Toprağın Fiziksel özellikleri

Toprağın fiziksel özelliklerini, toprağın katı fazını oluşturan maddelerin boyutları, bunların birbirlerine bağlanma durumları, agregat sistemleri, agregat veya toprak parçalarının diziliş ve duruş şekilleri teşkil etmektedir. Toprağın fiziksel özellikleri, toprakta havalanma, suyun toprağa sızması ve alıkonulması, köklerin nüfuzunu, toprakta bitki besin maddelerinin tutulmasını önemli ölçüde tayin etmektedir.

Mesela kilgibi ince unsurlu maddelerden oluşan toprak kütlesinin havalanması vesuyun sızması güç olmaktadır. Buna karşılık taneli bir yapı gösterentopraklarda havalanma ve su dolaşımı mükemmel olarak cereyan eder.

1.1. Toprağın Bünyesi (Tekstür)
Toprağınkatı fazını kil, mil ve kum boyutundaki malzemeler oluşturmaktadır. Buboyuttaki malzemelerin toprak içindeki nispi miktarları ve bunlarınbirbirlerine göre oranları toprağın tekstürünü ifade etmektedir.Toprağın tekstür sınıflarına ayrımında toprağın kimyasal bileşimi,renk, ağırlık ve diğer özellikleri gözetilmeksizin sadece farklıboyuttaki parçaların toprakta bulunan parçaları esas alınmaktadır.

Toprağıoluşturan parçaların boyutu küçüldükçe 1 gr. da ki parçacık sayısıartmakta ve parçaların işgal ettikleri yüzey de genişlemektedir.Özellikle kilin parçacık sayısı ve yüzey alanının aşırı derecede genişolması dikkat çekicidir. Kum büyük ebattadır ve eşit ağırlıktaki kilminerallerine göre çok yüzey işgal etmektedir. Bu bakımdan kumun,toprağın kimyasal ve fiziksel aktivitesindeki oynadığı rol ihmaledilecek kadar azdır. Kum toprak yapısında çatı vazifesi görmekte, havave suyun dolaşımını kolaylaştırmaktadır.

Mil, toprak ayrışmasınıhızlandırır, bitkilerin büyümesi için eriyik haldeki besin maddelerinintahliye edilmesinde kuma göre daha elverişli rol oynamaktadır. Ayrıcamil toprakta suyun yerçekimine karşı tutulmasında çok önemli bir yerişgal etmektedir. Demek ki milli topraklar, bitkilerin istifadesineelverişli olan suyu sağlamakta ve bu da dona karşı topraklarıkorumaktadır.

Kil, hem toprağın su tutma kapasitesini arttırırhem de toprak çözeltisindeki besin maddelerinin tutulmasını sağlar.Kilmiktarı fazla olan topraklara ağır bünyeli, kum miktarı fazla olantopraklara ise hafif bünyeli denilmektedir. Toprağın tekstürelözelliği, toprağın plastiklik, sertlik, geçirgenlik, kuraklık,verimlilik vs. gibi özelliklerini etkiler.

Belli başlı tekstürsınıfları ise şöyledir: Kil, killi balçık, balçık, kum, balçıklı kum,kumlu balçık, kumlu killi balçık, kumlu kil, mil, milli balçık, millikilli balçık, milli kil.

1.2. Toprak Strüktürü
Toprağınstrüktürü, toprak parçalarının bir araya gelerek oluşturduğu sıralanmave bunların duruş şekillerini ifade etmektedir. Bir toprak profilindefarklı horizonların strüktürü toprağın renk, tekstür veya toprağınkimyasal bileşimini ortaya çıkardığı kadar toprağın ana karakterini deyansıtır.

Toprağın strüktürü toprağın tekstürünün etkisine bağlıolarak değişir; ayrıca nem, havalanma durumu, mikroorganizmalarınfaaliyetleri, kök büyümesi ve gelişmesi, hatta topraktaki besinmaddelerinin bitkiler tarafından alınmasını da etkilemektedir.

