ÖĞRETİM ÜYESİ: Dr. GÜNAY ERPUL TOPRAK BÖLÜMÜ 596-1796 (ofis) TOPRAK BİLGİSİ 2010 – 11 GÜZ ÖĞRETİM ÜYESİ: Dr. GÜNAY ERPUL TOPRAK BÖLÜMÜ 596-1796 (ofis) 596-1683 (Toprak Bölümü Sekreterliği) erpul@ankara.edu.tr GÖRÜŞME SAATLERİ: Çalışma saatleri içerisinde hergün; Emin olmak için, bir gün öncesinden telefon edilmesinde veya elektronik posta ile bildirilmesinde yarar vardır. DERS KİTABI: İlhan Akalan. Toprak Bilgisi. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları: 1058. Ders Kitabı: 309 YARIYIL SONU SINAVI: Daha sonra ilan edilecek DEĞERLENDİRME: [Ödev (60%) + Ara sınav (40%)] (40%) + Yarıyıl sonu sınavı (60%) ÖDEV DEĞERLENDİRME SORUMLUSU: Araş. Gör. SELEN DEVİREN SAYGIN 40% Başarı notu

TOPRAK BİLGİSİ Sınavlar, açık kitap ve açık el-notu şeklinde yapılacaktır. Ödevler her dersin başlangıcında toplanacaktır [tam değerlendirme (100 üzerinden = not/100)]. Geciken ödevler, [yarım değerlendirme (50 üzerinden = not/50)] bir sonraki haftanın ders başlangıcında teslim edilebilir. Bu tarihten sonra teslim edilen ödevler değerlendirmeye alınmaz ve ödev not değeri “0”. Ödevler kurşun ve gerekirse boya kalemleri ile el-yazısı kullanılarak düzgün bir şekilde hazırlanmalıdır: yanıtlar açık olarak tanımlanmalı ve anlatılmalıdır. Her bir hesaplama, akıl-yürütme ve yorum aşamasının yazılması ve gösterilmesi, doğru olmayan yanıtlar üzerinden ek kredi ve puan alabilmek açısından önemli olacaktır. Bütün ödev sayfalarını telli-zımbalayınız ve her bir sayfada isminizin olup-olmadığını kontrol ediniz.

TOPRAK BİLGİSİ Ders-katılımı bir not verme kıstası değildir; ancak deneyimler, derslere katılım ile ödev ve sınav başarıları arasında yüksek ilişkiler olduğunu göstermiştir. Toprak bilgisi ders materyallerini, düzenli bir şekilde derslere katılmaksızın öğrenmek pek olası değildir. Ödev (%35), ara (%40) ve yıl sonu (%25) sınavlarınızın yüzdesel ağırlıklı toplamları olarak belirlenecek notunuz, karşılaştırmalı olarak yeniden değerlendirmeye tabi tutulacaktır. Diğer bir deyişle, sınıf geçme notunuz, sınıfınızdaki diğer öğrencilerin aldığı notlara göre ne kadar iyi veya ne kadar kötü olduğuna bağlı olarak değişiklik gösterecektir.

TOPRAK BİLGİSİ Akademik aldatıcılık (sahtekarlık) kesinlikle tolere edilmeyecektir. Sınıf arkadaşları ile ders kavramlarının ve ödev problemlerinin tartışılması esatır; bunların yapılması bilhassa önerilir ve özendirilir. Ancak, öğrenciler arasında ödevlerin bire-bir kopyalanmasına asla izin verilmeyecektir. Ödevlerin kişisel çabalar ile yapılmaması, genel olarak sınavlardaki başarısızlığı beraberinde getirmektedir.

GİRİŞ Toprak Bilgisi Dersi Peyzaj Mimarlığı Prof. Dr. Günay Erpul erpul@ankara.edu.tr

Neden “toprak bilimi” göz korkutur?

