TETRA TEKNOLOJİK SİSTEMLER LTD.ŞTİ.

1. TETRA TEKNOLOJİK SİSTEMLER LTD.ŞTİ. TOPRAK ANALİZLERİ 14-15/02/2011 İSTANBUL Mehmet ÖZULU Zir. Yük. Mühendisi

2. TOPRAK ANALİZLERİ Toprak Organik veya inorganik kökenli, katı faz ile gaz ve sıvı şeklindeki öğelerin koşullara bağlı olarak oranlarının değiştiği, dinamik bir denge yapısına sahip, yaşayan, bitki hayvan ve mikroorganizmaların yaşam bulduğu doğal bir ortamdır.

3. TOPRAK ANALİZLERİ • NUMUNE ALIMI Toprak numune alımı ve laboratuara nakli yapılacak analizlerin ve tavsiye edilecek gübreleme programının doğruluğu açısından büyük önem taşımaktadır. Laboratuar ne kadar doğru ve güvenilir çalışsa da numune alımındaki hata bütün sonuçları etkileyecek ve gübre programı hatalı olabilecektir.

4. TOPRAK ANALİZLERİ • TEK YILLIK BİTKİLERDEN NUMUNE ALIMI Tarlanın bir ucundan girerek öbür ucuna kadar örnekler alınarak ilerlenir. Ancak bu örnekler, tarlanın bir ucundan öbür ucuna doğru düz bir çizgi üzerinde ilerleyerek dosdoğru olmayıp zig-zaglar yaparak alınmalıdır. Ekim yapılacak alanın her tarafından örnek almaya dikkat edilmelidir.

5. TOPRAK ANALİZLERİ • ÇOK YILLIK BİTKİLERDEN NUMUNE ALIMI Çok yıllık bitkilerden gübreleme amaçlı toprak örneği alınması da tek yıllık bitkilerde olduğu gibidir. Tek yıllık bitkilerden farkları toprağın sadece 20 cm derinliğinden (pulluk sürüm derinliğinden) değil toprağın derinlemesine de örnek alınması gerekir.

6. TOPRAK ANALİZLERİ Çok yıllık bitkilerde genellikle 0-20, 20-40, 40-60 cm derinlikten örnek almakla birlikte gerekli görülürse 60-90 veya 90-120 cm derinliklerden de toprak örneği alınır. Tabi ki bu derinliklerden toprak örneklerinin alınmasında kürek yeterli değildir. Bu örnekler çeşitli tipte burgularla alınabileceği gibi tarlada bu derinliklere kadar bir çukur (boy çukuru) kazılarak bu çukurun düzgün bir kenarından örnekler alınabilir.

7. TOPRAK ANALİZLERİ Toprakların fiziksel özellikleri gerek bitkisel üretim gerekse yol, baraj, bina inşaatı gibi çeşitli mühendislik dallarınca da iyi bilinmesi gereken konulardır. Çünkü toprakların fiziksel özelliklerini değiştirmek oldukça güçtür ve zaman alır. Toprakların temel fiziksel özellikleri toprak bünyesi, toprak yapısı, toprak havası, toprak sıcaklığı, toprak rengi, toprak suyu ve toprak kıvamıdır.

8. TOPRAK ANALİZLERİ Toprak bünyesi denildiğinde toprakların kum, mil, kil içeriklerine göre sınıflandırılması akla gelir. Bu sınıflandırmada kum, mil, kil olmak üzere 3 ana gruba, bunlarda kendi aralarında 12 bünye sınıfına ayrılırlar(Kumlu, tınlı kum, kumlu tın, tın, milli tın, mil, kumlu killi tın, killi tın, milli killi tın, kumlu kil, milli kil ve kil). Bu bünye sınıflarının incelenmesi Tekstür başlığı altında olacaktır.

