Transcript Toprak Yapısı

TOPRAĞIN DÖRT ESAS YAPI MADDESİ
25%
Hava
Su
Organik
45%
İnorganik
25%
5%
Toprak Organik Maddesi

Bütün organik maddeler karbon içerir

Karbon elementi hayatın temelidir.
Toprak organik maddesi, canlı veya ölü
bitki materyalleri, canlı organizmalar,
mikrobial va faunal ürünler ve humus adı
verilen kararlı kompleks organik maddeler
içerir.
 Organik maddelerin toprağın fiziksel,
kimyasal ve biyolojik özelliklerine önemli
etkileri vardır.

Topraktaki Organik Bileşiklerin Sınıfları
Bileşik Tipi
Kompozisyon
Önem
Humus
Bitki bozunması sonucu
bozunmaya dirençli kalıntı
(C,H, ve O)
En çok bulunan organik bileşik,
toprağın fiziksel yapısını artırır,
nütrient değişimini sağlar ve bağlı
Azot rezervidir.
Yağlar, reçineler
ve mumlar
Organik çözücülerle
çözünebilen lipidler
Genelde toprağın organik
içeriğinin1-5 % oluşturur toprağın
fiziksel özelliklerini suyu
tutmayarak etkilerler ve fitotoksik
olabilirler.
Sakkaridler
Selüloz, nişasta
Topraktaki mikroorganizmalar için
ana besin kaynağıdır, toprak
agregalarını kararlı hale getirmeye
yardımcı olur.
N-içeren
organikler
Humusa, amino asitlere,
amino şekerler ve diğer
bileşiklere bağlı Azot
Toprağın verimliliğini azot
sağlayarak artırır.
Fosforlu Bileşikler Fosfat esterleri, inositol
fosfatlar (phytic acid), ve
Bitkilerdeki fosfatın kaynağıdır.
Buğday Kalıntısı İçeriği (g/kg)
Çözünebilen bölüm
 Selüloz
 Hemiselüloz
 Lignin
 N-İçeren maddeler (Proteinler)
 Kül

288
361
184
141
9
84

Parçalanma Hızları
Çözünebilen maddeler
 Ham Proteinler
 Selüloz
 Hemiselüloz
 Yağlar, Mumlar
 Ligninler


Parçalanma Hızını Kontrol Eden Etmenler
Biyokimyasal Kompozisyon
Kimyasal Yapı
Miktar
Mikrobiyal ve Faunal Aktivite
Karbonhidratlar
Monosakkaridler
Mikrobiyal ve kimyasal
oksitlenme
Kinonlar
Dihidroksi benzoik asit
Proteinler peptitler Amino asitler
Mikrobiyolojik ve kimyasal
oksidasyon
POLYHETRERO
CONDANSATE
HUMUS
ölü ya da canlı
Mikroorganizmalardan
Metabolik ürünler
Yoğunlaşmış
ürünler
Su
Lignin
tanin
Humik Maddeler
Mikrobiyal olaylar sonucu oluşan dirençli
olmayan, tanımlanabilen biyomoleküller
humik olmayan maddeler olarak
tanımlanır.
 Karmaşık, dirençli polimerik bileşikler
hümik maddeler olarak tanımlanır.

Humik Maddelerin İçeriği
Moleküler ağırlıkları 2000 – 300000 dalton
arasındadır. ( H atomunun kütlesi 1
Daltondur)
 Bozunmaya dirençli
 Silika killerle kompleks oluştururlar
 pH ya bağlı yükleri vardır.

