TOPRAK BİLİMİNE GİRİŞ DERS NOTLARI PROF.DR. SONAY SÖZÜDOĞRU OK

1. TOPRAK BİLİMİNE GİRİŞ DERS NOTLARI PROF.DR. SONAY SÖZÜDOĞRU OK

2. Toprak bilimi: toprakların oluşumundan , özelliklerinden ve yeryüzündeki dağılışlarını inceleyen bilim dalıdır.

3. Toprak; • arzın yüzeyini ince bir tabaka halinde kaplayan, • kayaların ve organik maddelerin türlü 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 bir varlıktır.

4. Türkiye’nin izdüşüm alanı 77 945200 ha İşlenebilir Tarım Arazisi27 700 000 ha Sulanabilir Tarım Arazisi 25 853 674 ha Sulanamayan Tarım Arazisi 1 846 326 ha Ekonomik Olarak Sulanabilecek Arazi 8 500 000 ha Yerüstü Su Kaynakları İle 7 900 000 ha Yer altı Su Kaynakları İle 600 000 ha

5. Neden toprakla çalışıyoruz? Çok büyük bütünleştirici jeoloji, iklim, biyolojiveinsan tarihi için aydınlatıcı Ürün elde edildiği ortam Gazları üretir ve adsorbe eder Atık ayrıştırıcı Bitki yetiştirme ortamı İnşaat, tıp, seramik alanlarında kaynak materyal Canlılar için ev(bitkiler, hayvanlar vd.) Su ve atıklar için filtre Temel doğal kaynak

7. Toprak Hakkında Genel Kavramlar • Topraklar karasal ekosistemlerin taşıyıcı unsurlarıdır. • Topraklar ekosistemlerdeki çevrim süreçlerinin gerçekleştiği dinamik ve canlı sistemlerdir. • Toprak Bitki büyümesi için doğal bir ortamdır • Topraklar bulaşma ve kirlenmenin giderildiği sağaltıcı bir ortamdır • Topraklar hidrolojik çevrimde önemli depolanma ortamıdır.

9. TOPRAĞIN DÖRT ESAS YAPI MADDESİ

10. 1.Toprağın İnorganik Yapı Maddeleri (%45) • kayaçların fiziksel, kimyasal, biyolojik etmenlerle ufalanarak ayrışan parçaları Toprağı meydana getiren kayaçlar: • Püskürük, Tortul, Metamorfik kayalar • (Jeoloji dersinden bilginiz var). Bu kayaçların içerdikleri elementler bu kayaçlar ayrıştıklarında oluşan toprağa geçer. MİNERALLER:Bir veya daha çok elementin birleşmesinden meydana gelirler. • Primer mineraller • Sekonder mineraller

11. Yer kabuğunun derinliklerinde, içinde çeşitli maddeler ve gazlar barındıran ergimiş yüksek sıcaklıktaki magma, yer kabuğunun zayıf direnç alanlarından yeryüzüne çıkma eğilimi gösterir. Magmanın yeryüzüne çıkması ya da yeryüzüne yakın yerlere kadar sokulmasıyla püskürük kayalar oluşur

12. Püskürük kayalar: ergimiş magmanın soğuması ile

13. 2. TORTUL KAYALAR • Mineral materyalin sular içinde çökelmesi ve • Basınç etkisiyle pekişmesi • Aşınma ve ayrışma, taşınma, birikim ve taşlaşma • Özellikleri: tabakalı oluşum, fosillidirler, renkli, aşınma ve su dalgası izleri taşırlar Örnek: • Konglomera • Kum taşları, • Kireç taşları (kalker) • Dolomitler, • Şeyl

14. Tortul kayalar: ayrışma ürünlerinin pekişmesiyle

15. Tortul kayaçların kimyasal bileşimi

16. TORTUL KAYALAR • Konglomera: tane boyu 20cm-2 mm Kuvars, gnays, granitin silisli, kalkerli, killi, demirli çimentolayıcı maddelerle Bağlanmasıyla * Kum taşları: kuvarsın silisli minerallerle çimentolanmasıyla