9. TOPRAK ANALİZLERİ • pH • EC • Organik Madde • Kireç • Tekstür • N • P ( Sodyum Bikarbonat Ekstraksiyonu) • K, Ca, Mg, Na ( AAc. Ekstraksiyonu) • Fe, Zn, Cu, Mn ( DTPA Ekstraksiyonu) • B ( CaCl2 + Mannitol Ekstraksiyonu)

10. TOPRAK REAKSİYONU (pH) ANALİZİ Toprak pH sı bir toprağın en önemli kimyasal özelliklerinden biridir. Bitki besin elementlerinin yarayışlılıkları kök bölgesinin pH sı ile yakından ilgilidir. Toprak içerisindeki çeşitli bileşiklerin çözünürlükleri, değişim yerlerine iyonların bağlanma güçleri ve mikroorganizmaların aktivitesi yine pH ile yakından ilgilidir.

11. TOPRAK REAKSİYONU (pH) ANALİZİ pH analizi su ile doygun hale getirilmiş toprakta oluşan hidrojen iyon aktivitesini standart elektrotlar ve pH metre yardımı ile potansiyometrik olarak ölçme prensibine dayanır. pH analizi su ile doygun toprakta yapılabileceği gibi 1:1, 1:2,5, 1:5 toprak su karışımlarında da yapılabilir, bu metodlar kullanıldığında mutlaka toprak su karışım miktarları belirtilmelidir.

12. TOPLAM TUZ (EC) ANALİZİ Toprağın tuz konsantrasyonu bitki gelişiminde sınırlayıcı bir etmen olduğundan bitki yetiştiriciliğinde ve toprağın yapısal özellikleri açısından çok önemli bir parametredir. EC analizi su ile doygun hale getirilmiş toprağın elektriği geçirmeye olan direncini ölçerek, bu dirence göre tuzluluğunu bulmak esasına dayanmaktadır.

13. KİREÇ ANALİZİ Topraktaki kireç miktarı bitkiler için önemlidir. Temel kireç bileşikleri; kalsiyum ile magnezyum karbonatlar ve dolomittir. Laboratuvar koşullarında, karbonat miktarı nicel olarak belirlenerek % toplam CaCO3 miktarı cinsinden ifade edilir. Kireç miktarının artmasıyla birlikte toprak pH'sı da yükselir. Kireç oranı yüksek olan topraklarda, pH 8,5'e kadar Ca++ katyonu başat durumdadır. Toprakta Ca++ katyonu konsantrasyonu yükseldikçe ortamdaki alınabilir fosfor ve demir iyonları kalsiyum ile çözünemez formda bileşikler oluşturur. Yüksek kireç içeriğine sahip topraklarda, bitkilerde kireç klorozu olarak adlandırılan ve demir noksanlığından kaynaklanan sararmalar meydana gelir  =======

14. KİREÇ ANALİZİ Kireç miktarının yüksek olması kadar, çok düşük olması da bitki beslenmesi açısından sakıncalıdır. Çünkü kalsiyum bitki hücre duvarlarının yapısında yer almaktadır. Ayrıca topraktaki kalsiyum karbonat; toprağın tav durumunu, biyolojik aktiviteyi arttır ve toprak profilinin yıkanmasını güçleştirir. Bu nedenlerden dolayı kireç miktarı çok düşük olan topraklarda kireçleme yapılması gerekir. Kireçleme materyali olarak CaO,CaCO3 ve dolomit kullanılmaktadır Kireç analizi temel olarak 1/3 lük HCl ile toprağın kapalı bir sistemde tepkimeye sokulması ve çıkan Karbon dioksit gazının ölçülmesi esasına dayanmaktadır.

