T.C
SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
Yarı Kurak Ġklim ġartları Altında Ana Materyalin Bazı Toprak Özellikleri ve Verimliliğine Etkisinin Belirlenmesi
Tülin Narin ÇINAR (KARACAN)
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ
Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalını
iv ÖZET
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ
YARI KURAK ĠKLĠM ġARTLARI ALTINDA ANA MATERYALĠN BAZI TOPRAK ÖZELLĠKLERĠ VE VERĠMLĠLĠĞĠNE ETKĠSĠNĠN BELĠRLENMESĠ
Tülin Narin ÇINAR (KARACAN) Selçuk Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü
Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı
DanıĢman: Doç. Dr. Hasan Hüseyin ÖZAYTEKĠN
Yıl: 2017, Sayfa:72
Jüri
DanıĢman: Doç. Dr. Hasan Hüseyin ÖZAYTEKĠN Üye: Prof. Dr . Sait GEZGĠN
Üye : Yrd. Doç. Dr. Æetin PALTA
Topraklar değiĢik toprak yapan faktörlerin karıĢık etkiler sonucu oluĢan kompleks bir sistemdir. Toprakların oluĢtuğu ana materyal ise toprak geliĢim süreçleri ve besin maddeleri miktarı ve elveriĢliliği üzerine son derece etkili bir faktördür. Bu çalıĢma ile Konya Karapınar‘da farklı yaĢ ve orjinli jeolojik formasyonlar üzerinde oluĢan toprakların oluĢum süreçleri ortaya konularak, ana materyalin toprakların, fiziksel ve kimyasal özelikleri üzerine etkisi belirlenmiĢtir. Bu amaçla Alüvyal, Lakustrin ve Volkanik olmak üzere üç farklı ana materyal üzerinde toplam beĢ adet profil açılmıĢtır.
Elde edilen sonuçlara göre tüm topraklarda pH 7‘nin üstündedir. Toprakların tümü çok kireçlidir ve tekstürleri kil ile kumlu killi tın arasında değiĢmiĢtir. Topraklarda tuzluluğa
v
rastlanmamıĢtır. Organik madde ana materyalden bağımsız olarak düĢük çıkmıĢtır. Toprakların kil mineralojisi benzer özellik göstermiĢtir. Primer mineraller açısından volkanik topraklar daha fazla mineral çeĢitliliğine sahiptir. Elde edilen verilerden ana materyaldeki farklılığa rağmen toprakların fiziksel ve kimyasal özelliği açısından önemli bir farklılaĢma meydana gelmediği tespit edilmiĢtir. En önemli farklılık ayrıĢabilir mineral içeriği çeĢit ve miktarında ortaya çıkmıĢtır. Buna göre volkanik toprakların potansiyel kimyasal özellikleri diğer ana materyal üzerinde oluĢan topraklara göre daha iyidir. Tüm ana materyaller de toprakların ağır metal içerikleri Cr hariç izin verilen maksimum sınır değerlerinden düĢük çıkmıĢtır.
vi ABSTRACT
MS THESIS
DETERMINATION PARENT MATERIAL EFFECTS ON SOME SOIL PROPERTIES AND PRODUCTIVITY IN THE SEMI-ARID ENVIRONMENT
Tülin Narin Çınar (Karacan)
SelçukUniversity
Institute of Science and Technology Department of Soil Science and PlantNutrition Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Hasan Hüseyin ÖZAYTEKĠN
Year: 2017, Pages: 72
Jury
Supervisor:Assoc. Prof. Dr. Hasan Hüseyin ÖZAYTEKĠN
Member: Prof. Dr. Sait GEZGĠN
Member : Assist. Prof. Dr. Æetin PALTA
Soil is a complex system resulting from the mixed effects of different soil forming factors. The main material that forms soil however is an extremely effective factor on soil development processes, amount of nutrients and its availability. This study presents soil formation processes occurring on geological formations with different ages and origins and the effect of the main material on the soil's physical and chemical efficiency. With this purpose a total of five profiles in three different main materials, which are alluvial, lacustrine and volcanic have been explained.
vii
According to the achieved results, the pH-value of all soils is over 7. All of the soil is very chalky. The texture ranged from clay and sandy clay. There was no salinity in the soil. The organic substance, regardless of the main material, was lower. The clay mineralogy of the soils showed similar features. In terms of prime minerals the volcanic soil has a bigger mineral diversity. According to the obtained data there was no important difference in terms of physical and chemical efficiency despite of differences in the main material. The most important difference emerged in the diversity and amount of biodegradable mineral content. According to this the potential chemical efficiency of the volcanic soil is higher than of the main material of the other soils. The heavy metal content of all main materials, except Cr, was lower than the allowed maximum limit values.
viii TEġEKKÜR
Yüksek Lisans tez çalıĢmamın tüm aĢamaları boyunca gerek arazi çalıĢmalarımız, profil tanımlama ve örnek alımı, gerekse laboratuvar analizleri ve değerlendirilmesinde bilgi ve eleĢtirilerini esirgemeyen danıĢman hocam, Sayın Doç. Dr. H. Hüseyin ÖZAYTEKĠN’e ArĢ. Gör. Mert DEDEOĞLU’na, destekleriyle beni motive eden sevgili aileme ve Yüksek Lisans çalıĢmalarım boyunca bana büyük destek veren eĢim Fatih ÆINAR‘a teĢekkürümü sunarım.
25.05.2017
ix ÖNSÖZ
Topraklar meydana gelirken önce kayalar toprak ana materyaline dönmekte daha sonra da ana materyalden toprak oluĢmaktadır. Geçen sürece bağlı olarak toprak oluĢumu büyük değiĢimler gösterir. Toprak oluĢumu için geçen süreç toprak niteliklerini etkiler ve ayrıĢma nispetlerini belirler. Zamanla bu etki kimyasal, mineralojik, fiziksel, jeokimyasal nispetlerin farklılaĢması veya değiĢik miktarda horizon farklılaĢması meydana gelir. Minerallerin parçalanma esnasında meydana gelen reaksiyonlar fiziksel-kimyasal çözünme, yağıĢ, dönüĢüm ve iyon değiĢimidir.
Bu tez çalıĢmasında farklı ana materyaller üzerinde geliĢen toprakların ayrıĢma nispetleri jeokimyasal, fiziksel, mineralojik, kimyasal ve morfolojik nitelikleri kullanılarak bulunmaya çalıĢılmıĢtır. Bu çalıĢmanın sonucunda gelecekte araĢtırmalara ıĢık tutacak olması çalıĢmanın en önemli çıktısını oluĢturacaktır.
Tezimin, baĢlangıcından sonuna kadar yürütülmesinde her türlü yardımını ve desteğini esirgemeyen değerli hocam Sayın Doç. Dr. H. Hüseyin ÖZAYTEKIN‘e, arazi çalıĢmalarında ve laboratuvar çalıĢmalarında yardımlarını esirgemeyen değerli hocam ArĢ. Gör. Mert DEDEOĞLU‘ na ve kendisinden manevi olarak destek ve güç aldığım çok değerli anneme, babama teĢekkürlerimi sunarım.
Bu çalıĢma Selçuk Üniversitesi BAP Koordinatörlüğü tarafından 15201080 nolu projeyle desteklenmiĢtir. Desteklerinden dolayı ilgili kuruma da teĢekkür ederim.
x
ĠÇĠNDEKĠLER
ÖNSÖZ ... ix
ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ ... xi
ġEKĠLLER DĠZĠNĠ ... xii
SĠMGELER VE KISALTMALAR ... xiii
1. GĠRĠġ ... 14 2. KAYNAK ARAġTIRMASI ... 4 3. MATERYAL VE METOT ... 11 3.1. Materyal ... 11 3.1.1. Coğrafik durum ... 11 3.1.2. Ġklim ... 11 3.1.3. Jeoloji ... 12 3.2. Metot ... 14
3.2.1. Toprak profillerinin belirlenmesi, profillerin tanımlanması ve örnekleme ... 14
3.2.2. Fiziksel ve kimyasal analiz metotları ... 15
4. ARAġTIRMA SONUÇLARI VE TARTIġMA ... 17
4.1. Fizyografik Yapı... 17
4.2. Fiziksel ve Kimyasal Özellikler ... 20
5. SONUÇ VE ÖNERĠLER ... 42
5.1. Sonuç ... 42
5.2. Öneriler ... 42
xi ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ
Çizelge-3.1: Karapınara ait yıllık ortalama iklim verileri
Çizelge-4.1: Örnek toprak profillerinin açıldığı noktaların arazi özellikleri Çizelge-4.2 : Topraktaki Ağır Metal Sınır Değerleri
Çizelge-4.3: ÆalıĢma alanına ait bazı fiziksel ve kimyasal analiz sonuçları
Çizelge-4.3 (devam): ÆalıĢma alanına ait bazı fiziksel ve kimyasal analiz sonuçları Çizelge-4.3 (devam): ÆalıĢma alanına ait bazı fiziksel ve kimyasal analiz sonuçları Çizelge-4.3 (devam): ÆalıĢma alanına ait bazı fiziksel ve kimyasal analiz sonuçları Çizelge-4.3 (devam): ÆalıĢma alanına ait bazı fiziksel ve kimyasal analiz sonuçları
xii ġEKĠLLER DĠZĠNĠ
ġekil-3.1: ÆalıĢma alanı topraklarının nem ve sıcaklık rejimi ġekil 3.2: ÆalıĢma alanı
ġekil 4.1: ÆalıĢma Alanındaki Profillere Ait Görünümler
ġekil 4.1. (devam): ÆalıĢma Alanındaki Profillere Ait Görünümler ġekil 4.1. (devam): ÆalıĢma Alanındaki Profillere Ait Görünümler ġekil 4.2: Toprak pH Skalası
ġekil 4.3: Topraktaki Katyonların Bağlanması
ġekil 4.4: Mikro Elementlerin Toprakta pH Alınım Aralıkları ġekil 4.5: Toprakta Besin Elementlerinin Hareketliliği
xiii
SĠMGELER VE KISALTMALAR Simgeler
C: Kil
CaCO3 Kalsiyum karbonat (Kireç)
CIA : Kimyasal alterasyon indeksi
CL: Killi tın
Cr: Krom
ds/m: Desisimens/metre
EC: Elektriksel iletkenlik
Fed : Sodyum ditiyonit-sitratte ekstrakte edilebilir demir
g: Gram
GPS : Küresel Konumlandırma Sistemi
HCl Hidroklorik asit
Kg: Kilogram
L : Tın
NaOH: Sodyum Hidroksit
pH: Hidrojen iyon konsantrasyonun negatif logaritması
S : Kum
SC: Killi kumlar, kum ve kil karıĢımı
SCL: Kumlu killi tın
SiC: Siltli kil
SiL: Siltli tın
% : Yüzde oranı
Kısaltmalar
KDK: Katyon DeğiĢim Kapasitesi
xiv 1. GĠRĠġ
Toprakların meydana geliĢi çok uzun seneler alır. Topraklar meydana gelirken önce kayalar toprak ana materyaline dönüĢmekte daha sonra da ana materyalden toprak oluĢmaktadır. Doğal bir varlık olan toprak birçok ürünün temelidir. Topraklar oluĢum etkilerinin ortak bileĢimi sonucunda meydana gelirler (Jenny 1941). Topraklar son 9000-10000 yıldır göçebelikten tarım toplumuna geçildiğinden beri yoğun olarak kullanılmaktadır. Topraklardan üst seviyede, verimliliğini kaybetmeden faydalanabilmek için özelliklerinin ve pedojenik süreçlerin bilinmesi önemli bir husustur.
