REKREASYON ALANLARINDA SULAMA
Prof. Dr. A. Halim ORTA
TOPRAK-BİTKİ-SU İLİŞKİLERİ
Toprak-Bitki-Su İlişkileri
Sulama Yönünden Önemli Bazı Toprak Özellikleri
Toprak, arz kabuğunun fiziksel, kimyasal ve biyolojik
parçalanmasından oluşan poroz bir ortamdır. Bu
geçirgen ortam, taneler ve onlar arasındaki
boşluklardan oluşur. Toprağın katı fazı ile boşluk
hacmi arasındaki oran, toprak özelliklerine göre
değişiklik gösterir.
Toprak Bünyesi
Toprağı oluşturan tanelerin büyüklük dağılımına toprak
bünyesi denir.
Tanelerin büyüklüğü;
0,002 mm > ise kil
0,002-0,05 mm arasındakiler silt
0,05-2 mm arasındakiler kum
2 mm< ise çakıl
Toprak Bünye Üçgeni
Toprak Yapısı
Toprak tanelerinin dizilişi ve kümeleşme biçimi toprak
yapısı olarak tanımlanır.
Toprak taneleri birbirinden ayrı ise taneli ya da teksel
yapı, kümeleşme söz konusu ise agregalı yapı adını
almaktadır.
Toprak Fazlarının Ağılık ve Hacim Simgeleri
Ağırlık değerleri
Hacim değerleri
Wg
Gaz
Vg
Ve
Ww
Sıvı
Vw
W
V
Ws
Katı
Vs
Özgül Ağırlık
Toprak taneleri hacim ağırlığının +4°C ’deki arı suyun
hacim ağırlığına oranıdır.
Toprağın özgül ağırlık değeri 2.40 ile 2.75 arasında
değişmektedir. Ortalama 2.65 alınabilir.
Özgül Ağırlık
W
s

V
W
W
s
s
s
s
G




s


V
.

V
w
w
s w
s
Eşitlikte;
Gs = Toprağın özgül ağırlığı,
γs = Toprak zerrelerinin hacim ağırlığı, g/cm³,
γw = +4 °C sıcaklıktaki arı suyun hacim ağırlığı,
g/cm³,
Ws = Toprak zerrelerinin ağırlığı, g,
Vs = Toprak zerrelerinin hacmi, cm³ tür.
Hacim Ağırlığı
Bir toprak örneğinde, toprak taneleri ağırlığının
örnek hacmine oranıdır.
γt = Ws
V
Eşitlikte;
γt = Toprağın hacim ağırlığı, g/cm³,
Ws = Toprak zerrelerinin ağırlığı, g,
V = Toprak örneğinin hacmi, cm³’ tür.
Porozite
Toprak örneğindeki boşluk hacminin örneğin toplam hacmine
oranı olarak tanımlanır.
n = 100 Ve
V
Yalnızca hacim ağırlığı biliniyorsa,




  t
t


n

100
1


100
1
 



G

)
.
65

s
w
(
 2
Eşitliklerde;
n = Porozite, %,
Ve = Toprak örneğinin toplam gözenek hacmi, cm³,
V = Toprak örneğinin hacmi, cm³,
γt = Toprağın hacim ağırlığı, g/cm³,
Gs = Toprağın özgül ağırlığı,
γw = +4 °C sıcaklıktaki arı suyun hacim ağırlığı, g/cm³’tür.
Porozite değeri genel olarak, ağır bünyeli
topraklarda %50-65, hafif bünyeli
topraklarda %20-45 arasında değişir.
Gözenek (Boşluk) Oranı
Toprak örneğindeki boşluk hacminin toprak taneleri
hacmine oranının yüzde cinsinden ifadesidir.
e = 100 Ve
Vs
Eşitlikte;
e = Gözenek oranı, %,
Ve = Toprak örneğinin toplam gözenek hacmi, cm³,
Vs = Toprak zerreleri hacmi, cm³ tür.
Doyma Derecesi (Saturasyon)
Toprakta bulunan su hacminin, toplam gözenek
hacmine oranının yüzde cinsinden ifadesidir.
S = 100 Vw
Ve
Eşitlikte;
S = Doyma derecesi (saturasyon), %,
Vw = Toprakta bulunan suyun hacmi, cm³,
Ve = Toplam gözenek hacmi, cm³’ tür.
