TOPRAK - BİTKİ - SU İLİŞKİLERİ
1. SULAMA YÖNÜNDEN ÖNEMLİ BAZI TOPRAK ÖZELLİKLERİ2. SULAMA SUYU UYGULANACAK TOPRAK DERİNLİĞİ4. SULAMA. YÖNÜNDEN ÖNEMLİ TOPRAK NEM SABİTELERİ5. TOPRAĞIN KULLANILABÎLİR SU TUTMA KAPASİTESİ6. TOPRAK ÖRNEKLERİNİN ALINMASI7. TOPRAK NEMÎNÎN ÖLÇÜLMESİ8. TOPRAKTA SUYUN HAREKETİ9. TOPRAĞIN SU ALMA HIZI Çift Silindir înfiltrometre Ölçmeleri Bitkiler topraktan yeteri kadar su alamadıklarında, toprak üstü aksamında yeni gelişmeleri durdurmakta ve gövdede su ile karbonhidratların kullanılmalarını en az düzeye indirerek kökün gelişmesine yardımcı olmaktadırlar. Toprakta su belirli bir düzeyin altına düştüğünde ise bitki faaliyetleri tamamen durmaktadır. Bunun yanında, iyi bir kök gelişimi için toprakta yeterli düzeyde havanın da bulunması gerekmektedir. Toprakta suyun fazla olduğu koşullarda, toprak zerreleri arasındaki boşluklar su ile dolduğundan hava miktarı azalmaktadır. Bu nedenle, bitki kök bölgesindeki su ve hava miktarının en iyi bitki gelişimini sağlayacak biçimde dengelenmesi, istenen düzeyde ürün elde edilmesi açısından oldukça önemlidir. Dolayısıyla, bitkisel üretimin arttırılması, toprak, bitki ve su arasındaki ilişkilerin bilinmesine bağlıdır
Toprak fazları: Toprak, arz kabuğunun fiziksel, kimyasal ve biyolojik parçalanmasından oluşan, geçirgen bir ortamdır. Katı (toprak taneleri) , sıvı (su) ve gaz (hava) fazlarından oluşmaktadır. Bu fazlar gösterilmiştir. Su ve hava, toprak taneleri arasındaki boşluklarda bulunmaktadır. Toprağın katı fazı ile boşluk hacmi arasındaki oran, toprak özelliklerine göre değişmektedir.
Toprak bünyesi: Toprağı oluşturan tanelerin büyüklük dağılımına toprak bünyesi denir. Toprak taneleri büyüklüğü, 0.00001 mm den başlayarak 2 mm ye kadar değişmektedir. Büyüklüğü 2 mm yi aşan tanelere çakıl adı verilir ve bunlar toprak tanesi olarak sınıflandırılmazlar. Büyüklüğü 0.002 mm den az toprak tanelerine kil, 0.002-0.05 mm arasındakilere şilt (mil) ve 0.05-2 mm arasındakilere ise kum adı verilmektedir.
Yapılan analizler sonucunda, toprak örneğindeki kum, şilt ve kil miktarları, toprak ağırlığının yüzdesi cinsinden ifade edilmekte ve bünye üçgeninde değerlendirilerek toprak bünye sınıfı belirlenmektedir. Toprağın katı fazını oluşturan kum, şilt ve kilin
Topraktaki katı, sıvı ve gaz fazları % değerlerine bağlı olarak 12 toprak bünye sınıfı vardır. Kumlu topraklara hafif (kaba) bünyeli, killi topraklara ağır (ince) bünyeli ve siltli topraklara ise orta bünyeli toprak adı verilmektedir.
Hafif bünyeli toprakların hava ve su geçirgenlikleri yüksektir. Bu topraklar bitki köklerinin yayılması için uygun bir ortam oluştururlar. Ağır bünyeli toprakların hava ve su geçirgenlikleri oldukça düşüktür ve bu tip topraklarda bitki köklerinin yayılması oldukça güçtür. Organik madde miktarı, verimlilik potansiyeli ve su tutma kapasitesi değerleri, ağır bünyeli topraklarda yüksek, hafif bünyeli topraklarda ise düşüktür. Ayrıca, toprak işleme ağır bünyeli topraklarda güç, hafif bünyeli topraklarda daha kolaydır. Orta bünyeli topraklarda değinilen özellikler, ağır ve hafif bünyeli topraklardaki özellikler arasında kalmaktadır.
Toprak yapısı: Toprak tanelerinin dizilişi ve gruplar halinde kümeleşme biçimine toprak yapısı denilmektedir. Bunun yanında, doğal toprak kümelerine ped adı verilmektedir. Eğer toprak taneleri tümüyle ayrı ise (ped yoksa), taneli yada teksel yapı, eğer kümeleşme söz konusu ise (ped varsa), agregat şeklindeki (levhalı, prizma benzeri, blok benzeri, granüle, furda) yapı adını almaktadır. Agregat şeklindeki yapı özellikle ağır bünyeli topraklarda su ve hava geçirgenliğini arttırdığından istenen bir özelliktir.