Dokuchaev‘ in toprakların iklim, ana materyal, organizma, topoğrafya ve zamanın ortak etkileri ile oluĢtuğunu ortaya koymasından önce toprakların sadece jeolojik bir materyal olduğu konsepti oldukça yaygın bir kanaatti. Önceleri topraklar sadece ana materyalin orijinine bağlı olarak glasial topraklar, fluvial topraklar, residual topraklar gibi isimlerle tanımlanmakta ve sınıflandırılmaktaydı. TanınmıĢ Ġngiliz jeologun dediği gibi jeolojik formasyonlar kadar toprak çeĢidi bulunmalıdır sözü de bu kabulden ortaya çıkmıĢtır.
Halbuki topraklar oluĢum etkilerinin ortak bileĢimi sonucunda meydana gelirler. Geçen sürece bağlı olarak toprak oluĢumu büyük değiĢimler gösterir. Bu değiĢimler içinde mineral parçalanma ve elementlerin jeokimyasal değiĢimleri ve toprak bitki su sistemindeki döngüler gibi konular yer alır. Toprakların bireysel ayrıĢma oranları, toprak özelliklerindeki değiĢimler ve çevre Ģartlarındaki farklılıklar nedeniyle çok değiĢkendir. Toprakların oluĢumunda ana materyalin tabiatı toprakların niteliklerine etki eder ve ayrıĢma nispetlerini belirler. Zamanla bu etki kimyasal, mineralojik, fiziksel, jeokimyasal nispetlerin farklılaĢması veya değiĢik miktarda horizon farklılaĢması Ģeklinde ortaya çıkar. Toprak oluĢumunun baĢlangıcında toprakların kimyasal kompozisyonu, önemli derecede ana materyalin yapısı tarafından belirlenir. Halbuki olgunlaĢmıĢ toprağın kimyasal kompozisyonu üzerine, ayrıĢma ortamının özelliklerinin güçlü etkisi görülür. Zamanla toprağın kimyasal kompozisyonu vejetasyon, topografya ve özellikle iklim tarafından belirlenen pedeojenik süreçlerin etkisiyle ana materyalden gittikçe uzaklaĢmaya baĢlar. Bu uzaklaĢma baĢlangıçta elementlerin yeniden dağılımı Ģeklinde tezahür eder. Sonra profil de horizonlaĢma ve son olarak peyzajda toprak oluĢumu Ģeklinde ortaya çıkar (Jenkins and Jones 1980). AyrıĢma boyunca elementlerin mobilizasyonları ve yeniden dağılımları farklı elementler için; primer minerallerin çözünmesi, sekonder minerallerin oluĢumu, redoks süreçleri, materyal taĢınımı ve iyon değiĢimi gibi
farklı pedojenik süreçler nedeniyle değiĢik yollar takip ederek olur. (Middelburg, van der Weijden et al. 1988).
Ana materyalin niteliği toprak oluĢumunu ve besin elementlerinin elveriĢliliğini önemli ölçüde etkiler. Jeokimyasal olarak topraklar kayaların kimyasal veya mekanik ayrıĢmalarının bir ürünüdür. Bu ayrıĢan materyalin orijinine göre toprak verimli veya verimsiz olur. Özellikle bölgesel düzeyde jeokimyasal etütler çevre ve insan sağlığının korunmasına yönelik kararlar almada, artan miktarda önem kazanmaktadır (Shacklette and Boerngen 1984, McGrath and Loveland 1992, Salminen, Batista et al. 2005, Reimann, Äyräs et al. 2011). Toprakların jeokimyasal özeliklerinin yorumlanması sonuç olarak ana materyale ve değiĢimi hakkındaki bilgilere bağlıdır. Ayrıca ana materyalin jeokimyasal ve mineralojik özellikleri, toprakların ayrıĢma oranlarını, element içeriklerini, verimliliğini, strüktürünü, su tutma kapasitesini, tamponlama özelliğini gibi birçok çevresel özelliğini belirler. Bu nedenle ana materyalin veya ana kayanın kaynağı, pedojenik süreç ve geçmiĢteki coğrafik faktörler tarafından belirlenen jeolojik değiĢimlerin ve çeĢitliliğin anlaĢılması, jeokimyasal özelliklerin değiĢiminin yorumlanmasında ve jeokimyasal verilerin sosyal alanlarda uygulamalarında karar verme aĢamalarında kritik öneme sahiptir.
Konya da ki pedojenik Ģartlar oldukça büyük farklılıklar gösterir. Konya ili sınırları içinde birçok volkanik alan, farklı yaĢlardaki metamorfik ve tortul kütleler gibi materyallerin bulunması nedeniyle oldukça çok çeĢitli ana materyal varlığından söz edilebilir. Ayrıca bölgenin dağlık alanlar, akarsu ve göl terasları ve lakustrin karakterli ovalar, çok sayıda plataya sahip olmaması nedeniyle topografik açıdan da birçok farklı oluĢuma ve yükseltiye sahiptir. Buna bağlı olarak da çok kısa mesafelerde sıcaklık ve yağıĢta önemli değiĢiklikler göstermektedir. Özellikle yağıĢ 150‘km lik bir mesafede 250 mm den 1100 mm ye kadar değiĢim gösterebilmektedir. Bu nedenle bölgede birçok farklı toprak bulunmaktadır. Bu çeĢitliliğe bağlı olarak ürün çeĢidi ve hasat zamanları da değiĢmektedir. Bölgede toprak çeĢitleri ve özellikleri ile ilgili birçok çalıĢma olsa da farklı jeolojik formasyonların toprak verimliliğine etkilerinin değerlendirildiği çalıĢma sayısı son derece azdır.
Bu bakımdan ülkemizde çeĢitli jeolojik formasyonlar üzerinde geliĢen toprakların genetiksel iliĢkilerini kapsayan çalıĢmalar öncelikli olarak yapılmalıdır. Toprakların kimyasal ayrıĢmaları sonucu ortama salınan bazik katyonların miktarı, gelecekteki bitki besin maddelerinin elveriĢliliklerini ve toprakların kimyasal statülerini belirleyen önemli bir jeokimyasal süreçtir. Eğer toprakların ayrıĢma ile salınan bazik katyon miktarı bitkilerin alımı ve diğer yollarla kaybolan miktarı karĢılamazsa toprak verimsizleĢir ve asitleĢir. Toprakların oluĢtuğu ana materyal ise toprak geliĢim süreçleri ve besin maddeleri miktarı ve elveriĢliliği
üzerine son derece etkili bir faktördür. Özellikle ayrıĢma Ģiddetinin çok yoğun olmadığı yarı kurak alanlarda genç jeolojik formasyonlar üzerinde oluĢan topraklarda bu etki daha belirgindir.
Bu çalıĢma ile Konya Karapınar‘da farklı yaĢ ve orjinli jeolojik formasyonlar üzerinde oluĢan toprakların oluĢum süreçleri ortaya konularak, ana materyalin toprakların, fiziksel ve kimyasal verimliliğine ve ayrıĢma oranları üzerine etkisi bölgesel düzeyde belirlenmiĢtir. Dolayısıyla topraklarımızın gelecekteki besin maddeleri statüleri hakkında yorum yapılabilecek ve aynı zamanda Konya‘da önemli bir yer kaplayan söz konusu oluĢumlar üzerinde geliĢen topraklar hakkında daha detaylı bilgiye sahip olunacaktır. Ayrıca bu çalıĢmalar, toprakların farklı ekosistemlerde sürdürülebilir kullanımı için stratejiler geliĢtirmeye yardımcı olacaktır. Bu konuda gerek bölgemizde gerekse ülkemizde yapılan çalıĢmaların sınırlı oluĢu konunun önemini daha da artırmaktadır.
2. KAYNAK ARAġTIRMASI
Dinç, Kapur et al. (1987) yaptıkları çalıĢmalarda yer kabuğunda var olan birincil kayaların ayrıĢıp parçalanmasıyla toprak ana materyalinin meydana geldiğini ve toprak ana materyalini meydana getiren kayalara ana kaya dendiğini ifade etmiĢlerdir. Ana materyal dört sınıfa ayrılmaktadır.
Birincisi volkanik kayalar, ikincisi püskürük (bazalt-granit), çökelti (kumtaĢı-kireçtaĢı) ya da metamorfik (gnays-mermer), üçüncüsü taĢınmıĢ olanlar, sularla taĢınmıĢ (aliviyum-koliviyum-lakustrin-marn çökeltileri), rüzgarla taĢınmıĢ (lösler-eolin), buzullarla taĢınmıĢ (glasiyal-till), dördüncüsü de peattir.
Topraklar meydana gelirken en önemli faktör ana materyaldir. Genetik faktörler, iklim, topoğrafya ve toprak canlılarının uzun zaman diliminde karĢılıklı etkileri sonucu toprak meydana gelir. Nitekim toprak kimyasal, biyolojik, fiziksel olarak değiĢim gösteren karmaĢık ve dinamik bir sistemdir.
Ankara vadisinde toprak oluĢumu ile jeomorfik geçmiĢ arasındaki iliĢkilerini ortaya koyduğu çalıĢmada Ankara vadisinde bugünkü ve geçmiĢteki jeomorfik birimlerle vadinin kazandığı toprak çeĢitleri arasında bir iliĢki olduğunu tespit etmiĢtir (Mermut 1975).
