Toprak İlmi ve Ekoloji Anabilim Dalı

... konulu sunumlar: "Toprak İlmi ve Ekoloji Anabilim Dalı"— Sunum transkripti:

1 Toprak İlmi ve Ekoloji Anabilim Dalı
Prof. Dr. M. Ömer KARAÖZ İ.Ü. Orman Fakültesi Toprak İlmi ve Ekoloji Anabilim Dalı

2

3

4

5

6

7

8 Toprak dersinde Kazanımlar
Toprak ilmi ile ilgili temel kavramları tanımlar. Toprağın oluşumunu kavrar. Toprağın genel yapısını bilir. Ana hatları ile toprak horizonlarını bilir. Toprağın kumlu ya da killi olduğunu anlama becerisi gösterir. Toprak organik maddesinin önemini kavrar. Araziden toprak örneği alır. Arazide genel hatlarıyla toprağın fiziksel özelliklerini belirler Arazide toprak pH’sını ölçer. Toprakların kireçli olup olmadığı analiz eder. Genel hatlarıyla toprak tekstürüne göre toprağın fiziksel ve kimyasal özelliklerini değerlendirir. Peyzaj uygulamalarında kullanılan materyalleri tanır. Topraklardaki drenaj, havalanma gibi sorunları tanımlayarak çözüm üretir.

9

10

11 TOPRAK KAVRAMI ve TOPRAĞIN TANIMLANMASI
Toprak tanımının çok farklı olmasının 2 nedeni vardır : Toprak çok çeşitli görünümler gösterir. Toprağı herkes kendisinden beklediği yarara ve fonksiyona göre tanımlar.

12 TOPRAĞIN ÇOK DEĞİŞİK GÖRÜNÜMLER ARZETMESİ
Onu meydana getiren olayların ve faktörlerin zamana ve mekâna göre çok değişmesinden kaynaklanır. Katı yer kabuğu iklim ve organizmaların etkisi ile mekanik olarak parçalanır, daha sonra daha küçük parçalara ayrılır ve kimyasal ayrışmaya uğrar Hayvansal ve bitkisel artıklar ayrışarak humusu oluşturur. Mineral madde ve humus karışarak toprağı oluşturur. Ancak bu olay her zaman gözle görünecek kadar ilerleyemez.

13 Çiftçi için toprak, yeryüzünün bitki yetiştirebileceği derinliğe sahip gevşek kısımdır Bitki sosyologu için bitki bulduğu her yer topraktır. Yapı mühendisi için binanın temelini yerleştireceği kısım topraktır Bu nedenlerle 40 çeşit toprak tanımlaması yapılmıştır.

14 RAMANN : Toprak, küçük parçalara bölünmüş, az veya çok kimyasal değişime uğramış kayaların, kendi içlerinde veya üstlerinde yaşayan bitki ve hayvan artıklarıyla birlikte meydana getirdiği varlıktır. PALLMANN : Toprak katı yeryüzünün, fiziksel bölünme ile gevşemiş olan, kimyasal ayrışma, humus oluşumu ve madde taşınması gibi olaylarla değiştirilmiş bulunan üst kısmıdır (Organik + Anorganik maddeler + su + hava). PALLMANN : Toprak, sayısız öğeleri bulunan katı, sıvı ve gaz fazlarından oluşan heterogen bir sistemdir

15 Toprağın Genel Yapısı

16 Toprağın Bileşenleri Yaklaşık yarısı katı parçacıklardan oluşur
Diğer yarısı ise gözeneklerdir. Lets review a couple of soil science basics. Soil is made up of 4 parts: mineral matter, organic matter, water, and air. Mineral matter and organic matter together form the solid part of soil. Soil air and soil water occupy the spaces between the solid particles. This space is the pore space. A good agricultural soil will be about half solid particles and half pore space. Most of the soil solids will be mineral matter that is made up of particles of sand, silt, and clay. A small part of the solids will be organic matter. Most agricultural soils have somewhere around 2 - 5% organic matter. Organic matter is mostly made up of decomposed plant litter and roots. Conditions for root growth will be ideal when about half the pore space is filled with water and half is filled with air. When a soil becomes compacted the mineral particles are pressed more tightly together. When this happens the soil loses pore space, and so has less capacity to store water and air.

17 Toprağın fonksiyonları
Bitkisel ürünlerin kaynağı Yeraltı servetlerinin bulunduğu yer Organizmaların konutu Canlı-cansız varlıkların yaşam kaynağı veya barınağı

18 İleri teknoloji X Açlık çelişkisi
Beslenme sorununun çözümlenmesi için Toprağın doğal verim gücünün belirlenmesi Üretimi arttırma çareleri bulunmalıdır. Bunun için de: Toprağın oluşumundan, bitki yetiştirme özelliklerine kadar tüm toprak özellikleri iyice tanınmalı ve bilinmelidir.

19 TOPRAK BİLİMİNİN KONUSU VE AMACI
KONUSU : Toprağın oluşumu, toprağı meydana getiren öğeler, toprağın çeşitli özellikleri ve toprak sistematiği gibi konuları inceler ve araştırır AMACI : Doğal toprak özelliklerine bağlı verim gücünü ortaya çıkarmak, Bu bilgiler ışığında verimliliği arttırmak için ıslah önlemlerini belirlemek, Toprağı yeterli düzeyde ve sürekli olarak verim sağlayacak şekilde insanların yararına sunmak.

20 TOPRAK BİLİMİNİN BAŞKA BİLİM DALLARI İLE İLİŞKİSİ
Fizik, Kimya, Jeoloji, Mineraloji, Mikrobiyoloji, Jeomorfoloji.

21 ARAŞTIRMA YÖNTEMLERİ Arazide Profil tanıtımı yapılır Toprak derinliği
Drenaj Su-hava ekonomisi Toprak tipi.

22 Laboratuarda Tekstür (Arazide de belirlenebilir)
Toprak Reaksiyonu (Arazide de belirlenebilir) Besin maddeleri Su tutma ve su geçirme özellikleri Yoğunluk-hacim ağırlığı Organik madde miktarları.

23 ORMAN TOPRAĞI - TARIM TOPRAĞI ARASINDAKİ FARKLAR
Orman toprağı, uzun ömürlü orman ağaçlarının altında gelişir. Ağaçlar kök çürümesi+ yaprak dökümü ile organik madde verirler ve madde dolaşımını sağlar. Ölü örtü özel mikro klima yaratır Ayrışma ürünleri toprağın fiziksel, kimyasal, biyolojik özelliklerini etkiler. Doğal durumdadır. Yapısında değişiklik yoktur.

24 TOPRAĞI OLUŞTURAN KAYAÇLAR VE MİNERALLER
Toprağı meydana getiren kaynaklar Anakayalar veya kayaçlardır Bu iki kaynak fiziksel ve kimyasal ayrışmaya uğrayarak toprağı meydana getirir. Anakayanın toprak verme değeri Tekstürüne (tane yapısına) Kimyasal bileşimine (mineral içeriğine) Tabakalanma durumuna-Çatlaklı olup olmamasına Tabakaların eğim durumuna göre değişir. Toprak verimliliği büyük ölçüde anataşın özelliklerine bağlıdır. Verimli toprak : Bitki köklerinin derin toprak tabakalarına kadar yayılabildiği, buralardan su, O2 ve gerekli mineral besin maddelerini yeterli miktarda alabildikleri topraktır.

25 Kayaları Oluşturan Mineraller ve Özellikleri
Mineraller belirli kimyasal formülü olan, doğal yolla yerkabuğunda meydana gelen inorganik bileşimdeki ürünlerdir. Tüm minerallerin ana kaynağı mağmadır. Mağmanın yapısında bulunan elementler Mineralleri, mineraller ise çeşitli şekillerde birleşerek kayaçları meydana getirirler. Kayaçları meydana getiren başlıca mineraller kuvars, feldispatlar, mikalar, amfibol ve piroksenler ile olivindir.

26 Tortul kayalar Kumtaşı
İlksel (primer) ve ikincil (sekunder) minerallerin erüptif ve tortul kayalarda ağırlığa göre bulunuş oranları (Clarke göre Irmak, A.1972’den derlenerek) Mineraller Erüptif kayalar % Tortul kayalar Kumtaşı Metamorf kayalar Kil şisti İlksel Kuvars Feldispatlar Amfibol ve Piroksen’ler Mikalar 12.0 59.5 16.8 3.8 66.8 11.5 - 22.3 30.0 İkincil Kil Limonit Karbonatlar 6.6 1.8 11.1 25.0 5.6 5.7 Diğer mineraller 7.9 2.2 11.4

27 Kuvarsın kristal yapısı nasıldır?
Kuvars doğada en sık rastlanan minerallerden biridir. Doğada pek çok renkte görülen parlak ve sert bir yapıya sahiptir.

28

29 KUVARS

30 FELDİSPATLAR MİKROKLİN

31 ORTOKLAS

32 ORTOKLAS

33 SANİDİN

34 ALBİT

35 ANORTİT

36 MİKALAR MUSKOVİT

37 BİYOTİT

38 Meydana gelen kayaçların fiziksel ve kimyasal ayrışması sırasında mineralleri meydana getiren elementler açığa çıkarak bitki besin maddelerini oluştururlar.

39

40 Anakaya Çeşitleri ve Toprak Oluşturma Bakımından Değerleri
Anakayalar jeolojik devirlerde meydana geliş şekillerine göre üç gruba ayrılır. 1. Mağmatik (Erüptif) 2- Tortul (sediment) 3. Metamorf (Başkalaşım)

41 Mağmatik Kayaçlar Sıcak ve ergimiş mağmanın yerkabuğunun derinliklerinde veya yeryüzüne yakın çatlak veya damarlarda yavaş yavaş, yeryüzüne çıkarak birdenbire katılaşması sonucunda meydana gelirler

42 GRANİT: Bileşimi kuvars, ortoklas (feldispat), mika, anfibol, ojitten oluşur. Sert, kaba taneli bir taştır. 0 nedenle fizîksel bölünmesi kolaydır. Kumlu balçık ve balçık tekstüründe topraklar meydana gelir. Bu toprakların havalanma ve drenaj koşulları iyidir. SİYENİT: Granite benzer, yalnız kuvars içermez. Veya çok az kuvars içerir. Çabuk ayrışır ve ince tekstürlü topraklar meydana gelîr. RİYOLİT: Bileşimi granitin aynısıdır. İnce taneli olduğundan daha güç ve geç parçalanır. TRAKİT Bileşimi siyenitin aynısıdır, ince tanelidir.

43 KUVARSLI DİYORİT-DASİT SERİSİ: Kuvarslı diyorit iri, dasit ince tanelidir. Plajiyoklaslardan dolayı hızlı ayrışırlar. Balçıklı kum, kumlu balçık, balçık türünde topraklar oluştururlar. Kalsiyumca zengindir. DİYORİT-ANDEZİT SERİSİ: Kuvars içermezler, plajiyoklaslar ve koyu renkli minerallerden meydana gelirler. Kolay ayrışırlar, killi toprakları verirler. GABRO: Koyu renkli ve iri taneli, ağır bir taştır. Kalsiyumlu feldispatlar, ojit ve çok az kuvars içerir.

44 PORFİR YAPISI: İnce masif kitle içinde iri kristalli mineraller gömülü olarak bulunur. Fiziksel ayrışmaları güç ve yavaş BAZALT: Kalsiyumu çok feldispat ile ojit ve/veya hornblendden oluşur. Koyu renkli, ince taneli, masif yapılı bir taştır. Ayrışması yavaştır. OBSİDİEN: Koyu renkli, camsı yapıdadır. Çok güç ayrışır. Sığ, taşlı, verimsiz toprakları oluşturur.

45 SEDİMENT (TORTUL) KAYAÇLAR
Mağmatik ve metamorfik kayaçların rüzgar, akarsu, buzullar, deniz dalgaları ve karbondioksitli yağmur suları ile parçalanması. Bölünmesi, ufalanması, çözündürülmesi ve bu ayrışma ürünlerinin jeoloojik devirlerde yine bu kuvvetler tarafından göl veya denizlerde biriktirilmesi ile meydana gelmişlerdir. Üç sınıfa ayrılırlar Kırıntı sedimentler Kimyasal sedimentler Biyojen sedimentler Katı sedimentlerin toprak verme değeri: (1) çimento maddesine (kil, kireç, silisyumdioksit, demirli bileşikler), (2) Katılaşmış kütledeki tanelerin büyüklüğüne bağlıdır.

