Toprağın Fiziksel Özellikleri

Toprağın Fiziksel Özellikleri

TOPRAĞIN BÜNYESİ (TEKSTÜRÜ)

TOPRAĞIN BÜNYESİ (TEKSTÜRÜ)

Toprak mineral maddeleri çaplarına ve buna bağlı olarak büyüklüklerine göre sınıflandırılmaktadır.

2 mm çapında delikler içeren elekten geçirilen toprak örneğinden eleğin üzerinde kalan parçacıkların toplam miktarı toprağın iskelet maddelerini, eleğin altında kalan, bir başka ifade ile çapları 2 mm’den küçük olan parçacıkların toplamı ise toprak fraksiyonları dediğimiz unsuru oluşturmaktadır.

TOPRAĞIN BÜNYESİ

Toprağın fiziksel , kimyasal ve biyolojik özelliklerini belirleyen kısım çapı 2 mm’den küçük olan fraksiyonlarıdır.

Bu fraksiyonda çap büyüklüğüne göre kendi arasında kum, silt (mil) ve kil adı altında sınıflandırılmaktadır.

Uluslararası toprak ilmi cemiyetinin kabul ettiği toprak taneleri boyut sınıflarının sınırları

Fraksiyon Adı Tane Çapı (mm)

Taş çap >200

Kaba Çakıl 200-20 İskelet Kısmı

İnce Çakıl 20-2

Kum 2-0,02

Toz 0,02-0,002 }ince toprak

kısmı

Kil <0,002

Alman sistemi

Fraksiyon Adı Tane Çapı (mm)

Blok çap>200

Taş 200-60

Çakıl 60-2

Kum 2-0,06

Toz 0,06-0,002

Amerikan sistemi

Fraksiyon Adı Tane Çapı (mm)

Çok kaba kum 2-1

Kaba kum 1-0,5

Orta kum 0,5-0,25

İnce kum 0,25-0,10

Çok ince kum 0,10-0,05

Toz 0,05-0,02

Kil <0,002

TOPRAĞIN BÜNYESİ (TEKSTÜRÜ)

Bir toprağın verimliliğini tayin eden faktörlerden en önemlisi onun tane büyüklüğüdür.

Her toprak yukarıda belirtilen değişik büyüklükteki tanelerden meydana gelmektedir.

Bu durum basit olarak şöyle anlaşılır.

TOPRAĞIN BÜNYESİ (TEKSTÜRÜ)

Bir cam silindir içinde bir miktar toprak, su içerisinde çalkalanır ve meydana gelen süspansiyon silindirde hareketsiz bırakılır.

Sonuçta büyük tanecikler silindirin dibine hızla çöker.

Fakat en ince tanecikler ise saatlerce süspansiyon içinde yüzerek kalırlar.

TOPRAĞIN BÜNYESİ (TEKSTÜRÜ)

Toprağın tane büyüklüğü ‘STOKES’ in mukavemet (karşı koyma) yasasından yararlanılarak tayin edilir.

Bu konudan faydalanarak toprağın tekstür (bünye) analizi yapılır.

TOPRAĞIN BÜNYESİ (TEKSTÜRÜ)

Toprakların pratik muayene ve değerlendirilmesinde rol oynayan taş ve çakıl gibi ana maddeler (taneler), ince tanelerin analizine katılmaz, dahil edilemez.

Bunların miktarları ayrı olarak belirtilir.

TOPRAĞIN BÜNYESİ (TEKSTÜRÜ)

Toprağa karışmış olan organik maddeler ise genel olarak çeşitli fraksiyonlara karışmış halde toplam tartıya girerler.

Organik madde toprağın fiziksel özelliklerinde rol oynadığından ayrıca yüzdesi tayin edilerek belirtilir.

TOPRAĞIN BÜNYESİ (TEKSTÜRÜ)

Bunun yanında toprakta serbest kireç bulunuyorsa miktarı tayin edilerek yazılır.

Kumun başat olduğu topraklara kumlu veya hafif topraklar denir.

Eğer toprağın çoğunluğu kil ve tozdan oluşuyorsa bu maddeler toprağa plastiklik ve yapışkanlık özelliği verdiğinden toprağın işlenmesi güçleşir.

