Sulamanın Tanımı Sınıflandırılması Ve Önemi Kavramları
Ertugrul ERDİN
Ülkemizin yüzölçümünün büyük bir yüzdesi yarı kurak bölgeye girmektedir. Bu nedenle de bu yörelerde genelde tarım yapabilmek için sulamanın yapılması zorunludur. O halde doğal yağış dağılımı ile karşılanmayan bitki su gereksinimi, karşılamak için yapılan bir işlemdir. Eğer bu işlem sadece topraktaki eksik nemi gidermek için yapılıyorsa buna " ıslatıcı sulama" eğer toprak verimliliğini arttırmak için ise "gübreleyici sulama "denir.
Sulama bakımından toprakların da sınıflandırılması hidrodinamik analizlerin ve toprak su miktarını tayini gibi işlemlerin yapılması gerekir.
Toprağın dane boyutunun yapısının, özgül ağırlığının, hacim ağırlığının, boşluk, katı ve su hacimlerinin bulunması yanı sıra; su tutma kapasitesinin devamlı salma noktasının, bitkiye yararlı su miktarlarının bulunması zorunludur.
Piknometre ile bulunan özgül ağırlık değerleri normal topraklarda 2.65 gr/cm3 dolaylarında bulunmaktadır. Hacim ağırlığı değer ise 1,2-1,4 g
r/cm3 değerleri arasında değişir.
Gözeneklilik (porozite) ise toprak hacminin % 35-55' i kadardır. Bu boşluk hacminin % 90 'ından fazlası su ile dolu ise, o zaman kültür bitkileri için zararlı olmaya başlar.
Toprak boşluğunda bulunan suyun boşluk yüzdesi olarak ifade edilmesi ve bunların bitki su gereksinimi karşılama durumları belirtilebilir.
Boşluk oranı olarak topraktaki % SM (su miktarı), Bitki su gereksinimini karşılama durumu
----------------------------------- -------------------------------------------------
% 50-55 En uygun
% 25 Asgari sınır
% 15-20 Solmaya başlama
Belirtileri
Su tutma kapasitesi; drenaj sistemi iyi çalışan bir arazide toprağın tutabileceği en fazla su miktarıdır.
Kumlu toprak Milli toprak
------------- ---------------
En yüksek su tutma kapasitesi 29.2 52.1
Normal su tutma kapasitesi 27.8 48.3
İlişki 95.2 92.7
Ampirik olarak ıslatılmış toprak 1/3 atmosfer altında sızmaya bırakılırsa toprak normal su tutma kapasitesine getirileceği kabul edilebilir.
Çizelge de bol bir yağıştan sonra farklı toprak tiplerindeki normal su tutma kapasitesi ait sayılar görülmektedir.
Derinlik Kumlu mil Killi mil Humuslu toprak
----------------------------------------------------------
0-30 vm 17.65 22.67 44.72
30-60 cm 14.49 14.78 21.24
60-80 cm 10.67 18.16 21.29
Toprağın su tutma kapasitesini biliyorsak, 1 ha arazinin belirli bir derinlikte depolayabileceği su miktarı hesaplanabilir. Devamlı solma noktası; Ekili bitkilerin
solmaya başladığı anda köklerin çevresindeki toprakta bulunun suyun miktarı ile tanımlanır. Solmanın başladığı an devamlı solma noktasıdır.
İri Kum solma noktası % 0.86-1.23
İnce kum Solma noktası % 2.6-3.76
Mil Solma noktası % 4.2-13.0
Kil Solma noktası % 16.8-30.90
Solma noktasındaki su miktarı amprik formüller üzerinden de bulunmaktadır.
Kumlu topraklar için;
Solma noktası: Higroskopik su x 1.6
Milli topraklar için;
Solma noktası: Higroskopik su x 1.4
Killi topraklar için;
Solma noktası: Higroskopik su x 1.2
Solma noktasının 15 atm basınç veya emme gücü tatbik ederek ıslatılmış toprak örneğinin suyunun alınması ile bulunur.
Bu anılan parametreleri tayin etmek için temel arazi ve laboratuvar olmak üzere iki yöntem vardır. Arazideki tayinlerin verileri doğal durumu çok daha iyi karakterize
edebilmektedir.