Sulama uygulamalarında, sulama suyu uygulanacak toprak derinliği olarak etkili bitki kök derinliği yada etkili toprak derinliği dikkate alınmaktadır. Etkili bitki kök derinliği, bitkilerin normal gelişmeleri için gerekli olan suyun % 80 inin alındığı kök derinliği biçiminde tanımlanmaktadır. Etkili toprak derinliği ise, geçirimsiz tabaka yada taban suyuna kadar olan toprak derinliğidir. Sulama suyu uygulanacak toprak derinliği olarak genellikle etkili bitki kök derinliği alınmaktadır. Bunun yanında, taban suyu yada geçirimsiz tabakanın yakında olduğu yüzlek topraklarda etkili toprak derinliği, bitkinin normal gelişmesinde sağlayacağı etkili kök derinliğinden daha az olabilir. Bu koşulda, sulama suyu uygulanacak toprak derinliği olarak etkili toprak derinliği dikkate alınmaktadır.
Genel olarak, derin topraklarda yetiştirilen bitkiler ihtiyaç duydukları suyun önemli bir bölümünü kök bölgesinin üst kısımlarından alırlar. Bu nedenle, sulama uygulamalarında, tüm kök bölgesi yerine etkili kök derinliğindeki toprağın ıslatılması yeterli olmaktadır.
Bitki kök derinliği en yüksek değerine genellikle olgunlaşma döneminde ulaşmaktadır. Gelişmenin ilk dönemlerinde kök derinliğine bağlı olarak ıslatılacak toprak derinliği de azdır. Ancak, sulama sistemlerinde kapasite hesapları, en çok sulama suyuna ihtiyaç duyulan periyot için yapıldığından, hesaplarda olgunlaşma dönemindeki etkili bitki kök derinliği göz önüne alınmaktadır. Bazı kültür bitkileri için sulama uygulamalarında dikkate alınabilecek etkili kök derinliği değerleri Çizelge de verilmiştir.
Bazı Bahçe Bitkilerinin Olgunlaşma Dönemine ilişkin Etkili Kök Derinlikleri
Sulama uygulamalarında, toprakta belirli tansiyonlarda tutulan nem miktarlarının bilinmesi gerekmektedir. Başvuru niteliğindeki bu toprak nemi miktarlarına, toprak nemi sabiteleri adı verilmektedir. Sulama yönünden önemli toprak nemi sabiteleri; doyma noktası, tarla kapasitesi, solma noktası ve fırın kurudur.
Doyma noktası: Teorik olarak, toprak gözeneklerinin tamamen su ile dolu olduğu koşulda toprakta bulunan nem miktarına doyma noktası denir. Doyma noktasında toprak rutubet gerilimi O atm dir. Ancak, sulama uygulamalarında gözeneklerdeki havanın tamamen dışarı çıkması söz konusu değildir ve ender durumlarda gözenek hacminin % 85 - 90 ı su ile doldurulabilmektedir.
Bitkiler topraktan yeteri kadar su alamadıklarında, toprak üstü aksamında yeni gelişmeleri durdurmakta ve gövdede su ile karbonhidratların kullanılmalarını en az düzeye indirerek kökün gelişmesine yardımcı olmaktadırlar. Toprakta su belirli bir düzeyin altına düştüğünde ise bitki faaliyetleri tamamen durmaktadır. Bunun yanında, iyi bir kök gelişimi için toprakta yeterli düzeyde havanın da bulunması gerekmektedir. Toprakta suyun fazla olduğu koşullarda, toprak zerreleri arasındaki boşluklar su ile dolduğundan hava miktarı azalmaktadır. Bu nedenle, bitki kök bölgesindeki su ve hava miktarının en iyi bitki gelişimini sağlayacak biçimde dengelenmesi, istenen düzeyde ürün elde edilmesi açısından oldukça önemlidir. Dolayısıyla, bitkisel üretimin arttırılması, toprak, bitki ve su arasındaki ilişkilerin bilinmesine bağlıdırToprak fazları: Toprak, arz kabuğunun fiziksel, kimyasal ve biyolojik parçalanmasından oluşan, geçirgen bir ortamdır. Katı (toprak taneleri) , sıvı (su) ve gaz (hava) fazlarından oluşmaktadır. Bu fazlar gösterilmiştir. Su ve hava, toprak taneleri arasındaki boşluklarda bulunmaktadır. Toprağın