Su sızma testi (infiltrasyon)

📖 Su sızma testi nedir, neden yapılır?

İnfiltrasyon, suyun toprak yüzeyinden içeri girmesidir. İnfiltrasyon hızı (su alma hızı) ise birim zamanda toprak yüzeyinden düşey olarak toprağa giren su derinliğidir; mm/saat ya da cm/saat ile ifade edilir (T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı Antalya İl Tarım ve Orman Müdürlüğü'nün yayımladığı, Prof. Dr. Ulaş Şenyiğit'in ders sunularından derlenen Tarımsal Sulama Ders Notları, Temmuz 2023).

Bu hız, bahçede aldığınız birçok kararın altındaki sayıdır. Aynı ders notlarına göre yağmurlamada başlık debisi ve tertip aralığı, damla sulamada damlatıcı debisi ve aralığı, yüzey sulamada tava ve karıkların boyutlandırılması ile sulama süresi su alma hızına göre belirlenir.

Hem çok hızlı hem çok yavaş sızma sorunludur. Yüksek sızma hızı, verilen besin maddelerinin kök bölgesinin altına ve doğal su sistemlerine kaçmasına yol açabilir; düşük sızma hızı ise kök gelişimi için gereken havalanmayı azaltabilir, yüzey akışına ve toprak erozyonuna yol açabilir (Tennessee State University Extension). Kaynak her iki sonucu da olasılık kipiyle söyler; test size hangi tarafta olduğunuzu gösterir.

Sızma hızını tek bir şey belirlemez. Ders notları su alma hızına etki eden faktörleri şöyle sıralar: toprak bünyesi, toprağın yapısı, toprakta mevcut nem miktarı ve organik madde içeriği, bitki örtüsü, toprağın işlenme durumu, sıkışma düzeyi, toprak yüzeyindeki su yüksekliği ve topraktaki tuzların cinsi ile miktarı. Bu listenin büyük kısmı sizin yönetiminizdedir; bu yüzden test bir kere yapılıp bırakılacak bir ölçüm değil, yıllar içinde tekrarlanan bir takip aracıdır.

Kaynak: 1, 2

📋 Nasıl yapılır?

1) Zamanlamayı ve toprağın nemini gözetin. Toprağın nem durumu çıkan sayıyı etkiler; ön ıslatma (Nebraska-Lincoln Üniversitesi Extension) ve gerekirse ikinci bir ölçüm (Tennessee State University Extension) tam bunun için yöntemin parçasıdır — 8. adıma bakın. Islak toprakta ise ölçüm için bile olsa dolaşmayın: Penn State Extension'a göre yalnızca ıslak toprak sıkışır ve toprak plastik limitinde ya da daha ıslakken tarlada trafik olmamalıdır. Avucunuzdaki toprağı yoğurarak kolayca top yapabiliyorsanız arazi trafiği için koşullar uygun değildir (aynı kaynak).

2) Halkayı hazırlayın. Alt ve üst kapağı çıkarılmış bir teneke kutu ya da bir boru parçası yeterlidir; kaynak 15 cm (6 inç) çapında metal bir halka önerir. Yanınızda tahta takoz, balyoz (kaynak açıkça balyoz der; yoksa ağır bir çekiç), streç film, ölçülü kap ve kronometre bulunsun (Tennessee State University Extension).

3) Halkayı çakın. Halkayı ölçmek istediğiniz noktaya oturtun, üzerine tahta takozu koyun ve balyozla yaklaşık 7,5 cm (3 inç) derinliğe çakın. Halkanın dışına önceden bir çizgi çizerseniz derinliği şaşırmazsınız (aynı kaynak).

4) İçini temizleyin, kenarı sıkıştırın. Halkanın içindeki otu ve bitki artığını kesip nazikçe alın. Sonra halkanın iç kenarı boyunca toprağı hafifçe bastırın; amaç toprağın metale tam temas etmesi, suyun kenarda oluşan yarıktan kaçmamasıdır. Kaynak bunun sonucu daha doğru yaptığını söyler (aynı kaynak).

5) Suyu darbesiz verin. Halkanın iç yüzeyini, kenarlardan birkaç parmak yukarı çıkacak şekilde streç filmle kaplayın. Suyu filmin üzerine dökün, sonra filmi tek hareketle yavaşça çekin. Böylece su yüzeye çarpıp toprağı bozmadan ve her yere eşit dağılarak iner (aynı kaynak).

