Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi TOPRAK BİLİMİ Ders Ntları Prf. Dr. Günay ERPUL Ankara 014 i
Başlarken; Bu ders kitabı Prf. Dr. Günay ERPUL un Tprak Bilimi ders materyallerinden derlenerek ve geniş ölçüde web görsellerinden yararlanılarak hazırlanmıştır. Bu derlemenin yazımında Dktra öğrencisi Melis Özge PINAR ve Zir. Yük. Müh. Sema KARABAĞ görev almış, ntlar.dcx ve.pdf halinde kullanıma sunulmuştur. ii
TOPRAK BİLİMİ iii
İÇİNDEKİLER 1.1 Giriş... 1 1. Tprak nedir?... 1 1. Tprağın temel yapı maddeleri nelerdir?... 1.4 Tprağın işlevleri nelerdir?... 1.5 Tprak luşum etmenleri... 1.5.1 Ana Materyal... 4 1.6 Tprak luşum süreçleri... 5 1.7 Tprak luşumu... 5 1.7.1 Tprak hriznları... 5 1.8 Tprak Bünyesi... 8 1.8.1 Tprak Bünye Sınıfları = Sil Texture Classes... 9 1.9 Tprak Yapısı = Sil Structure... 9 1.10 Bşluklar Hacmi = Pre Space... 11 1.11 1.7.5 Tprak Geçirgenliği = Sil Permeability... 11 1.11.1 Tprak Bünyesi ve Geçirgenlik... 11 1.11. Tprak Yapısı ve Geçirgenlik... 11 1.1 Tprak Suyu = Sil Water... 1 1.1.1 Elverişli Su Kapasitesi = Available Water Capacity... 1 Ödev 1. SORULAR... 1 Ödev 1. CEVAPLAR... 14.1 Tprak ana maddesi... 16.1.1 Yer kürenin genel yapısı... 16. Tprak ana maddesi... 18..1 Püskürük kayalar... 18.. Trtul Kayalar... 19.. Başkalaşım kayaları... 0. Organik ana materyal... 1.4 Tprağın yapısında bulunan mineraller....4.1 Tprak ve tprak luşturan kayalarda en fazla yer alan mineraller... Ödev. SORULAR... 7 Ödev. CEVAPLAR... 9.1 Tprak luşumunda aşınma, ayrışma ve birikme layları... 1.1.1 Fiziksel Etmenler.... Aşınma Oranı... 9..1 Dğal Aşınma Yüzeyleri ve Zayıf nktalar... 9 iv
.. Snuç... 41 Ödev. SORULAR... 4 Ödev. CEVAPLAR... 45 4.1 Tprak Oluşumunda Kimyasal Ayrıştırma Etmenleri... 47 4.1.1 Yükseltgenme... 47 4.1. Hidrliz... 49 4.1. Hidrasyn... 51 4.1.4 Karbnasyn... 54 4.1.5 Slüsyn... 54 4.1.6 İndirgenme... 57 4. Biyljik etmenler... 57 Ödev 4. SORULAR... 59 Ödev 4. CEVAPLAR... 61 5.1 Tprak karakter kazandıran etmenler... 64 5.1.1 Ana materyal... 64 5.1. Tpgrafya... 68 5.1. Zaman... 7 5.1.4 Biysfer (Canlılar)... 74 5.1.5 İklim... 76 6.1 Mineral tprakların fiziksel özellikleri... 8 6.1.1 Tprak Bünyesinin Belirlenmesi... 84 6.1. Tane Büyüklük Dağılımı... 85 6.1. Tane Yğunluğu ( p ) (g cm - )... 86 6.1.4 Hacim Ağırlığı (ds) (g cm-)... 87 6.1.5 Bşluklar Hacmi (f) (%)... 88 6.1.6 Tprak Yapısı... 88 6.1.7 Tprak Yapısı Sınıfları ve Tipleri... 89 6.1.8 Tprak Kıvamı... 9 6.1.9 Tprak Rengi... 9 Ödev 6. SORULAR... 100 Ödev 6. CEVAPLAR... 101 Ödev 7. SORULAR... 10 Ödev 7. CEVAPLAR... 106 Ödev 8 SORULAR... 111 Ödev 8. CEVAPLAR... 11 v
ŞEKİLLER DİZİNİ ŞEKİL 1.1 TOPRAK KİR DEĞİLDİR. KİR-PİS OLAN TIRNAKLARINIZIN ALTINA GİRENDİR... 1 ŞEKİL 1..BİR TOPRAĞI OLUŞTURAN TEMEL YAPI MADDELERİNİN HACİM ORANLARI (AKALAN, İ. TOPRAK BİLGİSİ. SAYFA 9)... ŞEKİL 1. TOPRAĞIN İŞLEVLERİ... ŞEKİL 1.4 TOPRAK OLUŞUM ETMENLERİ... 4 ŞEKİL 1.5 TOPRAK OLUŞUM ETMENLERİ... 4 ŞEKİL 1.6 TOPRAK OLUŞUM SÜREÇLERİ... 5 ŞEKİL 1.7 O HORİZONU GÖSTERİMİ... 6 ŞEKİL 1.8 A HORİZONU GÖSTERİMİ... 6 ŞEKİL 1.9 E HORİZONU GÖSTERİMİ... 7 ŞEKİL 1.10 B HORİZONU GÖSTERİMİ... 7 ŞEKİL 1.11 C HORİZONU GÖSTERİMİ... 8 ŞEKİL 1.1 TOPRAK TANECİKLERİNİN BÜYÜKLÜKLERİ... 8 ŞEKİL 1. 1 TEKSTÜR ÜÇGENİ... 9 ŞEKİL 1.14 TOPRAK STRÜKTÜR ÖZELLİKLERİ... 9 ŞEKİL 1.15 SUYUN KİLLİ VE KUMLU TOPRAKTAKİ HAREKETİ... 11 ŞEKİL 1.16 SUYUN FARKLI YAPISAL ÖZELLİK GÖSTEREN TOPRAKLARDAKİ HAREKETİ... 11 ŞEKİL 1.17 TOPRAK SUYU... 1 ŞEKİL 1. 18TOPRAK SUYU... 1 ŞEKİL.1 AYRIŞMA ÜRÜNLERİ... 16 ŞEKİL. YERKÜRENİN YAPISI... 16 ŞEKİL. ARZ KABUĞU VE ÜST MANTO... 17 ŞEKİL.4 KAYA DÖNGÜSÜ... 17 ŞEKİL.5 TOPRAK ANA MADDESİ: KAYALAR... 18 ŞEKİL.6 PÜSKÜRÜK KAYALAR... 18 ŞEKİL.7 TORTUL KAYALAR... 19 ŞEKİL.8 METAMORFİK KAYALAR... 0 ŞEKİL.9 ÇÜRÜME VE AYRIŞMA... 1 ŞEKİL.10 MİNERAL GRUPLARI, KİMYASAL YAPILARI VE BULUNMA KRİTERLERİ... ŞEKİL.11 MİNERAL GRUPLARI, KİMYASAL YAPILARI VE BULUNMA KRİTERLERİ (DEVAM)... 4 ŞEKİL.1 MİNERAL GRUPLARI, KİMYASAL YAPILARI VE BULUNMA KRİTERLERİ (DEVAM)... 4 ŞEKİL. 1 AŞINMA VE AYRIŞMA... 1 ŞEKİL. AŞINMA VE AYRIŞMA... 1 ŞEKİL. FİZİKSEL AYRIŞMA... ŞEKİL. 4 FİZİKSEL AYRIŞMA... ŞEKİL. 5 BUZ KAYNAKLI AŞINMA VE PARÇALANMALAR... ŞEKİL.6 DEVAMLI DON KOŞULLARI ALTINDA GRANİT KAYASININ ÇATLAMA DURUMU... 4 ŞEKİL.7 MEKANİKSEL KIRILMALAR... 5 ŞEKİL.8 TANE BOYUTLARI FİZİKSEL AŞINMA İLE KÜÇÜLÜRKEN, TANECİK YÜZEY ALANI ARTMAKTADIR... 41 ŞEKİL 4.1 KİMYASAL AYRIŞMA... 47 ŞEKİL 4. YÜKSELTGENME VE HİDRASYON... 48 ŞEKİL 4. YÜKSELTGENME VE HİDRASYON... 48 ŞEKİL 4.4 YÜKSELTGENME VE HİDRASYON... 48 ŞEKİL 4.5HİDROLİZ... 50 ŞEKİL 4.6 HİDRASYON VE AŞINMA... 5 ŞEKİL 4.7 AŞINMA... 5 ŞEKİL 4.8 SOLÜSYON... 55 ŞEKİL 5.1TÜRKİYE JEOLOJİ HARİTASI... 67 ŞEKİL 5. ANKARA JEOLOJİ HARİTASI... 67 vi
ŞEKİL 5. ANKARA JEOLOJİ HARİTASI LEJANTI... 67 ŞEKİL 5.4 TOPOGRAFİK YAPI UNSURLARI... 68 ŞEKİL 5.5 TOPOGRAFİK YAPI TÜRLERİ... 68 ŞEKİL 5.6 EĞİME GÖRE DRENAJ... 69 ŞEKİL 5.7 DRENAJA BAĞLI OLARAK TOPRAK PROFİLİ İÇERİSİNDE MEYDANA GELEN OLUŞUMLAR... 69 ŞEKİL 5.8 DRENAJ SINIFLARI (YER ALTI SU SEVİYESİNE OLAN DERİNLİK)... 69 ŞEKIL 5.9 TOPRAKLARDA ZAMAN FAKTÖRÜNÜN ETKISI... 7 ŞEKIL 5.10 IKLIME BAĞLI TOPRAK PARAMETRELERININ OLUŞUM EĞRILERI... 76 ŞEKIL 6.1 TANE BÜYÜKLÜK ÇAPLARINA GÖRE TOPRAK FRAKSİYONLARININ SINIFLANDIRILMASI... 8 ŞEKİL 6. USDA BÜNYE ÜÇGENİ... 84 ŞEKIL 6. HIDROMETRE YÖNTEMINDE OKUMA IŞLEMI... 84 ŞEKİL 6.4 A) ÜNİFORM BİR TOPRAK B) İYİ DERECELENMİŞ BİR TOPRAK C) İYİ DERECELENMEMİŞ BİR TOPRAK... 85 ŞEKİL 6.5 TANE YOĞUNLUĞU ( P ) (G CM - ) VE HACİM AĞIRLIĞI ( DS ) (G CM - )... 88 ŞEKİL 6.6 MUNSELL RENK SKALASI... 9 ŞEKİL 6.7 MUNSELL RENK ISKALASI... 9 vii
RESİMLER DİZİNİ RESİM 1.1 TERRAROSA (KIRMIZI) TOPRAK VE TOPRAK ÖRNEĞİ ALMA KÜREĞİ... RESİM 1. TOPRAK STRÜKTÜR ÖRNEKLERİ (LEVHALI VE PRİZMATİK)... 10 RESİM 1. TOPRAK STRÜKTÜR ÖRNEKLERİ (KOLUMNAR VE KÖŞELİ)... 10 RESİM 1.4 TOPRAK STRÜKTÜR ÖRNEKLERİ (GRANÜLER)... 10 RESİM.1 GRANİT (A), DİORİT (B) VE BAZALT (C)... 19 RESİM. KUM TAŞI (A), KİL TAŞI (B) VE ŞEYL (C)... 0 RESİM. GNAYS (A), KUVARSİT (B), MERMER (C), ŞİST (D) VE SLEYT (E)... 1 RESİM.4 ORGANİK ANA MATERYAL... RESİM.5 KUVARS (A), KALSİT (B,C), PRİT (D)... RESİM.6 LİMONİT VE KUVARS KUMU... 5 RESİM.7 KALSİT CACO (A), SİDERİT FECO (B) VE MAGNEZİT MGCO (C)... 5 RESİM.8 PLAJİOKLAS VE K-FELDSPAT... 6 RESİM.9 KAOLİNİT (AL (OH) 4 Sİ O 5 )... 6 RESİM.1 BUZ KAYNAKLI AŞINMA VE PARÇALANMALAR... 4 RESİM. MEKANİKSEL KIRILMALAR... 5 RESİM.4BASINÇLARIN ORTADAN KALKMASI: AŞIRI YÜKLERDEN KURTULAN KAYA KÜTLELERİNİN GENİŞLEMESİ... 6 RESİM.6 KÖK DEĞİŞİMİ: AĞAÇ KÖKLERİNİN KAYA ÇATLAKLARINDA GELİŞMESİ SONUCU ÇATLAKLAR VE PARÇALANMALAR OLUŞMAKTADIR... 7 RESİM.8 RÜZGAR EROZYONU VE SÜRTÜNME... 8 RESİM.9 SU EROZYONU VE SÜRTÜNME... 8 RESİM.10 TORTUL KAYALAR VE FARKLI BİRİKME SEVİYELERİ... 9 RESİM.11 PÜSKÜRÜK KAYALAR VE EKLEM, BULUŞMA DÜZLEMLERİ... 9 RESİM.1PÜSKÜRÜK KAYALAR EKLEM, BULUŞMA DÜZLEMLERİ... 40 RESİM.1 BAŞKALAŞIM KAYALARI VE KIRILMA YÜZEYLERİ... 40 RESİM.14 KUM TAŞI EKLEM, BULUŞMA DÜZLEMLERİ... 41 RESİM 4.1 BAZALT YÜKSELTGENMESİ... 49 RESİM 4. FELDSPATLARIN AYRIŞMASI... 49 RESİM 4.6 KARBONASYON VE HİDROLİZ... 51 RESİM 4. GRANİT (KURAK İKLİM) RESİM 4.4 GRANİT (NEMLİ İKLİM)... 51 RESİM 4.7 SU, KAYALARIN ÇÖZÜNMESİNE VE AYRIŞMALARINA NEDEN OLUR.... 5 RESİM 4.8 HİDRASYON... 5 RESİM 4.9 H CO + CACO CA + + (HCO) -... 56 RESİM 4.10 KİREÇTAŞI... 56 RESİM 4.11 TOPRAK ORGANİZMALARI... 57 RESİM 4.1 BİTKİ KÖKLERİNİN AYRIŞMAYA ETKİSİ... 58 RESİM 4.1 TOPRAK MAKROORGANİZMALARI... 58 RESİM 5.1 YERİNDE OLUŞMUŞ ANA MATERYAL... 64 RESİM 5. ALÜVYAL ANA MATERYAL İYİ BİR ŞEKİLDE DERECELENMİŞ MATERYALLER... 64 RESİM 5. ALÜVYAL ANA MATERYAL (TAŞKIN OVALAR)... 65 RESİM 5.4 GÖLSEL ANA MATERYAL... 65 RESİM 5.5 İYİ BİR ŞEKİLDE DERECELENMİŞ MATERYALLER... 66 RESİM 5.6 İYİ BİR ŞEKİLDE DERECELENMEMİŞ MATERYALLER... 66 RESİM 5.7 EĞİMİN HESAPLANMASI... 68 RESİM 5.9 TEPE DÜZLÜĞÜNE AİT TOPRAK PROFİLİ... 70 RESİM 5. 10 OMUZ BÖLGESİNDEKİ TOPRAK PROFİLİ... 70 RESİM 5.11 TABAN ARAZİYE AİT TOPRAK PROFİLİ... 71 RESİM 5.1 EĞİM YÖNÜ... 71 viii
RESİM 5.1 EĞIM YÖNÜ FARKLILIKLARI... 71 RESİM 5.14 EĞIM YÖNÜ FARKLILIKLARI... 7 RESİM 5.15 INSAN ETKISI ILE TOPRAK PROFIL GELIŞIMININ ENGELLENMESI... 7 RESIM 5.16 DURIXERALF... 74 RESİM 5.17 TOPRAK CANLILARI... 74 RESIM 5. 18 DOĞAL ÇAYIR ORTAMINDAKI TOPRAK PROFILI... 75 RESIM 5.19 ORMAN TOPRAĞINA AIT TOPRAK PROFILI... 75 RESIM 5.0 GEÇIŞ TOPRAKLARINA AIT TOPRAK PROFILI... 75 RESIM 5.1 YIKANMA INDISLERI SIRASIYLA LI = 8, LI = 4 VE LI =... 76 RESIM 6.1 HİDROMETRE YÖNTEMİ İLE BÜNYE ANALİZİNDEN GÖRÜNTÜ... 84 RESİM 6.: HİDROMETRE OKUMASI... 85 RESİM 6. PİKNOMETRE ANALİZİNDEN... 86 RESİM 6.4 TERAZİ, ANALİZE HAZIRLANMIŞ TOPRAK ÖRNEĞİ VE LABORATUAR MALZEMELERİ... 86 RESİM 6.5 PİKNOMETRE... 87 RESIM 6.6 DOĞAL DURUMDAKI TOPRAK ÖRNEĞI... 87 RESIM 6.7 KUVVETLİ İNCE LEVHALI YAPI... 89 RESIM 6.8 KUVVETLİ ORTA PRİZMATİK (SÜTUNSAL) YAPI; (PRİZMALAR 5 45 MM BÜYÜKLÜĞÜNDEDİR)... 90 RESIM 6.9 KUVVETLİ ORTA KOLUMNAR YAPI DEMETİ (SÜTUN-BENZERİ AMA ÜST KISIMLARI KÖŞELİ DEĞİL); DEMET ÜST GENİŞLİĞİ YAKLAŞIK OLARAK 15 MM DİR... 90 RESİM 6.10 KUVVETLİ ORTA VE İRİ KÖŞELİ BLOK YAPI (KÖŞELER YUVARLAKLAŞMAYA YÜZ TUTMUŞ İSE YARI KÖŞELİ BLOK YAPI OLUR)... 91 RESIM 6.11 KUVVETLİ İNCE VE ORTA GRANÜL BENZERİ YAPI (GRANÜLLERDEKİ BOŞLUKLAR HACMİ ARTARSA FURDA YAPI OLUŞUR)... 91 RESIM 6.1 INDIRGENME-YÜKSELTGENME LEKELERI-BENEKLERI... 94 RESIM 6.1 INDIRGENME-YÜKSELTGENME LEKELERI-BENEKLERI... 94 RESIM 6.14 CAMBİC HORİZON (W: WEAK = ZAYIF)... 95 RESIM 6.15 ARGİLLİC HORİZON (T: KİL BİRİKİMİ)... 96 RESIM 6.16 OXİC HORİZON (O: DEMİR OKSİT)... 97 RESİM 6.17 ALBİC HORİZON (E: ELUVİAL = YIKANMA)... 98 RESIM 6.18 KİL KUTANLARI (KÖPRÜLERİ)... 99 ix