katı fazı ile boşluk hacmi arasındaki oran, toprak özelliklerine göre değişmektedir.Toprak bünyesi: Toprağı oluşturan tanelerin büyüklük dağılımına toprak bünyesi denir. Toprak taneleri büyüklüğü, 0.00001 mm den başlayarak 2 mm ye kadar değişmektedir. Büyüklüğü 2 mm yi aşan tanelere çakıl adı verilir ve bunlar toprak tanesi olarak sınıflandırılmazlar. Büyüklüğü 0.002 mm den az toprak tanelerine kil, 0.002-0.05 mm arasındakilere şilt (mil) ve 0.05-2 mm arasındakilere ise kum adı verilmektedir.Yapılan analizler sonucunda, toprak örneğindeki kum, şilt ve kil miktarları, toprak ağırlığının yüzdesi cinsinden ifade edilmekte ve bünye üçgeninde değerlendirilerek toprak bünye sınıfı belirlenmektedir. Toprağın katı fazını oluşturan kum, şilt ve kilin Topraktaki katı, sıvı ve gaz fazları % değerlerine bağlı olarak 12 toprak bünye sınıfı vardır. Kumlu topraklara hafif (kaba) bünyeli, killi topraklara ağır (ince) bünyeli ve siltli topraklara ise orta bünyeli toprak adı verilmektedir.Hafif bünyeli toprakların hava ve su geçirgenlikleri yüksektir. Bu topraklar bitki köklerinin yayılması için uygun bir ortam oluştururlar. Ağır bünyeli toprakların hava ve su geçirgenlikleri oldukça düşüktür ve bu tip topraklarda bitki köklerinin yayılması oldukça güçtür. Organik madde miktarı, verimlilik potansiyeli ve su tutma kapasitesi değerleri, ağır bünyeli topraklarda yüksek, hafif bünyeli topraklarda ise düşüktür. Ayrıca, toprak işleme ağır bünyeli topraklarda güç, hafif bünyeli topraklarda daha kolaydır. Orta bünyeli topraklarda değinilen özellikler, ağır ve hafif bünyeli topraklardaki özellikler arasında kalmaktadır.Toprak yapısı: Toprak tanelerinin dizilişi ve gruplar halinde kümeleşme biçimine toprak yapısı denilmektedir. Bunun yanında, doğal toprak kümelerine ped adı verilmektedir. Eğer toprak taneleri tümüyle ayrı ise (ped yoksa), taneli yada teksel yapı, eğer kümeleşme söz konusu ise (ped varsa), agregat şeklindeki (levhalı, prizma benzeri, blok benzeri, granüle, furda) yapı adını almaktadır. Agregat şeklindeki yapı özellikle ağır bünyeli topraklarda su ve hava geçirgenliğini arttırdığından istenen bir özelliktir.Sulama uygulamalarında, sulama suyu uygulanacak toprak derinliği olarak etkili bitki kök derinliği yada etkili toprak derinliği dikkate alınmaktadır. Etkili bitki kök derinliği, bitkilerin normal gelişmeleri için gerekli olan suyun % 80 inin alındığı kök derinliği biçiminde tanımlanmaktadır. Etkili toprak derinliği ise, geçirimsiz tabaka yada taban suyuna kadar olan toprak derinliğidir. Sulama suyu uygulanacak toprak derinliği olarak genellikle etkili bitki kök derinliği alınmaktadır. Bunun yanında, taban suyu yada geçirimsiz tabakanın yakında olduğu yüzlek topraklarda etkili toprak derinliği, bitkinin normal gelişmesinde sağlayacağı etkili kök derinliğinden daha az olabilir. Bu koşulda, sulama suyu uygulanacak toprak derinliği olarak etkili toprak derinliği dikkate alınmaktadır.Genel olarak, derin topraklarda yetiştirilen bitkiler ihtiyaç duydukları suyun önemli bir bölümünü kök bölgesinin üst kısımlarından alırlar. Bu nedenle, sulama uygulamalarında, tüm kök bölgesi yerine etkili kök derinliğindeki toprağın ıslatılması yeterli olmaktadır.Bitki kök derinliği en yüksek değerine genellikle olgunlaşma döneminde ulaşmaktadır. Gelişmenin ilk dönemlerinde kök derinliğine bağlı olarak ıslatılacak toprak derinliği de azdır. Ancak, sulama sistemlerinde kapasite hesapları, en çok sulama suyuna ihtiyaç duyulan periyot için yapıldığından, hesaplarda olgunlaşma dönemindeki etkili bitki kök derinliği göz önüne alınmaktadır. Bazı kültür bitkileri için sulama uygulamalarında dikkate alınabilecek etkili kök derinliği değerleri Çizelge de verilmiştir.Bazı Bahçe Bitkilerinin Olgunlaşma Dönemine ilişkin Etkili Kök Derinlikleri
