Ünite 1: Toprak Oluşumu ve Toprağın Bileşenleri

Toprak Nedir?

İçinde binlerce tür canlı barındıran bir mineral, tanecik, ayrışmakta olan organik ürünler ve su veya hava dolu boşluklar karışımıdır.

Toprak karaların üzerinde ince bir örtüdür. Bitki gelişimi için derinliği 1-1,5 metre olmalıdır.

Toprağın işlevleri;

• Üzerindeki kirlilik yüklerini giderir, doğaya geri kazandırır.
• Canlıların üremeleri ve ölenlerin doğaya çevrilmesi süreçleri yer alır.
• Yağışlarla yeryüzüne inen suları depolar. Taşkınları ve kuraklığı düzenler.
• Tuğla, çimento gibi ürünlerin hammaddesidir.
• Pekmez, zeytinyağı gibi sıvıların durultulmasında kullanılır.
• Bazı antibiyotiklerin üretiminde kullanılır.
• Baraj çekirdeklerinin geçirimsiz durumuna getirilmesinde kullanılır.
• Arkeolojik değerlerin günümüze ulaşmasında önemli yeri vardır.
• Biyoçeşitliliğin korunmasında doğal gen bankası görevi yapar.

Toprağın yapıtaşları; toprak, katı maddeler ve boşluklar olarak iki grupta incelenir. Katı maddeler, inorganik (mineral) ve organik (canlılara ilişkin) olarak ayrılır.

Yer kabuğunu şekillendiren olaylar, iç ve dış etmenler olarak ayrılır. Volkanlar, depremler gibi iç etmenler dağ ve vadileri oluşturur, akarsu, rüzgar gibi dış etmenler düzleştirici etkiye sahiptir.

Kayaçlar ın oluşumu üç grupta incelenir;

Püskürük (volkanik) kayaçlar; magmanın katılaşması sonucu oluşur. Mineral yapısına göre çeşitli renk, sertlikte olurlar. Granit, bazalt örnek verilebilir. Silikat içerirler.

Tortul (sedimenter) kayaçlar; ufalanmış kayaçların taşındığı yerde sertleşmesiyle oluşur. Buzul aşındırması ve rüzgarla taşınma sonucu lös adı verilen tortullar oluşmuştur. Leonardit gibi organik oluşumlar da tortul kayaçlardır. Kurak yerlerde, çözünürlüğü yüksek ürünlerin çökelmesiyle kimyasal tortular oluşur.

Başkalaşım (metamorf) kayaçları; volkanik ya da tortul kayacın, sıcaklık, basınç gibi etmenlerle özellik değiştirmesi sonucu oluşur. Kireçtaşının mermere dönüşmesi gibi. Yoğunlukları ve sertlikleri oluştukları kayaçlardan fazladır.

Mineraller; doğal inorganik maddelerdir. Kimyasal bileşim, renk, sertlik gibi özellikleri değişkendir.

Toprağın Ögeleri

Toprak, katılar (inorganik ve organik maddeler) ve boşluklardan (hava ve su) oluşur. Toprağa gelen su,gözeneklerden aşağı süzülür. Topraktaki canlılar su ve havaya gereksinim duyarlar. Bu yüzden gözeneklerin bulunması gerekir. Bitki köklerinin çürümesi, solucan, karınca gibi canlılar gözenekliliği artırır.

Mineral maddeler; inorganik taneler, birincil ve ikincil mineraller olarak ikiye ayrılır. Birincil taneler, kayaçtaki mineralin ufalanmasıyla ortaya çıkar.

İkincil mineraller, kayaçlardaki minerallerin ayrışıp parçalanmaları ve toprağın yapıtaşlarına dönüşmesiyle oluşur. Birçok olayın gerçekleşmesinde önemli rol oynarlar. Kil minerallerinin yüzde 99’dan fazlası ikincil mineraldir.

Toprak organik maddesi; toprak içindeki canlı ve cansız biyolojik varlıklardır. Hayvansal, bitkisel ürünler ve mikroorganizmalar olarak üçe ayrılır. En fazla toprak yüzeyinde yakın bölümde bulunur.

Toprak çözeltisi; toprağa düşen su, mineral ve organik tuzları bünyesine alır. Toprak çözeltisindeki katyonlar; kalsiyum, magnezyum, sodyum, potasyum, anyonlar; karbonat, bikarbonat, sülfat ve klorürdür. Sodyum hariç bitki besin maddeleridir. Toprak su tutma yeteneği sayesinde, yağmur yağmasa bile su sağlayabilir.

Sulama nedeniyle artan tuzluluğun azalmasında, akaçlama (drenaj= fazla suyun dışarı atılması) ve yağışlar etkilidir.