1. BÖLÜM 1.1 Giriş Tprak bilimi neden göz krkutur? Tamamıyla yeni terimler ve deyimler kümesi karşımıza çıkar. Bilimsel larak tprağı göz önünde canlandırma güçlüğü vardır. Temel bilimlerden kimya ve fizik te lduğu gibi knu başlıkları ve içerikleri karmaşık labilir. 1. Tprak nedir? Şekil 1.1 Tprak kir değildir. Kir-pis lan tırnaklarınızın altına girendir Tprak tanımlamasının birçk şekli vardır: 1) Jeljik tanımlama: Yer-kürenin en üst katmanında bulunan ve sert kayadan klaylıkla ayırt edilebilen gevşek yüzey luşumlarıdır. ) Geleneksel tanımlama: Gelişmekte lan bitkilere durak yeri lan ve nları besleyen materyaller bütünüdür (inrganik ve rganik maddeler ile su ve hava içerir). Diğer bir tanımlama ile tprak, arzın yüzeyini ince bir tabaka halinde kaplayan, kayaların ve rganik maddelerin türlü ayrışma ürünlerinin karışımından meydana gelen, içerisinde ve üzerinde geniş bir canlılar âlemi barındıran, bitkilere durak yeri ve besin kaynağı lan, belli ranlarda su ve hava içeren üç byutlu bir varlıktır (*Akalan İ. Tprak Bilgisi. Sayfa 8). 1
Resim 1.1 Terrarsa (kırmızı) tprak ve tprak örneği alma küreği 1. Tprağın temel yapı maddeleri nelerdir? Mineral Madde Organik Madde Hava Su Şekil 1..Bir tprağı luşturan temel yapı maddelerinin hacim ranları (Akalan, İ. Tprak Bilgisi. Sayfa 9) 1.4 Tprağın işlevleri nelerdir? Bitki yetiştirme rtamı Bitki besin elementleri için geri dönüşüm sistemi Birçk canlı için yaşam rtamı Mühendislik uygulama rtamı Su dep ve dğal arıtma sistemi
Şekil 1. Tprağın işlevleri Tprağın bu işlevleri yerine getirmesi şu özelliklerine bağlıdır: Tprak bünyesi Tprak yapısı Tprak kimyası Tprak yaşı Arazi unsurları (tpgrafya, eğim, drenaj [su geçirgenlik] kşulları, vs), vs. 1.5 Tprak luşum etmenleri Tprak luşum süreçlerini etkileye beş ana etmen vardır: 1) Ana materyal ) Zaman Edilgen ) Tpgrafya 4) Biysfer (Canlılar) (Bitki örtüsü) 5) İklim Etken
Şekil 1.4 Tprak luşum etmenleri Şekil 1.5 tprak luşum etmenleri 1.5.1 Ana Materyal Başlıca larak ana materyal ikiye ayrılmaktadır: Yerinde luşmuş ana materyal [Residual-Frmed in place (Residuum)] Taşınmış ana materyal [Transprted-Parent material]: - Rüzgar (Elian = Aelen) - Buz (Glacial = Buzul) - Yerçekimi (Clluvial = Kluviyal) - Su: ırmaklar (Alluvial = Aluviyal) kyanuslar (Marine = Denizel) göller (Lacustrine = Lakustrin = Gölsel) 4
1.6 Tprak luşum süreçleri Değişimler (Kimyasal ve Fiziksel Ayrışmalar) [Transfrmatins] tprak yapı unsurlarının değişimi. Mineral ayrışması, rganik madde parçalanması. Yer değiştirmeler [Translcatins] tprak yapı taşlarının tprak prfilindeki aşağı-yukarı veya yatay hareketleri. Eklemeler [Additins] dışsal kaynaklardan tprak materyallerinin luşum süreçlerine katılması. Yaprak dökümü ile rganik madde kazanımları, rüzgâr erzynu snucu atmsfer kaynaklı tz birikintileri. Kayıplar [Lsses] Tprak materyallerinin prfilden uzaklaşması. Klaylıkla çözünebilir tuzların tprak prfilinden yıkanarak yer-altı sularına gitmesi (kimyasal taşınım süreçleri), yüzey materyallerinin erzyn ile uzaklaştırılması (fiziksel taşınım süreçleri). 1.7 Tprak luşumu Şekil 1.6 tprak luşum süreçleri Tprak luşum etmenleri etkisi altında işlev gören tprak luşum süreçleri tprak genesisi nin temel knularını luşturmaktadır. Hatırlanması gereken önemli srular şunlardır: Her hangi bir tprak luşurken, ana materyalde hangi değişimler [transfrmatins] ve yer-değişimler [translcatins] meydana gelmiştir? Hangi materyaller uzaklaşmıştır [lsses]? Hangi materyaller tprak luşum sürecine katılmıştır [additins]? Oluşum süresi byunca (zaman), iklim ve tpğrafya bu luşum süreçlerini nasıl etkilemiştir? 1.7.1 Tprak hriznları Tprak luşumu gelişim evrelerini tamamlarken hrizn larak adlandırılan tprak katmanları luşur. Bu hriznlar tprak luşum süreçleri tarafından üretilen belirgin karakteristiklere (özelliklere) sahiptirler. 5
En önemli (master) hriznlar O, A, E, B, ve C hriznlarıdır. Her tprak her hriznu içermeyebilir; belirli hriznlara sahip lmak, tprak gelişim evresine bağlı larak değişiklik gösterir. Benzer şekilde, her bir hriznun derinliği tpraktan tprağa farklı labilir. O hriznu O A E B Yaprak, t, dun parçacıkları gibi rganik maddenin biriktiği katman Materyaller ayrışmanın farklı evrelerinde labilir Genellikle kyu renklidir C R Şekil 1.7 O Hriznu gösterimi A hriznu O A E B Organik maddenin mineral tprak materyalleri ile karıştığı zndur Genellikle en verimli (üretken) hrizndur Yüksek biyljik (canlı) etkinlik Genellikle kyu renklidir Üst tprak C R Şekil 1.8 A hriznu gösterimi 6
E Hriznu O A E B C Eluviyal zn [zne f eluviatin] veya yıkanma znu Eluviyasyn [Eluviatin], bazı tprak materyallerinin bir katmandan uzaklaşması veya yıkanmasıdır Çözünebilir mineraller ve rganik madde bu hrizndan yıkanmıştır Genellikle daha açık renkli yıkanmış (kül rengi) görünümü vardır R Şekil 1.9 E hriznu gösterimi B Hriznu O A E B C İlluviyasyn znu [zne f illuviatin] veya birikme znu Üstteki hriznlardan yıkanan materyallerin birikmesi Bu materyaller çğunlukla kil, humus, seskiksitler [sesquixides = Fe & Al ksitler] veya bunların bir karışımıdır Kırmızı ve sarıdan kahverengine ve griye değişen renkler R Şekil 1.10 B hriznu gösterimi 7
C Hriznu O A E B Ana materyal Tprak luşum süreçlerinden fazla etkilenmemiş ve sıkışmamış materyal katmanı C R Şekil 1.11 C hriznu gösterimi 1.8 Tprak Bünyesi Tprak bünyesi, tpraktaki bireysel tprak taneciklerinin ransal ifadesidir. Kum = mm 0.05mm Silt = 0.05mm 0.00mm Kil = < 0.00mm O A E Şekil 1.1 tprak taneciklerinin büyüklükleri 8
1.8.1 Tprak Bünye Sınıfları = Sil Texture Classes Şekil 1. 1 Tekstür üçgeni Kum, silt ve kil taneciklerinin farklı ranları bünye sınıfları içerisinde gruplandırılır. Tprak bünyesi diğer birçk tprak karakteristiği ile çk yakından ilişkilidir; karşılıklı etkileşim halindedir. Kaba bünyeli tprak [Carse textured sil] yüksek ranlarda daha büyük taneciklere sahip lan tpraktır. Kum [Sand], Tınlı kum [Lamy sand], Kumlu tın [Sandy lam]. İnce bünyeli tprak [Fine textured sil] yüksek ranlarda daha küçük taneciklere sahip lan tpraktır. Kil [Clay], Siltli kil [Silty clay], Kumlu kil [Sandy clay]. 1.9 Tprak Yapısı = Sil Structure Tprak yapısı, tprak taneciklerinin kümeleşme (aggregatin = kümeleşme, aggregate = agregat) şeklidir; tprak taneciklerinin biraraya gelme veya dizilme şeklidir. Yapısız tpraklar ya teksel ya da masif tir [massive]. Şekil 1.14 Tprak strüktür özellikleri 9
Resim 1. Tprak strüktür örnekleri (levhalı ve prizmatik) - Kuvvetli ince levhalı yapı Derece-sınıf-tip - Kuvvetli rta prizmatik (sütunsal) yapı; - Prizmalar 5 45 mm büyüklüğündedir Resim 1. Tprak strüktür örnekleri (klumnar ve köşeli) - Kuvvetli rta klumnar yapı demeti Sütun-benzeri ama üst kısımları köşeli değil); Demet üst genişliği yaklaşık larak 15 mmdır. Kuvvetli rta ve iri köşeli blk yapı (köşeler yuvarlaklaşmaya yüz tutmuş ise yarı köşeli blk yapı lur) Resim 1.4 Tprak strüktür örnekleri (granüler) - Kuvvetli ince ve rta granül benzeri yapı (granüllerdeki bşluklar hacmi artarsa furda yapı luşur) 10
1.10 Bşluklar Hacmi = Pre Space Tprak partikülleri (tanecikleri) arasındaki bşluklar pr [pre] larak adlandırılır. Bunlar ya su ya da hava ile dludurlar. Tprak bünyesi, prların büyüklüğü yanında, tplam pr hacminin (bşluklar hacmi) belirlenmesinde önemli bir rl ynar. Kaba bünyeli tpraklar (kumlu) daha büyük prlara sahiptirler, fakat tplam pr hacimleri daha azdır. İnce bünyeli tpraklar (killi) daha küçük prlara sahiptirler, ama tplam pr hacimleri daha fazladır. 1.11 1.7.5 Tprak Geçirgenliği = Sil Permeability Geçirgenlik, hava ve suyun tprakta ne kadar hızlı hareket edebileceğinin bir ölçütüdür. Hem tprak bünyesi hem de tprak yapısı geçirgenlikte önemli rl ynar. 1.11.1 Tprak Bünyesi ve Geçirgenlik 1.11. Tprak Yapısı ve Geçirgenlik Şekil 1.15 Suyun killi ve kumlu tpraktaki hareketi Şekil 1.16 Suyun farklı yapısal özellik gösteren tpraklardaki hareketi 11
1.1 Tprak Suyu = Sil Water Dygun tprakta [Saturated sil] bşluklar tamamıyla su ile dludur. Yerçekimi suyu [Gravitatinal water], yer çekimi etkisiyle hareket eden sudur. Genellikle daha büyük prlarda [Macr-pres] bulunan sudur. Kapillar su [Capillary water], yerçekimine karşı adezyn [adhesin] ve khezyn [chesin] ile tprakta tutulan sudur. Bu su genellikle daha küçük prlarda [Micr-pres] veya bir film larak (çk ince bir nem tabakası larak) tprak taneciklerinin çevresinde tutulur. Kayıt edilebilir bir yağmur layından snra, yerçekimi suyu tprağı terk ettiğinde, tprak Tarla Kapasitesi ndedir [Field Misture Capacity]. Tpraktaki su, bitkiler tarafından kullanılamayacak kadar taneciklerce sıkı bir şekilde tutulduğunda, tprak su içeriği slma nktası ndadır [wilting pint]. Şekil 1.17 Tprak suyu 1.1.1 Elverişli Su Kapasitesi = Available Water Capacity Elverişli su kapasitesi, bitkilerce kullanılabilir su miktarının bir ölçütüdür. Genelde tarla kapasitesindeki tprak nem içeriği ile slma nktasındaki tprak nem içeriği arasındaki fark larak tanımlanır. Bu, bir bitki tarafından kullanılabilir suyu ifade eder. Şekil 1. 18Tprak suyu 1
Ödev 1. SORULAR Sru1. Ankara Platlı İlçesi ndeki 00 dönümlük arazisinde Siltli Tın (SL) bünyeli bir tprağı lan bir çiftçi, arazisinin 0 cm lik üst tprağında tarla kapasitesi (TK) ve slma nktası (SN) nda tutulan su miktarını (kg veya m, 1000 kg su = 1m ) belirleyerek arazisindeki elverişli su miktarını (ES) bilmek istemektedir. Bir dğal kaynak yönetim uzmanı larak, istenilen bu değerleri hesaplayınız? Bilgi1: Tprak Bilgisi dersi kapsamı içerisinde yapılan hesaplarda, derinlik (L, metre) larak verilen tprak ve su miktarları, birim alandaki tprak veya su hacmi (L / L ) şeklinde yrumlanacaktır. Bilgi : Yapılan hesaplarda başka türlü verilmediği takdirde, tprağın hacim ağırlığı (HA) ve suyun özgül ağırlığı sırasıyla 150 kg m - ve 1000 kg m - larak alınacaktır. Sru. 00 dönüm bir arazi ve SL bünyeli bir tprak için Sru 1 de m larak hesapladığınız TK, SN ve ES miktarını mm larak ifade ediniz? Sru. Eğer bu tprak aldığı yağışın %50 sinde TK ya ulaşıyr ise (yani bu tprakta yer çekimi kuvvetleri etkisi ile alınan yağışın yarısı tprak prfilini terk ettikten snra TK ya ulaşılmaktadır) ve 6.09.008 tarihinde saatteki miktarı 5 mm lan bir yağmur 10 saat byunca yağmış (yağış şiddeti I = 5 mm saat -1 ) ise, bu arazide tprağın TK sinde lup lmadığını hesaplayınız? Bilgi : Arazi alan ölçümleri için aşağıdaki çizelgeyi kullanınız. Çizelge 1. Arazi alan ölçüleri 1 ar 100 m 1 dekar = 1 dönüm (da) 1000 m 1 hektar (ha) 10000 m 1 hektar 10 dönüm 1 dönüm 10 ar 1 km 10 hektar 1