Sulama faktörlerini ve önemli uygulama kavramlarını aşağıdaki beş noktada toplayabiliriz.
1. Devamlı debi (lt/sn/ha)
2. Sulama dozu (m3/ha,mm)
3.Sulama süresi (dk, saat)
4. Sulama aralığı ve sayısı (T;n)
5. Sulama modülü (lt/sn)
Bunları kısaca inceliyecek olursak; Devamlı debi; bitkinin ve jetasyon döneminde normal gelişmesini sağlamak üzere ha'a sürekli verilen suya devamlı debi denir.
Örnek; Pancarın devamlı debisi; Pancarın günlük su tüketimini mm/gün varsayalım, yani 50 m3/ha. Bu değeri 86400'e bölersek,
d=0.58 lt/sn/ha elde ederiz.İşte bu 0,58 lt/sn/ha değeri pancarın devamlı debisidir.
Sızma ve yüzeysel akış ile kayıplar gözönüne alınırsa, bu değeri % 20-25 oranında büyütmemiz gerekir. Yani o zaman 0.70 lt/sn/ha değerini buluruz. Bu gereksinim bir kısım doğal karşılanıyorsa, örneğin vejatasyonun 6 ayında 360 mm doğal olarak karşılanıyorsa:
0.23 lt/sn/ha'dan düşmek gerekir: 0.70-0.23 =0.47 lt/sn/ha.
peker kamışı ve pamuk için kullanılan debi; 0.605 lt/sn/ha . Bunun 0.467 lt/sn/ha bitki tarafından 0.147 lt/sn/ha ise kanallarda buharlaşır)
Çeltik için:1,1 lt/sn/ha . Çeşitli bitkiler: 0.302 lt/sn/ha kışın taşınma sulaması yapacağımız bağı 30 gün su altında bırakacağımızın ve infiltrasyon hızı 0.0003 mm olduğunun varsayalım:
24 x 60 x 60 x 0.0003 = 26 mm veya 260 m3/ha.gün
260 x 30 = 7800 m3/ha.ay
Sulama dozu: Bir sulumada bir hektara verilmesi gereken suyun hacmidir (m3/ha)
Sulama dozu = A = T.D x(r-f)
A = -------- .10.0000
100
T = Sulama aralığı: f= solma katsayısı
d = devamlı debi; r= normal su tutma kapasitesi
x = toprak derinliği (0.50-0.60)
Örnek: Porozite (TGH)= % 49.6
Normal su tutma kapasitesi: % 36.9
Solma noktası: % 18.4
Devamlı debi: 0.80 lt/sn/ha
Sulama aralığı: 10 gü
nSulama yapıldığında solma noktasında
A = d x T = 10 x 86 400 x 0.8 = 691 m3 = 700 m3
A 700
X = ------- = ------------------ = 0.37 m
100 (r-f) 100 (36.9-18.4)
10.000
A = 0.50 m (36,9 - 8.5) x ---------- m2 = 1420 m3
100
Sulama süresi: sulama dozunun toprak yüzeyinde yayılması ve toprak tarafından alınması için geçen süredir.
t = Sulama süresi
A = Sulama dozu
K = İnfiltrasyon hızı
A
t = ---
K
0.069
t = -----
0.00005 x 60
A x 100 0.069 x 100
x = -------- = --------------- = 0.37 m
r-f 36.9-18.4
Sulama ağırlığı: Bitkilerin susuzluk çektirmeyen birbirini izleyen iki sulamayı ayıran zaman (T)
30 gün 30 gün 30 x 86400 x d
T = ------------------ = ---------- = ---------------= 1680 m3/ha.ay
sulama sayısı n n A
Su gereksinimi;
A = 600 m3 1680 m3/ha.ay
n = --------------- = 3/ay
600 m3/ha
Sulama modülü: Bitkilerin ekili bulundukları parsellere sulama süresince verilen (lt/sn) su miktarıdır. Genelde de devamlı debiden büyük bir akımdan yararlanılır.
m = modül = lt/sn
m. Q = d.T
A d.T
Q = --- = ---- (sn)
m K.107
T.d
m = -----
Q
Q = 1 modülün 1 ha; sulamada geçen süresi
Eğer modül biliniyorsa, bu modülle sulanacak parsel yüzeyi
aşağıdaki ilişki ile bulunabilir:
m
S = -----
K
Normal olarak sulama işlerinin sağlıklı yürütülebilmesi için parsellere 200 m uzunluk, 30-40 m genişlik verilebilir.
