LEVENT BAŞAYİĞİTblog

MALZEME BİLGİSİ
LEVENT BAŞAYİĞİT tarafından 15.04.2013 13:58:07 tarihinde eklendi.
İnsanlardan beklentilerimi sıfıra indirdim. Artık hiç hayal kırıklığına uğramıyorum.

DOSTLUK ÜZERİNE
LEVENT BAŞAYİĞİT tarafından 02.02.2012 13:27:52 tarihinde eklendi.
Bazı insanların hiç eski dostu yoktur. Çünkü onların dostlukları hiç eskimez. Onlar, ancak eskiden beri dost olurlar.
Bazı insanların da hiç eski dostu yoktur. Çünkü onlar birlikteliklerini dostluk üzerine kurmazlar. Onlar hayatlarını kalabalık içinde geçirirler, cenazelerinde ise bir dost bulamazlar.
Levent Başayiğit

SPEKTRORADYOMETRE VE TARIMSAL UYGULAMALARI
LEVENT BAŞAYİĞİT tarafından 31.12.2008 10:10:40 tarihinde eklendi.
Spektroradyometrik yöntemlerin esasları ve spektroradyometreler

Spektrometre uygulamaları atomların, molekül veya iyonların bir enerji düzeyinden bir diğerine geçişi esnasında absorblanan veya yayılan elektromagnetik ışımanın ölçülmesi ve matematiksel metotlar ile yorumlanması esasına dayanmaktadır. Spektroradyometrik cihazlar spektrometrik ölçümlerin radyometrik kalibrasyonlarının sağlandığı aygıtlardır. Spektroradyometreler uydu ve diğer uzaktan algılama sensörlerinde olduğu gibi radyans (radiance) , irradyans (irradiance), reflektans (reflectance) ya da transmisyonun kantitatif ölçümlerine dayanırlar. Spektroradyometrik yöntemlerde temel dayanak ise objelerin elektomagnetik bölgelerde kendine özgü bir yansıma (reflectance/radiance) değerlerinin bulunmasıdır. Bu yansıma değeri objeye renk, doku, parlaklık ve görünüş gibi özellikleri veren kimyasal yapısından kaynaklanmaktadır.

Bitkiler de her obje gibi tipik yansıma değerlerine sahiptir. Bitkinin kompozisyonunda yer alan –CH, –OH, –NH, C=O ve –SH gibi organik yapılardaki atomları arasında bulunan bağların esnemesi ve eğilmeleri sonucu ortaya çıkan enerji IR bölgede absorbe edilmektedir (Chang ve ark., 2001; Pasquini, 2003; Viscarra Rossel ve ark., 2006). Bunun sonucu olarak görünebilir kızıl ötesi bölgede (VNIR) belirgin farklılıklar göstermektedir. Bu farklılıklar Spektroradyometreler yardımıyla her bir dalga boyu için belirlenmekte ve grafik verileri olarak sunulmaktadır.

Spektroradyometrik yöntemler, her hangi bir objeden yansıyan enerjinin reflektans, radyans ya da irradyans değerlerinde ölçümüne dayanmaktadır. Burada radyasyon kaynağı olarak güneş ya da yapay ışımalar kullanılabilmektedir.

Spektroradyometreler bir fotokotlandırıcı veya IR algılayıcı kullanılan sistemlerdir. Işık kaynağından gelen radyasyon dağıtım sisteminde dalga boylarına ayrılarak fotokotlandırıcı veya IR kaydedici tarafından 1-10 nm arasında yüksek çözünürlükte kaydedilmektedir. Spektroradyometreler 375-2500 nm dalga boylarında yansıma ölçümü yapabilen cihazlardır. Bu cihazlar 700 nm de 3.5 nm spektral çözünürlüğe sahiptir. Her bir spektral adım 1.6 nm dir. Radyometrenin dalgaboyu doğruluğu ±1 nm dir. Spektroradyometre 512 kanalda topladığı 16 bitlik analog veriyi sayısal hale dönüştürmektedir. Cihazın kalibrasyonunda beyaz referans olarak alçı bloktan imal edilmiş spektralon kullanılmaktadır. Işınım algılanması 1°, 2°, 3°, 3.5°, 4°, 5°, 7.5°, 8°, 10° ve 25° lik mercekler (foreoptic) ya da kontak prob ve bitki probu ile yapılmaktadır. Arazide kullanmak için tasarlanmış bataryaları ve şarz cihazı, laburatuvar çalışmaları için enerji sağlayıcı adaptörü, ışık kaynağı olarak kullanılan spot lambası (pro lamb), açı ayarlayıcısı su düzeneği ve üç ayaklı sehpa aparatları bulunmaktadır. Verilerin toplanmasında bir ara yüz ve işlenmesinde ise özgün yazılımlar kullanılmaktadır. Bu sayede ölçüm sonucu anında diz üstü bilgisayarda grafik ya da ASCII dosyası olarak görülebilmektedir. Yine arazide bu dosyalarda yer alan rakamlar kullanılarak uygun tahmin modeli kurulabilmektedir.

Çalışmada kullanılan metot spektroskopi de olduğu gibidir. Geliştirilen kantitatif modellerin çoğunda olduğu gibi güvenilir bir standart yöntem ile kalibrasyonu gerekmektedir. Kalibrasyon, spektral veriler ile referans veriler arasında en iyi istatistiksel ilişkiler elde edebilmek için matematiksel olarak hesaplanmış spektral veriler ile yapılmış istatistik işlemlerden oluşmaktadır (Yücel, 2005, Günal ve ark., 2007). Günümüze kadar yapılmış çalışmalarda PCA (temel bileşenler analizi), PLSR (kısmi en küçük kareler regresyonu), GLM (General Linear Model) ve MRA (çoklu regresyon analizi) gibi istatistik modeller kullanılmıştır.