Ödev 1. CEVAPLAR Cevap1 Ders ntu Elverişli Su Kapasitesi grafiğinden SL için TK ve SN değerleri sırasıyla hacimsel yüzde larak %5 ve %14 kunur (değerler yaklaşık larak belirlenmiştir). TK %5 [1] SN %14 [] 00 da (=00.000 m ) lık arazinin üst 0 cm (0,0 m) de bulunan tplam tprak hacmi V t ise, V t 00000m 0,0m 60000m [] Bu tprak hacminde TK ve SN da tutulan su miktarı sırasıyla W TK ve W SN ise, W W TK SN 0,5 60000 1000m [4] 0,14 60000 8400m [5] Bu durumda, bu tprak hacmindeki ES miktarı W ES ise (Eş. [6]), W W ES ES W W [6] TK SN WTK WSN 1000 8400 1600m [7] Cevap TK, SN ve ES miktarının derinlik larak ifadeleri (mm) sırasıyla D TK, D SN ve D ES ise ve derinlik de hacim/alan lduğuna göre (Eş. [8]), V m m [8] A m D 1000m 00000m [9] DTK 0,07m 70mm 8400m 0,08m 8mm [10] 00000m DSN 1600m 0,04m 4mm [11] 00000m D ES 14
Cevap Düşen tplam yağış miktarı P mm ise (Eş. [1]), mm P I t saat mm [1] saat P It 510 50mm [1] Düşen yağışın %50 si yer çekimi kuvvetleri ile tprak prfilini terk ediyr ise, tprakta ancak 5 mm (= 0,05 m) su kalmıştır (5 mm << 70 mm lduğundan, TK ya ulaşılamamıştır). Veya, 0,05m 0,05m 0,05m m m 00000m 7500m [14] 1000m 7500m [15] Arazi TK ya ulaşamamıştır. 7500m 1000m 5mm 70mm 15
. BÖLÜM.1 Tprak ana maddesi Tpraklar, arz kabuğunu luşturan kayalar, mineraller ve rganik maddelerin çeşitli dğal etmenler ile parçalanması, ayrışması ve ayrışan bir kısım ürünlerin tekrar birleşerek yeni bileşimler meydana getirmesi snucu luşan ana materyal üzerinde gelişmektedirler..1.1 Yer kürenin genel yapısı Şekil.1 Ayrışma ürünleri Şekil. Yerkürenin yapısı 16
Şekil. Arz kabuğu ve üst mant Şekil.4 Kaya döngüsü 17
. Tprak ana maddesi Şekil.5 Tprak ana maddesi: Kayalar..1 Püskürük kayalar Magmanın arz kabuğunun çeşitli derinliklerinde sğuması snucunda luşmuşlardır. Arzın derinliklerinde yavaş yavaş sğuma snucu iri kristaller luşturarak luşan kayalara iç püskürük; arzın yüzeyine yakın kısımlarda çabuk sğuduklarından iri kristaller geliştiremeden luşan püskürük kayalara da dış püskürük kayalar adı verilmektedir. Şekil.6 püskürük kayalar 18
C R B Resim.1 Granit (a), dirit (b) ve bazalt (c).. Trtul Kayalar Mineral materyalleri ile birlikte kum, silt ve kil gibi ayrışma ürünlerinin, genellikle tpgrafyanın en alçak yerlerinde, sulu rtamlarda çökelmesi ve snra büyük basınçlar etkisi ile kaya şeklinde pekişmesi suretiyle luşmuşlardır. Şekil.7 Trtul kayalar 19
Sİ LT Kİ L Resim. Kum taşı (a), Kil taşı (b) ve Şeyl (c).. Başkalaşım kayaları Hem püskürük hem de trtul kayalardan luşan, fakat büyük basınçlara ve yüksek sıcaklık derecelerine maruz kaldıklarından, mineral kristallerinin diziliş, şekil ve büyüklükleri değişmiş bulunan kayalardır. K U Şekil.8 Metamrfik kayalar 0
c a c b a Resim. Gnays (a), kuvarsit (b), mermer (c), şist (d) ve sleyt (e). Organik ana materyal Genellikle buzul devirlerinde, buzulların etkisine maruz kalmış bulunan nemli bölgeler için önemli lan bu ana materyal tipine, ülkemizde bazı eski göl yataklarında küçük alanlar halinde rastlanmaktadır. Şekil.9 Çürüme ve ayrışma 1
Çökelti turbaları Lifli turbalar Odunsu turbalar Resim.4 rganik ana materyal.4 Tprağın yapısında bulunan mineraller Bir mineral, dğal bir inrganik madde lup, kimyasal bileşimi ya belirlidir ya da belirli sınırlar dâhilinde değişiklikler göstermektedir. Kristal şekli Dilinim Sertlik Renk çizgileri Özgül ağırlık Çözünürlük Kırılma Yansıtma
d e b a Resim.5 Kuvars (a), kalsit (b,c), prit (d).4.1 Tprak ve tprak luşturan kayalarda en fazla yer alan mineraller Şekil.10 Mineral grupları, kimyasal yapıları ve bulunma kriterleri
Şekil.11 Mineral grupları, kimyasal yapıları ve bulunma kriterleri (devam) Şekil.1 Mineral grupları, kimyasal yapıları ve bulunma kriterleri (devam) Oksijenin; silisyum ve demir gibi elementler ile birleşmesi snucu meydana gelen SiO ve Fe O gibi bileşiklere ksit mineralleri adı verilmektedir. 4
Fe O. H O SiO Resim.6 Limnit ve kuvars kumu Ca(OH) ve Mg(OH) gibi bazik bileşiklerin CO ile birleşmesi snucu, tprak luşumunda büyük önem taşıyan karbnat mineralleri luşmaktadır. c d b Resim.7 Kalsit CaCO (a), Siderit FeCO (b) ve Magnezit MgCO (c) En fazla mineral türünü içeren grup silikat grubu lup, bunlar Ca, Mg, Na, K, Fe ve Al un rtsilisik asit (H 4 SiO 4 ) metasilisik asit (H SiO ) plisilisik asit (H 4 Si O 8 ) gibi çeşitli silis asitleri ile bağlanması snucu meydana gelen bileşikleri durumundadır. 5
NaAl Si O 8 + CaAl Si O 8 KAl Si O 8 Resim.8 Plajiklas ve K-feldspat Bir mineral, ergimiş magmatik kütlenin sğuyarak sertleşmesi snucunda meydana gelmiş ise, buna birincil mineral adı verilmektedir. Eğer bir mineral, birincil minerallerden sıcaklık, gaz ve sıvıların etkisi ile değişerek meydana gelmiş ise, buna ikincil mineral denilmektedir. Kuvars ve feldspatlar [birincil] Karbnatlar, ksitler ve kil mineralleri [ikincil] Resim.9 Kalinit (Al (OH) 4 Si O 5 ) 6
Ödev. SORULAR Sru1 Ana kayadan tprak luşumunu basit bir akış şeması çizerek gösteriniz? (Tprak Bilgisi Kitabı, Sayfa 1, 1. parağraf). Örnek şema aşağıda verilmiştir: sru işaretleri sizler tarafından dldurulacak kısımlardır. Bu bir örnektir; yrumlanması, değiştirilmesi, farklı bir şekilde luşturulması sizlere bağlıdır.????? Şekil 1. Örnek akış şeması Sru Ana materyal kimyası ile tprak verimliliği arasındaki ilişkiyi irdeleyiniz? Sru Tprağın yapısında bulunan minerallerin özelliklerinin bilinmesi hangi açılardan yararlıdır? Sru4 En az üç adet mineral vererek, bunların hangi özellikleri bitkisel üretim açısından tprağa ek değer vermektedir. Sru5 Herhangi bir taşınmış ana materyali örnek alarak (aluviyal, göl dlgusu, kumul, vlkanik kül vs), bu anamateryalin, iklim, bitki örtüsü, tpğrafya (yeryüzü şekilleri) ve tprak ile lan karşılıklı etkileşimlerini açıklayan ve en az 10 cümleden luşan bir parağraf hazırlayınız? Radyaktif karbn ( 14 C) Çalışmaları ile Bir Tprağın Yaşının Belirlenmesi Bilgi1. Bitki ve hayvan kalıntılarındaki 14 C yüzdesi bir tprağın yaşını tahmin etmede kullanılabilir. Bilgi. 14 C elementinin yarılanma ömrü 5750 yıldır. Bilgi. Aşağıdaki eşitlik (Eş. [1]) üssel azalma bağıntıları ile radyaktif karbn elementinin yarılanma ömrü arasındaki ilişkiyi vermektedir. N(t) N e kt [1] Burada, N(t): t zamanında tpraktaki 14 C miktarı N : t = 0 lduğunda tpraktaki 14 C miktarı k: üssel azalma katsayısı t: zaman (yıl) Sru1 Eş. [1] ve yarılanma kavramını kullanarak, üssel azalma katsayısı (k) ve 14 C nin yarılanma ömrü (t = T) arasında başka bir eşitlik geliştiriniz? Sru Eğer 14 C ün yarılanma ömrü T (t = T = 5750 yıl) ise, geliştirdiğiniz eşitliği kullanarak 14 C için k katsayısını hesaplayınız? 7
Bilgi4. Herhangi bir radyaktif madde için k katsayısı değişmezdir ve bunlar temel fizik kitaplarında listelenmiştir. Bilgi5. Bundan snraki srularınızı aşağıdaki şekil ile bağdaştırarak çözünüz? 0 cm A Slum 40 cm 40 cm B C Ana materyal Şekil 1. Kırıkkale civarında açılan tprak prfilinin hriznları ve kalınlıkları Sru Orta-Anadlu bölgesinde Kırıkkale civarında açılan bir tprak prfilinin ana hatları yukarıda verilmiştir (Şekil 1). Yapılan radyaktif analizler snucunda tprak t = 0 zamanındaki 14 C içeriğinin ancak %.5 unu kayıp ettiği belirlenmiştir. Buna göre tprağın yaşını tahmin ediniz? Sru4 Bu tprağın yıllık luşum hızı nedir (mm yıl -1 )? Sru5 Tprak krumasız kşullarda bu tprakta erzyn pimleri ile yapılan ölçümlerde de, yıllık tprak kaybı hızının 10 mm yıl -1 lduğu belirlendiğine göre, hiçbir tprak kruma önlemi alınmadığında, bu tprak kaç yıl snra A hriznunu kaybetmiş lacaktır? Sru6 Bu tprak luşumu ve kaybı kşullarında, kaç yıl snra ana materyal açığa çıkacaktır? Sru7 Yaptığınız bu hesaplar ve elde ettiğiniz snuçlara dayanarak, sizce bir insan ömrü hangi süreçleri (tprak luşumu veya tprak kaybı süreçlerini) izlemeye yeterlidir? Sru8 Bu ödevin ana fikrini en fazla iki cümle ile açıklayınız? 8
Ödev. CEVAPLAR Radyaktif karbn ( 14 C) Çalışmaları ile Bir Tprağın Yaşının Belirlenmesi Cevap1 N(t) kt kt kt Ne 0,5 1,0e 0,5 e [1] 0,5 e kt 1 ln ln 1 ln ln1 ln ln 0,5 e kt 1 ln ln kt 1 e ln kt kt e ln kt ln kt [] [] [4] ln ln T k [5] k T Cevap k ln T ln 5750 0,691 1,05 10 5750 4 0,000105 [6] 0 cm A Slum 40 cm 40 cm B C Ana materyal Şekil 1. Kırıkkale civarında açılan tprak prfilinin hriznları ve kalınlıkları Cevap N(t) N e kt 97,5 100e kt 0,975 e kt ln0,975 kt [7] ln0,975 kt ln0,975 0,000105t 0,051 0,000105t [8] 9
0,051 0,051 0,000105t t 10y [9] 0,000105 Cevap4 Slum kalınlığı = 60 cm = 600 mm lduğuna göre ve tprak luşum hızı da V t ise, V t 600 10 1,86mm y [10] Cevap5 Eğer tprak kaybı hızı V tk = 10 mm y -1 ise, V tk 1 Vt 7,14mm y [11] Her yıl A hriznunun kalınlığı 7,14 mm azalacak demektir ve A hriznun kalınlığı D A = 00 mm lduğundan, 00 7,14 mm mm y mm y 8 mm 1 8y [1] Cevap6 600 7,14 mm mm y mm y 84 mm 1 84y [1] Cevap7 Tprak luşumu çk uzun yıllar içerisinde luşuyr lduğundan, insan ömrü daha çk tprak kayıpları süreçlerini izlemeye yeterlidir. Cevap8 Tpraklar uzun sürelerde luşmasına karşın, gerekli önlemler alınmadığında, kayıpları çk kısa zamanlarda luşabilmektedir. 0
. BÖLÜM.1 Tprak luşumunda aşınma, ayrışma ve birikme layları Temel yapıyı luşturan ana kayalardan ana materyal (C hriznu) ve tprağın luşması (A ve B hriznları = Slum) luşması için, Bunların ufalanması (fiziksel parçalanma), Kimyasal ve biyljik laylar ile ayrışması, Ayrışan bir kısım materyalin yeni bileşikler luşturmak üzere tekrar birleşmesi gibi değişmelere uğraması gerekmektedir. Şekil. 1 aşınma ve ayrışma Şekil. Aşınma ve ayrışma 1
Bu aşınma, ayrışma ve tekrar birleşme layları Fiziksel, Kimyasal, ve Biyljik etmenlerin altında luşmaktadır..1.1 Fiziksel Etmenler Bazı dğal etmenler kaya ve minerallerin yalnız şekil ve büyüklüklerini değiştiren aşınma ve parçalanmalara neden lurlar, Kimyasal ve mineraljik yapıda herhangi bir değişme yapmazlar, Ana materyalin yalnız şekil ve büyüklüğünü değiştiren bu etmenlere fiziksel ayrışma etmenleri denilmektedir, Kurak bölgelerde tprağın luşunda bu etmenler hakim rl ynamaktadırlar. Şekil. Fiziksel ayrışma