Toprakstrüktürü esas itibariyle taneli, bloğumsu, levhamsı ve prizmamsı olmaküzere dört ana tipe ayrılır. Toprak strüktürü, topraktaki boşluklarınşekillenmesi açısından son derece önemli olup, toprakta su ve havanındolaşımını ve hareketini tayin etmektedir.

1.3. Toprağın Ağırlığı
Topraktakigözenek veya boşluklar su ve hava ile dolmaktadır. Bitkilerinbeslenmesi için gerekli olan su ve havanın dolaşımı gözeneklerinmiktarına ve ebadına bağlıdır. Toprak ağırlığı, topraktaki gözenekmiktarıyla alakalıdır. Toprak ağırlığı hesap edilirken iki ayrı durumudikkate almak gerekir. Bunlardan birincisi, sadece toprak kitlesi esasalınarak hesap edilen yoğunluktur ve topraktaki boşlukların oluşturduğuhacim dikkate alınmaz. İkincisi ise toprak parçaları arasında gözenekveya boşluklar hacme katılarak elde edilen toprak ağırlığıdır. Bunavolüm veya görünen ağırlık denilmektedir.

1.4. Toprağın Rengi
Toprağınalmış olduğu renk, toprak oluşumunda ayrışma olaylarının şiddet veseyrini yansıtmaktadır. Toprak ilk olarak oluşmaya başladığında rengi,ana materyalin rengine benzer. Ayrışmanın ilerlemesi, oksidasyonunartması ve organik maddenin toprağa karışması ile toprağın rengikoyulaşmaktadır. Organik maddeler, demir ve manganez bileşikleritoprağa renk veren unsurlardır. Bunlardan organik maddelerin oranıarttıkça toprağın rengi koyulaşmakta ve koyu siyah renkli topraklaroluşmaktadır. Demir minerallerinin hasıl ettiği renkler ise esmer,kırmızı ve sarı olup, bu renkler ferri hidroksitlerden ilerigelmektedir. Topraktaki yeşilimsi ve mavimsi renkler, indirgenmeolayına işaret etmektedir. Bu renkler drenajı bozuk ve havalanmanın iyiolmadığı şartlarda oluşmaktadır.

Ferro demirin fazla olmasıdurumunda toprak mavimsi renk almaktadır. Ayrıca topraktaki sarımsırenk, fazla miktarda demir oksitle ilgilidir; Yüksek oranda hidrateolmuş demir oksitler sarı renktedir, fakat hidrasyon azaldıkça renkkırmızılaşır. Dolayısı ile topraktaki kırmızı renk genellikle, iyidrenaj ve havalanma şartları altında dehidrate olmuş demir oksitler ileilgilidir. Manganez bileşikleri genel olarak, toprağa esmer ve siyahrenk vermektedir.

Diğer taraftan, profil boyunca toprak rengininönemli ölçüde değiştiği görülmektedir. Organik madde yönünden zengin Ahorizonu koyu renklidir. B horizonunda demir ve alüminyumbileşiklerinin oksidasyonuna bağlı olarak renk değişmektedir. Kalsiyumkarbonat, jips, kuvars ve kil minerallerinin biriktiği alt zonlardarenk açıklaşmaktadır.

İklim bölgeleri ile toprak renkleriarasında sıkı bir ilişki mevcuttur. Kurak bölgelerde açık renkli, kurakve sıcak bölgelerde kırmızımsı renkli topraklar, yağışlı ılımankuşaklarda koyu renkli, sıcak ve nemli tropikal ve ekvatoral bölgelerdekırmızı renkli topraklar yaygın durumdadır.

1.5. Toprak Sıcaklığı
Topraktabitkilerin yetişmesi, mikroorganizmaların faaliyeti, organik maddeninparçalanması ve mineralizasyonu ile topraktaki kimyasal olayların devametmesi için toprak sıcaklığı önemlidir. Toprağın sıcaklığı ve nemiyeterli miktarda ise toprak dahilindeki biyolojik ve kimyasalfaaliyetler devam eder. Toprak donduğu zaman bu faaliyetler durur.

Toprağınsıcaklık bilançosu, güneşten gelen enerjinin tutulması veyaısıtılmasına bağlıdır. Koyu renkli topraklar gelen enerjinin % 80' ini, açık renkli kuvars kumları ise % 30' unu tutmaktadır. Topraktatutulan sıcaklık suyun buharlaşması, toprak yüzeyindeki havanınısıtılması, toprağın ısıtılması ve uzun dalga ışınlar halinde tekraratmosfere dönmesi halinde harcanır. Toprağın ısınma ve soğumakapasitesi, toprakta bulunan su miktarına, toprağın yüzeyini örtenorganik madde ve bitki örtüsüne bağlıdır.

2. TOPRAK SUYU
Toprakta bulunan su, bitkilerinyetişmesi, toprak içindeki biyolojik faaliyetlerin devamı, çeşitliayrışma ve özellikle iyon alışverişinin sağlanması bakımından sonderece önemlidir.

Toprakta suyun tutulması Adhesion ve Kohezyonyoluyla olmaktadır. Adhesion, katı toprak parçacık yüzeylerinin suyuçekme kuvvetidir. Su, toprak parçacıklarının iç ve dış yüzeylerindebulunan elektriksel alandaki elektrostatik kuvvetlerle tutulmaktadır.Birkaç su molekülünden ibaret olan tabakalar, kuvvetli Adhesivkuvvetler sayesinde toprak parçacıklarını kuvvetli olarak sarmaktadır.Bu suya adhesion suyu denilmektedir. Adhesion suyu çok küçük ölçüdehareket etmekte, dolayısıyla bitkilere faydalı olamamaktadır.

Kohezyonolayı su moleküllerinin birbirini çekmesidir. Toprak dahilinde sumoleküllerinin birbirini çekmesi ile tutulan suya kohezyon suyudenilmektedir. Kohezyon suyunda su molekülleri daha fazla hareketetmekte dolayısıyla da bu suyun yaklaşık 2/3' ü bitkiler tarafındankullanılır.

Su ile doygun olan topraklarda suyun hareketi, kuruveya doygun olmayan topraklara doğrudur.Bitki kökleri tarafından suyunabsorbe edilmesi de suyun hareketini sağlar.

2.1. Gravitasyon Suyu
Doygunhaldeki bütün toprakların gözeneklerini dolduran su basınç altındadır.Bu durumda gözeneklerde bulunan su, çok yüksek basınç sahasından düşükbasınç alanlarına doğru serbest halde akmaktadır. Bu hareketyerçekiminin etkisiyle olmaktadır.İşte, yerçekiminin etkisiyle toprakdahilinde hareket eden suya gravitasyonal veya serbest su denilmektedir.

2.2. Kapilar Su
Yerçekimininetlisiyle topraktan sızan su, topraktan tamamen ayrıldıktan sonratoprakta kalan su miktarına kapilar su ya da tarla kapasitesidenilmektedir. Bu su toprakta otuz mikrondan daha küçük gözeneklerdetutulur. Kapilar su toprak parçacıkları dahilinde adhesion ve kohezyonkuvvetleri tarafından 1/3 ile 31 atmosfer basınç altında tutulmaktadır.

Topraktakikapilar suyun hareketini ve depolama kapasitesini toprağın tekstür,strüktür ve organik madde durumu tayin etmektedir. Gerçekten de birtoprak ne kadar ince bünyeli ise kapilar boşluk miktarı o kadar fazlaolmaktadır.

2.3. Hidroskopik Su
Toprakkolloidleri tarafından 31 atmosfer veya daha fazla basınçla tutulansudur. Toprak zerreleri tarafından tutulan bu su tanelerin iç ve dışyüzeylerini çok ince bir tabaka olarak örter. Bu haldeki su, sıvıdurumunu ve akışkanlığını kaybettiğinden bitkilere faydalı olamaz.

