Information Systems. [online]. [cit. 2011-03-12]. Available at: https://www.esri.com/en-us/what-isgis/overvie (Erişim tarihi: 08.12. 2022).
23. Everest T, Özcan H. 2018. Toprak verimliliğinin değerlendirilmesinde pedo-jeolojik yaklaşım. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi. 5(4):589-603.
24. Gamma Design. 2008. Geostatistics for the Environmental Sciences. Plainwell, Michigan USA. Hatipoğlu E. 2019. Bazı toprak özelliklerinin yersel değişimlerini jeoistatistiksel yöntemler kullanılarak belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
25. Isaaks HE, Srivastava R.M. 1989. Applied geostatisticsOxfort University press, Inc. 561p.
26. Kars N, Ekberli İ. 2019. Çarşamba Ovasının Buğday Bitkisi Altındaki Topraklarının Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerinin İncelenmesi. Toprak Su Dergisi. 8 (1): 18-28.
27. Mondal BP, Sekhon BS, Setia RK, Sadhukhan R. 2020. Geostatistical assessment of spatial varibility of soil organic carbon under different land uses of Nothwesthern India. Agric Res. 10(3): 407–416. https://doi.org/10.1007/s40003-020-00509-9.
28. Özden N, Uslu İ, Sökmen Ö, Metinoğlu F. 2020. İzmir ili tarım topraklarının verimlilik durumları ile mikroelement kapsamlarının belirlenerek haritalanması. Toprak Su Dergisi. Özel Sayı: 31- 40.
29. Özkan CF, Arpacıoğlu AE, Arı N, Demirtaş EI., Asri FÖ, 2009. Antalya bölgesinde elma yetiştirilen toprakların verimlilik durumlarının incelenmesi. Tarım Bilimleri Araştırma Dergisi. 2(2): 95-99.
30. Özyazıcı AM, 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: 136-148. DOİ: 10.7161 ajans.2016.31.1.136-148.
31. Parlak M, Fidan A, Kızılcık İ, Koparan H. 2008. Eceabat ilçesi (Çanakkale) tarım topraklarının verimlilik durumlarının belirlenmesi. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Tarım Bilimleri Dergisi. 14 (4): 394-400.
32. Reza SK, Baruah U, Sarkar D. 2012. Spatial variability of soil properties in brahmaputra plains of North-eastern India: A Geostatistical Approach. Journal of the Indian Society of Soil Science. 60 (2): 108-115.
33. Reza SK, Nayaka DC, Chattopadhyaya TS, Mukhopadhyaya S, Singh, SK, Srinivasan R. 2016. Spatial distribution of soil physical properties of alluvial soils: a geostatistical approach. Archives of Agronomy and Soil Science. 62 (7):972-981. http://dx.doi.org/10.1080/ 03650340.2015 1107678
34. Richards LA. 1954. Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. USDA Agriculture Handbook. No: 60.
35. Saraçoğlu M, Sürücü A, Koşar İ, Anlağan MT, Aydoğdu M, Kara H. 2014. Şanlıurfa ili Halfeti ilçesi topraklarının bazı özellikleri ve bitki besin elementi kapsamlarının belirlenmesi. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi. 2 (2): 38 – 45.
36. Saygın F, Gürsoy FE, Demirdağ İ, Dengiz O. 2017. Çataklı çayı havzası doğu yakasında çay tarımı yapılan toprakların fiziksel, kimyasal ve verimlilik özelliklerinin belirlenmesi. Turk J Agric Res. 4(2): 143-154.
37. Shit KP, Bhunia SG, Maiti R. 2016. Spatial analysis of soil properties using GIS based geostatistics models. Model. Earth Syst. Environ. (2):107. DOI: 10.1007/s40808-016-0160-4
38. Tolu B. 2023. Kocaeli-Kartepe tarım topraklarının bazı önemli özelliklerinin CBS içinde konumsal analizi. Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Toprak Bilimi Ve Bitki Besleme Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi. Bursa, 59 S.
39. Töreyen G, Özdemir İ, Kurt T.,2010. ArcGIS 10 desktop uygulama dokümanı. İşlem Coğrafi Bilgi Sistemleri Mühendislik ve Eğitim Ltd. Şti. 208 s. Ankara.
40. Ülgen N, Yurtsever N. 1995. Türkiye gübre ve gübreleme rehberi (4. Baskı). TC Başbakanlık Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü Toprak ve Gübre Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, GenelYayın No: 209, Teknik Yayınlar No: T.66, s. 209-230. Ankara.
41. Yağanoğlu E, Aydın A. 2017. Erzurum İli Hınıs İlçesinde farklı bitkilerin yetiştirildiği toprakların bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerinin araştırılması. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi. 48 (2): 125-131.
42. Zhou HH, Chen YN, Li WH. 2010. Soil properties and their spatial patterninan oasis on the tarim river, northwest China. Agric Water Manag 97(11):1915-1922.