Nötronmetre ile Toprak Neminin ölçülmesi

Nötronmetreler topraktaki su miktarını ve hareketini belirtmek amacıyla geliştirilmiş ve uygulamaya aktarılmış yeni bir tekniktir. Bu amaçla geliştirilen diğer yöntemlere oranla, değişik bölge, zaman ve derinlikteki ölçümlerin oldukça kolay, hızlı ve doğru bir şekilde alınabilmesi, yöntemin etkinliğini arttıran en önemli etmendir.

Nötronmetre genel olarak, hızlı nötronların yayıldığı bir radyoaktif kaynak, dedektör tüp ve yavaşlayan nötronları sayan elektronik bir sayaçtan oluşmaktadır. Tek bir parça durumunda olan ve "probe" olarak adlandırılan nötron kaynağı ve dedektör, toprak yüzeyinin alt katmanlarına bir ölçüm tüpü aracılığıyla iletilmektedir.

Mötronmetrelerin çalışma ilkesi; kaynak tarafından yayılan yüksek enerjili hızlı nötronların ortamdaki herhangi bir atom çekirdeği ile çarpışarak yavaşlaması ve yavaşlayan nötronların dedektör aracılığıyla bulunarak, sabit bir zaman aralığında, sayılması esasına dayanmaktadır.

Gereksinim duyulan yüksek enerjili hızlı nötronlar; enerji partiküllerine sahip radyoaktif izotopların, bu partikülleri önce absorbe edecek ve daha sonra nötrona dönüştürecek bir başka element île karışımı sonucu elde edilmektedir. Bu amaçla, genel olarak, Amerisyum-241 ile iyice sıkıştırılmış Berilyum-9 karışımından yararlanılmaktadır. Bu karışımın diğerlerine oranla en büyük avantajı, yaydıkları gama radyasyonunun hem miktar hem de enerji olarak oldukça düşük olmasıdır. Bu karışımın yanlanma ömrü 458 yıldır.

Toprak ortamında bulunan hidrojen atomu hızlı yayılan yüksek enerjili nötronlar ile yaklaşık aynı kütleye sahip olduğundan, nötronların yavaşlaması üzerinde oldukça etkilidir. Topraktaki lityum, berilyum, bor ve karbon gibi elementler de nötronların yavaşlamasına etki etmekle birlikte, kütlelerinin daha büyük olmasına bağlı olarak etkileri düşüktür. Diğer yandan bu elementlerin miktarı, toprak ortamında bulunan sudan kaynaklanan hidrojen atomunun miktarı île karşılaştırıldığında oldukça önemsizdir. Belirtilen nedenlerle yüksek enerjili hızlı nötronların

Diğer yarıdan bünyesinde fiziksel ve kimyasal yönden farklı özellikteki toprakları içeren bir parselde, iyi gelişen bitkilerin bulunduğu noktadan alınacak ası! ölçümlerin yanı sıra daha zayıf toprak koşullarını da karakierize etmek için farklı noktalardan da ölçüm alınması gerekir.

Sağlıklı ölçüm sonuçlarının alınabilmesi yönünden, ölçüm tüpü ile toprak arasında iyi bir ilişki kurulması bunun için ise, tüplerin toprağa olabildiğince sıkı yerleştirilmesi oldukça önemlidir. Bu amaçla öncelikle elle veya motor gücü ile çalışan bir burgu yardımıyla toprakta, ölçüm tüpünün çapından daha büyük çapta bir delik açılmakta ve daha sonra açılan bu deliğe tüp yerleştirilmektedir. Ölçüm tüpü ve toprak arasında 2.5 mm.'ye kadar yaratılacak hava boşluğu ölçüm sonucunu etkilemeyebilir. Ancak tüpün sıkılığının kaybolması, yakınındaki toprağın doğal yapısının bozulmasına, diğer bir deyişle tüp etrafındaki gerek kök gelişiminin gerekse de su hareketinin değişmesine neden olacak, bu ise toprak su içeriği hakkında hatalı sonuçların alınmasına yol açacaktır. Diğer yandan tüpün üst kısmı da toprak yüzeyinden birkaç cm. yukarıda bulunmalı ve ölçüm yapılmayan süre boyunca içine su veya istenmeyen bazı maddelerin girmesinin önlenmesi amacıyla ağzı lastik yada metal bîr malzemeyle kapatılmalıdır.

Nötronmetreler ile topraktaki su miktarının güvenilir bir şekilde belirlenmesi, herşeyden önce, söz konusu toprak için nötronmetrenin kalibre edilmiş olmasına bağlıdır. Belirli bir toprak için kalibrasyon eğrisi, volümetrik toprak nem içeriği ile tüp içerisinde yapılan ölçümün nötronmetrenin koruma kabı içinde yapılan ölçümlere oranından elde edilen sayım oranının ilişkilendirilmesi esasına dayanmaktadır. Bu amaç için, değişik yöntemler bulunmakla birlikte, özellikle tarla kalibrasyon yöntemi kullanılmaktadır.

Toprak nemi (Pv) ile sayım oranı (CR) arasındaki ilişki genellikle doğrusal olup,

Pv = a t b (CR) eşitliği ile tanımlanmaktadır. Eşitlikte;

Pv = Volümetrik toprak nem içeriği (%), CR = Sayım oranı (boyutsuz), a = CR sıfıra eşit iken Pv'nin değeri, b = CR eğrisine karşılık Pv'nin eğimi'dir.

Eşitlikteki a ve b sabiteleri doğrusal regresyon analizi yapılarak bulunabildiği gibi eğim ve y (doğrunun ekseni kestiği nokta) hesaplanarak, bir grafik kağıdı üzerinde en uygun doğru geçirilerek basit olarak da bulunabilir, Nötronmetre tekniğinin kullanıldığı Bornova koşullarında yürütülen bir araştırmada, bölge topraklarının bir bölümüne iîişkin çıkarılan kalibrasyon eğrisi Şekil 27'de görülmektedir.
Belirli bir toprak için kalibrasyon eğrisinin çıkarılmasından sonra, bitki gelişme sezonu boyunca değişik zaman aralıkları için nötronmetre okumaları yapılarak, kök bölgesi toprağının nem içeriği hakkında karar verilebilir. Topraktaki nem azalmasını izlemek amacıyla, bitki su tüketiminin yüksek olduğu yaz aylarında haftada iki, sezonun diğer aylarında ise haftada bir ölçüm alınması genellikle yeterlidir. Yapılan ölçümler sonucu elde edilen veriler daha önce hazırlan*mış kalibrasyon grafiğine işaretlenerek mevcut nem bulunabilir. Buradan da toprak profilini tekrar tarla kapasitesine getirmek için gerekli su miktarı kolaylıkla hesaplanabilir. Böylelikle nötronmetre ölçümleri ile bîr sonraki sulamanın tarihi yaklaşık bir hafta önceden tahmin edilebilmektedir



Kaynak: Sera Bitkilerinin Sulanması

Prof.Dr. Atila GÜNAY – Doç.Dr. M.Ali UL