Humusun genel özellikleri ve toprakla etkileşimleri
Özellikler
Yorum
Topraktaki Etkisi
Renk
Topraktaki tipik koyu renk humus nedeniyle olur
Isınmayı tetikleyebilir
Su tutma
Organik madde ağırlığının 20 katına kadar su tutabilir
Kurumayı ve büzülmeyi engeller,
kumlu topraklarda nemin tutulum
süresini artırır
Kil mineralleriyle
kombinasyon
oluşturma
Toprakla birleşerek agrega adı verilen yapıları oluşturur
Gaz alışverişini engeller, yapıyı
kararlı hale getirir, geçirgenliği
artırır.
Şelatlanma
Cu2+, Zn2+, Mn2+, ve diğer polivalant katyonlarla kararlı
bileşikler oluşturur
İz elementlerin bitkilere geçişini
tamponlar
Suda çözünme
Organik maddenin çözünmezliği kille bileşik
oluşturmasından kaynaklanabilir, organik madde ile iki
ya da üç yüklü katyonların tuzları çözünmez, izole
olmuş organik madde az da olsa çözünür.
Az miktarda organik madde sızma
ile kaybolur
pH ilişkisi
Organik madde toprağın pH’sını tamponlar
Toprakta uniform bir pH oluşumunu
sağlar
Katyon
değiştirme
İzole humusun toplam asidite aralığı 3,000 to 14,000
mmol kg-1 arasında değişir
Toprağın katyon değiştirme
kapasitesini (CEC) artırır, çoğu
toprağın yüzde 20 – 70 arasındaki
CEC organik maddeden kaynaklanır
Mineralizasyon
Organik maddenin bozunması soncu CO2, NH4+, NO3-,
PO43-, and SO42- ortaya çıkar
Bitki yaşamı için nütrient kaynağıdır
Organik
bileşiklerle
kombinasyon
Biyoaktivite, süreklilik ve pestisitlerin biyo
bozunurluğunu etkiler
Etkin kontrol için pestisitlerin
uygulama oranını ayarlar
Topraktaki Organik Maddeyi Etkileyen
Faktörler
Kötü drenajlı topraklarda, çok fazla nem
bitki kuru madde üretimini artırır ve
göreceli kötü havalanma organik madde
bozunmasını engeller.
 Nem arttıkça topraktaki organik madde
artar
 Geri kalan bütün özellikler eşit olmak
üzere, kumlu topraklara nazaran kil ve silt
içeriği fazla olan topraklar organik madde
olarak daha zengindir

Organik Maddenin Etkisi
Organo-minerallerin kompleklerinin
oluşumunu
 Birleşmeyi
 Katyon ve anyon değişim kapasitesi
 Kirleticilerin hareketini
 Bozunma ve nütrient döngüsünü sağlar.

Organizmaların İhtiyaçları
Hetetrofik organizmlar biyo sentez ve
enerji üretimi için organik karbona ihtiyaç
duyarlar.
 Protein sentezi için Azot (DNA, RNA)
 DNA ve RNA için Fosfor
 Proteinler için Kükürt
 İz elementler ve su

Toprak Atmosferi
Toprak atmosferi hava atmosferinden
farklıdır
 Toprak biyolojik olarak porlu bir alandır.
 Bitki
kökleri ve toprak biyotasının
aktiviteleri toprak atmosferini değiştirir.
 Oksijen sınırlı ise metabolik olaylar değişir.

Gaz Dinamikleri

Normalde O2 derinlikle azalır ve CO2
derinlikle artar.
Toprak atmosferinde CO2 < % 0,5 ve
O2 > % 10

Anaerobik Solunum
Anaerobik Solunum

Oksijen limitleyici iken Nitrat ana elektron
kabul edicidir.
Toprak Suyu




Büyük ölçüde toprak havalandırmasını ve sıcaklığını toprak
suyu kontrol eder.
Toprak suyu toprak nütrientlerinin bitkilere taşınması için
gerekli ortamdır
Organik ve inorganik maddelerden kaynaklı hidrojen
iyonları suda çözünür, böylece toprağın pH’sı değişir.
Toprağın pH’sıda minerallerin çözünürlüğünü etkiler.
Toprak suyu birkaç yolla kaybolabilir
 Bitki yapraklarından terleme ile
 Toprak yüzeyinden buharlaşma
 Toprak porlarından rezervuarlara su drenajı ile
 Yanal akış ve
 Göreceli küçük porlarda tutulma ile
Toprağın yer çekimine karşı tutabileceği en fazla su miktarı
alan kapasitesi kadardır. Bir toprağın alan kapasitesi
yerçekimine karşı su tutabilecek küçüklükteki porların
hacminin bir fonksiyonudur.








