Yağmurlama denemeleri ile sıçrama ve yüzey erozyonu sedimentlerinde agregat büyüklük dağılımı ve organik karbon değişimlerinin incelenmesi

Abstract

Toprakların erozyonun parçalanma ve taşınma süreçlerine olan duyarlılığı genel itibariyle agregat parçalanma mekanizmaları tarafından kontrol edilmektedir. Bu çalışma ile Ankara ilindeki yarı kurak bir havzadan üç farklı kullanım türünü (işlemeli tarım alanı, mera ve ağaçlandırma alanı) temsilen alınan topraklarda agregat parçalanması ve toprak organik karbon (OK) kapsamları arasındaki ilişkilerin laboratuar koşullarında araştırılması amaçlanmıştır. İki farklı yağış şiddeti (80 ve 120 mm saat-1) koşulunda ve üç farklı eğim dikliği (% 9, 15 ve 20) için yağmurlama denemeleri gerçekleştirilmiştir. Sıçrayan ve yüzey akış ile taşınan sedimentler 60 dk'lık yağmurlama esnasında her 5 dakikada bir toplanmıştır. Toplanan 1143 adet sediment örneğinin agregat büyüklük dağılımları (ABD) çıkarılmış ve dağılımlardan ortalama ağırlık çapı (OAÇ, mm) değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen OAÇ (mm) değerlerine karşılık gelen agregat büyüklüklerinin OK kapsamları belirlenerek, OAÇ ve OK arasındaki detaylı ilişkiler çeşitli istatistiksel yaklaşımlar ile modellenmeye çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar, yağış şiddeti, eğim dikliği ve arazi kullanımlarının agregat parçalanma mekanizmaları üzerine istatistiksel olarak önemli düzeylerde (P < 0,05) etki ettiğini işaret etmektedir. İlaveten, sıçrayan ve yüzey akışlar ile taşınan sedimentlerin ABD'ları Log-normal, Fraktal ve Weibull dağılımlar ile modellenerek karşılaştırılmıştır. Ayrıca çalışma kapsamında, ıslak eleme koşulları altında 5 farklı agregat dayanım yöntemi karşılaştırılmış ve toprak sistemi içerisinde agregat parçalanmasına sebep olan fiziksel süreçleri yansıtabilme yeteneklerine göre değerlendirilmiştir.Anahtar Kelimeler: Agregat parçalanması, toprak organik karbonu (OK), yağmurlama denemesi, ortalama ağırlık çapı (OAÇ)

Soil susceptibility to detachment and transport sub-processes of erosion is generally controlled by aggregate breakdown mechanism. In this study we aimed to investigate to relationships between aggregate disintegration and soil organic carbon content (OC) in laboratory conditions using the soils of three different land uses (cultivated agricultural land, grassland and plantation area), taken from a semi arid catchment, located in Ankara. The rainfall simulations were conducted with the three slope degrees (%9, 15 and 20) under two rainfall intensities (80 and 120 mm h-1). Splashed and transported sediments were collected every 5 min during 60 min rainfall simulations. And Aggregate Size Distributions (ASD) of the collected 1143 samples were measured and Mean Weigth Diameter (MWD, mm) values derived from ASD values were calculated. According to obtained MWD values, OC of sediments were measured and detailed relationships between these variables were performed to model with different statistical approaches. Results clearly indicated that rainfall intensity, slope degree and land use have had statistically significant (P < 0,05) effects on aggregate breakdown mechanisms. Additionaly, ASD of the splashed and transported soil sediments were modelled and compared by means of Log-normal, Fractal and Weibull distribution. In this study, we have also compared five different breakdown mechanisms or methods of measuring aggregate stability under wet sieving conditions and evaluated them in terms of their ability to simulate physical processes that cause aggregate instability in the soil system.Key Words : Aggregate breakdown, soil organic carbon (OC), rainfall simulation, mean weigth diameter (MWD)