| Bitki cinsi | Etkili kök derinliği (cm) | Bitki cinsi | Etkili kök derinliği (cm) |
| Aspir | 90 | Keten | 90 |
| Ayçiçeği' " | 90 | Lahana | 45 |
| Bağ | 120 | Marul | 45 |
| Bezelye | 90 | Meyve ağaçları | 120 |
| Biber | 60 | Mısır | 90 |
| Çayır | 90 | Muz | 60 |
| Çilek | 60 | Pamuk | 90 |
| Domates | 90 | Patates | 60 |
| Enginar | 90 | Patlıcan | 60 |
| Fasulye | 60 | Soğan (taze) | 45 |
| Havuç | 60 | Sorgum | 90 |
| Hıyar | 60 | Soya | 90 |
| Hububat | 90 | Şeker pancarı | 90 |
| Ispanak | 60 | Turunçgiller | 120 |
| Kabak | 60 | Tütün | 90 |
| Karpuz | 90 | Yer fıstığı | 60 |
| Kavun | 90 | Yonca | 90 |
Sulama uygulamalarında, toprakta belirli tansiyonlarda tutulan nem miktarlarının bilinmesi gerekmektedir. Başvuru niteliğindeki bu toprak nemi miktarlarına, toprak nemi sabiteleri adı verilmektedir. Sulama yönünden önemli toprak nemi sabiteleri; doyma noktası, tarla kapasitesi, solma noktası ve fırın kurudur.Doyma noktası: Teorik olarak, toprak gözeneklerinin tamamen su ile dolu olduğu koşulda toprakta bulunan nem miktarına doyma noktası denir. Doyma noktasında toprak rutubet gerilimi O atm dir. Ancak, sulama uygulamalarında gözeneklerdeki havanın tamamen dışarı çıkması söz konusu değildir ve ender durumlarda gözenek hacminin % 85 - 90 ı su ile doldurulabilmektedir.Toprak nemi sabiteleri:
Tarla kapasitesi: Serbest drenaj koşullarında, toprak tanelerinin yerçekimine karşı tuttuğu nem miktarına tarla kapasitesi denilmektedir. Tarla kapasitesi; toprağın bünyesine, yapısına, toprak tanelerinin şekline ve gözeneklerin durumuna göre j önemli düzeyde farklılık göstermektedir. Ağır bünyeli topraklarda! yüksek, hafif bünyeli topraklarda ise düşük değerlerdedir. Tarla] kapasitesinde toprak rutubet tansiyonu 1/10 -2/3 atm arasında değişmektedir. Bu değer, hafif bünyeli topraklarda 1/10, ağır l bünyeli topraklarda 2/3 atm e yakındır. Uygulamada, tarla kapasitesindeki toprak rutubet tansiyonunun ortalama 1/3 atmosfer] olduğu yaklaşımı yapılmaktadır. Başka bir deyişle tarla kapasitesi, toprak rutubet tansiyonu 1/3 atm olduğunda toprakta tutulan nem] miktarı biçiminde de tanımlanmaktadır.Solma noktası: Bitkilerin kökleri aracılığıyla topraktan] su alamadıkları ve solmaya başladıkları, toprağa su verilse bile eski durumuna dönemedikleri koşulda toprakta bulunan nem miktarına solma noktası denilmektedir. Solma noktası ağır bünyeli topraklarda yüksek, hafif bünyeli topraklarda düşük değerlerdedir. Solma noktasındaki toprak rutubet tansiyonu 7-40 atm arasında değişebilmektedir. Bu değer, hafif bünyeli topraklarda 7 atm, ağır bünyeli topraklarda 40 atm kadar olabilmektedir. Pratik amaçlarla, solma noktasındaki nemin toprak taneleri tarafından 15 atm de tutulduğu yaklaşımı yapılmaktadır. Gerçekte, solma noktasında toprak rutubet tansiyonunun 10 yada 20 atm alınmasının p"k fazla önemi yoktur. Çünkü, Şekil'de izleneceği gibi toprak rutubet tansiyonunun yüksek olduğu koşullarda toprak nemi önemliderecede değişmemektedir. Bu nedenle solma noktası, toprak taneleri tarafından 15 atm de tutulan nem miktarı biçiminde de tanımlanmaktadır.