46 Kırıntı Sedimentler Akarsu, buzul, rüzgar, deniz dalgaları gibi dış kuvvetler tarafından mekanik yolla parçalanarak veya parçalanmış olanların birleştirilmesiyle oluşmuş taşlardır. KONGLOMERA KUM TAŞI TOZ TAŞI KİL TAŞI MARN

47 Kimyasal Sedimentler Kimyasal çözündürme ve birleştirme süreçleri sonunda oluşan sedimentlerdir. KİREÇ TAŞLARI, Kalkerler ÇaO + H20 + 2C02-- Ca (HC03)2 Ca(HC03)2- CaC03 + H2 0 + C02 Denizlerde yaşayan algler ve yosunlar C02'i alır, CaCO3 çökelir. Suların soğuması ve basıncın azalması etkili olur. Toprak verme değeri çökelme sırasında beraberinde katık materyallere bağlıdır (toz, kil, ince kum, demirhidroksit, organik maddeler) TRAVERTEN CaC03-Pamukkale DOLOMİT Kalsiyumkarbonat, magnezyum karbonat

48 Biyojen (Organik Sedimentler)
Bitkisel ve hayvansal kökenli sedimentlerdir. MERCAN KALKERİ NÜMİLİTLİ KALKER DİATOMİT TAŞ KÖMÜRÜ, LİNYİT KÖMÜRÜ OLTU TAŞI BİTÜM, ASFALT

49 Metamorfik Kayaçlar (Başkalaşım Kayaçları)
Mağmatik ve tortul kayaçların yüksek basınç ve sıcaklık altında orijinal yapılarını kaybetmesi sonucunda oluşurlar En belirgin özellikleri tabakalı (şisti) yapıya sahip olmalarıdır. Tabakalar bazılarında yaprakçıklar halinde kaldırılabilir. Bazıları ise masif yapıya sahiptir.

50 Tortul kayaçlardan meydana gelenlerin en önemlileri
Tortul kayaçlardan meydana gelenlerin en önemlileri Kuvarsit, fillit, mermer, kalkerli şist Mağmatik kayaçlardan meydana gelenlerin en önemlileri gnays, serpantin, mikaşist

51 GNAYS Kuvars, feldispat, mikadan oluşur. Kumlu balçık ve balçık tekstüründe, geçirgenliği ve havalanmaları iyi olan topraklar meydana gelir. MİKAŞİST Mika ve kuvarstan oluşur. FİLLİT Mika ve kuvarstan oluşur daha ince yapılıdır. Yavaş ve güç ayrışır. SERPANTİN Olivin'in ayrışmasından meydana gelir. Zor ayrışırlar, sığ ve besin maddeleri bakımından fakir toprakları verir. KİL ŞİSTİ, MERMER, KUVARSİT

52

53 TOPRAĞIN OLUŞUMU Toprak biri anorganik, diğeri organik iki anamateryalin fiziksel, kimyasal ve biyolojik ayrışma ürünlerinden oluşur.

54 Anakaya

55

56

57

58 Toprağı Oluşturan Faktörler
Toprak = f (iklim x anamateryal x yeryüzü şekli x canlılar x zaman ....)

59 İKLİM

60 Nem Çözünme,hidratlanma,hidroliz) yıkanma+birikme olayları
Mineraller ayrışır, iyonlar açığa çıkar, besin maddeleri sağlanmış olur. Cl, SO4, CO3 gibi bazı anyonlar yıkanır-birikir. Bu olaylar yağış miktarına göre değişir. Nemli iklimlerde yıkanma (Karadeniz Bölgesi) Kurak iklimlerde birikme (İç Anadolu-tuz birikmesi) Kayaların ayrışması+toprak genetiği üzerinde etkilidir. Nem ve yağışlar ayrıca bitki ve hayvan toplumlarının yaşam, yayılış ve gelişmelerini de etkiler.

61 Sıcaklık Don olayları, ekstrem sıcaklık değişmeleri.
Oksitlenme olayları. Organizmaların enerji kaynağı Bir bölgedeki iklim koşulları : Nemli-Kurak, sıcak-ılıman-soğuk, gece-gündüz, yaz-kış arasındaki farklılıklar + anataşın veya anamateryalin fiziksel ve kimyasal ayrışma hızı, meydana gelen toprakların genetik özellikleri üzerinde etkilidir. Ayrıca bitki toplumlarının dağılımını ve gelişimini de etkiler.

62 ANAMATERYAL

63

64

65 Tanelilik, mineralojik bileşim, tabakalılık durumu, ayrışma hızını etkiler.
Anamateryal etkisi egemen olması için iklim koşullar elverişsiz olmalıdır. Sıcaklık ve nem optimumda ise ayrışma hızla meydana gelir ve anataşın etkisi görülemez (Tropik bölgeler). Kurak-soğuk/soğuk-ılıman bölgelerde ayrışma yavaştır. Toprak özellikleri anataşın özelliklerini taşır. Kireçli anamateryalde yıkanma olmaz. Asit anamateryalden oluşan topraklarda yıkanma olur. Tipik yıkanma-birikme horizonları görülür.

66 RELİYEF-YERYÜZÜ ŞEKLİ

67 İklim koşullarını, yağış miktarını sıcaklık-hava hareketlerini Toprak taşınmasını etkiler

68 CANLI ORGANİZMALAR Kökler asit salgılayarak ve mekanik olarak kayaları parçalayabilirler. 10 cm kalınlığında, 10 uzunluğundaki bir kök tonluk bir kayayı yerinden oynatabilir Yaprak dökümü mikroorganizmalar için besin sağlar. Mikro iklim değiştirilir. Erozyon engellenir.

69

70

71

72 ZAMAN 0-15 cm kalınlığında bir (yıkanma) horizonu için 1000-1500 yıl.
Alaska'da buzul morenleri üstünde podsol için 1000 yıl gereklidir.

73 TOPRAĞI OLUŞUMUNDA ETKİLİ FAKTÖRLER

74 TOPRAĞI OLUŞTURAN AYRIŞMA OLAYLARI

75

76 Ayrışma Olayları Kayaların bazı dış ve iç etkenlerle mekanik olarak parçalanıp blok, taş, çakıl, kum ve toz şeklindeki inorganik parçalara ayrılmasına "fiziksel ayrışma" veya "mekanik bölünme" denir. Mekanik bölünmede etkili olan faktörler Sıcaklık değişimi Rüzgâr Su Don olayları Akarsular, deniz dalgaları, buzullar

77 Kayaların dış ve iç etkenlerle parçalanıp dağılması ve bu etkenlerin devamlı etkisi altında giderek ufalanmaları fiziksel ayrışma veya parçalanma olayları adı altında incelenmiştir. Kayaların fiziksel (mekanik) olarak parçalanmalarının en önemli sebebi oluştukları (mağmanın soğuyup katılaştığı) derinliklerdeki basınç ve sıcaklık ile atmosferik etkilerle karşılaştıklarında maruz kaldıkları sıcaklık (gece-gündüz farkları) ve basınç arasındaki farktır. Atmosfer basıncının daha düşük olması kayaları oluşturan minerallerin genleşmeleri de farklı olduğundan kayanın bünyesinde uyumsuz bir hacım genişlemesi ve çatlamalar meydana gelir. Bu olaya suyun, rüzgârın ve organizmaların da katkısı kayaların fiziksel olarak parçalanmalarını sağlar.

78 Kimyasal Ayrışma Olayları
Kimyasal ayrışma, bir seri kimyasal reaksiyonlardan sonra minerallerin çözünerek dağılması veya bileşimlerinin tamamen değişmesi olayıdır. Kimyasal ayrışma olayları sıcaklık, su ve su içinde çözünmüş bazı maddelerin etkisi ile meydana gelir. Ayrışmasının hızı bu faktörlerin şiddetine ve mineral parçacıkların büyüklüğüne göre değişir. Boyut ne kadar küçükse, kimyasal ayrışmanın hızı o kadar büyük olur. Çözünme-hidratlanma-oksitlenme-hidroliz, Komplex bileşimler oluşturma

79 Kimyasal ayrışmanın şartları nem ve sıcaklığın birlikte bulunması halidir. Çok soğuk ve kuru olan yüksek dağlarda suyun kar halinde düşmesi kimyasal ayrışmayı çok yavaşlatır hatta sıfıra indirir. Keza çöllerde de kuraklıktan dolayı kimyasal ayrışma olamaz. Kutup bölgelerinde veya daimî kar altındaki yüksek dağlarda da kimyasal ayrışma söz konusu değildir (çözünme dışında). Buna karşılık nemin ve sıcaklığın arttığı oranda kimyasal ayrışma ve ayrışma ürünlerinin yıkanması da artar. Kimyasal ayrışma fiziksel parçalanmanın ilerlemesi ve kayaların ufalanıp yüzeyin artmasına bağlı olarak artar. Kayaları oluşturan kristallerin veya bileşiklerin kimyasal olarak ayrışmasında su ve hidrojen (H+) ile oksijenin ve karbondioksidin (CO2) etkisi çok önemlidir. Kimyasal ayrışmada hidratlanma, hidroliz ve oksitlenme olayları birbirini izler. Tipik bir kimyasal ayrışma olmayan çözünme olayı da burada ele alınmıştır.

80 ÇÖZÜNME Kayalardaki bileşiklerden bazılarının (özellikle karbonatlar ile sülfatların) suda iyonlarına ayrılması (erimesi) çözünme olayıdır. Kayalardaki tuzların çözünmesi sonucunda, kayanın yapısında boşluklar oluşur. Kireç taşlarında ve dolomitlerde çatlak sisteminin gelişmesi ve genişlemesi çözünme olayının sonuçlarından biridir. Kireç taşlarının içinde mağaraların oluşumu da çözünme olayının diğer bir sonucudur. Çözünme olayında çözünen tuzlar suyun buharlaşması ile yine aynen çökerler. Bu çökelme sonucunda sarkıt ve dikitler de oluşur. Göl ve deniz tabanlarında kireçli çökelekler meydana gelir. Diğer ayrışma olaylarında ise ayrışan bileşiklerin iyonları yeni maddelerin bileşimine girdikleri için, çözücü suyun buharlaşması sonucunda bu yeni oluşan maddeler çöker. Suda erimiş olan CO2’in miktarının artması suyun çözündürme gücünü de arttırmaktadır. Öte yandan sıcaklık azaldıkça karbonatların çözünürlüğü de artmaktadır. Örnek olarak; normal CO2 oranına sahip atmosfer şartlarında 1 lt suda 25ºC’ta 49 mg, 15ºC’ta 60 mg, 0ºC’ta 84 mg CaCO3 çözünebilmektedir.

81 HİDRATLANMA Hidratlanma kristallerdeki katyonların su dipolleri ile sarılıp kristalden koparılma olayıdır. Su molekülleri bir dipol durumundadırlar. Su molekülleri her ne kadar elektriksel denge bakımından nötr iseler de bir üçgen şeklinde oldukları ve hidrojen iyonlarının pozitif yükleri oksijen iyonunun negatif yükü ile aynı hizada bulunmadığından bir dipol teşkil ederler. Negatif yüklü ve 2 değerli oksijen ise pozitif yüklü iyonlara (katyon) doğru yönelir ve su dipolleri katyonların çevresini sarar. Böylece katyon hidratlanmış olur. Hidratlanan katyonun çevresi ile elektriksel bağları zayıflar. Çünkü su molekülleri bir yalıtım kuşağı görevi görürler. Su moleküllerinin katyonlara doğru hareketi ve onları sarma hareketi bir yüzey gerilimi ile suyun tutulma olayıdır (adhezyon ile suyun tutulması). Buna karşılık su moleküllerinin birbirini tutma olayı ise kohezyon ile tutulma olayıdır. Adhezyon ile katyonu saran su moleküllerinin çevrelerini diğer su molekülleri kohezyonla sarar ve katyonun kristal kafesinden koparılmasını sağlarlar.

