TOPRAK MORFOLOJİSİ Toprak morfolojisi, toprağın bir profilde genel karekteristiklerinin ve şekillerinin, görünümlerinin tanımlanmasıdır. - genel karekteristikler nasıl belirlenir? - Bunların önemi nedir? Toprak morfolojisi, toprak pedonunu tanımlamaya, pedon tanımlamaları ise toprakları sınıflandırmak ve toprak etütlerindeki haritalama ünitelerini belirlemeye yarar. Toprakları sınıflandırmak, toprağın özelliklerini, farklı topraklarla olan ilişkilerini anlamaya, topraklar hakkındaki bilgileri organize etmeye yarar. TOPRAKLARIN İNCELENMELERİ VE TANIMLANMALARI Toprakların tanımlanmaları toprak etütleri için esastır. Toprak özelliklerinin tanımlamalarında kullanılan bazı standartlar vardır. Örneğin toprak tekstür üçgeni. Bazı topraklar için kullanılan standartlar yeterli olmayabilir ve böyle durumlarda yorumla yapmak gerekebilir. Bunlara örnek olarak, topraklarda çeşitli çatlakların kaldığı süreler, toprak sıcaklık ve nem durumlarının dağılımları, keseklerin profil içindeki büyüklük ve sertliklerinin zaman içersindeki değişimlerini sayabiliriz. Toprak morfolojisinde, toprakların özelliklerinin belirlenmesinde renk, tekstür, kıvam, strüktür, horizonların kalınlıkları, porların dağılımı gibi özellikleri en çok kullanılan toprak özellikleri arasında sayabiliriz.Bütün toprak özelliklerinin tanımlamaları, bunların önem dereceleri topraklara göre değişebilir. Toprak özelliklerinin belirlenmesi genelde profil çukurlarının açılması ve horizonların yatay ve dikey olarak incelenmesi ile yapılır. Pedon, toprak olarak nitelendirilebilecek en küçük hacimli doğal kütle olarak tanımlanabilir. Üç boyutludur ve alanı 1 – 10 m2 arasında değişebilir ve derinliği ana materyale veya normal köklerin geliştiği ve son bulduğu yere kadardır. Pedonun şekli, kabaca heksagonaldir.. Toprak profili, toprağın ana materyale kadar uzanan bütün horizonlarının bir kesitidir. Kesit bir yüzeydir ve iki boyutludur. Polipedon, birbirine benzer pedonların biraraya toplandığı ve tarif olarak bir toprak içersinde değişme sınırlarını içine alan üç boyutlu varlıklardır. Pedon’un ve Polipedon’un özellikleri veya özelliklerinin değişme sınırları belli olduğundan bireysel toprak (SOIL INDIVIDUAL) da denmektedir. Toprak horizonu, yaklaşık olarak toprak yüzeyine paralel olan ve toprak oluşturan işlemlerin kazandırdığı özelliklere sahip bir toprak katıdır. Toprak horizonları bireysel toprağın alt bölümleri, hakiki toprak gövdeleridir ve yatay olarak iki doğrultuda ve üçüncü olarak düşey doğrultu olarak uzanırlar. Toprak Oluşumu, Sınıflandırma ve Haritalama Ders Notları Prof. Dr. İlhami Bayramin 1 Toprak Oluşumu, Sınıflandırma ve Haritalama Ders Notları Prof. Dr. İlhami Bayramin 2 PEDON TANIMLAMASININ BİLEŞENLERİ Derinlik Belirlenmesi: öncelikle profil renk, tekstür, strüktür gibi özelliklere bakılarak farklı kısımlara ayrılır. a. A horizonun alt sınırı, eğer toprak sürülüyorsa 15 – 25 cm’ler arasında keskin bir şekilde görülebilecek toprak işleme derinliği saptanır ve rengin koyuluğuna göre epipedon belirlenir. b. Hemen A horizonunun altında kil veya kum kapsamında bir artışın olup olmadığına bakılır. c. Strüktürel