TOPRAK OLUŞUMU ve ÖNEMİ

Transkript

1 KONU : 2 TOPRAK OLUŞUMU ve ÖNEMİ Prof. Dr. Mahmut YÜKSEL 1. GİRİŞ 1.1 Toprağın Tanımı: 1.2 Toprağın Dört Esas Temel Maddesi 2. TOPRAK ANA MADDES İ 2.1 İnorganik Ana Materyal 2.2 Organik Ana Materyal 2.3 Taşınmış Ana Materyal 3. TOPRAK OLUŞ UMUNDA AŞINMA, AYRIŞMA VE BİRLEŞME OLAYLARI 3.1 Fiziksel Olaylar 3.2 Kimyasal Ayrıştırma Olayları 3.3 Biyolojik Olaylar 4. TOPRAKLARA KARAKTER KAZANDIRAN FAKTÖRLER 4.1. Ana Materyal 4.2. Topoğrafya 4.3. Zaman 4.4. İklim 4.5. Biosfer 5. TOPRAĞIN ÖNEMİ 6. EROZYON, ARAZİ KULLANIM PLANLAMASI ve YANLIŞ ARAZİ KULLANIMI 6.1 Toprak Erozyonu Sularla Oluşan Erozyon Rüzgâr Erozyonu 6.2 Arazi Kullanım Planlaması(AKP) ve Yanlış Arazi Kullanımı KAYNAKÇA İÇİNDEKİLER - 1 -

2 1. GİRİŞ İnsanlar dünya üzerinde var oldukları andan itibaren doğrudan yada dolaylı olarak toprağa bağlı kalmışlardır. Yiyecek, giyecek ve yakacaklar ile içinde oturulacak barınakların kurulmasında kullanılan birçok malzeme topraklardan elde edilmektedir. Besin maddesi olarak hizmet eden tahıllar ve benzeri ürünler, meyveler ve sebzeler toprakta yetişmektedir. Giyim eşyalarının yapılmasında kullanılan lifli materyaller toprakta yetişen ürünlerden elde edilmektedir. Ağaçlar ve diğer birçok bitkiler toprağın direkt ürünleri olup, ağaçlar endüstrinin, insanların ve insanların kullanımındaki evcil hayvanların barınmasında hizmet gören barınakların yapımında kullanılmaktadırlar. Aynı şekilde evcil hayvanların beslenmesinde kullanılan yemleri oluşturan taneler ve yem bitkileri toprağın direkt ürünleridirler. Toprak ürünü olan yemler ve otlarla beslenen hayvanlar insanların et, süt, yumurta ve diğer benzeri besin maddesi gereksinmelerini karşılamaktan başka, giyim eşyalarının yapımında kullanılan yün ve ipeği de vermektedirler. Dünyanın büyük bir kısmında insanlar, enerji gereksinimlerini, arz kabuğunun altında bulunan ve jeolojik devirlerde toprak üzerinde yetişmiş bulunan bitkilerin değişim ürünleri olan kömür, petrol veya gaz yakıtlarla karşılamaktadır. Yukarıdaki örnekleri artırmak mümkündür. Bütün bunlardan kolayca anlaşılacağı üzere, insanlar var oldukları tarihten itibaren toprağa bağlı kalmışlardır.insanlığın devamı bundan sonra da toprakların rasyonel bir şekilde kullanılmasına, uygun olarak gübrelenmesine ve doğal kuvvetlerle taşınmasına karşı alınacak önlemlere bağlı olacaktır. Arazi sahibi geçmişte ve hatta bugün de, toprağını arzu ettiği şekilde kullanmaktadır. Artan nüfus karşısında birey başına düşen arazi birimindeki azalmalar, toprağın aşırı derecede sömürülmesine yol açmakta ve erozyon önemli bir sorun olarak ortaya çıkmaktadır.toprakların verimlilik kapasitesi, aşırı derecede ürün üretimi ve ihmaller sonucu gittikçe gerileyebileceği gibi, uygun önlemlerle mevcut durum muhafaza edilebilir ve hatta bazı önlemlerle daha ileriye de götürülebilir. Bu önlemlerden bazıları, toprakta arzu edilen fiziksel koşulların devam ettirilmesi, organik maddelerin tekrar toprağa iadesi, gereksinme oranında gübre verilmesi, yağışlı bölge topraklarının kireçlenmesi olarak sıralanabilir. Bunlara ek olarak eğimli alanlarda verimli olan üst toprağı yerinde tutmak için gereken koruma işlemleri de uygulanmalıdır. İnsanların yaşaması ve refahı toprağa bağlı olduğuna göre, toprağın bugünkü sahipleri onları ileriki nesillere aynen teslim etmekle görevlidirler. Bunun için toprağın geçici sahipleri verimliliğin devamlılığını sağlamak ve erozyonla taşınmasına engel olmak için gerekli önlemleri almak zorundadır. Bu ulusal bir görevdir. Toprakların kabiliyetleri oranında en yüksek ürünü verebilmesi ve bunun devamlılığının sağlanması, doğa kuvvetleri ile taşınmalarına engel olunması ve gelecek nesillere üzerinde refah içinde yaşanabilir bir vatan teslim edilebilmesi için alınacak önlemlerin uygulanmasında toprakların tanınması, özelliklerinin bilinmesi birinci derecede önem taşımaktadır. Bu bölümün amacı tarımın temeli olan toprakları, bunlardan en iyi şekilde yararlanmayı mümkün kılmak üzere tanıtmak ve özellikleri hakkında bilgi vermektir Toprağın Tanımı: Yer küresinin yüzeyini ince bir tabaka halinde kaplayan, kayaların ve organik maddelerin değişik 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 canlı bir varlıktır. Toprağın oluşumu ve özelliklerini açıklamadan önce genel görünümü hakkında bilgi sahibi olmakta yarar vardır

3 Bir tarla, bahçe, çayır yada orman toprağında bir profil çukuru kazılıp bunun bir duvarı incelendiğinde, birbirinden farklı katmanlardan(horizonlardan) oluştuğu gözlemlenir. En üstte genellikle organik maddece zengin koyu renkli bir katman yer alır. Bitki köklerinin en fazla yay ıldığı bu üst toprak katı, bitki gelişmesinde en önemli rolü oynamaktadır. Bunun altında daha açık renkli fakat daha yoğun yapılı alt toprak katmanı bulunmaktadır. Daha altta da toprağı oluşturan ana materyal yer almaktadır. Toprakların büyük çoğunluğunu mineral orijinli olanlar oluşturmaktadır. Bazı küçük alanlarda organik maddece zengin yada yalnız organik maddelerden ibaret organik orijinli topraklar da vardır. Dünya yüzeyini kaplayan toprakların çok büyük bir bölümü ve Türkiye topraklarının hemen tamamına yakın bir bölümü mineral orijinlidir Toprağın Dört Esas Temel Maddesi Bir miktar toprak alınıp kabaca incelendiğinde, bunun katı maddeler ve boşluklarla, bu boşlukları dolduran su ve havadan ibaret olduğu görülür. Toprağın hacim olarak yaklaşık % 50 si katı madde ve % 50 si de boşluklardan oluşmaktadır. Katı maddeler inorganik ve organik olarak ikiye ayrılırlar. Mineral orijinli olan inorganik maddeler bütün hacmin yaklaşık % 45 ini, organik maddeler % 5 ini oluştururlar. Geriye kalan % 50 oranındaki boşluklar değişen oranlarda su ve hava ile doludur. Burada bu yap ı maddeleri hakkında kısa bilgiler verilecektir (Şekil 1). Şekil 1. Bir toprağı oluşturan temel yapı maddelerinin yüzde hacim oranları Toprağın İnorganik Yapı Maddeleri Toprağın inorganik yapı maddelerini, yerküresinde ayrıştırma faktörlerinin etkilemeleriyle ufalanıp ayrışmaya uğramış tortul, püskürük ve metamorfik kayalar oluştururlar. Toprakların yapısında, kayaların ufalanma ve ayrışmaları sonucu açığa çıkan yada sonradan oluşan iki tip mineral vardır. Bunlardan bir kısmı ana kayadan fiziksel olarak ayrıldıktan sonra kimyasal değişmelere uğramadan varlıklarını aynen sürdürenler olup, bunlara orijinal veya primer mineraller adı verilir. Örneğin kuvars topraklarda en fazla rastlanan primer minerallerden birisidir. Ayrışma sırasında, orijinal yapı ve bileşimlerini değiştirerek tamamen farklı bir yapı ve bileşime dönüşen minerallere sekonder mineraller adı verilmektedir. Kil minerallerinin büyük bir kısmı ile hematit, limonit ve jips sekonder minerallerin önemli örnekleridir. Bu mineral yapı maddeleri kayalardan başlayarak, çakıl, kum, silt ve kil tanelerine doğru gittikçe küçülen birimler halinde bulunmaktadırlar. Büyük kaya ve taşlar farklı minerallerden oluşmuş bulunmalarına karşılık, özellikle ince kum, silt ve kil taneleri esas itibariyle bireysel minerallerden ibarettirler