Sulama modülü ise 200-250 lt6sn olur. Fransa'da ve bizde 30-35 lt/sn Fas'da ise 15-50 lt/sn modülleri uygulanmaktadır.
Örnek çözüm:
A = 600 m3/ha = 60 mm K = 0.0001 m/sn = 1m3/sn/ha
d = 0.0005 m3/sn/ha = 0.5 lt/sn/ha
m = 0.040 m3/sn olarak verilmiştir.
t,T,S,n ve s değerlerini bulun
t = A/K = 0.060/0.0001 = 10 dk.
T= A/d = 600/0.0005 = 14 gün
S = m/k = 0.0406 0.0001 = 0.04 ha
n = K/d = 1 m3/0.0005 m3 = 2000 parsel
S = n.s = 2 000.0.04 ha = 80 ha
Q = A/m = 600 m3/0.04 m3/sn = 15.000 sn
Buharlaşma: su molekülünün serbest kinetik enerjisi termik enerji (güneş enerjisi) tarafından o kadar artırılırki, bazı su molekülleri yüzeyi terketmek zorunda kalırlar.
Buharlaşma için gerekli enerji, özgün buharlaşma ısısı, L = 600 Cal/gr (O'C de) 100 oC de ise 539 cal/gr.
Bu enerji çevreden alınacağı için de serinleme olur. Serbest su yüzeyinden olan buharlaşmayı su iki yolla acıklıyabiliriz:
1- Difüzyon yöntemi; Bu yöntemin yardımı ile su molekülünün yüzeyden taşınma prosesi incelenir
2- Enerji bütçesi yöntemi: Bu yöntemin yardımı ile de belirli zaman aralığında ortalama su taşınması bulunur.
Penman' ın bulduğu Van Bavel'in geliştirdiği yöntem
(de/lt) Ha + LEa
LE = ----------------------
1 + de/dt
İnfiltrasyon, infiltrasyon hızı ve tayini: infiltrasyon hızı ve infiltrasyon kapasitesi eş anlamlı kullanılır. Belirli durumda ve yapıda bulunan bir toprağın birim alanından birim zamanda geçirilen maksimal yağışın geçişi
(cm/sn) Perkolasyonise doymuş topraktan filtrasyon anlamında kullanılır.
İnfiltrasyonda 5 bölge görülür:
1. Tamamen suyla doymuş bölge (1,5 m)
2. Geçiş bölgesi (5 cm, hemen su içeriği azdır)
3. Transpont bölgesi (Su miktarı ve potansiyeli çok az bir şekilde değişir)
4. Islanma bölgesi (Su miktarı ve gerilimi çok kuvvetli bir şekilde değişir)
5. Islanma cephesi (oldukça çok gerilim gradyantından oluşan bölge)
Philip'e göre infiltrasyon hızı
V = at -0.5+b
V = İnfiltrasyon hızı (cm/sn)
a ve b = Toprağın bağlı sabit
t = Zaman (sn)
Bazı toprak cinslerindeki infiltrasyon hızı aşağıdaki gibidir:
Toprak tipi İnfiltrasyon hızı (mm/h)
1. Kumlu, lös,kumlu tın 11-7
2. Sathı lös, kumlu tın
7-43. Killi,satıh kumlu kın 4-1
4. Kolay şişen toprak 1
doymuş toprakta suyun hareketi hidrolik gradyant akış yolu üzerindeki basınç kaybını
vermektedir.
K = p.g.k p = suyun yoğunluğu
g = yer çekimi
k = iletim sabiti
k = genişgenlik sabiti
k = çakıl
doymamış topraklarda su hareketi matrix potansiyelinin gradyant etkisi artmaktadır.
k ve K azalan su miktarı ile birlikte azalır. Azalma linear değildir. Zira suyun bir kısmı gözeneklerde izole edilir, akış kesitinin değişmesine neden olur.
