Kurak Bölgelerin Toprak ve Sularındaki Çözünebilir Tuzlar
Karbonatlar
Sülfatlar
Klorürler
Nitratlar
Boratlar
Karbonatlar
Karbonik asitin tuzları, topraklarda, çöllerde ve yarı çöllerde, steplerde ve hatta orman
steplerindeki taban sularında fazla miktarlarda bulunurlar.
Kalsiyum karbonat
Kalsiyum karbonat, çözünürlüğü çok az (0.0131 g/L) olan bir tuzdur. Karbonik asidin bulunması durumunda, kalsiyum bikarbonat oluşur (CaCO3 + H2CO3
Ca(HCO3)2. Bunun sonucu olarak, kalsiyum karbonatın çözünürlüğü hızla artarak 0.06- 0.l4 g/L'ye ulaşır. Kalsiyum karbonat çözeltisi, kuvvetli bir baz ve zayıf bir asidin tuzu olarak yüksek bir bazik reaksiyon (pH 10-10.2) gösterir. Buna karşılık karbonik asitin bulunuşu, kalsiyum bikarbonat çözeltisinin pH'sını düşürür (pH 7.5-8.5).
Kalsiyum karbonat
Az çözünürlük nedeniyle, topraklarda CaCO3'ın bulunuşu bitkilerin birçoğu için zararlı değildir. Bununla beraber, yarı tropik ve tropik bölgelerin asit karakterli topraklarında yetişen bitkilerde (kahve, kakao, çay, muz, narenciye vb.) ortamda yüksek kalsiyum karbonat bulunduğu durumlarda kalite ve kantite düşer.
Taban suları ve akarsuların birçoğu, fazla miktarlarda çözünmüş kalsiyum karbonat içerirler. Sularla taşınmış depozitlerin yüksek oranda (% 2-% 15) kalsiyum karbonat içermelerinin nedeni budur.
Kireçli taban suları yüzeye yakın ise, buharlaşma sonucu önemli miktarda
kalsiyum karbonat toprak horizonlarında birikir. Step, çöl toprağı ve löslerdeki CaCO3 miktarı % 20 - % 80 arasında değişebilir. Bu tip topraklarda horizonlar kuvvetli bir şekilde çimentolaşmıştır ve bitki kökleri ile sulama suyu için
geçirimsiz hale gelmişlerdir. Bu tip örneklere Acıpayam ve Denizli ovaları başta olmak üzere ülkemizin birçok yerinde rastlanmaktadır.
Magnezyum karbonat
Magnezyum karbonatın çözünürlüğü kalsiyum karbonattan daha fazladır (0.1 g/L). Karbonik asidin mevcudiyeti durumunda,
çözünürlüğü hızla artar ve magnezyum bikarbonat oluşur.
Magnezyum karbonat kuvvetli bir baz ve zayıf bir asitin tuzu olduğundan, alkalin hidrolizi sırasında, çözeltisi fazla alkalindir (pH l0'a yükselebilir).
Bu alkalinite bitkilerde strese neden olabilir. Topraklarda serbest magnezyum karbonat bulunuşu, verimliliği azaltması nedeniyle olumsuz bir faktördür. Buna karşın, topraklarda serbest formda magnezyum karbonat birikmesine çok seyrek rastlanır. Bunun nedeni, killerin magnezyumu önemli ölçüde adsorbe etmesi ve magnezyumun çöl ve step topraklarındaki oluşumun daha ziyade güç çözünen dolomit Ca Mg (CO3)2 durumunda olmasıdır.
Sodyum karbonat (Soda)
Sodyum ve karbonik asidin tuzları, topraklarda ve taban sularında çeşitli formlarda bulunurlar. Normal sodyum karbonat (Na2CO3),
karbonik asit ve sodyum hidroksitin tuzudur. Bu bileşik topraklarda çeşitli miktarlarda su içerecek şekilde kristalize olur (Na2CO3 .10 H2O , Na2CO3 .H2O).
Na2CO3‘ın çözünürlüğü oldukça yüksektir (178 g/L 20°C de).
Hidroliz sonucu ortamın alkalinitesi nedeniyle pH 12'ye kadar çıkabilir. Yüksek alkalinite ve çözünürlük nedeniyle, bitkilerin birçoğu için oldukça toksiktir. Toprak çözeltisinde Na2CO3
bulunuşu toprak kolloidlerinin dispersiyonuna ve düşük su
geçirgenliğine neden olur. Topraklarda % 0.05-0.1 düzeyinde bile bulunmaları alkalinite ve strüktür bozukluğu nedeniyle doğal
verimliliği düşürür.