Örnek 1:
Tarladan alınan 100 cm³ hacmindeki toprak
örneği tartılmış ve yaş ağırlığı 169 gr. bulunmuştur.
Toprak örneği kurutma fırınında 105°C’ta 24 saat
bekletildikten sonra tekrar tartılmış ve kuru ağırlığı 137
g. bulunmuştur. Toprak taneleri hacmi 52 cm³ olarak
ölçülmüştür. Bu verilere göre toprak örneğinin;
a. Özgül ağırlığını,
b. Hacim ağırlığını,
c. Porozitesini,
d. Boşluk oranını,
e. Doyma derecesini bulunuz.
a) Özgül Ağırlığı;
b) Hacim Ağırlığı:
c) Porozite:
n= 100
Gözenek Hacmi:
n= 100
d)Gözenek Oranı:
e)Doyma Derecesi:
Sulama Suyu Uygulanacak Toprak Derinliği
Sulama sistemlerinin planlanmasında
ve işletilmesinde, etkili kök veya etkili
toprak derinliği dikkate alınır ve
uygulanacak sulama suyu miktarı ve
sulama süresi bu değerlere göre
hesaplanır.
Etkili kök derinliği; bitkilerin normal
gelişmeleri için gerekli olan suyun %80’ini
aldıkları derinlik olarak tanımlanır.
Etkili toprak derinliği ise, geçirimsiz tabaka
ya da taban suyuna kadar olan toprak
derinliğidir.
Bitki Köklerinin Su Alım Değerleri
Alınan nem yüzdesi
Etkili
kök
derin
liği
Kök
derin
liği
(%)
% 25
% 25
% 40
% 30
% 25
% 20
% 25
% 10
Sulama Suyu Uygulanacak Toprak Derinliği
Bitkilerde kök gelişimi ekim ve dikim ile
başlar ve genellikle olgunlaşma
döneminde en yüksek değerine ulaşır.
Rekreasyon bitkilerinde olgunlaşma
söz konusu olmadığından kök
derinliği, bitkinin genetik özellikleri ve
çevresel koşulların etkisiyle belirlenir.
Toprak Nemi
Sulama zamanının ve uygulanacak sulama
suyu miktarının belirlenmesinde ise toprak
neminin sağlıklı biçimde ölçülmesi ve
kantitatif olarak ifadesi en önemli aşamadır.
Sulama yönünden toprak nemi 4 biçimde
ifade edilmektedir.
1. Kuru ağırlık yüzdesi cinsinden:
Toprağın kuru ağırlığı, örneğin kurutma fırınında
105°C’de 24 saat bekletildikten sonra tartılması ile
elde edilir.
P = 100 W - Ws
Ws
Eşitlikte;
Pw = Toprağın kuru ağırlık yüzdesi cinsinden nem
miktarı, %,
W = Toprak örneğinin yaş ağırlığı, g,
Ws = Toprak örneğinin kuru ağırlığı, g’dır.
2. Hacim yüzdesi cinsinden:
Toprak neminin hacim yüzdesi cinsinden ifadesinde
aşağıdaki eşitlik kullanılır.
Pv = Pw. γt = Pw . γt = 100 W – Ws γt
γw
Ws
Eşitlikte;
Pv = Toprak hacminin yüzdesi cinsinden nem miktarı, %,
Pw = Toprağın kuru ağırlık yüzdesi cinsinden nem miktarı,
%,
γt = Toprağın hacim ağırlığı, g/cm³,
γw = Suyun hacim ağırlığı, g/cm³,
W =Toprak örneğinin yaş ağırlığı, g,
Ws = Toprak örneğinin kuru ağırlığı, g’dır.
3. Derinlik cinsinden:
d = Pv * D = Pw * γt * D = Pw * γt * D
100
100 * γw 100
Eşitlikte;
d = Toprakta derinlik cinsinden nem miktarı, mm,
Pv = Toprak hacminin yüzdesi cinsinden nem miktarı, %,
D = Toprak derinliği, mm,
Pw = Toprağın kuru ağırlık yüzdesi cinsinden nem miktarı,
%,
γt = Toprağın hacim ağırlığı, g/cm³ ve
γw = Suyun hacim ağırlığı, g/cm³’ tür.