Toprak havası; canlı faaliyetleri oksijeni azaltıp, karbondioksidi artırır.

Mikroorganizmalar, organik maddeleri ayrıştırır, amonyum, metan gibi gaz miktarları artar. Mikroorganizmalar havalı koşullarda çalışan havacıl canlılardır. Oksijen azaldığında, havasız koşullarda gelişen zararlı canlılar artar.

Ana kaya, ana materyal; ana materyal, ana kayanın gevşetilip, yumuşatılması sonucu oluşan bir ara üründür. Toprağın temeli olan, her birine horizon adı verilen katmanlaşma başlamamıştır.

Ana materyaller, yerinde oluşmuş ve taşınmış olarak ikiye ayrılır. Yerinde oluşmuş ana materyaller, bulunduğu yörenin özelliklerine uygundurlar. Taşınmış ana materyaller, taşıyıcı güce göre alüvyallar ve kolüvyallar olarak ikiye ayrılır. Alüvyallerin özellikleri;

• Altlarındaki jeolojik oluşuma benzemezler.
• Düz alanlara yayılırlar.
• Tabakalı çökelme ve iri taneler çok azdır.

Alüvyallerde su eksikliği yaşanmaz, ıslaklık tuzluluk gibi sorunlar görülür.

Kolüvyal ana materyalde taşıyıcı güçler, yerçekimi, buzul gibi etmenlerdir. Taşınma uzaklığı azdır. Özellikleri köşeli parçalar ve katmanlaşmanın yokluğudur. Çığ, erozyon gibi sorunlar görülür.

Toprak Oluşturan Olaylar

Toprak oluşumu çok sayıda olayın aynı anda gerçekleşmesiyle meydana gelir, dinamiktir.

Fiziksel olaylar; kayaçları ufalayıp, şekil değiştiren olaylardır. Kimyasal ve biyolojik olaylardan önce gerçekleşir. Gündüz ve gece sıcaklık farkı çatlaklara ve parçalanmaya sebep olur.

Gözeneklere giren su donarak etrafına basınç uygular, yarıkları genişletir.

Akarsularda taşınan materyalin sürtünmesi sonucu ufalanmalar oluşur.

Baharda dağlardan inen buz kütleleri, denizlerde dalgalar, rüzgarlar aşınmaya sebep olurlar. Gözeneklerdeki bitki kökleri gelişerek çatlaklar meydana getirir.

Kimyasal olaylar; kimyasal tepkime için su, yeterli sıcaklık olmalı, tepkime ürünleri birbirine dokunmalıdır.

Yükseltgenme (oksidasyon); ateş ve solunum gibi oksitlenme olayları yükseltgenme tepkimesidir. Tepkime sonunda suda çözünebilir ürünler oluşur.

İndirgenme (redüksiyon); havasız ortamlarda meydana gelir. Biyokimyasaldır, genelde mikrobiyel etkinliklerde gerçekleşir.

Bünyeye su alma (hidrasyon); mineral genelde genişler, gevşer. Bozunmaya yatkınlığı artar.

Hidroliz; sudaki hidrojen, minerallerdeki bazları çözelti ortamına itip, onların yerini alır. Oluşan bu hidroksit mineralleri daha kolay çözünebilir.

Çözünme (dissolüsyon) ve çökelme (presipitasyon); yağmur aşağı inerken, karbondioksidi alarak, zayıf karbonik asit oluşturur, çözücülüğü yükselir. Kireçtaşı, karbonik asit etkisiyle kalsiyum bikarbonata dönüşür. Çözünen kalsiyum bikarbonat tekrar kireçtaşına dönüşüp çökelir. Traverten, sarkıt, dikit oluşumları örnek olarak verilebilir.

Karbonatlaşma (karbonasyon); hidrolize uğrayan alkali hidroksitler, karbondioksit ile tepkimeye girip karbonları oluşturur.

Biyolojik olaylar; mikroorganizmalar, bitki kökleri ve solucanlar toprak özelliklerini değiştirir.

Toprakların Olgunlaşması

Toprağın olgunlaşması için yüzlerce yıl geçmesi gerekebilir. Değişik ortamlarda, toprağın olgunluk düzeyi, verimliliği gibi özellikleri belirleyen etmenlerin önem düzeyi farklı olur.

Ana materyal özelliği oluşturduğu toprağa yansır. Ana materyal besin maddelerince zengin değilse, oluşturduğu toprak da verimsiz olacaktır. Ana materyalin gözenekli olması toprak oluşumunu hızlandırır. Yumuşak, gevşek ana materyalden toprak oluşumu daha kolaydır.

