TOPRAK OLUŞUMU Kayaçlarda doğal ayrışmanın sonucu olarak toprak oluşur. Kayaçlardan toprak oluşurken 2 önemli aşama vardır 1-Toprağı meydana getirecek hammaddenin hazırlanması 2-Bu hammaddenin toprağa çevrilmesi Fiziksel ve kimyasal ayrışma toprağın hammaddesini hazırlar. Biyolojik ve iklimsel etkenler ise bu hammaddenin toprağa çevrilmesini sağlar

Toprak oluşumunu sağlayan beş ana faktör vardır. 1-Kayaç 2-İklim 3-Topoğrafya 4-Organizma 5-Zaman

Toprak nedir? Organik ve inorganik madde karışımıdır 100% inorganikten (kum) % 100 organik bileşime (turba) kadar değişim sunabilir İnorganik kısmı mineraldir Organik kısmı humus olarak bilinen çürümüş bitki ve hayvan malzemesidir

Toprak karakteristikleri • Toprak yeryüzünün en üst kısmındaki bitkilerin büyüme ortamı olan sıkılaşmamış malzemedir. Bitki kökleri topraktan su ve besleyiciler alır. Toprak atmosfer ve ana kaya arasında bulunan ayrışmış malzemedir. • Toprak organik ve inorganik mineral parçacıkların karışımıdır. Taneler toprak hacminin % 50’sini oluşturur. Gözeneklerde bulunan hava/su toprağın kalan kısmını oluşturur.

Tanımlama Regolit – ayrışmamış kayaçları örten kayaç ve mineralalerden oluşan Ayrışmış-gevşek örtü. Rüzgarla-akarsular ve buzullarla taşınmış sedimentleri ve/veya yerinde oluşmuş sedimentleri kapsar Toprak – Regolitin en üst kısmı. Kayaç parçaları, yeni mineraller, organikler su ve havayı kapsar. Artık topraklar = Ana kayacın ayrışması sonucu yerinde oluşan toprak. Taşınmış topraklar = aşınmış ve taşınmış (lös, rüzgar veya ince taneli buzul çökelleri) ayrışmış malzemeler üstünde gelişen toprak

Toprak profili Toprak boyunca bir dikme kesit yapıldığında birbirinden kimyasal ve fiziksel özellikleriyle ayrılan, fakat oluşum ve köken olarak birbirleriyle ilişkili az çok belirgin zonlar ayırt edilir. Bu değişik bölümlerin oluşturduğu topluluğa toprak profili denir.

Toprak profili Ana toprak horizonlarını ayırmak için kullanılan kriterler ORGANİK BİLEŞİM [BİTKİ MİKTAR VE TİPİ, KORUNMASI] CHELATION SU ABSORBSİYONU KARBONİK ASİT RENK TOPRAK DOKUSU TOPRAK YAPISI

Toprakla regolitin farkı: Toprakta daha fazla kimyasal ayrışma. Toprak, toprak horizonu olarak adlandırılan tabakalı bir yapıya sahiptir Toprak bitkiler için gerekli nem ve besleyicileri tutar.

Toprak Horizonları Humusça zengin O horizonu A horizonu O horizonu B horizonu B horizonu C horizonu (ayrışmış Anakayaç) C horizonu (ayrışmış Anakayaç) Anakayaç

Standart toprak profili (A.B.D. Tarım bakanlığı) O horizonu Humusça zengin üst toprak zonu A1 İnce taneli humus Yıkanma zonu A12 Açık renkli mineral parçacıkları E B1 Birikme Zonu B2 Kooloid birikimi B3 Yarı toprağa geçiş Yarı toprak; genellikle sedimentler, fakat Mineraller anakayaçtan ayrışmış olabilir C Anakaya R