4. Toprak nem gerilimi (tansiyon) cinsinden:
Toprak zerreleri toprakta bulunan su
moleküllerini kendilerine doğru
çekerler. Bu çekim gücü, toprakta
bulunan su miktarı ile ters orantılıdır.
Nem miktarı azaldıkça, suyun tutulma gücü
artar ve bitkilerin su alımı güçleşir. Suyun
toprakta tutulma gücü negatif olarak ifade
edilmektedir. Uygulamada genellikle,
negatif basınç yerine tansiyon deyimi
kullanıldığından, toprak nem tansiyonu;
toprak tanelerinin suyu kendi yüzeyleri
etrafında tutma gücü olarak tanımlanabilir.
1 kg/cm² = 10 m = 0.981 b = 0.968 atm
Toprak nem tansiyonunun toprakta
bulunan nem miktarının tespitinde
kullanılabilmesi için, öncelikle mevcut
toprak koşulları için toprak nemi
karakteristik eğrilerinin hazırlanması
gerekir.
Farklı toprak bünyelerinde toprak nemi karakteristik
eğrileri
30
kil
Toprak
nemi, Pw 20
(%)
mil
10
kum
0
0
5
Toprak rutubet gerilimi (b)
10
15
Toprak nem tansiyonu pF cinsinden de
ifade edilebilir. pF değeri cm cinsinden
belirtilen toprak rutubet tansiyonunun
logaritması alınarak hesaplanır.
Sulama Yönünden Önemli Toprak Nemi
Sabiteleri
Toprak Nemi Sabiteleri
Doyma noktası
Sızan su
Tarla kapasitesi
Faydalı su (kullanılabilir su)
Solma noktası
Faydalı olmayan su
Fırın kuru
Doyma noktası:
Toprak gözeneklerinin tamamen su ile dolu
olduğu koşulda toprakta bulunan nem
miktarıdır. Bu noktada toprak rutubet
gerilimi 0 atm’dir.
Arazi koşullarında toprak gözenek hacminin
en çok % 85-90’ı su ile
doldurulabilmektedir.
Tarla kapasitesi:
Serbest drenaj koşullarında, toprak
zerrelerinin yerçekimine karşı tuttuğu
su miktarı olarak tanımlanır.
Tarla kapasitesinde toprak rutubet
tansiyonu 1/10-2/3 atm arasında değişir.
Solma noktası:
Bitkilerin kökleri aracığı ile topraktan su
alamadığı ve solmaya başladığı anda
toprakta bulunan nem miktarıdır.
Solma noktasında toprak nem tansiyonu
7-40 atm arasındadır. Ortalama olarak
15 atm alınabilir.
Fırın kuru:
Toprak örneğinin fırında 105 °C
sıcaklıkta 24 saat kurutulduktan sonra
içerdiği nem miktarıdır.
Bu noktada, toprak rutubet tansiyonu
10000 atm civarındadır.
ETÜV
Sulama Yönünden Önemli Toprak Nemi Sınıfları
Doyma noktası
Sızan su
Tarla kapasitesi
Faydalı su (kullanılabilir
su)
Solma noktası
Faydalı olmayan
su
Fırın kuru
Şekil’ den izleneceği
gibi, sulama açısından
toprakta bulunan su;
sızan su, faydalı
(kullanılabilir) su ve
faydalı olmayan
(kullanılamayan) su
olarak üç sınıfta
incelenebilir.
Sulama Yönünden Önemli Toprak Nemi Sınıfları
Serbest drenaj koşullarında, tarla
kapasitesi ile doyma noktası arasında
kalan su yerçekiminin etkisiyle alt
katmanlara doğru sızar. Sızan su
olarak tanımlanan bu sudan bitkiler
yararlanamazlar.
Sulama Yönünden Önemli Toprak Nemi Sınıfları
Bitkiler tarla kapasitesi ile solma noktası
arasında tutulan sudan
yararlanabilirler. Anılan sabiteler
arasında kalan suya kullanılabilir veya
faydalı su denir. Bu arada tutulabilen
nem miktarına ise kullanılabilir su
tutma kapasitesi denir ki, sulamada
çok önemli bir parametredir.