17. METAMORFİK KAYALAR • Hem metamorfik hem tortul kayalar • Büyük basınç, yüksek sıcaklık ile değişime uğramış • Metamorfizm: • mevcut mineraller büyür • Yeniden dizilir • Yeni mineraller oluşur • Kimileri şekil değiştirip kaybolur Tortul Kayalarda Oluşanlar : Konglomera şişt, kuvarsit şist,  sleyt, mikaşist, mermer, antrazit Püskürük (Mağmatik) Kayalardan Oluşanlar : Granit gnays, Serpantin biyotit şist, klorit şisti, hornblende şisti (Bazalttan)   

18. Metamorfik kayalar: sıcaklık ve basınç altında değişime uğrayarak

21. Mineral: • Doğada bulunan, genellikle inorganik, belli fiziksel ve kimyasal özellikleri olan, kristal şekle sahip, katı (sıvı-civa) olan homojen cisimler. • 107 element (90 doğal, 17 yapay) • Primer mineraller: ergimiş magmanın soğuyarak sertleşmesi (kuvars, feldispatlar) • Sekonder mineraller: primer mineralin sıcaklık gaz ve sıvı etkisi ile değişimi (kil, hematit, limonit, jips)

22. Mineraller • Oksit ve hidroksit mineraller: Oksijenin silisyum ve demir ile birleşmesi (hematit/Fe2O3 oksit, limonit (Fe2O3.3H2O hidroksit) • Karbonat mineraller: Ca ve Mg gibi bazik bileşiklerin karbonik asit (H2CO3) ile birleşmesi • Silikat mineralleri: Na, K, Ca, Mg, fe ve Al’un silis asitlerle (H4SiO4) birleşmesi

23. DEMİR OKSİTLER • Magnetit (iri taneler halinde) • Hematit (Fe2O3) • Götit • Limonit (H2Fe2O4).H2O Yumuşak ve ağırdır KUVARS • SiO2 • En fazla bulunan mineral • Sert, çeliği çizer, HF hariç aside dayanıklı • Kırmızı-sarı demiroksitlerden ibaret manto ile kaplı kum taneleri

24. KARBONATLAR • Kalsit (mermerin ana yapı maddesi) • Magnezit • Dolomit • Siderit Kireç taşlarının ana yapı maddeleri MİKALAR • K, Mg, Na ve Li un silikatları • Levha şekilli • Muskovit= beyaz renkli (K –Al silikat), dayanıklı • Biotit= siyah renkli (Fe ve Mg-Al silikat) kolay ayrışabilir Püskürük kayalarda var

25. FOSFATLAR • Apatit (3Ca3(PO4)2.CaF2 • Strengit (Fe) • Miktarları az • Püskürük kayalar • Humid bölgelerin asit toprakları • Fe, Al, organik fosfatlar • FELDİSPATLAR • Na, Ca ve Mg alumino silikatlar (susuz) • Püskürük ve tortul kayada % 60 • Sert, beyaz, sarı, pembe, kırmızı renklerde • Ortoklas (K) çok yaygın

26. AMFİBOL-PİROKSENLER • Ca, mg, Naalumino silikatlar • Hornblend: metamorfik ve püskürük • Bulunduğu kayalar: granit, siyenit, gnays • Cilalı, parlak görünümlü • Koyu yeşil ve siyah • Püskürük kayalarda % 17 • TURMALİN • Kil oluşumunda önemli Fe ve Mg içeren borlu mineral • Boro –Al silikat • Miktarları az • Nemli bölgeler

27. PİRİT-JİPS PİRİT: Fe ve S kaynağı JİPS: Arid bölge topraklarında CaSO4.2H2O Susuz jips- Anhidrit Alkali toprak ıslahı

28. 2. Toprağın Organik Yapı Maddeleri (%5) • genelde toprakların yüzeyinde bulunan , ölü, bitkisel, hayvansal atıklar ve mikroorganizmalar • Mineral toprakta %0.5-12 arasında organik madde bulunur. • toprak kalitesi üzerine önemli etkisi vardır • humus

29. 3. Toprak suyu (%25) • Yağışlar • İdeal toprakta % 25 • Yerçekimi ile alt katlara sızma • Buharlaşma • Boşluklarda tutulma • Yerçekimine karşı tutulmuş su • Drenaj

30. 4. Toprak havası (% 25) • Gaz faz • miktarı su ile ters orantılı, • O2 atmosfer havasına göre az • CO2 atmosfer havasına göre fazla • CO2 önemli (karbonik asit oluşumu), • Toprak havasının CO2 içeriği mevsime göre değişir. Mikroorganizma faaliyetleri ile yazın fazla kışın düşük • Tekstür