Benzer olmayan lav akıntıları üzerinde oluĢan vertik nitelikteki topraklar Güney Doğu Anadolu Bölgesinde bulunan Karacadağ dağ eteklerinde bulunan topraklar mineralojik analizler yapılarak görüntü iĢleme yöntemi ile sınıflandırılmıĢtır. Analiz sonuçlarına göre profillerin tümünde smektit baĢat kil minerali daha sonra da kaolinit, paligorskit ve illit takip etmiĢtir. Smektit kil minerali tüm profiller de derinliğe bağlı olarak azalmıĢtır. Üçüncü ve dördüncü profiller de kaolinit ve paligorskit minerallerinin arttığını görmüĢlerdir (Uzun 2013).
Volkanik toprakların mineralojik bileĢimini ana materyalin fiziksel özellikleri, kimyasal özellikleri, toprakların meydana geliĢ zamanına ve ayrıĢma durumlarına bağlı olduğunu belirtmiĢlerdir. Kimyasal ayrıĢma nispetlerini ana materyalin tekstürü, mineralojisi ve kimyasal bileĢimi etkilemektedir (Dahlgren, Shoji et al. (1993)).
Bazalt lavları içerdikleri gazları soğuma sırasında dıĢarıya atarken, içerisin de düĢey çizgiler Ģeklinde boĢluklar meydana gelir. Fakat taban kısmındakiler lavın birleĢmesi ile yok
oldukları halde, üsttekiler varlıklarını korurlar. Bazalt kayaçların diğer bir özelliği ise, gazların çıktığı düĢey eksen boyunca bir kırılma kolaylığı kazanmıĢ olmalarıdır (ÖNEM 1996).
Ġçerisinde kuvars bulunmayan bazaltlar kolay parçalandıkları için killi topraklar meydana gelir. Bu topraklar fosfor, demir, potasyum, kalsiyum, mangan, magnezyum minerallerince zengindir (Birand 1949). Ġnce taneli yapıya sahip olan bazaltlar koyu renklidir (Seyrek 1999).
Alüviyal topraklar taĢınma esnasında ve birikiminde oluĢan değiĢimler, aĢınırken ana materyalin niteliği, Alüviyal toprakların fiziksel ve kimyasal niteliklerini etkiler. Bu topraklar nehir taĢkınlarından oluĢan birikintilerde, taĢkın alanlarda, eski akarsu yataklarında, dağ ve dağ eteklerinde, ova aralarındaki bajada bölgelerinde meydana gelmektedir. Ana materyal ile alüvyon arasında doru orantılı bağ vardır. Yani ana materyalin özelliği ne ise alüvyonda o özelliktedir (MUTLUER 1997).
Türkiye‘de kireçsiz kahverengi topraklar ve yarı yağıĢlı bölgede bulunan teraslar üzerinde meydana gelen toprakların mineralojileri incelenmiĢ ve profillerin benzer nitelik ve oluĢum zamanları gösterdiği belirtilmiĢtir (YeĢilsoy 1982).
Adana havzasında Kuvarterner kaliĢlerde jeomorfolojik ve pedojenik araĢtırmalar yapmıĢlardır. KaliĢlerin pleistosendeki özel jeomorfolojik alan ve iklim koĢullarında meydana geldiğini killi depozitlerde, kumlu depozitlerde ve ayrıĢmıĢ konglomeralardan değiĢik proseslerle kaliĢ olduğunu belirtmiĢlerdir (Kapur, Cavusgil et al. 1990).
Volkan depozitlerinde meydana gelen Ġtalya‘da Gauro ve Vico toprakların element dağılımlarında (majör-minör) ayrıĢmanın düĢük olması nedeniyle zenginleĢme/fakirleĢme nispetleri elementlerin düĢük olduğunu bulmuĢlardır (Marti, Garci et al. 2003).
Tarsus eteklerinde farklı jeomorfolojik formasyonlar da meydana gelen toprakların ana materyal ile genetiksel iliĢkileri incelenmiĢtir. Ġnceleme sonucunda eğim arttıkça toprak kalınlığının azaldığı yani ters orantı olduğunu, ana kaya içerisinde kil içeriği yüksek olan profillerde toprakların meydana gelmesi sınırlı olup Na yıkama ve dekalsifikasyonu bulmuĢlardır (Özgüncü 1976).
(Osher and Buol 1998) Peru‘da peyzaj ve ana materyalin toprak özellikleriyle iliĢkisini incelemiĢler ve bölge bulunan toprakların ana materyalin tekstürü ve arazi topografyası tarafından Ģekillendirildiğini tespit etmiĢlerdir.
Daihai Gölü çevresindeki tortullarında havza ve köken ayrıĢma nispetleri incelemeye alındıklarında organik madde içeriği, majör-minör element dağılımındaki değiĢim, parça iriliği, Sr izotoplarının bileĢimine tortulların tane boyu dağılımı, ana kaya bileĢimi ve havzada ki ayrıĢma hususlarının etkili olduğunu belirtmiĢlerdir (Jin, Li et al. 2006).
Ġklim ve ana materyalin kimyasal ayrıĢmaya olan etkisinin araĢtırma yapıldığı Misissipi Nehri etrafındaki löslerde oluĢan toprakların sıcak ve daha çok yağıĢ alan bölgelerdeki ayrıĢma nispetlerinin soğuk ve daha az yağıĢ alan bölgelere göre daha fazla olacağı tahminini yürütmüĢler fakat yapılan kimyasal analiz sonucu bu tahminin tam tersi olduğunu göstermiĢtir. Böyle bir sonucun çıkmasına araĢtırmacılar ana materyalin fiziksel niteliğine bağlamıĢlardır (Muhs, Bettis et al. 2001).
Jeokimyasal değiĢimin araĢtırılma yapıldığı Geç Pleiystosen yaĢlı Mascardi Gölü tortullarında, tortulların kimyasal bileĢimi, birçok hareketli elementler ana kaya ile iliĢkili olduğunu belirtmiĢlerdir (Roman-Ross, Depetris et al. 2002).
Sedimenter materyalde meydana gelen Kuzey Fransa topraklarının iz element dağılım ve içerikleri araĢtırılmıĢ, iz element dağılım ve içeriğine ana kayada ki değiĢim önemli derecede etki ettiğini bulmuĢlardır (Sterckeman, Douay et al. 2006).
Tanzanya‘da klastık sedimentlerde köken ve kaya ayrıĢımın kaynaklarını inceleme amacıyla jeokimyasal çalıĢmalar yapmıĢlardır. Bu çalıĢmalar sonucunda majör element jeokimyasından bölge topraklarının orta derecede ayrıĢtıkları, hafif NTE‘nin zenginleĢtiğini, ağır NTE‘nin ise yıkandığını, toprakların negatif Eu anomalisi gösterdiğini belirtmiĢlerdir (Kasanzu, Maboko et al. 2008).
Brezilya cerrado bölgesinde ki topraklarında tortul ana materyalde meydana gelen topraklarda Mg, Na, Ca ve K içeriği düĢük iken volkanik ve metamorfik ana materyalde meydana gelen topraklarda yüksek bazik katyon barındırdıklarını bulmuĢlardır (Marques, Schulze et al. 2004).
Göl tortullarında tortul kompozisyonunun iz element dağılımına etki eden faktörleri araĢtırmıĢlar, bu amaçla humik materyal, amorf ve kristalin demir oksitler, çözünmez organik ve sülfitler ile silikatlardaki iz element konsantrasyonlarını araĢtırmıĢlardır. AraĢtırıcılar iz elementlerin organik ve mineral fraksiyonlara karĢı nispi afinitelerinin, söz konusu metallerin dağılımında, düĢey değiĢiminde önemli rol oynadığını belirtmiĢlerdir (El Bilali, Rasmussen et al. 2002).
Siliklastik kayaçlarda jeokimyasal metotlarla ayrıĢma ve köken bağları incelenmiĢ, majör element dağılımı ve kimyasal alterasyon indeksi değerlerinin, dönüĢüm süreçlerinin Ģeyl ve kumtaĢı homojenizasyonunda önemli olduğu en yüksek kimyasal alterasyon indeksi değerlerini Siluriyn ve Devoniyen Ģeyllerde bulunduğunu tespit etmiĢlerdir (Bauluz, Mayayo et al. 2000).
Doğu Himayalar‘da benzer olmayan litolojilerde meydana gelen toprakların jeokimyasal niteliklerini incelemiĢler, CIA‘nın 71-92 arasında farklılaĢtığını ve yüksek miktarda ayrıĢmanın var olduğunu nadir toprak elementlerinin dağılımının silt ve kil fraksiyonu ile yüksek kolerasyona çıktığını bildirmiĢler (Caspari, Baumler et al. 2006).
Alpin Arktic Ġsveç bölgesinde kimyasal ayrıĢma ve kil mineralojisini araĢtırmıĢlar kil fraksiyonun da muskovit, klorit ve karıĢık katmanlı minerallerin dominant olduğunu belirtmiĢlerdir. KarıĢık katmanlı minerallerin ayrıĢmasını ana materyalin doğası hakkında bilgi verdiğini bölgedeki toprakların yerinde meydana gelmiĢ toprakların var olduğunu ve bölge topraklarının üstlenmiĢ olduğu karıĢık katmanlı minerallerin uzun ayrıĢma periyodu olduğunu bildirmiĢlerdir (Allen, Darmody et al. 2001).
Bitki geliĢiminin artırılmasında eksikliği en çok görülen Türkiye topraklarında fosfordur. Tüm canlılar için mutlak gerekli besin elementi olan fosfor tarım topraklarında pH 7‘nin üzerinde ve (CaCO3 ) miktarı ortalama %20‘nin üzerindedir (Cakmak, Kalaycı et al. 1999).
Toprak pH‘sı bitkilerin fosfor alımına etki etmektedir. pH‘ da örülen değiĢimler bitkilerin topraktan aldığı fosfor formlarını da değiĢtirmektedir (Barber 1995).
Peru‘da toprak nitelikleri ile ana materyal- fizyografya iliĢkileri incelenmiĢ bölgede ki toprakları ana materyalin tekstürü ve arazi topoğrafyasının Ģekil verdiği görülmüĢtür. Dört profil açılarak toprakların birçok niteliklerinin ana materyalin tekstürü ve toprakların fizyografik yapılarıyla belirlendiği tespit edilmiĢtir (Osher and Buol 1998).
