Mr.Muhendis
18.02.2010, 16:53
Toprak strüktürü genellikle toprak tanelerinin diziliş durumu olarak tarif edilir. Tane terimiyle toprağın kum,mil ve kil gibi fraksiyonları ifade edilir, fakat bunların kümeleşmesiyle oluşan agregatlarda strüktürel anlamda tane terimine girer ve bunlara sekonder toprak tanecikleri denir. “Buna göre toprak strüktütü kum, mil, kil gibi primer toprak tanecikleri ile agregat veya sekonder toprak tanecikleri denilen toprak elemanlarının belirli yapısal desenler halinde dizilmesi sonucu oluşur.”
1. Toprak Strüktür Tipleri
Agreagatların genel şekilleriyle belirlenmekte olup başlıca dört kısma ayrılır.
Levhalı strüktür
Prizmatik strüktür
Blok strüktür
Granüler strüktür
Levhalı Strüktür: Yatay eksenlerin, düşey eksenlerinden daha uzun agregatların oluşturduğu strüktür tipidir. İşlenmemiş toprakların üst ve alt katmanlarında bulunur. Diğer strüktürel şekillerin çoğu toprak oluşum faktörlerinin etkisi altında meydan geldikleri halde, levhalı strüktür oluşumu ana materyal ile ilgilidir. Su ve buzun etkisi altında kalmış ana materyalden oluşan topraklarda görülür.
Prizmatik Strüktür: Yatay eksenlerin düşey eksenlere göre daha az gelişmiş agregatların oluşturduğu strüktür tipidir. Boyları bulundukları topraklara göre farklı uzunlukta olup bazen 15 cm’ den uzun olabilir. B horizonları için karakteristiktir.
Blok Strüktür: Yatay ve düşey eksenlerin birbirine yaklaşık olarak eşit agregatlarda oluşur. Agregatlar düzensiz altı yüzeyli şekillerdir. Küp benzeri de denilen strüktür tipinde küpün kenarları keskin, paralele kenar şeklindeki yüzeyler belirli ise “blok strüktür”. Eğer yüzeyler yuvarlanmış ise “ceviz strüktür” adı verilir.
Granüler Strüktür: Yatay ve düşey eksenleri eşit yuvarlak şekilli agregatların oluşturduğu strüktür şeklidir. Çapları 1.5 cm’ den küçük olan agregatlar gevşek şekilde dizildiklerinden birbirinden kolayca ayrılabilirler. Bu strüktür tipine organik maddece zengin toprakların yüzey katmanlarında ( A horizonunda ) rastlanır.
2. Strüktür Sınıfları
Büyüklüklerine göre 5’e ayrılır.
Çok iri (>10 mm) (fakat blok tipte 5 cm)
İri (5-10 mm) (fakat blok tipte 2-5 cm)
Orta (2-5 mm ) (fakat blok tipte 1-2 cm)
İnce (1-2 mm ) (fakat blok tipte 5-10 mm)
Çok İnce ( 1 mm ) (fakat blok tipte 1-5 mm)
3. Strüktür Dereceleri
Agregatların devamlılık ve stabiliteleri ile bunların birbirinden ayrılma kolaylıkları esas alınarak;
Zayıf gelişmiş,
Zayıfça gelişmiş,
Orta gelişmiş,
İyi gelişmiş,
Kuvvetli gelişmiş
olmak üzere 5’e ayrılır. Ayrıca her derece içerisinde bir çok değişik kademelerde bulunabilir.
4. Toprak Strüktürünün Oluşumu
Toprak agregatlarının veya strüktürel ünitenin oluşum mekanizması toprak strüktürü ile ilgili problemin en önemli kısmını oluşturur. Kümeleşme olayı eloktrokinetik bir olaydır. Yüksek zeta potansiyeline sahip kolloidler süspansiyon içinde birbirleriyle çarpıştıklarında birbirlerini iterler. Eğer zeta potansiyeli düşecek olursa çarpışan taneler çökelir ve kümeleşme olur. Stabil agregat oluşmasında primer taneler su içinde dispers olmayacak kadar sıkı bir şekilde bağlanmıştır. Yani toprak strüktürünün oluşması için kümelerin primer tanelerinin birbirleriyle çimentolanmalarına ihtiyaç vardır.