9% genişleme Kuvvet = 1 kg/m Şekil. 4 Fiziksel ayrışma Şekil. 5 Buz kaynaklı aşınma ve parçalanmalar
Resim.1 Buz kaynaklı aşınma ve parçalanmalar Şekil.6 Devamlı dn kşulları altında granit kayasının çatlama durumu Resim.Tuz kaynaklı aşınmalar 4
Şekil.7 Mekaniksel kırılmalar Resim. Mekaniksel kırılmalar 5
Resim.4Basınçların rtadan kalkması: aşırı yüklerden kurtulan kaya kütlelerinin genişlemesi Resim.5 Kırılmalar, termal genişleme ve büzülmeler 6
Resim.6 Kök değişimi: Ağaç köklerinin kaya çatlaklarında gelişmesi snucu çatlaklar ve parçalanmalar luşmaktadır Resim. 7 Sadece kökler değil, her türlü bitki kök işlevleri, fiziksel aşınmalara neden labilmektedir 7
Resim.8 rüzgar erzynu ve sürtünme Resim.9 su erzynu ve sürtünme 8
. Aşınma Oranı Ana kayanın özellikleri Mineral içerikleri Kayaların yapısı, İklim Tprak [kayaları daha hızlı bir şekilde aşınmasına neden lur], Zaman a bağlı larak farklılık gösterir...1 Dğal Aşınma Yüzeyleri ve Zayıf nktalar Resim.10 Trtul kayalar ve farklı birikme seviyeleri Resim.11 püskürük kayalar ve eklem, buluşma düzlemleri 9
Resim.1Püskürük kayalar eklem, buluşma düzlemleri Resim.1 Başkalaşım kayaları ve kırılma yüzeyleri 40
Resim.14 Kum taşı eklem, buluşma düzlemleri.. Snuç Şekil.8 Tane byutları fiziksel aşınma ile küçülürken, tanecik yüzey alanı artmaktadır 41
Ödev. SORULAR Sru 1 Tprak luşumunda aşınma, ayrışma ve birleşme laylarını özetleyen bir akış şeması hazırlayınız? Şemanın başlangıcı aşağıda Şekil 1 de verilmiştir; şema eksik verilmiştir, tamamlanarak detaylandırılması sizlere bırakılmıştır. Slum Ana materyal 0 cm 40 cm Şekil 1. Fiziksel, kimyasal ve biyljik aşınma, ayrışma ve birleşme layları snucu tprak luşumu özet şeması Sru Tpraklara karekter kazandıran etmenlerden iklim dikkate alındığında, fiziksel, kimyasal ve biyljik aşınma, ayrışma ve birleşme laylarının hangi iklimlerde daha baskın lmasını beklersiniz? Kısa bir parağraf ile tartışınız? Sru Nemli iklimlerde tprak luşumunda dğrudan su mlekülü ve su serbest iynlarının etkin lduğu iki kimyasal tepkimeyi denklem şeklinde veriniz ve sözel açıklamalarını yapınız? Sru 4 Fiziksel aşınma ve parçalanma ile kaya ve minerallerden küçük parçacıkların luşması, tprak luşumundaki kimyasal tepkimelerin hızını nasıl etkiler? Tartışınız? Aşağıdaki a veya b önermeleri temel alarak tartışmanızı geliştirebilirsiniz: a) Fiziksel aşınma ve parçalanma ile kaya ve minerallerden küçük parçacıkların luşması, kimyasal tepkimelerin hızını düşürür, çünkü: b) Fiziksel aşınma ve parçalanma ile kaya ve minerallerden küçük parçacıkların luşması, kimyasal tepkimelerin hızını artırır, çünkü: Tartışmanızı parçalanan tane büyüklüğü ile tane yüzey alanı arasındaki bağıntıya dayanarak yapınız: fiziksel larak tane büyüklüğü azaldıkça tanenin yüzey alanı artmaktadır; yani tanecik byutu (D) ile tanecik yüzey alanı (A) ters rantılı larak değişmektedir (Eşitlik [1]). 40 c 1 D f A [1] Sru 5 Tprak canlılarının tprağın gelişim süreci üzerine lan etkilerini açıklayınız? Tprak canlıları ile bir ayrışma ve bir de yeniden birleşme layına smut örnek veriniz? 4
Sıcaklık Değişimleri ile Elementlerin Uzunlukları ve Hacimlerindeki Değişimler Kaya Çatlakları Bilgi 1. Herhangi bir katının sıcaklık değişimleri snucu uzunluğundaki değişim Eş. [1] ile verilmektedir: L L T [1] Burada, : dğrusal genişleme katsayısı (m -1 ), L: rijinal uzunluk (m) L: uzunluktaki değişim (m) T: sıcaklıktaki değişim ( C). Bilgi. Herhangi bir katının sıcaklık değişimleri snucu hacmindeki değişim Eş. [] ile verilmektedir: V V T [] Burada, : hacimsel genişleme katsayısı (m - ), V: rijinal hacim (m ) V: hacimsel değişim (m ) T: sıcaklıktaki değişim ( C). Bilgi. Değişim snrası uzunluk (L ) ve hacim V, sırasıyla Eş. [] ve Eş. [4] ile hesaplanır. L' L L [] V' V V [4] Bilgi 4. Çizelge 1 de bazı katıların hem dğrusal hem de hacimsel genişleme katsayı değerleri, 10 6 ile çarpıldıktan snra verilmiştir: Çizelge 1. Elmas, demir/çelik, bakır/çink ve alüminyum elementleri için dğrusal (uzamsal) ve hacimsel genişleme katsayıları Materyal x10 6 x10 6 elmas 1,,6 demir/çelik 1 6 bakır/çink 19 57 alüminyum 5 75 4
Sru 1 Hacimsel genişleme katsayısı (bağımlı değişken [f(x)]) ile dğrusal genişleme katsayısı (bağımsız değişken [x]) arasındaki bağıntıyı yazınız? Bu bağıntının fiziksel bir açıklaması varsa, bir cümle ile belirtiniz? Sru Sğuk bir kış günü -8 C de, Tprak Bölümü labratuarındaki alüminyum kapı çerçevesinin uzunluğu,66 m larak ölçülmüştür. Bunun geçen yaz 9 C lik bir gündeki uzunluğu nedir? Hesaplayınız? Sru Bir parça çeliğin C deki uzunluğu 11, metredir. Dökümhanede kızdırıldıktan snraki uzunluğu ise 11,7 m larak ölçülmüştür. Çeliğin en sn sıcaklığı nedir? Hesaplayınız? Sru4 1 m kenar uzunluğu lan küp benzeri ve %10 demir ve %5 alüminyum içeren bir dış püskürük kaya içerisinde, Ankara kşullarında [kış (-10 C); yaz (5 C)] bir yıl snra luşabilecek çatlağın rtalama hacmini cm larak tahmin ediniz? (1 m = 1x10 6 cm ). Bilgi5. Sru 4 deki rtalama çatlak hacmini Eş. [5] i kullanarak hesaplayabilirsiniz. VFe VAl Vrt [5] Sru5. Su ve buzun yğunlukları sırasıyla 1000 kg m - ve 917 kg m - lduğuna göre, herhangi bir kaya çatlağında bulunan belirli miktardaki su kütlesi dnduğunda birim hacimde luşacak değişimi % larak hesaplayınız? Sru6. 008 yılı Ocak ayında -6 C hava sıcaklığı lan sğuk bir günde Sivrihisar daki granit kayalarındaki çatlaklarda 80 saat snra luşacak buz basıncını kg m -1 s - larak hesaplayınız? Bilgi6. Aşağıdaki eşitlikler bilgi amaçlı verilmiştir. Gerekli lanları kullanabilirsiniz: N Pa [6] m N ma [7] 6 MPa Pa 10 [8] Sru7. S6 daki kşullar için -1 C hava sıcaklığı lan sğuk bir günde Sivrihisar daki granit kayalarındaki çatlak gelişim hızını (m s -1 ) hesaplayınız? 44
Ödev. CEVAPLAR Sıcaklık Değişimleri ile Elementlerin Uzunlukları ve Hacimlerindeki Değişimler Kaya Çatlakları Cevap1 x f x [1] Dğrusal genişleme katsayısı () sadece bir düzlem byunca lan genişlemeyi (örneğin yalnız x ekseni) içerirken, hacimsel genişleme katsayısı () üç farklı düzlemdeki (x, y, z) genişleme ile ilişkili lacağından, dğrusal genişleme katsayısının katı lacaktır (Eş. [1]). Cevap 6 9 8 510,66 67 6,110 6 L 5 10,66 [] L' L L,66 6,110, 6661m [] Cevap 4 t 1,4410 t,957 10 6 L LT 117, 11, 110 11, [4] 0,5 1,4410 4 t,957 10 1,4410 4 t 0,5,957 10 0,50 [5] t 0,50 74,6 C [6] 4 1,44 10 Cevap4 Kaya tplam hacmi V T = 1 m V Fe 1 10 100 0,1m [7] V 5 100 Al 1 0,05m [8] 6 4 5 10 6 10 0,1 5 1,6 V [9] 6 Fe V T 6 10 0,1 10 6 4 5 10 7510 0,055 1,1 V [10] 6 Al V T 7510 0,1 10 V V 1,6 10 1,110,57 10 4 4 4 Fe Al 4 Vrt 1,8510 m [11] V rt 4 4 6 1,8510 m 1,8510 10 cm 18,5cm [1] 45
Cevap5 m kg su su 1000 [1] Vsu m m kg buz buz 917 [14] Vbuz m Su ve buz kütlesinde bir değişim lmadığı göz önünde bulundurularak (m su = m buz ) ve V su bir birim larak alındığında (V su = 1 m ), su Vsu 1000 1 su Vsu buzvbuz Vbuz 1,09 [15] 917 buz Su ve buz hacimleri arasındaki değişim V ise, V V V 1,09 1,00 0,09 %9 [16] Cevap6 buz su m kg N ma s kgm kg 1 Pa kgm s [17] m m m m s ms 1Pa = 1kg m -1 s - Ders ntundan [Şekil: Devamlı dn kşulları altında granit kayasının çatlama durumu], -6 C hava sıcaklığı lan sğuk bir günde Sivrihisar daki granit kayalarındaki çatlaklarda 80 saat snra luşacak buz basıncını yaklaşık larak 5MPa dır. 5MPa Cevap7 6 6 1 510 Pa 510 kgm s [18] Aynı şekilde, ders ntundan [Şekil: Devamlı dn kşulları altında granit kayasının çatlama durumu], - 1 C hava sıcaklığı lan sğuk bir günde Sivrihisar daki granit kayalarındaki çatlak gelişim hızı yaklaşık larak 1mm/10 saat dır. mm 10saat 1m mm 0,1mmsaat 0,1 1000mm, 78 10 ms [19] 600s saat 1000 6000 1saat 1 1 0,1 8 1 46
4. BÖLÜM 4.1 Tprak Oluşumunda Kimyasal Ayrıştırma Etmenleri Ana kayanın kimyasal bileşimini değiştirmek suretiyle ana materyal ve tprağın luşturulmasına hizmet eden etmenlere kimyasal ayrıştırma etmenleri adı verilmektedir. Belli mineraller kısmen veya tamamen değişerek, yeni mineraller luşur, Fiziksel ayrışmalarla ufalanmış veya gözenekli hale gelmiş lan materyallere, kimyasal etmenlerin etkisi klaylaşır, Su, hava ve sıcaklık, kimyasal ayrışmalarda büyük rl ynar, - Kurak bölgeler fiziksel aşınma - Yağışlı ve sıcak bölgeler kimyasal ayrışma Şekil 4.1 Kimyasal ayrışma 4.1.1 Yükseltgenme Oksijen çk etkin bir atmsfer elementi lduğu için, diğer elementler ile serbest larak birleşir (paslanma); ve birleşme snucu artan O, bileşiğin dayanıklılığını azaltır. Yükseltgenmeye en fazla maruz kalan bileşikler demir sülfür, karbnat ve silikat tuzlarıdır. Amfibl ve pirksen grubu demirli silikat silikat mineralleri demirin yükseltgenmesinden klayca etkilenirler ve çk değişik görünümlü ürünler luştururlar. 47
4.1.1.1 Yükseltgenme ve Hidrasyn Şekil 4. yükseltgenme ve hidrasyn Şekil 4. yükseltgenme ve hidrasyn Şekil 4.4 yükseltgenme ve hidrasyn 48
Resim 4.1 Bazalt yükseltgenmesi 4.1. Hidrliz Su çk etkin bir kimyasal ayrıştırıcıdır. Suyun serbest H + iynları diğer bileşiklerdeki katynlar ile yeni bir bileşik meydana getirmek üzere yer değiştirme eğilimindedir. Özellikle feldspatların, mikaların ve benzeri silikat minerallerinin ayrışmasında ilk önce meydana gelen kimyasal değişmelerden biridir. Resim 4. Feldspatların ayrışması 49
Şekil 4.5Hidrliz 4.1..1 Karbnik asit (karbnasyn) ve hidrliz Tprak havasındaki CO ile H O birleşerek luşturduğu karbnik asit H CO, bazlarla dygun killeri etkileyerek, bazların yerine H + i yerleştirip, bazları tprak çözeltisine geçirmektedir. 50
Resim 4.6 karbnasyn ve hidrliz Resim 4. Granit (kurak iklim) Resim 4.4 Granit (Nemli iklim) 4.1. Hidrasyn Suyun tprak minerallerine bağlanmasına hidrasyn denilmektedir. Birçk mineral ve özellikle feldspat, amfibl, pirksen ve mika grupları klaylıkla su mlekülü alarak hidrasyna uğrarlar. 51
Hidrasyn snucu mineraller, yumuşar, parlaklık ve esnekliklerini kayıp ederler ve hacimleri artar. Bunun snucu larak, fiziksel ve kimyasal etmenlerin etkisinde klaylıkla kalırlar. Resim 4.7 Su, kayaların çözünmesine ve ayrışmalarına neden lur. Resim 4.8 Hidrasyn 5
4.1..1 Hidrasyn ve Fiziksel Aşınma Şekil 4.6 Hidrasyn ve aşınma Şekil 4.7 Aşınma 5