Neden “toprak bilimi” göz korkutur? Tamamiyle yeni terimler ve deyimler kümesi karşımıza çıkar Bilimsel olarak toprağı göz önünde canlandırma güçlüğü vardır Temel bilimlerden “kimya” ve “fizik”de olduğu gibi konu başlıkları ve içerikleri karmaşık olabilir

Toprak vs. Kir veya Pis (Temiz olmayan) Soil Not Dirt Toprak vs. Kir veya Pis (Temiz olmayan) Kir-pis tırnaklarınızın arasına girendir (= This is the stuff under your fingernails)

Toprak nedir? Toprak tanımlamasının birçok şekli vardır 1) Jeolojik tanımlama: Yer-kürenin en üst katmanında bulunan ve sert kayadan kolaylıkla ayırt edilebilen gevşek yüzey oluşumlarıdır. 2) Geleneksel tanımlama: Gelişmekte olan bitkilere durak yeri olan ve onları besleyen materyaller bütünüdür (inorganik ve organik maddeler ile su ve hava içerir).

*Toprak nedir? Toprak arzın yüzeyini ince bir tabaka halinde kaplayan, kayaların ve organik maddelerin türlü ayrışma ürünlerinin karışımından meydana gelen, içerisinde ve üzerinde geniş bir canlılar alemi barındıran, bitkilere durak yeri ve besin kaynağı olan, belli oranlarda su ve hava içeren üç boyutlu bir varlıktır. * Akalan İ. Toprak Bilgisi. Sayfa 8.

Toprağın temel yapı maddeleri nelerdir? Mineral Madde Organik Madde Hava Su Şekil 1.1. Bir toprağı oluşturan temel yapı maddelerinin hacim oranları (Akalan, İ. Toprak Bilgisi. Sayfa 9)

Toprağın işlevleri nelerdir? Bitki yetiştirme ortamı Bitki besin elementleri için geri dönüşüm sistemi Birçok canlı için yaşam ortamı Mühendislik uygulama ortamı Su depo ve doğal arıtma sistemi

Toprağın işlevleri nelerdir? Bitki gelişim ortamı BBE döngü sistemi Su depolama ve arıtma sistemi Toprak mikro-organizmaları yaşam ortamı Mühendislik uygulama ortamı

Toprağın bu işlevleri yerine getirmesi şu özelliklerine bağlıdır: Toprak bünyesi Toprak yapısı Toprak kimyası Toprak yaşı Arazi unsurları (topoğrafya, eğim, drenaj [su geçirgenlik] koşulları, vs) Vs.

Toprak Oluşum Unsurları (Topraklara Karakter Kazandıran Etmenler) Toprak oluşum süreçlerini etkileye beş ana etmen vardır: Ana materyal İklim Topoğrafya Biosfer (Canlılar) (Bitki örtüsü) Zaman

Toprak Oluşum Etmenleri Toprak Oluşumu İklim Bitki Örtüsü Ana Materyal Toprak Organizmaları Topoğrafya Zaman

Toprak Oluşum Etmenleri İklim Biyolojik etkinlik Topoğrafya Zaman Yüzlerce yıl Ana Materyal

Ana Materyal Başlıca olarak “ana materyal” ikiye ayrılmaktadır: Yerinde oluşmuş ana materyal [Residual-Formed in place (Residuum)] Taşınmış ana materyal [Transported-Parent material]: - rüzgar (Eolian = Aeolen) - buz (Glacial = Buzul) - yerçekimi (Colluvial = Koluviyal) - su: ırmaklar (Alluvial = Aluviyal) okyanuslar (Marine = Denizel) göller (Lacustrine = Lakustrin = Gölsel)

Toprak Oluşum Süreçleri Değişimler (Kimyasal ve Fiziksel Ayrışmalar) [Transformations] – toprak yapı unsurlarının değişimi. Mineral ayrışması, organik madde parçalanması. Yer değiştirmeler [Translocations] – toprak yapı taşlarının toprak profilindeki aşağı-yukarı veya yatay hareketleri. Eklemeler [Additions] – dışsal kaynaklardan toprak materyallerinin oluşum süreçlerine katılması. Yaprak dökümü ile organik madde kazanımları, rüzgar erozyonu sonucu atmosfer kaynaklı toz birikintileri. Kayıplar [Losses] – Toprak materyallerinin profilden uzaklaşması. Kolaylıkla çözünebilir tuzların toprak profilinden yıkanarak yer-altı sularına gitmesi (kimyasal taşınım süreçleri), yüzey materyallerinin erozyon ile uzaklaştırılması (fiziksel taşınım süreçleri).

