Alüvyal Topraklarda Tekstürel Derecelenmeye Bağlı Toprak Kalitesinin Makine Öğrenme Algoritmalarıyla Değerlendirilmesi


Acar M. (Yürütücü), Koca Y. K., Akça M. O., Uçar G.

TÜBİTAK Projesi, 3501 - Ulusal Genç Araştırmacı Kariyer Geliştirme Programı, 2026 - 2027

  • Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
  • Destek Programı: 3501 - Ulusal Genç Araştırmacı Kariyer Geliştirme Programı
  • Başlama Tarihi: Haziran 2026
  • Bitiş Tarihi: Aralık 2027

Proje Özeti

Bu proje, toprak kalitesinin belirlenmesinde makine öğrenmesi algoritmalarının etkinliğini ortaya koymayı amaçlamaktadır. Yürütücünün yüksek lisans ve doktora çalışmaları boyunca uzun süreli toprak işleme denemelerinde edindiği deneyim ve doktora sürecinde odaklandığı toprak kalitesi değerlendirme çalışmaları, bu projenin bilimsel altyapısını oluşturmaktadır. Önerilen proje, yürütücünün mevcut toprak bilimi uzmanlığını veri bilimi ve makine öğrenmesi yöntemleriyle birleştirerek kariyer gelişimine önemli katkı sağlamayı hedeflemektedir.

Projenin kariyer geliştirme potansiyeli, yürütücünün klasik istatistiksel yaklaşımların ötesine geçerek makine öğrenmesi tabanlı analiz yöntemlerinde yetkinlik kazanmasına dayanır. Proje sürecinde yürütücü; çok değişkenli veri analizi, model eğitimi ve doğrulama, model performanslarının karşılaştırılması ve sonuçların yorumlanması gibi alanlarda yeni beceriler edinecektir. Bu kazanımlar, yürütücünün disiplinlerarası çalışma kapasitesini artırarak, gelecekte ulusal ve uluslararası projelerde daha etkin roller üstlenmesine ve akademik uzmanlaşmasını derinleştirmesine olanak sağlayacaktır.

Projenin özgün değeri, nehir kaynaklı tekstürel derecelenmenin toprak kalitesinde yaratacağı değişkenliğin belirlenmesinde yaygın olarak kullanılan geleneksel indeksleme ve istatistiksel yöntemlerin, makine öğrenmesi algoritmaları ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesinde yatmaktadır. Toprak fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerinden oluşan çok boyutlu veri setlerinin, Random Forest (RF), Destek Vektör Makineleri (SVM), Yapay Sinir Ağları (ANN), Karar Ağaçları (CART) ve XGBoost algoritmaları kullanılarak analiz edilmesi, toprak kalitesinin daha bütüncül ve hassas biçimde tahmin edilmesini mümkün kılacaktır. Bu yaklaşım, özellikle karmaşık toprak–yönetim ilişkilerinin daha doğru ortaya konmasına katkı sunması açısından özgün nitelik taşımaktadır.

Yöntemsel olarak projede, toprakların fiziksel (agregat stabilitesi, yarayışlı su, hacim ağırlığı, su dolu gözenek hacmi), kimyasal (pH, elektriksel iletkenlik, yarayışlı fosfor ve ekstrakte edilebilir potasyum) ve biyolojik (organik karbon, mikrobiyal biyokütle karbonu ve beta glikosidaz enzim aktivitesi) özellikleri kullanılacaktır. Bu özellikler, Soil Management Assessment Framework (SMAF) yaklaşımı kullanılarak bir toprak kalite indeksi (TKİ) içerisinde birleştirlecektir. Toprak kalitesi, RF, SVM, ANN, CART ve XGBoost algoritmaları ile noktasal bazda tahmin edilecektir. Modellerin performansı, uygun doğruluk ve hata ölçütleri kullanılarak değerlendirilecektir. Noktasal olarak ölçülen toprak kalite indeksi ve algoritmalarla tahmin edilen toprak kalite indeksleri Ters Mesafe Ağırlıklı (IDW) yöntemi ile jeoistatistiksel olarak haritalanacaktır. Elde edilen sonuçlar, TKİ değerlendirmesinde makine öğrenmesi yaklaşımlarının güçlü ve sınırlı yönlerini ortaya koyacak şekilde yorumlanacaktır.

Projenin yaygın etkisi; akademik, uygulamaya dönük ve toplumsal boyutları kapsamaktadır. Akademik açıdan elde edilecek bulguların uluslararası bilimsel yayınlarla paylaşılması hedeflenmektedir. Uygulama düzeyinde, proje sonuçları örnekleme noktalarını kapsayan Adana İl Tarım ve Orman Müdürlüğü’ne bağlı Seyhan, Yüreğir ve Karataş İlçe Tarım ve Orman Müdürlükleri bünyesindeki mühendis paydaşlara aktarılacak ve toprak kalitesi, veri temelli karar verme ve makine öğrenmesinin tarımdaki rolü hakkında bilgilendirici eğitimler ve broşürler hazırlanacaktır. Böylece proje çıktılarının sahaya yansıması, toprak kaynaklarının sürdürülebilir kullanımı ve tarımsal üretimde verimliliğin artırılmasına katkı sağlanması amaçlanmaktadır. Bu yönleriyle proje, bilimsel bilgi üretimi ile uygulama arasında köprü kuran bütüncül bir etki ortaya koymaktadır.