Toprak Bilgisi Ders Notu PDF

TOPRAK BİLGİSİ DERS NOTLARI 1.Hafta TOPRAK OLUŞU ARAŞTIRMALARINDA TARİHİ GELİŞMELER Arkeolojik araştırmalar, toprakların besin maddesi üretimi için bundan 10.000 yıl önce neolitik devirde işlenmeye başladıklarını göstermektedirler. Fakat topraktan yararlanma, toprağı işleme şekilleri ile toprak ha...

TOPRAK BİLGİSİ DERS NOTLARI 1.Hafta TOPRAK OLUŞU ARAŞTIRMALARINDA TARİHİ GELİŞMELER Arkeolojik araştırmalar, toprakların besin maddesi üretimi için bundan 10.000 yıl önce neolitik devirde işlenmeye başladıklarını göstermektedirler. Fakat topraktan yararlanma, toprağı işleme şekilleri ile toprak hakkındaki bilgiler zaman akışı içerisinde büyük bir değişim ve gelişim göstermiştir. Bu tarihsel gelişim, özellikle milattan önce (M.Ö.) ve sonra (M.S.) olmak üzere birbirinden farklı iki devrede incelenebilir. Aristo (M.Ö. 384–322) toprakları bitkilerin beslendikleri ortam olarak tanımlamıştır. Cato (M.Ö. 234 – 149) toprakları Aristo’nun açısından incelemiş. Palissy’nin 1563 yılındaki “Tarımda Çeşitli Tuzlar” adlı eserinde toprakları bitkiler için mineral besin kaynağı olarak tanımlamış. 1629 yılında Van Helmont bitkilerin beslenmesinin sadece su ile olduğunu ileri sürmüş. Lomonos (1711‐1765) toprakların statik değil gelişen, dinamik varlıklar olduğunu işaret etmiş. 19.yy başlarında, botanikçiler, kimyagerler, jeologlar, agronomlar bilimsel yönden toprağı ayrı ayrı incelemeye başlamışlardır. Thaer 1809 yılında toprakların belirli fiziksel hatta kimyasal özelliklerini dikkate alarak ilk kez toprak değerlerini gösteren çizelge oluşturmuş. Davy 1813 yılında toprak fiziğinin önemi üzerinde durmuş. Alman kimyager Liebig (1816) toprağı kayaların aşınma ve ayrışmasından meydana gelen kimyasal bileşiklerin biriktiği ortam olarak ele almış ve toprağı bitki besin maddelerini saklayan bankaya benzetmiş. Modern jeolojinin kurucusu olan Werner (1818), toprak bilimini jeolojiden ayırmayarak, toprağı içinde ufalanabilir küçük kaya parçacıkları ile ölü hayvan ve bitki artıkları bulunan ve sert kaya kitlesini örten ince, siyah kat olarak tanımlamıştır. Pedolojinin kurucusu sayılan Fallou (1855) ilk kez toprakları ayrışmış ve nehirlerle taşınmış topraklar olarak ikiye ayırmış fakat yine de toprakları kayaların ayrışma ürünü olarak nitelendirmiştir. Hilgard (1877) toprağı, az veya çok gevşek, ufalanabilir, bitkilerin kökleri vasıtasıyla tutunup beslendikleri ve diğer büyüme koşullarını buldukları bir materyal olarak tanımlamıştır. Toprak Kavramında Yeni Görüşler  Vasili Vasilyeviç Dokuçayev, doğal ortamda toprakların üzerinde çalışan Toprak biliminin babası olarak kabul edilen, Toprak biliminin temellerini atmış rus jeolog ve coğrafyacıdır. 1  Daha önceki görüşlerin tersine öncelikle Rusya’da toprağın sadece ayrışmış kaya olmayıp, genetik olarak oluşmuş, birbirleri ile ilişkili horizonları içeren profilden ibaret doğal bir varlık olduğu olarak değişmiştir.  Toprak kavramı ve toprak genesisi hakkında ilk esaslar Rusya’da Dokuçayev tarafından yapılan bilimsel çalışmalarla kurulmuştur.  