Toprak bitkiler iyon aldığı ortamlardır
Toprak çözeltisindeki iyonlar toprağın organik ve
inorganik bileşiklerine sorblanabilir. Sorblanan
iyonlar
daha
sonra
toprak
çözeltisine
desorbalanbilirler.
Eğer toprak çözeltisi aşırı doygunsa mineral
çökebilir. Toprak az doygunsa mineral çözülebilir.
İyonlar yer altı suyuna taşınabilir ya da yüzey akış
süreçleri ile yok olabilirler.
İyonların yüzeye buharlaşma ya da kuruma ile
hareketide olabilir
Mikroorganizmalar
toprak
çözeltisinden
iyon
giderebilirler.
Organizmalar öldüğünde ya da organik maddeler
bozunduğunda iyon oluşur.
Atmosfere gaz salınımı olabilir. Gazlar toprak
çözeltisinde çözünebilir.
Toprağı Oluşturan Faktörler
Ana Materyal
İklim
Biosfer
Topoğrafya
Zaman
Bu beş faktör birlikte çalışarak
horizon adı verilen tek bir toprak
profilini meydana getirir.
Orman Toprağı
Toprağı Oluşturan Faktörler
İklim
• Sıcaklık ve Yağmur
• Dolaylı kontroller(ör. Bitki tipleri)
• Bozunma oranları
Yağmur miktarı arttıkça, erozyon ve
sızma hızı artar.
Toprağı Oluşturan Faktörler
Organizmalar
• Doğal bitki örtüsü tipleri
• Bozunma bitki büyüme oranına bağlıdır
• Bitki ve hayvan aktiviteleri güçlü erozyon
ajanları olan humik asit üretir.
• Bitkiler kimyasal olarak aşınma yapabildiği
gibi fiziksel aşınmaya da neden olabilir
• Bitkiler toprak profilini kararlı hale getirir,
hayvanlar (insanlarda dahil) erozyonu artırma
eğilimindedir..
Toprağı Oluşturan Faktörler
Ana Materyal:
• Kimya
• Mineraloji
• Tanecik boyutu
Toprağı Oluşturan Faktörler
Topoğrafya:
• Zemin Eğimi
• Yükseklik
• Yön (ör: kuzeye bakma vs. güneye
bakma eğimleri)
Toprağı Oluşturan Faktörler
Toprağın yamaç aşağı taşınımı eğimin bir
fonksiyonudur.
• Erozyon hızı = f(S)
Yüzey eğiminin daha dik olması
erozyona uğrayan materyalin sistemden
taşınımını hızlandırır.
Toprağın Gelişimi
Kimyasal ve Fiziksel Bozunma
Bozunma İşlemi
 Dağılma
 Genişleme
 Aşınma
 Ufalanma
 Parçalanma
 Hidroliz
 Hidrasyon
 Yükseltgenme İndirgenme
 Karbonasyon
 Biyolojik aktivite
Kayaların Bozunması
Fiziksel Bozunma
Dünya yüzeyinde meydana gelen ve su, donma, sıcaklık
değişimleri, rüzgar ve buzu da içeren fiziksel ve mekanik
olaylar, dağılma ve aşınmaya neden olurlar. Bu olaylar
sonucu meydana gelen parçacıklar genelde büyük
boyutludur (silt, kum, çakıl). Fiziksel bozunma kırılan
kaya parçalarından kaba topraklar çakıllar meydana
getirir fakat kumlar ve siltler mineral tanelerinden
meydana gelir.
Kimyasal Bozunma
Kimyasal bozunma ıslak ve sıcak koşullarda meydana
gelir ve indirgenme sonucu bozunma ve/veya
farklılaşmayı içerir. Kimyasal bozunma sonucu oluşan
parçacıklar ayrı mineral taneleri içeren ince topraktır. Kil
mineralinin tipi ana kayaya ve yerel drenaja bağlıdır.
Kuartz gibi bazı mineraller fiziksel bozunmaya dirençlidir
ve değişmeden kalırlar.

Mekanik Bozunma: kimyasal yapıda
değişme olmaz sadece ince parçalara
ayrışma olur.
Kimyasal bozunma: kimyasal
reaksiyonlşarın sonucu ayrışma
CaCO3+CO2+H2O ---> Ca2+ + 2HCO3-
Mekanik Bozunma
Fiziksel Ayrışma
• basınç salınımı
• su: donma – çözülme çevrimleri
• çatlaklardaki tuzların kristalleşmesi
• ısıl genleşme ve daralma
Bütün bu etmenler bozunma süreçlerine
maruz kalan toplam yüzey alanını artırır.
Mekanik Bozunma
Pul Pul Dökülme:
Kayalar dünya yüzeyine paralel şekilde katmanlar halinde
ayrılır. Kayanın üzerinde bir katman yoksa kaya genişler
ve pul pul dökülme meydana gelir.
Birçok magmatik kayaç, özellikle granit, derinlerde oluşur.
Yeryüzüne çıktıklarında genişlerler. Genişleyen kayaların maden
yataklarının duvarlarını patlatma riski taşır. Bu kırıklar ya da
eklemler donmayı veya diğer erozyon yapıcı işlemleri artırabilir.
Donma Kamalanması: çatlak ve
eklemlerdeki buzlanma genişleyerek
kayaları parçalar.
Parçalanmış
kayalar,
tekrarlanan donma
ve
çözülme
döngüsünün
olduğu
soğuk
ortamlarda
oluşurlar.
Termal genleşmeye bağlı ekstrem sıcaklık
değişimlerinin olduğu çöl ortamlarında kayalar
parçalanır. Farklı genleşme oranlarına bağlı olarak
tekrarlanan şişme genleşme olaylarıda kayaları
parçalar.
Fiziksel Bozunmanın Rolü
1) Kaya
parçacıklarının
kolay
olan
daha
parçacıklara ayırır.
taşınımı
küçük
2) Kayanın bozunmaya maruz kalan
alanını genişletir ve fiziksel ve
kimyasal bozunmaya daha fazla
savunmasız hale getirir.
Yüzey Alanı ve Bozunma
Bozunma Oranları
Kayalardaki çatlaklar su yollarıdır, mekanik
bozunmayı artırırlar.
Kimyasal Bozunma
Tanım:
Bir mineralin bir formdan diğerine
değişimi ya da bozunmasıdır
Mineral Bozunması
• karbonat çözülür
• birincil
mineraller-->
ikincil
minerallere (çoğunlukla killer)
Kimyasal Bozunma
Su ana etmendir:
Çözünme
 Birçok iyonik ve organik madde suda
çözülür
 Silika, K, Na, Mg, Ca, Cl, CO3, SO4
Asit Reaksiyonları
 Su + karbon dioksit <---> karbonik asit
 Su + sülfür <---> sülfürik asit
 H+ minerallerin parçalanmasında etkindir
Çzözünme
H2O + CO2 + CaCO3 --> Ca+2 + 2HCO3-
su + karbon dioksit + kalsit
Kalsiyum ve bikarbonat iyonuna
çözülür
Topraktaki biyolojik aktivite CO2
üretir
Yüzey akışlarında bikarbonat
baskındır
Kimyasal Bozunma
Oksidasyon

