Agricultural crop based water budget model: Seyhan Basin case

Year 2024, Volume: 29 Issue: 1, 265 - 280, 08.04.2024

Fizyon Sönmez Erdoğan , Süha Berberoğlu , Mehmet Akif Erdoğan

https://doi.org/10.37908/mkutbd.1416035

Cited By: 1

Abstract

Spatial information technologies allow more accurate, reliable, affordable and rapid assessment of agro-ecological factors such as soil, climate, plant species, water demand, etc. that affect agricultural production directly. This technology has made it possible to support the sustainability of agricultural lands by enabling a much more accurate determination of location-based product preference. In this study, the water satisfaction index, total water requirement, excess water and deficit water values were estimated with the spatial information technology supported Crop Water Budget Model (Agrometshell) for the Seyhan Basin and the location based most suitable crop type among 23 crop groups was proposed. The water satisfaction index obtained for the crop groups took values between 0 to 100. When the statistics of the water sufficiency maps are analysed, it is determined that the highest water satisfaction percentage in the Seyhan Basin is for the product groups of legume forage crops, cruciferous crops and viticulture. The crop groups with the lowest water satisfaction percentages were found at nightshade crops, hard-shelled fruits and warm climate cereals. With the crop water budget model, the phenological development of plants was monitored and at the same time, it estimated how climatic conditions would affect the development of crops. Thus, it is thought that risk analyses will contribute to the studies that will guide in taking measures against these risks. Within the scope of this study, GIS was also used in the process of visualising and evaluating the outputs and thus, the model results were better expressed.

Keywords

Remote sensing, Geographic information systems, Water Budget Model, Seyhan Basin

Tarımsal ürün bazlı su bütçesi modeli: Seyhan Havzası örneği

Abstract

Konumsal bilgi teknolojileri; tarımsal üretimi etkileyen toprak, iklim, bitki türü, su isteği vb. faktörlerin doğru, güvenilir, ekonomik ve hızlı değerlendirilmesine imkan veren bir teknoloji haline gelmiştir. Bu teknoloji konuma bağlı ürün tercihinin çok daha doğru belirlenmesine imkan tanıyarak; tarımsal alanların sürdürülebilirliğinin desteklenmesini olası kılmıştır. Bu çalışma ile Seyhan Havzası için konumsal bilgi teknolojisi yardımıyla gerçekleştirilen Ürün Su Bütçesi Modeli (Agrometshell) ile su yeterlilik indeksi, toplam su ihtiyacı, fazla su ve eksik su değerleri tahmin edilerek 23 ürün grubu içinden konum bazlı en uygun ürün önerilmiştir. Ürün grupları için elde edilen su yeterlilik indeksi 0 ile 100 arasında değerler almıştır. Su yeterlilik haritalarının istatistiklerine bakıldığında Seyhan Havzası genelinde ortalama su yeterlilik yüzdesi en yüksek baklagil yem bitkileri, turpgiller ve bağcılık ürün gruplarında olduğu tespit edilmiştir. Ortalama su yeterlilik yüzdesinin en düşük olduğu ürün grupları ise patlıcangiller, sert kabuklu meyveler, sıcak iklim tahılları olarak tespit edilmiştir. Ürün su bütçesi modeli ile bitkilerin fenolojik gelişiminin takibi yapılmış ve aynı zamanda iklimsel koşulların bitkilerin gelişimlerini nasıl etkileyeceği tahmin edilmiştir. Böylelikle risk analizleri yapılarak bu risklere karşı önlem alınmasında yol gösterici olacak çalışmalar yapılmasına katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Bu çalışma kapsamında çıktıların görselleştirilmesi ve değerlendirilmesi sürecinde de CBS’den yararlanılmış ve böylelikle model sonuçlarının daha iyi ifade edilmesi sağlanmıştır.