Toprakta strüktür oluşumuna katyonlar, kolloidal killer, organik madde, hidrate Al ve Fe oksitleri, pH, iklim, ıslanma, kuruma ve donma, bitki kökleri, mikroorganizmalar, toprak işleme gibi faktörler etki eder.
5. Toprak Strüktürünün Tarımdaki Önemi
Bitkilerin gelişme ortamı olan topraktan besin maddesi, su ve hava gereksinimlerini karşıladıkları bilinmektedir. Besin maddelerinin toprakta yeterli ölçüde bulunması veya gübreleme yoluyla yeteri kadar besin maddesinin toprağa ilavesi genellikle verimlilik bir ölçü olarak kabul edilmektedir.
Toprak havası ve suyu arasındaki ilişkiler strüktüre bağlıdır. Eğer yeterli oranda su yoksa, bitkiler besin maddelerini alamaz ve kullanamaz ve fizyolojik gelişimlerini tamamlayamazlar. Eğer zayıf strüktürel yapı ve düşük porozite nedeniyle havalanma koşulları elverişsiz ise yetersiz oksijen nedeniyle solunum yavaşlar, çimlenme, gelişme geriler. Zayıf gelişmiş bir kök sistemi, yarayışlı bitki besin maddelerinin bulunduğu toprak hacmini de sınırlar. Ayrıca elverişli olmayan hav ve su ilişkileri ve mikroorganizma faaliyeti ve nitrifikasyonu da sınırlar.
6. Toprak Strütürüne Bağlı Toprak Özellikleri
Genel anlamda toprak tanelerinin diziliş durumu olarak ifade edilen toprak strüktürüyle, strüktüre bağlı toprak özelliklerini birbirinden ayırmak gerekir. Örneğin toprağın volüm oranı porozitesi, boşluk miktarı ve tipleri sütrüktürel yapıyla ilgili olmakla birlikte toprağın doğal yapısı su ve havayla olan ilişkileriyle de yakından ilgilidir. Toprakların su ve hava kapasiteleri suyun ve havanın toprak içerisindeki hareketleri strüktür ile ilgili özellikleridir.
6.1. Toprakların Volüm Ağırlığı
Volüm ağırlık boşluklarıyla birlikte birim toprak hacminin ifade eden bir ağırlık ölçüsü olduğundan toprak tanelerinin dizilişi, sıkılığı veya gevşekliği ve toprak strüktür tipinin etkisi altındadır. “ Birim hacimde katı madde ve boşlukları içeren, doğal yapısı bozulmamış durumdaki kuru toprağın ağırlığına veya aynı hacimde +4 0C’deki suyun ağırlığına, oranı suyun volüm ağırlığı denir. Strüktürel yapı ve agregatların büyüklük, miktar ve oranlarındaki değişmeler, kültürel işlemler ve toprakların sıkıştırılması toprakta volüm ağırlık değerlerinin değişmesine neden olur.
6.2. Toprakların Özgül Ağırlığı
İçersindeki suyu ve havası atılmış 1 cm3 hacmindeki katı toprağın gram olarak ağırlığına özgül ağırlık denir. Diğer bir tanımlamayla; birim hacimler içersinde hiçbir boşluk olmaksızın kuru bir toprağın ağırlığına oranı toprağın özgül ağırlığını verir.