31. TOPRAK ANA MATERYALİ • Toprağın meydana geldiği materyaldir. • Toprağın oluşumuna etki eden faktörlerden biridir. • Topraklar, kaya ve minerallerin, organik maddenin ayrışması ve parçalanması sonucu oluşan ana materyaller üzerinde bazı faktörlerin etkisi ile oluşur. • Farklı iklimlerde farklı topraklar oluşurken aynı iklim özellikleri olan bölgelerde farklı ana kayalardan oluşmuş ana materyaller üzerinde farklı topraklar oluşabilir. • 1870 yılında Rus Jeolog Dokuchaiev ilk olarak toprak Bilimininin temelini atmıştır. Ülkemizde ise Prof. Dr. Kerim Ömer Çağlar Toprak Biliminin gelişmesine öncülük etmiştir.

32. TAŞINMIŞ MATERYAL1. SULARLA TAŞINMIŞ MATERYAL Taşınmış materyaller içerisinde özellikle akarsular tarafından depolananaluviyaller önemli yer tutmaktadır. • Aluviyal materyallerden gelişen topraklar yeryüzünde çok az bir alan (590 milyon hektar) kaplamakla birlikte bu topraklar yeryüzünde yaşayan insanların gereksinimlerinin yaklaşık üçte birini karşılamaktadır

33. Alüviyal ana materyal *Eğimli yüzeylerin bulunduğu yerlerde *Alüviyal topraklar akarsular tarafından oluşturulmaktadır, dolayısı ile dağılışları akarsuların dağılışına bağlıdır. • * Akarsuyun olmadığı yelerde alüviyal topraklar oluşmaz. Aluviyal ana materyal üzerinde oluşan topraklar derin ve düzdürler. Taşkın ve tuzlanma sorunu • Taşkın ovaları (taban seviyesi) • Teras-taraça-seki • Delta

34. Taşkın ovaları/Taban seviyesi • Akarsuyun denize döküldüğü ve derine doğru aşındırmanın sona erdiği yere taban seviyesi denilir. • Akarsuyun hızı ve gücü taban seviyesine gelince azalır ve burada taşıdığı materyali biriktirir ve bu birikim sonucu taşkın ovaları oluşur. • Deltadan farkı?

35. 2. RÜZGARLARLA TAŞINMIŞ ANA MATERYAL A. Kumullar (karasal ve kıyı) B. Volkanik küller C. Lösler (çernozyem) Çin, USA Missisipi

36. LÖS: İnce tozların, çöllerden daha nemli alanlara taşınması ve orada yığılması sonucu oluşan kalın toprak örtüsüne lös denir. Lösler genellikle tabakalaşmamış, gözenekli ve çok verimli topraklardır. •         Ülkemizde böyle çok kurak bölgeler yoktur. • Rüzgar etkilerini en iyi görebileceğimiz bölge İç Anadolu Bölgesidir.

37. 3. BUZUL ANA MATERYALİ (moren) Buzulların, vadi ve yamaçlardan koparmış oldukları kaya parçalarına taş ve topraklara moren (buzultaş) denir. Ülkemizde bugünkü yer şekillerinin oluşumunda en az etkiye sahip dış kuvvet buzuldur. Buzulun etkisi 2000m ‘den sonra başlar. Buzul görülen başlıca dağlar; Ağrı, Nemrut Kaçkar Erciyes, Süphan

38. 4. YERÇEKİMİ İLE TAŞINMIŞ ANA MATERYAL (kolluviyal-endisol) • Jeolojik materyalin parçalanıp taşınmasıyla zayıf A1oluşumu gösteren topraklardır. • Kolluviyaller değişik zamanlardaki taşkınlara göre profillerinde yatay katlar şeklinde dizilim gösteren aluviyallere komşudurlar. • Kollüviyaller yüksek arazi topraklarının aşınıp taşınmasıyla oluşurlar. • Aluviyal topraklar gibi AC horizonludurlar. Bağ bahçe tarımına uygundur. • Ancak alluviyallerin üst katmanı daha koyu renkli ve organik maddece daha zengindir.