82

83

84 HİDROLİZ Hidroliz, çözünme ve hidratlanma ile birlikte veya ardarda oluşan kimyasal bir ayrışma olayıdır. Hidroliz olayında H+ katyonunun etkisi söz konusudur. Topraktaki organik maddelerin ayrışma ürünleri arasında ortaya çıkan humus asitleri, toprak canlılarının (bitki kökleri de dahil) solunumları ile toprak suyunda artan CO2 ile oluşan zayıf karbonik asit (H-HCO3) veya daha az da olsa bir miktar su molekülünün hidrolize uğraması ile açığa çıkan H+ iyonu veya benzeri durumlarda değiştirilebilir H+ iyonuna sahip bileşiklerde bağlı H+ iyonları da hidrolize sebep olurlar. Hidrolizin en basit şekli kireç taşlarındaki kalsiyum karbonattan kalsiyumun hidrolizidir. 2CaCO3 + 2H2O  Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 Silikat minerallerinin hidrolizinde ise bir yandan bağlı katyonlar hidrolize uğrayıp ayrılırken bir yandan da o silikatların asitleri meydana gelir. Hidrolizin daha ilerlemesi ile silikatlar giderek silis kaybederler ve kristal bünyeleri yıkılarak ayrışıp giderler.

85 Aşağıda ortoklas’ın hidrolizindeki safhalar örnek olarak gösterilmiştir.
KAlSi3O8 + H – OH  HAlSi3O8 + KOH Ortoklas Ortoklas Asidi Silisin Ayrılması (Desilifikasyon) (1) 2HAlSi3O8 + 5H2O  Al2Si2O5(OH)4 + 4H2SiO3 Ortoklas asidi Kaolinit Silis asidi (2) Al2Si2O5(OH)4 + H2O  Al2(OH)6 + 2SiO2 Kaolinit Hidrarjillit Silikatların hidrolizinde köşe, kenar ve yüzeylerde bulunan K+, Na+,Ca+2, Mg+2, Fe+2 ve Mn-2 katyonları aluminyum ve silisyumdan önce ve daha kolaylıkla hidroliz olayını hızlandırır. Böylece hidroliz ile ayrışma hidratlanmanın devamı olarak gerçekleşir

86 OKSİTLENME Minerallerdeki demir, manganez ve kükürt gibi katyonlar 2 değerli durumlarından 3 değerli duruma yükseltgenerek oksitlenirler. Oksitlenme ile bileşime giren oksijen atomları minerallerin kristal yapısının genişlemesine ve çevreye basınç yapmasına sebep olur. Oksitlenen minerallerin genişlemesi sonucunda kayaların özellikle dış yüzeyleri ve çatlaklarında parçalanıp dağılmalar meydana gelir. Demirin oksitlenmesine bağlı olarak, renk kırmızıdan koyu kahverengiye kadar değişir. Renk değişiminin ulaştığı kesim kayadaki minerallerin oksitlenme derinliğini gösterir. Diopsitin ve piritin bileşimindeki demirin hidrolizi ile birlikte oksitlenmesi aşağıda gösterilmiştir. 4CaFeSi2O6 + O2 + 4H2CO3 + 6H2O  4CaCO3 + 4FeOOH + 8H2SiO3 Diopsit Götit Silis asidi 4FeS H2O  4FeOOH + 8H2SO4 Pirit Götit Silis asidi

87 OLGUN BİR TOPRAĞA İLİŞKİN ÖZELLİKLERİN TOPRAK PROFİLİNDE İNCELENMESİ

88

89

90

91 Profil Horizonlarına Ait Özelliklerin Tanıtımı
Öncelikle Horizonlar belirlenir ve her horizon için; 1- Horizon kalınlıkları, 2- Toprak türü, 3- İskelet miktarı, 4- Strüktür, 5- Karbonatlar, 6- Nem (ıslak,serin,kuru,pek kuru), 7- Renk, 8-Lekelilik, 9- Kök yayılışı, 10- Bağlılık (gevşek, sıkı, pek sıkı) pH

92 Toprak Profilinin Tümüne İlişkin Özelliklerin Tanıtımı
1- Toprak derinliği (mutlak-fizyolojik), 2- Drenaj (aşırı,normal,yetersiz), 3- Toprağın su-hava ekonomisi (durgunsu-taban suyu), 4- Toprak tipi, 5- Dış toprak hali (çıplak, ölü örtü, yeşillenmiş, yabanlaşmış.

93 TOPRAĞIN ÖZELLİKLERİ Toprağın kendine özgü birçok fiziksel ve kimyasal özelliği vardır. Toprağın sözkonusu edilecek olan özellikleri; bir yandan toprağın gelişimi bakımından, öte yandan topraktan faydalanma açısından üzerinde önemle durulması gereken hususlardır. Toprak Genetiği toprağın oluştuğu anakayanın özelliklerini, toprağın bileşimini gözönüne aldığı kadar toprağın kazandığı özellikleri de gözönüne almak ve böylece genetik gelişimi incelemek durumundadır. Toprağı işlemek ve ondan ürün elde etmek isteyen her uygulama dalı da toprağın özelliklerini iyi incelemek ve gereğini yapmak zorundadır.

94 Toprağın Fiziksel Özellikleri
Toprağın Derinliği, Toprağın Taşlılığı, Toprak Taneliliği (tekstür) ve Toprak Türleri Toprağın İç Yapısı (strüktürü) Toprağın Bağlılığı Toprağın Gözenekliliği Toprağın Özgül Ağırlığı ve Hacim Ağırlığı Toprağın Geçirgenliği ve Bunlara bağlı olarak toprak suyu, toprak havası, toprağın sıcaklığı ve rengi gibi konuları kapsar.

95 Toprağın Derinliği Toprağın derinliği teriminden Toprak Genetiğinde toprağın B- horizonunun alt sınırına kadar olan kalınlığı anlaşılır (Mutlak Derinlik). Bu kesim toprak oluşumu ve gelişimi sonucunda topraklaşmış olan ve Toprak İlminde solum olarak tanımlanan kesimdir. Bitki yetiştiriciliğinde ise bitki köklerinin gelişebildiği materyalin derinliği söz konusudur (fizyolojik derinlik)..

96 Topraklar çeşitli derinliklerde olabilirler
Topraklar çeşitli derinliklerde olabilirler. Oluştukları anakayanın özelliklerine, yeryüzü şekline, bitki örtüsüne, iklim özelliklerine ve canlıların (özellikle insanın) etkilerine bağlı olarak toprakların derinliği değişir. Genellikle yamaçların üst kesiminde topraklar daha sığ, orta kesimde derin ve alt yamaçta daha derindirler. Dik eğimli yamaçlardaki topraklar, hafif eğimli yamaçlardakilerden daha sığdırlar. Kolay ufalanabilen kayalardan derin, güç ufalanabilen kayalardan sığ topraklar oluşur. Tabakaları arazinin yüzeyine dik durumda olan kayalar, tabakaları yatay durumda olanlardan daha derin toprak verirler. Kireç taşı topraklarının derinliği taşın içindeki katık maddesine ve çatlak sistemine önemle bağlıdır. Gevşek tortul materyallerinin toprakları anamateryalin tane yapısına bağlı olarak farklı derinliklere sahip olurlar. Topraklar derinliklerine göre sınıflandırılırlar Toprağın derinliği ağaç köklerinin gelişebilecekleri toprak hacmini, bu toprakta tutulan su ve bitki besin maddesi kapasitesini etkiler. Pek sığ < 25 cm Sığ cm Orta derin cm Derin cm Pek derin > 100 cm

97 Toprak Derinliği. Toprak derinliğini Anataş, iklim (sıcak-nemli), arazi yüzü şekli, Bitkiler etkiler Orman Ağaçlarının Toprak Derinliğine Etkisi C02 vererek asit oluşturur ayrışmayı etkiler. Mekanik olarak parçalar. Yarattığı ortam ile toprağın kırıntılığını arttırır, yüzeysel akışı azaltır, erozyonu önleyerek, derinliği arttırır. Eğimli arazide gövdeleri ve ölü örtüsü ile toprak taşınmasını mekanik olarak etkiler. Soğuk, serin ve bol yağışlı iklimlerde podselleşme olayına neden olur. Bu da fizyolojik olarak sığ toprak yaratır. Toprak Derinliğinin Orman Ağaçlarına Etkisi. Köklerin yayıldığı ve bu şekilde ağacın dik durmasını sağlayan ortam, derin olursa rüzgar devriği az olur, su-besin maddelerini alır.

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107 Toprağın Taşlılığı Toprağın 2 mm’den büyük kısmı toprağın iskelet içeriği olarak adlandırılır. Topraklar oluştukları anakayanın özelliğine ve topraklaşmanın derecesine göre farklı miktarlarda taş içerirler. Toprağın taşlılığı topraklaşmanın derecesi hakkında fikir verebildiği gibi, toprağın su ve besin kapasitesi hakkında da önemli etkilere sahiptir. Toprakların taşlılık oranına göre de sınıflaması yapılmıştır Toprakların taşlılığa göre sınıflandırılması Az taşlı < % 10 Taşlı % 10-25 Orta taşlı % 25-50 Çok taşlı % 50-75 İskelet toprağı > % 75

108 Toprağın taneliliği (Tekstür) ve Toprak Türleri
Toprakların tane büyüklüğü bakımından bileşimi Kum, toz, kil tane boyutu sınıflarının katışma oranlarına göre toprağın tanelilik özelliğidir. Topraktaki tane büyüklüğü dağılımının ifadesidir. İnce toprak bölümü Ø < 2 mm olan toprak taneciklerini kapsar. İnce toprağın içinde kum (Ø mm), toz (Ø mm) ve kil (Ø < mm) bölümleri ayırt edilir. Toprağın mineral kısmı kaba bölümü olan taş (Ø > 20 mm) ve çakıllar (Ø 20-2 mm) ile ince toprak bölümündeki kum, toz ve kilin karışımından meydana gelmiştir. Toprağın taneliliği (tekstür) terimi toprağın mineral kısmını teşkil eden bu taneciklerin boyutlarını ve toprağın iri taneli veya ince taneli oluşunu ifade etmek için kullanılır.

109 Toprak tekstürünü etkileyen faktörler:
Anataşın taneliliği ve mineralojik bileşimi ile Profil içindeki yıkanma, taşınma ve birikme olaylarıdır. Toprak tekstürü ise; Toprağın su, hava ve besin ekonomisi ile Drenaj koşullarını ve toprak sıcaklığını etkiler. 

110 TOPRAK TEKSTÜR ELEMANLARI
KUM Ø 2-0,02 mm Taneler gözle görülebilir Islatıldığında şekil verilemez Kuru haldeyken tanecikler halinde dağılırlar KUMLU TOPRAKLAR

111 Toprak Tekstür elemanları
TOZ: Ø 0,02-0,002 mm Taneler çıplak gözle görülemez Nemlendirildiğinde yumuşaktır fakat pürüzsüz veya yapışkan bir his vermez. Kuruduğunda ise pürüzsüz ve pudramsı bir his verirler Tozlu Balçık tekstürü (photo by Jim Baker, Virginia Tech)

112 Toprak Tekstür elemanları
Kil Tane çapları 0,002 mm’den daha küçüktür. Yapıları ancak elektron mikroskobu ile görülebilir. Islatıldığında ekstrem derecede plastik ve yapışkandır Kuru haldeyken ise pürüzsüz bir yüzey gösterir Kil tekstürü (Photo by Jim Baker, Virginia Tech)

113 KUMLU BALÇIK TOZLU BALÇIK KİL

114

115

116 El incelemesi ile toprak türünün belirlenmesi
Kum toprağı: Tanecikler bağlı değil, kuru iken parmaklar arasından kolayca akar, bağsız bir yığın halinde görülür. Islak halde iken gıcırtı yapar; şekil verilemez; ele ve herhangi bir cisme yapışıp bulaşmaz. Balçıklı kum:Tanecikler kuru halde iken bağlı, yani toprak kırıntı halinde, fakat parmaklar arasında ezilince kırıntılar kolayca toza döner ve parmaklar arasından akıp gider. Nemlendirilince avuçlar arasında yuvarlanırsa kurşun kalem kalınlığında çubuklar meydana gelmeden dağılır. Kumlu balçık: Toprak kuru halde iken kırıntılı yapıdadır. Parmaklar arasında kuvvetlice ezilirse ince kırıntı şeklinde (toz değil) dağılır. Nemlendirilince kurşun kalem kalınlığında çubuklar yapılabilir. Bu çubuklar dayanıklı değildir. Kuruduklarında dağılırlar. Fakat kum taneleri halen hissedilir. İşaret ve başparmaklar arasında ezilirse kum gıcırtısı duyulur.