gelişmeler farklılıklar gözelmlenir. d. HCl ile köpürme kontrol edilr. Önemi: - bitki köklerinin ulaşabileceği sınırı belirler, - topraktaki yarayışlı su kapasitesini etkiler, - toprağın bitki besin maddesi kapasitesini belirler, - toprağın drenajını etkiler, - atık maddelerin tutulması açısından önemlidir. Derinlik toprak yüzyinden başlayarak ölçülür. Toprak yüzeyi: - mineral toprağın en üstüdür, veya O (organik) horizonu içeren topraklarda O horizonunun (O, Oi, Oe, Oa) hafifçe ayrışmaya başladığı yerdir. Yeni dökülmüş taze yapraklar ve benzeri organik maddeler ayrıca not edilir. - Eğer toprak yüzeyi %80 veya daha fazla kaya veya taşlarla kaplı ise bu kaya parçacıklarının üstü. Horizonların derinliği veya tabakaların sınırları çok kısa mesafeler içersinde değişirler. Toprak tanımlamasında horizonun üst ve alt sınır derinliklerinin değişimleri belirtilir. Bazı horizonlarda bu değişim çok komplekstir ve horizon sınırının genişliği ve topoğrafyası çok değişken olabilir. Bu yüzden bu horizonun sınırı (geçişi) ve topoğrafyası ayrıca tanımlanır. Örneğin alt sınırının derinliği esas olarak 30 – 40 cm’ler arasında fakat diller 60 – 80 cm’ye kadar uzanıyor. Buda bir düzensizliği gösterir. Horizonun kalınlığına gelince horizonun alt ve üst sınırları arasındaki mesafe anlaşılır. Yine benzer durumlarda örneğin horizonun üst sınırı 25 – 45 cm’ler arasında alt sınırınında 50 – 75 cm’ler arasında değiştiğini farzedelim. En uçtaki değerleri alırsak horizonun kalınlığı 5 cm veya 50 cm olarak algılanabilir bu da büyük yanılgılara neden olabilir. Horizon veya katmanların sınırları: - Kesinlik iki horizon arasındaki geçiş; Kesin: 2 cm’den az Belirli: 2 – 5 cm Geçişli: 5 – 15 cm Yaygın: 15 cm’den fazla - Topoğrafya Düz: sınır düz, dalgalanma yok Dalgalı: dalgalı ceplerin genişliği derinliklerinden daha fazla Düzensiz: dalgalı ceplerin derinlikleri genişliklerinden daha fazla Kırıklı: kesiklikler var Toprak Oluşumu, Sınıflandırma ve Haritalama Ders Notları Prof. Dr. İlhami Bayramin 3 Renk Topraktan yansıyan ışığın miktarına ve dalga boyuna bağlıdır. Toprak rengi tanımlanırken bakıldığı andaki nem miktarı ve fiziksel durumu önemlidir. Fiziksel durumu denildiğinde toprağın veya keseğin kırılmış, ufalanmış (oğuşturulmuş), ezilmiş veya ezilmiş- ufalanmış olup olmadığı anlaşılır. Eğer fiziksel durum belirtilmemişse kırılmış olarak kabul edilir. Nem durumu ise toprağın ıslak (nemli) veya kuru olup olmadığıdır. Renge bakılırken toprağın ıslak rengi esas alınır. Eğer toprak kuru ise hafifçe tarla kapasitesi civarında ıslatılır. Toprak ıslatıldığında genelde value değeri azalır. Gerek kuru gerekse ıslak örneklerde, kuru ve ıslak renge, ilave kuruma veya ıslanmada toprak renginde değişme olmadığı zaman bakılır. Toprak rengine sabah çok erken saatlerde veya akşam geç saatlerde bakmamak lazımdır. Suni ışık kullanıldığında ise mümkün olduğunca ışık kaynağına yakın olunmalı ve gün ortası beyazlığını sağlayacak kadar kuvvetli olmalıdır. Eğer toprak sürülerek bozulmuşsa renge bakmak için aldığımız ped kırılır ve ped’in iç kısmının rengi esas alınır. Dominant olan renk esas alınmalıdır. Genelde drenaj bozukluğu olan profillerde kahverengi renkler ile grimsi renkler birlikte bulunur ve bu profilde aşağıya doğru artar. Dominant olan kahverengi esas renk, grimsi renkler renk benekleri olarak belirtilir. Profilin aşağı kısımlarında renklerin yoğunluğu tersine dönerse dominant renk gri ise bu renk olarak yazılır, benekler kahverengi olarak belirtilir. Benekler üç ayrı özelliğine bakılarak ifade edilirler. 