Bitki Yüzeyinin Enerji Dengesi Bileşenlerinin Belirli Fenolojik Aşamalarda Analizi

İklim değişiminin sıcaklık artışları, yağışların azalması, artan buharlaşma gibi etkileri; geniş alanda yetiştirilen bitki türlerinin su ihtiyacına ve üretim değerlerine yönelik çalışmalar için önemlidir. Bitki su tüketimi (evapotranspirasyon) verisi, bir bölgede yapılması planlanan tarımsal sulama projelerinin temelini oluşturmaktadır. Yüzeyler ile atmosfer arasındaki su döngüsünü idare eden yüzey enerji dengesi bileşenlerinin saptanması da bu noktada bir ihtiyaç halini almaktadır. Yüzey enerji dengesi bileşenlerinin saptanması amacıyla yaygın olarak kullanılan Bowen Oranı Enerji Dengesi (Bowen Ratio Energy Balance, BREB) Yöntemi, bu çalışmada kanola yüzeyi üzerine uygulanmıştır. Bu kapsamda Kırklareli Atatürk Toprak Su ve Tarımsal Meteoroloji Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü deneme alanında 2016 gelişme döneminin çiçeklenme aşamasında buharlaşma gizli ısı akısı, toprak ısı akısı, net radyasyon, hissedilir ısı akısı ile bitki yüzeyinin normalleştirilmiş fark vejetasyon indeksi (Normalized Difference Vegetation Index, NDVI) belirlenerek, ölçülen bileşenler ile hesaplanan bileşenler arasındaki ilişkiler araştırılmıştır. Sonuçta ölçüm dönemi içinde net radyasyon değerinin en yüksek olduğu tarih; 27 Nisan 2016 olarak belirlenmiştir. Bu tarih, seçilen günler için hesaplanan evapotranspirasyon değerlerinin de en yüksek olduğu zaman aralığı içindedir. Aynı dönemin NDVI değerlerinin de benzer biçimde 22 Mart14 Nisan 2016 arasında maksimum değerlere ulaştığı belirlenmiştir.

Analysis of the Energy Balance Components of Vegetation during Particular Phenological Stages

Reliability of data on crop water consumption (evapotranspiration) is the basis of the irrigation plans for agricultural purposes. Major effects of climate change such as increasing temperatures and evaporation, precipitation decrease are crucial for studies on water demand and yields of widely grown crop types. Determination of the surface energy components controlling the water cycle between surfaces and the atmosphere also becomes a need at this point. In this study, a common method on the determination of the surface energy budget; namely the Bowen Ratio Energy Balance (BREB) approach was applied on a canola surface during a particular growing stage (flowering) of the crop. In this context; latent heat flux of evapotranspiration, net radiation, sensible heat flux and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) values were evaluated to search for possible relationships between the measured and calculated values of the corresponding components. The results showed that the date (27 April 2016) represented with highest net radiation value took also part within days of relatively higher evapotranspiration amounts. Also the NDVI values of the same measurement period reached their maximum rates for between 22 March and 14 April 2016.