117 Balçık: Kum içeriği ancak kulağa yakın götürülerek parmaklar arasında ezilince duyulacak gıcırtıdan anlaşılır. Nemlendirildikten sonra işaret ve baş parmaklar arasında ezilince mat ve pürtüklü bir yüzey meydana gelir. Avuçlar arasında yuvarlanırsa kaytan kalınlığına kadar incelebilen çubuklar elde edilir. Ağır balçık (killi balçık): Kum içeriği ancak toprağın dişler arasına alınmasında duyulacak gıcırtı ile anlaşılır. Nemlendirilip parmaklar arasında ezilince parlak ve pürtüksüz bir yüzey meydana gelir. Parmaklara iyice yapışır. Şekil verilebilir. Kil toprağı: Nemlendirilip parmaklar arasında ezilince cilalı bir yüzey meydana gelir. Dişler arasında dahi belirgin bir kum gıcırtısı duyulmaz. Şekil verilebilir. İplik inceliğine kadar çubuklar yapılabilir ve bunlar halka haline getirilince kırılmaz. Fazla yapışkandır. Nemlendirildiğinde ele ve herhangi bir cisme yağlı hissi verecek şekilde yapışır (A. Irmak 1954’ten

118 Kum, Balçık ve Kil topraklarının fiziksel ve kimyasal özelliklerinin genel olarak karşılaştırılması
Toprak özelliği Kum toprakları Balçık toprakları Kil toprakları Süzeklik Sıkılık Faydalanılabilir su kapasitesi Su tutma gücü1) Durgun su oluşumu2) Havalanma Isınma (İlkbahar) Soğuma(Sonbahar-Kış) İşlenebilirlik Besin maddesi kapasitesi Yıkanma hızı Kimyasal gübre etkisi Aşırı Gevşek Düşük Az Yok İyi Erken Kolay Fakir Çok hızlı Hızla geçici Orta Sıkıca Yüksek Kalıcı (orta süre) Kötü Pek sıkı Var Geç Güç Orta-iyi3) Kalıcı (uzun süreli) Genel değerlendirme Fiziksel özellikler Kimyasal özellikler Çok iyi İyi3) Arazi kullanma Orman Orman-Tarım Meyvecilik vs. Çayır-otlak-tarım 1) Toplam su tutma kapasitesi = faydalanılabilir su+faydalanılamayan (ölü) su. 2) Yeryüzü şekli veya altta bulunan geçirimsiz bir tabaka daima suyun durgunlaşmasına sebep olabilir. 3) İki tabakalı kil minerallerinin hakim olduğu kil topraklarının bitki besin maddelerini tutma gücü düşük, üç tabakalı kil minerallerinin bulunduğu topraklarınki ise yüksektir.

119 KİL MİNERALLERİ Toprağın ø < mm olan tanecikleri kil mineralleri olarak adlandırılır. Kil mineralleri silikatların ayrışması sonucunda sekonder olarak oluşmuş hidroksilli aluminosilikatlardır. Kil bölümü içinde kalsit (CaCO3), götit (α FeOOH), hidrarjillit(Al(OH)3) silis asidi ve çok küçük kuvars ve mika kristalleri de bulunabilir. Kil mineralleri alçak basınç ve düşük sıcaklıkta oluştukları için pulcuklar halindedir. Yapıları tabakalı ve yapracıklıdır. Yaprakcıklı yapıdan dolayı kil mineralleri su alınca şişerler ve yaprakçıklar birbirinden belirli bir mesafeye kadar uzaklaşır. Böylece kil minerallerinin yüzeyleri de (iç yüzey) artmış olur. 2, 3, 4 tabakalıdır. 2 tabakalı kaolinit 1 gr 80 m2, 3 tabakalı montmorillonit 1 gr 800 m2 yüzey vardır Kil mineralleri tetrahedron ve oktahedronlardan meydana gelmiştir. Tetrahedronlar ortada bir silisyum katyonu etrafında 4 oksijen Oktahedronlar ortada bir alüminyum katyonu etrafında 6 oksijen Bunların oksijen köprüleri ile bağlanması sonucunda tabakalı bir yaprakçık meydana gelir. Yaprakçıklar üst üste gelerek kil mineralini oluştururlar. Eğer tabakalanma tet./okta./tet./okta. Şeklinde olursa iki tabakalı kil mineralleri "1:1 tipi" (Kaolinit) çekim fazladır. tet./okta./tet.-tet./okta./tet. şeklinde olursa üç tabakalı kil mine­ralleri "2:1" denir (Montmorillonit-illit-klorit) Su alınca şişerler.

120

121

122 Kil Minerallerinin Oluşumu
1. Muskovit, biyotit gibi yaprakçıklardan meydana gelmiş primer mineraller kimyasal ayrışma olayları sırasında değişime uğrayarak kil minerallerini oluştururlar. Bu olaylarda bu minerallerin yapısı korunur, yalnız yaprakçıklar arasındaki iyonlar çözünerek kristalden ayrılır. Muskovit ve biyotit gibi mika minerallerinden illit kilinin meydana gelmesi gibi 2. Bazı silikat mineralleri hidroliz yolu ile bileşim ve yapılarını değiştirerek kil minerallerine dönüşürler. Ortoklastan kaolinitin meydana gelmesi gibi: KAlSi3O8 + H+ OH—>HAlSi3O8 + K + 0H 2HAlSi3O8 + H+ OH —> 2H2O. Al2O3. 2SiO2 + 4 SiO2 Kaolinit

123 Kil Minerallerinin Genel Özellikleri
Kil mineralleri levhamsı veya tabakamsıdır. Yüzey genişliğinden dolayı adezyon ve kohezyon ile su tutar. Kum taneciklerini yapıştırır. Fiziksel özelliklerini düzeltir. Bitki besin maddelerini tutar "iyon adsorpsiyonu" Yüzey (-) yüklüdür, kenar ve köşeleri (+) yüklüdür. İyon alıp verme özelliği vardır

124 Toprak Strüktürü Toprağı oluşturan katı tanecik veya parçacıkların bir araya gelerek oluşturdukları yapıya toprak strüktürü denir. Toprağı oluşturan katı taneciklerin istiflenme düzeni ve buna bağlı olarak oluşan toprak gözenek sisteminin şekli anlaşılır

125 Kırıntıların Şekline Göre Sınıflandırma

126 Basit Strüktür Tanecikler bir geometrik şekil oluşturmazlar
İki alt sınıfı vardır: Tek Tane Strüktürü: Toprak tanecikleri bağsız bir yığın halinde çözük olarak bulunur. (Kum toprakları) Masif Strüktür: Toprak tanecikleri birbirine yapışır, belirli bir geometrik şekil meydana getirmez. Su ile doyup bir bütün kitle halinde şişmiş killer ve balçıklı killer örnek olarak verilebilir.

127 Bileşik Strüktür veya Kırıntı Strüktürü
Toprak tanecikleri birbirine kenetlenerek, çevrelerinden kopup ayrılmak suretiyle, belirgin şekillenme yüzeylerine sahip doğal parçacıklar halinde bulunur. Kırıntı haline gelme: Taneciklerin doğal çimento maddeleri ile (kil, CaCO3, demir hidroksit, humus, organik maddeler) birbirine yapıştırılması. Solucanların sindirim organlarından geçirilmesi Toprak işlemesi Donma-çözülme, ıslanma-kuruma, kök gelişimi olayları sonucunda olur. Bu grup içindeki strüktür tipleri: Prizmatik ve sütunumsu Blok veya kübümsü Tabakamsı Granular strüktür

128

129 Granular (Kırıntılı) Granular:
Şekilleri küreye benzer toprak kırıntılarıdır. Genellikle üst toprak horizonlarında bulunurlar (A horizons). Yüksek organik madde içeriği granular (kırıntı) strüktür oluşumunu sağlar. Jim Baker, Virginia Tech

130 Blok (Topaklı) Blok (Topaklı): Blocky
Kırıntılar üç eksen yönünde (en-boy-derinlik) de aynı derecede gelişmiş olup küp benzeri geometrik şekiller gösterirler. Kenarlar ve köşeler keskin ve belirgin ise köşeli blok, yuvarlaklaşmış ise yuvarlak blok veya yarı köşeli blok olarak adlandırılır. Blok strüktürü alt toprak tabakalarında bulunur. Kil ve humusça zengin topraklar köşeli blokları, balçıklar ve özellikle kumlu topraklar yarı köşeli blokları geliştirirler. Blocky W. Lee Daniels, Virginia Tech

131 Tabakamsı (Levhalı yapı)
Kırıntılar yatay eksenler yönünde, kitap yaprakları gibi geniş bir yatay yüzey oluşturacak şekilde gelişmiştir. Tabakamsı yapı sıkışma nedeniyle oluşmuşsa su-hava hareketi ile kök gelişimini sınırlandırır. Jim Baker, Virginia Tech

132 Prizmatik Prizmatik: Şekillenme ve taneciklerin istiflenmesi düşey yönde gelişmiştir. Kenarlar ve köşeler iyi gelişmiş ve belirgin ise prizmatik strüktür, kenarlar biraz keskinliğini kaybetmiş ise sütunumsu strüktür adı verilir. Jim Baker, Virginia Tech

133 Kırıntı Strüktürünü Etkileyen Faktörler
DIŞ FAKTÖRLER İKLİM: Sıcaklık değişimleri, aşırı sıcaklık etkisi ile kuruma ve donma olayları, yağışlı ve kurak devreler BİTKİLER: Kök gelişimi, kök çürümesi sırasında ortaya çıkan ürünler, mantar iplikçikleri, bitkilerin ve ölü örtünün toprak yüzeyini örtmesi, TOPRAK HAYVANCIKLARI: Solucanlar, kırkayaklar İNSANLAR: Toprak işlemesi, gübreleme, yangın, malçlama

134 İÇ FAKTÖRLER TOPRAK TÜRÜ: Kumlu topraklar tek taneli, bağsız kireçsiz kil toprakları masif yapı, kum+toz+kil karışımı balçık toprakları bileşik yapı elemanlarını oluştururur. TOPRAĞIN HORİZONLARI: Ah horizonunda kırıntılı, yıkanma horizonunda topaklı, birikme horizonunda prizmalı ya da topaklı şekiller oluşur. ORGANİK MADDE: TOPRAKTAKİ OKSİTLER: Demir alüminyum oksitler TOPRAĞIN KATYONLARI VE REAKSİYONU: İki değerlikli katyonlar killeri bağlayarak kırıntı oluşumuna neden olurlar, K ve Na ise kırıntı yapısını bozarlar KİMYASAL GÜBRELER: Kireç kırıntılılığı arttırır. NH4 ve K lu gübreler ise kırıntılılığı olumsuz etkiler SENTETİK MADDELER Toprak strüktürünün, çeşitli doğal etkenler ve toprak işlemesi gibi insan faktörünün değiştirme etkisine karşı olan direncine strüktür dayanıklılığı/agregat dayanıklılığı denir

135 Toprak Strüktürü ile Verimlilik Arasındaki İlişkiler
Toprağın su ve hava ekonomisini, Kök yayılışını Besin maddelerinin alınabilirliğini etkiler Kırıntılar ve buna bağlı olarak oluşan gözenekler toprak hayvancıklarının faaliyetlerini, yıkanma ve birikme olaylarını, kök gelişimini sürekli olarak değiştirmektedir.

136 Toprağın Bağlılığı Toprağın iri veya ince taneli oluşu veya iri tanelerin ince taneler tarafından birbirine yapıştırılmış olması toprak taneciklerinin birbirine bağlılığı olarak değerlendirilir. İri taneli kum toprakları taneleri birbirine yapışmadıkları için bağsız durumda bulunurlar. Buna karşılık kil topraklarının taneleri birbirine yapıştıkları için bağlı ve pek sıkı durumdadırlar. Kum, toz ve kilin bir araya gelmesi ile oluşan balçıklar hakim tane çapına ve yapıştırıcı kilin miktarına göre gevşek, gevrek veya sıkı olarak bağlı bulunurlar. Toprağın bağlılığı aynı zamanda toprağın sıkılık dereceleri ile ifade edilir. Gevşek ve gevrek topraklar geçirgen yani süzek oldukları gibi kök gelişimi için de uygun topraklardır. Buna karşılık sıkı ve pek sıkı topraklar güç geçirgen veya geçirimsiz topraklardır. Bunlarda köklerin gelişimi fiziksel bir dirençle karşılaştığı gibi havalanma güçlükleri ve suyun durgunlaşması kökler ve diğer canlıların faaliyeti için sorunlar yaratır. Toprağın bağlılığı ve sıkılık derecesi organik maddenin karışması, katyonların yıkanması veya birikmesi veya oksitlerin bulunuşu ile ilişkili olarak değişir. Bu nedenle toprağın sıkılığını gidermek için yapılan toprak işlemeleri yanında, kum veya organik maddenin karıştırılması veya kireçleme gibi işlemlerin de yapılması gerekebilir.