39. Kolluviyal topraklar ile alluviyal topraklar arasındaki başlıca farklılıklar: • Kolluviyaller toprak katları bakımından homojen değildir, alt katları kaba ve orta bünyelidir, • Kolluviyal’lerin taş ve çakıllarının kenarları köşeli, • Kolluviyal’ler daha eğimli arazilerde bulunurlar ve eğim, materyalin taşınmış olduğu yöne doğru artış gösterir. • Kolluviyal’ler, Belirgin renk özelliklerine sahip değildirler, ait oldukları materyalin renk ve özelliklerini taşırlar. • Kolluviyal’ler , Geçirgenlik ve doğal drenajlarının çok iyi olması nedeniyle herhangi bir tuzluluk problemi göstermezler. • Kolluviyal’ler , Taşınmalarında etken faktör yer çekimidir.

40. YERYÜZÜ KABUĞUNDA EN FAZLA BULUNAN 8 ELEMENT

41. Toprakta en fazla bulunan primer ve sekonder mineraller

42. KİL MİNERALLERİ • Feldispat, mika ve diğer silikat ayrışması ile oluşan • HİDRO ALEMİNYUM veDEMİR SİLİKAT • Sekonder minerallerNa, K, Ca, Mg’u yıkanmaya karşı korur • Kuvvetli adhezyon ve Su tutma kapasitesi

43. TOPRAK ANA MADDESİ 3. ORGANİK ANA MATERYAL • Humid bölgelerde • Eski göl yataklarında • Oluşumda esas: yavaş çürüme (düşük sıc., oksijen noksanlığı, fazla su) • Turbalar: • 1. Çökelti • Lifli • Odunsu

44. Toprak oluşumunda etken fiziksel, kimyasal ve biyolojik etmenlerAşınma- Ayrışma- Birleşme • Fiziksel Etmenler • Kaya ve mineralin şekil ve büyüklüğünü değiştiren aşınma – parçalanma • Kimyasal ve minerolojik yapı değişmez

45. Fiziksel Parçalanma Kayalar, yağış, sıcaklık, rüzgar gibi iklim koşullarının etkisiyle parçalanır. Parçalanan kayalardan taş ve çakıl meydana gelir. Bunlar ya oldukları yerde, yada taşınarak biriktikleri başka bir yerde parçalanmaya devam ederler.

46. Fiziksel Etmenler • Sıcaklık Değişmeleri:Yaz-Kış, Gece ve Gündüz sıcaklık farkları • Hareket eden Su-Buz-Rüzgarın etkisi • Biyolojik varlıkların etkisi (yosun-liken)

47. Kimyasal Etmenler • Yükseltgenme (oksidasyon) Yükseltgen: Kimyasal reaksiyonlarda elektron alarak (indirgenerek) karşısındakini yükseltgeyen madde Yükseltgenme: Elementlerin elektron vererek bir değerlikten daha yüksek değerliklere geçmesi Yükseltgenme basamağı: Bir elementin elektron alarak veya elektron vererek aldığı değerlik, elektriksel yük. Yükseltgenme reaksiyonu: Elementlerin, oksijenle yaptığı reaksiyon Demirsülfat, karbonat, silikat tuzları

48. YÜKSELTGENME • Zn0  --> Zn+2 + 2e- burada Zn0 dan Zn+2 ye 2 e- vererek yükseltgenmiştir.  • 3 Mg Fe SiO4  + 3H2O --------H4Mg3Si2O9 + SiO2 + 3FeO + 4FeO + 3H2O +O2 -------------2FeO3.3H2O • Olivin-Serpantin-Ferrooksit—Limonit • İNDİRGENME • İndirgenme   Bir maddenin elektron alması olayıdır.  Cu+2  +  2e-  -->  Cu0      Cu+2' den   2e- alarak Cu0 a indirgenmiştir

49. İNDİRGENME • Derinlerde, • kötü drenajlı, • suyun hava boşluklarını doldurduğu topraklarda, • Havanın yeterli olmadığı koşullarda • Nitrat ve Sülfat----elementel azot ve kükürt

50. HİDROLİZ • Suyun serbest H iyonlarının katyonlarla yeni bir bileşik meydana getirmek üzere yer değiştirmesi • KAlSi3O8 + HOH---HAlSi3O8 + KOH mikroklin-------------asitsilikat • Feldispat, mika, silikat mineralleri