15. TOPRAK ORGANİK MADDESİ Bitkisel ve hayvansal kökenli organik materyaller toprakta mevcut mikroorganizmaların enerji kaynağıdır. Mikroorganizmalar organik maddenin yapısında bulunan karbonhidratlar (selüloz, nişasta, hemiselüloz, şeker, pektin vd.), protein ve diğer organik bileşiklerin tamamını veya bir kısmını enerjilerini elde etmek için enzimatik reaksiyonlar sonucu ayrıştırırlar.Ayrışma işlemi esnasında organik materyalin yapısında bulunan azot, fosfor, kükürt ve magnezyumun bir kısmı CHO zincirinden ayrılarak serbest hale gelir.Organik materyalde bağlı olarak bulunmayan diğer tüm bitki besin elementleri de bu ayrışma olayı esnasında açığa çıkarak toprağa geçer.

16. TOPRAK ORGANİK MADDESİ Organik materyallerin toprağın verimliliğine olan etkilerini üç ana grup altında toplamak mümkündür.A. Toprağın fiziksel özelliklerini düzeltir    * Toprağın su tutma kapasitesini dengeler    * Toprağın havalanma kapasitesini dengeler    * Toprağın kolay ısınmasını sağlar    * Toprakta kaymak tabakası oluşumunu ve toprağın çatlamasını azaltır    * Toprak erozyonunu azaltır

17. TOPRAK ORGANİK MADDESİ B. Toprağın kimyasal özelliklerini düzeltir    * Toprakta yarayışsız olan bitki besinlerini yarayışlı hale gelmesine yardımcı olarak bitkinin beslenmesini kolaylaştırır.    * Toprağın pH değerinin dengede kalmasını sağlar    * Toprağın besin maddesi tutma kapasitesini artırır ve toprakta besin maddesi yıkanmasını azaltır.    * Toprakta tamponlama yaparak toksiteyi önler    * Toprak tuzluluğunun azalmasına yardımcı olur    * Organik madde toprakta ayrışmaya uğrarken bünyesindeki besin maddelerini toprağa vererek bitkinin beslenmesine yardımcı olur.    * Toprakta bitkinin kök gelişmesini teşvik eder

18. TOPRAK ORGANİK MADDESİ C. Toprakta mikrobiyolojik aktiviteyi artırır    * Tam parçalanmaya uğramamış organik madde toprak canlıları (mikroorganizmalar) için enerji ve besin kaynağıdır    * Toprakta mikroorganizma populasyonunun artmasına yardımcı olur    * Organik maddenin toprakta ayrışması esnasında ortama verdiği organik bileşikler (humik ve fulvik asitler) ile bitkinin kök sisteminin gelişmesine olumlu yönde uyarıcı etkiler gösterir

19. TOPRAK TEKSTÜRÜ

20. TOPRAK TEKSTÜRÜ Tekstür, toprak kütlesini oluşturan tanelerin (kil,silt,kum) büyüklük bakımından dağılış ve oranlarını ifade etmektedir. Toprağı oluşturan grupların ortalama çapları; Kil<0,002 mm Silt 0.002-0,05 mm, Kum 0,05 – 2,00 mm şeklindedir. Toprak tekstürü arazide elle muayene şeklinde, laboratuarda ise Bouyoucos metoduna göre yapılmaktadır. Elle muayenede, parmaklar arasına bir miktar toprak alınır ve baş parmak ile işaret parmağı arasında toprak kütlesi sıkılır. Kumlu topraklar pütürlü, siltli topraklar kadife hissi, ve killi topraklar ise pürüzsüz ve kaygan bir his vermektedir.

21. TOPRAK TEKSTÜRÜ Bouyoucos metodunda tekstür tayininde ise; Toprak su süspansiyonu oluşturularak bazı fiziksel ve kimyasal proseslerden sonra süspansiyondaki taneciklerin miktarını g/l olarak hidrometre ile ölçülmesi esasına dayanmaktadır.