4 Katı kısımların inorganik maddeler bölümünün 2 mikrondan küçük kısımlarını oluşturan kil taneleri, bir çok fonksiyonlara sahip olması nedeni ile olağanüstü önemlidir. Killerin bir çok fonksiyonlara sahip olması, bunların kollaidal özellik göstermeleri nedeniyledir. Killer nemli iken yapışkan ve jelatin tabiatında olmalarına karşılık, kuruduklarında sert ve birbirine sıkı bir şekilde bağlıdırlar. Bu nedenle toprakların pratikte gözlenen fiziksel özellikleri, kil tipi ve miktarı tarafından büyük ölçüde etkilenmektedir. Ayrıca bunların toprak çözeltisinde bulunan iyonları çekip yüzeylerinde tutmaları ve sonra bitkilerin emrine sunmaları, bitki beslenmesi yönünden büyük bir önem taşımaktadır. İki mikrondan daha büyük olan inorganik yapı maddelerinin 2-20 mikron arasında büyüklüğe sahip olanlarına silt, mikron çaplı olanlarına ise kum adı verilmektedir. Bu taneler daha çok primer minerallerden oluşmaktadır ve toprağın yalnız fiziksel özellikleri üzerinde çok önemli bir rol oynamaktadırlar. Ayrışmaları sonucunda yeni kil minerallerinin oluşmasını ve bu sırada bitki besin maddelerinin açığa çıkmasını da sağlamaktadırlar Toprakların Organik Maddeleri Toprağın daha çok yüzey kısımlarında yer alan organik maddeler, gerek toprakların oluşumunda, gerekse oluşmuş bulunan toprakların özellikleri üzerinde olağanüstü önemli etkilere sahip bulunmaktadırlar. Mineral toprakların hacim olarak % sini oluşturan organik maddeler, ortalama olarak %5 düzeyinde bulunmaktadırlar. Organik maddeler toprağın koyu renginin oluşmasında çok etkendirler. Toprağa düşen bitkisel ve hayvansal artıklar mikroorganizmaların yaşama ve beslenme ortamlarını oluştururlar. Bunlar, ölü organik artıkları ayrıştırarak ince dağılmış, kollaidal yapılı, koyu renkli olan ve humus adı verilen maddeyi meydana getirirler. Humus, toprağın fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerinde killer kadar, hatta daha etkili bulunmaktadır. Bir taraftan ayrışmaları sonucu nitrojen ve fosfor gibi bitki besin maddelerini açığa çıkarırlarken, diğer taraftan bitkilerce kolaylıkla kullanılabilen mineral orijinli iyonları yüzeylerinde, toprak çözeltisinde bol bulunan diğer iyonlarla yer değiştirip bitkilerin emrine verilebilecek şekilde tutmaktadırlar. Bir gram toprak içerisinde milyarlarca mikroorganizma yaşamaktadır( çizelge 1). Bu canlılar olmasa idi, organik maddeler ayrışamayacaklarından dünyanın yüzeyi ölü artıkları ile dolacak ve yaşanmaz bir hal alacaktı. Çizelge 1. Mikroorganizmaların toprak horizonlarındaki dağılımları. Horizon Derinlik (cm) Aerobik Bakteri Anaerobik Bakteri Aktinomiset Mantar Alg A x x x x x 10 3 A x x x x x 10 3 A2-B x x x x x 10 3 B x x x x x 10 3 B x x x

5 Toprak Suyu Toprak boşlukları su ve hava ile doludur. Suyun kaynağını yağışlar ve sulama ile toprağa verilen sular oluşturmaktadır. Toprağa giren su toprak boşluklarını doldurduktan sonra, bunun bir kısmı yer çekimi ile alt katlara doğru sızar, bir kısmı buharlaşır ve bir kısmı da gerektikçe bitkilerin kullanımına sunulmak üzere küçük toprak boşlukları içinde tutulur. Bitki gelişmesi için optimal nem koşullarına sahip olan normal bir yüzey toprağının su kapsamı, hacim olarak yaklaşık % 25 düzeyinde bulunmaktadır. Yağmurlar ve sulama anında boşlukları dolduran su, boşluklardaki toprak havasını kovar. İyi geçirimli bir toprakta ilave olunan suyun bir kısmı alt katlara doğru sızmaya başlar ve onun boş bıraktığı yeri oksijence zengin taze hava alır. Bitkiler, toprağın küçük boşluklarında ve toprak taneleri etrafında yer çekimine karşı tutulmuş bulunan sudan yararlanırlar. Su, toprakların oluşumunda fiziksel, kimyasal ve dolaylı olarak da biyolojik yollardan büyük etki sahibidir. Su, mineral maddelerden çözdüğü bitki besin maddelerini bitkilerin kullanımına sunmaktadır. Su, bitkisel ve hayvansal hücrelerde turgoru sağlayarak canlılığın devamına hizmet etmektedir. Özellikle kurak bölgelerde su, bütün faktörler arasında en önemli bitki gelişim faktörüdür Toprak Havası Toprak havası veya toprağın gaz fazı, mevcut su miktarı ile ters orantılı olarak değişmektedir. Daha önce açıklandığı gibi, toprak boşluklarının %50 si su ile dolu bulunduğu zaman, toprakta bitki köklerinin gereksinmesini karşılayacak miktarda hava var demektir ve koşullar bu yönden bitki gelişmesi için ideal durumdadır. Bitki kökleri gelişmek için havaya gereksinim gösterirler. Toprak uzun bir süre su ile doygun durumda kaldığı taktirde, bitki kökleri faaliyetlerini durdururlar ve sonunda oksijen eksikliğinden ölürler. Bu olaya fizyolojik kuraklık denir. Toprak havasının bileşimi atmosfer havasındakine benzemektedir. Ancak, toprak havasında atmosfer havasındakinden yaklaşık kat kadar fazla CO 2 bulunmaktadır. Çünkü, bitki kökleri ve mikroorganizmalar gelişirken solunumlarında oksijen kullanmakta ve bunu karbondioksit halinde geri vermektedirler. Toprak havasındaki CO 2 su ile birleşerek karbonik asit oluşturmaktadır. Bu nedenle çözme gücü artan su, mineralleri etkileyerek onları çözer ve bitkilerin gereksinimi olan besin maddelerini yarayışlı formlara çevirir ve onların kullanımına sunar. Toprak havası, atmosfer havasına oranla daha dinamik olup, organik ayrışmaların miktarına göre bileşim değiştirmektedir. 2. TOPRAK ANA MADDES İ Topraklar, yerküresinin en üst bölümünde bulunan kayalar, mineraller ve organik maddelerin çeşitli doğal faktörlerin etkileriyle parçalanması, ayrışması ve ayrışan bir kısım ürünlerin tekrar birleşerek yeni bileşimler oluşturması sonucu oluşan ana materyal üzerinde gelişmektedirler. Oluşan topraklar, özellikle başlangıçta, kendilerini meydana getiren ana materyalin etkisi altında bulunmaktadırlar. Toprağın verimliliği ana materyalin çeşidi ile çok yakından ilgilidir. Ancak bu ilişki zaman akışı içinde, iklimin etkisi ile yavaş, yavaş zayıflamaktadır. Topraklar esas itibariyle, 1- Kaya ve mineraller(inorganik materyal) ve 2- Kısmen ayrışmaya uğramış bitkisel dokular(organik materyal) olmak üzere iki ana materyal grubundan oluşmaktadırlar. Bunlardan birinci grup daha büyük bir yer tutmaktadır

6 2.1. İnorganik Ana Materyal İnorganik ana materyali oluşturan püskürük, tortul ve metamorfik kayalar çeşitli minerallerden oluşmuşlardır. Bu mineraller ayrışmalar sonucunda açığa çıkmakta, açığa çıkan mineraller zamanla bir takım fiziksel, kimyasal ve biyolojik faktörlerin etkisi ile değişime uğrayarak çeşitli toprakları oluşturmaktadırlar. Aşağıda, topraklarda en fazla rastlanan önemli mineral türleri hakkında kısa bilgiler verilecektir Toprağın Yapısında Bulunan Mineraller Konuya girerken, her şeyden önce, mineralin tanımını yapmak gerekmektedir. Mineral, yer kabuğunda bulunan, doğa ürünü olarak oluşan, esas itibariyle katı ve ender olarak da sıvı halde bulunan(örneğin civa), genellikle belirli bir kimyasal bileşime sahip, homojen ve çoğunlukla inorganik olan maddelerdir. İnsanlar tarafından kimya laboratuar ve fabrikalarında yapılan vitrioller, şeker kristalleri gibi maddeler birer mineral olmadıkları gibi, deniz, göl, nehir ve memba sularında erimiş halde bulunan maddeler de mineral değildir. Yukarıda belirtildiği gibi, mineraller katı halde bulunur, yalnız civa sıvı halde bulunan bir mineraldir. Kehribar, asfalt gibi sayısı çok az olan organik mineraller göz önüne alınmazsa, mineraller inorganiktir. Organik bir mineralde, organizmanın asıl şekil ve yapısını kaybetmiş olması gerekir. Mineral maddeleri ile dolarak taş haline dönüşmekle beraber esas şekil ve yapısını korumuş bitki ve hayvanlara veya onların parçalarına mineral denilmez. Bunlar Paleontoloji bilimine ait cisimlerdir. Canlılar, gıda maddelerini kendilerine özgü uzuvları ile yine kendilerine uygun bir şekle sokmak zorundadırlar. Minerallerin ise böyle bir özelliği yoktur. Bunlar aynı çeşit maddelerin belirli kimya ve fizik yasalarına uygun olarak doğada bir araya toplanması ile oluşur. Yukarıdaki tanıma uyan cisme mineral adı verilir. Buna göre kalsit(caco 3 ), galenit(pbs) ve altın(au) birer mineraldir. Bu minerallerden galenit in bileşiminde bulunan kurşun ve altın birer metaldir. Bir mineralden metal çıkarmak ekonomik ise o minerale çoğunlukla maden, bazen de cevher denir. Örneğin galenit bir madendir, bunun için ona kurşun madeni adı da verilir. Bir mineral, doğal bir inorganik madde olup, kimyasal bileşimi ya belirlidir yada belli sınırlar dahilinde değişiklikler göstermektedir. Kristal şekli, dilinim, sertlik, renk, renk çizgileri, özgül ağırlık, çözünürlük ve ışığı kırma indeksleri gibi az çok belirli fiziksel özelliklere belirli ölçülerde sahiptir. Oksijenin, silisyum ve demir gibi elementler ile birleşmesi sonucu meydana gelen SiO 2, Fe 2 O 3 gibi bileşiklere oksit mineralleri adı verilmektedir. Ca(OH) 2 ve Mg(OH) 2 gibi bazik bileşiklerin CO 2 ile birleşmesi sonucu, toprak oluşumunda büyük önem taşıyan karbonat mineralleri oluşmaktadır. En fazla mineral türünü içeren grup silikat grubu olup, bunlar Ca, Mg, Na, K, Fe ve Al un ortosilisik asit(h 4 SiO 4 ), metasilisik asit(h 2 SiO 3 ) ve polisilisik asit(h 4 Si 3 O 8 ) gibi çeşitli silis asitleri ile bağlanması sonucu meydana gelen bileşikleri durumundadırlar. Bu bileşiklerde alüminyum, alumino silikatları oluşturan negatif kökün bir parçası olarak rol oynamaktadır. Bu bileşiklerin birçoğu veya bunlardan oluşan sekonder bileşikler bünyelerine su alarak hidrate olmaktadırlar. Bir mineral, ergimiş magmatik kitlenin soğuyarak sertleşmesi sonucunda meydana gelmiş ise, buna primer mineral adı verilmektedir. Eğer bir mineral, primer minerallerin sıcaklık, gaz ve sıvıların etkisi ile değişmesi sonucunda meydana gelmiş ise buna sekonder mineral denilmektedir. Kuvars ve feldispatlar primer, karbonat mineralleri, bazı oksit mineralleri ve kil minerallerinin çoğunluğu sekonder minerallerdir (Çizelge 2)