137 Tanecikler birbirine yapışık değil. Kum toprakları
Toprağın bağlılığı-Sıkılık dereceleri ile bazı toprak özellikleri arasındaki ilişki Sıkılık Derecesi Bağsız Tanecikler birbirine yapışık değil. Kum toprakları Gevşek Tanecikler birbirine çok zayıf bağlı olup, parmaklar arasında hafif bir basınç ile dağılırlar. Kum ve balçıklı kum toprakları. Toprakların organik maddece zengin kesimi Ah horizonu Gevrek Tanecikler birbirine oldukça bağlı olup, parmaklar arasında az bir basınç ile dağılırlar. Kumlu balçık toprakları. Toprakların az humuslu olan kesimi ile yıkanma zonu. Sıkı Tanecikler birbirine sıkıca bağlı olup, parmaklar arasında orta derecede bir basınç ile dağılırlar. Balçık ve killi balçık toprakları. Toprakların yıkanma zonu ve bilhassa birikme zonu. Pek sıkı Tanecikler birbirine pek sıkı bağlı olup Parmaklar arasında kuvvetli basınç ile güç dağılır. Balçıklı kil ve kil toprakları. Toprakların birikme zonu.

138 Toprağın Gözenekliliği
Toprak tanecikleri arasında kalan boşluklar toprağın gözenekleri olarak isimlendirilir. Bu gözeneklerin veya boşlukların birim toprak hacmindeki miktarına toprağın gözenek hacmi, toprağın gözenekliliği veya gözenek oranı olarak isimlendirilir.

139 Gözenek hacmi ile toprak türü arasındaki ilişki
(Scheffer-Schachtschabel 1960’tan) Toprak Toplam gözenek Gözenek çaplarına göre dağılım (%) Türü hacmi % İri gözenekler Orta gözenekler İnce gözenekler Kum Balçık Kil 35-50 40-60 40-65 30-40 10-25 5-15 5-10 15-20 10-15 10-20

140 Toprağın gözenek çapları ve su hareketi arasındaki ilişkiler
Ø (mikron) Çok iri gözenekler > su hızla sızar (< 0.05 atü) İri gözenekler su yavaş sızar (< atü) Orta gözenekler kapillar su ( atü) İnce gözenekler < ölü su (> 15 atü)

141 Gözenek Hacmi Üzerinde Etkili Olan Faktörler
Gözenek hacmi toprağın organik madde bakımından zengin olan üst kısmından derinlere doğru azalır Toprak işleme gözenek hacmini ilk yıllarda arttırırken daha sonra toprağın oturması ile azalır Çok fazla organik maddenin karıştığı topraklarda gözenek hacmi artar (Ahır gübresi ve diğer organik materyaller).

142 Toprağın Özgül Ağırlığı ve Hacim Ağırlığı
Hacim ağırlığı; Belirli bir toprak hacminde ne kadar katı toprak maddesi bulunduğunu ifade eden bir deyimdir. Özgül Ağırlık (Tane yoğunluğu): Toprak taneciklerinin özgül ağırlığıdır (1 cm3 'ünün ağırlığı). Mineral toprağın özgül ağırlığı arasında değişir (ortalama 2.65 gr/cm3). Kilin özgül ağırlığı , ağır minerallerin özgül ağırlığı , organik maddenin özgül ağırlığı ise ortalama 1.4 kadardır.

143 Toprağın Geçirgenliği
Toprak içine giren suyun toprak içindeki hareket hızı toprak geçirgenliği (süzeklik-drenaj) olarak tanımlanır. Genel olarak toprağın geçirgenliği toprağın türüne, organik madde miktarına, gözenekliliğine ve gözeneklerin iriliğine ve iç yapısına (strüktür) bağlıdır. Üst toprağın daha kumlu, organik maddece zengin, iri gözenekli ve kırıntılı iç yapıda oluşu toprağın geçirgenliğinin yüksek olmasını sağlamaktadır. Buna karşılık alt toprağın sıkı oturması, daha killi oluşu ve gözeneklerinin inceliği, iç yapı elemanlarının iriliği, organik maddenin azlığı, toprağın geçirgenliğini önemli derecede azaltmaktadır

144 Toprak geçirgenlik (Drenaj-süzeklik) Göstergeleri
Photos by Jim Baker, Virginia Tech

145 Toprak geçirgenlik (Drenaj-süzeklik) Göstergeleri
Photos by Jim Baker, Virginia Tech

146 Toprak geçirgenlik (Drenaj-süzeklik) Göstergeleri
Zayıf drenajlı topraklarda üst horizonlarda önemli miktarda organik madde birikimi olmaktadır. Bunun nedeni oksidasyonun (yükseltgenme) oksijen kıtlığı nedeniyle engellenmesidir. Bunun sonucunda oldukça kalın ve koyu renkli A horizonları oluşur. USDA-NRCS

147 Uygulamada Drenaj nedir?
Bir araziyi değişik amaçlara yönelik kullanımı sağlama veya arazinin kullanımını iyileştirmek için arazide bulunan fazla suyun araziye açılan drenaj kanalları veya özel drenaj boruları ile kontrollü ve hızlı bir şekilde arazi dışarısında bulunan su toplama yatağına atılma işlemine drenaj denir. Peyzaj planlaması yapılacak alanda drenaj çok önemlidir.Drenajı yapılmayan bir bahçede çimler ve diğer bitkiler tabanda biriken durgun sudan etkilenerek köklerde çürüme başlayacak ve bitkiler ölecektir

148 Drenaj sorunları Jim Baker, Virginia Tech

149 Fazla suyun arazideki olumsuz etkileri ;
*Arazi kullanımına etkisi *Oksijen difüzyonuna etkisi *Bitki kök gelişimine etkisi *Topraktaki toksin madde oluşumuna etkisi *Toprağın ısınmasına etkisi *Topraktaki tuzlulaşmaya etkisi *Çevreye etkisi Drenaj sorunları ; Arazi üzerindeki fazla suyun çok uzun süre içinde arazi yüzeyinde ve altında kalması durumunda çıkan sorunlardır. A)Yüzey Drenaj Sorunları: Arazi yüzeyinde oluşan göllenme ve ıslaklık durumunda oluşan drenaj sorunudur. Düşük eğimli ve taban arazilerde görülmektedir. -yüzey drenaj sorununa neden olan faktörler: * Yağış suları * Yüzey altı ve Yüzey üstü akışlar * Taşkınlar * Sulama suyu B)Yüzey Altı Drenaj Sorunları: Toprak yüzeyinde göllenme ve herhangi bir drenaj sorunu olmamakla birlikte bitki kök bölgesinde yer altı suyunun yükselmesi sonucu oluşan drenaj sorunudur. Bu durumda üstte su birikmesi görülmeyebilir. Su yüzey altında, biriktiğinden bitki kök bölgesinde çürümeye yol açar.

150

151 Bitki gelişimi için arzu edilen toprak strüktürü, büyük bir infiltrasyon kapasitesine sahip,
perkolasyon kapasitesi orta, havalanması ekstrem olmayacak derecede iyi olan koşulları sağlayan toprak yapısıdır. Bunun için; Üst toprakta geniş kaba gözenek oranı en yüksek, Alt toprakta dar kaba gözenekler, orta gözenekler eşdeğer olmalıdır. Havalanma ekstrem derecede olursa toprak çabuk kurur, organik madde hızla ayrışır, humus rezervleri hızla tükenir.

152 Üst toprağın kırıntılılığını koruması çok güçtür.
Islah için: Organik madde verme, gübreleme, uygun toprak işleme yöntemleri, malçlama, drenaj önlemleri alma gibi işlemler yapılabilir.

153 Toprak Suyu Toprağa giren ve toprak tarafından tutulan, gözeneklerde biriken veya sızan veya buharlaşıp atmosfere geri dönen su toprak suyu adını alır. Toprak suyu besin maddelerinin bitki kökleri tarafından alınabilmesi, yapraklara kadar taşınabilmesi, fotosentez olayının meydana gelmesi, bunun sonucunda oluşan organik maddelerin kimyasal değişimi, hücrelerin yaşaması, gibi olaylar üzerinde doğrudan etkilidir

154 Toprakta Suyu Tutan Kuvvetler
Su toprakta adhezyon ve kohezyon kuvvetleri ile tutulur. Adhezyon katı maddelerin yüzey çekimi kuvvetidir. Toprak taneciklerinin sahip oldukları katyonların hidratlanma gücü ile su dipollerini çekmesi yüzey çekim (adhezyon) gücü ile olarak tanımlanır. Kohezyon ise su moleküllerinin birbirini çekme gücüdür. Adhezyon gücü ile toprak taneciklerinin yüzeyinde su ince filmler halinde tutulur. Bu su filmlerindeki su molekülleri kohezyon güçleri ile diğer su moleküllerini tutarlar. Böylece toprak tanecikleri arasındaki gözenekler (kapillar gözenekler) su ile dolmuş olur. Daha geniş gözeneklerde ise (Ø > 10 mikron) su yerçekimi kuvveti ile sızmağa başlar. Çünkü bu gözeneklerde toprak taneciğini yüzey çekimle (adhezyon) kaplayan su moleküllerine kohezyon ile tutunan su molekülleri artmakta ve bu ikinci su tabakası kalınlaştıkça kohezyon ile tutabilme gücü zayıflamaktadır. Yerçekiminin kohezyonla tutulabilme gücünü aştığı gözeneklerde ise su artık tutulamayıp sızmağa başlamaktadır.

155

156 Toprakta Suyu Tutan Kuvvetlerin İfadesi
Toprağın tuttuğu suyun geri alınması için uygulanması gerekli güç suyun toprakta tutulma gücü olarak tanımlanır. Bunu ifade etmek için "atmosfer" veya "bar" birimleri kullanılır. 1 Atm: 1 cm2 'ye yapılan 1000 gr'lık basıncı ifade eder (1000 cm yüksek­liğindeki su sütunu) 1 Bar : 1 cm2 'ye yapılan 1033 gr'lık basıncı ifade eder hesaplama ve grafik kolaylığı bakımından pF değeri kullanılır : Örnek: Toprak kolloidinin yüzeyindeki nemin tutulma gücü cm yüksekliğindeki su sütununa eşit olsa; pF = logh = log = log 106 = 6 olur

157 Toprak suyu: Toprakta tutulma enerjisine göre üç gruba ayrılır.
Sızıntı suyu: Geniş (ø > 50µ) kaba gözeneklerden hızla, dar (ø µ) kaba gözeneklerden yavaş olarak yerçekimi kuvveti altında aşağılara doğru ha­reket eder. Sızıntı suyu toprakta 2.5 pF (0.33 Atm.)'deıı daha düşük kuvvetlerle tutulur. Bitkiler yararlanabilirler (Bu faydalanma suyun kök çevresinden sızma süresine bağlıdır. Kapillar su: Sızıntı suyunun uzaklaşmasından sonra toprak tanecikleri etrafında ve kapillar gözeneklerde ( µ) kohezyon ve adhezyon kuvvetleri ile tutulan sudur. Bu suyun toprak tarafından tutulma gücü pF ( Atm.) arasında değişir. Higroskopik su: Kapillar su uzaklaştıktan sonra toprak taneciklerinin yüzeyini kaplayan bir film şeklindeki toprak nemidir. Tutulma gücü >4.5 pF ( > 31 Atm.)’dir. Bitkiler yararlanamaz.