TOPRAĞIN BÜNYESİ (TEKSTÜRÜ)

Bu nedenle bu topraklar ‘ağır topraklar’ olarak adlandırılır.

Mekanik analiz gerek toprakların fiziksel özellikleri hakkında bilgi vermesi ve gerekse toprakların bünye sınıflarının tayini açısından son derece önemlidir.

TOPRAK BÜNYE SINIFLARI

Toprak Bünye Sınıfları

Topraklar çeşitli büyüklükteki bütün tane gruplarını içerirler.

Bunlar toprağın karakterlerine hakim etkiyi yapan tanelerin miktarları esas alınmak sureti ile sınıflar halinde gruplandırılırlar.

Toprak Bünye Sınıfları

Bu gruplara; ‘toprak bünye sınıfları’ veya ‘toprak sınıfları’ adı verilmektedir.

Bu sınıflar toprak karakteristikleri üzerinde en hakim rolü

oynayan grup yada gruplara göre adlandırılmaktadır.

Toprak Bünye Sınıfları

Ancak buradan, sınıfların daima miktar olarak en fazla bulunan tane grubuna göre adlandırılacağı anlamı çıkarılmamalıdır.

Az miktardaki bir kilin toprak karakterine etkisi, fazla miktarda bulunan kumun miktarına eşit yada bazen ondan daha fazla

Toprak Bünye Sınıfları

Bir toprak tipi, yüzey toprağının sınıf ismi ile adlandırılır.

Pratik amaçlar için kullanılan bünye sınıfları 12 olup kabadan inceye doğru şu şekildedir.

• Kum Siltli tın Siltli killi tın

• Tınlı kum Silt Kumlu kil

• Kumlu tın Kumlu killi tın Siltli kil

• Tın Killi tın Kil

Toprak Bünyesi

Toprak bünyesi; toprağı meydana getiren taneciklerin irilik dağılımları olarak tanımlanır ve dane irililiğinin bir fonksiyonu olarak toprak bünyesinin sınıflandırılmasında çok sayıda yaklaşım kullanılır.

Toprak Bünyesi

Toprak taneciklerinin irilikleri

Tane Büyüklüğü Toprak Bünyesi

 > 1.0 mm Kaba Kum (CS)

0.05 <  < 1.0 mm Kum (S)

0.002 <  < 0.05 mm Silt (Si)

 < 0.002 mm Kil (C)

Toprak Bünyesi

Bünye sınıflarının tayini mekanik analiz sonucu tespit edilen kum, silt ve kilin yüzdelerine dayanır.

Bulunan bu yüzdeler bünye üçgeninde uygulanır.

Örneğin; %15 kum, %70 silt ve %15 kil içeren bir toprağın bünye sınıfı; %15 kum çizgisi ile %70 silt yada %15 kil çizgisinin kesiştiği siltli-tındır.

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

0 10

20 30

40 50

60 70

80 90

100

Kil

Kumlu Kil

Siltli Kil Siltli Killi

Tın

Tın

Kumlu Killi Tın

Kumlu Tın

Tınlı

Kum Silt

Killi Tın

Siltli Tın

Kum

% KİL % SİLT

% KUM

Toprak Bünye Üçgeni

0

Toprak Bünye Üçgeni

•Toprak Bünye Sınıflarının Belirlenmesinde Kullanılan Üçgen

• Kil : % 15

• Silt : % 70

• Kum : % 15

Bünye:

Siltli Tın

Toprak Bünyesi

Toprağın iskelet kısmı toprağın mutlak bölümleri olarak kabul edilmemekle beraber, arazinin kullanılmasına bazen büyük etkileri nedeni ile dikkate alınmak zorundadır.

Toprak Bünyesi

Toprakların sınıflandırılması ve haritalanmasında iri mineral ve kaya parçaların adı, toprak bünye sınıfının adının önüne eklenir.

Örneğin bir kumlu tın fazla miktarda çakıl içeriyorsa bunun bünye ismi

‘çakıllı kumlu tın’ dır.