7 Çizelge 2. Toprak ve toprak oluşturan kayalarda en fazla yer alan mineraller(berger, 1965) Mineral grupları ve türleri Amfiboller a. Tremolit b. Aktinolit c. Hornbland Piroksenler a. Enstalit b. Diopsit c. Ojit Mikalar a. Muskovit b. Biotit Epidot Elivin Feldspatlar a. Ortoklas b. Albit c. Anortit d. Anortoklas e. Plajioklas Silisyum Dioksitler a. Kuvars b. Kristobalit c. Kalsedon Demir Oksitler a. Hematit b. Götit c. Limonit d. Ksantosiderit e. Limnit f. Magnetit Aliminyum Oksitler a. Korundum b. Diaspor c. Gibsit Manganez Oksitler a. Manganit b. Hausmannit c. Pirolusit Titan Oksitler a. Rutil b. İlmenit Kimyasal Yapı Meta Silikatlar (H 2 SiO 3 Tuzları) Ca 2 Mg 5 H 2 (SiO 3 ) 8 Ca 2 (Mg, Fe) 5 H 2 (SiO 3 ) 8 Ca 2 Na 2 (Mg, Fe) 8 (Al, Fe, Ti) 6 Si 12 O 44 OH (Mg, Fe) 2 (SiO 3 ) 2 Ca Mg (SiO 3 ) 2 Ca Mg (SiO 3 ) 2 + (Mg, Fe) (Al, Fe) 2 SiO 6 Orta Silikatlar (H 4 SiO 3 Tuzları) KH 2 Al 3 (SiO 4 ) 3 KH 2 (Mg, Fe) 3 Al (SiO 4 ) 3 Ca 2 (Al, Fe) 3 OH (SiO 4 ) 3 (Mg, Fe) 2 SiO 4 Poli Silikatlar (H 4 SiO 8 Tuzları) K Al Si 3 O 4 Ca Al Si 3 O 8 Ca Al 2 Si 2 O 8 K Al Si 3 O 8 + Na Al Si 3 O 8 Na Al Si 3 O 8 + Ca Al 2 Si 2 O 8 SiO 2 SiO 2 SiO 2 Fe 2 O 3 Fe 2 O 3. H 2 O 2 Fe 2 O 3. 3 H 2 O Fe 2 O 3. 2 H 2 O Fe 2 O 3. 3 H 2 O Fe 3 O 4 Al 2 O 3 AlO (OH) Al (OH) 3 Oksitler MnO (OH) Mn 4 O 4 veya MnO. Mn 2 O 3 MnO 2 TiO 2 Fe TiO 3 Kayalarda Bol Bol Bol Bol Bol Bol Bol Bol Bol Bol Bol Ara sıra Bol Bol Nispeten Az Nispeten Az Nadir Bulunduğu Yer Toprakta Bol Nadir Bol Nadir Nadir Nadir Bol Bol Bol Nadir Nadir Nadir Nadir Kalsit Magnesit Dolomit Siderit Apatit Strengit Vavelit Vivianit Ca CO 3 Mg CO 3 Ca Mg (CO 3 ) 2 Fe CO 3 Karbonatlar (H 2 CO 3 Tuzları) Fosfatlar (H 3 PO 4 Tuzları) Ca 5 (F, Cl, OH) (PO 4 ) 3 Fe PO 4. 2 H 2 O Al 3 (OH) 3 (PO 4 ) 2 5 H 2 O Fe3 (PO 4 ) 2. 8 H 2 O Bol Bol Nadir Nadir Nadir Nadir Nadir Nadir - 7 -

8 Pirit Turmalin Zirkon Jips Kaya tuzu Şili güherçilesi Kaolinit Montmorillonit Nontronit Hidros mika Diğer Mineraller Fe S H 4 Na Mg 3 B 3 Al 6 Si 6 O 31 Zr SiO 4 Ca SO 4. 2 H 2 O Na Cl Na NO 3 Kil Mineralleri Al 2 (OH) 4 Si 2 O 5 Al 2 (OH) 2 Si 4 O 10 Fe 2 (OH) 2 Si 4 O 10 K Al 2 (OH) 2 (Al, Si 3 ) O 10 Nadir Nadir Feldispatlar Sodyum, kalsiyum ve potasyumun alumino silikatlarına feldispatlar denilmekte olup, yer kabuğundaki püskürük ve tortul kayalarda yaklaşık % 60 oranında bulunan mineral grubunu oluşturmaktadırlar. Bunlar genellikle sert olup beyazdan, sarı, pembe ve kırmızıya kadar değişen renklere sahiptirler. Doğal dilinim yüzeyleri çok parlak bir görünümdedir. Potasyumlu bir feldispat olan ortoklas topraklarda çok yaygındır ve topraktaki potasyumun büyük bir kısmının kaynağını oluşturmaktadır. Feldispatlar bir çok püskürük kayalarda ve toprakta kolaylıkla teşhis edilebilirler Amfibol ve Piroksenler Amfibol ve piroksenler kalsiyum-magnezyum-sodyum-aluminyum silikatlardır. Bunlar çok küçük kristallerden oluşmuşlardır. Cilalı, parlak ve ışıldayan görünümleri vardır. Genellikle koyu yeşil ve siyah renklidirler. Püskürük kayaların yap ılarında %17 oranında bulunurlar, fakat kolaylıkla ayrışmaya uğrarlar. Topraklarda çoğunlukla bol bulunmamalarına karşın, kalsiyum, magnezyum, sodyum ve demirin çoğunun kaynağını oluşturmaktadırlar. Kil minerallerinin oluşumunda da oldukça önemli rol oynamaktadırlar Mikalar Mikalar, kayalarda geniş bir dağılım gösteren, levha şekilli, esnek minerallerdir. Potasyum, magnezyum, sodyum ve lityum un silikatlarında olduğu gibi, bunlar da çok ince levhacıklardan ibaret kümeler oluşturmaktadırlar. Toprağın bileşiminde oldukça önemli rol alan bazı sekonder kil minerallerinin oluşumunda rol oynamaları dolayısıyla dikkati çekmektedirler. İki grup mika mevcuttur. Beyaz renkli mikaya muskovit, siyah renkli mikaya biotit adı verilmektedir. Potasyum-aluminyum silikat yap ısına sahip olan muskovit ayrışmaya fazla dayanıklıdır. Demir-magnezyum-aluminyum silikattan ibaret olan biotit, kolayca okside olabilen demiri içermesi nedeni ile kolaylıkla ayrışabilen bir mineraldir Kuvars Kuvars, SiO 2 in kaya ve topraklarda en fazla bulunan bir şeklidir. Çok serttir. Çeliği çizebilir ve hidroflorik asitin dışında bütün asitlere karşı büyük bir dayanıklılık gösterir. Kırıldığı zaman dilinim çizgileri vermez, kavisli kırılma kenarları gösterir. Bir çok topraklarda en fazla yer alan mineraldir. Genellikle kırmızı veya sarı demir oksitlerden ibaret bir manto ile kaplı kum taneleri olarak gözükmektedir Demir Oksitler En fazla rastlanan demir oksitler, magnetit, hematit, göthit ve limonittir. Bunların varoluşu kayalarda ve topraklarda genellikle gözlenen sarı, kahverengi ve kırmızı renklere neden olmaktadır. Magnetit genellikle iri taneler halinde bağımsız bulunmasına karşılık, - 8 -