6) Su miktarını halkanın çapına göre ayarlayın. Amaç halkanın içinde 2,5 cm (1 inç) derinliğinde su tabakası oluşturmaktır. Kaynağın tablosuna göre 10 cm çaplı halka için 206 ml, 12,5 cm için 322 ml, 15 cm için 463 ml, 20 cm için 824 ml su gerekir (aynı kaynak). Not: kaynak çapları inç cinsinden verir (sırasıyla 4, 5, 6 ve 8 inç); buradaki cm karşılıkları yuvarlanmış yaklaşık değerlerdir.

7) Süreyi tutun. Filmi çeker çekmez kronometreyi başlatın ve 2,5 cm suyun toprağa çekilmesi kaç dakika sürüyor onu yazın. Yüzeyde su kalmayıp toprak sadece parlıyor göründüğünde durdurun; yüzey engebeliyse toprağın yaklaşık yarısı parladığında durdurun (aynı kaynak).

8) Gerekirse ikinci ölçümü yapın. Kaynak, yakın zamanda yağmur yağmadıysa aynı halkada işlemi ikinci bir 2,5 cm suyla tekrarlamanın gerekebileceğini söyler; çünkü ilk 2,5 cm büyük ölçüde toprağı tarla kapasitesine getirmekle harcanır (aynı kaynak). Kaynak hangi ölçümün kaydedileceğini belirtmez. EkoBostan'ın önerisi: ikinci ölçümü yaptıysanız yıllar arası karşılaştırmayı onun üzerinden kurun ve hangi ölçümü kaydettiğinizi mutlaka not düşün — bu bir site tavsiyesidir, kaynağın buyruğu değil.

9) Hesaplayın. Sızma hızı = su derinliği ÷ geçen süre. 2,5 cm su 60 dakikada çekildiyse hız 25 mm/saattir; aynı su 5 saatte çekildiyse 5 mm/saattir.

10) Bitince halkayı sökün ve bakın. Halkayı çıkarıp ters çevirin, kesitteki toprağa bakın: kök dağılımı, sert katman ya da yüzeydeki kabuk çoğu zaman sayının nedenini gösterir (aynı kaynak).

Malzeme yoksa daha basit bir varyant: bir teneke kutunun altını ve üstünü açın, iç yüzeyini 2,5 cm (1 inç) aralıklarla işaretleyin, kutuyu toprağa (çim varsa çim ve keçe tabakasını geçecek şekilde) sokun. Önce kutuyu suyla doldurup tamamen çekilmesini bekleyin; bu ön ıslatmadır. Sonra 5 cm (2 inç) işaretine kadar su ekleyin, bu suyun çekilme süresini ölçün ve süreyi ikiye bölün. Bulduğunuz süre 2,5 cm su için geçen süredir; saatlik hıza böyle çevirirsiniz (Nebraska-Lincoln Üniversitesi Extension).

Tek noktaya güvenmeyin: aynı testi yol kenarı, yatak ortası, ağaç altı gibi farklı yerlerde tekrarlayıp karşılaştırın. Sıkışma çoğu zaman bütün tarlada değil, belirli noktalardadır. (Kaç noktada ölçüleceğine dair kaynaklarda bir sayı yok; bu öneri editoryeldir.)

Kaynak: 1, 3, 6

📖 Sonucu nasıl okursunuz?

Elinizdeki sayıyı iki şeyle karşılaştırın: toprağınızın bünyesinden beklenen aralık ve kendi geçmiş ölçümleriniz.

Ders notlarındaki tabloya göre farklı toprak bünyeleri için infiltrasyon hızları (mm/saat; önce sınırlar, sonra olağan değer) şöyledir: kumlu 25-250, olağan 51; kumlu-tınlı 13-76, olağan 25; tınlı 8-20, olağan 13; killi-tın 3-16, olağan 8; killi 1,3-10, olağan 5.

Aralıkların genişliğine dikkat edin: aynı killi toprak 1,3 ile 10 mm/saat arasında herhangi bir yerde olabilir. Bu genişliğin sebebi büyük ölçüde yönetimdir; yapı, organik madde ve sıkışma sizi aynı bünye içinde bir uçtan diğerine taşır.