6.3. Toprak Porozitesi
Toprak tanelerinin diziliş şekli, toprak boşluklarının (porlarının) şekil, büyüklük ve toprak miktarına etki eder. Toprak porozitesi, toprak hacminin katı taneler tarafından işgal edilmeyen %’si olarak tanımlanır. İçersinde hiç su içermeyen bir toprağın boşlukları hava ile doludur. Nemli bir toprağın boşluklarında ise hava ve su bulunur. Suyla doymuş bir toprağın boşlukları ise yalnızca su tarafından işgal edilmiştir.
Boşluklardaki hava ve suyun bulunuş oranları porların büyüklüğüne, porların büyüklüğü ise toprak tanelerinin büyüklük ve dizilişlerine bağlıdır.
Tınlı bünyeli bir toprağın toplam boşluklar hacmi %50 dolayındadır. Bu değer kumlu topraklarda %50’nin üzerine çıkar.
Bir toprağın porozitesi özgül ağırlık ve volüm ağırlıklarından hesaplanır;
Porozite = özgül ağırlık - (volüm ağırlığı x 100) / özgül ağırlık
Porozite = 100 - (volüm ağırlık x 100) / özgül ağırlık formülleri kullanılabilir.
Formüller boşlukların hacim olarak yüzdesini verir, büyüklüklerini karakterize etmez.. (2). Formülde toprak kitlesinin hacmi 100 kabul edilmektedir. Buradan gidilerek toprağın katı maddeler hacmi de hesaplanabilir.
katı maddeler hacmi= volüm ağırlık x 100 / özgül ağırlık
katı maddeler hacmi= 100-% boşluklar hacmi.
Toprağın % nem kapsamı bilindiği takdirde, su ile dolu ve hava ile dolu boşlukların hacmi de ayrı ayrı bulunabilir.
Su ile dolu boşlukların hacmi % nem kapsamı x volüm ağırlık.
Hava ile dolu boşluklar hacmi = Porozite – su ile dolu boşluklar hacmi
Toprak porozitesi, toprak strüktürünün karakterize edilmesinde önemli rol oynar. Örneğin killer kumlara göre toplam poroziteye sahip olurlar fakat boşluklar küçük ve çok sayıdadır. Kumlar ise az sayıda büyük boşluklara sahiptirler. Bu nedenledir ki, killerin su tutma kapasiteleri yüksek, geçirgenlikleri yavaş, kumların ise su tutma kapasiteleri düşük, su geçirgenlikleri fazla, drenajı hızlıdır. Optimum toprak strüktür özellikleri kapillar boşlukların, kapillar olmayan büyük boşluklara oranıyla ilgilidir. Kapillar olmayan boşluklar hacmi suyu sıkı bir şekilde tutmayan büyük boşlukların hacimlerinin toplamına eşittir ve bunlar normal olarak hava ile doludur.
Formüller boşlukların hacim olarak yüzdesini verir, büyüklüklerini karakterize etmez.. (2). Formülde toprak kitlesinin hacmi 100 kabul edilmektedir. Buradan gidilerek toprağın katı maddeler hacmi de hesaplanabilir.
% katı maddeler hacmi= volüm ağırlık x 100 / özgül ağırlık
% katı maddeler hacmi= 100-% boşluklar hacmi.
Toprağın % nem kapsamı bilindiği takdirde, su ile dolu ve hava ile dolu boşlukların hacmi de ayrı ayrı bulunabilir.
Su ile dolu boşlukların hacmi % nem kapsamı x volüm ağırlık.
Hava ile dolu boşluklar hacmi = Porozite – su ile dolu boşluklar hacmi
Toprak porozitesi, toprak strüktürünün karakterize edilmesinde önemli rol oynar. Örneğin killer kumlara göre toplam poroziteye sahip olurlar fakat boşluklar küçük ve çok sayıdadır. Kumlar ise az sayıda büyük boşluklara sahiptirler. Bu nedenledir ki, killerin su tutma kapasiteleri yüksek, geçirgenlikleri yavaş, kumların ise su tutma kapasiteleri düşük, su geçirgenlikleri fazla, drenajı hızlıdır. Optimum toprak strüktür özellikleri kapillar boşlukların, kapillar olmayan büyük boşluklara oranıyla ilgilidir. Kapillar olmayan boşluklar hacmi suyu sıkı bir şekilde tutmayan büyük boşlukların hacimlerinin toplamına eşittir ve bunlar normal olarak hava ile doludur.