1. Beneklerin yaygınlığı: yüzeyde kapladığı alan; - seyrek (<%2) - yoğun (% 2 – 20) - çok yoğun (> % 20) 2. Beneklerin büyüklüğü; beneklerin çapı - küçük (<5 mm) - orta (5 – 15 mm) - çok yoğun (> 15 mm) 3. beneklerin rengi: renk ıskalasından. Toprak su ile doygun olduğunda toprak porlarındaki oksijen dışarı çıkar, kalan az miktardaki oksijen is mikroorganizmalar tarafından indirgenerek tüketilir ve bundan sonra diğer elementleri indirgemeye başlarlar N, Fe, Mn gibi. Önemi: yüzey horizonlarındaki organik madde kapsamı hakkında bilgi verir, yüzeyaltı horizonlardaki ıslaklık, drenaj bozukluğu, indirgenme olayları hakkında bilgi verir. Tekstür 2 mm’den küçük toprak tanelerinin ağırlık olarak oranlarını ifade eder. Önemi: - toprakların yüzey alanlarını belirler - katyon değişim kapasitesini etkiler - hidrolik geçirgenliği etkiler - toprağın su tutma kapasitesini etkiler Tekstür tahmini: Bir kısım toprak tarla kapasitesi civarında ıslatılır, parmaklar arasında yuvarlanarak ve sıkıştırılarak test edilir. Yine parmaklar arasında ip veya kurdela yapmaya çalışılır, kum parmak uçlarında batma hissi yapar, silt unumsu bir his verir, kil yapışır. Toprak Oluşumu, Sınıflandırma ve Haritalama Ders Notları Prof. Dr. İlhami Bayramin 4 Tarla Kapasitesi Solma noktası Yarayışlı su Kum düşük düşük düşük Silt yüksek düşük yüksek Kil yüksek yüksek düşük Kıvam Toprak materyalinin adhezyon ve kohezyon ile belirlenen şekil değiştirmesine karşı gösterdiği dirençtir. Önemi - kök ilerlemesini ve büyümesini etkiler (yumuşak veya dağılgan olarak ifade edilen topraklarda kökler iyi gelişirler). - mühendislik açısından önemlidir (yol açmalarında kaymaya karşı direnç, geçirimlilik hakkında bilgi verir) Toprakta kuru, nemi ve ıslak iken kıvama bakılır. Kuru ve nemli iken kıvamda toprağın baş ve işaret parmakları arasında sıkılması ve basınca karşı gösterdiği direnç önemlidir. Yaş iken kıvamda yapışkanlık (baş ve işaret parmaklarına yapışma derecesi) ve plastiklik (toprağın baş ve işaret parmakları arasında veya avuç içersinde basınç altında şeklini koruma yeteneği ile ip veya kurdela oluşturma yeteneği) önemlidir. Toprak Oluşumu, Sınıflandırma ve Haritalama Ders Notları Prof. Dr. İlhami Bayramin 5 Strüktür Toprak taneciklerinin oragnizasyonu anlamına gelir (pedler halinde). Görünüm ve şekil deiştirmeye gösterdiği dirençle belirlenir (derece, sınıf, tip) Önemi: - toprak gelişme derecesini yansıtır. - Hidrolik geçirgenliği etkiler - Kök ilerleyişini etkiler Toprak Oluşumu, Sınıflandırma ve Haritalama Ders Notları Prof. Dr. İlhami Bayramin 6 HORİZONLAR VE KARAKTERİSTİKLERİ - Mineral Toprak Materyali Bir toprağın mineral toprak materyali (2 mm’den küçük parçaçıklar) olabilmesi için aşağıdaki