Sulama Yönünden Önemli Toprak Nemi Sınıfları
Etkili kök bölgesindeki mevcut nem
değeri azaldıkça bitkinin su alımı
güçleşir ve stres başlar. Bu nedenle
peyzaj alanlarının sulanmasında, genel
olarak kullanılabilir su tutma
kapasitesinin % 30-40’ı tüketildiğinde
sulamaya başlanması önerilmektedir.
Değişik bünyeli toprakların kullanılabilir
su tutma kapasiteleri
Toprak bünyesi
Kum
Tınlı kum
Kumlu tın
Tın
Killi tın ve milli killi tın
Kumlu kil, milli kil ve kil
Kullanılabilir su tutma kapasitesi
(mm/m)
Sınırlar
Ortalama
33-62
60-80
85-125
125-190
145-210
135-210
40
70
105
160
175
170
Kullanılabilir su tutma kapasitesi derinlik cinsinden;
dk = Pwk * γt * D = TK – SN * γt * D
100
100
Eşitlikte;
dk = Kullanılabilir su tutma kapasitesi, mm,
Pwk=Kullanılabilir su tutma kapasitesi, %,
TK = Tarla kapasitesi, %,
SN = Solma noktası, %,
γt = Toprağın hacim ağırlığı, g/cm³,
D = Toprak derinliği, mm.
Örnek:
Tarla kapasitesi %32, solma noktası %19, toprağın
hacim ağırlığı 1.4 gr/
ve toprakta ölçülen mevcut
nem miktarı %25 olduğuna göre;
a)Tarla kapasitesi, solma noktası ve mevcut nemi birim
toprak derinliği için derinlik (mm/m) cinsinden ifade
ediniz,
b)Toprakta mevcut kullanılabilir su miktarını % ve
mm/m cinsinden ifade ediniz,
c)Kullanılabilir su tutma kapasitesini % ve mm/m
cinsinden ifade ediniz.
a)Tarla kapasitesi, solma noktası ve mevcut nemin
mm/m cinsinden ifadesi;
b)Kullanılabilir su miktarı % ve mm/m cinsinden
ifadesi;
c)Kullanılabilir su tutma kapasitesinin % ve mm/m
cinsinden ifadesi
Toprak Örneklerinin Alınması
Peyzaj tasarımı yapılan alanlarda sulama
siteminin planlanması aşamasında
bozulmuş ve bozulmamış toprak
örnekleri alınarak laboratuarda bünye,
tarla kapasitesi, solma noktası, hacim
ağırlığı ve toprak tuzluluğu değerleri
belirlenir.
Toprak Neminin Ölçülmesi
Sulama programlaması, ne zaman
sulayalım ve ne kadar sulayalım
sorularının yanıtı olarak tanımlanabilir.
Toprak neminin ölçülmesinde değişik
yöntemler kullanılmaktadır.
Şekil 2.7:Basamaklı toprak profili
0 cm (toprak yüzeyi)
30 cm
60 cm
90 cm
Elle kontrol yoluyla tahmin:
Toprak burgusu ile alınan bozulmuş
toprak örneği el ile kontrol edilerek,
avuçta bıraktığı ıslaklık, top ve şerit
oluşturma durumu ve renginden
yararlanarak toprak nemi tahmin
edilmeye çalışılır.
Toprağın durumu ile toprak nemi arasındaki ilişkiler
Toprak bünyesi
Nem açığı, mm/30 cm
Nem açığı, mm/30 cm
Hafif (tınlı kum)
Hafif (kumlu tın)
Orta (tın)
Ağır (killi tın)
(Tarla kapasitesi) Sıkıldığında
avuçta ıslaklık bırakır.
(Tarla kapasitesi) Çok koyu
görünür, sıkıldığında avuçta ıslaklık
bırakır, kısa şerit oluşturur.
(Tarla kapasitesi) Çok koyu görünür,
sıkıldığında avuçta ıslaklık bırakır,
uzunluğunda şerit oluşturur.
(Tarla kapasitesi) Çok koyu görünür,
sıkıldığında avuçta ıslaklık bırakır,
kadar şerit oluşturur.
Nemli görünür, zayıf top oluştur.
Orta derecede koyu renkli, Çok iyi
top oluşturur.
Koyu renkli, plastik top biçiminde,
ovulduğunda ince dilimler oluşturur.
Koyu renkli, kolaylıkla ince dilim
oluşturur.
Çok az nemli görünür, birbiriyle
yapışması zayıftır.