Fırın kuru: Toprak örneğinin fırında 105 °C ta kurutulduktan sonra toprakta bulununan nem miktarına fırın kuru denilmektedir. Fırın kurudaki toprak rutubet tansiyonu 10 000 atm civarındadır. Sulama açısından fırın kurudaki nem miktarı ihmal edilebilir düzeydedir ve fırın kurudaki toprak ağırlığı, toprak tanelerinin ağırlığı olarak alınmaktadır.Serbest drenaj koşullarında, tarla kapasitesinin üzerindeki nem yerçekiminin etkisi ile kök bölgesinin altına sızmakta ve bitkiler bu nemden yararlanamamaktadır. Bitkiler, solma noktasının altındaki nemi de teorik olarak kökleri aracılığıyla alamamaktadır. Bu nedenle uygulamada, bitkilerin ancak tarla kapasitesi ile solma noktası arasındaki nemden yararlandığı yaklaşımı yapılmaktadır. Solma noktasının üzerinde tarla kapasitesine kadar her düzeydeki nem miktarı ile solma noktası farkına kullanılabilir su, tarla kapasitesi ile solma noktası farkına ise kullanılabilir su tutma kapasitesi adı verilmektedir.Sulama yapılan tarımsal işletmelerde, tarla parsellerinden bozulmuş ve bozulmamış toprak örnekleri alınarak laboratuarda toprak bünyesi, toprak tuzluluğu, tarla kapasitesi, solma noktası ve toprağın hacim ağırlığı değerleri saptanmaktadır. Bu amaçla, her 20 da alan için bir adet olmak üzere, tarla parselini temsil edebilecek yerde tarla bitkileri ve sebzeler için 120 cm ye, meyve bahçeleri için 150 cm ye kadar toprak profili açılır. Profil her 30 cm de basamak biçimindedir . Her 30 cm lik katmanın ortasına en az 3 adet iç hacmi 100 cm olan özel çakma silindirleri çakılarak bozulmamış toprak örnekleri ve yine her katmandan bir kürekle 1.5 - 2 kg kadar bozulmuş toprak örnekleri alınır. Laboratuara getirilen bozulmamış toprak örneklerinden tarla kapasitesi ve hacim ağırlığı, bozulmuş toprak örneklerinden ise toprak bünyesi, toprak tuzluluğu ve solma noktası saptanır.Ayrıca, açılan profillerden toprak derinliğinin bir geçirimsiz tabaka (bariyer) yada taban suyu tarafından sınırlanıp sınırlanmadığı kontrol edilir.Sulama uygulamalarında, bitki kök bölgesindeki nemin doğru, bir şekilde ölçülmesi ve topraktaki nem değişiminin değerlendirilmesi oldukça önemlidir. Toprak neminin ölçülmesinde değişik yöntemler kullanılmaktadır. Bunlardan bazıları aşağıda açıklanmıştır.G0ravimetrik yöntem: Bir toprak burgusu ile istenen toprak derinliğine kadar her 30 cm lik katmanın yaklaşık ortasından 100 - 150 g civarında bozulmuş toprak örnekleri alınır. Bu toprak örnekleri, nemin buharlaşması engellenecek biçimde, daha önce darası alınmış kaplara konur ve en kısa zamanda laboratuara getirilir. Toprak örneklerinin yaş ağırlıkları elde edildikten sonra kurutma fırınında 105 °C ta 24 saat bekletilir ve tekrar tartılarak kuru ağırlıkları saptanır. Toprak neminin tansiyometrelerle ölçülmesi:
Tansiyometreler içi arı su dolu gövde, seramik uç ve vakum göstergesinden oluşan ve toprak rutubet gerilimini ölçen araçlardır . Bir tansiyometrenin araziye yerleştirilmesi için toprak neminin ölçüleceği derinliğe kadar çukur açılır. Seramik uç bu derinlikte olacak biçimde gövde çukura konur. Seramik uçla toprak arasında iyi bir temasın sağlanması için gövde etrafı toprakla doldurulur ve sıkıştırılır. Toprakta bulunan nem miktarına göre, seramik uçtan toprağa doğru yada topraktan seramik uç aracılığıyla tansiyometre gövdesine doğru su akışı olur ve bir hidrolik denge kurulur. Bu koşulda göstergeden bir değer okunur. Okunan bu değer daha önce hazırlanmış kalibrasyon eğrisinde işaretlenerek topraktaki nem miktarı kuru ağırlık yüzdesi cinsinden elde edilir.Kalibrasyon eğrisini oluşturmak için, arazide tansiyometrenin yerleştirildiği derinliğin daha fazlası ıslatılacak biçimde toprağa su verilir ve l - 2 gün beklenir. Bundan sonra seramik uca yakın noktalardan (yatay doğrultuda en çok 100 cm etrafından) toprak burgusu ile toprak örnekleri alınır. Bu sırada gösterge değeri okunarak kaydedilir. Toprak örneklerindeki nem