3. TOPRAĞIN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ
Kimyasal bakımdantopraklar basit yapılı tuzlardan başlayarak çok fazla karmaşık olanorganik ve inorganik bileşiklere kadar çok sayıda maddelerdenoluşmuşlardır. Toprakta kimyasal olaylar, ardı arkası kesilmeyen birsurette devam etmekte olduğundan toprağın bileşimi de devamlı olarakdeğişmektedir. Bitkilerin yetişmesi ve beslenmesi bakımından önemliolan kimyasal olayların başında; topraktaki bitki besin maddelerininmiktarı, bu besin maddelerini depo eden absorbsiyon ve iyon değiştirmekapasitesi ile toprağın reaksiyonu gelmektedir.

Toprağınkimyasal özelliklerini belirtmek bakımından, toprakta bulunan mineralbesin elementleri, genellikle killerin oluşturduğu inorganik ve organiktoprak kolloidleri, katyon değişimi, toprağın reaksiyonu ve bitki besinelementleri üzerinde ana hatları ile durulacaktır.

3.1. Toprakta Bulunan Besin Maddeleri
Topraktakibesin maddeleri ana kayadan kaynaklanan mineral elementleroluşturmaktadır. Katı yer kabuğunun % 98' ini 8 elementoluşturmaktadır. Bunlar sırasıyla, oksijen, silisyum, alüminyum, demir,kalsiyum, sodyum, potasyum ve magnezyumdur. Bunlardan oksijen vesilisyum kayaların % 75' ini oluşturmaktadır.

3.2. Toprağın Kolloidal Fraksiyonları
Toprakkatı parçacıklarının yüzeylerinde moleküllerin ve iyonların toprakçözeltisinden çekilip bağlanmaları ve özellikle katyon değiştirmekapasitesinde etkili olan kil ve organik maddeler, toprak kimyası,bitki beslenmesi ve toprak reaksiyonu yönünden çok önemli roloynamaktadır. Bu başlık altında toprak kolloidlerini oluşturan kilmineralleri ve organik maddeler üzerinde durulacaktır.

Tabiattabileşimlerine göre iki türlü kil bulunmaktadır. Ilıman bölgelerdeyaygın olan silikat killeri ve tropikal ve yarı tropikal bölgelerdebaskın olan oksit killeridir. Bilindiği gibi, topraktaki kil sekondermineral olup ana kayadaki özellikle silikat minerallerinin ayrışmasısonucunda oluşmaktadır.

Değişik ana kayaların farklı ortamlardaayrışması sonucunda oluşan killerin miktarı ve bileşimi çok değişik vekarmaşıktır. Ayrışma ortamının iklim şartları, kil çeşidininoluşmasında önemli rol oynar. Şöyle ki, illit ayrışmanın şiddetliolmadığı ılıman iklim kuşaklarında yaygındır; yapısal potasyumun kısmenkaybolması ile mika mineralinin alterasyonu ve hidrasyon, illitinoluşumunda ön plana geçer. Bu kilde hidrasyon katyon absorbsiyonuşişme, büzülme ve plastiklik özellikleri belirgin değildir.Montmorillionit in teşekkülü ise bol magnezyum ile nötral veya sadecehafif asit ortam şartları altında gerçekleşmektedir. Ilıman bölgelerdeillit montmorillionitin alterasyonu ile oluşabilir. 2:1 strüktüründeolan montmorillionit plastiktir, kohezyonu fazladır, kurudukları zamançatlar, bünyesine su alınca şişerler. Kaolinit, nemli tropikalbölgelerde doğrudan topraktaki veya ayrışmış zondaki pri+++++nerallerinin ayrışmasından oluşmaktadır. 1:1 strüktüründe olan kaolinplastiklik, kohezyon ve çatlama şişme özellikleri çok zayıftır. Bundandolayı porselen yapımında kullanılır. Genel olarak silikat kilmineralleri iki ana bileşimden ibarettir. Bunlardan bir bileşen, silisoksijen levhası, ikincisi ise alüminyum levhasıdır.

Oksit killertropikal ve subtropikal bölgelerde demir ve alüminyumun bünyelerine sualarak hidroz oksitleri meydana getirmeleri sonucunda oluşmaktadır.Bunlara örnek olarak gibsit ve götit verilebilir.