22. TOPRAK TEKSTÜRÜ Kum bünyeli topraklar: % 70 ve üzeri miktarda kum içerirler. Bitki besin maddelerini çok az içerirler. Su tutma kapasiteleri düşüktür. Su geçirgenlikleri iyi olduğu için yağışlı bölgelerde suların birikmesini engellerler. Fakat besin maddelerinin de kolaylıkla yıkanarak ortamdan uzaklaşmasına da neden olurlar. Bu tür topraklarda tuz birikmeleri gözlemek daha zordur. Havalanmaları ve ısınmaları iyi, toprak işleme kolaydır. Bitki besin maddelerini yeterince içermedikleri için tarımsan üretkenlikleri düşüktür.

23. TOPRAK TEKSTÜRÜ Tın bünyeli topraklar: Kum kil ve mil yaklaşık yakın oranlarda bulunur. Besin maddeleri kil içermelerinden dolayı kumlu topraklara göre daha fazla bulunmaktadır. Bitkiler için gerekli suyu tutarlar ve tava gelmeleri kolay olduğu için toprak işlemeleri de kolaydır. Tın bünyeli topraklarda çimlenme daha sağlıklı gözlenir, kök gelişimi iyi olur.

24. TOPRAK TEKSTÜRÜ Kil bünyeli topraklar: Bu toprakların işlenmesi oldukça güçtür. Suyu çok fazla miktarda tutarlar bu nedenlerle tava gelmeleri oldukça güçtür. Su geçirgenlikleri kötüdür.Bitki besin maddelerini iyi tutarlar.Kurudukları zaman sertleşir ve çatlarlar. Kil içeriği yükseldikçe toprak işlemeye karşı direnç artar.

26. BİTKİ BESİN ELEMENTLERİ Bitkiler geliştikleri ortamda çözünebilir durumda olan çok sayıda elementi farklı oranlarda alırlar. Bitkilerde kuru maddenin büyük bölümünü C,H ve O oluştururu ve bu elementler çoğunlukla karbondioksit ve sudan alınır. Bitki bünyesinde bu elementlerden sonra en çon N bulunur ve bunu potasyum, kalsiyum,fosfor, kükürt vs. izler.

27. BİTKİ BESİN ELEMENTLERİ Genel olarak toprakta yetişen bitkiler gereksinim duydukları besin elementlerinin tamamına yakınını kökleri aracılığı ile topraktan alırlar. Bitki besin elementleri toprakta değişik şekillerde bulunabilir ; • Toprak çözeltisinde çözünmüş halde • Toprağın değişim komplekslerinde adsorbe edilmiş halde • Toprak minerallerinde kimyasal bağlı olarak • Organik maddede organik bileşikler şeklinde • Toprak porlarında gaz halinde Burada en önemli olan ve sürekli ilişki halinde olan besin maddesi kaynakları toprak çözeltisi ve değişim komplekslerinde tutulan besin elementleridir.

28. BİTKİ BESİN ELEMENTLERİ BİTKİ BESİN ELEMENTLERİNİNALIMINA ETKİ YAPAN ETMENLER • Sıcaklık • Işık • Havalanma • pH • İyonların Karşılıklı Etkileri • Bitki Çeşidi • Bitkinin Büyüme Durumu

29. BİTKİ BESİN ELEMENTLERİ Sıcaklık; Sıcaklığın azalması ile molekül yada iyonların kinetik enerjileri azalmakta ve dolayısıyla difüzyon azalarak besin elementi alımını negatif olarak etkilemektedir. Sıcaklığın yükselmesi ve belli bir düzeyin üstüne çıkması da besin elementi alımında rol oynayan enzimlerin aktivasyonu nu azaltarak negatif yönde etki etmektedir.

30. BİTKİ BESİN ELEMENTLERİ Işık; Işığın yeterli olduğu koşullarda yetiştirilen bitkilerin göreceli olarak daha fazla bitki besin elementi aldıkları yapılan araştırmalar sonucunda tespit edilmiştir. Bitkilerde gözeneklerin açılıp kapanmalarına ve fotosenteze etki yapmak suretiyle, ışık besin elementi alımını dolaylı olarak etkiler. Özellikler düşük ışık seviyelerinde Nitrat alımı yavaşlar.