4.1.4 Karbnasyn Tpraktaki rganik maddelerin ayrışması ve köklerin slunumları snucunda, tprak havasına fazla miktarda CO katılmaktadır. Bu gaz, hidrliz snucu açığa çıkan metal hidrksitleri etkileyerek nları karbnat veya bikarbnat haline dönüştürmektedir. Hidrasyn snucu mineraller, yumuşar, parlaklık ve esnekliklerini kayıp ederler ve hacimleri artar. Bunun snucu larak, fiziksel ve kimyasal etmenlerin etkisinde klaylıkla kalırlar. 4.1.5 Slüsyn Tpraktaki kimyasal tepkimeler ile bir takım bileşikler meydana gelirken, tprak çözeltisinde kalsiyum, magnezyum, sdyum, ptasyum [Ca +, Mg +, Na +, K + = tprak alkali katynları] ve diğer katynlar bl miktarda bulunabilir. bu katynlar genellikle klrür, sülfat, bikarbnat, karbnat ve benzeri anynlar ile bir denge teşkil etmektedirler [Cl -, SO - 4, HCO -, CO - ]. ayrıca tprakta, kimyasal ve biyljik laylar ile meydana gelen mineral asitler bulunmaktadır [HNO, HNO, H SO, H SO 4 ]. 54
Şekil 4.8 Slüsyn Bu tprak çözeltisinde bulunan bileşikler, minerallerin sn ayrışmalarında önemli rl ynamaktadırlar. Kireç taşlarının, karbnik asit içeren sularla çözünmesi, slusynun en önemli örneklerinden birini luşturmaktadır İlk önce karbnik asit luşur: H O + CO H CO Daha snra tprak çözeltisinde bulunan karbnik asit, kireç taşını çözer: H CO + CaCO Ca + + (HCO) - H O + CO H CO 55
Resim 4.9 H CO + CaCO Ca + + (HCO) - Kireçtaşı Kalsit H CO + CaCO Ca + + (HCO) - CaCO Resim 4.10 kireçtaşı 56
4.1.6 İndirgenme Yükseltgenmenin tersi lan indirgenme ksijenin yetersiz lduğu yerlerde meydana gelir. Bu nedenle indirgenme arz kabuğunun alt kısımlarında, kötü drenaj kşullarına sahip, suyun hava bşluklarını dldurduğu, havanın yeterli lmadığı tpraklarda luşur. Bitkilerin kullanabildikleri NO ve SO 4 gibi anynlar indirgenerek element haline dönüştüklerinden, zararlı tepkimeler larak kabul edilmektedirler. 4. Biyljik etmenler Minerallerin ayrışması ve tprak luşumunun ilk dönemlerinde liken, mantar ve bakteri gibi mikrbik canlılar önemli rl ynamaktadırlar. Resim 4.11 tprak rganizmaları Yüksek bitkiler de altlarında gelişen tprağın özellikleri üzerinde, büyük etkiye sahiptirler. 57
Resim 4.1 Bitki köklerinin ayrışmaya etkisi Kurtçuklar, böcekler ve slucanlar tprak özelliklerini, daha büyük hayvanlara ranla, daha fazla değişime uğratırlar.. Resim 4.1 Tprak makrrganizmaları 58
Ödev 4. SORULAR Fiziksel Aşınma (Parçalanma) ve Birincil Tprak Taneciklerinin Byutları m 1 m m 1 m 1 m m (a) (b) 0,5 m 0,5 m (c) Şekil 1. xx m lik bir küp byutunun ikiye bölünerek küçültülmesi Bilgi1: Hesaplarınızı klaylaştırmak için, Şekil 1a, b ve c deki küp sayılarını sırasıyla 1, ve larak ( 1 = 1); her bir küpün yüzey alanlarını A 1, A ve A larak ve tplam yüzey alanlarını da A T1, A T ve A T larak alınız (A 1 = A T1 ). Bilgi: Bir küpün 6 yüzeyi lduğunu unutmayınız ( = 6). Sru 1. Şekil 1a da verilen xx m lik bir küpün yüzey alanını hesaplayınız (A 1, m )? Sru. Şekil 1a da verilen xx m lik bir küp, her bir kenarı 1m lacak şekilde ye bölündüğünde 1x1x1 m lik kaç küp luşur ( ) ve luşan her bir küpün yüzey alanı nedir (A, m )? Bu durumda tplam yüzey alanını bir eşitlik yazarak hesaplayınız (A T, m ) (Şekil 1b)? Sru. Şekil 1b de verilen 1x1x1 m lik küp, her bir kenarı 0,5m lacak şekilde ye bölündüğünde 0,5x0,5x0,5 m lik kaç küp luşur ( ) ve luşan her bir küpün yüzey alanı nedir (A, m )? Bu durumda tplam yüzey alanını bir eşitlik yazarak hesaplayınız (A T, m ) (Şekil 1c)? Sru 4. 1, ve arasındaki matematiksel eşitlikleri yazınız? Sru 5. A 1, A ve A arasındaki matematiksel eşitlikleri yazınız? Sru 6. A T1, A T ve A T arasındaki matematiksel eşitlikleri yazınız? 59
Sru 7. Her bir bölünmeden snraki küp sayılarını ( 1, ve ) ve tplam yüzey alanlarını göz önünde bulundurarak (A T1, A T ve A T ) genel-geçer bir öneriyi sözel larak bir cümle ile ifade ediniz? Sru 8. Eğer yukarıda, belirli bir şekil için, sözel larak ifade ettiğiniz genel-geçer önerinin bağıntısal şekli Eş. [1] ile verilirse, A T4 ü hesaplayınız? A A i 1 T i T [1] Bilgi : Tprak Bilimi ndeki hesaplamalarda, başka şekilde detaylı larak verilmemiş ise, birincil tprak taneciklerinin [kum (S), silt (Si), kil (C)] küresel bir şekle sahip lduğu kabul edilir. Tane byutunun (d, m) bir bağıntısı larak küre hacmi (V, mm ) ve yüzey alanı (A, mm ) sırasıyla Eş. [] ve Eş. [] ile verilir ( =,1416): V 6 d [] A 4 d [] Bilgi 4: Uluslararası sınıflandırmaya göre S, Si ve C büyüklük sınırları Çizelge 1 de verilmiştir. Çizelge 1. Bireysel tprak tanelerinin büyüklük sınırları Tprak tane büyüklüğü Büyüklük çap sınırları (mm) S 0,0,00 Si 0,00 0,0 C < 0,00 Sru 9. Gerek ve yeter aşınma ve ayrışma kşullarının varlığını kabul edersek ve Çizelge 1 deki tanecik sınıflarının üst sınırları göz önüne alındığında, 1cm byutundaki kaya parçasından a) kaç adet kum luşur, hesaplayınız ( S )? b) kaç adet silt luşur, hesaplayınız ( Si )? c) kaç adet kil luşur, hesaplayınız ( C )? Sru 10. a, b ve c şıkları için tplam yüzey alanlarını hesaplayınız (A TS = S x A S, A TSi = Si x A Si, ve A TC = C x A C )? Sru 11. S9 ve S10 snuçlarını karşılaştırarak bir cümle ile ne lup-bittiğini özetleyiniz? 60
Ödev 4. CEVAPLAR Fiziksel Aşınma (Parçalanma) ve Birincil Tprak Taneciklerinin Byutları Cevap1 Bir küpün yüzey alanı bir kenarının karesi ( ) ile yüzey adedinin ( = 6) çarpılması ile hesap edilir (Eş. [1]): A [1] 1 Cevap A1 4 6 4 6 m [] Herhangi bir küp her bir kenarından yarıya bölündüğünde 8 adet yeni küp luşacaktır. 8 [] A 1 6 6m [4] 6 m lik 8 adet yeni küp luşacağından, A T Cevap 48 1 6 8 m [5] 8 8 64 [6] A 0,5 6 1, 5m [7] A T 96 Cevap 4 0,5 6 64 m [8] 1 1 [9] 8 [10] 64 [11] 1 1 1 1 ; ; 1 [1] 8 8 64 veya 8 [1] 1; 8; 64 Snuç: her bölünme snrasında, küp sayısı 8 kat artmaktadır. 1 61
Cevap5 A1 4m [14] A 6m [15] A 1, 5m [16] A 4 A [17] 1 A ; A 4. A ; A1 16 1 1 1 A A1 ; A A ; A A1 [18] 4 4 16 Snuç: her bölünme snrasında, her bir küpün yüzey alanı 4 kat azalmaktadır. Cevap6 A T1 A1 4 m [19] A T 48m [0] A T 96m [1] A 1 1 1 1 A ; A. A ; A1 A [] 4 A Cevap7 A1 ; A A ; A 4 A [] 1 Her bölünme snunda küp sayısı 8 kat artmakta ve her bir yeni küpün yüzey alanı 4kat azalmakta lduğu için, tplam yüzey alanı kat artmaktadır [8x(1/4) = ] (Eş. []). Cevap8 A A i 1 T i T [4] AT 4 19 AT 96 m [5] Cevap9 Eğer 1 cm (d K = 10 mm) çapındaki kaya parçasının hacmi V K ise,,1416 VK dk 10 5,60mm 6 6 Kum taneciğinin üst sınırı,00 mm (d S ) lduğuna göre, bir tanenin hacmi V S,,1416 VS ds 4,19mm 6 6 Silt taneciğinin üst sınırı 0,0 mm (d Si ) lduğuna göre, bir tanenin hacmi V Si, 6 [6] [7]
,1416 6 VSi d Si 0,0 4,19 10 mm 6 6 Kil taneciğinin üst sınırı 0,00 mm (d C ) lduğuna göre, bir tanenin hacmi V C,,1416 9 VC dc 0,00 4,19 10 mm 6 6 Kaya hacminin her bir tanecik hacmine ranı, luşacak ilgili tane sayısını verecektir: [8] [9] V 5,60 mm K S 15 1,5 10 [0] VS 4,19 mm V 5,60 mm K 8 Si 1,5 10 [1] 6 VSi 4,19 10 mm V 5,60 mm K 11 C 1,5 10 [] 9 VC 4,19 10 mm Cevap10 a, b ve c şıkları için tplam yüzey alanları (A TS = S x A S, A TSi = Si x A Si, ve A TC = C x A C )? A A A A A A S TS Si TSi C TC,1416 ds,1416mm 4 4 [] A,141615 9mm,910 mm [4] S s,1416 4 dsi 0,0,141610 mm [5] 4 4 4 8 4 A,141610 1,510,910 mm [6] Si Si,1416 6 dc 0,00,141610 mm [7] 4 4 6 11 5 A,141610 1,510,910 mm [8] C C Cevap11 Tane byutları kumdan kile dğru azalırken, tane sayısı ve tplam yüzey alanları 10 un katları larak artış göstermektedir. 6
5. BÖLÜM 5.1 Tprak karakter kazandıran etmenler 5.1.1 Ana materyal Ana materyal özellikle luşumun ilk devrelerinde etkili lmaktadır. Yerinde luşmuş ana materyaller: Kumtaşı Kireçtaşı Bazalt Granit 5.1.1.1 Taşınmış ana materyal Resim 5.1 Yerinde luşmuş ana materyal Taşkın alüvynları kum veya kum ve çakıl ardalaşmaları, sıralanmaları kum çakıl Resim 5. Alüvyal ana materyal iyi bir şekilde derecelenmiş materyaller 64
Resim 5. Alüvyal ana materyal (taşkın valar) - Su Resim 5.4 gölsel ana materyal Lakustrin düz eski göl tabanları, siltli veya killi bünye iyi bir şekilde derecelenmiş materyaller 65
5.1.1. Rüzgar ile taşınmış ana material - Rüzgar Resim 5.5 iyi bir şekilde derecelenmiş materyaller Lös: rüzgarlar ile taşınan siltli materyaller Kum: rüzgarlar ile taşınan siltli materyaller (kumullar) 5.1.1. Buzul ile taşınan ana materyaller - Buzul Buzultaş (mren): buzul hareketleri snucu taşınan büyüklü-küçüklü her türlü materyalleri (kaya parçacıkları, çakıl, kum, silt ve kil) içeren ana materyaller. Resim 5.6 iyi bir şekilde derecelenmemiş materyaller 5.1.1.4 Yer çekimi ile taşınana ana materyal - Yerçekimi Kluviyal: eğimli arazilerdeki gevşek materyallerin yer çekimi etkisi ile yuvarlanarak eteklerde birikmesi snucu luşan yığıntılar. 66
Şekil 5.1Türkiye Jelji Haritası Şekil 5. Ankara Jelji Haritası Şekil 5. Ankara Jelji Haritası Lejantı 67
5.1. Tpgrafya Tpgrafya, iklimin ve özellikle suyun etkilerini hızlandıran veya yavaşlatan arazi şekilleri larak tprak luşumunda rl ynar. Şekil 5.4 Tpgrafik yapı unsurları 5.1..1 Eğim Şekil 5.5 Tpgrafik yapı türleri 5.1.. Tpgrafya ve Drenaj Arazideki Knum (Röliyef) ve Katena (Catena) Resim 5.7 eğimin hesaplanması 68
Tpgrafya veya röliyef, knumsal tprak farklılaşmasının önemli bir nedeni labilir. Herhangi bir eğim kesitinde luşan farklı tprakları tanımlayabilmek için, bunları katenalar larak ayırmak gereklidir. Şekil 5.6 Eğime göre drenaj Şekil 5.7 Drenaja bağlı larak tprak prfili içerisinde meydana gelen luşumlar benekler > 1,0 m iyi drenajlı gri benekler rta-iyi drenajlı kahverengi B hriznunda (renk B) gri benekler Yetersiz drenajlı A hriznu nun hemen altında gri renkler Zayıf drenajlı Şekil 5.8 Drenaj sınıfları (yer altı su seviyesine lan derinlik) 69
5.1.. Tpgrafya ve Erzyn Tepe düzlüğü ve geri eğim Tepe düzlüğünde, erzyn (parçalanma ve taşınma) süreçleri en düşük seviyede lacağından, en iyi tprak gelişimi (hrizn gelişimi) beklenmektedir. Geri eğimde ( %0 eğimlere kadar), tepe düzlüğüne benzer bir tprak gelişmesi lasıdır; fakat geri eğim > %0 lduğunda, hrizn gelişimi kadar iyi lmamaktadır. Resim 5.9 tepe düzlüğüne ait tprak prfili 5.1..4 Omuz Omuz Resim 5. 10 Omuz bölgesindeki tprak prfili 5.1..5 Ayak eğimi (taban düzlüğü) Yukarıdan taşınan materyallerin birikimi, taban suyu seviyesine yakın labilir yukarı havzadan gelen yüzey akışlardan dlayı üst tprak hriznlarında yıkanma çk yüksek düzeylere ulaşabilir. 70