158 Bitkilerin Yararlanması Bakımından Toprak Neminin Tanıtımı ve Sınıflaması
Tarla Su Kapasitesi: Doyurucu bir yağıştan sonra, düşey yöndeki su hareketi durduğu anda, bir toprağın tutmuş olduğu su miktarıdır. Bitkiler tarafından yararlanılabilen suyun üst sınırını ifade eder pF -(0.33 Atm.)’de tutulur. Nem Ekivalanı: Bir toprak örneği 2 mm’lik elekten elenir, su ile doygun hale getirilir ve santrifüj aletinde yerçekiminin 1000 katı bir kuvvet­le yarım saat döndürülerek suyunun bir kısmı alınırsa, kalan su miktarına o toprağın "nem ekivalanı" denir, Sürekli Pörsüme Noktası veya Pörsüme Yüzdesi: Bir toprakta bitkiler su noksanlığından dolayı pörsürler ve bu toprağa su verilmemek koşulu ile sürekli olarak pörsümüş durumda kalırlarsa, bu toprağın su miktarı "sürekli pörsüme noktası" ya da "sürekli pörsüme yüzdesi" olarak ifade edilir. 4.2 pF (15 Atm.) Yararlanılabilir Su Miktarı : (ø µ ) gözeneklerde tutulur. Tarla su kapasitesi veya nem ekivalanı ile sürekli pörsüme yüzdesi değerleri arasındaki fark, bitkilerin topraktan alabilecekleri su miktarını göstermektedir (2.5 pF = 0.33 Atm pF = 15 Atm.)

159

160 Taban Suyu Toprakta derinlere doğru sızan su geçirimsiz bir tabakaya rastlarsa daha derinlere sızamayarak toprağın gözeneklerini doldurur. Su bu defa geçirimsiz tabakanın eğimine veya bazı yerlerde arazinin eğimine bağlı olarak hareket eder Taban suyu devamlı hareket halinde olduğu gibi mevsimlere bağlı olarak toprak içinde belirli bir üst ve alt seviyelere sahiptir. Taban suyunun üst ve alt seviyeleri kırmızı renkte yatay yükseltgenme (oksidasyon) çizgileri ile (3 değerli demir oksit) belirgindir. Tabansuyunun devamlı bulunduğu kesim ise gri (yerine göre yeşil ve mavimsi yeşil) indirgenme (redüksiyon) rengi ile belirgindir Taban suyunun üst yüzeyinden itibaren su topraktaki kapilar gözeneklerde (kapilarite ile) yükselir. Bu kesim kapillar saçak olarak tanımlanır. Bitki kökleri kapilar saçağa veya tabansuyuna ulaştıkları takdirde bu sudan faydalanabilirler. Taban suyunun toprak içinde yukarı doğru tırmanması toprağın taneliliğine (tekstürüne) bağlı olarak değişir. Taban suyunun kapilarite ile yükselmesi kapilar gözeneklerin miktarına bağlıdır. Bu nedenle kapilar saçak kum topraklarında dar, killi topraklarda daha geniştir. Taban suyu genel olarak yağışlı mevsimde ve özellikle ilkbaharda (karların erimesi ile) daha yüksek, kurak mevsimde (yazın) daha düşüktür.

161 Durgun Su Toprakta geçirimsiz bir tabakada veya bu tabakanın üstünde gözenekleri dolduran su hareket edemediği veya çok yavaş hareket edebildiği için durgunlaşır. Durgun su yerçekimi ile derinlere sızıp gidemediği için ya bitkiler tarafından kullanılır veya kapilarite ile üst toprağa yükselir ve buharlaşıp atmosfere geri döner. Durgun suyun oluştuğu topraklar kışın ve ilkbaharda (yağışlı devrede) ıslak, yazın (kurak devrede) ise kurudurlar. Durgun sudaki serbest oksijen bitki kökleri ile diğer mikroorganizmaların solunumu sonucunda kısa sürede tükenir. Solunum için yeterli oksijeni bulamayan aerob organizmalar ölürler veya anaerob olanlar topraktaki oksitleri indirgeyerek serbest kalan oksijeni kullanırlar. Özellikle üç değerli demir oksitlerin (Fe2O3) iki değerli demir oksitlere (FeO) indirgenmesi ile toprakta kırmızı (pas rengi) ve boz (gri-yeşil-mavimsi yeşil) renkli bir mermer deseni görünümü ortaya çıkar. Boz renkli kesimler topraktaki üç değerli demir oksitlerin iki değerli demir oksitlere indirgendiği yerlerdir. Bu boz-pas lekeli oluşum durgun suyun varlığının en belirgin göstergesidir. Boz-pas lekeli durgun su zonunun üst kesiminde lekelerin arasında koyu pas renginde demir oksit çökelekleri (konkresyonlar) de görülür. Demir çökeleklerinin bulunduğu toprak zonu durgun suyun oluştuğu fakat alttaki kesime oranla daha hızlı kuruduğu bölgedir.

162 Durgun su zonunda ölen kök ve mikroorganizma artıkları anaerobik (oksijensiz) ayrışmaya uğrarlar. Anaerobik ayrışmanın sonucunda organik maddede (aminoasitlerde) bağlı olan kükürt hidrojen sülfüre (H2S), azot ise amonyağa (NH4OH) dönüşür. Karbon da indirgenerek metan’a (CH4) dönüşür. Özellikle hidrojen sülfürün çürük yumurta kokusu durgunsu toprakları kazıldığında (ilkbaharda) belirgin olarak hissedilir. Gerek serbest oksijenin çok çabuk tükenmesi, gerekse anaerobik ayrışma ürünleri (özellikle CH4, NH3 ve H2S) durgun su zonlarında köklerini geliştiremezler. Bu nedenle durgun su toprakları ormancılıkta problemli topraklar olarak kabul edilirler. Özellikle durgun suyun toprak yüzeyine yakın bulunuşu, bu toprakların ilkbaharda ıslak, yazın ise kuru oluşlarına ve fizyolojik derinliklerinin de sığlığına sebep olur

163 Durgun Su görünümleri Photos by Jim Baker, Virginia Tech

164

165 Toprakta Su Hareketini Sağlayan Süreçlerin Nitel ve Nicel Olarak Tanıtımı
İnfiltrasyon: Toprak yüzüne gelmiş olan suyun toprak içine girme hareketine veya olayına denir. Toprağa girecek suyun miktarı, yağış miktarı ile birlikte toprağın tekstür ve strüktürüne, alt toprak tabakalarında suyun sızma hızına bağlıdır. (1) İnfiltrasyon Miktarı veya Yığılmalı İnfiltrasyon Belirli bir zaman süresinde toprağa girebilen toplam sızıntı suyu miktarına "infiltrasyon miktarı" veya "yığılmalı infiltrasyon" denmektedir. (2) İnfiltrasyon Oranı Birim zamanda toprağa giren su miktarına denir (mm/saat, mm/sn) (3) İnfiltrasyon kapasitesi Birim zamanda meydana gelebilen en yüksek infiltrasyon miktarıdır. Belirli bir toprakta meydana gelebilecek en yüksek infiltrasyon oranıdır (mm/saat)

166 Perkolasyon ve Permeabilite
Suyun toprak içinde düşey yönde aşağılara doğru hareket etmesi olayına perkolasyon denir. Suyun bu hareketi, toprak tarafından tutulma enerjisinin 2.54 pF'den (0.33 bar'dan) az olması halinde gerçekleşir. Belirli bir zaman süresinde toprak içinde aşağılara doğru sızan su mikta­rı "perkolasyon miktarı", geçirgenlik, permeabilite deyimleriyle ifade edilir (mm/saat - mm/sn). Perkolasyon ile derinlere sızan su eğimli bir arazide geçirimsiz bir tabakaya rastlarsa, bu tabaka üstünde ve eğim yönünde yavaş yavaş akar. Bu şekil­de yüzey altı akış meydana gelir. Yamaç sızıntı suyu olarak bitkilere sürekli nem sağlar, bazen da düz yerlerde birikerek durgun su meydana getirebilir.

167 Evaporasyon ve Transpirasyon
Topraktaki suyun buhar halinde atmosfere karışması olayına evaporasyon denir. GAP örneği-tuzlanma Bu olayın meydana gelmesi için gerekli koşullar ; Atmosferik havanın nem derecesi daha düşük olmalı. Bu şekilde toprak havasındaki nem diffüzyon yoluyla atmosfere karışır. Buharlaşmayı sağlayacak sürekli ısının bulunması gerekir. Evaporasyonun cereyan ettiği yere sürekli olarak suyun gelmesi gerekir. Bunun için toprağın derin tabakalarında suyun bulunması ve bunu iletecek kapillar gözeneklerin olması gerekir. Bunun aksine eğer toprak çok kaba gözeneklerden oluşuyorsa, bu toprakların üstü kurudur. Derinlerdeki toprak suyu yukarılara doğru iletilmez. Evaporasyon üzerinde rol oynayan başlıca faktörler: Sıcaklık, atmosferin nem açığı, toprak tekstürü, strüktürü, rüzgâr, toprak yüzünün örtülü olup olmamasıdır. Transpirasyon Bitkilerin topraktan kökleri ile almış oldukları suyu asimilasyon organ­larından buharlaştırarak, atmosfere vermeleri olayına transpirasyon denir. Transpirasyon + evaporasyon = evapotranspirasyon = total buharlaşma

168 Suyun Ekolojik Önemi. Yağışın bol olduğu ve mevsimlere iyi bir şekilde dağıldığı bölgelerde çok iyi gelişmiş bitki toplumları vardır. Tropik yağmur ormanları, Karadeniz kıyı ormanları gibi. Devamlı yaz kuraklığı olan yerde ise ormanın yerini çayır ve stepler alır. Serin bölgelerde miktarı az olsa bile yağışın etkenliği çoktur ve buralarda orman yetiştirilebilir. Suyun Fizyolojik Önemi. Bitkilerin metobolizma aktivitesi, besin maddesi alımı, taşınması, fotosentez, fotosentez Ürünlerinin kimyasal reaksiyonlarla değiştirilmesi ve bunların çeşitli bitki kısımlarına taşınması. Turgor olayı.

169 Yağışın mevsimlere dağılımı Sıcaklık ve yıl içindeki değişimi
Toprak Suyu İle Bitkiler Arasındaki İlişkiler Üzerinde Etkili Faktörler İklim Belirli bir zaman diliminde bitki için yararlanılabilecek suyun miktarı üzerinde; Yıllık yağış miktarı Yağışın mevsimlere dağılımı Sıcaklık ve yıl içindeki değişimi Mevki etkili olmaktadır.

170 Toprağın Fiziksel Özellikleri
Toprak derinliği Tekstür Strüktür Taban suyu

171 Toprak tekstürünün etkisi
Toprak tekstürü, maksimum su tutma kapasitesi, tarla kapasitesindeki nem derecesi ve bitkilere yarayışlı su miktarı üzerinde etkili olmaktadır

172

173 Toprak Strüktürünün Etkisi
Gözenek boyutları ve gözenek boyutu sınıflarının dağılımı, bitkiye yarayışlı su sağlama bakımından etkilidir. Toprak Humusunun Etkisi Topraktaki humus, hem aşırı derecede geçirgen kaba tekstürlü topraklarda hem de drenajı engelleyen ince tekstürlü topraklarda elverişli strüktür koşulları yaratarak toprakların toplam su biriktirme ve yararlanılabilir su biriktirme kapasitesini arttırır. Taban Suyunun Etkisi Toprakta taban suyunun bulunup bulunmadığı; taban suyunun düzeyi, kök gelişim derecesi önemlidir.

174

175

176 Toprak Havası Toprak suyu tarafından doldurulmamış boş gözeneklerde bulunan hava “toprak havası” olarak tanımlanır. Toprak gözenekleri yağışlı (kış ve ilkbahar) mevsimlerde daha çok toprak suyu ve daha az toprak havası ile doldurulmuşlardır. Yağışın az olduğu ve vejetatif faaliyetin arttığı yaz döneminde ise gözeneklerdeki su azalır, hava miktarı artar. Serbest drenajlı topraklarda nem miktarı tarla kapasitesi sınırına ulaştığında mevcut toprak havası da “hava kapasitesi” olarak kabul edilir. Toprağın hava kapasitesi iri çaplı (> Ø 10 µ) gözeneklerin hacmine bağlıdır ve % 5-40 arasında değişir. Tarla kapasitesindeki toprağın hava kapasitesi % arasında bulunuyorsa, bu toprağın iyi havalandığı kabul edilir Toprak havası toprak içinde organik ve anorganik maddelerin ayrışması ve yeni kimyasal oluşumlar için gereklidir. Toprak içinde yaşayan mikroorganizmalardan aerob olanlar, toprak hayvancıkları ve bitki kökleri de solunum için toprak havasına muhtaçtırlar. Toprakta havalanmanın yetersiz oluşu anaerobik yaşama ortamı şartlarının gelişmesine sebep olur. Birçok organizma ve orman ağaçlarının kökleri ise anaerobik şartlarda yaşayamazlar veya gelişemezler.