O1 O2 A1 A2 Asıl toprak (solum) A3 B1 B2 B3 C O2 R Yıkanma zonu Gözle tanınabilir bitki örtüsünün orijinal şekli (yapraklar) Kısmen çürümüş ve gözle tanaınmayan organik malzeme Koyu renkli, organik madde kapsamı yüksek ve anorganik maddelerle Karışmış Açık renkli yıkanmış Fe, Al ve kil kaybı fazla B horizonuna geçiş B den ziyade A’ya benzer B horizonuna geçiş A’dan Ziyade B’ye benzer Kil, Fe ve Al, Humus veya bunların kombinasyonu ile zengin zon C zonuna geçiş Ayrışmaya uğramış, sıkılaşmamış ve toprağın hamaddesi (Anakayacın ayrışmış zonu Ana kayaç O2 A1 Yıkanma zonu A2 A3 Asıl toprak (solum) B1 Birikme zonu B2 B3 C O2 R

E TOPRAK PROFİLİ Horizonlar

O horizonu: Birkaç cm kalınlığındadır Organik madde egemendir. Bazı O seviyeleri bozulmamış veya kısmen bozulmuş bitki ve hayvan kalıntıları içerir. Mineral veya organik toprağın en üstünde bulunur O Horizonu (humus) A Horizonu (üst toprak) E Horizonu (yıkanma zonu ) B Horizonu (yarı toprak) C Horizonu (regolit) R Horizonu (anakaya)

A horizonu: Yüzeyde veya O horizonunun altında bulunan mineral horizonudur. Organik madde ve mineral karışımından oluşur Yıkanma zonudur O Horizonu (humus) A Horizonu (üst toprak) E Horizonu (yıkanma zonu ) B Horizonu (yarı toprak) C Horizonu (regolit) R Horizonu (anakaya)

E zonu- Şiddetli bir şekilde yıkanmış ve filter edilmiş zon. Yaprağını dökmeyen ormanlar üzerindeki asidik topraklarda bulunur Beyaz renklidir O Horizonu (humus) A Horizonu (üst toprak) E Horizonu (yıkanma zonu ) B Horizonu (yarı toprak) C Horizonu (regolit) R Horizonu (anakaya)

B horizonu: A horizonundan yıkanan materyalin biriktiği zondur Aşağıdaki özelliklerden birinin veya bir çoğunun egemen olduğu horizondur Kil, demir, alüminyum, karbonat, jips veya humusun konsantre olduğu zon Oksid ve killerin yalnız veya karışmış şekilde artık birikimi Oksit boyamaları bu horizona daha koyu ve daha kırmızı bir renk verir Eriyebilen mineraller düzensis kütleler şeklinde birikir O Horizonu (humus) A Horizonu (üst toprak) E Horizonu (yıkanma zonu ) B Horizonu (yarı toprak) C Horizonu (regolit) R Horizonu (anakaya)

K horizonu: Yarı kurk (çölsel) bölgelerde bulunan karbonat nodül veya seviyeleridir O Horizonu (humus) A Horizonu (üst toprak) E Horizonu (yıkanma zonu ) B Horizonu (yarı toprak) C Horizonu (regolit) R Horizonu (anakaya)

C horizonu: Toprak oluşturan süreçlerle çok az değişmiş zondur. Toprağın hammadesidir Ana kayacın ayrıştığı zon. O Horizonu (humus) A Horizonu (üst toprak) E Horizonu (yıkanma zonu ) B Horizonu (yarı toprak) C Horizonu (regolit) R Horizonu (anakaya)

R Horizonu: Granit, kireçtaşı, bazalt ve kumtaşı vb. gibi sert-ayrışmamış ana kayaç Ana kayçataki küçük çatlak ve boşluklar kısmen veya tamamen toprakla doldurulmuştur. O Horizonu (humus) A Horizonu (üst toprak) E Horizonu (yıkanma zonu ) B Horizonu (yarı toprak) C Horizonu (regolit) R Horizonu (anakaya)

İklime bağlı 3 ana toprak grubu Pedalfer – Humid rejimlerinde gelişir ( Al ve Fe demirce zengin olduğundan bu adı alır). Kil ve demiroksitler B horizonunda birikir. Eriyebilen mineraller koyu renkli A horizonundan yıkanmıştır. A horizonu organik madde açısından zengindir. Pedocal – Arid ve yarı-arid bölgelerde gelişir. Ca açısından zengin olduğundan bu adı alır. Kimyasal ayrışma daha az etkin olduğundan A zonu açık renklidir. B horizonunda suyun buharlaşmasına bağlı olarak kaliş çökelimi vardır Laterit – Tropik bölgelerde gelişir. Kimyasal ayrışma çok etkendir. Eriyebilen minerallerin yıkanması tamdır. Kırmızı topraklar 10 larca m. Derinliğe kadar uzanır. Genellikle Al-Hydroksit, Fe-Oksid ve Kil mineralleri (Kuvars genellikle yıkanmıştır); Bol miktarda bitki örtüsü. Çok verimli değil fertile - humus az, besleyiciler hızla tüketilir (Boksit-Al-cevheri)