Æin‘in Hainan Adası‘nda meydana gelen farklı yaĢlardaki bazaltlarda oluĢan toprakların jeokimyasal niteliklerini incelemiĢler ve kalsiyum, magnezyum, potasyum, sodyum ve silisyumun toprak meydana geliĢim sırasında büyük ölçüde yıkanırken demir ve alüminyumun biriktiğini görmüĢlerdir (Zhang, Pan et al. 2007).
Drenaj havzası olan Han Nehri sedimentlerinin nadir toprak elementleri jeokimyasını inceleyip granit ve gnaystan meydana gelen ayrıĢmıĢ profil de nadir toprak elementleri dağılımında ana kaya ve toprak arasında bir değiĢim rastlanmamıĢtır (Lee, Kim et al. 2008).
Ana materyalde var olan mineraller toprakların olgunluk evresinde büyük ölçüde değiĢime uğrar. Kayaları meydana getiren minerallerin kimyasal kompozisyonu topraklara etki etmektedir. Olun bir toprak profilin de bulunan mineraller ile kayalarda mevcut bulunan mineraller arasında iliĢkinin var olduğunu tespit etmiĢtir (MUTLUER 1997).
Toprak profilinde bazı mineraller ana materyal ayrıĢırken ve toprak profili geliĢirken üst horizonlarında rastlanmadığını görmüĢlerdir (Atalay 1973).
Kimyasal yönden bir toprağın ne kadar verimli olacağını veya verimsiz olacağını kayaç çeĢitliliğinden anlaĢılmaktadır. Fe, Mg ve Ca‘ca zengin zenin bazaltik topraklarda bulunan minerallerin verimliliğe etkisi sulama yapılarak görülecektir. Bazaltik toprakların kum fraksiyonların da görülen fosfor hidrosiapatit yapısında bulunmaktadır. Kalsiyum ve magnezyumca zengin kireçli topraklarda demir noksanlığı görülmesinin nedeni ince kirecin ortama bikarbonat vermesinden kaynaklanır. Kireç içeren topraklarda fosfor kalsiyum fosfatlar halinde alınır. Potasyumca zengin volkanik tüflü topraklarda tüfler kolayca parçalanarak verimli toprakları oluĢtururlar. Serpantin içeren topraklar verimsizdir. Bunun nedeni yüksek miktarda zehir etkisi yapan krom ve nikel bulunmasına bağlıdır (Derici 1986).
Majör ve minör elementlerinin dağılımının incelendiği Ġtalya‘nın Guuro ve Vico volkan depozitlerinde dört tane profil açılarak element dağılımını etkileyen faktörler bulunmuĢtur. Bu faktörler; iklim koĢulları, ana materyal bileĢimi, ayrıĢma ve yaĢ hali, insan aktivitesi, organik madde içeriği olduğunu bulmuĢlar ve element konsantrasyonlarının dağılımında organik maddenin önemli olduğunu belirlemiĢlerdir (Martıi, Garcıi et al. 2003).
Kalsiyum karbonatın yüzeyinde tutulup fosfat minerali Ģeklinde çökelen fosfor bitki için yarayıĢsız formda görünse de toprak pH‘sının biraz düĢürülmesi yarayıĢlı hale geçmesini sağlayacaktır. Fosforu bitki için kullanılabilir hale çözeltiye geçirmek için kireçli topraklarda asitliği meydana getiren faktörlerin oluĢturulması fosforlu minerallerin çözünürlülüğünü
artırmaktadır. Demir eksikliği görülen kireçli toprakların ferrus demiri ve organik madde adsorbsiyonu sağlayan noktalar ile rekabet eden ince kireçteki kalsiyum, demiri oksitleyerek yarayıĢsız hale geçmesini sağlamaktadır (Sayın 1999).
Bitki bünyesi için kimyasal toprak nitelikleri tek baĢına ihtiyaçları karĢılamayıp, toprak minerallerinin küçüklüğü, minerallerin büyüklüğü, absorbe ettikleri su miktarı, minerallerin Ģekilleri fiziksel verimliliğe etki etmektedir. Toprağın fiziksel verimliliğine mahsulün kalite yönünden, kantite yönünden iyi olması, bitkilerin topraktaki besin elementlerini istenilen miktarda alabilmesi etki eder. Bitki köklerinin geliĢtiği kalsit kuvars ve feldspatça zenin kumlu topraklara nazaran yerçekimi ile suyu aktif bir Ģekilde hareketine engel olmayan gevĢek ortam bulunan kumlu topraktaki minerallerin absorbe ettiği su bitkiye yeterli gelmemektedir. Sonuç olarak böyle topraklarda geliĢen bitkilerin sık sık sulanma ihtiyacı olmaktadır. Toprağın fiziksel verimliliğini artıran suyun ve havanın hareket etmesi için gözenekli ortam oluĢturan toprakta en çok rastlanan kalsitin rombik kristalleri toprakta agregatlaĢmıĢ haldedir. Ortama eriyerek kalsiyum iyonları gönderen ince kireç gönderdiği iyonlarla killeri folüke ederek fiziksel bakımından iyileĢtirmiĢtir. Killerin çevresini ince filimler Ģeklinde saran amorf alüminyum ve demir oksitleri toprağın fiziksel verimliliğini artırmaktadır; fakat kil mineralleri gibi suyu üçlü bir Ģekilde tutamadıkları için fazla miktarda toprakta bulunmaları buharlaĢma ile su noksanlıklarının fazla olmasına neden olmaktadır (Sayın 1999).
Vejetatif geliĢmeyi, hasat ettikten sonra mahsulün miktar ve kalitesine etki eden hormonların yapısında bulunan, proteinlerin, bitkilerin, enzimlerin, nükleik asitlerin yapı taĢı olan azot; topraklardaki miktarları ve bitkiye yarayıĢlı durumunun az oluĢu nedeni ile büyük önem ve gereksinim duyulmuĢtur (ROEMER and SCHEFFER 1959, KLAPP 1967, Amberger 1969).
Topraklarda bulunan potasyuma iklim koĢulları, ana materyalin yaĢı ve mineral çeĢidi etki etmektedir. Potasyum nispetleri topraklarda farklı olabilmekte ve azottan sonra bitkiler için en çok ihtiyaç duyulan besin potasyumdur. Yıkanmanın yüksek olduğu yani yağıĢın fazla olduğu bölgelerde potasyum ihtiyacı fazladır (Güzel, Gülüt et al. 2002).
Primer mineral olan mika ve feldspat potasyumca zengin minerallerdir. Bitkiler potasyumu iyon formunda iken doğrudan alır. Ġyon formunda potasyumu alabilmesi için toprak çözeltisinde çözünmesi gerekmektedir. Bitkiler kimyasal gübreler, toprak materyalinden, hayvan atıklarından, bitki atıklarından potasyum ihtiyaçlarını karĢılayabilirler.
Toprak çözeltisinde var olan potasyum az miktarda ve bitki için yararlı formdadır. Killer değiĢebilir potasyum kaynağıdır. Toprağı meydana getiren kaya mineralleri kimyasal değiĢim geçirerek toprağın en küçük parçacıkları olan killeri meydana getirmektedir. Bünyesinde en fazla potasyum barındıran kil minerali illittir. Ġllit platonik ve metamorfik topraklarda bulunan kil mineralidir. Mineral analiz sonucunda birbirine benzer nitelik gösteren illit ve paligorskit Ģu Ģekilde ayırt edilebilir; paligorskit potasyumca zengin değildir katmanları arasında magnezyum içeren kireç ve pH ‘nın yüksek olduğu topraklarda bulunur (Vayısoğlu 1997).
Bitki analizleri sonucunda az miktarda çinko konsantrasyonuna rastlanmasının nedeni bitki bünyesinde bulunan çinkonun yarayıĢlı formu azaltan yüksek demir nispetinin olduğunu bulmuĢlardır (Zhang, Römheld et al. 1991).
Æinko adsorbsiyon ve desorbsiyonunun araĢtırma yapıldığı çalıĢmada aktif kireç ve pH ile aralarında bağ olabileceği kanısına varılan Konya Havzasının ve Æukurova Bölgesi topraklarının analiz sonuçlarına bakılarak çinko adsorbsiyonu Konya Havzasında yüksek, desorbsiyon ise düĢük çıkmıĢtır. Buna karĢılık Æukurova Bölgesinde daha az çinko adsorbsiyonu, daha fazla çinko desorbsiyonu görülmüĢtür (ERENOĞLU 1995).
Mangan ve karbonun tüm toprak numunelerinde yeterli seviyede olduğu yüzde yirmi beĢinde bitkilerce alınabilir demirin az seviyede olduğu, DTPA yöntemiyle bitkilerce kabul edilebilir çinkonun kritik ve 0,5 mg.kg-1‘ ın altında bulunmuĢtur. Bu çalıĢma yetmiĢ altı toprak numunesi alınarak Konya Havzasında toplanmıĢtır (Cakmak, Sari et al. 1996).
Kalsit minerallerinin demir oksitlerle sarıldığı kireçli topraklarda çinko adsorbsiyonu bitkilerce alınamaz formda olmasında önemli olduğu tespit edilmiĢtir (Uygur and Rimmer 2000).
Volkanik ana materyal üzerinde bulunan feldspatların ilk önce amorf oksitleri daha sonra amorf oksitlerde allofanları ve son olarak demir oksitleri oluĢturmuĢlardır. AyrıĢma sonunda ara tabakalar arası allofan, allofan, halloysit, kaolinit olduğu görülmüĢtür (Murray, Harvey et al. 1977).
Majör element jeokimyasının jeomorfolojisi arasındaki bağının çalıĢıldığı cerrado bölge topraklarında bazik katyonların sedimenter ana materyalde meydana gelen topraklarda az çıktığını, kalsiyum, magnezyum, sodyum ve potasyumun volkanik ana materyal ve metamorfik ana materyalde meydana gelen topraklarda daha fazla olduğunu belirtmiĢlerdir (Marques, Schulze et al. 2004).
3. MATERYAL VE METOT
3.1.Materyal
3.1.1. Coğrafik durum
ÆalıĢma alanı Konya'nın ilçelerinden biri olan Karapınar, kent merkezinin 94 km
doğusundadır. Batısında Konya, Karatay ve Æumra; güneydoğusunda Ereğli ve Adana;
güneyinde Karaman; kuzeyinde ise Aksaray vardır. 1020 m rakımlı, 470.000 ha toplam arazisi bulunan 60.000 nüfuslu bir tarım ve hayvancılık ilçesidir.