Dokuçayev, jeolojik materyallerin, ayrışma ve ufalanması sonucunda yeni bir madde olan toprağa dönüştüğünü savunarak, toprakların ana materyalde dahil olmak üzere iklim, topoğrafya, canlı ve ölü organizmalar, zaman gibi doğal faktörlerin karşılıklı etkileri sonunda oluştukları fikrini ortaya koymuştur. TOPRAK NEDİR? TOPRAĞIN HAYATIMIZDAKİ ÖNEMİ NEDİR? Toprak insanlık için yaşamın kaynağıdır. Jeolojik Tanımı Ana kayanın ayrışması sonucu oluşmuş yer yüzeyini örten ince katmandır (bitki varlığı gerekli değildir) İnşaat Mühendisi için; karayolunun geçtiği veya üzerinde bina inşaatına temel oluşturan bir zemin, Jeolog için; incelediği kayaçların üzerini örten bir katman, Kolloid kimyacısı veya fizikçi için; içinde kil minerallerini bulunduran bir ortam, Jeomorfolog için; yerin üzerini örterek şekillenmesini sağlayan bir örtü materyali, Toprak sanayicisi için; tuğla, kiremit, seramik, testi üretimi için hammadde kaynağı, Peyzajcı için; doğanın insan eli yardımıyla şekillenmesini sağlayan ortam, Sanayici için; kuruluşunun alt yapısını oluşturan bir kara parçası, Çiftçi için; alın terinin karşılığını almak için uğraştığı ve insanların gıda gereksinimlerine cevap veren sürüm katı. Geleneksel Toprak Tanım Büyüyen bitkileri besleyen ve onlara destek olan değişmiş gevşek yüzey örtüsü (kayalar, su, kar, hava içerir). Toprak bir üretim ortamıdır. Genel anlamıyla toprak, dünya yüzeyinde, kayaçların ayrışmasından oluşmuş gevşek, dağılabilir bir katmandır. Bitkilerin yetişmesini topraktan ayrı olarak düşünemeyeceğimize göre, bu katmanın aynı zamanda bitkilere durak yeri olan, besin maddesi ve diğer gelişme koşullarını sağlayan bir ortam olduğu tanımlaması kendiliğinden ortaya çıkmaktadır. 2  Toprak arzın yüzeyini birkaç milimetre ile birkaç metre arasında örten, çeşitli kayaçların ve organik materyalin ayrışmasıyla oluşan, içinde ve üstünde geniş bir canlılar alemi barındıran, karasal bitkilere durak yeri ve besin kaynağı olan, içinde belli oranda su ve hava içeren, iklimin, yaşayan organizmaların, topoğrafyanın, yeryüzünün karasallaşma süreci içindeki farklı zaman dilimlerinde karşılıklı etkileri sonucunda ortaya çıkan ve çoğu kez birbirinden farklı katmanlardan kurulu canlı, dinamik ve üç boyutlu bir ortamdır. (Akalan, 1965; Toprak Bilgisi). Soil Taxonomy (1999)’a göre, toprak;  Katı (organik ve inorganik), sıvı ve gaz fazlarından arazi yüzeyinde oluşan, uzayda bir yer tutan ve aşağıdakilerden biri veya her ikisi ile karakterize edilen doğal bir varlıktır.  İlaveler, uzaklaşmalar, yer değiştirmeler ve yerinde değişimler sonucu başlangıç materyalinden ayırt edilebilen tabaka veya horizon, madde ve enerjinin transferi veya doğal çevrede bitki köklerinin destekleme yeteneği. Toprak; içerisinde belli oranlarda hava, su, organik madde, mineral maddeler ve bazı canlılar bulunan yer kabuğunun üst katmanıdır şeklinde tanımlanabilir. 