3.3. Topraklarda Katyon Değişimi
Topraktakolloidal halde bulunan kil ve organik madde geniş bir yüzeye sahipolduğundan, su ve iyonları bünyelerinde toplamaktadır. Ayrışmaesnasında torak çözeltisi içinde serbest hale geçen Ca, Mg, K, Na, Al,H gibi bitki besin maddeleri olan katyonlar humus ve kilparçacıklarının yüzeyinde tutulmaktadır. Bu olay tek yönlü olarakcereyan etmez. Şöyle ki, kireç bakımından zengin olan nemli bölgetopraklarında organik maddenin ayrışması ile CO2 meydana gelmektedir,buna bağlı olarak toprak çözeltisinde karbonik asit (H2CO3) zengindurumdadır. Bu asitteki H iyonu Ca ile yer değiştirme özelliğinesahiptir. Böylece Ca iyonlarının yerine H iyonları geçmektedir.Toprağın yağış sularıyla yıkanması devam ettiği takdirde toprakta Hiyonları ile diğer iyonların yer değiştirmesine bağlı olarak Hiyonlarının konsantrasyonu artar.

3.4. Toprakta Değişebilir Anyonlar
Anyonlarkil minerallerinde OH grupları ile yer değiştirmektedir ve bu gruplarmontmorillionit kiline nazaran kaolinitte fazla bulunmaktadır. Bundandolayı kaolinit killerinin baskın olduğu nemli ve kurak bölgetopraklarında anyon değiştirmesi daha yüksektir. Bu sahalar fazlayayılış göstermemesine rağmen nemli tropikal bölgelerde fazla ayrışmayauğramamış bazı topraklarda az miktarda kaolinit bulunmaktadır. Butopraklar, pozitif yüklenme gösterirler. Özetle, pozitif yükleyüklenmiş kolloidli topraklar; nitrat ve klorit gibi anyonları absorbeederler, Ca, Mg ve Na gibi katyonlar reddedilmekte ve dolayısıylabunlar toprak solüsyonunda yıkanmaya karşı çok hassas duruma geçerlerve toprağın baz saturasyonu çok düşer, fosfat ve sülfat iyonları,hidroksillerin (OH) yerine geçer ve yapışık halde sabitleşirler. Butopraklarda yüksek derecede potasyumu tespit etme kapasitesine sahiptirve tabi olarak alınabilir fosfor düşük seviyede kalmaktadır.

3.5. Toprak Reaksiyonu
Toprakreaksiyonu, toprağın asitliliğini, alkalenliliğini ve nötral durumunuifade etmektedir. Toprak reaksiyonu, pedojenezin seyrini veyaözelliğini aksettirmesi yanında topraktaki bitki besin elementlerihakkında bilgi vermektedir. Şöyle ki, asitliliği fazla olan topraklarnemli iklim şartları altında bulunmaktadır ve aşırı yıkanmaya bağlıolarak da topraktaki bazlar önemli ölçüde uzaklaşmıştır ve bunlarınyerini H iyonları almıştır. Bunun yanında alkalen topraklar, bitkibesin elementleri olan bazların toprakta fazla olduğunu işaretetmektedir.

Toprak reaksiyonu pH (potansiyel hidrojen) ile ifadeedilmektedir.Suda H+ ve OH-iyonları bulunmaktadır. H+ ve OH- iyonlarıbirbirine eşit olduğu takdirde su nötral durumdadır. Yani suyun pH' ı7' dir.

Toprak çözeltisinde serbest hidrojen (H+) iyonlarınınkonsantrasyonu hidroksil (OH-) iyonlarından fazla ise çözelti asittir.Bu durumun tersi olursa çözelti alkalendir. İşte bu durumu belirtmekbakımından pH terimi kullanılmaktadır. pH 7'den küçük ise asit, 7'denfazla ise alkalen, 7 nötr durumu göstermektedir. Başka bir ifade ilehidrojen iyonları arttıkça pH azalmakta, OH iyonları arttıkça pHyükselmektedir.

Yağışlı bölgelerde, yağış suları vasıtasıylatoprak yıkanmaya başladığı zaman sudaki H katyonları Ca, Mg, K, Nakatyonlarının yerine geçer. Bu suretle toprakta bulunan katyonlarınyerine H' in geçmesiyle toprak asitleşir.