şartlardan herhangi birini karşılaması gerekir; 1. normal yılar içersinde, toplam olarak (kümilatif) 30 günden fazla suyla doygun olmayacak ve organik karbon yüzdesi (ağırlık) % 20’den az olacak, VEYA 2. normal yılar içersinde, toplam olarak (kümilatif) 30 günden fazla suyla doygun (veya suni drenajlı) VE canlı kökler hariç, organik karbon yüzdesi (ağırlık): a. 18’den az eğer mineral fraksiyon %60 veya daha fazla kil içeriyorsa, VEYA, b. 12’den az eğer mineral kısım hiç kil içermiyorsa, VEYA, c. (12 + (%C * 0.1)) den az eğer mineral kısım %60’tan az kil içeriyorsa. Toprak Oluşumu, Sınıflandırma ve Haritalama Ders Notları Prof. Dr. İlhami Bayramin 7 - Organik Toprak Materyali Yukarıdaki organik karbon kapsamlarından daha fazla organik karbon kapsamına sahip topraklar organik toprak olarak kabul edilirler. Yukarıda 1. maddede açıklanan şartlardan daha fazla organik karbon içerenler birikim veya O horizonu olarak tanımlanır. 2. maddede açıklanan şartlardan daha fazla organik karbon içeren topraklar ise peat veya muck olarak adlandırılırlar. Bütün organik toprak materyalleri suyun içinde veya altında birikmezler örneğin orman örtüsü altındaki yaprak döküntüleri. Mineral Toprak Tanımı Mineral topraklar aşağıdaki şartların herhangi birine sahip topraklardır. 1. mineral toprak materyalleri aşağıdaki şartlardan bir veya bir kaçını karşılayan; a. boşluklara sahip olan ve/veya boşlukları %10 veya daha az organik materyalle dolu olan cindery, fragmental, veya pumiceous materyalin üzerinde olan VE direk olarak densic, lithic veya paralithic değinimlerin birini altında olan topraklar, VEYA b. Altındaki cindery, fragmental, veya pumiceous materyalde eklendiğinde toprak yüzeyi ile 50 cm derinlik arasında toplam 10 cm’den daha fazla, VEYA c. densic, lithic veya paralithic değinimlere kadar 1/3 den daha fazlasına veya toplam 10 cm veya daha fazla kalınlığa sahip, VEYA, d. eğer normal yılar içersinde, toplam olarak (kümilatif) 30 günden fazla suyla doygun (veya suni drenajlı) ve 40 cm derinliğin üst sınırları içersinde organik toprak materyali içeriyorsa aşağıdaki kalınlıklardan birine sahip; 1. 60 cm’den az, eğer hacminin 3/4 veya daha fazlası moss fiber’lerinden oluşuyorsa veya nemli hacim ağırlıkları 0.1 g/cm3’ten az ise; VEYA, 2. 40 cm’den az, eğer sapric veya hemic materyaller içeriyor veya fibric materyallerin hacimce %75 den azı moss fiber’lerinden oluşuyorsa VE nemli hacim ağırlıkları 0.1 g/cm3’ten fazla ise; VEYA, 2. toprak yüzeyinden 50 cm derinliğe kadar veya glacic tabaka veya densic, lithic veya paralithic değinime kadar, hangisi daha sığsa mineral toprak materyali hacim olarak % 20’den fazla olacak VE a. mineral toprak yüzeyinden itibaren 100 cm içersinde permafrost, VEYA, b. mineral toprak yüzeyinden itibaren 100 cm içersinde gelic materyal VE mineral toprak yüzeyinden itibaren 200 cm içersinde permafrost. Organik Toprak Tanımı Organik topraklar organik toprak materyali içeren topraklardır ve aşağıdaki her iki şartı karşılar; 1. Toprak yüzeyinden 60 cm derinliğe veya densic, lithic veya paralithic değinimlere kadar or eğer daha sığsa duripan’a kadar olan kalınlık