Tennessee State University Extension, toprak sağlığı değerlendirmesinde saatte 1-2 inç (yaklaşık 25-50 mm/saat) sızma hızını ideal kabul eder. Daha uzun sürüyorsa geçirimsiz bir katman, yüksek kil içeriği ya da toprak işleme veya arazi trafiğinden kaynaklanan sıkışma söz konusu olabilir; daha hızlıysa gözenekleri iri, kumlu bir toprakla çalışıyor olabilirsiniz.

Ama bu bandı mutlak bir ölçü sanmayın: 1-2 inç/saat bir toprak sağlığı hedefidir, her bünyeden beklenen değer değildir. Başka extension yayınları aynı bünyeler için belirgin biçimde farklı aralıklar verir; örneğin Nebraska-Lincoln Üniversitesi Extension peyzaj sulaması için kil 0,10-0,25, tın 0,25-0,50, kum 0,50-0,75 inç/saat (yaklaşık 2,5-6,4; 6,4-12,7; 12,7-19 mm/saat) aralıklarını kullanır — yani o ölçüye göre kumlu toprak bile 'ideal' bandın belirgin biçimde altında kalır. Sayınızı hangi ölçüyle karşılaştırdığınızı bilerek okuyun.

Bu ölçüleri üst üste koyduğunuzda bir gerilim görürsünüz: killi bir toprak olağan koşullarda o ideal bandı hiçbir zaman yakalamaz. Bu, toprağınızın kötü olduğu anlamına gelmez. Bünyeyi değiştiremezsiniz; değiştirebildiğiniz şey aynı bünyenin kendi aralığı içinde nerede durduğunuzdur. Bu yüzden en anlamlı karşılaştırma başkasının sayısıyla değil, aynı noktanın geçen yılki sayısıyla yapılandır.

Kabaca üç okuma çıkar. Hızlı sızma (kumlu, iri gözenekli): su tutulmuyor demektir; kuraklık riski yüksektir, sulama suyu ve besin maddeleri kök bölgesinin altına kaçabilir. Orta sızma: sulama planınızı bu hıza göre kurmanız yeterlidir. Yavaş sızma (killi, sıkışmış ya da yüzeyi kabuk bağlamış): su yüzeyde bekler, yağmurda göllenir, eğimde akar; toprak yeterince havalanmayabilir ve kökler zorlanır (Tennessee State University Extension).

Kaynak: 1, 2, 3

💡 Sulama planına bağlamak

Kural basittir: suyu, toprağın alabileceğinden daha hızlı vermeyin. Nebraska-Lincoln Üniversitesi Extension, sulama sisteminizi ölçtüğünüz sızma hızına göre ayarlamanızı önerir.

Yavaş sızan (killi) topraklarda su yüzey akışına yol açmayacak kadar yavaş verilmeli ya da birkaç hafif uygulamaya bölünmelidir; aynı kaynak, kil topraklarda istenen toplam suyu göllenme ve akış olmadan vermek için aynı gün içinde iki veya daha fazla hafif uygulamanın gerekebileceğini söyler. Bahçedeki karşılığı döngüsel sulamadır: kısa süre ver, suyun çekilmesini bekle, tekrar ver.

Hızlı sızan hafif bünyeli topraklarda ise su daha hızlı verilebilir, ama kök bölgesini geçip aşağı indiği için daha sık sulama gerekir (aynı kaynak). Ders notları da su alma hızı yüksek olan hafif bünyeli topraklarda basınçlı sulama yöntemlerinden damla sulamanın tercih edildiğini belirtir.

Yağmurlama kuruyorsanız başlık debisini ölçtüğünüz sızma hızının altında tutun; aksi halde suyun bir bölümü toprağa girmeden yüzeyden akar. Testi sulama sezonu başında yaparsanız, sezon boyunca kaç dakika sulayacağınızı tahminle değil ölçümle belirlemiş olursunuz.

Kaynak: 2, 3

📖 Drenaj kararına bağlamak

Sızma testi, buraya drenaj gerekir mi sorusunun en ucuz cevabıdır.