Resim 5.11 taban araziye ait tprak prfili 5.1..6 Bakı Eğimin yönü (bakı) eğim derecesi (dikliği) > %10 lduğunda, tprak luşumunda önemli farklılıklar luşabilmektedir. Kuzey eğimleri = 1. daha serin,. daha az buharlaşma,. daha fazla yıkanma ~ böylece daha iyi tprak gelişimi Güney eğimleri = 1. daha sıcak,. daha fazla buharlaşma,. daha az yıkanma ~ böylece daha zayıf tprak gelişimi Resim 5.1 Eğim yönü Eğimin yönü, eğim derecesi > % 10 lduğunda önemli lmaktadır Resim 5.1 eğim yönü farklılıkları 71
Eğim Yönü ve Erzyn Kuzey e bakan eğim (daha fazla ağaç ve bitki örtüsü), daha iyi tprak gelişimi Resim 5.14 eğim yönü farklılıkları Güney e bakan eğim (çıplak, daha ağaç ve bitki örtüsü), daha zayıf tprak gelişimi 5.1. Zaman Bitki örtüsü ve iklim (etkin tprak luşum etmenleri), ana materyal ve tpgrafya üzerinde zaman a bağlı larak etkili lmaktadırlar. Bir tprağın yaşı, gelişim göstermekte lduğu gerçek yıl sayısından daha çk, tprak gelişimi ile belirlenir. Bir tprağın yaşlı lması için ne kadar zaman geçtiği, diğer 4 tprak luşturan sürecin şiddetine bağlıdır. 5.1..1 Zaman: Yaş Ardıllığı Şekil 5.9 tpraklarda zaman faktörünün etkisi Tprak prfil gelişimini (hriznlaşmayı) engelleyen etmenler Düşük yağış (iklim) Yüksek kireç kapsamı (ana materyal) Yüksek kil içeriği(ana materyal) Dik eğimler (tpgrafya) Düşük sıcaklık (iklim) Şiddetli erzyn (tpgrafya) 7
Düşük nem (iklim) Yüksek kuvars miktarı (ana materyal) Sert (direngen) kaya (ana materyal) Yüksek yer altı suyu seviyesi (tpgrafya) Devamlı birikme layları (tpgrafya) Hayvan etkinlikleri ile sürekli tprağın alt-üst edilmesi (biysfer) Resim 5.15 insan etkisi ile tprak prfil gelişiminin engellenmesi Zaman ile tprakta ne tür değişimler luşur Bitki besin maddelerinin (tprak alkali katynlarının [Ca +, Mg +, K +, Na + ] kayıp lması) = daha düşük ph veya tprak daha asidik lur Demir (Fe + ) knsantrasynu (derişimi veya içeriği) yükselir veya tprak daha kırmızı lur Kil içeriği yükselir veya yaşlı tpraklarda daha fazla kil vardır. Ana materyale ulaşabilen daha derin aşınma ve ayrışma vardır. 7
Yaşlı tpraklar Resim 5.16 Durixeralf 5.1.4 Biysfer (Canlılar) Resim 5.17 Tprak canlıları Hayvanlar Tprak karışımı ~ slucanlar, kerevit, akrepler, köstebek, yer sincabı ~ bu alt-üst etme hriznların bzulmasına neden labilir. Biysfer (bitki örtüsü) Bitki örtüsü Organik Madde (OM) eklenmeleri. Dğal tlaklar ~ tsu bitkilerin lifli kök sistemleri aracılığıyla, tprağın üst 60 cm. sine kadar OM eklenebilir. 74
Resim 5. 18 dğal çayır rtamındaki tprak prfili Resim 5.19 rman tprağına ait tprak prfili Orman ~ yıllık yaprak düşmeleri ile tprağın en üst 10 cm. sine kadar OM eklenebilir; tprak inrganik kısımları ile karışabilir. Resim 5.0 Geçiş tpraklarına ait tprak prfili Sınır (geçiş) tprakları hem dğal tlak hem de rman örtüsü etkisi altında lan tpraklardır. 75
5.1.5 İklim Sıcaklık: Daha sıcak (ılıman) = daha hızlı Tprak gelişimi Daha sğuk = daha yavaş Tprak gelişimi Yağış: Daha fazla = daha fazla yıkanma Yıkanma katmanı tprak prfilinde CaCO ın derinliği ile belirlenir. Yıkanma indisi = Yağış (Buharlaşma + terleme) = yıkanmaya esas luşturan etkili yağış miktarı Şekil 5.10 iklime bağlı tprak parametrelerinin luşum eğrileri 5.1.5.1 Yıkanma İndisi (LI: Leaching Index) CaCO Yıkanma katmanı Resim 5.1 yıkanma indisleri sırasıyla LI = 8, LI = 4 ve LI = 76
ÖDEV 5 SORULAR Kimyasal Ayrışma ve Çözünme Bilgi1: Aşağıda Eş. [1] ve Eş. [] de verilen denklikler bilgi amaçlı verilmiştir. Gerektiğinde kullanabilirsiniz! 1 m 1000 L 1 cm 1 ml [1] [] Bilgi: Orta Anadlu gibi yarı-kurak iklim kuşağı tpraklarında bl miktarda CaCO (kireç) CaSO 4 (Jips) ve NaCl (yemek tuzu) tuzları bulunmaktadır. Bunun en büyük nedeni, bu tuzları bir tprak prfilinden yıkayabilecek kadar yağışın lmamasıdır. Öreğin, Ankara şehrinin uzun yıllar rtalaması larak yıllık tplam yağış miktarı 50 mm 400 mm arasında değişiklik göstermektedir. Sru 1. Ankara kşullarında tplam yağışın (400 mm) tamamının yüzey akış lmadan tprak sistemine girdiğini ve tprakta en uygun çözünürlük ve yıkanma kşullarının luştuğunu düşünürsek, 1 dönüm araziden tprak üst katmanından aşağılara yıkanacak CaCO, CaSO 4 ve NaCl miktarlarını kg larak hesaplayınız? Tepkimelerin birbirinden bağımsız luştuğunu farz ediniz. Bilgi: CaCO, CaSO 4 ve NaCl tuzlarının çözünürlük çarpımları ve mlekül ağırlıkları Çizelge 1 de verilmiştir. Çizelge 1. CaCO, CaSO 4 ve NaCl tuzlarının çözünürlük çarpımları ve mlekül ağırlıkları Tuz g ml -1 k c CaCO 100 6,00 x 10-9 CaSO 4 16 4,9 x 10-5 NaCl 58,5,87 x 10 1 Bilgi4: Gerekli ise aşağıdaki kimyasal tepkimeleri (T1, T ve T) ve eşitlikleri kullanabilirsiniz! CaCO Ca + + CO - CaSO 4 Ca + + SO 4 - NaCl Na + + Cl - [T1] [T] [T] Ca CO k c [] Ca SO k c [4] 4 Na Cl k c [5] 77
Sru. Tuz çözünürlüğü ile tprak prfilindeki yıkanma hızı arasında dğrusal bir ilişki lduğu kabul edilirse, Ankara da tanımlanan ve aşağıda verilen tprak prfilinde (Şekil 1), biriken tuz (CaCO, CaSO 4 ve NaCl) çeşidine göre belirlenen B hriznlarında (B1, B ve B) hangi tuzları göreceğinizi, sağ yan kısımda verilen kutucuklar içerisine yazınız? A B1 CaCO CaSO 4 B NaCl B C Şekil. Ankara Yarı-Kurak Bölge Tprak Prfili Sru. Bir peyzaj mimarlığı prjesinde 70 m lik bir bahçede çim örtüsü idame edilecektir. Bahçe üst tprağının analizi snucunda, 100 g tprakta 1g tuz (NaCl) (%1) lduğu tespit edilmiştir. Peyzaj mimarı, bu tuz miktarının çim örtüsünü tehdit edeceğini düşündüğünden, bunu tprağın ilk 0 cm lik üst kısmından (A hriznu) yıkayarak uzaklaştırmak istemektedir; ihtiyacı lan yıkama suyu miktarını m larak hesaplayınız? [Tprak hacim ağırlığı ( b ) = 150 kg m - (= 1,5 g cm - dür]. Sru 4. Tprakta alkali (bazik) kşullarda gerçekleşen aşağıdaki yükseltgenme-indirgenme tepkimesini ([T4]) denkleştiriniz? MnO 4 NH MnO NO [T4] Sru 5. Tprakta asidik kşullarda gerçekleşen yükseltgenme-indirgenme tepkimesini ([T5]) denkleştiriniz? FeS NO NO SO4 Fe [T5] Bilgi 5. Tprak alkali kşullarında gerçekleşen S4 de, yük denkliğini sağlamak için ürünler tarafına OH - (hidrksil iynu) ve H ve O atmlarının sayıca denkliğini sağlamak için yine ürünler tarafına H O mlekülü eklemeyi unutmayınız! Bilgi 6. Tprak asidik kşullarında gerçekleşen S6 da, yük denkliğini sağlamak için girenler tarafına H + (hidrjen iynu) ve H ve O atmlarının sayıca denkliğini sağlamak için de ürünler tarafına H O mlekülü eklemeyi unutmayınız! 78
Ödev 5. CEVAPLAR Kimyasal Ayrışma ve Çözünme Cevap 1 1 dönüm arazide (= 1000 m ) yıllık tplam yağış miktarı (m ): 0,4m 400mm 0,4m [1] m 0,4m 400mm m m 0,4m 1000m 400 [] 0,4m 400mm 0,4m 1000m 400m 400 10 L [] m CaCO Ca + + CO - [T1] T1 ile verilen tepkimeden 1L suda çözünecek CaCO ml miktarı (X): 9 Ca CO X X X 6,00 10 k c [4] 9 5 1 X 6,00 10 7,75 10 ml L [5] 400 x 10 L de çözünecek ml CaCO : 400 10 7,75 10 5 100 10 1ml [6] CaCO miktarı: 1 100 100g, 1kg [7] CaSO 4 Ca + + SO 4 - [T] T ile verilen tepkimeden 1L suda çözünecek CaSO 4 ml miktarı (X): 6 Ca SO X X X 4,910 k c [8] 4 6 1 X 4,910, 10 ml L [9] 400 x 10 L de çözünecek ml CaSO 4 : 400 10 CaSO 4 miktarı:, 10 888ml [10] 888 16 10768g 10,768kg 11kg [11] NaCl Na + + Cl - [T] 79
T ile verilen tepkimeden 1L suda çözünecek NaCl ml miktarı (X): 1 Na Cl X X X,87 10 k c [1] 1 1 X,87 10 6,ml L [1] 400 x 10 L de çözünecek ml NaCl: 6 400 10 6,,488 10 ml [14] NaCl miktarı: 6 8 5,488 10 58,5 1,4554810 g 1,4554810 kg 145548kg [15] Cevap A B1 CaCO CaSO 4 B NaCl B C Şekil. Ankara Yarı-Kurak Bölge Tprak Prfili Cevap [Tprak hacim ağırlığı ( b ) = 150 kg m - (= 1,5 g cm - dür]. 70 m lik bahçenin üst 0 cm bulunan tplam tprak hacmi (m ): 70m m 0,m 14 [16] 70 m lik bahçenin üst 0 cm bulunan tplam tprak ağırlığı (kg): kg 14m 150 17500kg [17] m 70 m lik bahçenin üst 0 cm bulunan tplam tuz ağırlığı (kg): 17500 0,01175kg [18] 70 m lik bahçenin üst 0 cm bulunan tplam NaCl (ml): 80
175000 g 991,5 ml [19] 58,5g 1L suda çözünecek NaCl 6, ml lduğuna göre (Eş. [1]), 991,5ml 481L [0] ml 6, L 481 1000 Cevap 4 0,481m [1] MnO 4 NH MnO NO [T4] +7 - +4 - MnO - 4 + NH MnO + NO indirgenir e - alır - +1 +4 - MnO - 4 + NH MnO + NO yükseltgenir 7e - verir 7MnO - 4 + NH 7MnO + NO + 7OH - + H O Cevap 5 FeS NO NO SO4 Fe [T5] + - + FeS + NO - NO + SO - 4 + Fe + yükseltgenir 1e - verir +5 - + - FeS + NO - NO + SO - 4 + Fe + indirgenir e - alır 81
- +6 - FeS + NO - NO + SO - 4 + Fe + yükseltgenir 8e - verir Verilen tplam elektrn sayısı = 8e - + 1e - = 9e - Alınan elektrn sayısı = e - - Alınan ve verilen elektrnların eşitliğini sağlamak için NO dengesi: ve NO, ile çarpılır. Bu durumda yük FeS + NO - NO + SO - 4 + Fe + (-) (-) + (+) (-) (+1) Yük dengesini sağlamak için girenler kısmına 4H + eklediğimizde: (-) + (+4) (+1) (+1) (+1) FeS + NO - + 4H + NO + SO - 4 + Fe + H ve O atmlarının sayıca denkliğini sağlamak için ürünlere H O eklenir: FeS + NO - + 4H + NO + SO - 4 + Fe + + H O 8
6. BÖLÜM 6.1 Mineral tprakların fiziksel özellikleri Tprakların fiziksel özellikleri, tprak bşluk ranını, havalanması, su tutma özellikleri ve tprakta kök gelişimini büyük randa belirlemektedir. Tprakların fiziksel özellikleri, içerdikleri tane büyüklüklerinin dağılımı ve bu tanelerin luşturduğu kümeler ile yakından ilişkilidir. Bünye (Tekstür) Yapı (Strüktür) Kıvam Tprak Rengi Tprağı luşturan kum, silt (mil) ve kil ranları tprak bünyesi larak adlandırılmaktadır. Şekil 6.1 Tane büyüklük çaplarına göre tprak fraksiynlarının sınıflandırılması Tprak sınıflandırma skalası (USDA (United States Department f Agriculture): ABD Tarım Bakanlığı; ISSS (Internatinal Sil Science Sciety): Uluslar arası Tprak Bilimi Derneği; USPRA (United States Public Rad Administratin): ABD Devlet Karaylları; BSI, MIT (British Standard Institute, Massachusetts Institute f Technlgy): İngiliz Standartları Enstitüsü, Massachusetts Teknlji Enstitüsü; DIN ( German Standards): Alman Standartları) 8