miktarı gravimetrik yöntemle saptanır. Bu işleme periyodik olarak, tansiyometre göstergesinde 8 - 10 kadar gittikçe artan farklı değerler okununcaya kadar devam edilir. Tansiyometre okumalarına karşılık, gelen nem miktarları bir dik koordinat sisteminde işaretlenerek kalibrasyon eğrisi elde edilir. Örnek olmak üzere bir tansiyometre kalibrasyon eğrisi Şekilde verilmiştir.Tansiyometreler ancak, toprak rutubet geri]iminin 0.85 atm değerine kadar sağlıklı sonuç vermektedir. Bundan daha düşük toprak nemi düzeylerinde, genellikle seramik uçtan tansiyometre gövdesine hava girmekte ve dolayısıyla sağlıklı ölçme yapılamamaktadır. Bu nedenle, tansiyometreler daha çok toprak neminin devamlı olarak tarla kapasitesi civarında tutulduğu damlasulama yöntemi gibi sulama yöntemlerinin uygulandığı tarla parsellerinde, sulama zamanlarının saptanması amacıyla kullanılmaktadır.Nötron yöntemi: Yöntemin esası, hızlı nötron saçan bir kaynaktan (nötron probe) çıkan nötronların, toprak suyu tarafından yavaşlatılması ve yavaşlatılmış nötron sayısının özel sayaçlarla ölçülmesidir. Bu amaçla, toprak nemi ölçülecek yerlere altı açık ve içi boş metal borular yerleştirilir. Genellikle amerikyum -berilyum karışımı olan radyoaktif madde nemin ölçüleceği derinliğe kadar sarkıtılır. Yavaşlayan nötron sayısı özel sayaçla ölçülür. Tansiyometrelerde açıklandığı gibi, daha önceden hazırlanmış kalibrasyon eğrisinde yavaşlatılmış nötron sayısına karşılık gelen toprak nemi miktarı doğrudan elde edilir.Nötron yöntemi ile oldukça sağlıklı toprak nemi ölçmeleri yapılabilmektedir. Ancak, araç pahalıdır ve kullanılması uzmanlık istemektedir. Bu nedenle, genellikle sulama araştırmalarında kullanılmaktadır.Elle kontrol yoluyla tahmin; Toprak burgusu ile nemin ölçüleceği derinlikten alınan toprak örnekleri, avuç içinde sıkılarak avuçta bıraktığı ıslaklık ve top oluşturma durumuna, parmaklar arasında yuvarlatılarak şerit oluşturma durumuna ve ayrıca toprak örneğinin rengine bakılarak toprak nemi tahmin edilmeye çalışılır. Oldukça kaba sonuç veren ve tecrübeyi gerektiren bir yöntemdir. Toprak neminin elle kontrol yoluyla tahmininde Çizelgeden bir fikir elde edinilebilir. Çizelge, farklı toprak bünyelerinde mevcut nemi tarla kapasitesine getirmek için gerekli su miktarının tahmin edilmesi amacıyla hazırlanmıştır.Doymuş ve doymamış toprak koşullarında suyun hareketi:Toprak gözeneklerinin tamamen su ile dolu olduğu doymuş toprak koşullarında suyun hareketi, yerçekiminin etkisi ile, basıncın yüksek olduğu noktadan basıncın düşük olduğu noktaya doğrudur. Bu hareket biçimi, basınçlı borulardaki suyun hareketi gibidir. Sulama açısından, arazi koşullarında toprak gözeneklerinin tamamen su ile dolması pek mümkün değildir. Çünkü, gözeneklerde bir miktar hava sıkışmaktadır. Ancak, sulama sırasında toprağın üst katmanındaki su hareketinin doymuş koşullarda oluştuğu yaklaşımı yapılabilmektedir.Gözenekleri bütünüyle su ile dolu olmayan doymamış toprak koşullarında ise suyun hareketi yerçekimi ve kapillar kuvvetlerin etkisi altındadır. Su, toprak rutubet gerilimi düşük olan noktadan, toprak rutubet gerilimi yüksek olan noktaya doğru hareket eder. Başka bir deyişle suyun hareketi, toprak neminin yüksek olduğu noktadan düşük olduğu noktaya doğrudur. Sulama sırasında, sulamadan sonra ve suyun bitkiler tarafından alınmasısırasındaki suyun topraktaki hareketi, doymamış koşullarda harekete birer örnektir.Sulama sırasında suyun toprakta hareketi: Sulama sırasında su infiltrasyonla düşey doğrultuda toprağa girer ve yerçekimi ile kapillar kuvvetlerin etkisi altında aşağıya doğru hareket eder. Toprak profilinde, yüzeyden başlayarak sırasıyla çok ıslak, ıslak ve tarla kapasitesi civarında olmak üzere üç zon oluşur. Bu zonlarin kalınlığı, sulama süresi arttıkça artar. Daha altta ise toprak, sulama öncesindeki nem koşullarını yansıtır. Sulama tamamlandıktan sonra, çok ıslak ve ıslak zonlarda