Ana materyal organik kökenliyse, gelişen toprak organik olur.

Ana materyal üzerine gelen materyallerin etkisi sürdükçe, oluşan toprak başka karaktere bürünebilir. Ana materyal özellikleri oluşumun ilk aşamasında bellidir.

Yüzey şekilleri; arazi eğimi, engebeliği toprağın özelliklerini yönlendirir. Eteklerde yamaçlara göre, toprak kalındır, daha üzün süre nemli kalır.

Yöney; güney yamaçlar daha fazla ısındığından, toprak oluşumu, az yağış alan yerlerde kurumadan dolayı azalır, soğuk iklimlerde ise artar.

Yükselti iklimi ve canlı topluluğunu etkiler. Belirli yükseltide orman bulunmaz, eğimle beraber erozyon artar.

Suyun denize dökülemediği yerlere kapalı havza denir. Sularla çukur alana taşınan tuzlar, organik artıklar, buharlaşma sonunda tuzlu, sodyumlu sorunlu araziler oluşmasına neden olur.

Zaman; erozyon sonucu azalan üst toprak, alttaki toprağın yüzeye yaklaşmasına neden olur. Kimi yerde ana kaya bile yüzeye çıkabilir ve toprak oluşturan süreçler durma noktasına gelir.

Horizonlar ancak taşınma, sentezlenme gibi olaylar belli düzeye ulaşınca gözlemlenir.

Topraklar, oluşum evrelerini göre genç, olgun, yaşlı olarak sınıflandırılır.

Genç topraklar, yağışın az, sıcaklığın düşük olduğu yerlerdedir. Derinleşme azdır, ana materyal özelliği görülür.

Normal ve olgun topraklar dengeye gelmiştir. Toprak profilleri karakteristik ve belirgindir. İklim koşulları, ana materyalden daha etkili konumdadır. Toprak oluşumu sürmektedir.

Yaşlı topraklar, yağışın fazla, sıcaklığın yüksek olduğu tropikal bölgelerde yaygındır. Erozyon yoksa, toprak kalınlığı birkaç metredir. Verim gücü azdır. Ana materyalde bulunan bileşik ve ürünler ortamdan uzaklaşmıştır.

İklim; ayrışıp parçalanma, taşınma, yığılma yeni ürünler oluşturma olaylarında etkilidir. Yağış ve sıcaklık en etkili etmenlerdir, artışlarında toprak oluşumu hızlanır.

Yağış topraktaki suyun başlıca kaynağıdır. Su, donma, akarsularla taşınma gibi fiziksel olaylarda gereklidir, kimyasal tepkimelerin gerçekleşebilmesi için sulu ortam zorunluluktur. Yağışlar ayrışmayı hızlandırır.

Sıcaklığın artması kimyasal tepkimeleri ve biyolojik etkinlikleri hızlandırır. Sıcaklık değişimleri fiziksel etmenlerin çalışmasına ivme katar.

Işık, yeşil örtüye fotosentez için gereklidir.

Buharlaşma kayıpları, gölgelilik ve bağıl nem yüksek olduğunda azalır. Yüzey nemli kalınca, toprak oluşturucu etmenler çalışabilir. Rüzgar kurutucu etki yapar.

Farklı ana materyalden aynı iklimde benzer topraklar, aynı tür ana materyalden farklı iklim koşullarından farklı topraklar oluşabilir.

Canlılar topluluğu; ana materyalin toprağa dönüşmesinin ön koşulu, içinde canlılar barındırmasıdır. Likenler algmantar birlikteliğinden oluşur. Algler fotosentez yapar, mantarların salgıları fiziksel ve kimyasal olayları başlatır.

İklim özellikleri, bitki örtüsünü belirlemede etkilidir. Bitki örtüsü de geliştikten sonra, iklimi etkiler.

Bitki örtüsü, organik madde ve besin maddelerinin artmasına sebep olduğu için, biyokimyasal süreçleri hızlandırır.

Karınca, solucan gibi toprak canlıları ise toprakta açtıkları kanallar sayesinde su ve havaya hareket alanı kazandırırlar.

İnsan etkinlikleri; ormanların yok edilmesi, binalar, yollar yapılması gibi etkinlikler toprağı değiştirmektedir.

• Toprağın sürülüp, hava - su dengesinin değiştirilmesi
• Organik ve inorganik ürünlerin birbirine karıştırılması
• Sulama, ilaçlama gibi eklemeler yapılması
• Hasatla birlikte topraktan bitki besin maddelerinin uzaklaştırılması
• Tuzluluk, asitlik gibi sorunlarla savaşılması

gibi işlemler toprağın özelliğini değiştirmektedir.