9 diğerleri daha iri minerallerin yüzeylerinde ince tanecikler halinde yapışık durumdadırlar. Demir oksitler çok yumuşak ve ağırdırlar. Bünyelerine artan miktarlarda su alarak renklerini kırmızıdan sarıya doğru değiştirirler. Toprak mineralleri arasında önem bakımından en üst düzeylerde bulunan gruplardan biridir Diğer Oksitler Korindon, diaspor ve gibsit adları ile anılan üç alüminyum oksit bulunmaktadır. Renkleri açıktır. Kaya ve topraklarda geniş bir dağılım gösterirler. Ancak alüminyum, genellikle silikatları oluşturmak üzere silisyum dioksitlerle birleştiğinden, topraklardaki saf şekilleri fazla değildir. Manganez oksitler, topraklarda nispeten az miktarda bulunmalarına karşın, oldukça geniş bir yayılma alanına sahiptirler. Bununla birlikte, bazı tropik bölge topraklarında bol miktardadırlar. Titan oksitler çözünürlüklerinin çok az ve miktarlarının da nispeten düşük olması nedeni ile fazla önemli değildirler Karbonatlar Toprakta yer alan belli başlı karbonat mineralleri, kalsiyum, magnezyum ve demir karbonatlardır. Kalsiyum karbonata, kalsit, magnezyum karbonata, magnezit, kalsiyummagnezyum karbonata, dolomit, demir karbonata, siderit adı verilmektedir. Bu mineraller çok yumuşak olup, asitle tepkimeye girdiklerinde kolaylıkla çözünürler ve CO 2 gazını açığa çıkarırlar. Kalsit, mermerin, kalsiyum-magnezyum karbonat ise dolomitin ana yapı maddeleridir. Dolomit ve kalsit bütün kireç taşlarının ana yap ısını oluştururlar. Bu mineraller kolaylıkla ayrışırlar ve yağışlı bölgelerde yağmur suları ile yüzey katlarından alt katlara ve taban suyuna doğru yıkanırlar. Yağışların azaldığı yerlerde, yüzeyden yıkanan minerallerin bir kısmı toprağın alt katlarında tekrar çökerler. CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca(HCO 3 ) 2 Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Kireç taşlarının toprak idaresindeki önemi büyüktür. Bunlar ince öğütülerek, yüksek toprak asitliğini düşürmek ve bitkiler için kalsiyum ve magnezyum sağlamak amacı ile kullanılırlar. Toprakta çok az miktarlarda bakır, manganez ve çinko karbonatlara da rastlanmaktadır. Bütün bu karbonatlar bitki beslenmesinde önem taşımaktadırlar Fosfatlar Topraktaki fosfat minerallerinin miktarının az olmasına karşın, fosforun çok önemli bir bitki elementi olması nedeni ile, mevcut miktarlar büyük bir önem taşımaktadır. Apatit minerali fosforlu bir mineral olup, bazı püskürük kayalarda ve çok az ayrışmış topraklarda, küçük kristaller halinde yer almaktadır. Özellikle yağışlı bölgelerin asit topraklarında çok az miktarlarda bulunmaktadır. Asit topraklardaki fosforun büyük bir kısmı yarayışsız olan demir, aluminyum ve organik fosfat bileşiklerine dönüşmüştür. Çok küçük miktarlarda bulunan fosforlu mineraller, demir fosfat(strengit), vavellit ve ara sıra rastlanan vivianittir Turmalin Turmalin değişen miktarlarda demir ve magnezyum içeren bor lu bir mineraldir. Bazen aluminyum ve silikatlarla birlikte bulunan diğer çeşitli bazlar, bunlara boro aluminyum silikat isminin verilmesine neden olurlar. Topraklarda çok az miktarlarda bulunur. Işığı fazla kıran ve sert bir mineral olan turmalin, nemli bölgelerde bor un ana kaynağını - 9 -

10 oluşturmaktadır. Düşük yağış alan bölgelerde, sodyum, kalsiyum ve potasyum boratlar, borlu mineralleri temsilen az miktarlarda bulunmaktadırlar Zirkon Zirkon, bir zirkonyum silikattır. Topraklarda az miktarda bulunur. Bitki besleme yönünden hiçbir rolü bulunmamasına karşın, kimyasal ayrışmaya olağan üstü dayanıklı olduğundan, toprak araştırmalarında indeks mineral olarak kullanılmaktadır. Bu mineralin profil içindeki dağılımı izlenerek toprağın gelişme derecesi belirlenmektedir. Zirkon genellikle tam oluşmuş kristaller halinde bulunur. Bunların bazıları sertliği nedeni ile mücevher olarak da kullanılır Pirit Demirli minerallerin topraklarda rastlanılanlarından biri de pirittir. Pirit daha çok kayalarda ve ara sıra topraklarda bulunur. Parlak sarı rengi dolayısıyla yalancı altın olarak adlandırılır. Ayrışması ile bir yandan demir iyonları, öte yandan da kükürt ve dolayısıyla SO 4 iyonlarının oluşmasına neden olarak, bitki beslenmesine katkıda bulunur Jips Kurak bölge topraklarında bolca rastlanan jips(caso 4.2H 2 O), yağışlı bölge topraklarında bulunmaz. Jipsin kaya halinde bulunan susuz şekli anhidrit(caso 4 ) dir. Bu mineral bir yandan toprakların kükürt gereksinimlerini karşılamak üzere verilirken, öte yandan kurak bölgelerdeki alkali toprakların ıslahında kullanılmaktadır Kil Mineralleri Kil mineralleri, topraklar ve bitki beslenmesi için çok önemli olan bir mineral grubunu oluşturmaktadırlar. Bunlar, feldispat, mika ve diğer silikatların ayrışmaları ile oluşan hidro aluminyum ve demir silikatlar dır. Bunların çok büyük bir bölümü sekonder mineraller şeklindedirler. Topraklarda ve bir çok tortul kayalarda bol miktarlarda bulunurlar. Toprakların kollaidal veya ince kil kısmı büyük ölçüde bu minerallerce temsil edilmektedir. Bunlar, potasyum, sodyum, kalsiyum ve magnezyum gibi bitki besin elementlerini yıkanmaya karşı koruyan ve bitkilerin emrine verilmek üzere saklayan çok önemli mekanizmayı oluşturmaktadırlar. Kil mineralleri çok yüksek bir kimyasal aktiviteye ve kuvvetli bir adhezyon ve su tutma kapasitesine sahiptirler. Bunlar toprakların fiziksel özellikleri üzerinde çok etkendirler ve toprakların yap ısı, canlılığı, ve verimi konularında büyük bir rol oynamaktadırlar Kayalar Kayalar genellikle birkaç mineralden oluşmaktadırlar. Bir esas mineral ve bunun yanında iz miktarlardaki ikincil minerallerden ibaret kayalar da vardır. Kayalar oluşumlarına göre üç gruba ayrılırlar Püskürük Kayalar Bunlar, magmanın arz kabuğunun çeşitli derinliklerinde soğuması sonucunda oluşmuşlardır. Yerküresinin derinliklerinde yavaş, yavaş soğuma sonucu iri kristaller oluşturarak oluşan kayalara iç püskürük, yerküresinin yüzeyine yakın bölgelerde çabuk soğuduklarından iri kristaller geliştiremeden oluşan püskürük kayalara dış püskürük kayalar adı verilmektedir. Püskürük kayalar mineral bileşimlerine ve kimyasal yapılarına göre de çeşitli isimler almaktadırlar. Püskürük kayaların fazla miktarda Fe ve Mg içerenlerine bazik kayalar adı verilmekte olup bunlar genellikle koyu renklidirler. Fazla oranda silisyum içeren minerallerden oluşan

