Tarım Sulama Suyu Kalite Kriterleri
Sulama sularında bulunabilecek tuzların konsantrasyonları çeşitli yöntemlerle sınıflandırılmasına rağmen, bu sınıflar aşağıdaki nedenlerle mutlak değildir.
■ Sulama suyunda bulunan tuzların bileşimi ile konsantrasyonu arasında belirli bir ilişki yoktur. Genel olarak toprakta bulunan suyun tuz konsantrasyonu sulama suyunun tuz konsantrasyonunun 2 ila 10 katı arasında değişir.
■ Bitkiler, gerek toplam tuzluluğa dayanma, gerekse özel iyon toksisitesi yönünden birbirlerinden büyük farklılıklar gösterirler.
■ Bitkilerin sulama suyu kalitesi ile ilişkilerine yağış, sıcaklık ve nispi nem gibi iklim koşulları, toprak tipleri ve sulama işlemleri oldukça etki ederler.
■ Sulama suyundaki bileşikler arasında ilişkiler de önemlidir. Bir iyonun etkisi diğer bir iyonun bulunması ile değişebilir. Karşılıklı ilişkilere örnek olarak kalsiyum ile sodyum, bor ile nitrat, selenyum ile sülfat gösterilebilir.
■ Yukarıda belirtilen etkenler nedeniyle, sulama sularındaki tuzların sınırını net olarak çizmek mümkün değildir.
Sulama suyu kalitesinin saptanmasında en önemli dört ölçüt aşağıda verilmiştir.
1. Eriyebilir tuzların toplam konsantrasyonu,
2. Sodyum iyonunun diğer katyonlara oranı,
3. Özel iyonların konsantrasyonu
4. Bazı koşullarda kalsiyum+magnezyum konsantrasyonu ile ilgili olarak bikarbonat iyonu konsantrasyonu
3.1. Eriyebilir Tuzların Toplam Konsantrasyonu
Sulardaki tuz miktarı ile suyun elektriksel iletkenliği arasında doğrusal bir ilişki olması ve elektriksel iletkenliğin kolayca ölçülmesi nedeniyle, suların tuz içeriği bakımından kalitesi elektriksel birimler olan dS/m = mS/cm, veya mmhos/cm, micromhos/cm olarak verilmektedir. mmhos/cm ve micromhos/cm günümüzde terk edilmekte olan birimlerdir. Sulu tarımda başarılı olarak kullanılan suların pek çoğunun elektriksel iletkenliği 2,250 mS/cm’den azdır.
3.2. Sodyum İyonunun Dıger Katyonlara Nispi Oranı
Sodyum iyonunun suda bulunan diğer katyonlardan özellikle kalsiyum ve magnezyum miktarlarına oranı da sulama suyunun kalitesine büyük ölçüde etki etmektedir. Bu oran sodyum adsorbsiyon oranı (SAR) olarak adlandırılmaktadır.
3.3. Özel İyonların Konsantrasyonları Sulama sularının toplam tuz konsantrasyonları genel olarak toprak eriyiğinde yaratacakları ozmotik basınç nedeniyle bitkiler tarafından suyun kullanılma derecelerine etki eder. Bunun dışında eriyiğin ozmotik basıncıyla ilgili olmayan fakat bitki gelişimine etki eden bir nitelik vardır. Bu nitelik suda bulunabilen bazı iyonların toksik (zararlı) etkileridir. Toksik etkide bulunan iyonlar ve uzun süreli kullanımda zararlı olabilecek konsantrasyonları aşağıdaki tabloda verilmiştir.