Sodyum karbonat (Soda)
Sodyum bikarbonat normal sodaya nazaran, daha az alkalin ve daha az toksiktir. Bunun nedeni
sodyum bikarbonatın karbonik asit ile kısmen
nötralize olmasıdır. Sodanın serbest karbonik asit ile reaksiyona girmesi, sodyum bikarbonatın
oluşumunu sağlar.
Na
2CO
3+ H
2O + CO
2 2 NaHCO
3Sodyum karbonat (Soda)
Normal sodanın sodyum bikarbonata dönüş eğilimi, toprak havası veya çözeltisindeki karbonik asit kapsamı ile artabilir. Diğer taraftan, toprak havasında karbonik asidin az miktarda bulunması, zayıf mikroorganizma aktivitesi, organik maddenin az olması veya toprak sıcaklığının artması;
bikarbonatın kolaylıkla normal karbonat haline dönüşmesini sağlar.
2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2
Sodyum karbonat ve bikarbonatları içeren taban sularının buharlaştığı yerlerde, toprak çözeltisindeki çift tuz kristalleri trona'lar (Na2CO3 . NaHCO3. 2H2O) veya saf NaHCO3 birikir. Doğal suların büyük bir bölümü önemli ölçüde 0.5-3.0 g/L (nehir, kaynak, taban suyu, göl) çözünmüş sodyum karbonat ve bikarbonatları ihtiva ederler
Sodyum karbonat (Soda)
Soda, topraklarda birikmiş halde çok nadir olarak bulunur. Bunun nedeni de birçok çöl ve yarı çöl
topraklarında, yoğun bir şekilde jips birikiminin bulunması ve bunun sonucu olarak da sodanın, aşağıdaki reaksiyon ile kalsiyum karbonata
dönüşmesidir.
Na
2CO
3+ CaSO
4 CaCO
3+ Na
2SO
4
Jips içermeyen sedimentlerde, soda ve sodyum
bikarbonat önemli ölçüde birikir.
Potasyum karbonat
Potasyum karbonat (K
2C0
3) sodyum karbonata nazaran toprakta daha az bulunur. Yüksek çözünürlük nedeniyle (830g/L), alkalin hidrolizi, çözeltiye yüksek alkalinite verir. Bitkilere toksik etki yapması, toprak strüktürünü bozması nedeniyle etkisi sodyum karbonata benzer.
Bazı kültür bitkilerinin (ayçiçeği)
yapraklarında önemli ölçüde potasyum
karbonat birikir. Bazı tuz seven bitkiler
(halofit) de fazla miktarda potasyum
karbonat ihtiva ederler. Bu bitkilerin külü
potasyum karbonat olarak hammadde
şeklinde kullanılır. Halofit bitkilerin
yapraklarının toprağa düşmesi ile toprakta
potasyum karbonat miktarı ve alkalinite
artar.
Sülfatlar
Toprakların birçok tiplerinde değişen oranlarda sülfürik asit tuzları bulunur. Step ve çöl
bölgelerindeki taban suları ve topraklarda,
sülfatlar önemli ölçüde birikebilirler. Sülfürik asit tuzlarının bitki yetiştirme ve ıslah için önemi,
kimyasal bileşimine bağlı olarak değişir.
Kalsiyum sülfat
Kalsiyum sülfat (CaSO4.2H2O) (jips), olumsuz ozmotik etkisi hariç, fizyolojik olarak bitkiler için zararsızdır. Bu durum onun düşük çözünürlüğünün sonucudur (2 g/L).
Çöl ve yarı çöllerde toprak oluşturan kayaç ve topraklar önemli ölçüde jips içerirler. Göl suları veya tuzlu taban sularının buharlaşması sonucu yüzeyde jips birikimi görülür. Özellikle Büyük Sahra veya Şili gibi kurak iklimlere sahip çöllerde (Atacama Çölü), jips (CaSO4.2H2O) kısmen dehidrate olarak yarı hidrat basanit şekline (CaSO4.1/2H2O) dönüşür.
Orta Asya, Kafkasya, Kuzey Afrika ve Arjantin'in bazı bölgelerinde, topraklar % 50’ye varan miktarlarda jips içerirken, bu oran bazen
% 90'a ulaşmaktadır.
Kalsiyum sülfat
Jips, topraklarda büyük bir çeşitlilik
gösterir ve ince saydam yapıdan, büyük kristallere kadar değişen şekillerde
olabilir. Çok fazla jips içeren topraklarda, jips sıkı ve tüm horizonun
çimentolaşmasına neden olan bir yapı gösterir. Topraklarda böyle kompakt birikimler, mekanik olarak köklerin gelişmesini, suyun ve havanın
geçirgenliğini etkiler, bitki gelişimine engel olur ve bitki ölümüne yol açar.