Toprak Bünyesi

Toprakların bünye sınıflarının tayini laboratuvar ortamında yukarıda bahsettiğimiz gibi ‘Hidrometre Yöntemi’ sonucu elde edilen kum, silt ve kilin yüzdelerinin bünye üçgenine uygulanması ile gerçekleştirilir.

Toprak Bünyesi

Toprakların bünye sınıflarının arazideki tayini ise ‘El Muayenesi’

yöntemi ile gerçekleştirilmektedir.

El muayenesi ile toprak bünye sınıfının tayini şu şekilde gerçekleştirilir:

Bu yöntemde toprağın plastikliği, avuçlar arasında yuvarlanma derecesi çamurlaşması ve pürüzlülüğü esas alınır.

Yapılacak işlemleri şu şekilde sıralayabiliriz.

1. Her horizondan kürekle bir miktar ince toprak alınır.

2. Alınan toprak kütlesindeki çakıl ve taşlar ayıklanır.

3. Daha sonra toprak damla damla su dökmek sureti ile ne yas ne de kuru hissi verecek şekilde nemlendirilir.

4. Nemlendirilen toprak iyice yoğrulur

Yapılacak işlemleri şu şekilde sıralayabiliriz.

5. Bu yoğru parmaklar arasında ezilir, avuç içinde yuvarlanır.

6. Oluşan çubukların kalınlığına, hamurun yüzündeki parmak izinin pürüzlü parlak ve cilalı oluş durumuna bakılarak toprağın bünye tayini gerçekleştirilmiş olur.

Bu analizde çeşitli toprak bünyeleri çeşitli belirtilerle ortaya çıkarlar.

Bunları kısaca şu şekilde özetleyebiliriz.

KUM TIN KİL

Şekil alabilme - Az şekil alır +

Parmakları

kirletme - - +

Oluşan

çubukların Çubuk oluşmaz Pürüzlü Düzgün ve cilalı

TOPRAK YAPISI (STRÜKTÜR)

TOPRAK YAPISI (STRÜKTÜR)

Bir toprak kütlesindeki bireysel tanelerin yüzde oranlarına toprak bünyesi (tekstür), tanelerin gruplar halinde kümeleşmesine toprak yapısı (strüktür) adı verilmektedir.

Tanımından da rahatlıkla anlaşılacağı üzere, bünye toprak tanesinin büyüklük yüzdesini, yapı ise bu tanelerin yan yana, alt alta, üst üste diziliş seklini ifade etmektedir.

TOPRAK YAPISI (STRÜKTÜR)

Toprak yapısı; topraktaki nem ilişkilerini bitki besin maddelerinin yayılışlarını mikroorganizma faaliyetlerini, ısı iletimini, hacim ağırlığını, boşluklar hacmini kısaca bitki gelişmesi ile ilgili birçok koşulu etkiler.

Toprak Yapısı; Toprağı oluşturan taneciklerin düzeni olarak tanımlanır.

Toprağın kimyasal ve fiziksel özelliklerine dayalı olarak aldığı şekildir.

İyi bir toprak yapısı, su ve havanın kök bölgesinde dolaşımına olanak tanır.

Genel olarak karşılaşılan toprak yapıları şunlardır;

• Granüler

• Bloklar

• Sütunlar

• Tabakalar • Taneli

TOPRAK YAPISI (STRÜKTÜR)

Doğal toprak kümelerine ‘ped’ denir.

Bunlar suya oldukça dayanıklıdırlar.

Toprak işleme ile oluşturulan suya az dayanıklı kümelere ‘kesek’

denir.

Toprak Yapısı Derecesi

Toprak yapısının derecesini belirlemek için 4 terim kullanılır.

1)Yapısız: Dikkati çeken ped yoktur. Taneler ya gevşek bir şekilde bulunurlar yada çok kuvvetli çimentolaşmışlardır.

2) Zayıf: Pedler çok az belirgindirler.

3) Orta: Orta derecede iyi oluşmuş pedler vardır.

TOPRAK YAPISI (STRÜKTÜR)

Ped’le karıştırılan iki terim vardır.

Bunlardan biri ‘fragment’ olup kırılmış olan pedlerden ibarettir.

