3.Ulusal Hidrolojide İzotop Teknikleri Sempozyumu - DSİ Genel ...
3.Ulusal Hidrolojide İzotop Teknikleri Sempozyumu - DSİ Genel ...
3.Ulusal Hidrolojide İzotop Teknikleri Sempozyumu - DSİ Genel ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
1. GİRİŞ<br />
Tarımsal hidroloji, bitkisel üretim yapılan alanlarda su kaynaklarının etkin yönetimini, ve çevre ve<br />
gıda güvenliğini sağlamak amacıyla hidrolojik süreçleri inceleyen bir bilim dalıdır. Radyoaktif ve<br />
kararlı izotopların kullanıldığı nükleer teknikler tarımsal hidroloji uygulamalarında verimliliğin<br />
arttırılması, çevresel kirleticilerin tanınması, izlenmesi ve zararlarından korunma, ve kaynak<br />
geliştirme çalışmalarında kullanılmaktadır. Tarımsal verimlilik için uygun bitki besin maddelerinin<br />
ve bitki koruma önlemlerinin uygulanması yanında toprakta optimum düzeyde bir su dengesinin<br />
sağlanması gerekir. Yeterli miktarlarda bitki besin maddesi bulunduran topraklarda bitkilerin<br />
gelişmesi ve verim artışında en önemli etmen sudur. Toprakta suyun fazlalığı bitki gelişimi için<br />
zararlı olmakta, yetersizliği ise verimde önemli azalmalara neden olmaktadır. Bu nedenle topraktaki<br />
su miktarı ölçülerek izlenmelidir. Sulu tarımda toprağa verilecek su miktarı ile sulama zamanının<br />
belirlenmesine dayanan uygun sulama programlarının uygulanması ve kuru tarımda ise toprakta<br />
bulunan sudan en iyi şekilde yararlanılabilmesi, toprak suyunun sürekli olarak kontrol edilmesi ve<br />
su miktarının doğru olarak belirlenmesi ile mümkündür.<br />
Nükleer teknikler toprak nemi ( 18 O, 2 H, nötronmetre ile) ölçümü yanında tarımsal hidroloji ile<br />
ilişkili diğer birçok alanda da kullanılmaktadır. Bu çalışmalar; gübre kullanım etkinliğinin<br />
belirlenmesi ( 15 N, 32 P izotopları ile), biyolojik nitrojen fiksasyonu, bitki kalıntıları, fosfat kayaçları<br />
gibi farklı kaynaklardan besin sağlanması, tarımsal kirleticilerin su kaynaklarına karışma yolları,<br />
süreçlerinin belirlenmesi ve gerekli önlemlerin alınması ( 18 O, 2 H, 15 N izotopları ile), pestisit<br />
kalıntılarının analizi ( 14 C izotopu ile), toprak erozyonunun belirlenmesi ( 137 Cs, 210 Pb, 7 Be izotopları<br />
ile), tuz ve kuraklığa dayanıklı bitkilerin seçilmesi ( 13 C izotopu ile), bitki kalıntılarının toprak<br />
stabilizasyonuna katılım etkisi ve verimliliğin arttırılması ( 13 C ve 15 N izotopları ile), iklim ve yağış<br />
farklılık ve değişimlerinin belirlenmesi ( 18 O ve 36 Cl) ile ilgili çalışmalar olarak sıralanabilir (IAEA,<br />
1976; Nguyen, 2006).<br />
Tarımsal hidroloji çalışmaları kapsamında toprak-su-bitki ilişkilerinin belirlenmesinde yaygın<br />
olarak kullanılan nükleer teknikler, nötron ve nötron/gama metrelerdir. Başlıca kullanım alanları<br />
toprak su içeriğinin ölçülmesi, toprak-su karakteristik eğrilerinin çıkarılması, toprak hidrolik<br />
iletkenliğin belirlenmesi, toprak su bütçesinin belirlenmesi, toprak su içeriğindeki mekansal<br />
değişimlerin izlenmesi, toprak derinliği boyunca bitki köklerinin su alma durumunun incelenmesi,<br />
sulama programlarının uygulanması ve kontrol edilmesi olarak sıralanabilir.<br />
2. NÖTRON VE NÖTRON/GAMA METRENİN GENEL ÖZELLİKLERİ<br />
Nötronmetre genel olarak hızlı nötron yayan radyoaktif kaynak, yavaş nötron detektörü ve<br />
yavaşlamış nötronları sayan elektronik bir sayaçtan oluşmaktadır. Nötron kaynağı ve detektör tek<br />
parça halindeki sonda içinde yeralmakta; toprak içerisinde ölçüm yapılacak derinliklere bir giriş<br />
tüpü aracılığıyla iletilmektedir (Şekil 1). Nötron kaynağı olarak, alfa partikülleri yayıcı (örneğin<br />
amerisyum ve radyum) ve ince berilyum tozları karışımı kullanılmaktadır. Alfa partikülleri<br />
berilyumun atom çekirdekleri ile çarpıştığında yüksek enerjili hızlı nötronlar meydana gelir.<br />
Ölçümler sırasında sonda, giriş tüpünde belirlenen derinliğe indirilir ve hızlı nötronlar toprak içinde<br />
nötron kaynağı tarafından saçılırlar. Nötronlar, toprak suyundaki hidrojen atomları ile etkileşime<br />
girer ve enerjilerini kaybederek yavaşlarlar. Yavaş nötron detektörü aracılığıyla belirlenen yavaş<br />
nötron çarpmaları önce sonda içinde yükseltilir. Yükseltilmiş çarpmalar, elektronik sayıcı sisteme<br />
gönderilir. Bir yavaş nötronun detektöre ulaşmasından gelen çarpma ile her bir sayım birbirine<br />
eşittir ve mikro işlemciler ham sayım verilerini bir dakikadaki sayıma (cpm) veya bir saniyedeki<br />
sayıma (cps) çevirirler. Sonda, giriş tüpü içerisine indirildiğinde, yavaş nötronların yaklaşık 30 cm<br />
çaplı sabit küresel bir “bulutu” kaynak etrafında hızlıca gelişir. Bu yavaş nötron bulutu, “etki<br />
küresi” olarak adlandırılır. Teorik çalışmalar, etki küresi çapının toprak su içeriğinin bir fonksiyonu<br />
olduğunu göstermektedir. Saf su içerisinde etki küresinin çapı yaklaşık olarak 5-8 cm’dir. Çok kuru<br />
topraklarda, bu değer 20 cm veya daha fazla olabilir. Bu nedenle, toprak nemi ölçümlerinde<br />
14