Toprak Oluşum Süreçleri organik madde tuz & kireç kil

Toprak Oluşumu Toprak oluşum etmenleri etkisi altında işlev gören toprak oluşum süreçleri “toprak genesisi”nin temel konularını oluşturmaktadır. Hatırlanması gereken önemli sorular şunlardır: Her hangi bir toprak oluşurken, ana materyalde hangi değişimler [transformations] ve yer-değişimler [translocations] meydana gelmiştir? Hangi materyaller uzaklaşmıştır [losses]? Hangi materyaller toprak oluşum sürecine katılmıştır [additions]? Oluşum süresi boyunca (zaman), iklim ve topoğrafya bu oluşum süreçlerini nasıl etkilemiştir?

Toprak Horizonları Toprak oluşumu gelişim evrelerini tamamlarken “horizon” olarak adlandırılan toprak katmanları oluşur. Bu horizonlar toprak oluşum süreçleri tarafından üretilen belirgin karakteristiklere (özelliklere) sahiptirler. En önemli (master) horizonlar O, A, E, B, ve C horizonlarıdır. Her toprak her horizonu içermeyebilir; belirli horizonlara sahip olmak, toprak gelişim evresine bağlı olarak değişiklik gösterir. Benzer şekilde, her bir horizonun derinliği topraktan toprağa farklı olabilir.

O Horizonu O A Yaprak, ot, odun parçacıkları gibi organik maddenin biriktiği katman Materyaller ayrışmanın farklı evrelerinde olabilir Genellikle koyu renklidir E B C R

A Horizonu O A Organik maddenin mineral toprak materyalleri ile karıştığı zondur Genellikle en verimli (üretken) horizondur Yüksek biyolojik (canlı) etkinlik Genellikle koyu renklidir Üst toprak E B C R

E Horizonu Eluviyal zon [zone of eluviation] veya yıkanma zonu Eluviyasyon [Eluviation], bazı toprak materyallerinin bir katmandan uzaklaşması veya yıkanmasıdır Çözünebilir mineraller ve organik madde bu horizondan yıkanmıştır Genellikle daha açık renkli “yıkanmış” (kül rengi) görünümü vardır O A E B C R

B Horizonu B İlluviyasyon zonu [zone of illuviation] veya birikme zonu Üstteki horizonlardan yıkanan materyallerin birikmesi Bu materyaller çoğunlukla kil, humus, seskioksitler [sesquioxides = Fe & Al oksitler] veya bunların bir karışımıdır Kırmızı ve sarıdan kahverengine ve griye değişen renkler O A E B C R

C Horizonu C O Ana materyal A Toprak oluşum süreçlerinden fazla etkilenmemiş ve sıkışmamış materyal katmanı A E B C R

Toprak Bünyesi = Soil Texture Toprak bünyesi, topraktaki bireysel toprak taneciklerinin oransal ifadesidir. Kum = 2mm – 0.05mm Silt = 0.05mm – 0.002mm Kil = < 0.002mm KUM SİLT KİL

Toprak Bünye Sınıfları = Soil Texture Classes Kum, silt ve kil taneciklerinin farklı oranları bünye sınıfları içerisinde gruplandırılır. Toprak bünyesi diğer birçok toprak karakteristiği ile çok yakından ilişkilidir; karşılıklı etkileşim halindedir.

Toprak Bünyesi Kaba bünyeli toprak [Coarse textured soil] – yüksek oranlarda daha büyük taneciklere sahip olan topraktır. Kum [Sand], Tınlı kum [Loamy sand], Kumlu tın [Sandy loam]. İnce bünyeli toprak [Fine textured soil] – yüksek oranlarda daha küçük taneciklere sahip olan topraktır. Kil [Clay], Siltli kil [Silty clay], Kumlu kil [Sandy clay].