Olgunlaşma Süreçleri

Toprak oluşumu, dönüşüm ve taşınım olayları ile gerçekleşir.

Kireçleşme, podzollaşma, lateritleşme olayları, geniş zonal toprakları olgunlaştırır. Yüzey şekillerine bağlı, daha dar alanlarda toprak oluşumu ise intrazonal (bölgeler arası) veya azonal (belli bölgesi olmayan) toprakları oluşturur.

Yıkanma (elüviasyon); tuzlar, demir bileşikleri, humus veya kil maruz kalabilir. Hangisinin öncelikli olacağı ana materyal, iklim gibi etmenler tarafından belirlenir.

Birikme (illüviasyon); yıkanma ile toprağın aşağılarına inen ürünlerin birikmesidir. Su hareketine bağlı düşey doğrultuda paraleldir.

Kil taşınımı (luvileşme); yıkanma etkisi dengelenemediğinde, killerin serbest kalıp, suyla aşağıya taşınmasıdır. Verimli topraklardır.

Podzollaşma (podzolizasyon); serin (kimyasal, biyolojik olayları yavaşlatır) ve bol yağışlı (bitki örtüsünü güçlendirir) iklim gereklidir. Podzallaşma etkisindeki topraklarda üstte organik artıklarca zengin, koyu renkli bir horizon vardır. Organik artıklar ortama egemendir. İnorganik maddeler yıkanmadan dolayı hiç kalmamıştır.

Yüzeyin altında toprağın adını aldığı horizon vardır. Yıkanma horizonu adı verilir. Silis bileşiklerince zengin, kum taneleri egemendir.

Yıkanma horizonu altında, yukardan indirilen materyallerin bir bölümü alt katmanlarda birikmeye başlar.

Üstteki organik toprak verimli olsa da, podzol topraklar genelde verimsizdir.

Kireçleşme (kalsifikasyon); buharlaşmanın yağıştan fazla olduğu iklimlerde, kireç birikiminin egemen olduğu toprak oluşumu sürecidir. Yağışlar; karbonik asitle, kireçtaşını suda kolay çözünen kalsiyum bikarbonata çevirir. Kalsiyum bikarbonat suyla derinlere iner. Karbondioksit uçar, kireçtaşı yeniden çöker.

Yağışın yüksek olduğu yerlerde kireçle beraber humus da derinlere iner. Az olduğu yerlerde ise önce jips, daha derinlerde tuzlar bulunabilir.

Kireçleşme etkisinde olgunlaşan topraklar bitki besin maddeleri yönünden zengindir. Ama kireç varlığı fosfat ve iz elementlerin alınmasına engel olabilir.

Lateritleşme (ferratilizasyon); bol yağışlı, sıcak iklimlerde, her mevsim yeşil kalan ağaçların altında gelişir. Toprak oluşturan etmenler hızlı çalışmaktadır. Silis bileşikleri diğer birçok ürünle yıkanmış, ortam demir ve alüminyum oksihidratlarca zenginleştirilmiştir. Yaşlı topraklar olarak sınıflandırılırlar.

İklime bağlı olarak bitki örtüsü güçlüdür. Tropikal iklim kuşağında görülür.

Tuzlulaşma (salinizasyon); buharlaşmanın yağıştan fazla olduğu kurak iklimde veya kapalı havzalarda görülür. Çevredeki tuzları çözerek çukur bölgeye inen sular, sızmaya başlar, tuzları toprağı bırakır. Buharlaşmada, su içindeki tuzlar tortu olarak yüzeyde kalır. Taban suyu yüksekse, yüzey kurudukça yukarı doğru su desteği sürer, bu da tuzlulaşmayı kolaylaştırır.

Drenaj yetersizliğinde, suyun niteliği bozuk olduğunda, insan eliyle yapılan sulama da tuzluluk yaratır.

Alkalileşme (alkalinizasyon- solonizasyon); olayı tuzlulaşmanın devamıdır. Ortamdaki katyonlar sodyum, anyonlar karbonat ağırlıklıdır. Ortam koşulları tuzlulaşmadaki gibidir. Bitki ve mikroorganizma yaşamasına imkan vermeyecek düzeyde alkali bir yapı oluşur.

Gleyleşme; sık su baskınına uğrayan yerlerde görülür. Kuruma sırasında topraktaki elementler oksitlenerek yükseltgen forma geçer. Toprak uzun süre su altında kaldığında, yükseltgen ürünler indirgenir. Yıl içinde toprağın indirgen ve yükseltgen koşullar altında kalması, gleyleşme adı verilen renk beneklerine sebep olur. Su yüzeyden akıp gidememekte, derinlere de kolay sızamamaktadır.