Pedalfer PEDALFER Sıcak iklim Humus ve yıkanmış toprak (kuvars ve kil minerallaeri Meccut) Bazı demir ve Alüminyum Oksitler birikmiş: Bütün Eriyebilir mineraller (karbonat gibi) yıkanmıştır Garanit anakaya Pedalfer PEDALFER

Pedokal PEDOKAL Kuru iklim Humus ve yıkanmış Toprak Kalsiyum karbonat Pellet ve nodüllerinin Çökelimi Kumtaşı, şeyl ve Kireçtaşı Ana kayacı Pedokal PEDOKAL

Laterit A horizonu C horizonu LATERİT Yağışlı iklim Humus yok veya çok ince Kalın erime özelliği olmayan Fe Ve Al Oksitler,genellikle Kuvars Demirce zengin kil Ve alüminyum oksitler İnce ağartılmış zon Koyu renkl magmatik Kayaç A horizonu C horizonu LATERİT

Toprak horizonlarının farklılaşması Toprak horizonlarının farklılaşmasında 4 süreç vardır: 1-Toprağa eklenmeler Yağış, yoğunlaşma veya akış şeklindeki su Atmosferden O2 ve CO2 Atmosfer ve yağışlardan N, Cl, ve S Biyolojik etkinliklerden organik malzeme Sedimentlerden malzeme Güneş enerjisi 2-Topraktan eksilmeler Buharlaşma-terleme sonucu su kaybı Denitrifikasyon sonucu N azot kaybı Organik maddenini oksidasyonu sonucu CO2 şeklinde C kaybı Erozyonla toprak kaybı Radyasyonla enerji kaybı Süspansiyon veya erimelerden su ve mineral kaybı

Toprak horizonlarının farklılaşması 3-Yerdeğiştirme Sularla kil, organik madde, fe oksit ve diğer kimyasallar Bitkiler tarafından besleyicilerin sirkülasyonu Sudaki eriyebilir tuzlar Hayvanlar tarafından toprak 4-Dönüşüm Organik materyalin dekompozisyonu Ayrışmayla tane boyunun küçülmesi Birincil ve ikincil minerallerin transformasyonu Kil ve organik madde reaksiyonları

Toprak oluşumunu etkileyen diğer faktörler 2) Ana kaya- Ayrışmış malzemenin karakterini belirler 3) Organik etkinlik – Organizmalar, toprakta yaşar, beslenir toprağı karıştırır ve toprakta ölür. Ayrıca organikasitler ayrışma ve toprak oluşumna yardımcı olur. 4) Rölyef ve yamaç eğimi – İklim yüksekliğe bağlı olarak değişir Yamaç açısı toprak gelişimini etkiler. Yamaç Yüzünün yönelimi de şartları etkiler (mikro-iklim) 5) Zaman – Minerla ve besinler zaman içinde tüketilir. İyi topraklar taşkınlarla yıllık olarak taşınır. Toprak oluşum hızı 2.5 cm/100 yıl

İklim yağış ve sıcaklık Mekanik erozyon Topoğrafya (yükseklik ve rölyef) Yükseklik yağış ve sıcaklığı etkiler Aratan sıcaklık ve yağış kimyasal ayrışmayı arttırır Donma ve rime Parçalanmayı sağlar Erozyon topoğrafyayı alçaltır Yüksek rölyef fiziksel erozyonu arttırır Kimyasal ayrışma ufalanmayaı kolaylaştırır Kimyasal ayrışma Mekanik erozyon Fiziksel erozyon kimyasal ayrışma için yeni yüzeyler oluşturur Binlerce yıl Zaman süreçlerin genişliğini etkiler

Toprak sınıflaması A.B.D. Bileşmiş milletler Gıda ve Tarım organizasyonu (FAO) Avustralya

Yrd.Doç.Dr.Yaşar EREN • Amerikada 12 toprak çeşidi kabul edilir. Bunlar sırasıyla Alfisols (yüksek besinli), Andisols (volkanik toprak), Aridisols (çöl toprağı), Entisols (yeni toprak), Gelisols (tundra toprağı), Histosols (organic toprak), Inceptisols (genç toprak), Mollisols (çayır/kır toprağı), Oxisols (tropikal toprak), Spodosols (Orman toprağı), Ultisols (düşük-besleyicili toprak), ve Verticols (şişen-kil toprağı).