Diğeri sızan sularda çözünmüş durumda bulunan tuzların toprak

içinde çökelmeleri ile oluşan ‘konkrasyon’lardır.

Toprak Yapısının Sınıflandırılması

Toprak pedlerine göre toprak yapı isimleri üç kategoriye ayrılmaktadır:

• 1.Tip (pedlerin şekil ve dizilişi)

• 2.Tip (pedlerin büyüklükleri)

• 3.Derece (pedlerin belirlilik durumları)

TOPRAK YAPISI (STRÜKTÜR)

Toprak yapısı tipleri

Toprak yapısının 4 ana tipi vardır.

1. Levhalı yapı: Pedler, yassı levhalar halindedir. Yatay eksen düşey eksenden çok uzundur.

2.Prizma benzeri yapı: Pedler altıgen prizmalara benzer. Düşey eksenleri yatay eksenlerinden uzundur.

kuvvetli ince levhalı yapı derece-sınıf-tip

prizma yapı demeti

demet üst genişliği yaklaşık olarak 135 mm. dır

kuvvetli orta prizmatik (sütunsal) yapı;

(prizmalar 35 – 45 mm büyüklüğündedir)

Toprak yapısı tipleri

3.Blok benzeri yapı: Pedler küpe benzer. Kenarları düzgün değildir. Küçük olanlarına ‘kırık blok’ yada ‘köşeli blok’, yuvarlak olanlarına ‘ceviz’ yapı adı verilir.

4. Küresel yapı: Pedler, küreye benzer şekilde yuvarlaktır. Poröz olanlarına

‘granül’ fazla poröz olanlarına ise ‘furda’ denir.

kuvvetli orta ve iri köşeli blok yapı

(köşeler yuvarlaklaşmaya yüz tutmuş ise “yarı köşeli blok” yapı olur)

kuvvetli ince ve orta granül benzeri yapı

(granüllerdeki boşluklar hacmi artarsa “furda” yapı oluşur)

Toprak Yapısı Sınıfları

Toprak yapısının 5 genel ismi vardır.

1) Çok Küçük ya da İnce <10 mm ya da <1 mm 2) Küçük ya da İnce 10 -20 mm veya 1 - 2 mm

3) Orta 20 -50 mm ya da 2 -5 mm

4) İri ya da Kalın 50 -100 mm ya da 5 - 10mm 5) Çok İri ya da Çok Kalın >100 mm ya da > 10mm

Topraklarda Kümeli Yapının Oluşması

Topraklarda kümeli yapı aşağıda belirtilen etmenlerin etkisi altında oluşmaktadır.

1. Organik Madde Etkisi

Toprak kümelerinin oluşmasında en büyük etken yavaş yavaş çürümekte olan organik maddelerdir.

Organik maddenin çürüme ürünleri ile yan ürünleri bir yandan mineral toprak tanelerini birbirine bağlarken, öte yandan toprağı hafifletmek ve boşlukları genişletmekle kümeler içi ve kümeler arası karakteristik geçirgenliği sağlamaktadır.

2. Adsorbe Edilen Katyonlar

İki, üç değerlikli katyonlar ve bunlar arasında özellikle Ca, kolloidal toprak tanelerinin gevşek bir şekilde kümeleşmesine yol açar.

Bir değerlikli katyonlar (H hariç), özellikle Na, ‘teksel yapı’

kazanılmasına yol açar.

3. Toprak İşlemenin Etkisi

Uygun koşullar altında işlenen toprakta organik maddelerin mineral tanelerle iyice karışması ve bunların kümeleşmesi sağlanır.

Uygun olmayan, örneğin fazla ıslak yada kuru koşullar da yapılan toprak isleme, topraktaki kümeli yapının bozulmasına neden olur.

4. Donma ve Çözülmenin Etkisi

Ağır topraklarda oluşan büyük kesekler nemli oldukları zaman, dona maruz kaldıklarında parçalanarak daha küçük kümelere bölünürler.

Kumlu topraklarda donma , mevcut yapının bozulmasına yol açar.

Topraklarda Kümeli Yapının Sağlanması ve Sürdürülmesi

Organik madde, adsorbe edilen katyonlar, toprak işleme ve donma- çözülmenin etkisi ile topraklarda kümeli yapı sağlanmış olur.