1. Toprak Strüktür Tipleri
Agreagatların genel şekilleriyle belirlenmekte olup başlıca dört kısma ayrılır.
Levhalı strüktür
Prizmatik strüktür
Blok strüktür
Granüler strüktür
Levhalı Strüktür: Yatay eksenlerin, düşey eksenlerinden daha uzun agregatların oluşturduğu strüktür tipidir. İşlenmemiş toprakların üst ve alt katmanlarında bulunur. Diğer strüktürel şekillerin çoğu toprak oluşum faktörlerinin etkisi altında meydan geldikleri halde, levhalı strüktür oluşumu ana materyal ile ilgilidir. Su ve buzun etkisi altında kalmış ana materyalden oluşan topraklarda görülür.
Prizmatik Strüktür: Yatay eksenlerin düşey eksenlere göre daha az gelişmiş agregatların oluşturduğu strüktür tipidir. Boyları bulundukları topraklara göre farklı uzunlukta olup bazen 15 cm’ den uzun olabilir. B horizonları için karakteristiktir.
Blok Strüktür: Yatay ve düşey eksenlerin birbirine yaklaşık olarak eşit agregatlarda oluşur. Agregatlar düzensiz altı yüzeyli şekillerdir. Küp benzeri de denilen strüktür tipinde küpün kenarları keskin, paralele kenar şeklindeki yüzeyler belirli ise “blok strüktür”. Eğer yüzeyler yuvarlanmış ise “ceviz strüktür” adı verilir.
Granüler Strüktür: Yatay ve düşey eksenleri eşit yuvarlak şekilli agregatların oluşturduğu strüktür şeklidir. Çapları 1.5 cm’ den küçük olan agregatlar gevşek şekilde dizildiklerinden birbirinden kolayca ayrılabilirler. Bu strüktür tipine organik maddece zengin toprakların yüzey katmanlarında ( A horizonunda ) rastlanır.
2. Strüktür Sınıfları
Büyüklüklerine göre 5’e ayrılır.
Çok iri (>10 mm) (fakat blok tipte 5 cm)
İri (5-10 mm) (fakat blok tipte 2-5 cm)
Orta (2-5 mm ) (fakat blok tipte 1-2 cm)
İnce (1-2 mm ) (fakat blok tipte 5-10 mm)
Çok İnce ( 1 mm ) (fakat blok tipte 1-5 mm)
3. Strüktür Dereceleri
Agregatların devamlılık ve stabiliteleri ile bunların birbirinden ayrılma kolaylıkları esas alınarak;
Zayıf gelişmiş,
Zayıfça gelişmiş,
Orta gelişmiş,
İyi gelişmiş,
Kuvvetli gelişmiş
olmak üzere 5’e ayrılır. Ayrıca her derece içerisinde bir çok değişik kademelerde bulunabilir.
4. Toprak Strüktürünün Oluşumu
Toprak agregatlarının veya strüktürel ünitenin oluşum mekanizması toprak strüktürü ile ilgili problemin en önemli kısmını oluşturur. Kümeleşme olayı eloktrokinetik bir olaydır. Yüksek zeta potansiyeline sahip kolloidler süspansiyon içinde birbirleriyle çarpıştıklarında birbirlerini iterler. Eğer zeta potansiyeli düşecek olursa çarpışan taneler çökelir ve kümeleşme olur. Stabil agregat oluşmasında primer taneler su içinde dispers olmayacak kadar sıkı bir şekilde bağlanmıştır. Yani toprak strüktürünün oluşması için kümelerin primer tanelerinin birbirleriyle çimentolanmalarına ihtiyaç vardır.