Spektroradyometrik çalışmalarda, ölçülen yansıma değerlerinin logaritması, 1. ve 2. türevi gibi yeni veri türetmeleri kullanılabilmektedir. Ayrıca iki farklı dalga boyunda ölçülmüş yansıma değerlerinin birbirlerine oranlanması ile elde edilen indisler de kullanılmaktadır. NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), DVI (Difference Vegetation Index), IPVI (Infrared Percentage Vegetation Index), RVI (Ratio Vegetation Index), SIPI (Structure intensive rigmen index), PSRI (Plant senescene reflectance index), PRI (phothochemical reflectance index), SR680, SR705, mSR705, mND705, Red-Edge, CI (Curvature Indeks), R1, R2, R3, R4, R5 en yaygın kullanılan indislerdir (Penuelas ve ark., 1995, Merzlyak ve ark., 1999, Gamon ve ark., 1997, Sims ve Gamon, 2002, Zarco-Tejada ve ark., 2002, Haboudane ve ark., 2002, Read ve ark., 2002).

Bitkilerin yansıma karakteristikleri

Bitkiler de ışıma teorisine uygun olarak herhangi bir kaynaktan gelen radyasyonu absorbe ederler, yansıtırlar, yayarlar veya dağıtırlar (Dinç ve ark., 2001). Bu işlemler genellikle bitki yapraklarında gerçekleşir ve hücre duvarından epidermise, hücreler arası boşluktan stomalara her bir yaprak parçası elektromagnetik ışımaya farklı tepkiler gösterirler. Absorpsiyon, özellikle atomlar içindeki elektronların dönme ve açısal ivmelerine bağlı olarak değişmektedir. Elektron yörüngeleri arasındaki geçiş ve çok atomlu moleküllerdeki titreşimsel ve döngüsel hareketler ışık geçişini etkilemektedir (Chandrasekharan, 2005). Bitkiler farklı dalga boylarında farklı absorbsiyon ve yansıtma özellikleri gösterirler (Şekil 1). Görünür bölge (visible) olarak ifade edilen dalga boyları mavi, yeşil ve kırmızı renklerden oluşmakta ve bunlardan mavi dalga boyları klorofil ve karotenid pigmentleri tarafından, kırmızı dalga boyları ise sadece klorofil pigmenti tarafından soğurulmakta, sadece yeşil renk yansıtılmaktadır. Bu nedenle bitkiler yeşil görülmektedir. Absorbe edilen dalga boyları ise çoğunlukla fotosentezde kullanılmaktadır. Fotosentez bitki hücresinin dış kısmında yoğunlaşan kloroplastlarda gerçekleşmektedir. Farklı bitki hücresi kısımlarında soğurulan ışık dalga boyları farklılık göstermektedir. (Merzlyak ve ark., 2003)

Klorofil 500-700 nm dalga boyları arasında enerjiyi absorbe ederken, su ve hücre duvarı ise 1500-2500 nm dalga boylarında daha fazla enerjiyi absorbe etmektedir. Bitkilerde en büyük yansıma değerleri yakın kızılötesi olarak ifade edilen 700-1300 nm dalga boylarında elde edilmekte ve bir çok bitki özelliği bu dalga boylarındaki farklılıklarla ortaya koyulabilmektedir.

Bitkilerde yansımayı etkileyen bazı faktörler vardır. Bu faktörler bitkiden kaynaklanabileceği gibi bazı dış etkilere bağlı da olabilirler. Yaprağın morfolojik yapısı yansımayı etkileyen faktörlerden birisidir. Yaprak morfolojik yapısı özellikle yakın kızılötesi bölgede oluşan yansıma üzerinde etkilidir. Zira bu bölgede çok az absorbe olmaktadır. Bu dalga boylarında absorbe edilecek enerji yaprak sıcaklığının fazla yükselmesine neden olur. Bu da proteinlerin zarar görmesine sebep olacağından bitki gerektiği kadar enerjiyi absorbe ederken aşırı ısınmayı önlemek için kızılötesi ışınları yansıtmaktadır. Öte yandan yaşlı yapraklarla genç yaprakların yansıma değerleri farklıdır. Genç yapraklar yaşlı yapraklara göre daha az yansıma yaparlar (Chandraseharan, 2005). Yaprak yaşının yanında yaprağın taze veya kuru olması da yansımayı etkilemektedir. Kuru yapraklar taze yapraklara göre daha fazla yansımaya neden olmaktadır.

Bitkilerin büyüme dönemleri, bitkilerin yaprak yapısı (geniş yapraklı yada iğne yapraklı olması) gibi etkenlerde yansımayı etkilemektedirler (Dinç ve ark.,2001). Yapraklardaki su kaybı dış etkenlere bağlı olarak ortaya çıkan ve yansımayı etkileyen bir durumdur. Farklı bitkilerde yapraklar koparıldıktan sonra geçen zaman içinde su kaybına bağlı olarak ortaya yansıma farklılıkları çıktığı belirlenmiştir (Foley ve ark, 2005).

Yüksek tuzluluk, besin elementi eksiklikleri veya hastalık ve zararlılar nedeniyle yapraklarda oluşan kloroz veya diğer belirtiler de yansıma özelliklerinde değişime neden olmaktadır. Şekerpancarına hasta ve sağlıklı bitkilerden oluşan yansımalar karşılaştırıldığında özellikle yakın kızılötesi bölgede hastalıklı bitkiler sağlıklı bitkilere göre daha az yansıma göstermişlerdir (Laudien ve ark., 2003).