PDF

___

Aydınşakir, K., Büyüktaş, D. 2005. Lizimetreler ve Bitki Su Tüketimi Çalışmalarında Kullanımı. Derim, Cilt. 22(1), s. 49-58.
Fuchs, M., Tanner, C.B. 1970. Error Analysis of Bowen Ratios Measured by Differential Psychrometry. Agricultural Meteorology, Cilt. 7, s. 329-334.
Ashktorab, W.H., Pruitt, K.T., Paw, U., George, W.V. 1989. Energy Balance Determinations close to the Soil Surface using a Micro-Bowen Ratio System. Agricultural and Forest Meteorology, Cilt. 46(3), s. 259-274.
Todd, R.W., Evett, S. ., Howell, T.A. 2000. The Bowen Ratio-Energy Balance Method for Estimating Latent Heat Flux of Irrigated Alfalfa Evaluated in a SemiArid, Advective Environment. Agricultural and Forest Meteorology, Cilt. 103(4), s. 335-348.
Ünlü, M., Kanber, R., Steduto, P. 2001. Comparing Cotton Evapotranspiration Estimated by Micrometeorological and Water Budget methods. Turkish Journal of Agriculture, Cilt. 25, s. 329-335.
Gilmanov, T.G., Johnson, D.A., Saliendra, N.Z. 2003. Growing Season CO2 Fluxes in a Sagebrush-Steppe Ecosystem in Idaho: Bowen Ratio/Energy Balance Measurements and Modeling. Basic and Applied Ecology, Cilt. 4(2), s. 167-183.
Rohli, R.V., Hsu, S.A., Lofgren, B.M. Binkley, M.R. 2004. Bowen Ratio Estimates over Lake Erie. Journal Great Lakes Research, Cilt. 30, s. 241-251.
Soares, J.M., De Azevedo, P.V. Da Silva, B.B. 2007. Bowen Ratio–Energy Balance associated Errors in Vineyards under Dripping Irrigation. Revista Brasileira da Meteorogia, Cilt. 22, s. 233-240.
Zeggaf, A. T., Takeuchi, S., Dehghanisanij, H., Anyoji, H., Yano, T. 2008. A Bowen Ratio Technique for Partitioning Energy Fluxes between Maize Transpiration and Soil Surface Evaporation. Agronomy Journal, Cilt. 100(4), s. 988-996.
Zhang, B., Kang, S., Li, F., Zhang, L. 2008. Comparison of Three Evapotranspiration Models to Bowen Ratio-Energy Balance Method for a Vineyard in an Arid Desert Region of Northwest China. Agricultural and Forest Meteorology, Cilt. 148(10), s. 1629-1640.
Wolf, A., Nick, S., Kanat, A. 2008. Effects of Different Eddy Covariance Correction Schemes on a Energy Balance Closure and Comparisons with the Modified Bowen Ratio System. Agricultural and Forest Meteorology Cilt. 148, s. 942-952.
Ünlü, M., Kanber, R., Kapur, B. 2010. Comparison of Soybean Evapotranspirations Measured by Weighing Lysimeter and Bowen Ratio-Energy Balance Methods. African Journal of Biotechnology, Cilt. 9(30), s. 4700-4713.
Akpolat, A., Ünlü, M. 2011. Mikrometeorolojik ve Lizimetre Yöntemleriyle Belirlenen Buğday Bitki Su Tüketimlerinin Karşılaştırılması. Çukurova Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt. 26(2), s. 183-192.
Fischer, M., Trnka, M., Kučera, J., Deckmyn, G., Orság, M., Sedlák, P., Ceulemans, R. 2013. Evapotranspiration of a High-Density Poplar Stand in Comparison with a Reference Grass Cover in the Czech–Moravian Highlands. Agricultural and Forest Meteorology, Cilt. 181, s. 43-60.
Yan, G., Lin, G., Chen, H., Yang, S. 2014. Seasonal Changes of Energy Fluxes of a Subtropical Mangrove Forest in Zhangjiang Estuary, China. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research, Cilt. 6, s. 363-368.
Euser, T., Luxemburg, W.M.J., Everson, C.S., Mengistu, M.G., Clulow, A.D., Bastinaannssen, W.G.M. 2014. A New Method to Measure Bowen Ratios Using High–Resolution Vertical Dry and Wet Bulb Temperature Profiles. Hydrology and Earth System Sciences, Cilt. 18, s. 2021-2032.
Çaldağ, B. 2009. Trakya Bölgesi’nin Tarımsal Meteorolojik Özelliklerinin Belirlenmesi. Istanbul Teknik Üniversitesi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Atmosfer Bilimleri Programı, Doktora Tezi, 258s, Istanbul.
Asrar, G., Kanemasu, E. T. and Yoshida, M. 1985. Estimates of Leaf Area Index from Spectral Reflectance of Wheat and Different Cultural Practices and Solar Angles. Rem. Sens. Environ., Cilt. 17, s. 1-11.
Carlson, T. N. and Ripley, D. A. 1997. On the Relation Between NDVI, Fractional Vegetation Cover, and Leaf Area Index. Rem. Sens. Environ., Cilt. 62, s. 241252.
Ja-Ha, K., Mi Oh, H. and Young Kim, K. 2001. InterAnnual and Intra-Annual Variabilities of NDVI, LAI and Ts Estimated by AVHRR in Korea. Korean Journal of Remote Sensing, Cilt. 17(2), s. 111-119.
Song, D.;Guo, P.; Sheng, H. 2008. Spatial distribution pattern of MODIS-NDVI and correlation between NDVI and meteorology factors in shandong province in China. Book Series: Progress in Electromagnetics Research Symposium, s. 1333-1338.
Şaylan, L., Karayusufoğlu, S., Çaldağ, B., Çaylak, O., Semizoğlu, E., Özkoca, Y.,Bakanoğulları, F. 2011. Uzaktan algılamanın tarımsal meteorolojide kullanılması, Kırklareli örneği, 5. Atmosfer Bilimleri Sempozyumu, Istanbul, 27-29 Nisan, 415-421.
Fritschen, L.J., Simpson, J.R. 1989. Surface Energy Balance and Radiation Systems: General Description and Improvements. J. Appl. Meteorol. Cilt. 28, s. 680689.
Şaylan, L., Çaldağ, B., Bakanoğulları, F., Kaymaz, Z. 2012. Buğday Bitkisinin CO2, H2O ve Enerji Akılarının Belirlenmesi. TÜBİTAK 109R006 No’lu COST Projesi Sonuç Raporu, Istanbul, Ağustos 2012.
Akar, D. 2017. Homojen Bitki Yüzeyi Üzerinde Enerji Dengesi Bileşenlerinin Fenolojik Aşamalara Bağlı Analizi. Istanbul Teknik Üniversitesi, Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi, Meteoroloji Mühendisliği Bölümü, Bitirme Çalışması, 56s, Istanbul.
Prueger, J.H., Hatfield J.L., Aase, J.K., Pikul, J.L. 1997. Bowen-Ratio Comparisons with Lysimeter Evapotranspiration. Agronomy Journal, Cilt. 89(5), s. 730-736.
Steduto, P., Hsiao, T.C. 1998. Maize Canopies under two Soil Water Regimes: IV. Validity of Bowen Ratio–Energy Balance Technique for Measuring Water Vapor and Carbon Dioxide Fluxes at 5-min Intervals. Agricultural and Forest Meteorology, Cilt. 89(3), s. 215-228.
Özkoca, Y. 2015. Mikrometeorolojik Yöntemlerle Bitkilerin Enerji Akılarının Belirlenmesi. Istanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Atmosfer Bilimleri Programı Yüksek Lisans Tezi, 76s, Istanbul.
Pinto, D.G., Fontana, D.C., Dalmago, G.A., Santi, A. 2017. Correlations between spectral and biophysical data obtained in canola canopy cultivated in the subtropical region of Brazil. Pesquisa Agropecuaria Brasiliera. Cilt. 52 (10), s. 825-832.
Sulik, J.J., Long, D.S. 2016. Spectral considerations for modeling yield of canola. Remote Sensing of Environment. Cilt. 184, s. 161-174.
Banuelos, G.S., Bryla, D.R., Cook, C.G. 2002. Vegetative production of kenaf and canola under irrigation in central California. Industrial Crops and Products. Cilt. 15(3), s. 237-245.