Ayrışma derecesi ve B horizonunun gelişimi Çok az Hafif Orta Çok aşırı Entisol Aridisol Inceptisol Alfisol Spodosol Ultisols Mollisol Oxisol Özel bileşenlerle tanımlanan toparklar Andisol Volkanik kül Histosol Turba, organik madde Vertisol Kendiliğinden karışan killi topraklar Gelisol Kutup bölgelerindeki topraklar

ABD’deki topraklar

Entisol Çok kötü gelişmiştir A C

Entisol Pedojenik horizonlar ya çok belirsizdir veya hiç yoktur.Birçoğu kumludur Photo and description are courtesy of USDA-NRCS National Soil Survey Center

Pedalfer Alfisol – E ve B horizonlarını kapsar. Çok ayrışmamıştır. Yüksek alkaliniteye sahiptir Ultisol – Şiddetli bir şekilde ayrışmıştır. Demir, kil ve alüminyumun biriktiğiKalın B horizonu vardır.

Alfisol

Alfisol Photo and description are courtesy of USDA-NRCS National Soil Survey Center

Alfisol Orta derecede ayrışmış orman toprağı Kilce zengin B horizonu Ilıman-sıcak ormanlar Kilce zengin B horizonu Oldukça verimli

Ultisol

Ultisol Oldukça ayrışmış orman toprakları Yarıtropikal ormanlar Ortaderecede yüksek yağış Killer B horizonunda yoğunlaşmıştır Al ve Fe A horizonunda olduğu için kırmızı renklidir

Ultisol

Ultisol Ultisollar önemli miktarda yerdeğiştirmiş kil horizonu içerir Photo and description are courtesy of USDA-NRCS National Soil Survey Center

Pedokal Kalsik horizonlar içeren topraktır

Oksisol (Laterit) Şiddetli bir şekilde ayrışmış ve mineral bölümünde sadece kaolinit, kil ve demir oksitlerin bulunduğu topraktır

Oksisol Tropikal topraklar Laterit olarak ta adlandırılır. Sıcak-ılıman alanlar, yoğunyağış ve yıkanma Laterit olarak ta adlandırılır. Al ve Fe birikimi Boksit yaygın

Oksisol Tropik ve yarı tropik bölgelerin toprağıdır. Kuvars, kaolin, serbest oksit ve organik maddenin karışımıdır. Bir çok bölümü belirgin bir horizon gösteren yapıya sahip değildir. Derinlikle özelliğin değişimi o kadar derecelidir ki horizon sınırları genellikle gelişi güzeldir. Photo and description are courtesy of USDA-NRCS National Soil Survey Center

Organik madde Molllisol – Otlak alanlarında gelişen toprak Spodosol – yerdeğiştirmiş organik madde

Mollisol Mollisol koyu renkli bir yüzey horizonuna sahiptir. Photo and description are courtesy of USDA-NRCS National Soil Survey Center

Spodosol SpodosolAlüminyum ve organik maddenin amorf karışımıdır. Demir bulunur veya bulunmaz Photo and description are courtesy of USDA-NRCS National Soil Survey Center

Spodosol Kuzey konifer orman toprağı ‘B’ horizonu Fe ve Al’ca zengin Soğuk humid iklim ‘B’ horizonu Fe ve Al’ca zengin Oldukça yıkanmış A horizonunda kil ve organik madde çok az Oldukça asidik

(Spodosol)

Vertisol Düşey olarak çatlayabilen ve genişleyebilen killi (smektit) topraklar

Vertisol Vertisollar kuruduğunda çatlar, ıslandığına şişer Photo and description are courtesy of USDA-NRCS National Soil Survey Center