Yapılan çalışmalarda, bitkilerin en tipik yansımayı yakın kızılötesi bölgede (400-1100 nm) gösterdiğini ortaya koymaktadır. Bu nedenle bitkilerde yapılan spektroradyometrik ölçümler yakın kızılötesi bölgede yoğunlaşmıştır (Jacquemoud and Ustin, 2001).

Bitki özelliklerinin belirlenmesi

Yansıma karakteristiklerinin yaprak klorofil miktarı ve mineral içeriği ile doğrudan ilişkili olduğu gerçeği (Jacquemoud and Ustin, 2001), besin elementi eksikliklerinin de spektral yöntemlerle belirlenebileceği yolunu açmıştır. Yapılan ilk çalışmalarda bitki gelişimi dolayısıyla besin elementi alımının en önemli belirtisi olan klorofil gelişimi üzerine olmuştur. Bütün besin element eksiklikleri de klorofil azalması ya da deformasyonu şeklinde ortaya çıkmakta, klorofil gelişimi ise görünür bölgede (400-700 nm) ve kızılötesi (700-1100 nm) bölgesindeki yansımalarda artışla belirlenmektedir. Klorofilin yapısında en fazla bulunan besin elemeti ise N ve Mg’dur. Bu nedenle N ve Mg eksikliğini yansıma değerlerinde çok yüksek artışlara neden olmaktadır. Bu artış % 90’lara kadar ulaşmaktadır (Silva ve Beyl, 2005).

Diğer besin elementlerinin eksikliğinin belirlenmesinde elektromagnetik ışımanın aynı bölgeleri en doğru sonuçları vermiştir. Bu çerçevede mısır bitkisinde azot eksikliği kırmızı ve yeşil bölgede (500-700 nm), fosfor eksikliğinin mavi bölgede (400-500 nm) belirlenmekte (Osborne ve ark. 2002), buğday bitkisinde ise kontrollü koşullarda oluşturulan N, P, K, Ca ve Mg eksikliği en iyi 280- 1100 nm dalga boylarında ölçülen reflektans değerleri ile saptanabilmektedir (Silva ve Beyl, 2005). Bitki çeşidinin değişmesi besin elementlerinin hassas olduğu dalga boyu üzerinde çok fazla değişiklik göstermemiştir. Bunun temel nedeni ise yansımanın görünebilir kızıl ötesi bölgede daha çok klorofil ve karotinlerden kaynaklanmasıdır. Nitekim pamuktaki azot miktarının belirlenmesinde bitki N içeriğinin % 80’inin 690-730 nm dalga boyundaki enerji yansımasına karşılık geldiği görülmektedir (Read ve ark., 2001).

Diğer yeşil bitkilerde olduğu gibi meyve ağaçlarında da spektroradyometrik yöntemlerle yaprak mineral içeriklerinin tahmin edilebileceği ve elde edilen yansıma değerleri ile laboratuar analizleri arasında çok önemli korelasyonların bulunduğu ifade edilmektedir. Elma ağaçlarında N, Mg, Fe, Zn, ve klorofil miktarlarını belirlemek için ölçülen yansıma değerleri ile analiz sonuçları arasında r2 değerlerinin sıra ile 0.99, 0.68, 0.94, 0.92 ve 0,98 olarak bulunduğu, P, K, Ca, Cu ve Mn için ise 0,97, 0.99, 0.71, 0.92 ve 0.99 olarak belirlendiği ifade edilmiştir. Ayrıca bu çalışmada farklı açılara sahip foreoptik mercekler ile bitki probu kullanımına ilişkin tercihler de tartışmaya açılmıştır (Başayiğit ve ark, 2008).

Yem bitkilerinin kimyasal kompozisyonunun belirlenmesinde de yakın kızıl ötesi bölgede yansıma ölçüm yöntemi ile (NIR) kullanılabilmektedir (Shenk ve ark., 1979). Çalışmalarda yem bitkilerinin protein, selüloz ve lignin gibi kimyasal öğelerinin kesin olarak tahmin edilebildiği bildirilmektedir (Martinello ve ark., 1997; Osborne ve ark. 1993; Fairbrother ve Brink, 1990; Mündel ve Schaalje, 1988; Norris ve ark. 1976). Yembitkilerinde en önemli kalite ölçütleri ise kül, ham protein oranı, ADF, NDF ve makro besin maddeleridir (Mutanga ve ark. 2004; Kellems ve Church, 1998). Son dönemlerde araştırmacılar spektroradyometrik ölçümlerle yembitkilerinde kalitenin belirlenmesine yönelik çalışmalar yapmaktadır (Shenk ve Westerhaus, 1994).

Spektroradyometrik ölçümlerde bitki yeşil alanından olan yansıma (canopy reflectance) görülebilir (400-700 nm) ve yakın kızılötesi (700-900 nm) dalga boylarında birincil olarak klorofil ve yaprak hücre yapısına bağlılığı, bu nedenle belirtilen dalga boyunda bitkideki ham protein, NDF ve ADF içeriğindeki değişimler bitki yeşil alanından olan yansıma (canopy reflectance) verileri ile ölçülebilmektedir (Penuelas ve Filella, 1998).