Hemen hemen koyu renkli, iyi top
oluşturur.
Oldukça koyu renkli, çok iyi top
oluşturur.
Oldukça koyu renkli, ince şerit
oluşturur, ovulduğunda ince dilimler
oluşturabilir.
0.0
0.0
5.0
5.0
10.0
10.0
15.0
Çok kuru, gevşek, parmaklar
arasından akar. (Solma noktası)
20.0
25.0
30.0
35.0
Zayıf derecede koyu renkli, zayıf
top oluşturur.
Nem nedeniyle oluşan renk açık,
top oluşturmaz.
15.0
20.0
Orta derecede koyu renkli, iyi top
oluşturur.
Orta derecede koyu renkli, iyi top
oluşturur.
Zayıf derecede koyu renkli, zayıf top
oluşturur.
Orta derecede top oluşturur, küçük
kesekler parçalanmaktan çok yassılaşır.
30.0
Açık
renkli,
küçük
keseklerin
parçalanması orta derecede kolaydır.
Açık koyu renkte kesekler parçalanır.
35.0
Nemin oluşturduğu renk değişikliği
yok denecek kadar azdır. (solma
noktası)
40.0
45.0
50.0
25.0
40.0
Nemin oluşturduğu renk açık, küçük
kesekler serttir. (solma noktası)
45.0
Bazı koyuluklar olup, kesekler sert ve
çatlamıştır. (solma noktası)
50.0
Gravimetrik yöntem:
Yöntemde, her 30 cm’lik katmanı temsil edecek biçimde
yaklaşık ortasından, burgu ile alınan 100-150 g
civarındaki bozulmuş toprak örneği, mümkün ise
hemen arazide, değil ise nem kaybı önlenecek biçimde
laboratuara getirilerek tartılır ve yaş ağırlığı belirlenir.
Daha sonra örnekler kurutma fırınına konarak, 105
°C’de 24 saat bekletilir ve tartılarak kuru ağırlıkları
saptanır. Elde edilen yaş ve kuru ağırlıklardan
yararlanılarak, farklı derinlikler için toprak nem
miktarları hesaplanır.
Gravimetrik yöntem:
Diğer yöntemlerin kalibrasyon
eğrilerinin hazırlanmasında da
kullanılır.
Ancak, yoğun emek ve işgücü
gereksinimi, sonuca ulaşmak için 24
saati aşkın zaman gerektirmesi gibi
dezavantajları da mevcuttur.
Geçirgen bir bloğun elektriksel direncinden
yararlanarak nem ölçümü (Jips blokları):
Yöntem, toprağın nem miktarındaki
değişmenin, toprak ya da toprağa
yerleştirilen jips bloğun elektriksel
özelliklerinde değişme meydana
getirmesi esasına göre çalışır.
Jips blokları 1-15 atm toprak nemi
tansiyonunda, sağlıklı sonuçlar
vermektedir.
Yöntemin Avantajları;
 Yöntemin ucuz olması.
Yöntemin Dezavantajları;
 Tuzdan etkilenmesi,
 Kalibrasyon gerektirmesi,
 Hizmet ömürlerinin kısa olması,
 Diğer yöntemlere göre daha kaba sonuç
vermesi.
Jibs Bloğu
Metal elektrod
Su çıkış noktası
(Damlatıcı)
Sayaca
bağlanır
Elektrik kablosu
Fiberglas kumaş
Blok direnci-toprak nemi ilişkileri
50000
40000
30000
Blok
direnci 20000
(ohm)
10000
5000
4000
3000
2000
1000
0
5
10
15
Toprak nemi, Pw (%)
20
25
30
35
40
Tansiyometreler:
Tansiyometreler, toprak neminin
ölçüleceği profil boyunca her 30 cm’lik
katmanı temsil edecek biçimde
yerleştirilir.
Aynı yerde farklı derinliklere yerleştirilen
tansiyometrelerin oluşturduğu gruba
tansiyometre bataryası adı verilir.
Tipik bir tansiyometre
Lastik tıpa
Saydam boru
Vakum göstergesi
Tansiyometre gövdesi
(içi su dolu)
Seramik
uç
Tansiyometre
Tansiyometreler:
Tansiyometreler, 0-0.85 atm toprak
nemi tansiyonunda, başka bir deyişle
sık sulamalar ile toprak neminin tarla
kapasitesi civarında tutulduğu
koşullarda başarıyla kullanılır.