6.1.1 Tprak Bünyesinin Belirlenmesi Şekil 6. USDA bünye üçgeni Resim 6.1 Hidrmetre Yöntemi ile bünye analizinden görüntü Bu hidrmetre kuması 1.000 dir. Şekil 6. hidrmetre yönteminde kuma işlemi 84
Bu hidrmetre kuması 1.008 Resim 6. Hidrmetre kuması 6.1. Tane Büyüklük Dağılımı Şekil 6.4 a) Ünifrm bir tprak b) iyi derecelenmiş bir tprak c) iyi derecelenmemiş bir tprak 85
6.1. Tane Yğunluğu ( p ) (g cm - ) Tprağı luşturan tanelerin birim hacminin ağırlığına tprağın tane yğunluğu veya özgür ağırlığı denir. M ds : kuru tprak ağırlığı (g) V p : tanecikler hacmi (cm - ) Resim 6. Piknmetre analizinden Tane Yğunluğu ( p ) (g cm - ) Resim 6.4 Terazi, analize hazırlanmış tprak örneği ve labratuar malzemeleri 86
Resim 6.5 Piknmetre 6.1.4 Hacim Ağırlığı (ds) (g cm-) Dğal durumdaki tprağın birim hacminin ağırlığına hacim ağırlığı denir. M ds : kuru tprak ağırlığı (g) V b : tplam tprak hacmi (cm - ) Resim 6.6 Dğal durumdaki tprak örneği 87
Şekil 6.5 Tane Yğunluğu ( p ) (g cm - ) ve Hacim Ağırlığı ( ds ) (g cm - ) 6.1.5 Bşluklar Hacmi (f) (%) Belli hacimdeki bir tprakta katı tanecikler tarafından işgal edilmeyen bşlukların ranına bşluklar hacmi (przite) adı verilir. ds : tprak tane yğunluğu (g cm - ) p : tprak hacim ağırlığı (g cm - ) 6.1.6 Tprak Yapısı Tprağı luşturan kum, silt (mil) ve kil taneciklerinin bir araya gelerek kümeli bir yapı luşturmasına tprak yapısı adı verilmektedir. Tprak yapısı tanımlanmasında, Tprak Etüt El-Kitabı (Sil Survey Manual) nda kullanıldığı gibi, "derece", "sınıf" ve agregat tipi" tarif edilir. 1. Derece (yapısız, zayıf, rta, kuvvetli) Ara geçişler (zayıf-rta, rta-kuvvetli). Sınıf (çk küçük, küçük, rta, iri, çk iri) (veya, çk ince, ince, rta, kalın, çk kalın) Ara geçişler (çk küçük-küçük, küçük-rta, rta-iri, iri-çk iri. Tip (levhalı, sütun benzeri, blk, granüler, furda) 88
6.1.7 Tprak Yapısı Sınıfları ve Tipleri Tabl 5.1 Tprak yapı sınıfları ve özellikleri Sınıf Tip Levhalı Sütün Blk Granüler benzeri Çk küçük 1 mm 10 mm 5 mm 1 mm Küçük 1- mm 10-0 mm 5-10 mm 1- mm Orta -5 mm 0-50 mm 10-0 mm -5 mm Iri 5-10 mm 10-100 mm 0-50 mm 5-10 mm Çk iri >10 mm >100 mm >50 mm >10 mm Resim 6.7 Kuvvetli ince levhalı yapı 89
Resim 6.8 kuvvetli rta prizmatik (sütunsal) yapı; (prizmalar 5 45 mm büyüklüğündedir) Resim 6.9 kuvvetli rta klumnar yapı demeti (sütun-benzeri ama üst kısımları köşeli değil); demet üst genişliği yaklaşık larak 15 mm dir 90
Resim 6.10 Kuvvetli rta ve iri köşeli blk yapı (köşeler yuvarlaklaşmaya yüz tutmuş ise yarı köşeli blk yapı lur) Resim 6.11 Kuvvetli ince ve rta granül benzeri yapı (granüllerdeki bşluklar hacmi artarsa furda yapı luşur) 91
6.1.8 Tprak Kıvamı Tprak kıvamı, yapışkanlık ve plastiklik ile tarif edilir Yapışkanlık; tprak materyalinin diğer cisimlere yapışmasının göstergesidir. Bu özelliğin tayini, tprağın baş ve işaret parmakları arasında sıkıştırılması suretiyle yapışkanlığını tespit etmek için yapılır. Plastiklik; tprak materyalinin tatbik edilen basınç altında devamlı şekil değiştirmesi ve basıncın kaldırılmasından snra, basınç altında aldığı şekli kruması özelliğidir. bu özellik tprak materyalinin baş ve işaret parmakları arasında yuvarlanmasıyla tayin edilir. Islak iken kıvam; tpraktaki suyun tarla kapasitesinde veya tarla kapasitesinin biraz üzerinde lduğu durumlarda tayin edilir. Nemli iken kıvam; tprak neminin takriben hava kuru ile tarla kapasitesi arasında lduğu nem durumunda tayin edilir. Kuru iken kıvam; tprak neminin takriben hava kuru lduğu nem durumunda tayin edilir. Islak iken kıvam dereceleri; Yapışkanlık (yapışkan değil [0], az yapışkan [1], yapışkan [], çk yapışkan [] Plastiklik (plastik değil [0], az plastik [1], plastik [], çk plastik [] ) Nemli iken kıvam dereceleri; Çözük [0], çk gevşek [1], gevşek [], sıkı [], çk sıkı [4], sn derece sıkı [5] Kuru iken kıvam dereceleri; Çözük [0], yumuşak [1], hafif sert [], sert [], çk sert [4], sn derece sert [5] 6.1.9 Tprak Rengi Tprağı luşturan katı maddelerin ve suyun güneş ışığını yansıtması ile luşan bir tprak özelliğidir. Tprak rengine bakılarak rganik madde miktarı, drenaj kşulları, havalanma durumu hakkında önemli ölçülerde bilgi edinilmektedir. 9
Şekil 6.6 Munsell renk skalası Şekil 6.7 Munsell renk ıskalası Munsell renk skalasında üç özelliğin belirtilme sırası hue (rengin adı), value (değer) ve chrma (berraklık) şeklinde lur. Eğer bir rengin hue'sı 7. 5 YR değeri 4/ ve chrması da / ise ifadesi; 7. 5 YR 4/ lur. (YR: Yellwish Red, sarımsı kırmızı) 9
Resim 6.1 indirgenme-yükseltgenme lekeleri-benekleri Resim 6.1 indirgenme-yükseltgenme lekeleri-benekleri 94
Resim 6.14 Cambic hrizn (w: weak = zayıf) Cambic hrizn (L. cambiare, change, değişim); tprak gelişiminde ana kayadan veya ana materyalden dönüşüm ve değişim göstergelerine sahip bir hrizndur ancak bu göstergeler zayıftır lup başlangıç evresindedir. 95
Resim 6.15 Argillic hrizn (t: kil birikimi) Argillic hrizn (L. argilla, clay, kil); silikat killerinin belli bir miktarının taşınarak yığılmasıyla luşmuş bir birikim hriznudur. 96
Resim 6.16 Oxic hrizn (: demir ksit) Oxic hrizn (Fr. xide, ksit); ileri derecede ayrışmanın görüldüğü ve düşük aktiviteli kil ve seski-ksitlerin yerinde biriktiği bir hrizndur. 97
Resim 6.17 Albic hrizn (E: eluvial = yıkanma) Albic hrizn (L. albus, white, beyaz); kil ve demir ksitlerin yıkandığı veya ksitlerin ayrılması snucu, rengi kum ve silt parçaçıkları tarafından belirlenen ağarmış (beyazlaşmış) bir hrizndur. 98
Kil Kutanları Resim 6.18 Kil kutanları (köprüleri) 99
Ödev 6. SORULAR Genel Bilgi Ön ek je (ge) ne demektir? Yeryüzü nü çalışan iki çeşit bilim insanını adlandırınız? Litsfer nedir? Yeryüzü katmanları düşünüldüğünde tprak nerede bulunur? Tprak nedir? Tprak luşumunu anlamak için göz önünde bulundurulması gereken beş anahtar etmen nedir? Reglit nedir? Reglit nasıl luşur? Tprak luşumu üzerine iklim in temel etkisi nedir? Tpgrafya nedir? Tprak luşumunda önemli lan iki adet tpgrafik etmeni belirtiniz? Ön ek biy (bi) ne demektir? Tprak gelişimini etkileyen biyljik etmenleri tanımlayınız? Tprak luşumu ne kadar süre alır? Tprağın 4 temel öğesi nedir? Tpraktaki rganik materyaller nedir? Tprakta yaşayan canlıların miktarı nedir? Tprakta bulunan inrganik materyaller nedir? Bu inrganik materyaller genellikle ------------------- larak tanımlanır? Bu inrganik materyaller nasıl luşur? Kil nedir? Neden kil tprağın önemli bir parçasıdır? Tprak havası ile atmsferde bulunan hava arasındaki temel farklılık nedir? Bunun nedeni nedir? Genel larak su tprağa nasıl nüfuz eder? Suyun tprağın önemli bir parçası lduğunu belirten iki neden belirtiniz? Suyun tprağı terk etmesinin iki ylunu adlandırınız? Tprak her yerde aynı mıdır? Açıklayınız. Tprağın en belirgin özelliği nedir? Kyu renkli tpraklar genellikle neyin varlığını gösterir? Gri-renkli tpraklar genellikle neyi işaret eder? Kırmızı-renkli tpraklar genellikle neyi ifade eder? Tprak bünyesi hangi özelliklere bağlıdır? Bitki gelişimi için en iyi tprak bünyesi nedir? Ped nedir? Pedler genellikle nerede luşurlar? Bitki yaşamı için tercih edilen tprak çeşidi nedir? Bilgi1: Şimdiye değin görmediğiniz terimler ve ilgili srular için Tprak Bilgisi Kitabı na başvurunuz. 100
Ödev 6. CEVAPLAR Genel Bilgi 1. Je = yer. Jelg ve tprak bilimci. Yeryüzü kabuğu (üst-mantnun yüzeyi) 4. Litsfer de bulunur 5. Arzın yüzeyini ince bir tabaka halinde kaplayan, kayaların ve rganik maddelerin türlü ayrışma ürünlerinin karışımından meydana gelen, içerisinde ve üzerinde geniş bir canlılar alemi barındıran, bitkilere durak yeri ve besin kaynağı lan, belli ranlarda su ve hava içeren üç byutlu bir varlıktır. 6. (1) Ana materyal, () tpgrafya, () iklim, (4) zaman, (5) biysfer (= canlılar) 7. A, B ve C hriznlarını kaplayan üç byutlu tprak kesitidir (Reglit = A+B+C). 8. Fiziksel, kimyasal ve biyljik aşınma ve ayrışma layları snucunda ana kaya dan luşur. 9. Yağış ve sıcaklık etmenleri ile etkili lmaktadır. 10. Eğimin şekli, derecesi ve yönünü bir araya getiren bir arazi terimidir. 11. Eğim şekli ve yönü ve drenaj kşulları 1. biy = yaşam 1. Bitki, hayvan ve mikr-rganizma etkinlikleridir. 14. 00 1000 1000000 yıl. 15. (1) İnrganik [%50], () rganik [%50], () hava [%50], (4) su [%50] 16. Ölü veya canlı bitki, hayvan ve mikr-rganizmalardır. 17. 00000 farklı canlıya yaşam rtamı luşturmaktadır (sadece > 100000 slucan). Ayrıca tprakta yüzlerce trilyn mikrskbik yaşam şekli bulunmaktadır. 18. Kum, silt, kil. 19. Bu inrganik materyaller genellikle tprak larak tanımlanır. 0. Fiziksel, kimyasal ve biyljik aşınma ve ayrışma layları snucunda ana kaya dan luşur. 1. Kil nedir? Tprak birincil tane byutu (< 0,00 mm) lduğu gibi, bir tprak minerali ve bir tprak bünye sınıfıdır (C).. Tpraktaki önemli kimyasal tepkimeler kil aracılığı ile luşur: kil yüzeylerinde bulunan negatif (-) yükler, kil in tprakta etkin lmasını sağlamaktadır.. CO ve O. Tprak havasındaki O yaşayan canlılar tarafından tüketildiği için, geride daha çk CO kalmaktadır. 4. yağmur ve kar (yağış) 5. kimyasal reaksiynların gerçekleşmesini sağlar ve önemli bir çözücüdür ve birçk mikrrganizma için yaşam kaynağıdır. 6. (1) Buharlaşma ve () drenaj. 7. Değildir! Ana materyal, tpgrafya, iklim, zaman ve biysfer ve bunların karşılıklı etkileşimlerinin değiştiği durumlarda, tprak özelliklerinde de farklılaşmalar lmaktadır; farklı özelliklere sahip tpraklar luşmaktadır. 9. Ayrışmış rganik maddece (humus) zenginliği gösterir. 0. Kötü drenaj kşullarını işaret eder (kötü havalanma = indirgenme kşulları). 1. Fakir tpraklar (Fe in varlığı, aşırı havalanma, yükseltgenme kşulları).. Tprak tanecik büyüklüklerine bağlıdır.. Tın (L) bünyeli tpraklardır. Kum (S), Silt (Si) ve Kil (C) taneciklerinin eşit larak (veya dengeli bir şekilde) karışımını ifade eder. 4. Tprak yapısı nı ifade eder (tprak kesekleri, tprak kümeleri). 5. Kuru kşullardan daha çk ıslak ve nemli kşullarda luşurlar. 6. Nötr tpraklar: bitkiler ne asidik ne de alkali tprakları tercih ederler. 101