Toprakta strüktür oluşumuna katyonlar, kolloidal killer, organik madde, hidrate Al ve Fe oksitleri, pH, iklim, ıslanma, kuruma ve donma, bitki kökleri, mikroorganizmalar, toprak işleme gibi faktörler etki eder.
5. Toprak Strüktürünün Tarımdaki Önemi
Bitkilerin gelişme ortamı olan topraktan besin maddesi, su ve hava gereksinimlerini karşıladıkları bilinmektedir. Besin maddelerinin toprakta yeterli ölçüde bulunması veya gübreleme yoluyla yeteri kadar besin maddesinin toprağa ilavesi genellikle verimlilik bir ölçü olarak kabul edilmektedir.
Toprak havası ve suyu arasındaki ilişkiler strüktüre bağlıdır. Eğer yeterli oranda su yoksa, bitkiler besin maddelerini alamaz ve kullanamaz ve fizyolojik gelişimlerini tamamlayamazlar. Eğer zayıf strüktürel yapı ve düşük porozite nedeniyle havalanma koşulları elverişsiz ise yetersiz oksijen nedeniyle solunum yavaşlar, çimlenme, gelişme geriler. Zayıf gelişmiş bir kök sistemi, yarayışlı bitki besin maddelerinin bulunduğu toprak hacmini de sınırlar. Ayrıca elverişli olmayan hav ve su ilişkileri ve mikroorganizma faaliyeti ve nitrifikasyonu da sınırlar.
6. Toprak Strütürüne Bağlı Toprak Özellikleri
Genel anlamda toprak tanelerinin diziliş durumu olarak ifade edilen toprak strüktürüyle, strüktüre bağlı toprak özelliklerini birbirinden ayırmak gerekir. Örneğin toprağın volüm oranı porozitesi, boşluk miktarı ve tipleri sütrüktürel yapıyla ilgili olmakla birlikte toprağın doğal yapısı su ve havayla olan ilişkileriyle de yakından ilgilidir. Toprakların su ve hava kapasiteleri suyun ve havanın toprak içerisindeki hareketleri strüktür ile ilgili özellikleridir.
6.1. Toprakların Volüm Ağırlığı
Volüm ağırlık boşluklarıyla birlikte birim toprak hacminin ifade eden bir ağırlık ölçüsü olduğundan toprak tanelerinin dizilişi, sıkılığı veya gevşekliği ve toprak strüktür tipinin etkisi altındadır. “ Birim hacimde katı madde ve boşlukları içeren, doğal yapısı bozulmamış durumdaki kuru toprağın ağırlığına veya aynı hacimde +4 0C’deki suyun ağırlığına, oranı suyun volüm ağırlığı denir. Strüktürel yapı ve agregatların büyüklük, miktar ve oranlarındaki değişmeler, kültürel işlemler ve toprakların sıkıştırılması toprakta volüm ağırlık değerlerinin değişmesine neden olur.
6.2. Toprakların Özgül Ağırlığı
İçersindeki suyu ve havası atılmış 1 cm3 hacmindeki katı toprağın gram olarak ağırlığına özgül ağırlık denir. Diğer bir tanımlamayla; birim hacimler içersinde hiçbir boşluk olmaksızın kuru bir toprağın ağırlığına oranı toprağın özgül ağırlığını verir.
6.3. Toprak Porozitesi
Toprak tanelerinin diziliş şekli, toprak boşluklarının (porlarının) şekil, büyüklük ve toprak miktarına etki eder. Toprak porozitesi, toprak hacminin katı taneler tarafından işgal edilmeyen %’si olarak tanımlanır. İçersinde hiç su içermeyen bir toprağın boşlukları hava ile doludur. Nemli bir toprağın boşluklarında ise hava ve su bulunur. Suyla doymuş bir toprağın boşlukları ise yalnızca su tarafından işgal edilmiştir.