Tansiyometre kalibrasyon eğrisi
30
Toprak
nemi, 20
Pw (%)
10
0
0
100
200
300
400
500
Tansiyometre okumaları (mb)
600
700
Tansiyometreler:
Düşük toprak nemi düzeylerinde,
seramik uçtan gövdeye hava
girmekte ve ölçmeler sağlıklı
yapılamamaktadır.
Yöntemin Avantajları;
 Araçların ucuz olmaları,
 Kolay kullanımları,
 Sağlıklı sonuç vermeleri,
 Tuzdan etkilenmemeleri,
 Her tür toprak bünyesinde
kullanılabilmeleri.
Nötron yöntemi:
Yöntemin esası, hızlı nötron saçan bir radyoaktif
kaynaktan çıkan nötronların, toprak suyunda
bulunan hidrojen iyonları tarafından
yavaşlatılması ve yavaşlatılmış nötron sayısının
sayaçlarla ölçülmesidir.
Toprak nem ölçmelerinin yapılacağı yerlere, ölçüm
yapılacak derinliğe kadar, genelde alüminyum
malzemeden yapılmış, altı kapalı ölçüm tüpleri
(Access tüpleri) yerleştirilir.
Nötronmetre
0.56
Göstergeler
Access tüpü
Nötron kaynağı
Nötron yöntemi:
Ölçmelerin çok hızlı ve kolay yapılabilmesi
nedeniyle, her 15 veya 20 cm’lik katmanlar için
değerler kolaylıkla alınabilir. Bu ölçüm aralığı,
profildeki nem dağılımının daha hassas
izlenmesini sağlar.
Değerler, sayım oranı, hacim, yüzde ve derinlik
cinsinden belirlenebilir.
Ancak, bu koşulda gravimetrik yöntemle kalibrasyon
eğrisi hazırlanmalıdır.
Kuru ağırlık yüzdesi cinsinden
nem değeri
(%)
Nötron yönteminde kalibrasyon eğrisi
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
0.50 0.52 0.54 0.56 0.58 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70
Gerçek okuma/standart okuma
Yöntemin Avantajları;
 Oldukça sağlıklı sonuç verir,
 Tuzdan etkilenmez,
 Kullanımı hızlı ve kolaydır,
 Dilenen derinliğe kadar okuma yapabilir,
Yöntemin Dezavantajları;
 Nötron kaçışı nedeniyle üst 20-30 cm’lik
katmanda kullanılamaz,
 Pahalı bir yöntemdir,
 Radyoaktif madde içerdiğinden kullanımı
uzmanlık ve dikkat gerektirmektedir.
Toprağın dielektrik sabitesini ölçen yöntemler:
Uygulamada oldukça yeni olan bu yöntemin esası,
toprak suyunun dielektrik sabitesinin ölçülmesi ve
bu değer ile toprağın nem içeriği arasında ilişki
kurulmasıdır.
Uygulamada bu amaçla kullanılan, TDR (Time
Domain Reflectrometry) ve FDR (Frequency
Domain Reflectrometry) olarak adlandırılan iki
ayrı teknoloji mevcuttur.
Toprağın dielektrik sabitesini ölçen
yöntemler:
TDR yönteminde, toprağa batırılan iki
elektrot aracılığıyla yollanan yüksek
frekanslı elektromanyetik dalgaların
toprak suyuna çarparak geri dönenleri
ve gidiş-dönüş arasında kalan zaman
özel bir sayaçla kaydedilir.
TDR (Time Domain Reflektrometry)
0.25
Elektrotlar
Sayaç
TDR (Time Domain Reflektrometry)
Yöntemin Avantajları;
 Üst toprak katmanındaki nem okumasını da
olası kılar,
 Radyoaktif madde içermediğinden tehlike
arz etmez,
 Toprak tuzluluğundan etkilenmez,
 İlk yatırım masrafı oldukça düşüktür.
Yöntemin Dezavantajları;
 Her toprak tipi için kalibrasyon
gerektirmektedir,
 Ölçüm derinliğinin kısıtlıdır.
Toprağın dielektrik sabitesini ölçen
yöntemler:
FDR yönteminde, toprağa dilenen derinlikte
yerleştirilen ölçüm tüpüne salınan bir
probe aracılığıyla radyo dalgaları (yaklaşık
150 Mhz) verilerek toprağın kapasitans
değeri ölçülür.