Nitekim taşınabilir arazi spektroradyometreleri (Hand-Held spactroradiometer) kullanarak bitki yeşil alanından olan yansıma (canopy reflectance) değerleri ile bitki bioması ve azot içeriği arasındaki ilişkiler, mera ıslahı için görülebilir bölgede ölçülen yansıma değerlerinin kullanılabilir olduğu bildirilmiştir (Richardson ve ark. 1983). Bu çalışmalarda görülebilir dalga boylarının kullanımına yönelik uygulamaları başlatmıştır. Ayrıca yembitkilerinde kalitenin esas öğesini oluşturan azot ve klorofilin kimyasal analiz yapılmadan belirlenebilirliği ortaya konmuştur. Manda otu bitkisinde, 500 ve 550 nm’de ölçülen yansıma değerleri ile yapraktaki azot ve klorofil konsantrasyonu arasında çok önemli ilişkinin olduğu tespit edilmiştir (Everitt ve ark. (1985). Benzer sonuçlar farklı bitkiler kullanılarak farklı dalga boylarında elde edilmiştir. İngiliz çiminde, 690-740 nm’lik dalga boyunda belirlenen yansıma (canopy reflectance) değeri ile azot ve klorofil konsantrasyonu arasındaki ilişki ortaya konulmuş, azot ve toplam azot konsantrasyonunun tahmin edilebilmesinde kullanılabileceği bildirilmiştir (Lamb ve ark. 2002). Bu çalışmalarda yalnızca azot ve klorofil içeriğine yoğunlaşmamış, aynı zamanda ADF ve NDF’in belirlenmesine de çalışılmıştır. 368-1100 nm’lik dalga boyunda ölçülen yansıma değerleri ile köpekdişi merasının ADF, NDF ve N içerikleri arsında yakın ve doğrusal bir ilişkinin olduğu belirtilmiştir (Starks ve ark. 2006a).

Belirtilen çalışmalardan farklı olarak, 3 farklı köpek dişi merasında canopy reflectance ve bitkinin ham protein, ADF ve NDF içeriği arasındaki ilişkinin belirlendiği çalışmanın sonucuna göre, ADF ve NDF değerleri ile canopy reflectance arasında düşük bir ilişkinin olduğu buna karşın ham protein içeriği ile canopy reflectance arasında çok önemli bir ilişkinin bulunduğu bildirilmiştir (Starks ve ark. 2006b)

Buna karşın, yakın kızıl ötesi bölgede alınan yansıma değerleri ile ak üçgülün kül, ham protein oranı, NDF, ADF ve ADL değerleri arsındaki belirtme katsayıları sırasıyla, % 95, % 97, % 97, % 96 ve % 88 olarak bulunmuştur (Berardo, 1997). Mera bitkilerinin azot, kalsiyum, magnezyum, fosfor ve potasyum içerikleri ile yansıma değerleri arasındaki ilişkide ise belirtme katsayıları sırasıyla, % 73, % 67, %77, %17 ve % 33 olarak bulunmuştur (Mutanga ve ark. 2005). Tüylü meyveli fiğde farklı dozlarda azotlu gübre uygulanarak N, P, K içeriğinin yakın kızıl ötesi spektroradyometrik yöntemlerle belirlenmesinde ölçülen ve tahmin edilen regresyon değerlerinin 0.935, 0.797 ve 8.884 olarak belirlendiği ve tarla koşullarında bitkiye zarar vermeden yüksek doğrulukla tahmin edilebildiği rapor edilmiştir (Albayrak ve ark., 2007).

Sonuç
Spektroradyometreler çok az bir geçmişe sahip uygulamalardır. Henüz bu uygulamalar gerek spektrometre gerekse fotometre uygulamaları gibi standart bir analiz metodu olarak kullanılmamaktadır. Ancak yapılan araştırmalar yakın gelecekte standart bir metot olarak kullanılabileceği izlenimini vermektedir.

Nanoteknolojinin gelişimi ile bu aygıtların daha küçük, taşınabilir ve arazide kullanılabilir pratikliğe ulaşması spektroradyometri uygulamaları konusunda daha fazla araştırma yapmayı zorunlu kılmaktadır.

Spektroradyometrik uygulamalar analitik yöntemlerle karşılaştırıldığında çeşitli avantajları ve dezavantajları bulunmaktadır. Bu avantajlardan en önemlisi tüm aparatları ile birlikte arazide taşınabilir olmasıdır. Bu sayede örnekleme ile analiz aynı anda, kısa bir sürede ve arazide yapılabilmektedir. Bu araçlar ile canlı bitkiler üzerinde ve bitki yaprağı ya da dokusu tahrip edilmeden analiz yapılabilmektedir. Geleneksel analiz metotlarına göre çok hızlıdır. Birkaç saniyelik ölçüm ile yüzlerce rakam elde etmek mümkündür (her bir dalga boyunda 325-2500 nm arasında reflektans ve radyans olarak). Elde edilen bu değerler ile birden fazla parametre veya bileşen için tahmin yapılabilmektedir. Bu rakamlar kullanılarak uygun modelleme ve istatistiksel sonuca ulaşmak mümkün olabilmektedir. Bu sistemlerde örneklerin analize hazırlanması için özel bir çalışmaya gereksinim duyulmamaktadır. Analitik metotlarda olduğu gibi çözelti hazırlama ve kimyasal madde kullanılmadığından özel bir kimya bilgisi gerektirmeyen çevre dostu bir metot olacaktır.

Spektroradyometri uygulamalarının avantajları yanında dezavantajları da bulunmaktadır. En önemli dezavantajı ise mevcut hali ile tüm bitkilerin istatistik olarak değerlendirilebileceği kadar veri kaydının bulunmamasıdır. Bu nedenle uzun bir süre tek başına kullanılabilmesi mümkün görünmemektedir. Spektroskopik yöntemlerin doğruluğu kalibrasyona ve kullanılan referans metodun hassasiyeti ve doğruluğuna bağlıdır. Benzer olarak spektroradyometrede de karşılaştırmaların yapılabildiği doğruluğu kabul edilmiş olan referans metotların kullanılması gerekmektedir. Her şeye rağmen spektroradyometre uygulamaları gelecek için ümit vermektedir.