177 Toprak Havasının Bileşimi
Toprak havası Açık hava (atmosfer) % 20.6 % 20.97 N2 % 79.2 % 79 C02 % % 0.03 toprakta % 10-15'e çıkabilir.

178 Toprak Havasının Yenilenmesi
Toprak havasındaki CO2 fazlalığı, buna karşılık O2 azlığı, atmosferde ise C02 azlığı, O2 fazlalığı ve toprak havası ile açık hava arasındaki sıcak­lık farkları toprak ve atmosfer arasında gaz alışverişine neden olmaktadır. Toprak havası ile atmosfer arasındaki yer değiştirmelere "toprağın havalanması" veya "toprağın solunumu" denir. Toprak havalanmasına 1. Rüzgârın etkisi, 2. Toprağa yakın hava tabakasında basıncın değişmesi, 3. Sıcaklık etkisi ile suyun buharlaşması, 4. Kök faaliyeti ile toprak suyunun kökler tarafından emilmesi, 5. Yağış ile toprağa suyun sızması olayları da neden olur.

179 Yetersiz havalanma koşullarının etkisi
Aerobik mikrofloranın (nitrat-azot- s bakterileri) ve toprak hayvanlarının aktivitesi sınırlanır. Bunlar zehirli maddeler salgılamaya başlar. Bitki kökleri anaerobik solunum yapar. Bitki özsuyunun pH’sı düşer, plazma geçirgenliği azalır. Su-besin maddesi alma gücü azalır. Transpirasyon yavaşlar. 3. Kökler C02 yanında formik asit, asetik asit, okzalik asit gibi organik asitler salgılamaya baylar, bunlar da zehir etkisi yapar. 4. Ca, Mn.Fe alınamaz. 5.Denitifikasyon ile azot kaybı meydana gelir. 6. C02 artınca zehir etkisi yapar.

180 Toprak sıcaklığı Toprak sıcaklığı bir yandan toprakta gelişen fiziksel ve kimyasal olayları, diğer yandan canlıların yaşayışını etkilediği için önemlidir. Toprakta suyun bulunuşu - hareketi - buharlaşması Hava kapasitesi Ayrışma olayları Mikrobiyolojik faaliyet Kök solunumu Vejetatif faaliyetler toprak sıcaklığının etkisi altındadır.

181 Toprak Sıcaklığının Kaynakları
Güneş enerjisi Toprak içindeki kimyasal ve mikrobiyolojik olaylar Yerin derinliklerinden gelen ısı enerjisidir (çok az etkili).

182 Toprak Sıcaklığını Etkileyen Faktörler
* Yeryüzüne ulaşan güneş enerjisinin miktarı; Atmosfer tabakalarının kalınlığına Atmosfer içindeki katı, sıvı ve gaz halindeki maddelerin miktarına Mevsimlere Günün saatlerine Bitki örtüsüne Arazi yüzü şekline Enlem derecelerine bağlıdır. * Toprak özellikleri Toprağın mineral ve organik madde miktarı Nem içeriği Renk

183 Toprak Sıcaklığının Ekolojik Önemi ve Bitki Gelişimine Etkisi
Anataşların ve minerallerin ayrışması Toprak canlılarının enerji sağlaması Tohumların çimlenmesi Suyun kökler tarafından alınması (viskozite-don etkisi)

184 Toprak Rengi Toprak rengi toprak içindeki organik ve inorganik maddelerin çeşitlerini, topraktaki yıkanına-birikme, oksitlenme (yükseltgenme)-redüklenme (indirgenme) süreçleri, klimatik toprak tiplerinin ayrılmasında yardımcı olur. Anataşın minerolojik bileşimi, İklim koşulları, toprağın tekstür ve nem içeriği, organik madde miktarı toprak rengi üzerinde etkilidir.

185 Horizonların ayırımı Organik madde miktarının tahmini Kimyasal çökeleklerin tanınması Yıkanma ve birikme olaylarının belirlenmesi Renk veren maddeler Humin maddeleri: Gri, esmer, siyah Demir bileşikleri: Sarı, kahverengi, kırmızı, mavimsi, yeşilimsi Mangan bileşikleri: Siyah Kalsit (CaC03) : Beyaz Rengi Dolaylı Olarak Etkileyen Faktörler Toprak nemi, tekstür Nemli olanlar koyu, kuru olanlar açık renkte Kaba tekstürlü topraklar daha koyu. Ekolojik Önemi Koyu renk sıcaklığı arttırır. Ancak koyu renk humustan ileri geliyorsa ve iklim nemli ise ters etki yapabilir. Çünkü humus bol miktarda su adsorbe eder. Renk verimlilik için gösterge olabilir. Siyah >esmer > pas kahverengi > grimsi kahverengi > kırmızı > gri > sarı> beyaz

186

187

188

189 Toprak Organik Maddesi
Toprağın organik maddesi toprakta yetişen bitkiler ile toprak içinde yaşayan canlıların artıklarından oluşur. Hayvansal ve bitkisel artıklar organik maddeler oluştururlar. Bunlar ayrışarak humus ve humus maddelerini meydana getirir. Ölü örtü humuslaşma ve minerilazasyon ile ayrışarak bitkilere yarayışlı bazı organik ve inorganik maddeleri meydana getirir Organik madde toprağın bazı fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini etkiler, dolaylı olarak bitki gelişiminde önemli rol oynar.

190 TOPRAK ORGANİK MADDESİNİN ÖNEMİ
Toprakta ayrışma olaylarına etkileri Bazı mineral maddelerin ayrışma hızını arttırır (Kalsit, aragonit, dolomit) Soğuk ve nemli iklimlerde, organik asitler alüminyum ve demiroksitler ile killeri toprak içinde taşıyarak alt horizonlarda biriktirir. Böy­lece yıkanma ve birikme horizonları meydana gelir. Toprak strüktürüne etkisi Organik maddeler, bireysel toprak taneciklerini birbirine yapıştırarak "kırıntı" veya "agregat" denilen toprak parçacıklarını meydana getirir. Strüktür oluşumunu sağlar. Kırıntı dayanıklılığını arttırır. Kum ve kil topraklarının drenaj problemlerini ıslah eder. Toprakların su tutma kapasitesine etkisi Toprakların su tutma kapasitesini arttırır. Kum max. su tutma kapasitesi % 28 Killi balçık " " " % 44 Turba organik maddesinde % 1057 Yararlanılabilir su miktarı Killi balçıkta % 13 Turba O.M % 84 Kum topraklarına % 12 oranında humus karıştırılırsa yararlanılabilir su miktarı iki katına çıkar.

191 Toprağın Hava Ekonomisine Etkisi
Kırıntı yapısı sağladığından toprağın hava ekonomisini düzeltir Humus miktarı % 0’dan % 15’e çıkartıldığında gözenek hacmi % 42’den % 70’e yükselir. Olumsuz etkisi: Kolloidal boyuttaki amorf humus maddeleri havayı şiddetle absorbe eder. Islanma güç olur. Bu özelliğe "hidrofobik özellik" denir. Yüzeysel akış ve erozyona neden olur. Toprakların ısı ekonomisine etkisi Koyu renkli olduğu için güneş ışınlarını çok absorbe eder. Nemli durumda ise daha serin olur (çok su tuttuğu için). Toprağın besin ekonomisine etkisi "Besin maddesi kaynağı" organik maddeler mineralize olarak toprağa çeşitli besin maddeleri verirler. Özellikle azot için çok önemlidir. Çünkü azotun kaynağı sadece organik maddelerdir. Bazı organik maddeler (vitamin, antibiyotik gibi) toprak organizmalarını ve bitki gelişimini etkiler. Bunlara "etki maddeleri", "gelişim maddeleri" adı verilir.

192 "İyon adsorpsiyon kompleksi" kolloidal boyutlara kadar ayrışmış amorf humus maddeleri geniş yüzeyleri nedeniyle anyon ve katyonları adsorpsiyon yolu ile tutarlar. Bunları bitkilere verirler veya başka iyonlarla değiştirirler. % 2 humus C.E.C. 6 me/100 gr toprak % 10 C.E.C me/100 gr toprak Humusun C.E.C me/100 gr humus Toprağın biyolojik özelliklerine etkileri Toprak organizmalarının besin kaynağıdır. Tamponluk etkisi Toprak reaksiyonunun ani olarak değişmesine engel olur. Buna "Tamponluk etkisi" denir. Hem zayıf asit, hem de zayıf alkalen özellikleri vardır.

193 Özet Humusun fonksiyonları
Bazı minerallerin ayrışma hızını arttırır, podsolleşmeye neden olur. Toprak strüktürünü ıslah eder Toprakların su ve hava ekonomisini düzeltir. Toprağın iyon değişim kapasitesini yükseltir. Toprak mikroorganizmaları ve dolayısıyla yüksek organizasyonlu bitkiler için besin maddesi kaynağıdır. Toprağa tamponluk özelliği kazandırır. Organik madde ekonomisini düzenlemek için tarım ve bahçe topraklarına yılda 2-4 ton/ha organik madde verilmelidir.

194 AHIR GÜBRELERİ

195 TORF

196 KOMPOST

197 TOPRAKLARIN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ
Toprakların kimyasal özelliklerine verilen önem ve toprak kimyasının tarihsel gelişimi tarım ve orman toprakları için farklı olmuştur. Tarım toprakları için kimyasal özellikler ön plânda tutulmuş, fiziksel özellikler ise son yıllarda önem kazanmıştır. Nedeni; tarımla uğraşanlar ahır gübresi-mineral gübre vererek verimliliği arttıracaklarını deneyimlerle bulmuşlardır. Verimlilik = kimyasal özellikler olduğuna inanmışlardır. Ayrıca toprak bilimi ile uğraşanlar 150 yıl öncesinden son 60 yıla kadar kimyager ve jeologdur. Orman topraklarında ise kimyasal özellikler son yıl içinde önem kazanmıştır. Nedenleri; Orman ağaçlarının yıllık besin maddesi gereksinimi tarım bitkilerinden az Kök yapısı daha derinlere ve yanlara gidebiliyor. Böylece daha geniş mekândan yararlanabiliyorlar. Orman vejetasyonu yaprak dökümü ile besin maddelerini tekrar toprağa geri veriyorlar. Genellikle derin ve iyi gelişmiş orman topraklarının besin maddeleri genellikle, orman ağaçlarının gereksiniminden daha yüksek düzeyde bulunmaktadır. Ancak, ürün miktarı üzerinde Toprağın fiziksel ve kimyasal özelliklerinin birlikte rol oynadığı Hızlı gelişen ağaç türleri ile kısa idare süreli entansif orman iş­letmeciliği nedeniyle orman topraklarından orman ağaçları ile götürülen besin maddeleri miktarı 2-3 katına çıktığı "Tam ağaçtan yararlanma" tekniği geliştirildiği için besin maddesi ekonomisinin önemli olduğu ortaya çıkmıştır.