11 kayalar ise asit kayalar olarak adlandırılmakta olup, renkleri genellikle açık olmaktadır. Toprak oluşumunda rol oynayan önemli kayalar Çizelge 3 de verilmiştir Tortul Kayalar Bu kayalar mineral materyalin genellikle sular içinde çökelmesi ve sonra büyük basınçlar etkisi ile kaya şeklinde pekişmesi suretiyle oluşmuşlardır. Kum taşları, Dolomitler ve şeyl ler önemli tortul kaya örnekleridir(çizelge 3) Metamorfik Kayalar Bu kayalar hem püskürük, hem de tortul kayalardan oluşan, fakat büyük basınçlara ve yüksek sıcaklık derecelerine maruz kaldıklarından, mineral kristallerinin diziliş, şekil ve büyüklükleri değişmiş bulunan kayalardır. Metamorfizma olayı orijinale oranla ağır ve daha yoğun bir materyal oluşturmaktadır. Metamorf kayalara örnek olarak gnays, şist, mermer, sleyt ve kuvarsitler gösterilebilir. Çizelge 3. Püskürük, tortul ve metamorf kayalar, bunların alt bölümleri ve yapıları. Granit: Genellikle açık renklidir. İri ve Fazla miktarda kuvars ve feldispatlarla, az orta büyüklükteki mineral miktarda mika, amfibol ve demir oksitleri kristallerinden oluşmuştur. kapsamaktadır. İç püskürüktür. Püskürük kayalar Ergimiş magmanın soğuması ile oluşmuşlardır. Tortul Kayalar Ayrışma ürünlerinin pekişmesi sonucu oluşmuşlardır. Metamorf Kayalar Kayalardan sıcaklık ve basınç altında değişime uğrayarak oluşmuşlardır. Diorit: Gri ve koyu gri renklidir. İri ve orta büyüklükteki minerallerden ibarettir. Dış püskürüktür. Bazalt: Koyu gri ve siyah renklidir. Yoğun ve ince tanelidir. Dış püskürüktür. Kum Taşları: Griden kırmızıya kadar değişen renge ve genellikle granüler poröz strüktüre sahiptirler. Şey ler: açıktan koyuya kadar değişen çeşitli renklerde, ince levhalı strüktüre sahip tortul kütlelerdir. Kireç Taşları: Renkler genellikle açık gri ve sarı olup, ince taneli ve sıkı yapılıdırlar. Gnays: Birbirini izleyen açık ve koyu renkler gösteren çizgili ve yapraklı tekstüre sahip metamorf kayadır. Şist: Renk, orijinal kayanınkine benzemekte olup, yapraklı strüktür hakimdir. Kuvarsit: Renk açıktan koyuya değişir. Sıkı ve yeknesak tekstüre sahiptir. Sleyt: Renk griden siyaha değişir. Sıkı ve yumuşak tekstürlüdür. Mermer: Renk beyazdan kırmızıya, yeşile ve siyaha kadar değişir. Sıkıdır ve inceden kabaya değişen bir tekstür gösterir. Kuvars azdır veya hiç yoktur. Fazla miktarda feldispatlar ve anfiboller ile az miktarda mika ve demir oksitleri içermektedir. Hiç kuvars yoktur. Önemli miktarda feldispat ve piroksen, az miktarda demir oksit ve biotit içerir. Esas itibariyle kuvars, bir miktarda kalsiyum karbonat, demir oksit ve kil gibi çimento maddelerinden oluşmuşlardır. Kil mineralleri ve bir miktarda organik madde içermektedirler. Esas itibariyle kalsit ve kalsit ve dolomit ile, daha az miktarlarda demir oksitler, kil, fosfatlar ve organik maddelerden oluşmuşlardır. Granitlerden oluşur. Mineral bileşimi granitinki gibidir. Bazlt ve şeyl lerden oluşur, mineral bileşimi orijinal mineralinki gibidir. Kum taşlardan oluşur. Mineral bileşimi kum taşlarınki gibidir. Şeyl lerden oluşur. Mineral bileşimi şeyl linki gibidir. Kireç taşlarından oluşmuştur. Esas itibariyle kalsit ve dolomitten ibaret olup, az miktarda demir oksit gibi renk maddeleri içerir Organik Ana Materyal Genellikle buzul devirlerinde, buzulların etkisine maruz kalmış bulunan yağışlı bölgeler için önemli olan bu ana materyal tipine, ülkemizde bazı eski göl yataklarında küçük alanlar halinde rastlanmaktadır

12 Organik ana materyalin oluşumunda yavaş çürüme esastır. Çürümeyi yavaşlatan nedenler mikroorganizmaların faaliyetlerini yavaşlatan veya durduran nedenlerle aynıdır. Bunlar, fazla su ve buna paralel olarak oksijen noksanlığı ve düşük sıcaklık dereceleridir. Gelişmekte olan bitkiler yavaş mikrobiyal faaliyetler sonucu tamamen çürüyemeyerek birikmeye başlarlar. Bu suretle biriken materyale genel olarak turba adı verilir. Turbalar gelişme durumlarına göre, az gelişmiş olandan başlayarak, 1.Çökelti turbaları, 2.Lifli turbalar, 3.Odunsu turbalar olarak üç tip altında incelenmektedirler. Ülkemizde her üç tipin de çok küçük alanlar kaplayan birkaç örneğine rastlanmaktadır Taşınmış Ana Materyal Ana kayaların ayrışması sonucu, ayrışma yerinde biriken ana materyal çeşitlerine yerinde oluşmuş ana materyal adı verilmesine karşılık, ayrışmadan sonra çeşitli doğa kuvvetleri ile başka yerlere taşınıp oralarda biriken ana materyal çeşitlerine taşınmış ana materyal denilmektedir. Bu ana materyal grubu, materyali nakleden gücün çeşidine göre, 1.Sularla taşınmış ana materyal, 2.Rüzgarla taşınmış ana materyal, 3.Buzullarla taşınmış ana materyal. 4.Yer çekimi ile taşınmış ana materyal olarak dörde ayrılmaktadır Sularla Taşınmış Ana Materyal Sularla taşınmış olan ana materyal, 1.Aluviyal, 2.Göl, 3. Deniz ana materyali olmak üzere üç sınıf altında incelenmektedir Aluviyal ana materyal Aluviyal materyal, büyüklü küçüklü akarsular vasıtası ile taşınıp değişik yerlere yığılan ana materyal çeşididir. Periyodik taşkınlar sonucu akarsu yatağı kenarında çökeltilen materyalle meydana gelen birikinti düzlüklerine taşkın ovaları adı verilmektedir. Akarsu tarafından önceleri yığılmış olup, halen taşkına maruz kalmayan kısımlara teras denilmektedir. Yüksek araziden akarak gelen dere ve sel sularının taşkın ovası düzlüğüne eriştiği yerde bıraktığı oldukça iri materyal tarafından oluşturulan ana materyaller yan dere ağzı olarak adlandırılmaktadır. Akarsuların denizlere ulaştığı yerde deniz suyunun akarsuyu frenleyici ve tuzlu sudaki iyonların ince kil zerrelerini çöktürücü etkileri sonucu biriken, genellikle ince yapılı ve çoğunlukla kolloidal tabiatlı materyalin oluşturduğu düzlüğe delta adı verilmektedir. Akarsuların meydana getirdiği aluviyal ana materyal üzerinde oluşan topraklar, genellikle düzdürler, derindirler, sulama suyuna yakındırlar, ancak bazı durumlarda, su fazlalığı, taşkın ve tuzlanma gibi tehlikelerle karşı karşıya bulunmaktadırlar Göl Dolgusu Ana Materyal Göl dolgusu ana materyal, buzul devirlerinde tatlı su göllerinde çökelen sedimentlerden ibarettir. Eriyen buzulların oluşturduğu akar sular ile doldurulan çukur arazilere sularla taşınan materyal oralarda çökelmiştir. Buzullar kuzeye çekilip etkileri ortadan kalktığında, bu göllerin suları buharlaşmış ve geriye çökelen materyal kalmıştır. Bu materyale göl dolgusu ana materyal adı verilmekte olup, bunlar kuzey ülkelerinde yaygındırlar Deniz Dolgusu Ana Materyal Deniz dolgusu ana materyaller, denizlerin içine akarsular vasıtası ile getirilip depolanan materyalden oluşmuşlardır. Jeolojik devirlerde arazi yüzeyinin yükselmesi sonucu, deniz yüzeyi üzerine çıkan bu maddelere deniz dolgusu ana materyal adı verilmektedir. Bunlar ayrışmaya uğrayarak toprağı oluşturmaktadırlar

13 Rüzgarlarla Taşınmış Ana Materyal Rüzgarlar tarafından taşınarak rüzgarın hızının azaldığı veya tamamen kesildiği yerlerde biriken materyale rüzgar ana materyali adı verilmektedir. Bunlar üç grup halinde incelenmektedirler Kumullar Kumullar, rüzgarla sürüklenen iri ve ince kum zerrelerinin rüzgar hızının azaldığı noktalarda birikmesi ile oluşmaktadırlar. Tarımsal değerleri yoktur. Tarım arazilerini kaplayarak zararlı olmaktadırlar. Bunlar, 1. Karasal kumullar ve 2. Kıyı kumulları olarak ikiye ayrılırlar Volkanik Küller Volkanik küllerin genellikle volkan çevrelerinde çökelmeleri ile oluşurlar. Gözenekli yap ıya sahip olan bu tip ana materyal üzerinde oluşan toprakların tarımsal değeri düşüktür Lösler Lösler, buzullar arası devrelerde eriyen buzulların oluşturduğu akarsuların taşıdığı ince materyalin rüzgarlarla taşınarak, rüzgarın hızının kesildiği yerlerde çökelmesi ile meydana gelmişlerdir. Çernozyem adı verilen çok verimli topraklara ana materyal vazifesi görmektedirler Buzul Ana Materyali Pleistosen devrinde hakim soğuk hava koşulları sonucu kuzey yarım küresinin kuzey bölgeleri dört buzul baskınına uğramıştır. Bazı araştırmacılara göre dünyamız halen beşinci buzullar arası dönemi yaşamakta olup, kuzey kutbu civarındaki buzulların kalınlıkları artmaktadır. Buna karşılık yer küresi atmosferinin ısınması, ozon tabakasının olumsuz etkilenmesi ve delinmesinden dolayı da bazı noktalarda da hızla buzulların erimesi söz konusudur. Buzul dönemlerinde kalın kristalin buz kütleleri, yavaş hareketleri sırasında, oluşturdukları yüksek basınçlarla, üzerinden geçtikleri arazileri düzlemişler, kayaları aşındırmışlar ve birlikte taşıdıkları buzultaş(moren) adı verilen materyali belli yerlerde yığmışlardır. Buzulun yanlarında birikenlere yan buzul taş, buzulun eridiği yerde birikenlere son buzultaş adları verilmiştir. Buzulun çabuk erime sonucu ilerleyemediği bölgelerde biriken ve genellikle çakıl büyüklüğünde iri taneleri içeren, genellikle düz birikintilere çakıllı buzul ovası ve hızla eriyen buzulların oluşturduğu sularla bir miktar sürüklenip çökelen iri kum ve çakıllardan ibaret materyal ile oluşan düzlüklere ise dış yıkantı ovaları adları verilmektedir Yer Çekimi ile Taşınmış Ana Materyaller Eğimli arazilerdeki gevşek materyallerin yer çekimi etkisi ile yuvarlanarak eteklerde birikmesi sonucu oluşan yığıntılara kolluviyal ana materyal denilmektedir. Bu ana materyal tipi çok eğimli topoğrafik yapısı nedeniyle ülkemizde oldukça yaygın bulunmaktadır. 3. TOPRAK OLUŞ UMUNDA AŞINMA, AYRIŞMA VE BİRLEŞME OLAYLARI Temel yapıyı oluşturan ana kayalardan, ana materyal ve toprağın oluşması için, bunların ufalanması, kimyasal ve biyolojik olaylarla ayrışması ve ayrışan bir kısım materyalin yeni bileşikler oluşturmak üzere tekrar birleşmesi gibi değişmelere uğraması gerekmektedir. Bu aşınma, ayrışma ve tekrar birleşme olayları fiziksel, kimyasal ve biyolojik olayların etkisi altında meydana gelmektedir. Aşağıda bu olaylar sıra ile ele alınacaktır