Sonuçta, spektroradyometreler ile arazide elde edilen bitkilere ait yansıma değerleri yine arazide diz üstü bilgisayar ile değerlendirilebilecektir. Böylece bitkinin besin elementi eksikliği belirli bir doğrulukta tahmin edilebilecek, çeşit-vejetasyon dönemi-iklim ve toprak gibi diğer özellikler de göz önünde bulundurarak ihtiyaç olan gübrenin çeşit ve miktarının hesaplanabildiği standart bir metot geliştirilebilecektir.
NOT: Bu yazı “Başayiğit, L., Albayrak, S., Şenol, H., Akgül, H., 2008. Spektroradyometre Verileri İle Bitki Besin Elementi İçeriğinin Tahmin Edilebilirliği. 4. Ulusal Bitki Besleme ve Gübre Kongresi. Konya.” kaynağından özetlenmiştir.

Eğirdir Gölü ve Erozyon
LEVENT BAŞAYİĞİT tarafından 21.11.2008 15:28:16 tarihinde eklendi.
Toprak, yeryüzünde yaşayan tüm canlılara çeşitli yönleriyle fayda sağlamakta, canlılara bu faydaları sağlarken doğal koşullar altında kendini yenilemekte ve sürekliliğini korumaktadır. Ancak insanların artan gereksinimlerini karşılamak amacıyla toprağı doğasına aykırı kullanımı toprak ve toprakla ilişkili tüm varlıklar için birçok tehlikeyi de birlikte getirmektedir.

Topraklar, insanların tarımsal faaliyetlere başlamasıyla ortaya çıkan ve gerekli önlemlerin alınmaması halinde artarak devam eden erozyonla yok olmaktadır. Türkiye, topoğrafik yapısı ve yağış karakteristiği nedeniyle erozyonun şiddetli olarak görüldüğü ve yoğun risk altında yer aldığı topraklara sahiptir. Türkiye’de erozyon tehlikesi altında bulunan toprakların % 99’unda erozyon çeşidi su erozyonudur.

Eğirdir gölü Türkiye’nin 4., göller bölgesinin ise 2. büyük gölüdür. Eğirdir gölü, Isparta ilini de kapsayan bir çok yerleşim birimi için içme suyu, tarım alanları için de sulama suyu kaynağı olarak kullanılmaktadır. Gölden alınan sularla 45.881 ha tarım alanı sulanmaktadır (Altınbilek, 1998). Eğirdir gölünden geçmiş yıllarda sulama suyu temini ve gölün mansabında yer alan Kovada I ve II HES’lerden enerji üretimi için faydalanılmıştır. 1997 yılından itibaren ise Isparta iline içme-kullanma amaçlı yıllık 30 hm3’lük su verilmektedir. Eğirdir gölü su potansiyelinden faydalanılarak doğrudan gölden pompajla çekilen sulama amaçlı su miktarı 1992 yılı rakamlarına göre 109 hm3’e ulaşmıştır. Göl yöre halkı için balıkçılık kaynağı olarak kullanılmaktadır. Ayrıca göl ve çevresi bitki ve kuş türleri yönüyle doğal zenginliğe sahip turizm bölgesidir (Çakmak, 1998).

Eğirdir gölü su toplama havzası Isparta ilinin kuzey-kuzeydoğu sınırını oluşturmaktadır. Havza Acıgöl, Akşehir, Eber, Burdur, Kovada ve Beyşehir göllerinin havzaları ile çevrilidir. Eğirdir gölü havzası 5 ilçe merkezi, 17 belde ve 59 köyden oluşan toplam 81 yerleşim birimini kapsar. Toplam alanı 3289.4 km2 olan havzanın 465.8 km2’si Eğirdir gölü rezervuarına aittir. Havza alanından Eğirdir gölü rezervuarına ait alan çıkarıldığında kalan net alan ise 2823.6 km2 olmaktadır. Havzanın deniz seviyesinden yüksekliği 930-2750 m arasında değişmektedir.

Teknolojideki gelişmeler erozyonu belirlemede kullanılan modeller için gerekli olan parametrelerin sayısal katmanlar halinde depolanarak matematiksel ilişkiler yardımıyla tahmin edilmesine yardım etmektedir. Bu gün erozyon tahmin modellerinin tamamında gerekli parametrelerin büyük çoğunluğu Uzaktan Algılama Metodu (UA) yardımıyla ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) kullanılarak yüksek bir doğruluk derecesi ile tahmin edilebilmektedir. Ayrıca bu sistemler büyük havzalarda bile binlerce veriyi birbirleri ile ilişkilendirebilmekte, matematiksel denklemleri ve modelleme işlemini çok kısa sürede gerçekleştirebilmektedir. Bu sistemlerin grafik tabanlı olması sonuçların haritalar halinde sunulmasına olanak sağlamaktadır.

Eğirdir göl havzasında meydana gelen erozyonu tahmin etmek üzere yapılan çalışmada Morgan et. all. (1984) tarafından geliştirilen (MMF) ve daha sonra Morgan (2001) tarafından yeniden düzenlenen modifiye edilmiş Morgan-Morgan-Finney (mMMF) metodu kullanılmış, buna göre göl havzasının % 24.4’ünde yıllık toprak kaybı 0-0.001 kg/m2 , % 8.2’sinde 0.001-0.01 kg/m2 , % 4.4’ünde 0.01-0.05 kg/m2 ve % 2.0’ sinde 0.05-0.1 kg/m2 arasında belirlenmiştir. Yıllık toprak kaybı 0.1-1.0 kg/m2 arasında olan alanların toplamı % 4.8 , toprak kaybı 1-5 kg/m2 arasında olan alanların toplamı % 21.2 ve toprak kaybı 5-10 kg/m2 arasında olan alanların toplamı ise % 7.7 olarak belirlenmiştir.