Bu etkilerin periyodizitesi ve miktarı ise topraktaki kümeli yapının sürekliliğini sağlamada etkilidir.

Topraklarda Kümeli Yapının Dayanıklılığı (Toprak Stabilitesi)

Toprak kümelerinin stabilitesi organik maddenin miktar ve tipi ile çimentolayıcı maddenin özellikle kilin miktar ve tipine bağlıdır.

Bu iki etmen ne kadar uygun ise toprak kümelerinin stabilitesi o derecede fazladır, aksi durumda ise stabilite o oranda düşüktür.

Toprak verimliliği açısından toprak strüktürünün etkileri su şekildedir:

1. Levhamsı strüktüre sahip topraklarda su hareketi yavaş, granüler yapıda orta, tek taneli yapıda hızlıdır.

2. Toprak profiline nüfuz eden suyun toprağın derinliğine ve yüzeyine doğru hareketi de aynı şekildedir.

3. Levhamsı strüktüre sahip topraklarda toprak havalanması zayıftır.

toprak strüktürünün etkileri

4. Killi topraklar iyi drene olup işlendiklerinde toprak strüktürü gayet iyi olur.

5.Yapısız ve zayıf yapılı topraklar, mineral besin elementleri yönünden oldukça zayıftır.

toprak strüktürünün etkileri

6.Yapısız ve zayıf yapılı topraklar erozyona karşı dayanıksızdır.

7. Levhamsı strüktürlü topraklarda ısı iletimi zayıftır.

8. Levhamsı strüktürlü topraklarda porozite ve hacim ağırlığı düşüktür.

TOPRAĞIN ÖZGÜL AĞIRLIĞI

TOPRAĞIN ÖZGÜL AĞIRLIĞI

Bir toprağın birim hacmindeki katı maddelerin ağırlığına özgül ağırlık denir ve gr/cm³ olarak ifade edilir.

Toprağın özgül ağırlığında; hava su miktarı ile yine topraktaki hava boşlukları hesaba katılmaz.

Toprak iyice sıkıştırılmak suretiyle boşluk içermeyen bir kütle haline getirilmiş farz edilir.

TOPRAĞIN ÖZGÜL AĞIRLIĞI

Mineral topraklar içerisinde özgül ağırlıkları çok farklı olan değişik mineraller bulunmaktadır.

Fakat genellikle mineral toprakların çoğunun özgül ağırlığı 2,65 gr/cm³ kabul edilir.

Çünkü toprakta bulunan mineral toprakların (taneciklerin) çoğunluğunu kuvars oluşturur ve kuvarsında özgül ağırlığı 2,65gr/cm³ tür.

TOPRAĞIN ÖZGÜL AĞIRLIĞI

Bunun yanında bazı topraklarda ağır mineraller çoğunlukta ise, mineral toprakların özgül ağırlığı 2,75’in üzerine çıkabilir.

Şayet toprak organik maddece çok zengin ise bu durumda mineral toprağın özgül ağırlığı 2,4 gr/cm³ ve daha düşük olabilir.

Çünkü organik maddelerin özgül ağırlığı 1,4 gr/cm^3’ tür.

Tane Yoğunluğu ( 

) (g cm

)

Toprağı oluşturan tanelerin birim hacminin ağırlığına toprağın tane yoğunluğu veya özgül ağırlığı denir.

M_ds: kuru toprak ağırlığı (g) V_p : tanecikler hacmi (cm³)

Tane Yoğunluğu ( 

) (g cm

)

Piknometre

Tane Yoğunluğu ( 

) (g cm

)

TOPRAĞIN HACİM AĞIRLIĞI

Doğal yapı durumunda bulunan 1 cm

toprağın 105 °C deki kuru ağırlığıdır.

Yani hacim ağırlığında toprağın yapı maddeleri arasındaki

boşluklarda dikkate alınır.

TOPRAĞIN HACİM AĞIRLIĞI

Bunu tayin için, örneğin 100 cm uzunluğunda 1 cm çapında çelik silindir toprağa çakılır ve toprak doğal durumu bozulmadan silindire alınır.