14 3.1. Fiziksel Olaylar Bazı doğal olaylar kaya ve minerallerin yalnız şekil ve büyüklüklerini değiştiren aşınma ve parçalanmalara neden olurlar. Kimyasal ve mineralojik yapıda herhangi bir değişme yapmazlar. Ana materyalin yalnız şekil ve büyüklüğünü değiştiren bu etmenlere fiziksel ayrıştırma etmenleri denilmektedir. Kurak bölgelerde toprağın oluşunda bu etmenler hakim rol oynamaktadırlar Sıcaklık Değişmeleri Yaz ve kış, gece ve gündüz sıcaklıkları arasında büyük farklar olmaktadır. Örneğin, gündüzleri fazla sıcaklık nedeni ile genişleyen bazı kaya mineralleri, gecenin serinliğinde büzülürler. Isınma ısıları ve genişleyip büzülme oranları birbirinden farklı minerallerden oluşan bir kayada, bu etkiler zayıf noktalardan çatlamalara yol açar ve kaya zamanla dağılmaya başlar. Kayalarda oluşan çatlaklara giren su, soğuk mevsimde donarak hacmini 1/11 oranında genişletip buz haline dönüşür. Buz çevresine 165 kg/cm 2 ye yaklaşan bir basınç yaparak, dağılma ve parçalanmalara yol açar Hareket Eden Su, Buz ve Rüzgarların etkisi Hareket Eden Suyun Etkisi Akan su, kitlesi ve taşıdığı katı taneler vasıtası ile üzerinden aktığı materyali aşındırır ve kopardığı zerreleri birlikte sürükleyerek bunları hızının kesildiği yerlerde depo eder Hareket Eden Buzun Etkisi Çok yavaş akan buz kitleleri olan buzullar, aktıkları yataklarda aşındırma yaparlar ve kopardıkları materyali moren(buzultaş) yığınları halinde belli noktalarda depo ederler Rüzgarın Etkisi Rüzgarlar hareket halindeki hava kitleleridir. Bunlar küçümsenmeyecek bir taşıma gücüne sahiptirler. Gerek kendi kitleleri, gerekse taşıdıkları materyal ile temas ettikleri zemin üzerinde aşındırma ve parçalanma yaparlar Biyolojik Varlıkların Etkisi Yosun ve liken gibi basit bitkiler, açıkta bulunan kayalar üzerinde yerleşerek gelişmeye başlarlar. Bunlar toz tanelerini yakalayarak fazla miktarda organik madde içeren ince bir zar oluştururlar. Bu ince zar, kayanın dayanıklılığının azalmasına yol açar. Yüksek bitkiler kaya çatlaklarında kök geliştirme olanağına sahip olduklarında, genişleyen kökler çatlakların büyümesine ve kayaların parçalanmasına neden olurlar. Bitki ve hayvanlar ana materyalin parçalanmasından daha çok, toprağın olgunlaşmasında etkili role sahip bulunmaktadırlar Kimyasal Ayrıştırma Olayları Ana kayanın kimyasal bileşimini değiştirmek suretiyle ana materyal ve toprağın oluşturulmasına hizmet eden olaylara kimyasal ayrıştırma etmenleri adı verilmektedir. Kimyasal ayrışma sonucunda, belli mineraller kısmen veya tamamen değişerek, yeni mineralleri meydana getirirler. Fiziksel ayrışmalarla ufalanmış yada gözenekli hale gelmiş olan materyale kimyasal etmenlerin etkisi kolaylaşır. Kimyasal ayrışmalarda su, hava ve sıcaklık büyük rol oynamaktadır

15 Kurak bölgelerde suyun az olması nedeni ile daha çok fiziksel aşınma hakimdir. Yağışlı ve sıcak bölgelerde ise kısmen fiziksel ve daha çok kimyasal etmenler aktif rol oynamaktadırlar. Aşağıda, toprak oluşumunda en aktif olan kimyasal değişim olayları açıklanacaktır Yükseltgenme(Oksidasyon) Oksijen çok aktif bir atmosfer elementi olduğundan, diğer bir çok elementlerle serbest olarak birleşir. Bu birleşme sonucunda artan oksijen miktarı bileşiğin dayanıklılığını azaltır. Yükseltgenmeye en fazla maruz kalan maddeler, demir sülfür, karbonat ve silikat tuzlarıdır. Demirin yükseltgenmesi, kayanın renginde meydana gelen değişmelerle gözlenebilir. Amfibol ve piroksen grubu demirli silikat mineralleri demirin yükseltgenmesinden kolayca etkilenirler ve çok değişik görünümlü ürünler oluştururlar. Demir taşıyan minerallerden örneğin olivin in hidrolizi sonucu açığa çıkan ferro oksit yükseltgenerek limonite dönüşür. 3MgFeSiO 4 + 2H 2 O H 4 Mg 3 Si 2 O 9 + SiO 2 + 3FeO Olivin Serpantin Ferro oksit 4FeO + 3H 2 O + O 2 2Fe 2 O 3. 3H 2 O Ferro oksit Limonit Sideritteki ferro demir de yükseltgenerek feri demir oksit şekline dönüşmektedir. 4FeCO 3 + O 2 2Fe 2 O 3 + 4CO 2 Ayrışmış bir ana materyalde fazla miktarda ferri demiroksit in bulunması ayrışma çevresinde bol miktarda oksijen bulunduğunu göstermektedir Hidroliz Su çok aktif bir kimyasal ayrıştırıcıdır. Suyun serbest H + iyonları birçok bileşiklerdeki katyonlarla yeni bir bileşik meydana getirmek üzere yer değiştirme eğilimindedir. Kayalarda etkili olan çeşitli kimyasal değişmeler arasında hidroliz, özellikle feldispatların, mikaların ve benzeri silikat minerallerinin ayrışmasında ilk önce meydana gelen kimyasal değişmelerden biridir. Aşağıda mikroklin in hidrolizi basit bir şekilde gösterilmiştir. KAlSi 3 O 8 + HOH HAlSi 3 O 8 + KOH Mikroklin Asit silikat Bu olay, aslında burada gösterildiğinden daha karmaşıktır. Denklemde gösterildiğinden daha kompleks bir yapıya sahip olan asit silikat, sentez olay ını da içine alan bazı değişimlere maruz kalarak kili oluşturmaktadır. Açığa çıkmış bulunan normal hidroksit derhal karbondioksitle birleşerek karbonat veya bikarbonata dönüşmektedir Hidrasyon Suyun toprak minerallerine bağlanmasına hidrasyon denilmektedir. Birçok mineraller ve özellikle feldispat, amfibol, piroksen ve mika grupları kolaylıkla hidrate olurlar. Hidrate olan mineraller, bağlanan suyun etkisi ile yumuşarlar, parlaklık ve esnekliklerini kaybederler ve hacimlerini artırırlar. Bunun sonucu olarak fiziksel ve kimyasal olayların etkisine kolaylıkla boyun eğerler. Kil mineralleri de oluşları sırasında bünyelerine su aldıklarından, yüksek derecede hidrate olmuş durumdadırlar. Aşağıda basit, fakat aynı zamanda çok önemli iki hidrasyon örneği verilmiştir. Bunlardan birisi hematitin, limonite, diğeri ferro oksitin limonite dönüşünü göstermektedir