Transpirasyon-Evaporasyon
(de/dt) Ho + Lea
LE = ----------------------
1 + (de/dT)y-1
LE = Evaporasyon için enerji kullanımı; serbest su yüzeyindeki E ile buharlaşma ısısı L'nin ürünü de/dt = Hava sıcaklığı ile buhar basıncının değişimi (mm Ag/oC)
y = Psikrometer sabiti (= 0.485 mm Ha/C) Ho = Yüzeyde ışınlama bilançosu L = 0.1 cm içinde buharlaşma ısısı Ea = diffuzyon üyesi Ea = 0.35 (0.5 + 0.54 n2)
n2 = 2 m deki rüzgar hızı (m/sn)
es = doymuş buhar basıncı (mm Ag)
e2 = 2 m deki buhar basıncı (mm ag)
İnfiltrasyon hızının tayini: Toprakların süzülme hızı
infiltationrate infiltrametre silindiri ile tayin edilir;
Bu değerin bulunması yağmurlama uygulamasında, suyun toprak üzerine göllenmeden ve serbest akışa geçmeden toprak tarafından rahatça emilmesinde yardımcı olur.
Silindirler arazide temsili yere konur. Ölçüm yapılır. Araçların hayvanların geçtiği veya karınca ve köstebek gibi hayvanların geçtiği yerlere ölçüm yapılmamalıdır. İki silindir birbirine yakın yere çakılır. Çakılırken üst yüzeyinin yatay kalmasına dikkat edilir. Her tarafından yaknasak çakmakla analizin sağlıklı olması sağlanır. 15 cm lik
cakma derinliği yeterlidir.
Silindirin etrafında bir havuz oluşmasına sağlamak gerekir, bunun içinde metal tampon silindir kullanılır. bunun çapı süzülme (infiltrasyon) silindir çapında 30 cm daha da büyüktür. tampon silindirlerin yüksekliği 20 cm dir. ve 5-10 cm deriliğe kadar çakılır. Tampon silindirin içinde sürekli olarak 5 cm yüksekliğinde su bulundurulur. silindir üzerindeki toprak yüzeyinde çamur meydana gelmemesi için silindirin içine çuval kanaviçe yerleştirilir. Süzülme silindiri içinde 10 -13
cm derinliğinde su ile doldurulur. Sonra kanavice kaldırılır. Sağlıklı ölçüm ve okuma için çengel kullanılır. silindir en süratli şekilde doldurulur su seviyesi daha süzülme başlamadan hemen okunur. Gözlem süresi kaydedilir. Çeşitli periyotlarla ölçümler tekrarlanır. Analizin başlangıcında iki okuma arası 5-20 dakika iken; 2 ve 3 okumadan sonra artırılır; 60 dakika sonraki okumalar 30-60 dakika aralıklarla yapılmalıdır.
Su kotu 2,5-50 cm düşmüşse o zaman başlangıçtaki kotu bulacak şekilde su ilave edilir. Silindirdeki su derinliği bütün deney boyunca 7-13 cm arasında korunmalıdır.
Bulunan değerler irdelenir, Anormal görünüyorsa nedeni araştırılır. Deney tamamlanın ca silindir sökülür.
Süzülme hızları
a) toprak yüzeyindeki koşullara
b) Toprak kütlesinin
c) Su miktarına
d) Hidrostatik basınca
e) Mevsimlere
f0 Su ve toprak sıcaklığına
g) Uygulama süresine
h) Suyun ve toprağın kalitesine bağlıdır.
Toprağın suyu emiş hızı zamanla azalır, birkaç saat sonra sabite yakın bir değere varılır. Bu esas süzülme hızıdır.
D = CT ile ifade edilir.
D = Biriken süzülme hızı
C = Birim zamanda biriken süzülme hızları
T = Suyun toprak yüzeyinde kaldığı zaman
n = Grafiğin eğimi (doğrunun eğimi)
Arazide karık süzülme hızı ölçülmesi karıklar küçük hendekçikler olduğuna göre su burada da hareket ederken süzülür, kayıp olur. ölçümü basitçe şekil de görüldüğü gibi yapılabilir. Üst kaba su verilir kronometreye basılır debisi bulunur. Karığın bitişindeki su da aynı şekilde ölçülür. Her ikisi arasındaki fark ise karık boyunca 1
00 m mesafedeki emilen su miktarıdır.