Toprak kayıpları sınıfları ve kapladığı alanlar

Toprak Kaybı Toprak Kaybı Alan (ha) Alan (%)
(kg/m2/yıl) (ton/hektar/yıl)
0.000-0.001 0.00-0.01 68954.4 24.42
0.001-0.010 0.01-0.10 23182.5 8.21
0.010-0.050 0.10-0.50 12537.2 4.44
0.050-0.100 0.50-1.00 5760.3 2.04
0.100-0.250 1.00-2.50 5195.6 1.84
0.250-0.500 2.50-5.00 2964.9 1.05
0.500-0.750 5.00-7.50 3331.9 1.18
0.750-1.000 7.50-10.0 2004.8 0.71
1.000-5.000 10.0-50.0 59946.8 21.23
5.000-10.00 50.0-100 21742.4 7.70
10.00-50.00 100-500 20076.3 7.11
Tamamen
Aşınmış
Alanlar 56671.4 20.07
Toplam 282368.5 100.00

Sonuç olarak: havzadan ayrılan toprakların gidebileceği tek yer Eğirdir gölü rezervuarıdır. Uygulanan modele göre havzanın yıllık toprak kaybı toplamı 6.112.500 ton olarak hesaplanmıştır. Eğirdir gölü rezervuarı 4.361 hm3 olarak belirtilmektedir (Çakmak, 1998). Mevcut erozyonun aynı ivme ile devam etmesi halinde göl rezervuarını dolduracak miktarda göle gelecek toprak kaybı için tahmin edilen süre yaklaşık 700 yıldır. Toprak oluşum süreci göz önüne alındığında göl havzasının ve rezervuarının gelecekte büyük bir erozyon tehlikesi altında olduğu görülmektedir. Ayrıca göl suyunun faydalanılamayacak derecede oluşacak fiziksel kirlenme için gereken sürenin daha az olacağı kesindir. Oluşan erozyona tarımsal atık ve artıkların neden olduğu kimyasal ve biyolojik kirlenmenin etkisi de eklendiği zaman bu süre çok daha az olacaktır.

NOT: Bu yazı “Başayiğit, L., Dinç, U., 2003. Eğirdir Gölü Su Toplama Havzasında Oluşan Toprak Kayıplarını Tahmin Etmeye Yönelik Bir Çalışma. Ç.Ü. Ziraat Fakültesi Dergisi, 18 (2): 51-60.” kaynağından özetlenmiştir.


UZAKTAN ALGILAMA VE COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİNİN TOPRAK ETÜD VE HARİTALAMA ÇALIŞMALARINDA KULLANIMI
LEVENT BAŞAYİĞİT tarafından 21.11.2008 15:26:43 tarihinde eklendi.
Toprak etüdü ve haritalama, herhangi bir alandaki toprakların sistemli olarak incelenip tanımlanması ve benzer grupların aynı sınırlar altında birleştirilerek ölçekli şekilde haritalanması işlemidir (Soil Survey Staff, 1993).

Toprak etüd ve haritalama çalışmaları, arazi özelliklerinin ve toprağın üçüncü boyutunun başka bir değişle, derinliğine olan kesitinin incelenmesini kapsamaktadır. Toprak etüd ve haritalama çalışmalarında temel amaç; toprakların önemli karakteristiklerini bulmak, belirli sınıflama üniteleri içerisinde sınıflamak, toprak çeşitleri arasındaki sınırları çizmek ve çeşitli kullanımlara uygunluklarını belirlemektir (Dinç ve Şenol, 1997).

Toprak etüd ve haritalama işlemi büro, arazi ve laboratuar çalışmalarından oluşmaktadır. Büro çalışması; temel kartografik materyalin hazırlanması, sonuç haritalarının üretilmesi ve raporunun yazılması, arazi çalışmaları; toprakların tanımlanması, örneklenmesi ve sınırlarının çizilmesi, laboratuar çalışmaları ise; toprakların sahip olduğu özelliklerin analizlerle belirlenmesi işlerinden oluşmaktadır. Bilgisayar teknolojileri gerek büro gerekse arazi çalışmalarında etkin biçimde kullanılmaktadır.

Hızla gelişen teknoloji her alanda olduğu gibi tarımsal uygulamalarda da kullanım olanakları bulmuştur. Gelişen teknoloji ile birlikte
Uzaktan Algılama (UA), Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ve Küresel Konum Bulma Sistemleri (KKS) toprak etüd ve haritalama çalışmalarında yerini almıştır.

Uzaktan algılama sözcüğü, obje, alan veya olaylar hakkında fiziksel bir değinimde bulunmaksızın herhangi bir uzaklıktan yapılan ölçümlerle veri sağlama bilimi veya sanatı olarak tanımlanmaktadır (Lindenlaub, 1976; Haberle ve ark., 1979; Dinç, 1980, Lillesand and Kiefer, 2000). Uzaktan algılamanın temeli objelerin sahip olduğu özelliklerine göre konum, zaman ve koşullara bağlı olarak kendilerinden yansıyan enerjinin bir algılayıcı tarafından farklı dalga boylarında ölçülmesine dayanmaktadır. Uzaktan algılamanın gelişimi hava fotoğrafları ile başlamakla birlikte 1972 yılında ”Yeryüzü Kaynakları Teknoloji Uydusu” LANDSAT 1’in uzaya gönderilmesiyle yeryüzüne ait bilgilerin sağlanması ve kullanılmasında yeni ufuklar açılmıştır. 1975 yılında LANDSAT 2 uydusu ile devam eden LANDSAT programı bugün LANDSAT 7 ile sürmektedir. Bir diğer uydu programı olan SPOT’ın ilk uydusu 1978 yılında uzaya gönderilmiştir. SPOT programı SPOT 1,2,3 ve 4’ün ardından SPOT 5 ile halen sürmektedir. Ayrıca RADARSAT, IRS, RESURS-01, ADEOS, JERS-1 gibi diğer orta çözünürlüklü uydular, SPIN-2, IKONOS, QuickBird, OrbView-3, EROS gibi yüksek çözünürlüklü uydular ve NOAA, GOES ve AHVRR gibi okyanus ve meteoroloji çalışmalarında kullanılan düşük çözünürlüklü uydularla yeryüzüne ait veriler sağlanmaktadır (Sesören, 1998, Lillesand and Kiefer, 2000).