SULAMA SULARINDA BULUNAN İZ ELEMENT TOLERANS SINIRLARI
| ELEMENT | Her türlü toprakta devamlı kullanım sınırı (mg/1) | Hafif topraklarda kısa süreli kullanım sınırı (mg/1) |
| Alüminyum | 1,0 | 20,0 |
| Arsenik | 1,0 | 10,0 |
| Berilyum | 0,5 | 1,0 |
| Bor | 0,75 | 2,0 |
| Kadmiyum | 0,005 | 0,005 |
| Krom | 5,0 | 20,0 |
| Kobalt | 0,2 | 10,0 |
| Bakır | 0,2 | 5,0 |
| Kurşun | 5,0 | 20,0 |
| Lityum | 5,0 | 5,0 |
| Mangan | 2,0 | 20,0 |
| Molibden | 0,005 | 0,05 |
| Nikel | 0,5 | 2,0 |
| Silenyum | 0,05 | 0,05 |
| Vanadyum | 10,0 | 10,0 |
| Çinko | 5,0 | 10,0 |
Toksik etkisi olan bu iz elementler birkaç mg/1’den daha az konsantrasyonlarda, sularda ve toprak solüsyonlarında olan elementlerdir. Çoğunluğu ağır metal olan bu toksik iz elementlerin tümü uygulayıcılar tarafından ağır metal olarak sınıflandırılmıştır. Bunların bazıları bitkiler için çok küçük miktarlarda (Fe, Cu, Zn, Mn, Co, ve Mo) gerekli iken, bazıları gerekli değildir. Ancak hepsi bitkiler ve hayvanlar için yüksek konsantrasyonlar veya dozlarda toksik olabilirler. Bu elementlerin bazıları doğal olarak su ve toprakta bulunmaz. Fakat endüstriyel kirlenmenin sonucu olarak su kaynaklarına girebilmektedir.
Gerçek anlamda sulama suyunda bulunan iz elementlerin bir kalite kriteri olduğu henüz belirlenememiştir. Ancak kum ve su kültüründe yapılan çalışmalarla sulama sularında bulunan iz elementlerin tolerans sınırları belirlenebilmektedir. Ağır metallerin (iz elementler) belirgin özellikleri;
■ Ağır metaller, bazıları dışında, bitkiler için mutlak gerekli element olmadıklarından, bitkilerde eksiklik belirtileri göstermezler. Yani mutlak gerekli elementlerde olduğu gibi, toprak veya suda olmadıkları veya eksik bulunduğu durumlarda bitkiler bu elementlerin yokluğuna dair herhangi bir spesifik belirti göstermezler. Örneğin; bir ağır metal olduğu halde aynı zamanda mutlak gerekli bir element olan demir eksikliğinde, bitkilerin damarları bütün yaprak ayasında yeşil kalırken damar araları sararır.
■ Ağır metaller eksiklik belirtileri göstermediği gibi, toksiklik belirtileri de birden bire ortaya çıkmaz. Ancak belli bir birikimden sonra çıktığı anda da geç kalınmış olabilir. Yani iz elementlerin toksiklik sınırları belli bir birikime ulaştığında açığa çıkmaktadır. Ağır metaller açısından diğer bir tehlike de, bir canlıda toksik olmayan bir ağır metal düzeyinin, diğer bir canlı için son derece toksik olabilmesidir.
■ Ağır metallerin bir kısmı bitkilerde toksik olduğu konsantrasyonda, kendine ait toksiklik belirtileri yerine bir başka elementin belirtileri (muhtemelen eksikliği) şeklinde kendilerini gösterebilir. Örneğin; Cr, Cu, Co gibi elementlerin her birinin ayrı ayrı fazlalığı kendini bitkide Fe eksikliği şeklinde gösterebilir. Herhangi bir elementin eksiklik ve fazlalığından söz edebilmek için mutlak gerekli elementlerde olduğu gibi bir veya iki elementin araştırılması yerine bazen sonuca ulaşabilmek için birçok elementin araştırılmasına gerek duyulabilir.
■ Ağır metallerin sudaki analizleri bilinen herhangi bir yöntemle doğrudan laboratuvarda tayin edilme esasına dayanmaktadır.
■ Ağır metallerin, mutlak gerekli elementlerin eksiklik belirtilerinde olduğu gibi, bitkilerdeki toksik düzeyleri metalden metale ve bitkiden bitkiye değişmektedir.