3 TOPRAĞIN FONKSİYONLARI Ülkemiz değişik iklim koşullarına ve farklı toprak yapısına sahiptir. Toprağı tanımak; oluşumunu ve içindeki fiziksel, kimyasal ve biyolojik olayları tek tek ve birlikte değerlendirmekle olur. Topraklar çok karmaşık bir yapı gösterir; çoğu kez bir kaç metre uzaklıkta bile farklı karakterde ve morfolojide olabilir. Modern tarım tekniklerinin uygulanmasında en önemli faktörlerden biri toprak faktörüdür. Yalnız birim alandan en üst düzeyde verim elde etmek değil, aynı zamanda ilerleyen zaman içinde toprağı iyi kullanmak çok önemlidir. AKSİ TAKDİRDE toprağın doğal dengesi bozulur ve verimsizleşir. Erozyon, çoraklaşma, tuzlulaşma, taban taşı oluşumu v.b. ile kullanım dışı kalabilir. Toprak doğal bir varlıktır ve canlıdır. Nitelik ve yeteneğine uygun kullanılması gerekir. Çünkü tarım toprakları bir ülkenin doğal zenginlik kaynaklarının başında gelir. Toprak;  Bitki gelişimi için bir ortam,  Besin ve organik atıklar için geri dönüşüm sistemi,  Su temini ve arıtma,  Toprak organizmaları için bir habitattır.  Toprak doğal bir varlıktır; bir kayacın belirli iklim koşullarında ve artık bırakan bitkisel materyalin varlığı karşısında, ayrışma, mineral oluşumu, humuslaşma, yapı oluşumu ve birikme olayları sonunda değişime uğraması ile meydana gelmiştir ve bu değişim devam etmektedir.  Topraklar birbirinden farklıdır; çünkü özellikleri zamanla değişir; kayaç, topoğrafya, iklim, vejetasyon farklılığı, kültür topraklarında kullanma şeklinin farklılığı gelişimlerini etkiler. 4  Topraklar canlılara yaşam ortamı olarak hizmet eder. Bitkilere köklerin tutunacağı bir ortam sağlar. Ayrıca optimal dozda su. Oksijen ve besin maddeleri verir. TOPRAK OLUŞUMUNA NEDEN OLAN ANA MATERYAL ve ANA KAYA Toprak oluşumu 2 ayrı aşama altında incelenir; 1‐ Ana Maddenin birikimi. 2‐ Profil içinde farklılaşma ile horizonların oluşumu. Ana Materyal Oluşumunda Rol Alan Önemli Kayaçlar Yer kabuğunu oluşturan kayaçların tümünün kökeni magmatiktir. Magma kökenli kayaçlar dış kuvvetlerinin etkisiyle parçalara ayrılıp, yeryüzünün çukur yerlerinde birikerek tortul kayaçları ya da yüksek sıcaklık ve basınç altında değişime uğrayarak başkalaşmış kayaçları oluşturmuştur. 1) Mağmatik (püskürük) kayaçlar 2) Tortul (Sedimenter) kayaçlar 3) Metamorfik kayaçlar 5  1) Magmatik (püskürük) Taşlar Kızgın lavların yer kabuğunun değişik derinliklerinde soğuyarak katılaşmaları sonucu püskürük kayaçlar oluşur. Magma, erimiş veya yarı erimiş kayaç malzemesidir. Kimyasal olarak karmaşık bir yapıya sahiptir ve bileşim, sıcaklık ve uçucu madde miktarları farklılıklar gösterir. Yerkabuğunun % 95 i püskürük taşlardan oluşur bu oran bazen % 25 e kadar düşebilir. Ülkemizde en çok andezit, bazalt, granit bulunur. Bu kayaçların;  Yapıları kristallidir.  Bileşimlerinde en çok silikat mineralleri bulunur.  En çok heykel yapımında ve inşaatlarda kullanılır.  Tabakalaşma yoktur  Kütleler halindedirler  İçlerinde fosil bulunmaz  Asitten etkilenmezler. a) İç Püskürük Kayaçlar Yer kabuğu içinde yükselen magmanın yeryüzüne ulaşamadan kabuk içinde herhangi bir derinliğe yerleşmesi ve yavaş yavaş soğuyup katılaşması sonucunda iç püskürük kayaçlar ya da derinlik kayaçları oluşur. Bu kayaçlarda soğuma derinde ve yavaş olduğu için kayacı oluşturan unsurlar rahatça gelişme imkânı bulmuştur ve iri kristallidir. Başlıca iç püskürük kayaçlar granit, siyenit, diyorit ve gabrodur.  Magmanın yeryüzünün derinliklerinde soğuyup, katılaşmasıyla oluşan taşlardır.  Soğuma yavaş olduğundan iç püskürükler iri kristalli olurlar.  İç püskürük taşların en tanınmış örnekleri granit, siyenit, diyorit ve gabrodur. 