31. BİTKİ BESİN ELEMENTLERİ Havalanma; Kök bölgesinde oksijen miktarının azalması özellikle Potasyum ve Fosfor alımını olumsuz şekilde etkilemekte, oksijen çok düşük seviyelere gerilediğinde ise element alımı çok azalmaktadır.

32. BİTKİ BESİN ELEMENTLERİ pH; Ortam pH sı bitki besin elementlerinin alımında çok önemli bir faktördür ve bütün besin elementleri toprak reaksiyonuna farklı tepkimeler göstermektedir.

33. BİTKİ BESİN ELEMENTLERİ Toprak pH sını düzensizlik bir çok bitki besin elementi noksanlıklarının nedeni olmaktadır. Bu nedenle gübreleme programlarında pH ın önemi büyüktür. Düşük pH larda kireçleme ile sorun çözülebilmekte ancak yüksek pH larda sorun biraz daha kompleks olduğundan çözümde uzun sürebilmektedir. Yapılan araştırmalarda en hızlı çözümün kükürt uygulaması olduğunu göstermektedir. Ortalama 100kg/da toz kükürt uygulamasının uygun şartlarda pH ı bir birim düşürdüğü gözlemlenmiştir.

34. BİTKİ BESİN ELEMENTLERİ Kükürt ile pH değerinin ayarlanması

35. BİTKİ BESİN ELEMENTLERİ İyonların Karşılıklı Etkileri; Ortamda bulunan iki değişik iyonun birbirlerinin alımını olumsuz şekilde etkilemesi “antogonizm” buna karşın iki değişik iyonun birbirlerinin alımını olumlu şekilde etkilemesi ise “sinergizm” sözcüğü ile ifade edilmektedir. Örneğin toprağa artan miktarda uygulanan Mn, Mg alımını olumsuz etkiler ve bitkilerde Mg noksanlığı görülür.

36. BİTKİ BESİN ELEMENTLERİ Bitki çeşidi; Besin elementlerinin alınımları bitkilere göre farklılıklar gösterebilirler. Örneğin buğdaygiller topraktan Na alımını sınırlı olarak yapmakla birlikte halofitler (tuz seven bitkiler) topraktan fazla miktarda sodyum absorbe ederler.

37. BİTKİ BESİN ELEMENTLERİ Bitkinin Büyüme Durumu; Bitkinin büyüme durumu besin elementi alımında önemli bir faktör olarak ortaya çıkmaktadır. Örneğin gelişmesini tamamlamış bir hücre, hızlı bölünen ve gelişen bir hücreye göre daha az besin elementi alımı yapmaktadır.

38. BİTKİ BESİN MADDELERİNİN ALINIM REAKSİYONLARI

39. BİTKİ BESİN MADDELERİNİN ALINIM REAKSİYONLARI

40. BİTKİ BESİN MADDELERİNİN ALINIM REAKSİYONLARI Toprak çözeltisi sıvı içinde katı taneciklerin dağılmasıyla oluşan bir koloidal çözelti olarak tanımlanmaktadır. Kolloidlerin aktifliği yüzey alanlarının geniş olması bunun sonucu adsorbsiyon ile absorbsiyon özelliklerinin yüksek olmasındandır. Toprakların kolloid fazı arttıkça fiziksel ve kimyasal özelliklerine yansır, su tutma kapasiteleri ve besin maddelerini tutma kapasiteleri artar buna karşın su geçirgenlikleri azalır. Organik ve inorganik olmak üzere toprak kolloidleri 2 gruba ayrılır. Topraklarda inorganik yapıdaki kolloidler kil mineralleri ve seski oksitlerdir(demir ve alüminyum oksitler). Organik kolloidler toprakta organik maddenin ayrışması sonucu ortaya çıkarlar ve mikrobiyal ayrışmaya direnç gösteren humuslardır.