■ Ağır metalleri doğada büyük bir sorun haline getiren evsel ve endüstriyel her türlü atık bir kalemde sayılamayacak derecede değişken, hareketli ve birbirleriyle iç içedir. Alıcı ortamlardaki (su, toprak ve hava) bileşimleri ise son derece karmaşık ve zordur.
■ Arsenik gibi bazı toksik elementlerin hızla laboratuvara getirilerek değişime uğramadan miktarının tayin edilmesi gerekmektedir.
■ Ağır metallerin kendileri veya bileşikleri son derece zehirli olduklarından ve civa gibi bazılarının oda sıcaklığında dahi uçucu olmalarından dolayı denemelerde (tarlada ve serada) veya laboratuvarda ağır metallerle çalışırken uçucu bileşiklerine ve bulaşmalarına karşı gereken önlemlerin alınması gerekmektedir.
■ Ağır metallerin miktar olarak saptanabilmesi için atomik absorbsiyon spektrofotometresi gibi oldukça pahalı aletlere ve bazı ağır metallerin analizleri için de bir o kadar pahalı ilave aksesuarlara ihtiyaç vardır. Ağır metallerin değerlendirilmesinde bitki analizleri ve bitkide metaller ya da besin maddeleriyle ilgili bazı kavramların mutlak bilinmesinde yarar vardır. Bu kavramlar bitki dokularının mineral madde kapsamı ile ilgilidir. Sulama sularının kullanımında önemli bir ölçüt olan bor miktarları ile bitkilerin bor mineraline karşı dayanıklılıklarına göre sulama sularının sınıflandırılması aşağıdaki tablolarda verilmiştir.
Bitkilerin Bor Mineraline Karşı Dayanıklılıklarına Göre Sulama Sularının Sınıflandırılması
| Sulama suyundaki bor konsantrasyonu | |||
| Sulama suyu sınıfı | Duyarlı bitkiler(*) | Orta derecede dayanıklı bitkiler (**) | Dayanıklı bitkiler (***) |
| 1 | 0,33’ten az | 0,67’den az | 1,0’den az |
| 2 | 0,33 | 0,67 0,67 | 1,33 1,00 |
| 3 | 0,67 | 1,00 1,33 | 2,00 2,00 |
| 4 | 1,00 | 1,25 2,00 | 2,50 3,00 |
| 5 | 1,25’ten fazla 2,50’den fazla 3,75’den fazla | 1,25’ten fazla 2,50’den fazla 3,75’den fazla | 1,25’ten fazla 2,50’den fazla 3,75’den fazla |
* Örnek: Ceviz, Limon, İncir, Elma, Üzüm ve Fasulye
** Örnek: Arpa, Buğday, Mısır, Yulaf, Zeytin ve Pamuk
*** Örnek: Şeker Pancarı, Yonca, Bakla, Soğan, Marul ve Havuç
Kalsiyum Ve Magnezyumla İlgili Bikarbonat Konsantrasyonu
Sulama suları yüksek konsantrasyonda bikarbonat içeriyorsa, toprak çözeltisinin daha konsantre hale gelmesi durumunda, kalsiyum ve magnezyum karbonat olarak çökelmeye başlar. Bu durumda toprak eriyiğinde kalsiyum ile magnezyum azalır ve dolayısıyla sodyum oranı artar, bunun sonucu olarak sodyum iyonları dominant hale gelerek sodyum zararına neden olur.
Bikarbonat iyonuna bitkilerin dayanıklılığı türlere göre değişiklik göstermektedir. Bazen düşük ozmotik konsantrasyonlarda dahi önemli zararlara neden olacak toksik etkiler görülebilir.