Jips, soda ve adsorbe edilmiş sodyum içeren alkali toprakların ıslahında
fazlaca kullanılır. Tuzlu topraklarda
klorür ve sülfatlarla birlikte bulunur.
Magnezyum sülfat
Magnezyum sülfat (epsomit MgSO
4.7H
2O) tuzlu
toprakların tipik bir bileşeni olup, çeşitli oranlarda bulunur. Tuzlu taban suları, birçok tuzlu göl ve
çamurlarında da bulunabilir. Yüksek çözünürlüğü
nedeniyle (262 g/L) bitkiler için çok zararlı ve toksik olan tuzlardan birisidir.
Magnezyum sülfat, saf bir şekilde toprakta birikmez fakat
diğer kolay çözünebilir tuzlar ile birlikte bulunur ve böyle
durumlarda köklü çözümler için yıkama gerekir.
Sodyum sülfat
Sodyum sülfat, tuzlu toprakların, tuzlu taban sularının, göllerin ve tuzlu çamurların tipik bir bileşenidir. Toksisitesi magnezyum sülfattan 2-3 kez daha azdır. Çözünürlüğü sıcaklık koşullarına bağlı olup, sıcaklık artışı ile önemli derecede artar (20 °C de 161 g/L).
Bu nedenle, topraklarda sodyum sülfatın durumu son derece karmaşıktır.
Yılın ılık mevsimlerinde, sodyum sülfat diğer fazla çözünebilir tuzlarla (MgSO4, MgCl2 ve NaCl) toprak yüzeyine yükselir. Diğer taraftan soğuk mevsimlerde sodyum sülfatın çözünürlüğü azalacağından yıkanamaz. Sıcaklık arttığı zaman, mirabalit (Na2SO4 . 10H2O) kolaylıkla dehidrate olarak thenardite (Na2SO4) dönüşür. Buna karşın sıcaklık düştüğünde, nem arttığında thenardite formunda çökelmiş bulunan sodyum sülfat, büyük mirabalit kristalleri oluşturur.
Sodyum sülfat
Özellikle arid bölgelerde (Şili, Sahra) sodyum sülfat genellikle thenardit şeklinde bulunur.
Zamanla sodyum sülfat, kalsiyum sülfat ile kristalize olarak glauberit (CaSO
4. Na
2SO
4) oluşur. Thenardit,
solonçak toprakların üst horizonlarında jips ile beraber birikebilir ve toz halinde % 30'a varan sodyum sülfat
içeren "fluffy" tuzlu horizon oluşumu görülebilir. Sodyum sülfat içeren toprakların ıslahı, ılık mevsimlerde
mümkünse fazla su ile yapılmalıdır (Örneğin, çeltik
alanlarında sulama ile beraber).
Potasyum sülfat
Potasyum sülfat toprakta fazla miktarda birikme göstermez. Çözünürlüğü 120 g/L'dir. Özellikleri sodyum sülfata benzer fakat toksisitesi önemli
ölçüde düşüktür. Fazla miktarda potasyum sülfat içeren bazı tuzlu oluşumlarda gübre olarak
kullanılmak üzere üretim yapılabilir.
Klorürler
Klorürler, sülfatlarla beraber tuzlu toprakların oluşumunda rol oynayan esas unsurlardır. Bütün klorürler fazla çözünürlük ve özellikle yüksek toksisite özelliği ile karakterize edilirler.
Toprakların, taban sularının ve göllerin klorür
miktarları arttıkça, tuzluluk dereceleri de artar.
Kalsiyum klorür
Çözünürlüğü 745 g/L olan kalsiyum klorür topraklarda nadiren bulunur. Sodyum sülfat ve sodyum karbonat ile reaksiyona girer, kolaylıkla kalsiyum sülfat ve kalsiyum karbonata dönüşerek çözeltiden uzaklaşır.
Bunun sonucu olarak ancak çok yüksek tuzluluk
durumunda (400-500 g/L) tuzlu göllerin suları ve
topraklarda bulunabilir. Kalsiyum klorür bitkiler için
toksiktir, fakat bu toksisite magnezyum klorür ve sodyum
klorürden daha azdır.
Magnezyum klorür
Magnezyum klorür, göllerde, taban sularında ve tuzlu topraklarda kalsiyum klorürden daha fazla bulunur. Bununla beraber, ancak aşırı tuzluluğun görüldüğü durumlarda büyük ölçüde birikir.
Çözünürlüğü 353 g/L dir. Magnezyum klorür çok
toksiktir ve bitkiler için en zararlı tuzlardan
birisidir.
Magnezyum klorür
Magnezyum ve kalsiyum klorürler son derece
higroskopik (nem çeken) tuzlardır ve düşük hava
sıcaklıklarında atmosferden su buharı absorbe ederler.