16 2Fe 2 O 3 + 3H 2 O 2Fe 2 O 3. 3H 2 O Hematit Limonit 4FeO + 3H 2 O + O 2 2Fe 2 O 3. 3H 2 O Ferro oksit Limonit Hidrasyon ürünü, değişen hava koşulları altında kuruduğu taktirde, su kaybederek dehidrasyona uğrayabilmektedir. Bu suretle örneğin limonit tekrar daha az hidrate bir şekil olan göthit veya hematit e dönüşerek kırmızı bir renk almaktadır Karbonasyon Topraktaki organik maddelerin ayrışması ve köklerin solunumları sonucunda, toprak havasına fazla miktarda CO 2 katılmaktadır. Bu gaz hidroliz sonucu açığa çıkan metalik hidroksitleri etkileyerek onları karbonat veya bikarbonat haline dönüştürmektedir. Ca(OH) 2 + 2CO 2 Ca(HCO 3 ) 2 2KOH + CO 2 K 2 CO 3 + H 2 O Karbonasyon olarak adlandırılan bu reaksiyon, toprak minerallerinin ayrışmasında çok etkilidir. Toprak havası atmosfer havasına oranla daha fazla CO 2 içermektedir. İnce toprak tanelerini çevreleyen su zarı da bu gazca zengindir. Mineral tanelerinin yüzeylerinde oksijen, su ve karbondioksitin yan yana bulunuşu nedeni ile bunların bağımsız olarak etkide bulunmaları söz konusu olamaz. Aslında, oksidasyon, hidroliz ve karbonasyon bir arada ve iç, içe meydana gelirler. Karbonasyon ve hidrolizin birlikte etkisi aşağıdaki denklemlerle gösterilmiştir. 2KAlSi 3 O 8 + CO 2 + H 2 O H 4 Al 2 Si 2 O 9 + 4SiO 2 + K 2 CO 3 Ortoklas Kaolinit Ca 3 (PO 4 ) 2 + 2CO 2 + 2H 2 O 2CaHPO 4 + Ca(HCO 3 ) 2 Trikalsiyum fosfat Dikalsiyum fosfat Toprak havasındaki CO 2 in su ile birleşerek oluşturduğu karbonik asit bazlarla doygun killeri etkileyerek, bazların yerine hidrojeni yerleştirip, bazları toprak çözeltisine geçirmektedir. Yağışlı bölgelerde bu bazlar, yağmur suları ile derinlere doğru yıkanmaktadırlar. H- Ca = Kil + 2H 2 CO 3 Kil + Ca(HCO 3 ) 2 Değişebilir Karbonik H- Ca asit Asit kil Bikarbonat Bu şekilde meydana gelen asit killer, primer silikatları etkileyerek, onları asit silikat haline çevirmekte ve kendileri de bazla doygun hale gelmektedirler. Ca(Feldispat) + 2H(Kil) 2H(Silikat) + Ca(Kil) Anortit Asit kil Asit silikat Yarayışlı kalsiyum Solusyon Kimyasal ayrışmalarla bir takım kompleks ürünler meydana gelirken, önemli miktarda sadeleşmeler de olmaktadır. Su yaygın bir çözücü olduğundan, bir kısım çözülme

17 olaylarından kaçınılamamaktadır. Kalsiyum, magnezyum, sodyum, potasyum ve diğer katyonlar kayaların ve toprak materyalinin içinde dolaşan suda bulunmaktadırlar. Bu metalik katyonlar genellikle klorür, sülfat, bikarbonat, karbonatlar ve benzeri anyonlarla denge oluşturmaktadırlar. Karbondioksit suyun çözücülük gücünü önemli ölçüde artırmaktadır. Çürüyen organik maddelerin bu konudaki rolü, miktarları az da olsa, çok önemlidir. Toprakta, kimyasal ve biyolojik olaylarla meydana gelen mineral asitler HNO 2, HNO 3, H 2 SO 3 ve H 2 SO 4 olarak sıralanabilir. Bunlar topraklarda genellikle çok az miktarlarda bulunmakla birlikte, minerallerin son ayrışmalarında önemli rol oynamaktadırlar. Kireç taşlarının, karbonik asit içeren sularla çözünmesi, solusyonun en önemli örneklerinden birini oluşturmaktadır. CaCO 3 + H 2 CO 3 Ca(HCO 3 ) 2 Karbonik asitin etkisi ile meydana gelen kalsiyum bikarbonat sularda kireç taşlarına oranla daha kolay çözünmektedir İndirgenme(Redüksiyon) Oksidasyonun tersi bir olay olan indirgenme oksijenin yetersiz olduğu yerlerde meydana gelir. Bu nedenle indirgenme yer kabuğunun alt kısımlarında, kötü drenaj koşullarına sahip olup ta, suyun hava boşluklarını doldurduğu topraklarda, havanın güç nüfuz ettiği sıkı yapılı toprak kümelerinin iç kısımlarında, özetle havanın yeterli olmadığı topraklarda meydana gelir. Bitkilerin kullanabildikleri NO 3 ve SO 4 gibi anyonlar indirgenerek element haline dönüştüklerinden, indirgenme zararlı bir reaksiyon olarak kabul edilmektedir Biyolojik Olaylar Çeşitli toprak geliştirici olayların nispi yoğunlukları toprağın üzerinde bitkiler ile toprağın içinde bulunan hayvansal ve bitkisel canlılar tarafından büyük ölçüde değiştirilmekte ve toprağın karakterlerini etkilemektedir. Aynı şekilde toprak özellikleri de içlerinde ve üzerlerinde yaşayan bitkisel ve hayvansal canlıların türünü tayin etmektedir. Minerallerin ayrışması ve toprak oluşumunun ilk dönemlerinde liken, mantar ve bakteri gibi mikrobik canlılar önemli bir rol oynamaktadırlar. Örneğin, likenler kayalar üzerinde yaşama olanağı bularak en sert kayalarda bile, likenin kayada oluşturduğu ayrıştırmalar sonucu biriken ince bir toprak materyali dikkati çekmektedir. Bazı bakteriler, toprak oluşumunun ilk dönemlerinde, havanın nitrojenini kullanarak, bunun toprağa aktarılmasında ve gelişecek olan yüksek bitkilerin emrine sunulmasında önemli rol oynamaktadırlar. Mikrobik canlılar ayrıca yüksek bitki artıklarının ayrışmasına hizmet ederek, toprağın humus ihtiyacını karşılamaktadırlar. Yüksek bitkiler de altlarında gelişen toprağın karakterleri üzerinde, büyük etkiye sahiptirler. Bunların erozyon ve nem koşullarına etkileri, toprak özelliklerinin değişmesinde rol oynamaktadır. Köklerin çürümesi ve toprak üstü kısımların tekrar toprağa karışması, bitki besin maddelerinin doğal olarak oluşumunda aktif bir rol oynamaktadır. Kökler, özellikle ince olanlar, kaya çatlaklarına girerek, onları genişletmekte ve hatta dağılmalarına yol açmaktadırlar. Kök gelişmesi sonucu, toprağın boşluklar hacmi de artmaktadır. Kurtçuklar, böcekler ve solucanlar toprak özelliklerini, daha büyük hayvanlara oranla, daha fazla değişime uğratırlar. Bu canlıların toprakta açtıkları delikler, drenaj kanalları gibi vazife görerek, toprağın havalanmasında, su hareketlerinin düzenlenmesinde etkili olurlar ve toprak strüktürünün değişmesini sağlarlar. Solucanlar vücutlarından geçirdikleri toprak materyalini değişikliğe uğratarak tekrar toprağa iade ederler. Böcekler de organik artıkları toprak ile karıştırırlar

18 Topraklarda yaşayan bütün bitki ve hayvan türleri, öldüklerinde toprağa karışırlar ve onun bir parçası olarak doğal dengede rol alırlar. 4. TOPRAKLARA KARAKTER KAZANDIRAN FAKTÖRLER Ana materyalin ufalanıp ayrışması ve belli oranlarda organik madde ile karışması sonucu oluşan kitle, yani genç toprak, beş faktörün birlikte etkisi sonucunda gelişme göstermekte ve bu faktör kombinasyonlarının gösterdiği farklılıklara bağlı kalarak değişik karakterler kazanmaktadır. Bu beş faktör aşağıda verilmiştir(şekil 2). 1. Ana materyal, 2. Topoğrafya, 3. Zaman, 4. İklim, 5. Biosfer Topraklar bu faktörlerin nisbi etkilerine göre, zonal, intrazonal ve azonal toprak grupları olarak sınıflandırılmaktadırlar. Bazen, normal yada olgun olarak da adlandırılan zonal topraklar, iyi drenajlı ana materyal üzerinde oluşmaktadırlar. Bunların iyi gelişmiş profilleri çevre koşulları ile denge içinde bulunmaktadır. İntrazonal topraklar, belirli bir profile sahiptirler, fakat bunların karakterlerinde ana materyal veya topoğrafya hakim rol oynamaktadır. Azonal toprakların ana materyalleri yeterli derecede ayrışmaya maruz kalmadığından, belirli bir profilleri yoktur. Toprakların oluşumuna ve karakter kazanmasına hizmet eden faktörler pasif ve aktif olarak ikiye ayrılmaktadır. Ana materyal, topoğrafya ve zaman pasif, iklim ve biosfer aktif faktörlerdir. Şekil 2. Toprak oluş faktörleri 4.1. Ana Materyal Ana materyalin yapısı kendisinden meydana gelen topraklar üzerinde özellikle oluşumun ilk devrelerinde etkili olmaktadır. Topraktaki bitki besin maddelerinin çoğu ana maddeden geçmektedir. Bitki besin elementlerini bol miktarda içeren ana materyalden oluşan topraklar, benzer koşullar altında, besin elementlerince fakir ana materyalden oluşan topraklara oranla daha verimlidirler. Örneğin bir bölgede kireç taşları üzerinde oluşan topraklar, kumtaşları yada granitler üzerinde oluşanlardan daha fazla bitki besin maddesi içermektedirler. Ana materyal, toprağın olgunlaşmasına paralel olarak iklimin hakim etkisine boyun eğmek zorunda kaldığından pasif faktörler arasında yer almaktadır. Örneğin, aynı ana materyal üzerinde, çeşitli iklim koşullarında gelişen topraklar birbirinden farklı olduğu gibi, iklimin etkisinin yüksek olduğu yerlerde de çeşitli ana materyalden benzer karakterli topraklar oluşabilmektedir