Suda çözünmüş oksijen sülfatların, ferruz
oksitlerin, doğal metallerin oksidasyonunu
gerçekleştirir.
Organik Aktivite

Bitki materyalleri H+ iyonları açığa çıkarır.
Kimyasal Bozunma

Hidrasyon:
su
moleküllerinin
bir
kayadaki, kristal yapıya tutunması,
genişleme ve zayıflamaya neden olur.

Hidroliz: sudaki hidrojen ve oksijenin
kayayla birleşmesi yeni maddeler
oluşturur.
Kimyasal Bozunma
Çözelti: kayaların suda çözüldüğü işlem



pH ve sıcaklıktan çokça etkilenir
Su doygun hale geldiğinde kimyasallar çökebilir.
Kalsiyum Karbonat (kalsit, kireç taşı), sodyum
klorür (tuz), ve kalsiyum sülfat (alçı taşı)
çözeltide bozunmaya eğilimlilerdir.
Bozunmaya Direnç
Kristalleşmeye
ilk
Eğilimi olan
Hızlı Bozunma
Bowen’s
Reaksiyon
Serisi
Goldrich
Kararlılık
Serisi
Kristalleşmeye
Son eğilimi olan
Yavaş Bozunma
Olivin/piroksin den Kile
+ H2CO3 (acid)
Feldspad dan Kile
+ H2CO3 (acid)
Kuartz dan Kuartza(!)
+ anything
Kalsitten …….
+ herhangi
birşey
hiçbirşey
This photo of Lime Sink was taken on 20 July 1932, over a week after the drawdown,
which occurred over the night of 9-10 July.
Biyolojik Bozunma
Doğada kimyasal veya
mekanik olabilir
• kökler kayaları ayırır
• kökler kayaları
bozan asitler üretir
• hayvanların
yeraltındaki yuvaları
Biyolojik Etmenler

Liken, mantar, bakteri, solucan
Liken (mantar-alg ortak
yaşam) mantarın ayrıştırıcı
özelliğini
kullanarak
kayanın üzerini
yavaş yavaş ayrıştırır ve
kayanın rüzgar ve yağmur
ile parçalara ayrılmasına
neden olur.
LİKENLER





Toprak altından yüzeye çıkan bir kaya hiçbir
yaşam belirtisi göstermez.
Oraya ilk ulaşan rüzgar ve yağmurla taşınan
likenlerdir.
Likenler kayayı parçalar, liken popülasyonları ve
atıkları kaya çevresinde az da olsa organik bir
birikim yaratırlar.
Parçalan kaya parçacıkları ve bu organik madde
daha
Sonunda çalımsı bitkiler, ağaçlar büyümeye
başlar.
MANTAR/BAKTERİ
SOLUCANLAR
• açmış oldukları galeriler
• dışkılarının içermiş olduğu
yüksek besin maddesi nedeniyle
toprak verimliliği
• stabil agregatların oluşumu
• toprak strüktürünün
iyileştirilmesi
• toprakların infiltrasyon ve su
tutma kapasitelerinin artırılması
gibi bir seri fiziksel özellik üzerine
olumlu etkileri bulunmaktadır.