Yağmur suyunu bahçede tutmak için yağmur bahçesi, sızdırma yatağı ya da hendek (swale) düşünüyorsanız bir eşik vardır: Alabama Cooperative Extension, yağmur bahçesi için saatte en az 1 inç (yaklaşık 25 mm) hızı ideal kabul eder — kaynak bunu perkolasyon hızı olarak adlandırır. Kil topraklar daha yavaş süzdüğü için yağmur bahçesinin daha sığ yapılması önerilir; amaç 48 saatten uzun süre durgun su kalmamasıdır (aynı kaynak).

Ölçtüğünüz hız bu eşiğin çok altındaysa üç seçeneğiniz var ve ikisi kazmakla ilgili değil. Birincisi, neden sıkışma ya da yüzey kabuğuysa önce onu çözmek. İkincisi, suyu yavaşlatıp yayan yüzey çözümleri kurmak (malç, örtü bitkisi, hendek, teraslama). Üçüncüsü, gerçekten geçirimsiz bir katman varsa drenaj planlamak (dren hattı, yükseltilmiş yatak).

Sıralama önemlidir: sıkışmış bir toprağa dren döşemek sorunu değil belirtiyi tedavi eder. Penn State Extension'ın aktardığı bir mera çalışmasında sıkışmamış toprakta saatte 1,06 inç (yaklaşık 27 mm) olan sızma hızı, sıkışmış toprakta 0,25 inçe (yaklaşık 6 mm) düşmüştür. Aradaki farkın kaynağı bünye değil, toprağın üzerinden geçilme biçimidir.

Bir de derinlik uyarısı: bu test yalnızca yüzeydeki birkaç santimi ölçer. Yüzeyi hızlı süzen bir toprağın daha aşağısında geçirimsiz bir katman bulunabilir. Karar vermeden önce bir çukur kazıp kesite bakın; kökler belli bir derinlikte aşağı inmek yerine yana dönüyorsa orada bir sınır var demektir. Penn State Extension, sıkışmış topraklarda köklerin sıkışmış bölgenin üstünde ve yanında yoğunlaştığını, bunun su ve besin alımını ciddi biçimde kısıtladığını belirtir.

Kaynak: 4, 6

📖 Yaygın yanlışlar

Su hemen akıp gidiyor, demek toprak çok geçirgen. Tam tersi olabilir. Yüzeyde ince bir kabuk tabakası varsa su içeri girmez, üstten akar; hem de altındaki toprak hâlâ kuruyken. Penn State Extension bunu açıkça söyler: kabuk tabakasının su iletkenliği altındaki toprağın yüzde biri, hatta binde biri düzeyine inebilir. Sızma testinde bunu görürsünüz, çünkü halkanın içindeki su neredeyse hiç alçalmaz.

Toprak kupkuru, en iyi zamanı. Yakın zamanda yağmur yağmadıysa yapılan ilk ölçüm büyük ölçüde toprağın ne kadar susadığını ölçer; ilk 2,5 cm su toprağı tarla kapasitesine getirmekle harcanır. Bu yüzden kaynak, aynı halkada ikinci bir ölçümün gerekebileceğini söyler (Tennessee State University Extension); yıllar arası karşılaştırma için ikinci ölçümü esas almak ise EkoBostan'ın önerisidir.

Sayı düşük çıktı, çözüm kazmak. Kalıcı iyileşme genellikle kazmadan değil, yüzeyi örtmekten ve organik maddeden gelir. Penn State Extension kabuklanmayı önlemek için toprak örtüsünü korumayı (anız ve bitki artığı bırakmak, toprak işlemeyi azaltmak), kompost, ahır gübresi ve örtü bitkisiyle organik maddeyi artırmayı ve solucanlar dahil toprak canlılığını desteklemeyi önerir. Aynı yazı, zayıf agregatlı topraklarda yağmur damlasının darbesiyle agregatların dağıldığını ve ince parçacıkların iri parçacıklar arasındaki gözenekleri doldurduğunu anlatır — kabuk böyle oluşur. Islak toprakta trafikten kaçınma önerisi ise bu yazıda değil, Penn State Extension'ın toprak sıkışması üzerine ayrı yazısındadır.

Bir kere ölçtüm, tamam. Sızma hızı sabit bir toprak özelliği değildir; ders notlarının faktör listesinde de görüldüğü gibi nem, organik madde, bitki örtüsü, işleme ve sıkışma değiştikçe değişir. Yılda bir kez, aynı noktada ve benzer koşullarda ölçün; asıl bilgi tek sayıda değil, sayının yıllar içindeki yönündedir.