19 Ana materyalin bazen nemli bölgelerde bile toprakların karakterleri üzerinde belirli bir etkiyi sürdürdüğü gözlenmektedir. Örneğin ana materyalin tekstürü, su hareketlerini kısıtlayarak nemli bölgedeki toprak oluşumunu ve oluşan toprağın özelliklerini etkilemektedir. Nemli bölgelerde, kireç taşının ana materyal olarak bulunması halinde, oluşan topraklardaki asitliğin yükselmesi engellenmektedir. Nemli bölgelerde örneğin, kumtaşlarından oluşan toprakların asitlik dereceleri, kireç taşından oluşanlarınkinden daha yüksek olmaktadır. Toprakların büyük bir bölümü taşınmış ana materyal çeşitleri üzerinde oluştuklarından, bu pekişmemiş çökellerden oluşan toprakların çeşitleri, oluştukları ana materyalin bünye, yapı, besin maddeleri içeriği ve topoğrafik pozisyonlarına büyük ölçüde bağlı kalmış bulunmaktadır Topoğrafya Topoğrafya, iklimin ve özellikle suyun etkilerini hızlandıran veya yavaşlatan arazi şekilleri olarak, toprak oluşumunda dolaylı bir şekilde etkendir. Bu nedenle pasif faktörler arasında yer almaktadır. Benzer iklim koşullarına sahip, benzer ana materyal üzerinde oluşan topraklardan dik eğimli arazide bulunanlar, doğal erozyon ve yüzey akışların fazla olması nedeni ile toprağa sızan suyun azlığından dolayı, nispeten daha düz arazideki topraklara oranla daha az bir toprak kalınlığına sahiptirler. Hafif eğimli arazilerde alt katlara sızan su miktarı fazla olduğundan, bu arazilerdeki toprak profilleri, dik eğimli arazilerdekinden genellikle daha derindir, gelişen bitkiler daha bol ve canlıdır, organik madde düzeyi ve sonuç olarak da verimlilikleri daha yüksektir. Çukur araziler, çevrenin yüzey akışlarını da aldıklarından, devamlı olarak veya yılın uzun bir bölümünde su ile doygun bulunurlar. Böyle bir koşul fazla bitkisel gelişmeye, buna karşılık sınırlı bir çürümeye yol açar. Bunun sonucu olarak, organik maddeler birikir ve turba adı verilen organik topraklar oluşur. Arazi eğiminin yönü de toprak oluşumunda farklı bir etkiye sahiptir. Kuzey yönleri, güney yönlerine oranla daha nemli ve serindir. Bunun sonucu olarak, özellikle kurak bölgelerde, kuzeye bakan yamaçlardaki bitkisel gelişme de daha zengin olmaktadır. Gerek nem fazlalığı, gerekse farklı bitkisel örtü, kuzey yamaçlarında oluşan topraklarla, güney yamaçlarında oluşan topraklar arasında farklılık oluşturmaktadır Zaman Ana materyalin ayrışmaya maruz kaldığı süre toprak oluşumunda önemli bir rol oynamaktadır. Diğer koşulların benzer olması halinde, uzun süre etkilenen ana materyalden oluşan toprak, kısa süre etkilenmiş olanınkinden daha olgundur. Genç, olgun ve yaşlı toprak deyimleri, toprak yaşı ile ilgili olmakla birlikte, bu durumlar, her zaman oluşum için geçen süreye karşılık gelmeyebilir. Örneğin, nemli bir bölgede,uygun oluşum koşulları altında gelişmiş bir toprak, kuru bir bölgede aynı sürede gelişmiş bulunan topraktan daha olgundur. Toprakların olgunluklarında, geçen süreden çok, toprak gelişmesini etkileyen faktörlerin etki dereceleri rol oynamaktadır. Uygun koşullar altında, örneğin bir aluviyal materyal üzerindeki toprak profili 200 yıl içinde dikkati çekecek kadar bir gelişme göstermesine karşılık, elverişli olmayan koşullarda, aynı durumun meydana gelebilmesi için birkaç bin yılın geçmesi gerekmektedir. Ana materyal, koşullar uygun olduğu taktirde, nispeten kısa bir sürede genç bir toprak profilini oluşturur. Bu profilin üst kısmında bir miktar organik madde birikmiştir. Henüz önemli bir yıkanma ve kolloid hareketi yoktur. Toprak karakterleri halen ana materyalin

20 etkisindedir. Geçen zaman içinde, üst toprak katında oluşan kil mineralleri ve diğer bir kısım ayrışma ürünleri, sularla alt katlara taşınarak, belli bir yerde biriktirilirler. Daha altta ise ana materyal yer alır. Böyle bir toprak, fiziksel, kimyasal ve biyolojik olayların dengeli bir şekilde devam ettiği olgun bir topraktır. Ayrışma ve yıkanmaların had safhaya vardığı topraklarda, üst toprak kolloidlerinin büyük bir kısmını kaybetmiştir. Bunların biriktiği kısımda sert katmanlar meydana gelmiştir. Bitki besin maddeleri potansiyeli en düşük bir düzeye inmiştir. Böyle topraklara da yaşlı topraklar denilmektedir İklim Toprakların oluşu ve gelişmesinde en etkili faktör, aktif bir etmen olan iklimdir. İklim özellikle yağış ve sıcaklık etmenleri ile etkili olmaktadır. Daha önce de belirtildiği gibi, sıcaklık ve yağışlarla temin edilen su, kimyasal ve fiziksel ayrışma olaylarının hızını, bu olaylarda toprak profilinin gelişme derecesini tayin etmektedir. Yağışlı bölgelerde, bol olan yağış suları, ayrışmayı hızlandırır ve ayrışan materyali alt katlara doğru nakleder. Toprağın üst katları bazik elementlerce fakirleşir, hidrojen iyonlarınca zenginleşir. Bu suretle, topraklar asit reaksiyon kazanır. Buna karşılık kurak bölgelerde suyun yetersizliği, ayrışmayı sınırladığı gibi, ayrışan materyalin alt katlara iletimini de kısıtlamaktadır. Kurak bölge topraklarında, ayrışma ürünü olan bazik elementler, hidrojenden fazla olduğundan, bu topraklar alkalin reaksiyona sahip olup alt katlarında kireç konkresyonlarını içermektedirler. Çöl ve yarı çöl alanları ile tundra bölgeleri topraklarında, çok az kil oluşabilmektedir. Benzer sıcaklığa sahip bölgelerde, diğer etmenler kararlı kalmak koşulu ile kil oluşumu, artan yağış miktarına paralel olarak hızlanmaktadır. Benzer yağışa sahip bölgelerde oluşan kil ise, artan sıcaklığa paralel olarak artmaktadır. Nemli bölgelerin yüksek arazi topraklarında kesin olarak belirmiş horizonlar bulunmasına karşılık, benzer koşullara sahip düşük yağışlı kuru bölge topraklarında, bu derecede belirgin toprak horizonlarına rastlamak güçtür. İklimin etkenliği bağımsız olmaktan uzaktır. İklim genellikle diğer faktörlerle birlikte etkili olmaktadır. Örneğin, iklim, vejetasyon tipini ve vejetatif gelişmeyi tayin etmek suretiyle, toprak oluşma ve gelişmesinde de dolaylı bir role sahip bulunmaktadır. Nemli bölgelerdeki fazla yağış, yalnız kimyasal ve fiziksel ayrışmanın hızını tayin etmekle kalmamakta, aynı zamanda ağaçların yetişip gelişmesine uygun bir çevre koşulu da yaratmaktadır. Bu iki faktörün gelişmekte olan toprağın türü üzerindeki birlikte etkisi büyük olmaktadır. İklime ait rüzgar ve bağıl nem etmenleri de toprağa düşen ve alt katlara sızan suyun miktarını kontrol etmek suretiyle etkili olmaktadırlar Biosfer Biosfer, aktif bir toprak oluşturucu ve geliştirici faktör olup, bitkiler alemi(fitosfer) ile hayvanlar alemi(zoosfer) den oluşmaktadır. Bunlardan bitkiler daha aktif ve yoğun bir etkiye sahiptirler Bir bölgenin yerli bitki örtüsü, iklimin etkilerini değiştirecek şekilde etkenlik gösterir. Buna karşılık bitki gelişmesi de iklimin kontrolündedir. Bitkiler ve bitki artıklarının toprak gelişmesi ve özellikleri üzerindeki rolü çok yönlüdür. Bitkiler yağmur sularının toprağa sızmasına yardım ederler, toprağa organik madde ve humus sağlarlar, toprak yüzeyini erozyondan korurlar ve hızlı bir toprak oluşumuna olanak hazırlarlar. Benzer iklim koşullarında, orman vejetasyonu altında gelişen topraklar, çayır vejetasyonu altında gelişen topraklardan daha yüksek bir asitliğe sahiptirler. Bunun nedeni, orman tabanındaki yaprak döküntüleri ve yosunlar arasından geçen yağmur sularının, çayır otları altında biriken organik materyalden süzülüp geçen yağmur sularına oranla daha fazla alkali element çözme ve bunları yıkama yeteneğinde olmasıdır