6 b) Dış Püskürük Kayaçlar Toprak yüzeyine çıkmış olan lavların orada hızlı soğumaları sonucunda oluşan küçük kristalli veya camsı mineralleri içeren kayaçlara yüzey kayaçları ya da dış püskürükler denir. *** Ayrışmaları sonucu açığa bol miktarda Fe, Ca, Mg ve diğer alkali elementleri çıkaran kayaçlar bazik kayaçlar, silis ve silisli bileşikleri çıkaran kayaçlar ise asit kayaçlar olarak bilinmektedir.  Magmanın yeryüzüne çıkıp, yeryüzünde soğumasıyla oluşan taşlardır.  Soğumaları kısa sürede gerçekleştiği için küçük kristalli olurlar.  Dış püskürük taşların en tanınmış örnekleri bazalt, andezit, obsidiyen, volkan camı ve volkanik tüftür. Püskürük (mağmatik) kayaçların yer kabuğunun toplam kayaçları içindeki yerleri hacimsel olarak yaklaşık %65’dir. 2) TORTUL (SEDİMENTER) KAYAÇLAR Eskiden var olan kayaların akarsu, buzul, rüzgâr, dalgalar gibi dış kuvvetler tarafından aşındırılması ve sürüklenen maddelerin yeryüzünde veya yeraltında normal basınç ve sıcaklık altında doğal bir çimento maddesi yardımıyla birleşmesi sonucu tortul kayaçlar oluşur. Kayaçların ayrışma ürünlerinin deniz ve göllerde çökelip, büyük basınçların etkisiyle kaya şeklinde pekişmesi veya ayrışma ürünlerinin su, rüzgâr ve buzullarla başka yerlere taşınarak yığılması ve zamanla yapışma ve basınçla sertleşmeleri sonucu ortaya çıkarlar. *** Tortul (Sedimenter) kayaçların yarıdan fazlası kil kayaçları ve şistler, geri kalanı karbonat ve kum kayaçlarıdır. Tortul kayaçların bileşiminde, O Yüksek K→ Mika, illitler,.. O Yüksek Mg→ Dolomit,.. O Yüksek Ca→ Kalsit,...varlığını kanıtlar. Tortul (Sedimenter) Kayaçların Özellikleri  Yapıları kristalli taneli değildir  İçlerinde fosil bulunabilir  Tabakalı bir yapıdadırlar  Asitten etkilenirler. 7 Tortul Kayaçlar 3’e ayrılır; a) KİMYASAL TORTUL KAYAÇLAR Suda erime özelliğine sahip taşların suda eriyerek başka alanlara taşınıp tortulanması ile oluşur. Kimyasal tortul taşların en tanınmış örnekleri jips (alçı taşı), traverten, kireç taşı (kalker), kaya tuzu, dolomit, çakmaktaşıdır. b) ORGANİK TORTUL KAYAÇLAR Bitki ya da hayvan kalıntılarının belli ortamlarda birikmesi ve zamanla taşlaşması sonucu oluşur. Organik tortul taşların en tanınmış örnekleri Antrasit, taş kömürü, linyit, turba, mercan kalkeri, mercan kalkeri, tebeşir ve kömürdür. Taş Kömürü 1. (Paleozoik) Zamanda Petrol 3. (Senozoyik ) Jeolojik zamanda oluşmuştur. Bitki parçaları kalın ve geçirimsiz tortullar arasında veya su içinde kalır. Bu parçacıklar zaman içerisinde bakterilerin de etkisiyle karbon bakımından zenginleşir. Böylece organik tortulların en tipik örneği olan kömür oluşur. Karbonlu organik tortulların sıvı olanları ise petrolü oluşturur. Oluşumu kömür ile benzerlik gösteren petrol, jeolojik geçmişte yaşamış bitki ve hayvan kalıntılarının oksijensiz denizel bir ortamda sıcaklık, basınç ve organizmaların etkisi ile değişime uğraması sonucu meydana gelir. c) MEKANİK (KIRINTILI) TORTUL KAYAÇLAR Akarsu, rüzgâr, buzul gibi dış kuvvetlerin aşındırdıkları maddeleri yeryüzünün çukur yerlerinde biriktirmeleri ve bu maddelerin arasına giren doğal bir çimento maddesinin bu unsurları bir 8 araya tutturması sonucu oluşurlar. Başlıca mekanik tortul kayaçlar Kil taşı (şist), kumtaşı (gre) ve çakıl taşı (konglomera)’dır. TORTUL KAYAÇ ÇEŞİTLERİ a. Kum taşları, Kuvarsitler: %50’den fazla kum içerirler. Yapıştırıcı maddeler daha çok silis, demir ve karbonatlardır. Renkleri griden kırmızıya kadar değişir. b. Karbonat Kayaçları: %25-75 karbonat içerenler marn, %75-100 karbonat içerenler ise kireç kayaçları olarak bilinirler. Belirli miktarlarda Mg içerenleri ise dolomit olarak tanımlanır. c. Kil Kayaçları: Daha çok kik mineralleri, feldspatlar ve mika içerirler. d. Lös ve Kum lösü: Rüzgarlarla taşınıp depolanması sonucu ortaya çıkmışlardır. Genellikle silt ve kum taşınması söz konusudur. Tipik lösler, %10-20 kum, %70-80 silt ve %10-15 kil içerirler. Bu topraklar son derece verimli topraklardır (Çernozyemler). e. Buzultaşları-Morenler: Buzul devirlerinde buzul kitlelerinin hareketleri esnasında oluşturdukları yüksek basınçlarla aşındırılıp taşınan materyallerin biriktirilmesi sonucu ortaya çıkan ana materyallerdir.  Kil ve kireççe zengindirler.  CaCO3 içerenler buzul moreni, içermeyenler buzul tını olarak adlandırılırlar. 3) BAŞKALAŞIM (METAMORFİK) KAYAÇLAR Püskürüklerin ve sedimentlerin yüksek basınç ve sıcaklıkların etkisiyle, mineral yapılarında diziliş, şekil ve büyüklük olarak derin değişikliklerin olduğu püskürük ve tortul kayaçlardır. Yüksek sıcaklık ve basınç altında kalan kayaların mineralleri ince tabakalar halinde dizilerek yapraklı bir yapı kazanır. Bu olaya metamorfizma denir. Başkalaşım taşları biçimleri değişmiş olan kayalardır. Metamorfizm: Kayaçların koşullara göre uğradıkları değişim sürecine denir. Bunu yönlendiren faktörler; jeotermal, hidrotermal, püskürme-temas ve kinetik olaylardır. Bu süreç içinde kayaçlarda,  sertleşme  yoğunluk artması  yeni mineral oluşması  minerallerin yeni dizilim göstermesi  tabakalaşma gibi olgular başattır *** Metamorfizma 200 oC ve 2000 bar basınçta başlar, 600-700 oC ve 10000 bar’ a kadar ulaşır. Bu koşullarda meydana gelen değişmeler sonunda, minerallerin kimyasal yapılarında hemen hemen hiç değişme olmaz. Metamorfizme uğrayan kayaçlarda şu değişmeler meydana gelebilir;  Sertleşme, 9  Yoğunluk artması,  Yeni minerallerin oluşması,  Minerallerin belirli bir sıra dahilinde dizilmesi,  Kayaçların dilinimi,  Kayaçların yapraklar halinde soyulması,  Tabakalaşma Başkalaşım (Metamorfik) Kayaçların Özellikleri:  Yapıları kristallidir  Taneli Tabakalı ve sert yapıdadırlar  Fosil bulundurmazlar  Asitlerden etkilenmezler. BAŞKALAŞIM KAYAÇLARINA ÖRNEKLER; Mermer : Kalkerin yüksek sıcaklık ve basınç altında değişime uğraması, yani metamorfize olması sonucu oluşur. Gnays : Granitin yüksek sıcaklık ve basınç altında değişime uğraması yani metamorfize olması sonucu oluşur. Fillat : Kiltaşının (şist) yüksek sıcaklık ve basınç altında değişime uğraması yani metamorfize olması sonucu oluşur. Kalker--------Mermer Kil taşı--------Mikaşist Kum taşı------Kuvarsit Granit---------Gnays Kömür----------Elmas Bazalttan............Şist oluşur. Tortul kayaçlardan oluşan metamorfitler parakayaçlar, püskürük kayaçlardan oluşanlar ise ortakayaçlar olarak bilinirler. Kaynaklar:  Toprak Bilimi ders kitabı, Prof. Dr. Hüseyin Özbek Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Adana  Kayaç Döngüsü https://slideplayer.biz.tr/slide/9454672/ 10