41. BİTKİ BESİN MADDELERİNİN ALINIM REAKSİYONLARI • Kil ve humus negatif yüke sahip oldukları için katyonları tutarlar ve yıkanıp derinlere sızmasını engellerler. Bitkilere gelişim açısından gerekli olan besin maddelerinin çoğu katyon formunda bulunan (NH+4, K+, Ca2+, Mg2+,Fe2+, Fe3+, Al3+ vb iyonlardır. Toprakta tutulamayan yada çok az tutulabilen NO-3 (nitrat) iyonları gerek sulama suyu gerekse de yağmur sularıyla yıkanarak topraklardan uzaklaşır. Topraklarda bitki besin elementlerinin yıkanmadan kalması ve gerektiğinde bitki kullanımına sunulması gerekmektedir.

42. BİTKİ BESİN MADDELERİNİN ALINIM REAKSİYONLARI Katyonların eksi elektriksel yüklü toprak öğeleri tarafından tutulmalarına katyon değişimi denir. Değişim yüzeylerinde tutulan katyonlar, başka katyonlarla yer değiştirdiklerinde toprak çözeltisine geçerler, buradan ya yıkanarak uzaklaşırlar yada bitki kökleri tarafından alınırlar. Bu nedenle katyon değişimi bitki besleme açısından çok aktif bir rol oynar. Topraklardaki katyonlar kolloid yüzeylerde eşit olarak tutulmazlar. Bunların tutulması üzerine miktarları, etki değerleri ve özellikle iyonik çapları etkilidir. Topraklarda eşit miktarlarda bulunduklarında katyonların değerlik açısından şu sırada bulunur; +3>+2>+1 ve buna göre katyonların tutulma sırası: Fe3+>Al+3>Ca+2>Mg+2>H+>K+>NH+4>Na+ şeklindedir.

43. BİTKİ BESİN MADDELERİNİN ALINIM REAKSİYONLARI • Toprakların sahip oldukları negatif yükleriyle tuttukları toplam katyonların niceliğine katyon değişim kapasitesi(KDK) denir. KDK birimi me/100gr topraktır. Miliekivalen; bir mg H, yada bununla birleşebilen veya yer değiştirebilen diğer iyonların niceliği olarak tanımlanır. Topraklarda pH yükseldikçe KDK da yükselir, pH a bağlı bu değişime etkili KDK denir. Topraklarda genel olarak KDK Ca2+, Mg2+, K+ ve Na+dan oluşur. Asit tepkimeli topraklarda ise bunlara ek olarak H+,Al3+,Fe2+, iyonlarıda bulunur. Toprakların katyon değişim kapasitesi üzerine, kil içerikleri, kil minerali tipi ve organik madde içerikleri etkili olur.

44. BİTKİ BESİN MADDELERİNİN ALINIM REAKSİYONLARI Kil mineralinin adı KDK (me/100gr) Kaolinit 3-15 Montmorillonit 80-120 Vermikulit 100-140 İllit 20-50 Klorit 10-40 Organik madde 150-500

45. BİTKİ BESİN MADDELERİNİN ALINIM REAKSİYONLARI Toprakların katyon değişiminin kapasitesi yanında anyon değişim kapasiteleri de vardır. Bunun nedeni çok miktarda bulunan negatif yüklerin yanında çok az miktarda pozitif yük bulunmasıdır. Anyonların tutulma sırası da; PO3-4> SO2-4>Cl-= NO-3 tır. Nitratın topraklardan yıkanarak uzaklaşması negatif yüklü toprak kolloidlerinin negatif yüklü nitrat(NO-3 ) itmeleri ve pozitif yüklü amonyum iyonunu çekmelerinden kaynaklanmaktadır. Buna karşın topraklarda az miktarda bulunan pozitif yükler nitratın yıkanmasını engelleyecek düzeyde değildir.

46. TEŞEKKÜRLER Tetra Teknolojik Sistemler Ltd.Şti. Mehmet ÖZULU Zir. Yük. Mühendisi