3.1.2. Ġklim
Karapınar‘ın da içinde yer aldığı Konya Kapalı Havza‘sına ait Thorthwaite iklim sınıflandırması; ―D;B'1,d,b'2 D:Yarı Kurak B'1: mezotermal d: Su fazlası olmayan veya pek az olan b'2: Kara tesirine yakın iklim‖ Ģeklindedir. Ayrıca Trewartha Ġklim Tipi olarak ―KıĢları soğuk, yazları sıcak‖, Akdeniz iklim tipi olarak ―Kurak‖, Erinç iklim tipi olarak ―Yarı kurak‖ ve DE Martonne iklim tipi olarak ―Yarı kurak‖ iklim olarak değerlendirilebilir (DMĠ 1972, Erinç 1984, DMĠ 1988).
Karapınar‘da uzun yıllar ortalama yağıĢ 283.9 mm/yıl olup, bu oran Türkiye ortalamasının (643 mm/yıl) oldukça altındadır. Yıllık ortalama sıcaklık 110
C, yıllık ortalama buharlaĢma ise 692.02 mm‘dir. Bu bulguların izinde hazırlanan yağıĢ-buharlaĢma-sıcaklık diyagramlarına (ġekil 3.1) göre bölgenin sıcaklık rejimi mesic, rutubet rejimi ise Aridic‘dir (Krasil'nikov 2009).
Çizelge-3.1: Karapınara ait yıllık ortalama iklim verileri
Meteorolojik Elemanlar AYLAR O ġ M N M H T A E E K A Yıllık Ortalama Sıcaklık (Co) 0,00 0,45 5,20 11,90 16,40 19,20 23,20 21,30 18,20 11,20 7,90 3,20 11 Ortalama YağıĢ (mm) 29,81 27,04 26,83 37,35 38,79 25,71 5,00 2,15 8,90 22,73 28,04 38,73 283,9 BuharlaĢma (mm) 0,00 0,59 17,04 52,90 89,43 110,46 142,11 119,15 86,48 42,70 23,82 7,35 692,02
ġekil-3.1: ÆalıĢma alanı topraklarının nem ve sıcaklık rejimi
3.1.3. Jeoloji
Neo-Tetis‘in kapanmasıyla birlikte Arabistan Levhasının Anadolu Levhasının altına dalmasıyla geliĢen ve ileri evrede oluĢan çarpıĢma sonucu Bitlis/Zagros Kenet KuĢağı meydana gelmiĢtir (ġengör, Özeren et al. 1985, Dewey, Pitman et al. 1986). Bu kuĢak boyunca Miyosen‘den itibaren yaygın bir volkanik faaliyet göze çarpmaktadır (Innocenti, Mazzuoli et al. 1975).
Karapınar Ġlçesi ‘nin yaklaĢık 5-15 km doğusunda KB-GD ve KD – GB uzanımlı Miyosen volkanikleri üzerinde yer alan Kuvarterner yaĢlı on kadar volkan konisi ve maarı Karapınar volkanikleri olarak bilinmektedir. Bunlardan en önemlisi Meke Gölü Maarı‘dır. Bu jeolojik oluĢum, büyükçe bir magma cebinden yeryüzüne yükselen magma yüzeye yayılırken soğuyup çıkıĢı tıkayarak ve yüzeye yakın yerlerde çeĢitli gaz ve buhar basınçlarının etkisiyle patlama meydana gelir. Bu patlamalar sonrası maar çukurları oluĢur. Patlamalar ve gölsel sedimantasyon aynı anda cereyan ederken bazen normal stratifikasyon devam ederken bazen de ―Base Surge― tabakalanma yapısı patlama çukurları çevrelerinde gözlenmektedir (Fisher and Waters 1970, Keller 1974, Ercan and Öztunali 1982). Meke Krateri çukurları gerek süzülen sularla dolgulanan akiferler tarafından beslenen gerekse de volkanik aktivite ile açığa çıkan sularla yani içsel kökenli
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 O Ş M N M H T A E E K A Sı cakl ık (C ) B u h ar laşm a ve Yağ ış (m m )
sularla dolmuĢtur. Sonraki evrelerde geliĢen curuf, tüf ve lav çıkıĢlarının oluĢturduğu 7 adet parazit curuf konileri (Ercan 1999) Meke Krater Gölü‘nün bugünkü görünümünü sağlarken, bu çukur içindeki yükseltiler krater çukurunda yer alan sığ suların çevre akiferlere kaçmasını sağlamıĢtır (Keller 1974).
Bölge geneli dikkate alındığında inceleme alanındaki jeolojik birimler ise Karapınar volkanitleri, Maar piroklastikleri, Gölsel çökeller, yamaç molozu ve alüvyon olarak sıralanabilir.
Volkanitler Kuvarterner yaĢlı, trakiandezit ve andezit türde volkanik lav akıntıları Ģeklinde izlenmektedir. Siyah curuflar, kırmızı- siyah curuf konileri ve lavlar inceleme alanındaki Maar piroklastiklerini oluĢturmaktadır. SiO2 değerinin düĢük olması, yüksek Fe, Mg ve Ti içeriğinin yanı sıra mineralojik bileĢimleri dikkate alındığında maar proklastiklerinin bazaltik bileĢimli olduğu söylenebilir. Gölsel ve flüvyal çökeller tüf arakatkılı olarak Meke Gölü kuzeybatısı ve kuzeydoğusundaki yamaçlarda tipik olarak gözlenmektedir. Birim yaygın olarak çeĢitli seviyelerde tüflerden, konglomeradan ve marndan oluĢmaktadır. En altta yaklaĢık 7 m kalınlıkta parçalanmalı, masif ve sertçe grimsi beyaz-beyaz tüfler yer almaktadır. Bunların üzerine 1.5-2 m kalınlıkta daha çok bazalt ve curuf parçaları içeren ve derecelenmeli bir tabakalanma sunan konglomeralar bulunmaktadır. Ġstif fosil içeren yaklaĢık 9-10 m kalınlıkta marn ve tüflerle devam etmektedir. Bunların üzerine yaklaĢık 20 m kalınlıkta iyi tabaklanmalı ve çakıl seviyeleri içeren tüfler yerleĢmiĢtir. En üstte ise 10-15 m kalınlıkta kirli beyaz ve krem renkli tüfler yer almaktadır. Tabakalanmanın görülmediği bu birimde 1-1.5 m büyüklüğünde andezit bloklarını görmek mümkündür (Ayhan, Sevin et al. 1986).
Alüvyonlar ise inceleme alanının en genç birimi olup tüm kayaçları örter nitelikte ve volkanik ve sedimanter nitelikli kayaç parçalarının yer yer tutturulmasıyla geniĢ yayılımlar sunmaktadır. Yamaç molozu, özellikle Meke Gölü krater yamaçlarında yaygın olarak bulunan örtü oluĢuğu Ģeklindedir. BileĢenleri üzerindeki kayaçlardan türemiĢtir. Meke Gölü batı yamacındaki yamaç molozunda andezitik lavlar, flüvyal çökeller ve tüfler ile curuflara rastlanmaktadır.
3.2. Metot
3.2.1. Toprak profillerinin belirlenmesi, profillerin tanımlanması ve
örnekleme
ÆalıĢma alanı daha önceden yapılan çalıĢmalar ve 1/100.000 ölçekli haritalar (ÖZAYTEKĠN and Cihan 2009) kullanılarak incelenmiĢ, bölge 1/25.000 ölçekli topoğrafik harita paftaları kullanılarak gezilmiĢ ve gözlem yapılan verilerin izinde beĢ adet profil açılmıĢtır. bu beĢ profil lakustrin, alivyal ve volkanik ana materyal üzerinde tanımlanmıĢtır. Profillerin yükseklik ve coğrafi koordinatları GPS aleti ile ölçülmüĢtür.
Profillerin morfolojik özellikleri belirlenirken profil tanımlama kartları, %10‘luk HCI çözeltisi, Japon tipi renk skalası (Oyama and Takehara 1967), yüzeyi geniĢ bıçak ve saf su kullanılarak belirlenmiĢtir. Her profilin morfolojik özellikleri (Burt 2004) Soil Survey Manual yöntemleri göz önüne alınarak yapılmıĢtır. Horizonların adlandırılması ve tanımlanması (Krasil'nikov 2009)‘a göre yapılmıĢtır. Profillerden bozulmuĢ ve bozulmamıĢ toprak numuneleri laboratuvar analizleri için alınmıĢtır. Alınan toprak numuneleri plastik malzeme kullanılarak iz element bulaĢması engellenmiĢ ve plastik temiz torba yardımıyla laboratuvara taĢınmıĢtır. Laboratuvarda toprak numuneleri önce kurutulmuĢ daha sonra da 2 mm‘lik elekten elenerek analizlerde kullanılmak üzere plastik saklama kaplarında depolanmıĢtır.
3.2.2. Fiziksel ve kimyasal analiz metotları
ÆalıĢmada kullanılan söz konusu analizler aĢağıda belirtilen metotlara göre yürütülmüĢtür.
pH:1:2,5‘luk toprak-saf su süspansiyonunda pH metre ile belirlenmiĢtir (Burt 2004). EC: 1: 2,5‘luk toprak-saf su süspansiyonunda EC aleti ile belirlenmiĢtir (Richards 1954). Kireç: Scheibler Kalsimetresi ile tespit edilmiĢtir (Hızalan and Ünal 1966).
Hacim Ağırlığı: Hacim ağırlığı, 100 cm3‘lük metal silindirler içine alınan örneklerin 105 C°‘de kurutularak silindir hacmine bölünmesi ile saptanmıĢtır (Ishaq, Hassan et al. 2001).
Organik Madde: Smith-Weldon yaĢ yakma metodu ile belirlenmiĢtir (Hocaoglu 1966). DeğiĢebilir Katyonlar: Na ve K 1N amonyum asetat yöntemleri ile belirlenmiĢtir (Richards
1954).
Tekstür: Havada kurutulup 2 mm‘lik elekten elenmiĢ toprak örneklerinde parça büyüklüğü
dağılımı hidrometre metodu ile tespit edilmiĢtir (Bouyoucos 1951).
KDK: KDK sodyum asetat yöntemiyle, DeğiĢebilir Katyonlar 1N amonyum asetat
yöntemiyle belirlenmiĢtir (Richards 1954).
Serbest Demir: Amonyum oksalatta ekstrakte edilebilir Fe (Blakemore 1987), Na–
Ditiyonitte ekstrakte edilebilir Fe (Burt 2004) yöntemine göre belirlenmiĢtir.