Yöntemin TDR’ dan farkı, ölçüm tüpü
yardımıyla derin katmanlardan da ölçüm
yapabilmesidir.
FDR (Frequency Domain Reflectrometry
359
Sayaç
Ölçüm
tüpü
Probe
Toprakta Suyun Hareketi
Doymuş koşullarda su hareketi:
Toprak gözeneklerinin su ile dolu olduğu koşulda oluşan
su hareketidir.
Yeraltı suyunun çalışan kuyulara doğru akışı, taban
suyunun kapalı drenaj borularına akışı, sulama
sırasında suyun üst katmanlardaki hareketi doymuş
koşullardaki su hareketine örnek olarak verilebilir.
Doymamış koşullarda su hareketi:
Bu koşulda gözeneklerin tamamı su ile dolu
değildir.
Sulama sırasında, sulamadan sonra ve
bitkilerin su alım sırasında oluşan akış
doymamış koşullardaki su hareketine örnek
olarak verilebilir.
Sulama sırasında suyun toprakta hareketi:
Sulama süresince su infiltrasyonla toprağa
girer ve yerçekimi ile kapillar kuvvetlerin
etkisiyle toprak içerinde alt katmanlara ve
yanlara doğru hareket eder.
Bu sırada, toprak profilinde yukarıdan aşağıya
doğru, çok ıslak, ıslak ve tarla kapasitesi
civarı olmak üzere üç farklı nem bölgesi
oluşur.
Sulama sırasında suyun topraktaki
Uygulanan sulama suyu
Doyma noktası
Çok ıslak
Yerçekimi ile aşağıya doğru nem
hareketi
Islak
Kapillarite ile aşağıya
doğru nem hareketi
Nem hareketi yok
Tarla kapasitesi
civarı
Tarla kapasitesinden
düşük
Sulama sırasında suyun toprakta hareketi:
Etkili kök derinliğinin tamamı belirli bir
sürede tarla kapasitesine ulaşır. Bu
süre, hafif bünyeli topraklarda birkaç
saat, ağır bünyeli topraklarda ise 24-48
saat kadardır.
Sulamadan sonra suyun toprakta hareketi:
Sulamadan sonra suyun topraktaki hareketi
toprak katmanlarına göre farklılık
göstermektedir. Şekilden izleneceği gibi, ilk
10-15 cm’lik üst katmana buharlaşma
bölgesi adı verilir.
Sulamadan sonra suyun topraktaki hareketi
Buharlaşma bölgesi
10-15 cm
15-45 cm
45-90 cm
Asıl kök bölgesi, nem hareketi köklere ve
yukarı doğru
İkinci derece kök bölgesi, nem hareketi
köklere ve aşağıya doğru
Sulamadan sonra suyun toprakta hareketi:
Bitki köklerinin yoğun olarak bulunduğu
asıl kök bölgesi, genellikle 15-45 cm
arasındaki toprak katmanıdır. Bu
bölgedeki suyun önemli bir bölümü
bitki kökleri ile alınır, ksilem dokusu
ile üst organlara taşınır ve yapraklardan
olan terleme ile atmosfere verilir.
Sulamadan sonra suyun toprakta hareketi:
Asıl kök bölgesi altında yer alan ikinci derece kök
bölgesi, genellikle 45-90 cm derinliktedir.
Hareket biçimleri, kontrollü bir sulama sonucunda
oluşacak nem hareketleridir.
Gereğinden fazla su uygulanması durumunda, kötü
drenaj koşulunda taban suyu yükselmesi veya aşırı
buharlaşma ile toprak yüzeyinde tuz birikimi gibi
sorunların oluşması kaçınılmazdır.
Suyun bitki köklerine doğru hareketi:
Bitkiler toprakta tutulan suyu kök uçları ile emerler.
Hava nem dengesinin iyi tesis edildiği koşulda her gün
çok sayıda kılcal kök oluşur.
Kök hücreleri arasında oluşan yüksek ozmotik basınç
söz konusu emilimi sağlar. Ozmotik basıncın toprak
rutubet tansiyonundan yüksek olduğu koşulda
köklerin su alımı gerçekleşir.