Kalıcı Sodyum Karbonat İçeriğine Göre Sulama Sularının Sınıflandırılması
| Suyun Sınıfı | Kalıcı Sodyum Karbonat (RSC) me/L |
| 1. sınıf (kabul edilebilir) | 1,25 ‘den az |
| 2. sınıf (marjinal) | 2,50 |
| 3. sınıf (uygun değil) | 2,50 ‘den fazla |
Elektriksel iletkenlik değerine göre sınıflama
Bu sistemde sudaki tuz konsantrasyonu ile iletkenlik arasındaki yakın ilişki göz önünde bulundurularak, elektriksel iletkenlik değerlerine göre sular başlıca dört sınıfa ayrılmıştır.
1.Sınıf: Az tuzlu sular (Cı – elektriksel iletkenlik değeri 0-250 microsiemens/cm)
Bu sular her toprak ve her bitki için uygun olup, tuzluluk sorunu yaratmadan sulamada kullanılabilirler. Permeabilitesi çok düşük topraklar dışında normal sulama koşullarında yıkama kendiliğinden oluşacağından sorun yaratmazlar.
2. Sınıf: Orta tuzlu sular (C2 – elektriksel iletkenlik değeri 250-750 microsiemens/cm)
Bu sular tuza orta derecede dayanıklı bitkiler için rahatlıkla kullanılır. Tuza hassas bitkilerde yıkamaya önem verilmelidir.
3.Sınıf: Yüksek tuzlu sular (C3 – elektriksel iletkenlik değeri 750-2.250 microsiemens/cm)
Bu suların devamlı kullanılması halinde tuzluluk sorunu olmaması için düzenli yıkama ve özel toprak işleme programının uygulanması gerekir. Drenajı iyi olmayan topraklarda kullanılmamalıdır. Ancak tuza dayanıklı bitkilerin sulanmasında kullanılabilirler.
4.Sınıf: Çok yüksek tuzlu sular (C4 – elektriksel iletkenlik değeri 2.250 microsiemens/cm’ den fazla)
Bu sular normal koşullarda sulamaya uygun değildir.
Sodyum durumuna göre sınıflama:
Bu sınıflamada sulama suyunun sodyum adsorbsiyon oranı göz önüne alınmaktadır. Bu yönden sınıflama, değişebilir sodyumun toprağın fiziksel özellikleri üzerine olan etkisine dayanmaktadır. Bununla birlikte toprağın fiziksel özelliklerine zarar verebilecek konsantrasyondan daha az sodyumun bulunması halinde bile sodyuma hassas bitkiler dokularında sodyumun birikmesi sonucu zarar görebilirler.
1. Sınıf (SAR = 0-10): Düşük sodyumlu sular (S1)
Bu sular her toprak ve her bitki için uygun olup, sulamada sodyum zararı meydana gelmeden kullanılabilirler. Ancak sert çekirdekli meyve ağaçları ve avokado gibi sodyuma hassas bitkilerin sulanmasında daha dikkatli olunmalıdır.
2. Sınıf (SAR = 10-18): Orta sodyumlu sular (S2)
Bu sular hafif bünyeli ve permeabilitesi iyi olan organik topraklarda rahatlıkla kullanılabilir. Yüksek katyon değiştirme kapasitesine sahip ağır bünyeli topraklarda, özellikle düşük yıkama koşullarında ve toprakta jipsin bulunmaması halinde kullanılmaları sakıncalıdır.
3.Sınıf (SAR = 18-26): Yüksek sodyumlu sular (S3)
Bu sular genellikle permeabilitesi yüksek, toplam tuz konsantrasyonu düşük kumlu topraklarda kullanılır. Uygun drenaj, bol yıkama ve organik madde ilavesi gibi bazı özel toprak işleme programı uygulanmadıkça bu suların kullanılması sakıncalıdır. Jips içeren topraklarda kullanımları mümkün olabilir.
4.Sınıf (SAR >26): Çok yüksek sodyumlu sular (S4)
Bu sular genellikle sulamaya uygun değildir. Ancak toplam tuz konsantrasyonu düşük, eriyebilir kalsiyum miktarı yüksek topraklarda yıkamaya önem vererek jips ve benzeri kimyasal ıslah maddelerinin de beraberce, verilmesi koşulu ile kullanılmaları mümkün olabilir.