Sayısal toprak kütüphanesi destekli VIS-NIR teknolojisi ve mekânsal analiz yöntemleri ile yönetim bölgelerinin ve değişken oranlı gübreleme haritalarının oluşturulması

Abstract

Değişken oranlı gübre uygulamaları için bir tarladan çok sayıda örnek alınması, analiz maliyetlerini artırmaktadır. Az sayıda toprak örneği kullanarak tarladaki besin elementlerinin değişkenliğini yüksek bir doğrulukla belirlemek ise mümkün değildir. Bu çalışmanın amacı; az sayıda toprak örneği, toprak spektrometresi ve dijital toprak kütüphanesi kullanarak bazı bitki besin elementlerinin tarla içi değişkenliğini yüksek belirleme katsayıları ile belirlemek ve değişken oranlı gübreleme haritalarını oluşturmaktadır. Bunun için yaklaşık 6.3 ha’lık bir tarlada ızgara yöntemine göre 18 noktadan 30 cm derinlikten toprak örnekleri alınmış ve pH, P, K, Organik Karbon, kireç ve tekstür analizleri yapılmıştır. Toprak örnekleri ikiye bölünerek yarısı toprak analiz laboratuvarına gönderilmiş, yarısı ise spektrometrik analizlerde kullanılmıştır. Toprak analiz sonuçları, ele alınan toprak özelliklerinin Ters Mesafe Ağırlıklandırılması (IDW) yöntemiyle haritalanması için kullanılmıştır. Spektrometrik analiz için RStudio kullanılmıştır. Toprak özellikleri için PLSR modelleri, bir defalık çapraz doğrulama (LOOCV) yoluyla geliştirilmiştir. Alınan 18 toprak örneğinin spektrasına ek olarak bir dijital kütüphaneden de 18 spektra alınarak kullanılmış ve belirleme katsayıları yükseltilmeye çalışılmıştır. Buna göre, dijital kütüphaneden eklenen veriler P, K ve OC için daha yüksek bir R² (0.74, 0.84, 0.75) ve RPD (2.03, 2.66, 2.13) değeri elde edilmesini sağlamıştır. pH ve kireç için kayda değer bir yükselme gözlemlenmemiştir (R²=0.63, 0.92; RPD=1.8, 4.39). Modelin iyi bir performans gösterdiği sonucuna varılmıştır.

Taking many samples from a field for a variable rate fertilizer application increases the analysis costs. It is not possible to determine the within field variability of nutrient elements accurately using a small number of soil samples. The aim of this study is to determine the variability of some plant nutrients with a high coefficient of determination using a small number of soil samples, soil spectrometry and digital soil library data, and to create maps for variable rate applications. For this purpose, soil samples were taken from 18 points at a depth of 30 cm using grid method in a field of approximately 6.3 ha and pH, P, K, Organic Carbon, lime, texture analyses were performed. Soil samples were divided into two and one half were sent to the soil analysis laboratory and the other half was used in spectrometric analyses. Soil analysis results were used for mapping the considered soil properties using the Inverse Distance Weighting (IDW) method. RStudio was used for spectrometric analysis. PLSR models for soil properties were developed using leave-one-out cross-validation (LOOCV). In addition to the spectra of the 18 collected soil samples, 18 spectra were also obtained from a digital library to improve the determination coefficients. Accordingly, the data added from the digital library led to higher R² (0.74, 0.84, 0.75) and RPD (RPD=2.03, 2.66, 2.13) values for P, K, and OC. No significant increase was observed for pH and lime (R²=0.63, 0.92; RPD=1.8, 4.39). It was concluded that the model performs well.