Toprağın Su Alma (İnfiltrasyon) Hızı
Toprağın su alma (infiltrasyon) hızı,
belirli zaman süresinde yüzeyden düşey
olarak toprağa giren su derinliği olarak
tanımlanır.
Hız boyutuna sahiptir ve genellikle
cm/h veya mm/h birimleri ile ifade
edilir.
Toprağın su alma hızı;
 Sulama yöntemlerinin seçiminde,
 Yağmurlama sulama yönteminde başlık
debisi ve tertip aralıklarının,
 Damla sulama yönteminde damlatıcı debisi
ve damlatıcı aralığının,
 Tüm sulama yöntemlerinde ise sulama
süresinin belirlenmesinde
başvurulan çok önemli bir parametredir.
İnfiltrasyon hızına etki eden birçok faktör mevcuttur.
Bunlardan önemli olanları,
 Toprak bünyesi,yapısı, organik madde ve nem içeriği,
 Toprağın işlenme durumu,
 Bitki örtüsü,
 Sıkışma düzeyi,
 Toprak yüzeyindeki su yüksekliği,
 Topraktaki tuzların nitelik ve niceliğidir.
Toprağın Su Alma (İnfiltrasyon) Hızı
Su alma hızı değerleri hafif bünyeli
topraklarda yüksek, ağır bünyeli
topraklarda düşük, kireçli topraklarda
yüksek, sodyumlu topraklarda
düşüktür.
Değişik toprak bünyesi için su alma hızı
değerleri
Toprak bünyesi
Kumlu
Kumlu tın
Tınlı
Killi-tınlı
Siltli-killi
Killi
Su alma hızı, mm/h
25.0 – 250.0
13.0 – 76.0
8.0 – 20.0
2.5 – 15.0
0.3 – 5.0
0.1 – 1.0
Çift Silindir İnfiltrometre Ölçmeleri
Çift silindir infiltrometre iç içe geçmiş iki metal
silindirden oluşmaktadır.
İnfiltrasyon ölçmelerinin birbirine yakın olacak
biçimde birden fazla yerde yapılması ve elde edilen
değerlerin ortalamalarının kullanılması
gerekmektedir.
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.
Çift silindirli infiltrometre kesiti ve ölçme aracı
Ölçü göstergesi
Çengelli çubuk
Çengelli çubuk
Ölçü göstergesi
10-15 cm
cm
Ölçme aracı
Toprak
yüzeyi
15-20 cm
cm
20-25 cm
40 cm
40 cm
Çift Silindir İnfiltrometre Ölçmeleri
Elde edilen ölçme sonuçlarından
yararlanılarak 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 milimetrik kağıda işaretlenirse
eğri biçiminde ilişkiler elde edilir.
Su alma hızı ve eklemeli su alma eğrileri
Su alma hızı,mm/h
Eklemeli su alma, mm
240
Eklemeli su alma
eğrisi
210
180
150
120
90
Su alma hızı eğrisi
60
Ortalama su alma
hızı eğrisi
30
0
0
100
200
300
400
Eklemeli zaman, dak
500
600
Eklemeli zaman değerlerine karşılık gelen su alma
hızı, ortalama su alma hızı ve eklemeli su alma
değerleri tam logaritmik kağıda işaretlendiğinde
ise doğrusal ilişkiler elde edilir.
Su alma hızı, mm/h
Eklemeli su alma, mm
1000
Ortalama su alma hızı
Io = aT-b
100
Su alma hızı
I = aT-b
Eklemeli su alma
D = aTb
10
1
1
10
100
Eklemeli zaman, dak
1000
Bu ilişkiler;
I = aT-b
ve
D = aTb
eşitlikleri ile ifade edilmektedir.
Eşitliklerde;
I : Su alma hızı, mm/h,
D : Eklemeli su alma, mm,
T : Eklemeli zaman, dak,
a : Doğrunun ordinatı kestiği noktanın değeri,
b : Doğrunun eğimi, (tan α)’ dır.
Çift Silindir İnfiltrometre Ölçmeleri
Peyzaj alanlarında infiltrasyon hızı
ölçümleri planlamadan önce boş
arazide yapılır ve elde edilen gerçek
infiltrasyon hızı değerleri, yağmurlama
başlıklarının debi ve tertip aralıklarının
belirlenmesinde kullanılır.
Download

toprak nem tansiyonu - Prof. Dr. A. Halim Orta