içersinde %60 veya daha fazla andic toprak özellikleri olmayan organik toprak materyali, VE, 2. aşağıdakilerden bir veya birkaçını karşılayan organik toprak materyali, a. cindery, fragmental, veya pumiceous materyalin üzerinde olup boşlukları (intercities) organik materyalle dolu olan VE direk olarak densic, lithic veya paralithic değinimlerin birini altında olan topraklar, VEYA b. Altındaki cindery, fragmental, veya pumiceous materyalde eklendiğinde toprak yüzeyi ile 50 cm derinlik arasında toplam 40 cm’den daha fazla, VEYA, Toprak Oluşumu, Sınıflandırma ve Haritalama Ders Notları Prof. Dr. İlhami Bayramin 8 c. densic, lithic veya paralithic değinimlere kadar olan kısımlarda toprağın 2/3 veya daha fazlası organik materyal olan VE mineral horizonu olmayan veya toplam 10 cm veya daha az kalınlıkta mineral horizona sahip, VEYA, d. eğer normal yılar içersinde, toplam olarak (kümilatif) 30 günden fazla suyla doygun (veya suni drenajlı) ve 40 cm derinliğin üst sınırları içersinde organik toprak materyali içeriyorsa aşağıdaki toplam kalınlıklardan birine sahip; 1. 60 cm veya daha kalın, eğer hacminin 3/4 veya daha fazlası moss fiber’lerinden oluşuyorsa veya nemli hacim ağırlıkları 0.1 g/cm3’ten az ise; VEYA, 2. 40 cm veya daha fazla, eğer sapric veya hemic materyaller içeriyor veya fibric materyallerin hacimce %75 den azı moss fiber’lerinden oluşuyorsa VE nemli hacim ağırlıkları 0.1 g/cm3’ten fazla ise; VEYA, e. toprak yüzeyinden 50 cm derinliğe kadar olan kısımda veya glacic tabaka veya densic, lithic veya paralithic değinimlerin en sığ olan kısma kadar hacimce %80 veya daha fazla organik toprak materyali. Toprak Horizonlarının İsimlendirilmesi • Toprak horizonları genetik gelişme ve ana materyalden meydana gelen sapmalar (farklılıklar)’ı belirten O, A, E*, B, C, R, harfleri ile gösterilir. • Horizonlar için kullanılan bu sembolle, ana materyalden farklılaşmanın derece, şekil ve yönüne göre ifade edilen bir tahmini göstermektedir. Ana Horizonlar ve Katmanlar • O • A • E • B • C • R • “O” Horizonları: • Organic olan limnic katman dışındaki organik maddenin baskın olduğu katmandır. • Genellikle serin ve yağışlı bölgelerin orman topraklarının en üst katını oluşturan “organik horizonlar”dır. • Bir O katmanı mineral toprak yüzeyinde yer aldığı gibi, eğer gömülü ise yüzeyin altındaki herhangi bir derinlikte de bulunabilir. A Horizonları • Toprak yüzeyinde veya bir”O” horizonunun altında oluşmuş mineral horizonlar olup – 1. İyi ayrışmış organik maddenin birikerek mineral fraksiyonlarla iyice karışması ile karakterize edilmekte ve aşağıda açıklanan E veya B horizonlarının temel karakteristiklerini taşımamakta, VEYA – 2. Toprak işleme, mera kültürü veya benzer çeşitteki toprak karıştırma işlemlerinin sonucu ortaya çıkan özellikleri içermektedir. • Bir yüzey horizonu A ve E horizonlarının ikisinin birden özelliklerini taşımasına karşın, iyi ayrışmış OM birikimi temel görünüm ise A horizonu şeklinde gösterilmelidir. • Mineral yüzeyler ayrışma ile hiç değişikliğe uğramamış olsalar bile bunların C horizonundan farklı morfolojisi vardır. Toprak Oluşumu, Sınıflandırma ve