Kil Mineralojisi ve Primer Mineraller: Primer mineraller için 2 mm‘den küçük toprak
örnekleri Mortar öğütücüde 38 mikrondan geçecek Ģekilde öğütülerek ve 2-40 2θ aralığın da X-Ray difraksiyonları çekilmiĢtir. Örneklerin mineralojik kompozisyonlarının belirlenmesi amacıyla birincil mineraller için, 2 mm‗den küçük toprak örnekleri agat havanda 38 mikrondan geçecek Ģekilde öğütülmüĢ ve 2-40 2θ aralığında X-Ray difraksiyonları çekilmiĢtir. Kil mineralleri için ise giderme, kil ayırma, kilin doyurulması ve kilin serilmesi iĢlemleri yapılmıĢ, bu amaçla NaOAC, H2O2, sodyum sitrat, sodyum dithionite iĢlemleri uygulanmıĢ, daha sonra kil fraksiyonu sedimantasyon, dekantasyon ve santrifüjleme ile ayrılmıĢ, Mg ve K ile doyurularak cam slaytlara serilmiĢtir. Kurutulan preparatların 2-15 2θ aralığın da X-Ray difraksiyonları çekilmiĢtir. Ayrıca Mg ile doyurulan örnekler gliserol ile muamele edilerek, K ile doyurulan örnekler 550 ºC‘de ısıtılarak aynı aralıkta difraktogramları alınmıĢtır (May, Helmke et al. 1979). X ıĢınları kırınımları Shimadzu XRD-6000 cihazı ile Cu tüp kullanılarak yapılmıĢtır. Ayrıca örneklerin KBr ile hazırlanan peletlerinin kızıl ötesi spektrumları alınmıĢtır (May, Helmke et al. 1979).
mm‘den küçük toprak örneklerinde, ana kayalarda ise yaklaĢık 10 g kaya parçasının öğütülmesi ile sağlanan örneklerde LiBO2 / nitrik asitte yakma yöntemiyle elde edilen ekstraklar da, Majör ve minör elementler ICP AES‘de, nadir toprak elementleri ise ICP MS‘de okunmuĢtur. Ana elementler % oksitler Ģeklinde, minör ve nadir toprak elementleri ise ppb ve ppm olarak belirlenmiĢtir. Ayrıca örneklerde yüksek sıcaklıkta yanma kayıpları ölçülerek % olarak belirlenmiĢtir (Chao and Sanzolone 1992).
AyrıĢma indekslerinin hesaplanması
Topraklarda ayrıĢmanın tanımlanması için çok sayıda indeks ortaya konulmuĢtur (Harnois 1988, Nesbitt and Young 1989). Tüm indekslerin genel prensibi benzerdir ve (Ca, Mg, K, Na) bazik katyonlar ile Al ve Si gibi katyonlar arasındaki değiĢik oranların belirlenmesine dayanır. Bu çalıĢmada profillerin ayrıĢma oranlarının sayısallaĢtırılması için aĢağıda verilen indeks kullanılmıĢtır.
Kimyasal alterasyon indeksi (CIA) (Nesbitt and Young 1989)
CIA= (100)[ Al2O3/(Al2O3 + CaO* +Na2O +K2O)]
EĢitliklerdeki CaO* değeri silikat minerallerinden kaynaklanan CaO değeridir. Bu nedenle karbonat ve apatit düzeltmesi yapılarak kullanılır. Zira silikat minerallerindeki en önemli CaO kaynaklarından biri de apatittir. Apatit düzeltmesi yapılan CaO değeri Na2O değerinden daha düĢük çıkarsa indekslerde bu değer kullanılır. Daha yüksek çıkması durumunda ise CaO değeri olarak Na2O değeri kullanılır (McLennan, Hemming et al. 1993). Bu çalıĢmada da hem kireç hem de ölçülen P2O5 değeri kullanılarak apatit düzeltmesi yapılmıĢtır.
4. ARAġTIRMA SONUÇLARI VE TARTIġMA
4.1. Fizyografik Yapı
ÆalıĢmada açılan profillerin arazi tanımlamaları Æizelge- 4.1 özetlenmiĢtir. Profiller göl tabanı (1040 m), Göl tabanı (1002 m), Göl tabanı (1012 m), Yamaç (1245) ve Etek (1011 m) üzerinde yer alan topraklardan oluĢmaktadır.
Çizelge-4.1:Örnek toprak profillerinin açıldığı noktaların arazi özellikleri
Pedon Koordinatlar Ana
Materyal Yükseklik Arazi Pozisyonu Eğim (%) Kuzey Doğu P1 37o 57‘40‘‘ 33o 12‘29‘‘ Alivyal 1040 Göl tabanı 0-2 P2 37o 42‘04‘‘ 33o 22‘40‘‘ Lakustrin 1002 Göl tabanı 0-2 P3 37o 43‘23‘‘ 33o 22‘39‘‘ Lakustrin 1012 Göl tabanı 0-2 P4 37o 46‘42‘‘ 33o 44‘49‘‘ Volkanik 1245 Yamaç 20-25 P5 37o 42‘24‘‘ 33o 32‘38‘‘ Volkanik 1011 Etek 10-15
P1
P2
P3
P4
P5
ġekil 4.1. (devam) ÆalıĢma Alanındaki Profillere Ait Görünümler
4.2. Fiziksel ve Kimyasal Özellikler
ÆalıĢılan profillere ait fiziksel ve kimyasal özelliklere ait değerler Æizelge 4.3 belirtilmiĢtir. Profillerde pH 7.43 ile 8.49 arasında değiĢmiĢtir. Toprak verimliliğini belirleyen en önemli faktörlerden biri de toprak pH‘ sıdır. Toprak pH‘ sı direk H iyonu konsantrasyonu nedeniyle bitkilere etki edebildiği gibi, bitki besin elementlerinin elveriĢliliğine ve alımına, toprak canlıları üzerine, fiksasyon üzerine ve toprak minerallerinin oluĢumuna yapmıĢ olduğu etkiler ile toprak verimliliğini etkilemektedir. Topraktaki pH‘ nın oluĢmasına etki eden faktörler karbonat miktarı ve değiĢebilir sodyumdur. Profillerin horizonlarında pH hepsinde yedinin üzerinde olup alkalidir. Yüksek pH‘ ların oluĢma nedeni ana materyal kompozisyonu ve bazik katyon içeren minerallerin varlığı ile orantılıdır. Bu durum alivyal ve lakustrin karakterdeki ana materyaller için beklenilebilir durumdur. Zira bu ana materyaller bol miktarda kireç içermektedir. Dolayısıyla yüksek pH‘lar oluĢabilmektedir. Volkanik materyal üzerinde oluĢan topraklarda ise ana materyalin niteliğine bağlı olarak kireç miktarı çoğunlukla atmosferik depozisyon miktarı ile sınırlı kalmaktadır. Ancak çalıĢma bölgesinde bulunan volkanik materyalin bazalt- andezit karakterli olması nedeniyle söz konusu ana materyal üzerinde geliĢen topraklarda da karbonat oluĢumu gözlenmiĢtir. Zira bazalt ve andezit içinde
bol miktarda amfibol, piroksen ve plajiyoklas bulunmaktadır. Söz konusu mineraller toprakta Ca‘nın birincil kaynağını oluĢturlar ve ortaya çıkan Ca karbonatlarla birleĢerek kireci oluĢturur. ÆalıĢma alanında da böyle bir oluĢum meydana gelmiĢ ve amfibol, piroksen ve plajiyoklas den ortaya çıkan Ca kireci oluĢturmuĢ bu da pH nın 7 den büyük olmasına neden olmuĢtur. Mineralojik analizlerde yapılan primer mineral analizleride bu bulguyu doğrulamaktadır. Sonuç olarak bölgenin etrafında bulanan yüksek kireçli kayaçlardan beslenen alüviyal ve lakustrin materyallerden oluĢan topraklarda pH‘ nın 7‘den yüksek olmasının yanında birincil Ca kaynağınca zengin primer mineraller ihtiva eden volkanik kayaçlar üzerinde oluĢan topraklarda da 7‘den yüksek pH lar gözlenmiĢtir ve çalıĢma alanında ana materyalin tabiatı pH üzerine etki yapmamıĢtır.
ġekil 4.2: Toprak pH Skalası
Toprakların elektriksel iletkenlikleri 114 ile 2037 µS.cm-1
arasında değiĢim göstermiĢtir. ÆalıĢılan profiller tuzsuz olup dağılımları düzensizdir.
Profillerde var olan organik madde miktarı % 0.16 ile % 2.89 arasındadır ve dağılımı yüzeyden derine azalan eğilim göstermiĢtir. En fazla organik madde miktarı üçüncü ve dördüncü profiller de görülmüĢtür (%2.89- 2.01). Diğer horizonlarda organik madde içeriği düĢüktür. ÆalıĢma alanında açılan profillerin birbirine çok yakın olması iklimin tüm alanlarda benzer olmasına neden olmuĢtur. Bu da arazi örtüsü üzerinde önemli bir değiĢikliğe neden olmadığı için organik madde içeriklerinde ana materyale bağlı olarak önemli bir farklılaĢma gözlenmemiĢtir. Organik madde miktarının düĢük çıkmasının nedeni yağıĢın az olması, yaz döneminin uzun ve kurak geçmesinden kaynaklanmaktadır. Derinlikle birlikte organik madde miktarı yüzey horizonlarına göre önemli miktarlarda azalma görülmüĢtür. Bu durum söz konusu profillerin açıldığı alanın mera olmasından kaynaklanmıĢtır. Topraklar organik madde içerikleri bakımından gruplandırıldığında P3 orta diğer profil de ise az sınıfında yer almıĢlardır.
KDK topraklarda 13.14-41.56 me.100g-1 arasında bulunmuĢtur. KDK ‗nın değiĢim nedeni horizonlarda kil ve organik madde içeriği ile iliĢkilidir. ÆalıĢılan profillerin bazı horizonlarında düĢük organik maddeye karĢılık yüksek KDK değeri bulunmuĢtur. Yapılan mineralojik analizler sonucunda yük yoğunluğu fazla olan smektitin varlığı KDK‘nın yüksek çıkmasına neden olmuĢtur. Yoğun olarak 2:1 tipi killer taban arazilerde. 1:1 tipi killer ise yüksek arazilerde fazla olarak bulunmuĢtur. KDK‘nın profiller de büyük farklılık gösterememesinin nedeni toprak oluĢumunun yetersiz olması nedeni ile fizyografik ünitelerde kil mineralojisi bakımından farklılaĢma meydana çıkmamıĢtır. Topraktan tek değerli katyonların yıkanması daha kolay olmaktadır. En kolay yıkanan Na+
‘dur. K+ ve NH4 + sodyum iyonlarından daha kuvvetle tutulabilmektedir. Ġki değerli katyonlar ve özellikle Ca++‘un toprak kolloidleri tarafından daha kuvvetle tutulduğu anlaĢılmaktadır.