Ödev 7. SORULAR Tpgrafya ve Eğim Sru 1. Tpgrafyanın bir alt etmeni larak bir eğim kesiti çizerek, kesit üzerinde eğim öğelerini (tepe düzlüğü, muz, geri eğim ve ayak eğimi) gösteriniz? Tepe düzlüğü ile muz eğimini birlikte şekilsel larak tanımlayınız? Omuz eğiminden geri eğime geçişi şekilsel larak tanımlayınız? Geri eğim ile ayak eğimini birlikte şekilsel larak tanımlayınız? Bilgi 1. Arazi eğimi (S), iki nkta (A B) arasındaki yükseklik farkının (DA = Düşey Aralık) iki nkta arasındaki uzaklığa (YA = Yatay Aralık) ranıdır (Şekil 1 ve Eş. [1]). DA S [1] YA Eğim yüzde larak ifade edilmek istenirse, Eş. [] kullanılır. DA S x100 [] YA B u yüks eltg Tpr ak Bu hidr Şekil 1. Arazide iki nkta arasındaki düşey ve yatay aralık Bilgi. açısı (Şekil 1) göz önünde bulundurulduğunda, Eş. [1] in trignmetrik tanımı karşı dik kenarın kmşu dik kenara ranıdır ve tanjant bağıntısına eşdeğerdir (Eş. []). DA tan [] YA Eş. [] den derece ( ) larak arazi eğimi Eş. [4] yardımıyla hesaplanır. 1 DA tan [4] YA B Tane, 75 55 ds : 85 11 DA M M, Kil YA A B 10 15 0
Sru. Yukarıda (a), (b) ve (c) şıklarında verilen arazilerin düşey ve yatay aralıkları için % ve ( ) larak eğimlerini hesaplayınız? (derece hesaplarınızda hesap makinesi (Eş. [4]) kullanabilirsiniz (Eş. [5]). Bilgi. Eğim derecelerinden radyan değerleri, Eş. [5] aracılığı ile bulunur: radyan 180 derece [5] Sru. S de ( ) larak hesaplanılan eğimleri radyan larak ifade ediniz? Sru 4. Elde ettiğiniz radyan değerlerini virgülden snra iki rakam ile ifade ediniz ve %, ( ) ve radyan değerleri larak hesapladığınız eğimleri karşılaştırarak, bir cümlelik yrum yapınız? Bilgi 4. Diğer yandan arazide, YA yerine, AB uzaklığı ölçülmektedir (Şekil ). (c) (b) 0 (a) B A Şekil. Gerçek arazi yüzeyi uzunluğu Gerçek arazi yüzeyi göz önünde bulundurulduğunda, açısı, tanjant yerine, sinüs bağıntısına eşit lacaktır ve karşı kenarın hiptenüse ranı larak ifade edilecektir. (Eş. [6] ve [7]). DA sin [6] AB 1 DA sin [7] AB Sru 5. S de (a), (b) ve (c) şıklarında verilen arazilerin gerçek arazi yüzeyi uzunluğunu (AB) hesaplayınız? Sru 6. AB uzunlukları ile YA uzunluklarını karşılaştırınız? Bir cümle ile yrumlayınız? Sru 7. AB uzunluklarını kullanarak sin değerlerini hesaplayınız ve tan değerleri ile karşılaştırınız? Bir cümle ile yrumlayınız? Sru 8. Aşağıdaki çizelgeyi dldurunuz (Çizelge 1)? 10
Çizelge 1. Belirli açı değerlerinin sin ve tan değerleri ( ) sin tan 5 10 15 0 5 0 5 40 45 *: iki açı bağıntısı arasındaki farkın mutlak değeri = sin tan * Sru 9. Çizelge 1 deki değerler göz önünde bulundurulduğunda ve istatistiksel larak = %5 (0,05) kabul edilirse, hangi eğim derecelerine kadar, tanjant ve sinüs bağıntısını kullanmak bir farklılık yaratmaz? Sru 10. = 0,05 lan eğim derecelerinde tan = sin lduğu istatistiksel larak kabul edileceğine göre, bu eğim dereceleri için AB = YA lduğunu matematiksel larak gösteriniz? Sru 11. AB = YA nin arazi uygulamalarındaki fiziksel anlamı nedir (uygulamadaki snucu nedir), bir snuç cümlesi ile belirtiniz? %10 A Gerçe B B A A B %0 DA YA 104
Sru 1. Yukarıda verilen kesitlerin eğimini byutsal ağırlıklı rtalama (%S rt ) larak hesaplayınız (Eş. [8]). S n SL i i i1 rt [8] Lt Bilgi 5. Klaylık açısından hesaplamalarınızı sırasıyla iç bükey eğim ve dış bükey eğim için Çizelge ve üzerinde yapınız. Çizelge detaylandırılmıştır. Çizelge. İç bükey eğim kesitinde rtalama % eğimin hesaplanması Eğim Alt Bölüm Sayısı (i)* Eğim % si (S i )** Eğim uzunluğu (L i )*** S i L i 1* Tplam **** L i = L 1 +L S i L i =S 1 L 1 +S L Eş. [9] * şekilde verilen alt bölümleri yukarıdan aşağıya numaralandırınız (i = 1,..n). Bu sruda sadece adet alt eğim bölümü vardır. ** her bir alt bölümün eğim yüzdesi (sırasıyla %0 ve %10). *** her bir alt bölümün eğim uzunluğu (sırasıyla 75 m ve 50 m). **** eğim yüzdesi tplamının hesaplanmasına gerek yktur. Çizelge. Dış bükey eğim kesitinde rtalama % eğimin hesaplanması* * yukarıda verilen işlem sırası ve düzeni izlenecektir. 105
Ödev 7. CEVAPLAR Tpgrafya ve Eğim Cevap 1 1 1: tepe düzlüğü : muz : geri eğim 4: ayak eğimi 4 Tepe düzlüğü ile muz eğimini birlikte şekilsel larak tanımlayınız? Dış bükey Omuz eğiminden geri eğime geçişi şekilsel larak tanımlayınız? Dğrusal Geri eğim ile ayak eğimini birlikte şekilsel larak tanımlayınız? İç bükey 106
107 Cevap 7 100 55,85 100 x x YA DA S [1] YA DA 4,0 55,85 tan tan 1 1 [] 15 100 75 11,5 100 x x YA DA S [] YA DA 8,5 75 11,5 tan tan 1 1 [4] 0 100 150 0 100 x x YA DA S [5] YA DA 11, 150 0 tan tan 1 1 [6] Cevap 0,069 180 4 4 180 180 radyan radyan derece radyan [7] 0,148 180 8,5 8,5 180 180 radyan radyan derece radyan [8] 0,197 180 11, 11, 180 180 radyan radyan derece radyan [9] 55,85 75 11,5 150 0 (a) (b) (c) A B A A B B
Cevap 4 Yüzde (%) Derece ( ) Radyan 7 4,0 0,07 15 8,5 0,15 0 11, 0,0 Radyan değerleri yüzde larak ifade edildiğinde, yüzde eğim hesabına eşit lduğu görülecektir. Cevap 5 YA DA 55,85 55, m AB 1 [10] YA DA 75 11,5 75, m AB 84 [11] YA DA 150 0 15, m AB 97 [1] Cevap 6 55 < 55,1 75 < 75,84 150 < 15,97 Eğimli bir arazideki gerçek uzunluklar (AB), eğimin belirlendiği iki nkta arasındaki yatay aralıklardan (YA) daha büyüktür. Cevap 7 DA AB,85 55,1 1 1 0 sin sin 4,0 [1] DA AB 11,5 75,84 1 1 0 sin sin 8,5 [14] DA AB 0 150 1 1 0 sin sin 11,5 [15] Verilen değerlere göre, sin ve tan dan hesaplanılan değerlerinde fazla bir farklılık lmamıştır. 108
Cevap 8 Çizelge 1. Belirli açı değerlerinin sin ve tan değerleri ( ) sin tan = sin tan * 5 0,087 0,087 0,000 10 0,174 0,176 0,00 15 0,59 0,68 0,009 0 0,4 0,64 0,0 5 0,4 0,466 0,04 0 0,500 0,577 0,077 5 0,574 0,700 0,16 40 0,64 0,89 0,196 45 0,707 1,000 0,9 *: iki açı bağıntısı arasındaki farkın mutlak değeri Cevap 9 0 ye kadar tan ve sin arasında istatistiksel larak bir farklılık yktur (0 < < 0). Cevap 10 DA tan [16] YA DA sin [17] AB DA DA DAYA DA AB YA AB [18] YA AB Cevap 11 0 (= %5) den küçük eğimlere sahip arazilerde, gerçek ölçümler yerine, haritadan iki nkta arasında ölçtüğümüz yatay aralıkları klaylıkla kullanabiliriz. 109
150 m %0 15 m %10 75 m %10 00 m %0 50 m 50 m İç-bükey eğim Dış-bükey eğim Cevap 1. Çizelge. İç bükey eğim kesitinde rtalama % eğimin hesaplanması Eğim Alt Bölüm Sayısı (i) Eğim % si (S i ) Eğim uzunluğu (L i ) S i L i 1 0 75 1500 10 50 500 Tplam 15 000 000/15=16(%) Çizelge. Dış bükey eğim kesitinde rtalama % eğimin hesaplanması* Eğim Alt Bölüm Sayısı (i) Eğim % si (S i ) Eğim uzunluğu (L i ) S i L i 1 10 150 1500 0 50 1000 Tplam 00 500 500/00=1,5(%) 110
Ödev 8 SORULAR Tprak Fiziği (Tane yğunluğu, Hacim Ağırlığı, Bşluk Oranı) Bilgi 1: Dara ağırlığı 50 gr lan bir bzulmamış örnek kabı ile A. Ü. Ziraat Fakültesi Tprak Bilimi ve Bitki Besleme Bölümü deneme tarlalarından tprak örneği alınmıştır (Şekil 1). Labratuara getirilen bu örnek dğrudan tartılmış ve ağırlığı (dara + tprak ağırlığı) 740 gr gelmiştir. Bunu takiben, aynı örnek nem fırınında 105 C de 4 saat byunca bekletildikten snra yeniden tartılmış ve ağırlığı 75 gr larak belirlenmiştir. %10 %0 Şekil 1. Bzulmamış tprak örneği Sru 1. Bu tprağın nem içeriğini (%) belirleyiniz (M s )? M ws M ds % W s 100 [1] M ds Burada, M s : % nem içeriği (%), M ws : ıslak tprak ağırlığı (gr) ve M ds : kuru tprak ağırlığıdır (gr). Sru. Bu tprağın hacim ağırlığını ( ds, gr cm - ) belirleyiniz? Sru. Bu tprağın ideal tprak kşullarına sahip lduğu düşünülürse, tprağın tane yğunluğu ( p, gr cm - ) ne lur? Sru 4. Kütlesel su içeriği ( m ) ile hacimsel su içeriği ( v ) arasındaki matematiksel bağıntıyı bulunuz? Sru 5. Tplam derinliği 1,m lan bir tprak prfilinin ilk 0-5 cm de %18, 5-70 cm de % ve geri kalanında %4 kütlesel nem içerdiğine göre, a) bu tprakta kaç cm su deplanmıştır? ve b) bu tarlanın 1 ha alanında kaç m su deplanmıştır? Tprağın üst tabakasının hacim ağırlığı 1, g cm -, rta tabakasının 1,8 g cm - ve alt tabakasınınki ise 1, g cm - tür (Şekil ). 111
[ m = 0,18; ds = 1, g cm - ] I) 5 cm A [ m = 0,; ds = 1,8 g cm - ] II) 45 cm B 1 [ m = 0,4; ds = 1, g cm - ] III) 50 cm B Şekil. Sru 5 için verilen tprak prfilinin hrizn kalınlıkları, kütlesel nem içerikleri ve hacim ağırlıkları Sru 6. Hacmi 98,15 cm lan bzulmamış bir tprak örnek alma kabı ile alınan nemli bir tprağın ağırlığı darası ile birlikte 6,40 g geliyr. Bu örnek fırında sabit ağırlığa kadar kurutulduktan snra, ağırlığının,6 g geldiği ölçülüyr. Daranın ağırlığı 98,5 g ve tprak özgül kütlesi,667 gr cm - (tane yğunluğu) lduğuna göre, bu tprağın hacim ağırlığını, bşluk ranını, kütlece ve hacimce nem içeriğini hesaplayınız? Bilgi. Sru 7 için aşağıdaki eşitliklerden yararlanabilirsiniz. Hava ile dlu bşluklar ranı (N a, ran) V a N a [] Vb Burada V a : tprak gözeneklerini dlduran havanın hacmidir (cm ) Tprak dygunluk derecesi ( s, ran) V V w a s [] Vb Tplam bşluk hacmi (V (a+w) ) V V V a w a w [4] Sru 7. Arazide 100 cm hacminde alınan bir tprak örneğinin ağırlığı, örnekleme zamanında 174 gr ve fırın-kuru ağırlığı 155 gr larak belirlenmiştir (ρ w = 1,00 gr cm - ve ρ p =,65 gr cm - ). Tprağın kütlesel ve hacimsel nem içeriklerini, hacim ağırlığını, hava ile dlu bşluklar ranını, bşluklar ranını ve tprak dygunluk derecesini hesaplayınız? Sru 8. Yukarıda hesaplanılan bşluklar ranı (f) ile dygunluk derecesi ( s ) snuçlarını bir cümle ile yrumlayınız? 11
Ödev 8. CEVAPLAR Tprak Fiziği (Tane yğunluğu, Hacim Ağırlığı, Bşluk Oranı) Bilgi 1. Dara ağırlığı 50 gr lan bir bzulmamış örnek kabı ile A. Ü. Ziraat Fakültesi Tprak Bilimi ve Bitki Besleme Bölümü deneme tarlalarından tprak örneği alınmıştır (Şekil 1). Labratuara getirilen bu örnek dğrudan tartılmış ve ağırlığı (dara + tprak ağırlığı) 740 gr gelmiştir. Bunu takiben, aynı örnek nem fırınında 105 C de 4 saat byunca bekletildikten snra yeniden tartılmış ve ağırlığı 75 gr larak belirlenmiştir. A = 7 cm Şekil 1. Bzulmamış tprak örneği Cevap 1 M ws M ds % W s 100 [1] M ds Burada, M s : % nem içeriği (%), M ws : ıslak tprak ağırlığı (gr) ve M ds : kuru tprak ağırlığıdır (gr). M ws 740 50 490gr [] M ds 75 50 485gr [] M ws M ds 490 485 % M 100 100 %1 485 s [4] M ds Cevap V b,1416 r h,1416,5,5 10 84,85 cm [5] M 485 ds ds 1,6 gr cm [6] Vb 84,85 Cevap Bu kşulda tprak bşluk ranının (% 50 = 0,50) lduğu kabul edilmiştir. f 0,50 [7] 11