Profesyonel ölçüm de böyle yapılıyor olmalı. Ders notları, karık sulama dışındaki sulama yöntemleri için su alma hızının çift silindir infiltrometreyle ölçüldüğünü aktarır; şemadaki dış silindir 40 cm, iç silindir 20-25 cm çapındadır. Karık sulamada ise karığa giren ve çıkan suyun ölçüldüğü ayrı bir yöntem kullanılır. Tek halkalı bahçe testi bu düzeneğin basitleştirilmiş hâlidir; kendi tarlanızı kendinizle karşılaştırmak için yeterlidir, mühendislik projesine esas alınacak bir değer değildir.

Kaynak: 1, 2, 5, 6

🔗 İlgili içerik

• Toprak sıkışması Yavaş sızmanın en sık nedeni sıkışmadır; tanısı ve çözümü orada anlatılıyor.
• Toprak bünyesi: kum, kil, tın Sızma hızının beklenen aralığını belirleyen ilk şey bünyedir; sonucu yorumlamadan önce okuyun.
• Kavanoz testi ile toprak bünyesini saptamak Bünyeyi bilmeden sızma sayısı yorumlanamaz; iki saha testi birlikte yapılır.
• Organik madde ve humus Aynı bünyede sızma hızını yukarı taşıyan ana kaldıraç organik madde ve agregat yapısıdır.
• Kompost temelleri Organik maddeyi artırmanın en pratik yolu; yavaş sızan topraklarda ilk adım.

📚 Kaynaklar

1. de Koff, J. P. Measuring Infiltration Rate in the Field. ANR-B16, Soil Health serisi. Tennessee State University, College of Agriculture (Cooperative Extension), 2020. (Halka çapı, 7,5 cm çakma derinliği, balyoz ve tahta takoz, streç film yöntemi, çapa göre su hacmi tablosu -- kaynakta inç cinsinden --, ikinci ölçümün gerekebileceği ve saatte 1-2 inç ideal bandı bu kaynaktan.) üniversite yayım
2. T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı, Antalya İl Tarım ve Orman Müdürlüğü. Tarımsal Sulama Ders Notları (haz. Prof. Dr. Ulaş Şenyiğit'in ders sunularından derlenmiştir). Temmuz 2023. (İnfiltrasyon tanımı, su alma hızına etki eden faktörler, toprak bünyelerine göre infiltrasyon hızı tablosu mm/saat, çift silindir infiltrometre şeması ve sulama yöntemi seçiminde su alma hızının rolü bu kaynaktan.) ulusal kurum
3. University of Nebraska-Lincoln Extension. Stormwater Management: Landscape Water Conservation, G1859. (Teneke kutu ile ön ıslatmalı basit sızma testi, toprak bünyesine göre inç/saat aralıkları ve sulamayı ölçülen hıza göre ayarlama önerisi bu kaynaktan.) üniversite yayım
4. Alabama Cooperative Extension System. Step 4: Determine the Size and Depth of the Rain Garden. (Yağmur bahçesi için saatte en az 1 inç perkolasyon hızının ideal kabul edilmesi ve killi topraklarda 48 saatten uzun durgun su kalmaması için bahçenin daha sığ yapılması önerisi bu kaynaktan.) üniversite yayım
5. Penn State Extension. Soil Crusting. (Kabuk tabakasının nasıl oluştuğu -- damla darbesiyle agregatların dağılması ve ince parçacıkların gözenekleri doldurması --, su iletkenliğinin altındaki toprağın yüzde biri hatta binde biri düzeyine inebilmesi, altı kuruyken yüzeyden akış ve kabuklanmayı önleyen uygulamalar bu kaynaktan.) üniversite yayım
6. Penn State Extension. Effects of Soil Compaction. (Sıkışmada sızma hızının saatte 1,06 inçten 0,25 inçe düşmesi -- mera çalışması, Douglas ve Crawford 1993'ten aktarılmıştır --, yalnızca ıslak toprağın sıkıştığı ve plastik limitte trafik yasağı, ıslak toprakta trafikten kaçınma önerisi, yüzey ile alt toprak sıkışması arasındaki fark ve köklerin sıkışmış bölgenin üstünde/yanında yoğunlaşması bu kaynaktan.) üniversite yayım