Dünyada 1972 yılında LANDSAT 1 ile başlayan uydu verilerinin jeoloji, hidroloji, bitki örtüsü, arazi kullanımı ve toprak etüdü konularında kullanımı ülkemizde ilk kez 1975 yılında gerçekleştirilmiştir. Ülkemizde uydu verilerinin toprak etüd ve haritalama çalışmalarında kullanımının araştırılması ise 1980 yılında olmuştur (Dinç, 1980). Bu çalışmayı LANDSAT, SPOT ve IRS uydularından elde edilen veriler ile yapılan arazi kullanımı, bitki örtüsü, tuzlu alanların belirlenmesi, verim tahmini, kar örtüsü tahmini, taşkın zararlarının belirlenmesi, hidroloji ve jeoloji uygulamaları ve erozyon alanlarının belirlenmesi çalışmaları izlemiştir (Dinç ve Şenol, 1997, Dinç ve ark.,2000). Türkiye'nin ilk yer gözlem uydusu BİLSAT, 26 Eylül Cuma günü Rusya'nın Plesetsk kasabasından fırlatılmış, pil hücrelerinden iki tanesinin ömrünü tamamlaması ile Ağustos 2006 tarihi itibarı ile enerji depolayamaz duruma gelmiş ve bu nedenle operasyonlar sona ermiştir.

Özellikle 1990’lı yıllarda bilgisayar teknolojilerindeki sıçrama, uydu verilerinin bilgisayar ortamında işlenmesini ve değerlendirilmesini daha etkili hale getirmiştir. Ayrıca bu amaca yönelik özel yazılımların, haritaları bilgisayar ortamına aktarılmasına olanak sağlayan donanımların ve veri girişini kolaylaştıran sistemlerin geliştirilmesi uydu verilerinin daha önce hazırlanmış olan haritalar ve konumsal verilerle birlikte değerlendirilmesine olanak sağlamıştır. Uydu teknolojilerindeki gelişim yalnızca görüntü sağlayan uydularla sınırlı kalmamış aynı zamanda iletişim uydularında da olmuştur. Böylece pratik kullanıma uygun, taşınabilir cihazlarla dünyanın her yerinden uydular ile iletişim kurmak ve arazide bulunulan konumu belirlemekte olanaklı hale gelmiştir.

Günümüzde 0.6 x1 0.6 m çözünürlükte veri sağlayan uydular, yüz binlerce hücre içeren onlarca harita katmanlarını birbirleri ile ilişkilendirebilen CBS yazılımları ve bu verileri birkaç dakika içerisinde proses edebilen hızlı donanımlar (ESRI;1997), ayrıca yersel kontrollerde uydulardan elde ettiği konum verilerini 0.5/20 mm hassasiyetten başlayan doğrulukta verebilen KKS toprak etüd ve haritalama çalışmalarında kullanılmaktadır (http://www.leica-geosystems.com/product/).

Coğrafi bilgi sistemleri genellikle, bir alan, durum yada olaylar hakkında verileri toplamaya, depolamaya, analiz etmeye, işlemeye, yaygınlaştırmaya ve sunmaya yarayan yazılım ve donanım sistemleri bütünü olarak tanımlanmaktadır (Dueker and Kjerne, 1989; Lillesand and Kiefer, 2000). Coğrafi bilgi sistemlerinde giriş verisinin kaynağını haritalar, fotoğraflar, uydu verileri, manyetik ölçümler, KKS ölçümleri ve diğer sayısal değerler oluşturmaktadır. Verilerin coğrafi bilgi sistemlerine aktarılmasındaki metodlar ise, sayısallaştırma, tarayıcılar, manyetik ortam, tekst dosyaları ve rakamsal tablo verileridir. Bu veriler çizgisel, noktasal ve alansal formatta sisteme tanıtılmaktadır. Coğrafi bilgi sistemleri bu verilerin birbirleri ile ilişkilendirilmesine olanak sağlayan, verileri ölçekli haritalar haline dönüştürebilen ve sorgulayabilen özellikler ile donatılmıştır. Ayrıca bu sistemlerde çizgi (vector) tabanlı harita katmanlarını hücre (raster) tabanlı haritala katmanları üzerine çakıştırmaya (overlay) ve birbirlerine dönüştürmeye olanak sağlayan yazılımlar bulunmaktadır (ESRI, 1997).

Coğrafi bilgi sistemleri ile hazırlanan bu harita, her bir haritalama ünitesi için oluşturulan veri tabanına eklenecek olan yeni bilgilere göre sonuçlar üretebilecek yapıdadır. Nitekim toprak etüd ve haritalama çalışmalarında diğer bilgisayar uygulamaları başlığı altında anlatılacak olan yazılımlar yardımıyla bulunan sonuçların bu veri tabanına eklenmesiyle çalışma alanının ideal arazi kullanım planlaması, tarımsal kullanıma uygunluk sınıfları haritaları da istenilen ölçekte üretilebilmekte, bu özelliklerin kapladığı alanlar hesaplanabilmektedir.