Keywords

uzaktan algılama, coğrafi bilgi sistemleri, ürün su bütçesi, seyhan havzası

References

• Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., & Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration-guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and drainage paper 56. FAO, Rome, 300 (9), D05109.
• Allen, R.C., Smith, M., Pereira, L.S., Raes, D., & Wright, J.L. (2000). Revised FAO procedures for calculating evapotranspiration. Revised FAO procedures for calculating evapotranspiration–Irrigation and Drainage Paper, N° 56 with testing in Idaho.
• T.C. Kültür ve Turizm Bakanlığı. (2024, January). Seyhan havzası. Kayseri İl Kültür ve Turizm Müdürlüğü, T.C. Kültür ve Turizm Bakanlığı. https://kayseri.ktb.gov.tr/TR-54983/seyhan-havzasi.html
• CGIAR. (2017, April). Global high-resolution soil-water balance. Consultative Group on International Agricultural Research Web Sitesi. http://www.cgiar-csi.org/data/global-high-resolution-soil-water-balance#description
• Burman, R.D., Wright, J.L., Nixon, P.R., & Hill, R.W. (1980). Irrigation management-water requirements and water balance. In: Irrigation, Challenges of the 80's, Proc. Of the Second National Irrigation Symposium, Am. Soc. Agric. Eng., St. Joseph, MI, pp. 141-153.
• Doorenbos, J., & Kassam, A.H. (1986). Yield response to water. FAO Irrigation and Drainage, Paper No. 33. FAO, Rome, Italy.
• Doorenbos, J., & Pruitt, W.O. (1981). Guidelines for predicting crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage, Paper No. 24. FAO. Rome, Italy.
• Erdoğan, M.A., Berberoğlu, S., & Aksaker, N. (2014). Konumsal bilgi sistemleri tabanlı Çukurova tarımsal karar destek sistemi. TÜBİTAK Projesi (113Y194) Sonuç Raporu.
• FAO. (2004). AgroMetShell toolbox CD-ROM. FAO-SDRN Working Paper Series. Rome, Italy.
• FAO. (2019, November 20). State of food security and nutrition in the world. http://www.fao.org/3/ca5162en/ca5162en.pdf
• Frere, M., & Popov, G. (1979). Agrometeorological crop monitoring and forecasting. FAO Plant Production and Protection Paper No. 17. Rome, Italy.
• FSIN. (2020, May 7). Global report on food security crises 2020. Food Security Information Network. https://www.wfp.org/publications/2020-global-report-food-crises
• Gommes, R. (1993). FAOINDEX, Version 2.1. FAO Agrometeorology Group. Rome, Italy.
• Hijmans, R.J., Cameron, S.E., Parra, J.L., Jones, P.G., & Jarvis, A. (2004). The WorldClim interpolated global terrestrial climate surfaces, Version 1.3. http://biogeo.berkeley.edu/
• Jensen, M.E., Bunnan, R.D., & Allen, R.G. (1990). Evaporation and irrigation water requirements. ASCE Manuals and Reports on Eng. Practices No. 70. New York, s360.
• Koç, E.M. (2011). İklim değişikliğinin tarıma olası etkilerinin wofost bitki iklim modeli ile araştırılması (Tez no: 350494). Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Meteoroloji Mühendisliği.
• Nieuwenhuis, G.J.A., Wit, A.J.W., Kraalingen, D.W.G., Diepen, C.A., & Boogaard, H.L. (2006). Monitoring crop growth conditions using the global water satisfaction index and remote sensing. In: ISPRS Commission VII Mid-term Symposium Remote Sensing: From Pixels to Processes, Enschede: The Netherlands.
• Penman, H.L. (1948). Natural evaporation from open water, bare soil and grass. Proc. R. Soc. London Series A. Mathematical and Physical Sciences, 193 (1032), 120-145.
• Porter, J.R. (1990). Modelling effects of climate change on crop production. J. Goudriaan & HH van Laar (Eds.), Primary productivity of European agriculture and the greenhouse effect. Wageningen: Pudoc.
• Squire, G.R., & Unsworth, M.H. (1988). Effects of CO2 and climatic change on agriculture. Contract Report to the Department of the Environment, Department of Physiology and Environmental Science, University of Nottingham, Sutton Bonnington, UK.
• Şaylan, L., & Çaldağ, B. (1999). Türkiye’de kullanılabilecek tarımsal meteorolojik modellerin analizi. İTÜ Araştırma Fonu Projesi Sonuç Raporu.
• Şaylan, L., & Çaldağ, B. (2000). Potential impact of climate change on agriculture. AGROESTIRON-2000 2nd International Symposium On New Technologies For Environmental Monitoring And Agro-Applications, Tekirdag.
• Şimşek, O., Murat, A., & Çakmak, B. (2008). 2006-2007 tarım yılı kuraklık analizi. Kuraklık ve Su Yönetimi Toplantısı Bildiri Kitabı, 5. Dünya Su Forumu Bölgesel Hazırlık Süreci Türkiye Bölgesel Su Toplantısı. ÇOB DSİ Genel Müdürlüğü V. Bölge Müdürlüğü, s.199-213, Ankara.
• TAGEM ve DSİ. (2009). Türkiye’de sulanan bitkilerin bitki su tüketimi rehberi. Tarımsal Araştırmalar ve Politikalar Genel Müdürlüğü ve Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Ankara.
• Tarantino, E., & Spano, D. (2001). La valutazione dei fabbisogni irrigui. Irrigazione E Drenaggio, 48 (4), 21-35.