ġekil 4.3: Topraktaki Katyonların Bağlanması
Topraklarda değiĢebilir katyonlar yüzey horizonlarda Ca+Mg>K>Na iken, yüzey altı horizonlarda Ca+Mg>Na>K olarak gerçekleĢmiĢtir. Profillerde Ca+Mg 13.13-35.42 me.100g-1, Na 0.03-16.62 me.100g-1 ve 0.41-11.84 me.100g-1 arasında değiĢmiĢtir. DeğiĢebilir katyonların miktarı derinlikle düzensiz bir değiĢim göstermiĢtir.
Buna bağlı olarak baz doygunluğu % 100 olarak bulunmuĢtur. Topraklardaki bazik katyonlar bolluk sırasına göre yüzeyde Ca+Mg>K>Na Ģeklinde iken derinlikte Ca+Mg>Na>K Ģeklinde sıralanmıĢtır. Bu durum ana materyalde bulunan feldspatların Ca ve Na‘ca zengin olduğunu göstermektedir. K‘un yüzeyde daha yüksek değerler göstermesi ise bitkisel döngü nedeniyle yüzeye taĢınması sonucu oluĢmuĢtur. Ana materyallerin de bileĢimi ve Ca ve Na‘lu (plajiyoklas) minerallerin ayrıĢmasına bağlı olarak değiĢim kompleksleri çoğunlukla Ca ve
Mg‘ca doygundur ve baz doygunluğu % 100 dür. KDK‘nın % 100 olması, düĢük yağıĢın bazların yıkanmasına yetmediğini göstermektedir. Fizyografik farklılıklarda baz doygunluğu üzerine herhangi bir etki göstermemiĢ ve tüm profillerde benzer sonuç elde edilmiĢtir.
Kireç toprak verimliliğini etkileyen önemli faktörlerden biridir. Kireç toprak yapısını oluĢması açısından önemli bir elementtir. Toprakta yaygın bir mineral olan kalsitin rombik kristalleri çoğu kez birbiriyle birleĢmiĢ ve agregatlaĢmıĢ haldedir. Bunlar su ve havanın hareketi için olumlu gözenekli bir ortam yaratarak, toprağın fiziksel verimliliğini arttırmaktadır. Üstelik ince kireç toprakta eriyerek ortama kalsiyum iyonları vermekte bu iyonlar killeri folüke ederek fiziksel bakımından uygun bir geometri oluĢmasına yol açmaktadır. Ancak yüksek kireç baĢta mikro besin elementleri olmak üzere birçok besin elementinin elveriĢliliğini azalttığı gibi makro besin elementleri ile Ca arasındaki dengeyi de bozarak onların alımını etkilemektedir. Kloroz en çok kireçli topraklarda görülen yaygın problemlerden biridir. Tüm profillerde yüksek kireç içeriğine rastlanmıĢtır. Kireç miktarı % 9.26 ile % 75.73 arasında değiĢmiĢtir. Profillerde kireç P3, P4, ve P5 profillerinde yüzey horizonlarından ana materyale doğru artma eğilimi göstermiĢtir. Profillerde HCl ile tüm horizonlarında çok güçlü reaksiyon tespit edilmiĢtir Profil tanımlamalarından da anlaĢıldığı gibi 4 ve 5 numaralı profiller hariç tüm profillerde A horizonuna ek olarak zayıf geliĢmiĢ kalsik ―B horizonu‖ veya kalsik ―C horizonu‖ yer almıĢtır. Her ne kadar profillerde bir kireç hareketi gözlense de yağıĢın az olması CaCO3‘ün yıkanmasına yetmemiĢtir. Bölgenin düĢük yağıĢ kapasitesi kirecin tamamen profilden yıkanmasına engel olmuĢtur. Kireç içeriği özellikle P1 ve P2 profillerin de olduğu gibi depolanma deseninde görülen farklılıklar nedeniyle düzensiz bir dağılım göstermiĢtir. P2 de profil içinde kumlu katmanların bulunması kireç içeriğini etkilemiĢtir. P3 de ise çok kireçli lakustrin ana materyalin yapına uygun olarak kireç içeriği hem yüksek rakamlara ulaĢmıĢ hem de ana materyale doğru artmıĢtır. P4 ve P5 ana materyal volkanik karakterli olmasına rağmen yüksek kireç bulunmuĢtur. Volkanik topraklarda bulunan kirecin 4 kaynağı olduğu bilinmektedir. Bunlar; 1. Bazaltik lavların akarken altında bulunan kireçli materyalden bünyesine parça alması, 2. Bazalta bulunan Ca‘lu minerallerin uygun ortamlarda CaCO3 oluĢturması, 3. Bazaltik lavların akmasından sonra kireçce zengin hidrotermal suların gözeneklerde kristalizasyonu, 4. Kireç içeren rüzgâr materyalleri ile rekalsifikasyondur (Kapur 1980, Gürel 1992, Karaman 1995). ÆalıĢma alanında da volkanik materyal üzerinde açılan toprakların ana materyalin özellikle andezit bazalt olması ve bu ana materyal içinde bulanan amfibollerin ayrıĢması ile ortaya çıkan primer Ca karbonatlarla birleĢerek kireci oluĢturmuĢtur. Dolayısıyla ana materyalinin yapısı farklı olmasına rağmen çalıĢılan profillerin tümü yüksek kireç içeriğine sahip olmuĢtur.
Topraklar kireç içeriklerine göre sınıflandırıldığında %15-25 den fazla kireç ihtiva eden topraklar fazla kireçli ve % 25 den fazla kireç ihtiva edenler ise çok fazla kireçli olarak sınıflandırılmaktadır. Buna göre çalıĢma alanında açılan tüm profiller çok fazla kireçli sınıfta yer almakta olup, ana materyal çeĢitliliğine rağmen tüm profillerde yüksek kireç miktarına bağlı verimlilik problemleri görülmektedir.
Tekstür toprak verimliliğini etkileyen en önemli özelliklerden biridir. Toprak tekstürü toprak havalanması, KDK, su hareketi ve faydalı su kapasitesi, agregat oluĢumu ve stabilitesi, erozyona karĢı direnç, besin elementi rezervi, toprak tavı ve ısısal özellikleri gibi birçok önemli verimlilik unsuru üzerine etki eder. Bu nedenle toprak tekstürü verimlilik üzerine doğrudan veya dolaylı önemli etkisi olduğu için dikkate alınacak ilk özelliklerden biridir. Toprakların tekstürü P4 hariç diğer profillerde kaba ve kabaya yakın tınlı kumla killi tın arasında değiĢmiĢtir. P4 ise ince bünyeli olup kil ve bir horizonda kumlu kil yapıdadır. Toprakların kil içeriği % 8.05 ile % 58.1 arasında değiĢmiĢtir. En yüksek kil içeriğine 4 nolu profil de rastlanmıĢtır. Kum içeriği % 27.9 ile 86.95 arasında değiĢmiĢtir. En yüksek kum içeriğine P2 ve P5 de rastlanmıĢtır. Zira P2 de profil de bir kum katmanının olması P5 ise kolivyal yapıda olması bu profillerde yüksek kum içeriklerinin saptanmasına neden olmuĢtur. Silt içerikleri ise % 2.5 -30.0 arasında dağılım göstermiĢtir. Toprak tekstürüne ana materyalin etkisi P4 gözlenmiĢtir. Bu profilin andezit- bazalt yapıda bulunması nedeniyle sahip olduğu yüksek miktardaki ferrromagnezyumlu mineraller ile feldspatların kolay ayrıĢabilir olması bu profilin daha ince yapıya sahip olmasına neden olmuĢtur. Bu özellikleri itibariyle P4 ve P5 dıĢındaki profiller tekstürel anlamda çok sorunlu görülmemektedir. P4 de ise yüksek kil içeriği nedeniyle özellikle fiziksel verimliliğine olumsuz etki yapabilecektir. P5 ise yüksek kum içeriği nedeniyle faydalı su kapasitesi ve besin elementleri miktarı açısından sorunlu görülmektedir. Faydalı su kapasitesi anlamında P3‘de de kısıtlamalar görülebilecektir.
Hacim ağırlığı toprak fiziksel verimliliğine etki eden önemli faktörlerden biridir. Zira yüksek hacim ağırlığı genelde toprak sıkıĢmasının bir sonucudur. Bu da toprak gözenekliliğini azaltarak havalanma kapasitesini ve faydalı su tutma kapasitesini düĢürür. Bu nedenle yüksek hacim ağırlığı toprak verimliliği için istenmeyen bir durumdur. Hacim ağırlığı değerleri 0.94 – 1.66 g cm-3
arasında değiĢim göstermiĢtir. Genelde hacim ağırlığı değerleri normal sınırlar içinde saptanmıĢtır. Ancak özellikle bazı horizonlarda ortaya çıkan yüksek kil içeriği ve kilin sıkı paketlenmesi nedeniyle yüksek değerler gözlenmiĢtir. Ancak hacim ağırlığına ana materyalin direk bir etkisi gözlenmemiĢtir.