Küresel konum bulma sistemleri (Global Positioning System) 1970’li yıllarda askeri savunma amaçlı olarak projelenmiş ve hayata geçirilmiştir. Günümüzde sivil amaçlara da hizmet veren bu sistem dünya çevresinde sabit yörüngede harekete eden 24 uydudan oluşan ana gurup ve 6 farklı yörünge üzerinde hareket eden 4 uydudan oluşan ikincil gurup uydular sisteminden oluşmaktadır. Bu uydular dünya etrafındaki bir turunu 12 saatte tamamlamakta ve yeryüzüne verileri radyo sinyalleri ile göndermektedir. Böylece dünyanın her yerinden günün her saatinde yörüngede 15? den daha büyük kesme açısıyla yer alan en az 4 uydu ile iletişim kurmak ve veri almak mümkün olmaktadır (Lillesand and Kiefer, 2000).

Uydulardan veri alan KKS ile aygıtın hassasiyetine bağlı olarak 0.5/20 mm ile 20 m arasında hata payı ile veri alınabilmektedir. KKS toprak etüd ve haritalama çalışmalarında temel kartoğrafik materyalin arazide kontrolü aşamasında kullanılmaktadır. Temel kartoğrafik materyalde oluşturulan her bir haritalama ünitesinin yüzey karakteristiğinin kontrolü ve derinliğine olan özelliğinin tanımlanması için o alanda çalışma yapmak gerekmektedir. Arazide alanın yeri KKS ile belirlenmektedir.

Ülkemiz GAP bölgesinde sayısal uydu verileri yardımıyla temel toprak etüdleri yapılması amacıyla arid bölgeler için geçerli yeni metotlar geliştirilmiş ve uygulanmıştır. Bu çalışmalarda unsupervised sınıflama metodu ile % 0.5 eğimli yüzeyler bile ayırt edilmiştir (Dinç ve ark.,1992). GAP alanında LANDSAT TM ile Adıyaman-Kahta sulama ovası topraklarının detaylı toprak etüd haritasını hazırlanmış, unsupervised sınıflama metodu ile yapılan bu çalışmada seri sınırları % 90 doğrulukla, eğim, taşlılık, tuzluluk, drenaj, üst toprak tekstürü ve drenaj fazları % 95 doğrulukla ayırt edilmiştir (Başayiğit ve ark., 1999).
GAP bölgesi toprakları üzerinde oluştuğu ana materyallerin farklı olduğu 15 farklı serinin karşılaştırılmasında özellikle tekstür, kireç ve toprak rengine bağlı olarak yansıma değerleri arasında büyük ilişki belirlenmiştir (Öztekin ve ark., 1999). Ancak çalışmalar göstermiştirki, uydu verilerinin toprak etüd ve haritalama çalışmalarında başarıyla kullanılabilmesi için bazı şartların bir arada bulunması gerekmektedir. Bunlardan birincisi uydu verilerinin yeryüzüne ait bilgilerin sağlanması için de gerekli olan bulutluluk durumudur. Uydu verisinin alındığı dönemde bulutluluğun olamaması gerekmektedir. Bir diğeri ise aynı dönemde toprak yüzeyinin bitkiler ile örtülü olmaması toprak etüd ve haritalama çalışmalarının doğruluğu için zorunludur. Bu şartlara uyan bölgeler özellikle arid bölge topraklarıdır.

Coğrafi bilgi sistemleri sayısal ortama aktarılan verilerin tekrarlı kullanılması avantajı ile büro çalışmaları için büyük kolaylıklar sağlamaktadır. Ayrıca günümüzde herhangi bir araştırmada bir kez hazırlanan sayısal haritaların ya da veri katmanının birçok çalışmada kullanılabilmesi, çalışmaların maliyetini ve harcanan zamanı azaltmaktadır. Oluşturulan sayısal haritaların bir birleri üzerine bindirilmesi ölçek ve detayın istenilen şekilde seçilmesi sonuç verilerinin üretilmesinde kolaylık sağlamaktadır.

Arazi çalışmalarında kullanılan konum bulma sistemleri cihazın kalite ve teknolojisine bağlı olarak 0.5/20 mm den başlayan hassasiyetle konum belirlemeye olanak sağlamaktadır. Bu sistemlerin kullanılmasında hata payı ya gerekli olan 4 uydu ile olan iletişimin ağaç, bina gibi perdeleyicilerle engellenmesi, yada su yüzeyi gibi parlak yüzeylerin uydudan gelen sinyalleri dağıtan özelliklerden kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte bu cihazlarla yapılan 10 m’lik bir hata 1/25.000 ölçekli harita üzerinde (0.4 mm)bir çizgi kalınlığını geçmemektedir.

Toprak etüd ve haritalama çalışmalarında arazi etüdleri sırasında konumun doğru olarak belirlenememesinden kaynaklanan hatalar, alan için tanımlamaların eksik ya da yanlış olmasından daha büyük hatalara sebep olmakta, toprak haritasının başarısını ve kalitesini düşürmektedir. Ayrıca araziye adaptasyonda bir kez yapılan hata, komşu alanların konumunun da belirlenmesinde hatalara veya kaymalara sebep olmaktadır. Bu tip hatalar harita üzerinde ardışık olarak artmakta ve sonuçta çalışma için büyük yanlışlıklara sebep olmaktadır. Bu sebeple, küresel konum bulma sistemlerinin arazide konum bulma için kullanımı toprak haritasının başarısını doğrudan etkilemektedir.

NOT: Bu yazı “Başayiğit, L, Dinç, U., 2001. Toprak Etüd ve Haritalama Çalışmalarında Bilgisayar Teknolojilerinin Kullanımı, Tarımda Bilişim Teknolojileri 4. Sempozyumu,Sütçüimam Üniversitesi, Kahramanmaraş, s 283-291” kaynağından özetlenmiştir.