Andosol Volkanik anakaya üzerinde oluşan topraklar

Histosols Histosollar egemen olarak organiktir. Donma zonu içermeyen egemen olarak organik madde içeren topraklara denir Photo and description are courtesy of USDA-NRCS National Soil Survey Center

Inceptisol Ilıman (humid) ve yarı ılıman bölgelerin toprağıdır. Kil ve amorf organik karbon ve alüminyum karışımından oluşan birikme zonuna sahip değillerdir Photo and description are courtesy of USDA-NRCS National Soil Survey Center

Aridosol Mezofitik organizmaların yaşayamayacağı şekilde çok kurak olan toparaklardır. Photo and description are courtesy of USDA-NRCS National Soil Survey Center

Aridisol Çöl toprağı Humus yok Genellikle sığ Tuzluluk ana problem Sıcak-kurak alanlar Humus yok Genellikle sığ Tuzluluk ana problem Sık olmayan yıkanma karbonat ve alüminyum biriktirir.

Aridisol, Kuveyt

Gelişme derecesi Entisol ->Mollisol->Spodosol->Alfisol->Ultisol->Oxisol

Toprak özellikleri Renk doku yapı pH, Eh Katyon değişim kapasitesi (c.e.c.) Nem kapsamı

TOPRAK ÖZELLİKLERİ Renk: -Kimyasal bileşim açısından fikir verir. Renk indeksleri kullanılır (örn:Munsell Soil Color Chart) Doku: - Kum, silt ve kil boyutundaki tanelere bağlıdır. Su geçirme ve bulundurma açısından önemlidir. Yapı: - Doğal olarak ayrıldıklarında toprak taneciklerinin büyüklüğünü tanımlar Sıkılık: - Taneciklerin kohezyonunu ve çimento tipini tanımlar Islak toprak nemli toprak Kuru toprak Porozite: - Suyu bulundurma kapasitesi-boşluk hacmi ve bağlantılarına bağlıdır.

RENK Organik madde konsantrasyonu, mineral bileşimi ve nemlilik şartlarını yansıtabilir

Renk tonu Açıklık/koyuluk berraklık

Toprak dokusu üçgeni Kil yüzdesi Silt yüzdesi Kum yüzdesi Kil Kum Kil Siltlli Kil Kumlu kil silt Siltli Kil Çamuru Killi çamur Kumlu Kil çamur Silt çamuru Kumlu çamur Çamur Çamurlu Ku silt Kum Kum yüzdesi

Toprak yapısı Küresel A horizonunun karkateristiği Geniş ve hızlı değişimlere uğrar Toprak yapısı Tanesel (gözenekli) Kırımtılı (çok gözenekli) Levha şekilli B horizonunda yaygın. Profilin herhangibir Yerinde görülebilir Genellikle ana kayadan Artıktır veya sıkışma İle oluşmuştur Blok şekilli B horizonunda yaygındır Genellikle humid bölgelerde. A horizonunda da olabilir Köşeli bloksu Yarı köşeli-bloksu Prizma şekilli Genellikle B horizonunda, Kurak ve yarı kurak bölge Topraklarında yaygındır Kolonsu Üst kesimi yuvarlak Prizmatik Düz üst kesim

Kırıntılı veya Tanesel Levhamsı-pulsu Blok şekilli Prizmatik veya Kolonsu

Toprak pH ve katyon d.k. k.d.k Filtrelenme artışı Katyon değişim k. Bazalt montmorillonit Kaolinit Boksit Filtrelenme artışı

Toprak nemliliği Hacimsel su kapsamı, () – Topraktaki su hacminin(Vw) toplam toprak hacmine (Vt) olan oranı  = Vw/Vt

Şişen kil egemen değil ENTISOL A C üstünde B zayıf Veya yok Şişen kil egemen VERTISOL Genellikle nemli INSEPTISOL A zayıf B üstün. Genellikle kuru ARIDISOL Has permafrost GELISOL Mineral topraklar < 25% OM Kalın, yumuşak siyah A, verimli --- MOLLISOL B kil kapsar Verimli C -------- ALFISOL B belirgin inceA Verimsiz C ------ ULTISOL SPODOSOL B OM kapsar Volkanik Ana madde ANDISOL OKSISOL Şiddetli yıkanmış Organic topraklar (>25% OM) HISTOSOL

Toprak oluşumu podzollaşma – Fe ve/veya Al’un A horizonundan taşınarak B horizonunda birikmesine podzollaşma denir. Ayrıca kil ve organik maddeler de yer değiştirir.