Toprak Yapısı = Soil Structure Toprak yapısı, toprak taneciklerinin kümeleşme (aggregation = kümeleşme, aggregate = agregat) şeklidir; toprak taneciklerinin biraraya gelme veya dizilme şeklidir. Yapısız topraklar ya teksel ya da “masif”tir [massive].

Toprak Yapısı Küresel = granular Blok = blocky Levhalı = platy Yarı-köşeli = subangular Köşeli = angular Levhalı = platy Prizmatik = prismatic Kolumnar = columnar Üçgensel (sivri) = Wedge

kuvvetli ince levhalı yapı derece-sınıf-tip

kuvvetli orta prizmatik (sütunsal) yapı; (prizmalar 35 – 45 mm büyüklüğündedir)

kuvvetli orta kolumnar yapı demeti (sütun-benzeri ama üst kısımları köşeli değil); demet üst genişliği yaklaşık olarak 135 mm. dır

kuvvetli orta ve iri köşeli blok yapı (köşeler yuvarlaklaşmaya yüz tutmuş ise “yarı köşeli blok” yapı olur)

kuvvetli ince ve orta granül benzeri yapı (granüllerdeki boşluklar hacmi artarsa “furda” yapı oluşur)

Boşluklar Hacmi = Pore Space Toprak partikülleri (tanecikleri) arasındaki boşluklar “por” [pore] olarak adlandırılır. Bunlar ya su ya da hava ile doludurlar. Toprak bünyesi, porların büyüklüğü yanında, toplam por hacminin (boşluklar hacmi) belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Kaba bünyeli topraklar (kumlu) daha büyük porlara sahiptirler, fakat toplam por hacimleri daha azdır. İnce bünyeli topraklar (killi) daha küçük porlara sahiptirler, ama toplam por hacimleri daha fazladır.

Toprak Geçirgenliği = Soil Permeability Geçirgenlik, hava ve suyun toprakta ne kadar hızlı hareket edebileceğinin bir ölçütüdür. Hem toprak bünyesi hem de toprak yapısı geçirgenlikte önemli rol oynar.

Karık merkezinden olan uzaklık (cm) Toprak Bünyesi ve Geçirgenlik KUMLU TIN KİLLİ TIN Derinlik (cm) Karık merkezinden olan uzaklık (cm)

Toprak Yapısı ve Geçirgenlik Küresel Yarı-köşeli blok Levhalı

Toprak Suyu = Soil Water Doygun toprakta [Saturated soil] boşluklar tamamıyla su ile doludur. Yerçekimi suyu [Gravitational water], yer çekimi etkisiyle hareket eden sudur. Genellikle daha büyük porlarda [Macro-pores] bulunan sudur. Kapillar su [Capillary water], yerçekimine karşı adezyon [adhesion] ve kohezyon [cohesion] ile toprakta tutulan sudur. Bu su genellikle daha küçük porlarda [Micro-pores] veya bir film olarak (çok ince bir nem tabakası olarak) toprak taneciklerinin çevresinde tutulur.

Toprak Suyu Kayıt edilebilir bir yağmur olayından sonra, yerçekimi suyu toprağı terk ettiğinde, toprak “Tarla Kapasitesi”ndedir [Field Moisture Capacity]. Topraktaki su, bitkiler tarafından kullanılamayacak kadar taneciklerce sıkı bir şekilde tutulduğunda, toprak su içeriği “solma noktası”ndadır [wilting point].

Toprak Suyu Su ile doygun toprak Tarla kapasitesi Solma noktası

Elverişli Su Kapasitesi = Available Water Capacity Elverişli su kapasitesi, bitkilerce kullanılabilir su miktarının bir ölçütüdür. Genelde tarla kapasitesindeki toprak nem içeriği ile solma noktasındaki toprak nem içeriği arasındaki fark olarak tanımlanır. Bu, bir bitki tarafından kullanılabilir suyu ifade eder.

Toprak su içeriği () (hacimsel %) Elverişli Su Kapasitesi Kum Kumlu tın Tın Siltli tın Killi tın Kil İnce bünye Toprak su içeriği () (hacimsel %) Tarla kapasitesi Elverişli su Solma katsayısı Elverişsiz su