(Huang 1988)‘ya göre asit oksalat; amorf yapıda olan Sodyum ditiyonit-sitrat ise; daha çok, kristalin oksitlerdeki demiri (Fed), ekstrakte etmektedir. Sodyum ditiyonit-sitrat ile ekstrakte edilen demir serbest demir olarak da bilinir ve ayrıĢma artıkça miktarı artar. Ditiyonit-citrat-bikarbonat da humus kompleksleri, allofan benzeri bileĢikler ve hidros-oksitlerdeki Fe ve Al‘u ekstrakte etme yeteneğine sahiptir (Wada, 1977). Ancak diğer çözücülerin aksine kristalin formdaki bileĢikler üzerine daha etkilidir. Profillerde Fed % 0.06 ile % 0.51 arasında dağılım göstermiĢtir. ÆalıĢılan profiller de Fed değerleri oldukça düĢüktür ve söz konusu değerler incelendiğinde farklı ana materyallere bağlı olarak profiller arasında P4 hariç anlamlı bir değiĢim gözlenmemiĢtir. P4 de ise daha yüksek değerler elde edilmiĢtir. Bu durum ana materyalin bileĢimi ile ilgilidir. Fed topraklarda ayrıĢma oranı hakkında fikir vermektedir Bu değerden de anlaĢıldığı gibi, toprak ayrıĢma dereceleri üzerine ana materyalin etkisi çok belirgin olmasa da P4 ün biraz daha fazla ayrıĢtığını söylemek mümkündür. Yüksek ayrıĢma aĢırı yıkanma olmadığı durumlarda bitki besleme açısından olumlu bir durumdur. Zira ayrıĢma ile ortaya çıkan besin elementleri ya doğrudan bitkiler tarafından alınır ya da değiĢebilir halde kolloidlerce tutulur. Bölgenin çok kurak olması ayrıĢma dereceleri açısından ana materyalin farklılığına rağmen önemli bir farklılaĢmanın oluĢmasını önlemiĢtir. Söz konusu değerler profillerdeki kristalize demir bileĢiklerinin kristalizasyon derecelerinin benzer olduğunu da göstermektedir. Fed genel olarak yüzeyden derine doğru azalma eğilimi göstermektedir. Bu durum ayrıĢmanın derinlikle birlikte azaldığını ortaya koymaktadır.
CIA değeri kimyasal ayrıĢma ile Ca, Na ve K gibi bazik katyonların minerallerden uzaklaĢması iĢlemine dayanır ve toprak içerisinde birincil ve ikincil minerallerin oranını yansıtan bir değerdir. AyrıĢmanın bir ölçüsü olarak kimyasal ayrıĢma indeksi CIA, (Nesbitt and Young 1989) tarafından belirtilen formüle göre hesaplanmıĢtır. CIA hidrolitik ayrıĢma ile feldspatların killere alterasyonun derecesini yansıtır ve nispi olarak kil miktarına iĢaret eder. Yoğun olarak ayrıĢmıĢ ve bol miktarda kaolinit gibi residüyel killer veya gibsit gibi mineralleri içeren toprak veya sedimentlerde CIA değeri 100‘dür. AyrıĢmamıĢ üst kaya kabuğu için ise bu değer 50 dir (Fedo, Nesbitt et al. 1995). CIA değerleri 59.54 ile 83.31 arasında değiĢmiĢtir. En yüksek CIA değerlerine P4 de rastlanmıĢtır. Bu durum serbest demir değerleri ile de uyum içindedir. P2 ve P5 in kumlu sedimentlerle, kolivyal karakterde olması en düĢük CIA değerlerinin bu profiller de gözlenmesine neden olmuĢtur. CIA değerleri de göstermektedir ki artan ayrıĢmaya bağlı olarak en yüksek kimyasal verimlilik değerleri P1 ve P4 de görülmüĢtür. Ancak CIA değerlerinin oluĢmasında ana materyalden daha çok ayrıĢma ortamının özellikleri etkili olmuĢtur.
CIA değerleri çok az ayrıĢmıĢ (50-60), az ayrıĢmıĢ (60-70) orta derecede ayrıĢmıĢ (70-80), ileri derecede ayrıĢmıĢ (80-90) ve aĢırı derecede ayrıĢmıĢ (90-100) olarak sınıflandırıldığında çalıĢma alanındaki toprakların tümü farklı fizyografik seviyelerinde olmalarına rağmen aynı sınıf içinde yer aldıkları görülmektedir. CIA değerlerinin profiller arasında değiĢim aralığının sınırlı olması ve aynı sınıf içinde yer alması ve toprakların horizon dizilimindeki bazı küçük farklara rağmen genel olarak benzer yapıda olması, fizyografik seviyelerine bağlı olarak toprak oluĢumu için süreçlerin farklı olmasına rağmen benzer ayrıĢma süreçlerine uğradıklarını ve ayrıĢma derecesinin benzer olduğunu göstermektedir.
Toprakların besin elementi içerikleri ana kayanın mineralojik yapısıyla doğrudan ilgilidir. Özellikle ayrıĢmanın ve yıkanmanın düĢük olduğu kurak bölgelerde ve oluĢumunun baĢlangıcındaki genç topraklarda bu etki daha yoğun görülür. Kayalar ayrıĢarak toprağa dönüĢtüğünde, topraktaki mineral maddelerde kayıp ve kazançlar olmaktadır. Ana materyalin bünyesinde bulunan mineraller, özellikle toprakların olgunluk safhasında önemli değiĢime uğramaktadır. Mineral elementlerle iklim arasındaki birbirini etkileyen kimyasal bağlantılardan dolayı, toprak profili boyunca rastlanan elementlerle ana materyaldeki elementler arasında değiĢik seviyede azalma, çoğalma, yeni element ilavesi ve bazı elementlerin veya mineral maddelerin kaybı görülmektedir.
Topraktaki bitki besin maddelerinin önemli bölümü ana kayadaki (veya ana materyaldeki), minerallerin ayrıĢması sonucunda serbest kalıp, toprağa intikal eden iyonlardır. Organik madde topraktaki bitki besin maddelerinin diğer bir kaynağıdır. Toprağa ayrıca; sızıntı suyu, taban suyu, yağıĢlar ve gübreleme ile de bitki besin maddeleri katılmaktadır.
Toprakta Fe3+ (ferric) iyonu pH 3-5 arasında çözünürdür ve bitkiler tarafından faydalanabilir (pH 7 ve biraz üzerine kadar). Fe2+
iyonu ise pH 8‘e kadar bitkiler tarafından faydalanabilir. Fizyolojik aktif demir, metalorganik yapıda bulunur ve oksijen taĢınmasında oksitleyici katalizör veya enzim olarak kullanılır. Demir bitkilerin solunum iĢlemi enzimlerinde çok önemli bir role sahip ve bitkilerin fotosentez sistemlerinde de aktif bir elementtir. Demir eksikliği en önemli eser element eksikliği olarak sıklıkla karĢılaĢılır. Demir eksikliğinin baĢlıca görünen semptomu büyüme aĢamasında yapraklarda benekli klorofillerin oluĢmasıyla anlaĢılmaktadır. Eksikliğin fazla olduğu durumda ise yaprağın yeĢil rengi tamamen kaybolabilmektedir. Toprakta bulunan demirin yarayıĢlılığı üzerine, toprak pH'sı, toprak çözeltisinde ve suyunda bulunan bikarbonat iyonlarının miktarı, ortamda bulunan kalsiyum ve magnezyum karbonatların, PO4
iyonlarının ve bakır, mangan, molibden ve çinko gibi ağır metallerin miktarları da etkili olmaktadır. Kurak ve yarı kurak bölgelerde oluĢan topraklarda yetiĢtirilen bitkilerde eksikliği en çok görülen mikro besin maddesi
demirdir. Bitkilerde demir eksikliği görülmesi, demirin yetersiz olmasından ziyade, kurak koĢullar nedeniyle toprakta fazla miktarda kireç bulunması ve toprak pH'sının yüksek olmasından kaynaklanır. Demir eksikliği sonucu oluĢan kloroz özellikle fazla kireçli topraklarda daha çok görülür. Æünkü kireç, bitkiye yarayıĢlı durumda bulunan demiri toprakta bağlar ve yararsız duruma getirir. Aynı Ģekilde ortamda mangan, bakır, çinko ve ağır metallerin fazla miktarda bulunması, bitkilerin demir alımlarını olumsuz yönde etkilemekte ve sonuçta bitkiler demir eksikliği göstermektedirler. Demir, bitki yapraklarındaki yeĢil rengi meydana getiren klorofilin teĢekkülünde rol oynamaktadır. Demir, bitkilerde önemli fizyolojik iĢlevleri olan pek çok biyokimyasal tepkimeleri aktive eder. Protein sentezi üzerinde etkili olan demirin ortamda yeteri kadar olmaması durumunda bitkilerde protein oranının azaldığı buna karĢılık organik azotlu bileĢiklerin arttığı gözlenmiĢtir. Demir eksikliği belirtileri bitkilerin genç yapraklarında ve özellikle son çıkan yapraklarda, damarlar arası sararma Ģeklinde ortaya çıkar. Demir eksikliğinde en ince yaprak damarlarının dahi yeĢil renklerini korumalarına karĢın, damarlar arası düzgün bir Ģekilde tamamen sarı bir renk almaktadır. Fe toprakta oldukça bol bulunmasına rağmen özellikle kireçli topraklarda alınabilir miktarının çok düĢük olması nedeniyle sık sık eksikliğinin görüldüğü bir elementtir. Bitki köklerince demir, Fe+2
iyonu formunda absorbe edilir ve iyonun kök üzerine dek taĢınması demir-Ģelatlar biçiminde olabilmektedir. Demiri, Fe+3 formunda içeren bileĢiklerin düĢük çözünürlüğü, bu elementin (Fe+3
) yararlılığını ve bitkilerce alımını Ģiddetli olarak sınırlarlar. Toprak çözeltisinde demirin çözünürlüğü çok fazlasıyla pH ‘ya bağlıdır (Carson 1974). pH ‘da her birim yükselme olduğunda, Fe+3 ve Fe+2 iyonlarının çözünürlüğüde, sırası ile 1000 ve 100 kat azalma olur. Ancak pH 3 iken, demirin bitki köklerine kütle akımı ile taĢınabilmesi için toplam çözünebilir demir konsantrasyonu yeterli düzeyde olur. Ayrıca normal toprak pH‘sı değerlerinde, yayınma ve kök değinimi gibi yollarla köklere kadar taĢınması için yeterli miktarda olduğunda bile, yararlı demir miktarının, bitki istekleri için yetersiz düzeyde olmaktadır (GÜZEL, GÜLÜT et al. 1992). ÆalıĢılan profillerde Fe miktarı 0.58-5.05 mg.kg-1 arasında değiĢmiĢtir. Fe içeriği sadece P4 de orta ve fazla seviyede iken diğer profillerde az düzeydedir. Fe içeriği çok düzenli olmasa da genel olarak derinlikle azalma eğilimindedir. En yüksek Fe içeriği P4 de görülmüĢtür. Bu durum yüksek miktarda biyotit gibi Fe‘li mineraller içeren volkanik ana materyalin yapısıyla uyum içindedir. Nitekim mineralojik analizler sonucu tespit edilen biyotit varlığı da bu durumu desteklemektedir.