Toprak reaksiyonunundeğişmesinde etkili olan önemli faktörlerin başında CO2 gelmektedir. Bugaz su ile birleşerek karbonik asiti oluşturur. CO2 basıncı ne kadarfazla olursa, topraktaki H konsantrasyonu o nispette artar. Karbonikasit ve onun oluşturduğu bikarbonatlar, nemli bölgelerde toprağın altkatlarına doğru taşınmaktadır. Böylece topraklar asitleşirler.

Bazlarınyıkanması özellikle toprakta Ca ve Mg un eksilmesi, toprak pH' ınındüşmesine yol açar. Bu arada organik maddelerin ayrışmasıyla oluşanorganik ve inorganik asitler bazların yıkanmasını arttırır. Özelliklevejetasyon devresinde hasıl olan bol miktarda H iyonları topraktakibazların yerine geçerek bazları serbest bırakır. Bu bazlar ya bitkilertarafında alınır ya da taban suyu ile uzaklaşırlar. Bu durum datoprağın asitleşmesine sebep olur. Nemli bölgelerde çayır örtüsü detoprağın fazla asitleşmesini sağlayan bir faktördür.

Kurakbölgelere gelince yağış topraktaki bazları yıkamaya kafi gelmediğindentoprağın bazlarla olan doygunluğu yüksektir ve toprak nötr ve daha çokalkalen reaksiyon gösterir. Demek ki, toprak asitliliğinin artmasındaiklim ana faktördür. Nitekim, yağışlı iklim şartlarında toprakyıkanmakta bu esnada H iyonları, Na, Ca, Mg, K gibi katyonların yerinegeçmektedir. Ayrıca nemli bölgelerde vejetasyon örtüsünün gür olmasıbir taraftan organik maddelerin artmasına ve diğer taraftan da organikmaddelerin ayrışmasıyla hasıl olan CO2 ve diğer organik asitlertoprağın asitleşmesine yardımcı olur. Kurak bölgelerde ise bu durumunhemen hemen tersi cereyan ettiğinden, topraktaki bazların yıkanması sonderece sınırlıdır, bu yüzden kurak bölge toprakları genellikle alkalenreaksiyon göstermektedir.

3.6. Toprakta Bitki Besin Elementleri
Bitkileringelişip büyümeleri için iklim faktörleri yanında topraktaki besinelementlerine de ihtiyaç vardır. Türlü bitkilerin topraktan aldıklarıbesin elementleri çok değişiktir. Bitkilerin topraktan istedikleribesin elementlerinden birinin veya birkaçının eksik ya da fazla olmasıbitki gelişimini engeller hatta tamamen durdurabilir.

Bitkileringelişmesi için mutlak surette gerekli olan elementler esas itibariylebitki besin maddeleridir ve bunların sayısı 16 civarındadır. Bitkilertarafından kullanılan esas elementler şunlardır; havadan kaynaklananCO2 , H ve O, topraktan alınan nitrojen, P, K, Ca, Mg ve S' dir.Topraktan alınan fakat az miktarda kullanılan belli başlı elementlerise Fe, Mn, B, Mo, Cu, Zn ve Cl' dur. Bitkiler karbon ve oksijeninbüyük bir bölümünü havadan doğrudan doğruya fotosentezle alırlar. Hdoğrudan ve dolaylı olarak sudan alınmaktadır.

3.6.1. Makro Elementler
Fosfor,potasyum, kalsiyum, magnezyum, kükürt ve nitrojen bitkiler tarafındanen fazla kullanılan elementlerdir. Bu elementler bitkilerin hücre(gövde) büyümelerinde ve meyve verimlerinde etkili olmaktadır.

3.6.2. Mikro Elementler
Topraktaaz bulunmasına ve bitkiler tarafından az alınmasına rağmen eksikliğihalinde bitkilerin gelişmesini engellemektedir. Bu elementler: demir,manganez, bakır, bor, çinko, molibden ve klordur.