Podzollaşma Humid iklim bölgelerinde gelişir (>70cm yıllık yağış) Spodosol, Alfisol ve Ultisollar podzollaşmadan etkilenir.

Toprak oluşumu Kalsifikasyon –Kalsiyum karbonatın A Horizonundan kaldırılarak B horizonunda birikmesine denir.

kalsifikasyon Yarı-humit ve kurak bölgelerde gelişir (yıllık yağış <56cm) Mollisol ve Aridosollar etkilenir.

Toprak rejimi Lateritleşme—Şiddetli yıkama sonucu silisyumun ortamdan kaldırılması sonucu gelişir. Toprakta Fe ve Al oksit egemendir Oksisol üretir Tropik bölgelerde çok yaygındır, başka yerlerde de gelişebilir.

Paleosol,(eskitoprak)

Toprak kaybı Tarım-kesme vb gibi olaylar sonucu bitki örtüsünün ortadan kaldırılması Doğal bitki örtüsü kuarklığa karşı dirençlidir. Doğal veya tarımsal örtü toprağı yerinde tutarak erozyonu engeller Aşırı sıyırma Toprağı tutan Doğal ve tarımsal bitki örtüsünün kaldırılması Aşırı ekim Besleyicileri azaltarak, bitki örtüsünün büyümesini engeller. Sulama Tuzlanmaya yol açarak, bitki örtüsünün gelişimini engeller. Şehirleşme İnşaat etkinlikleri önemli dercede toprak kabına yol açar İnşaat sonucu toprak yapısı bozulur. Tekrar yerine konduğunda aynı dayanımlılığa sahip olmayabilir. Yeni materyal eklendiğinden toprak yapısı bozulabilir. Yeraltısuyunun drenajı ve çekimi toprak özelliklerini değiştirir. Toprak kirliliğine yol açar

Toprak kaybı Kirlenme Uygun olmayan tarımsal faaliyetler, Madencilik Pestisitler, asidifikasyon, tuzlanma su dolması Uygun olmayan tarımsal faaliyetler, Toprak erozyonunu engelleyen toprak koruma tekniklerini kullanmamak konturlama, Şerit şeklinde kesmek, Rüzgar kesiciler, Ürün değişimi, Damalama metoduyla sulama, Teraslama vb.; Madencilik Büyük miktarlardaki toprağı kaldırarak/yerdeğiştirerek erozyonu kolaylaştırır. Kirlenmeye yol açar Yol dışı araçlar – dağ bisikletlei Şiddetli toprak bozulması Gezi yarıkları toprak erozyonuna yol açabilir Bitki örtüsünü kaldırır Toprağı sıkılaştır-yüzeysel akışı arttırır

Toprak kaybı Yukarıdaki mekanizmalarla toprak kaybı gerçekleştiğinde, su ve rüzgarın normal etkisiyle erozyon daha da kolaylaşır. Geçmiş 20 yılda, Dünyada işlenebilir toprakların %11’i insan etkisiyle toprak kaybı sonucu yok olmuştur Üst toprak kaybı dünyadaki 5 ana çevre probleminden biridir.

Toprak tuzlanması Tuzlu yeraltısuyu tablası

Kötü tarımsal faaliyetler Küçük dere ve ardından toprak erozyonu

Kötü tarımsal faaliyetler Çevreden toprakla doldurulmuş Yolkenarı hendeği

Orman kesimi ve toprak erozyonu Guatemala

Uygun tarımsal faaliyetler

Uygun tarımsal faaliyetler Teras çiftçiliği

Toprak erozyonu Çamurlu akıntılar toprak kaybının işaretidir

İnşaat faaliyetleri Toprak kaybı

Uygun tarımsal faaliyetler Damlama sulaması

Yol dışı araç kullanımı

Taşma ve yağmurlama sulaması Toprak erozyonu Buharlaşma sonucu su kaybı