105 °C’de kurutulur, tartılır, kuru ağırlık 100’e bölünür.

Çıkan rakam hacim ağırlığıdır.

TOPRAĞIN HACİM AĞIRLIĞI

Örneğin 100 cm³ hacimdeki kuru toprağın boşluklarla birlikte 250 gr geldiğini varsayarsak, bu toprağın hacim ağırlığı 250/100=2,5 gr/cm³ tür.

Hacim ağırlığı bilinen bir toprağın belli bir kütlesinin ağırlığı hesaplanabilir.

Hacim Ağırlığı ( 

) (g cm

)

Hacim ağırlığı, doğal durumdaki toprağın birim hacminin ağırlığıdır.

M_ds: kuru toprak ağırlığı (g)

V : toplam toprak hacmi (cm³)

Hacim Ağırlığı ( 

) (g cm

)

Tane Yoğunluğu ( 

) (g cm

) ve

Hacim Ağırlığı ( 

) (g cm

)

TOPRAĞIN BOŞLUKLAR HACMİ

TOPRAGIN BOŞLUKLAR HACMİ

Belli bir toprak kitlesinde katı maddelerce işgal edilmeyen boşlukların oranına boşluklar hacmi (gözenek hacmi) veya porozite adi verilir.

Tarla koşulunda bu boşluklar su ve hava ile doludur.

Boşlukları dolduran su ile havanın birbirine oranı devamlı bir değişim halindedir.

TOPRAĞIN BOŞLUKLAR HACMİ

Yağmurlar sırasında su , boşluktaki havayı dışarı çıkarır fakat çok geçmeden derine sızma ve buharlaşma ile ayrılan suyun yerini ,tekrar taze hava doldurur.

Bu suretle toprakların havalanması sağlanmış olur.

Bitkilerin optimal derecede gelişebilmeleri için toprağın %50 oranında boşluklar hacmine sahip olması ve bu hacimde %50’sinin ise su, %50’sinin ise hava ile dolu olması gerekir.

TOPRAĞIN BOŞLUKLAR HACMİ

Boşluklar hacmi; toprağın özgül ağırlığı ve hacim ağırlığı tayin edildikten sonra hesaplanarak bulunur.

% Boşluklar Hacmi = 100 – Hacim Ağırlığı/Özgül ağırlık x 100

TOPRAĞIN BOŞLUKLAR HACMİ

Toprak boşlukları oluş şekillerine göre ‘primer’ ve ‘sekonder’

boşluklar olmak üzere ikiye ayrılır.

Primer boşluklar; toprağın primer tanecikleri arasındaki boşluklardır.

Sekonder boşluklar ise; toprak kümelerinin meydana gelmesinden sonra toprak kümeleri arasında oluşan boşluklardır.

Toprak boşlukları ekivalen ve su ekonomisi dikkate alındığında ise 3 sınıfa ayrılmışlardır.

1. Kaba Boşluklar(>10µ)

Bu boşluklarda sızan su yerçekiminin etkisi ile derin horizonlara doğru hareket ederler.

Bu nedenle >10µ den büyük olan gözenekler drene olan boşluklar olarak adlandırılırlar.

1. Kaba Boşluklar (>10µ)

Toprağın kaba boşlukları yağışlardan sonra oldukça hızlı boşalarak hemen taze hava ile dolarlar.

Böylece toprak ile atmosfer arasında hızlı bir gaz değişimi sağlanmış olur.

2. Orta Boşluklar (10- 0,2 µ)

Bu boşluklarda su uzun süre yerçekiminin etkisine karşı tutulur.

Tutulan bu su bitkiler tarafından kolaylıkla alınabilir formdadır.

3. İnce boşluklar (>0,2µ )

İnce boşluklarda su , o derece kuvvetli tutulur ki artık bitki kökleri bu suyu alamazlar.

Çünkü kültür bitkileri suyu topraktan alabilmeleri için genellikle 15 atm’ lik basınca kadar bir emme gücü geliştirebilirler.

İnce boşluklarda ise su 15 atm basınçtan daha yüksek bir kuvvetle tutarlar.

(www.meted.ucar.edu)