Haritalama Ders Notları Prof. Dr. İlhami Bayramin 9 • İnce katmanlı yeni alüviyal örtü veya rüzgarla taşınmış materya sürülmüyorsa A horizonu olarak kabul edilmezler. E Horizonları • Silikat killeri, Fe, Al, OM ve bunların farklı kombinasyonlar şeklinde taşınmalarının esas görünüm olduğu mineral horizonlardır. • Geriye kum, silt iriliğinde veya diğer ayrışmaya karşı koyan mineraller kalmıştır. • Ön koşul olmamakla birlikte bie E horizonu altındaki B horizonundan daha açık renktedir. • Bir E horizonu üstündeki A horizonundan önemli derecede açık renktedir ve çok az OM’ye sahiptir. • Aynı şekilde altındaki B horizonundan daha yüksek kroma rengi, daha kaba tekstürü ile ayrılabilir. • Yeri O veya A nın altı B nin üstü olmakla birlikte değişebilir. B horizonları • B:Aşağıda belirtilen özelliklerden bir veya birkaçının baskın olduğu bir horizondur. – Silikat killerinin, (Tekstürel B veya B2t) demirin aliminyum veya humusun, (Podzol B veya B2ir, B2h veya B2ir,h) birinin veya birkaçının illuviyal birikimidir. – Seski oksitlerin (Al2O3,Fe2O3) veya silikat killerinin, yalnız birinin veya herikisinin birlikte, yerinde (resudial) birikimidir. – Bu horizon, karbonatların veya daha fazla erir tuzların yıkanması dışındaki olaylarla oluşmuştur (seskioksidikB veya Latosolik B). – Demir illivasyonu görülmediği halde, altındaki ve üstündeki horizonlardan daha koyu,daha kuvvetli veya daha kırmızı renkleri vermeye yeterli seskioksit zarlarına sahip horizon (renk B veya (B)). – 1,2 ve 3’te belirtilen şartların dışında kalan şartlarla maddelerin değişmesi,yani orijinal kaya strüktürünün (yapısının) bozulması,böylece silikat killeri serbest oksitlerden biri veya herikisinin oluşumu ve tekstürdeki (bünye) hacim değişmelerine paralel olarak nem miktarında değişmelerin olmasıyla,granüler,blok gibi veya prizmatik strüktür tiplerinin oluşu (strüktürel B, veya (B)). – Böylece yukarıda açıklanmaya çalışılan esas B =(B2) horizonları:Humus podzol B (B2h), demir podzol B (B2ir), humus-demir podzol B (B2h,ir) , tekstürel B (Bt veya B2t ), seskioksidik veya Latosolik B, renk B =(B), strüktürel B=(B)’dir. • C: Toprak yapan olayların pek az etkilediği; sert kayalar dışında O, A1; A2 veya B horizonlarının da özelliklerini içermeyen, horizon veya katmanlardır. • Bunlar çoğunlukla mineral katlardır. Limnic katları da içerebilirler. • C katmanlarındaki materyaller, bunlardan geliştiği varsayılan solum’a benzerlik gösterebilir veya göstermeyebilirler. • Yeni sedimentler ve bir kürekle nemli koşullarda kazılabilen sert ana kayalar, C katmanları özelliği gösterirler. • Silika karbonatlar veya jips, eriyebilir tuzlar sertleşmemiş olsalar bile, C horizonları içerisinde yer alabilirler. Ancak bu katmanlar, üzerlerindeki bir genetik horizona bitişik olmamalıdır, aksi halde böyle horizonlar B horizonlarıdır. • “R” katları : Sert ana kayalar : Granit, bazalt, kuvarsit ve serteşmiş kireçtaşı veya kumtaşları, R sembolü ile gösterilen ana kaya örnekleridir. • Bir “R” katının ana kayası, nemli iken kürekle kazılamayacak kadar serttir. Toprak Oluşumu, Sınıflandırma ve Haritalama Ders Notları Prof. Dr. İlhami Bayramin 10