Boşluklardaki hava ve suyun bulunuş oranları porların büyüklüğüne, porların büyüklüğü ise toprak tanelerinin büyüklük ve dizilişlerine bağlıdır.
Tınlı bünyeli bir toprağın toplam boşluklar hacmi %50 dolayındadır. Bu değer kumlu topraklarda %50’nin üzerine çıkar.
Bir toprağın porozitesi özgül ağırlık ve volüm ağırlıklarından hesaplanır;
Porozite = özgül ağırlık - (volüm ağırlığı x 100) / özgül ağırlık
Porozite = 100 - (volüm ağırlık x 100) / özgül ağırlık formülleri kullanılabilir.
Formüller boşlukların hacim olarak yüzdesini verir, büyüklüklerini karakterize etmez.. (2). Formülde toprak kitlesinin hacmi 100 kabul edilmektedir. Buradan gidilerek toprağın katı maddeler hacmi de hesaplanabilir.
katı maddeler hacmi= volüm ağırlık x 100 / özgül ağırlık
katı maddeler hacmi= 100-% boşluklar hacmi.
Toprağın % nem kapsamı bilindiği takdirde, su ile dolu ve hava ile dolu boşlukların hacmi de ayrı ayrı bulunabilir.
Su ile dolu boşlukların hacmi % nem kapsamı x volüm ağırlık.
Hava ile dolu boşluklar hacmi = Porozite – su ile dolu boşluklar hacmi
Toprak porozitesi, toprak strüktürünün karakterize edilmesinde önemli rol oynar. Örneğin killer kumlara göre toplam poroziteye sahip olurlar fakat boşluklar küçük ve çok sayıdadır. Kumlar ise az sayıda büyük boşluklara sahiptirler. Bu nedenledir ki, killerin su tutma kapasiteleri yüksek, geçirgenlikleri yavaş, kumların ise su tutma kapasiteleri düşük, su geçirgenlikleri fazla, drenajı hızlıdır. Optimum toprak strüktür özellikleri kapillar boşlukların, kapillar olmayan büyük boşluklara oranıyla ilgilidir. Kapillar olmayan boşluklar hacmi suyu sıkı bir şekilde tutmayan büyük boşlukların hacimlerinin toplamına eşittir ve bunlar normal olarak hava ile doludur.
Formüller boşlukların hacim olarak yüzdesini verir, büyüklüklerini karakterize etmez.. (2). Formülde toprak kitlesinin hacmi 100 kabul edilmektedir. Buradan gidilerek toprağın katı maddeler hacmi de hesaplanabilir.
% katı maddeler hacmi= volüm ağırlık x 100 / özgül ağırlık
% katı maddeler hacmi= 100-% boşluklar hacmi.
Toprağın % nem kapsamı bilindiği takdirde, su ile dolu ve hava ile dolu boşlukların hacmi de ayrı ayrı bulunabilir.
Su ile dolu boşlukların hacmi % nem kapsamı x volüm ağırlık.
Hava ile dolu boşluklar hacmi = Porozite – su ile dolu boşluklar hacmi
Toprak porozitesi, toprak strüktürünün karakterize edilmesinde önemli rol oynar. Örneğin killer kumlara göre toplam poroziteye sahip olurlar fakat boşluklar küçük ve çok sayıdadır. Kumlar ise az sayıda büyük boşluklara sahiptirler. Bu nedenledir ki, killerin su tutma kapasiteleri yüksek, geçirgenlikleri yavaş, kumların ise su tutma kapasiteleri düşük, su geçirgenlikleri fazla, drenajı hızlıdır. Optimum toprak strüktür özellikleri kapillar boşlukların, kapillar olmayan büyük boşluklara oranıyla ilgilidir. Kapillar olmayan boşluklar hacmi suyu sıkı bir şekilde tutmayan büyük boşlukların hacimlerinin toplamına eşittir ve bunlar normal olarak hava ile doludur.