tarla kapasitesinin üzerindeki nem miktarı, yerçekiminin etkisi ile tarla kapasitesinden düşük zona kadar aşağı doğru hareket eder ve bu zondaki toprak taneleri tarafından nem tarla kapasitesine gelinceye kadar tutulur. Böylelikle, istenen toprak derinliği kısa sürede tarla kapasitesine gelir. Bu süre, hafif bünyeli topraklarda birkaç saat, ağır bünyeli topraklarda ise bir - iki gün kadardır.Sulamadan sonra suyun toprakta hareketi: Sulamadan sonra suyun toprakta hareket biçimleri Şekil de verilmiştir. Şekilden izleneceği gibi, ilk 10 - 15 cm lik toprak katmanına buharlaşma bölgesi adı verilmektedir. Genellikle bitki köklerinin bulunmadığı bu bölgede sulamadan sonra tutulan nem, buharlaşma yoluyla kısa sürede atmosfere karışır. Dolayısıyla su hareketi yukarıya doğrudur.Bitkilerin asıl kök bölgesi, genellikle 15 - 45 cm arasındaki toprak katmanıdır. Bu toprak katmanında suyun önemli bir bölümü bitki kökleri aracılığıyla alınır ve yapraklardan olan terleme yoluyla atmosfere verilir. Suyun belirli bir kısmı ise kapillarite ile üst katmana yükselir ve buharlaşma ile atmosfere karışır. Dolayısı ile asıl kök bölgesinde tutulan suyun hareketi köklere ve yukarıya doğrudur. Asıl kök bölgesinden üst toprak katmanına su hareketi genellikle azdır ve üst katmandan olan buharlaşma miktarına bağlıdır. Buna ise üst katmanda toprak yapısının bozulması, yarıkların oluşması ve sulama sonrasında toprağın işlenmesi gibi faktörler etkili olmaktadır.Asıl kök bölgesinin altında, genellikle 45 - 90 cm derinliğindeki toprak katmanında ikinci derecedeki kök bölgesi yer alır. Bu toprak katmanında da suyun önemli bir bölümü kökler j aracılığıyla alınır ve terleme yoluyla atmosfere verilir. Suyun çok az bir bölümü ise yerçekimi ve kapillaritenin etkisi ile alt katmana sızabilir. Özetle, bu katmandaki su hareketi köklere ve aşağıya doğrudur.ikinci derecedeki kök bölgesinin altındaki küçük j köklerin bulunduğu toprak katmanında su hareketi köklere doğrudur ve bu katmandaki kullanılabilir suyun tamamı kökler aracılığıyla alınır. Suyun bitki köklerine doğru hareketi: Uygun bir kök gelişme ortamında hergûn çok sayıda kılcal kök oluşmaktadır. Kılcal kökler suyla temas kurarak uçlarıyla suyu emerler. Suyun emilmesini, kök hücreleri arasındaki yüksek ozmotik basınç oBağlamaktadır. Bu basınç toprak rutubet geriliminden yüksek olduğu koşulda bitki kökleri aracılığıyla suyu alabilmektedir.Tarla kapasitesi ile solma noktası arasında, kapillarite ile emici köklere doğru bir miktar su hareketi olmasına karşın, "genellikle kılcal köklerin su olan kesime doğru büyümelerini : sürdürerek suya ulaştıkları kabul edilmektedir.Suyun yüzeyden toprak içerisine düşey doğrultuda .girmesine toprağın su alması (infiltrasyon), birim zamanda toprağa giren su miktarına ise su alma hızı (infiltrasyon hızı) adı verilmektedir. Diğer bir tanımla su alma hızı, birim zamanda birim alandan toprak içerisine giren suyun hacmidir ve hız boyutuna sahiptir. Genellikle cm/h yada mm/h cinsinden ifade edilmektedir.Toprağın su alma hızına birçok faktör etkili olmaktadır. Bunların en önemlileri toprak bünyesi, toprağın yapısı, toprakta mevcut nem miktarı, toprağın işlenme ve sıkışma durumu, toprak yüzeyindeki su yüksekliği ve topraktaki tuzların cinsi ve miktarıdır. Örneğin su alma hızı, hafif bünyeli topraklarda yüksek ağır bünyeli topraklarda düşük, agregat şeklindeki yapıya sahip topraklarda yüksek taneli yapıya sahip topraklarda düşük, kuru topraklarda yüksek nemli topraklarda düşük, işlenmiş topraklarda yüksek işlenmemiş ve sıkışmış topraklarda düşük, toprak yüzeyindeki su yüksekliği fazla olduğunda yüksek az olduğunda düşük ve kireçli topraklarda yüksek, sodyumlu topraklarda düşüktür.Toprağın su alma hızı, sulama yöntemlerinin seçimi yanında, yüzey sulama yöntemlerinde akış uzunlukları ve debiye, yağmurlama sulama yönteminde başlık debisi ve tertip aralıklarına, damla sulama yönteminde damlatıcı debisi ve yerleşim aralıklarına, ayrıca tüm sulama yöntemlerinde sulama süresine etkili olan önemli bir parametredir.Toprak bünyesine göre değişen su alma hızı değerleri toprak bünyelerinde önemli düzeyde farklılıklar gösterebilmektedir. Su alma hızına etkili olan diğer faktörler de dikkate alınırsa,Toprak Bünyesine göre Bazı Su Alma Hızı Değerleri:
| Toprak bünyesi |
| Su alma |
| hızı, ram/h |
| Kumlu |
| 25.0 |
| - 250.0 |
| Kumlu-tinli |
| 13.0 |
| - 76.0 |
| Tini ı |
| 8.0 |
| - 20.0 |
| Killi-Cinli |
| 2.5 |
| - 15.0 |
| Siltli-killi |
| 0.3 |
| 5.0 |
| Killi |
| 0.1 |
| 1.0 |
sulama uygulamalarında toprağın su alma hızının mutlaka ölçülmesi gerekmektedir.Toprağın su alma hızının ölçülmesinde ve su alma özelliklerinin belirlenmesinde birçok yöntem kullanılmaktadır. Burada, karık sulama yöntemi dışında tüm sulama yöntemleri için geçerli olan çift silindir infiltrometre ölçmeleri ve karık sulama yöntemi için geçerli olan karıklara giren - çıkan suyun ölçülmesi üzerinde durulacaktır.Çift silindir infiltrometre iç içe geçmiş iki metal silindirden oluşmaktadır. Silindirler genellikle 2 mm kalınlığında sacdan yapılırlar.Dış silindirin çapı 40 cm, iç silindirin çapı 20 - 25 cm ve her iki silindirin yüksekliği 40 cm dir. Toprağa kolayca girebilmeleri için silindirlerin alt uçları keskinleştirilir.Infiltrasyon ölçmelerinin birbirine yakın olacak ve en çok 2 da alan içerisinde kalacak biçimde 3-5 yerde yapılması ve elde edilen değerlerin ortalamalarının kullanılması gerekmektedir. Bunun yanında ölçme işlemlerinin mutlaka işlenmemiş arazide ve sulama başlangıcı için öngörülen toprak nemi koşullarında yapılması çok önemlidir. Aksi durumda elde edilen değerler yanıltıcı olur.Ölçme işleminden önce, araziyi temsil eden, karınca ve köstebek yuvaları ile bitki köklerinin oluşturabileceği kanalcıkların, silindire zarar verebilecek çakıl ve kayaların bulunmadığı düz bir yer seçilir. Silindirler yatay olacak biçimde seçilen yere konur ve üzerine çakma plakası yerleştirilir. Çakma plakası, üzerinde çakma sırasında kaymayı engelleyecek biçimde silindir çaplarına uygun tamponlar bulunan ve genellikle 3 mm sacdan yapılan düz bir plakadır. Çakma plakasının üzerinden, geniş tabanlı çelik bloktan oluşan yaklaşık 15 kg ağırlığındaki bir çakma ağırlığı ile yavaş yavaş vurularak ve yataylık sürekli denetlenerek silindirler 15 - 20 cm kadar çakılır.Her iki silindire, iç ve dış silindirdeki su seviyeleri eşit olacak biçimde, bir sulamada uygulanacak su derinliği kadar (10 - 15 cm) su doldurulur. Suyun doldurulması sırasında erozyonu önlemek için iç silindirin tabanına bir çuval parçasının serilmesi ve su-doldurulduktan sonra kaldırılmasında yarar vardır.Su düzeyi ölçmeleri iç silindirden, bir ölçme aracından yararlanarak yapılır. Ölçme aracı, mm değerine kadar bölümlendirilmiş bir cetvel üzerinde bulunan ucu sivri, çengelli ve ölçü göstergeli metal çubuktan ibarettir. Dış silindire doldurulan suyun işlevi, iç silindirdeki suyun yanlara doğru hareketini önlemek ve ıslatma alanını genişletmektir.îç silindire su doldurulduğu an ölçme aracı ile ilk su düzeyi okuması yapılır. Bundan sonra, 10 dakika ara ile üç, 15 ve 30 dakika ara ile ikişer, 60 dakika ara ile bir ve 120 dakika ara ile yeteri kadar su düzeyi ölçmeleri yapılır ve ölçme zamanları ile su düzeyi değerleri bir çizelgeye kaydedilir. Ölçmelere, birim zamanda toprak içerisine giren su miktarı yaklaşık eşit oluncaya kadar devam edilir. Ölçmeler sırasında, toprak yüzeyindeki su yüksekliği 5 cm civarına düştüğünde silindirlere tekrar su ilave edilir.Elde edilen ölçme sonuçlarından yararlanarak eklemeli zaman, su alma hızı, ortalama su alma hızı ve eklemeli su alma değerleri hesaplanır. Eklemeli zaman değerlerine karşılık gelen su alma hızı, ortalama su alma hızı ve eklemeli su alma değerleri bir militnetrik kağıda işaretlenirse eğri biçiminde ilişkiler elde edilir.
0 Yorumlar