198 Toprak Reaksiyonu Toprak çözeltisinin asit veya alkali reaksiyonda oluşu toprak reaksiyonu olarak tanımlanır. Toprak reaksiyonu pH terimi ile ifade edilir. Toprak reaksiyonu, toprağın kimyasal, fiziksel ve biyolojik özelliklerinden olduğu kadar toprağın oluşum ve gelişimini etkileyen yeryüzü şekli, iklim, anakaya ve canlılar gibi faktörlerin de kontrolu altındadır. Toprak reaksiyonu bir yandan toprakların genetik gelişimi üzerinde, bir yandan da toprakların kimyasal ve fiziksel özellikleri hakkında bilgi edinmemizi sağlamaktadır. Topraktaki birçok kimyasal ve fiziksel oluşum ve gelişim olayları ile toprakların verimliliği ve bitkilerin yayılmaları, bitki toplumlarının tür bileşimi toprağın reaksiyonundan önemle etkilenir

199 Toprak Asitliğini Meydana Getiren İyonlar
Hidrojen-Aluminyum Özellikle dissosiye olan ve toprakta tutulmuş bulunan başka iyonlarla yer değiştirebilen hidrojen iyonları ile alüminyum iyonları toprak asitliğinin başlıca kaynağıdır. Toprakta H+ iyonu konsantrasyonu ölçülür ve "pH" simgesiyle gösterilir. Toprakta hidrojen iyonlarının kaynakları Kök solunumu ve mikroorganizma faaliyetleri sonucunda meydana gelen karbonik asit (H2CO3) Şiddetli yağışlarla, atmosferden toprağa indirilen sülfüroz asit, sülfirik asit ve nitrik asit (Asit yağışlar) Amonyum sülfat, üre, vb. gübrelerin toprakta ayrışması sonucunda meydana gelen asitler (NH4)2 SO4 + O2 2HN03 + H2SO4 + 2H20 Toprakta lokal olarak meydana gelen nitrifikasyon ve mineralizasyon olayları. Toprakta Fe, Mn, S bileşiklerinin kimyasal ve biyolojik oksidasyon olaylarından örnekler. Toprakta adsorbe edilmiş alüminyum iyonları toprak çözeltisine geçince hidroliz olur ve hidrojen iyonu verirler. Al+3 + 3H2O —> Al(OH)3 + 3H+

200 Toprak Asitliğinin Ölçülmesi ve pH- Değerleri
Toprak çözeltisindeki hidrojen iyonlarının miktarı ölçülür. Toprak çözeltisi hazırlamak için ya saf su, ya da bazı tuz çözeltileri kullanılır (N KC M CaCl2) Toprak çözeltisi elde etmek için saf su kullanılmışsa, çözeltide ölçülen hidrojen iyonları, topraktan bu çözeltiye kendiliğinden geçen hidrojen iyonlarıdır. Bu şekildeki çözeltide bulunan asitliğe "aktüel asitlik" denir. Tuz çözeltisi kullanılmışsa, tuz çözeltisinin katyonları ile toprakta tutulan hidrojen iyonları yer değiştirir. Bu şekilde bulunan asitliğe "mübadele asitliği - potansiyel asitlik denir. "Aktüel asitlikten" daha fazladır. "pH" daha düşük olarak okunur. Kullanılan alete pH-metre denir. pH- değeri hidrojen iyonu konsantrasyonunun negatif logaritmasıdır ya da hidrojen iyonu aktivitesinin negatif logaritmasıdır. Hidrojen iyonu konsantrasyonu 1 lt çözeltideki hidrojen iyonlarının gram olarak miktarını gösterir.

201 Saf suyun litresinde 21ºC sıcaklıkta iken (107) tane su molekülü bulunur. Su moleküllerinin milyarda (10-9) biri iyonlarına ayrışmaktadır. İyonlaşmanın bu kadar küçük değerde olmasından dolayı suyun denge halinde olduğu kabul edilir. Bir litrede suda bulunan H+ ve OH- iyonlarının miktarı birbirine denktir. Bu durumda saf suyun pH’sı 7 ve reaksiyonu nötr’dür. Her iki iyon arasındaki denge belirli olup bozulmaz. H+ x OH+ = 10-7 x 10-7 = 10-14 Saf suyun reaksiyonu (pH) ortamdaki H+ iyonu yoğunluğunun negatif logaritması ile tayin edilirse; pH = colog H+ = colog 10-7 = 7 olarak bulunur. H+ iyonlarının yoğunluğuna göre pH değerleri ve OH- iyonlarının yoğunluğu aşağıdaki düzen içinde değişir. Bir sıvının reaksiyonu H+ iyonunun yoğunluğu ile tayin edilmektedir. Toprağın reaksiyonu da toprak suyundaki hidrojen iyonu yoğunluğunun negatif logaritması (colog H+) olan pH terimi ile ifade edilmektedir.

202

203 Toprak Reaksiyonunu Etkileyen Faktörler
Kök solunumu ve mikroorganizma faaliyeti İklim Toprakların kalker-sodyum içeriği Alüminyum katyonları Topraktaki oksitlenme-redüklenme olayları Kükürt bileşikleri Vejetasyon

204 pH derecesi düşük yani reaksiyon asit ise;
Toprakta Al, Fe ve Mn fazla oranda çözünür ve bitki tarafından alınır. Ca, Mg, K, PO4 alımı zorlaşır. Fe ve Al P'la reaksiyona girerek çözünmez. P bileşikleri yapar. Böylece P alımı engellenmiş olur. Amonyağın nitrifikasyonu güçleşir ya da tamamen engelle­nir. Nitrifikasyonu gerçekleştiren bakteriler asit ortamda faaliyet gösteremez bu nedenle organik maddenin ayrışması engellenir ve NO-3 yerine NH+4 birikir. Bu da N beslenmesinde olumsuzluklar yaratır. Toprak kolloidlerinin (kil, humus) dayanıklılığı ve katyonları bağlama yeteneği azalır. Ağır metaller (Fe, Mn, Cu, Zn) artan oranda çözeltiye geçer ve bitkiye toksik etki yapabilir. Fazla asit topraklarda Al3+ köklere zehir etkisi yapar. pH 3'ün altına düşerse kök hücrelerinin protoplasması zarar görür.

205 pH derecesi yüksek, yani reaksiyon alkalen ise:
Fe, Mn, PO3-4 iyonları zor çözünür bileşikler oluştururlar. Topraktaki fosfor, kalsiyum tarafından çözünmez bileşikler halinde bağlanır, böylece fosfor alımı azalır (Optimum pH= ). pH artışına paralel olarak Ca, Mg, Mo bitkiler tarafından fazla miktarda alınabilir.

206 TOPRAKTAKİ BESİN MADDELERİ
Toprakta bitkilerin yararlanabileceği besin maddeleri ne kadar fazla ise bitkiler besin maddesi gereksinimlerini o ölçüde rahatlıkla karşılarlar

207 Bitki Besin Maddeleri nereden gelir?
Organik artıkların ayrışması Toprak minerallerinin ayrışması İnsan etkisi Ticari gübreler Ahır Kireç Diğer (kompost, torf) Nutrients are added to the soil from several sources. The main sources of nutrients for agricultural soils are: Nutrients that are recycled to the soil from decaying plant litter, Minerals in soil that gradually dissolve and release nutrients, and Nutrients added by humans in the form of fertilizers, manure, limestone, and other materials such as sewage sludge, compost, leaves, and food processing wastes. The smoke stack shown here is another source of nutrients for soils. Interestingly a lot of sulfur used to be supplied to soils from this source, especially combustion of coal. We are now cleaning up our air and much less sulfur is falling onto our soils. We may eventually see a need for more sulfur fertilization. Lets look a little more closely at each of these nutrient sources.

208 Bitki Besin maddesi döngüsü
P Nutrient cycling is an extremely important function of soils. Living plants contain all the nutrients essential for plant growth. When crops are harvested some of those nutrients are removed, but many remain behind in plant litter. When the litter falls onto the soil or is plowed under, those nutrients are returned to the soil. Some of the nutrients in plant litter dissolve into the soil water like salt would. Most of the nutrients in plant litter are bound up in complex organic molecules and are not available to plants. The litter must first be broken down, or decomposed, by soil microbes. The ferocious looking critters in this cartoon are meant to be soil microbes. These are actually microscopic organisms and cannot be seen with the naked eye. Nor do they look anything like this under the microscope. Hungry soil microbes, mainly bacteria and fungi, use the carbon in the litter for food. They consume some of the nutrients in the litter and release what they don’t need into the soil water. The feeding of soil microbes turns fresh plant litter into stable soil organic matter. When the microbes die the nutrients in their bodies are also released to the soil water and are available for plants to take them up again. K

209 Toprak minerallerinin ayrışması
Su Asit Zn Ca Another source of nutrients, especially micronutrients, is from the slow breakdown of soil minerals. As soils age and weather, the rocks that were originally present gradually break apart and dissolve, just like a sugar cube dissolves in a cup of coffee. Only instead of taking a few seconds, this process takes millions of years in soil. As plant litter decomposes, organic acids are produced. These acids, as well as other sources of acidity and water in the soil, attack soil minerals and gradually they are dissolved. These minerals contain nutrients such as calcium, magnesium, potassium and most of the micronutrient elements. These are released into the soil water and are available for uptake by plant roots. K Ni Cu Mg

210 İnsan faaliyetleri ile besin maddesi girdileri
AHIR GÜBRESİ Ticari gübreler Besin maddeleri bitkiler tarafından kolay alınabilir formdadır. Suda kolaylıkla çözünürler Kireç Yavaş çözünerek toprak asitliğini nötralize eder Kalsiyum ve magnezyumun bitkiler tarafından alınmasını sağlar. Organik madde kaynakları Ahır gübresi, kompost, katı atıklar Ayrışır ve içeriği besin maddeleri açığa çıkar TORF KOMPOST Farmers routinely add nutrients to soils to boost crop yields. Commercial chemical fertilizers like urea, ammonium nitrate, triple super phosphate, and muriate of potash are designed to be in a form that plants can take up and use. Most fertilizers are also designed to be very soluble, that is they quickly dissolve and release nutrients into the soil water. Lime is added to “sweeten” the soil as the old timers used to say. Lime increases soil pH by neutralizing acidity in the soil. As it reacts the lime dissolves and releases calcium and magnesium into the soil water. Farmers also add organic nutrient sources such as manures, composts, sewage sludge and others. These materials are similar to plant litter in that many of the nutrients are not available to crops. The materials must first be decomposed by soil microbes. As they decompose the nutrients are released into soil water. Notice that with each of these various nutrient sources I have repeated the phrase “nutrients are released into the soil water.” So we have all these nutrients moving into the soil water. What happens to them now? MİNERAL GÜBRELER

211 1. Mutlak Gerekli Elementler 16 tane mutlak gerekli element vardır
1. Mutlak Gerekli Elementler 16 tane mutlak gerekli element vardır. Bunlar C, 0, H, N, P, K, Ca, Mg,Fe, Mn, Zn, Cu, B, S, Mo, Cl. Düzenli bir madde değişimi, iyi ürün elde edilmesi ve gelişmenin engellenmeden devamı için bu elementler yalnız yeterli miktarda değil, aynı zamanda dengeli bir oranda bitki tarafından alınabilmelidir. Bir elementin mutlak gerekliliği için önemli kriterleri şunlardır: -Element bitkinin vejetatif gelişmesini tamamlaması için gerekli olmalıdır. -Elementin bitkide özel fonksiyonu olmalıdır. Elementin nok­sanlığı halinde ortaya çıkan belirtiler yalnızca söz konusu elementin bitki besin maddesi olarak kullanılmasıyla giderilebilmelidir. -Element bitki beslenmesinde doğrudan rol oynamalıdır. Yani etkisi besin ortamının yapısının değiştirilmesi üzerine olmamalıdır.

212 2. Yararlı Elementler Optimal büyüme koşullarında mutlak gerekli olmadığı halde, bazı bitki türlerinin büyümesini hızlandıran, olumlu yönde etkileyen elementlerdir. Örneğin: Si, Al ve belirli koşullarda Na, Sr, Pb’dir. 3. Gerekli Olmayan Elementler -Bitki içinde ister bulunsun, ister bulunmasın bitki için ne gerekli, ne de yararlı olmayan elementlerdir. Doğada bulunan element­lerden yaklaşık 70 tanesi bitki için gereksizdir. Ancak bunların da büyük bir bölümü bitki içinde yer alır. -Bitki için gerekli olmayan birçok element hayvan ve insan yaşamı için mutlak gerekli olabilir. Örnek: Kobalt, brom, flor, iyot. İnsan ve hayvan için bitkisel besinlerin üretilmesinde bu tür önemli elementlerin de göz önünde bulundurulması gereği vardır. -Birçok element düşük konsantrasyonlarda alçak veya yüksek organizasyonlu bitkilerin büyümesini hızlandırıcı rol oynar. Örnek: K yerine Rb+, Ca2+ yerine Sr2+ Cl yerine Br gibi. Bir bitkinin çeşitli organlarınca bulunan besin elementleri miktar veya konsantrasyon olarak ifade edilir.

213 Karbonatlar CaCO3 (Kireç)
Kırıntılaşmaya neden olur, mikroorganizma faaliyetini arttırır, pH üzerinde etkilidir. Yüksek oluşu pH'nın yüksek olmasına neden olur, Bunun sonucunda bitkiler Fe alamazlar buna "Kireç klorozu" denir. Fe, Mn, Zn, Cu alımı güçleşir. Yıkanma güç olur.

214 Prof. Dr. M. Ömer KARAÖZ Toprak İlmi ve Ekoloji Anabilim Dalı
BAŞARILAR Prof. Dr. M. Ömer KARAÖZ Toprak İlmi ve Ekoloji Anabilim Dalı