Kimya ve Tarım: Toprağın Terkibi

Kimya ve Tarım: Toprağın Terkibi

Okyanus şehirleri, gökyüzü şehirleri, uzay şehirleri gelecekte insan aleminin sürekli yaşam alanları olabilirler. Tabi eğer Homo Sapiens genetik bir değişime uğramayacak veya teknolojik olarak akıl almaz bir gelişim yaratmayacak ise var oluşunun doğası gereği mevcut yaşam ortamı olan dünya ekosisteminde yeryüzünde varlığını sürdürmeye mecburdur. Bu ekosistemi dengede kılan yaşamın temel parelerinden biri olan ve ekosistemin bütünü üzerine etkileri hakkında keşfedilmeyi bekleyen bilinmezler içeren değerli doğal kaynak toprak olmadan insan yaşamının sürdürülebilirliğini düşünmek şu an için sadece bir bilim kurgu senaryosu olur.

Toprak, canlı yaşamının var oluşu için anahtar nitelikte bazı sorumluluklara sahiptir. Bunlar, besin döngüsü, bitki büyümesi, gaz değişimi, karbon depolama ve atık bertarafı’dır. Bu yüzden toprak, dünyadaki yaşamın devamı için gereklidir ve tabi ki biyosferin ayrılmaz bir parçasıdır. Peki, bizler bir santimetresinin oluşumu için yüzyıllar gereken bu varlığın oluşumu ve bileşenleri hakkında her şeyi biliyor muyuz?

Toprak nelerden oluşur?

Topraklar, ana materyal, iklim, topografya, biyota ve zaman gibi bir dizi farklı faktör tarafından oluşur. Toprak, yer yer farklılık gösteren her bir toprak tipine ayırt edici özellikler ve yapı kazandıran ayrı bileşenlerin bir karışımını içerir (1). Yani, toprak, jeolojik, hidrolojik, biyolojik olayların etkileşim halinde gelişimleri neticesinde aşınmış kayalardan elde edilen mineral maddeler; bitki artıkları, hayvan kalıntıları ve dokuların çürümesiyle elde edilen organik madde; çeşitli reaksiyonlardan elde edilen su ile hava ve gaz karışımından oluşan ve ayrıca bünyesinde solucanlar, mikroorganizmalar gibi canlı organizmaları barındıran karmaşık bir yapıda canlı doğal bir vücuttur.

Optimum durumdaki bir toprak, yaklaşık olarak %45 katı madde, %5 organik madde ve %50 gözenek boşlukları içerir ve bu boşluklar eşit oranda su ve hava tarafından işgal edilir (1). 6 inç derinliğe kadar olan toprak kısmının gözeneklerindeki serbest hava, bileşim olarak atmosferik havaya çok benzer, genellikle CO2 ve oksijenin toplamı atmosferik havadakinden sadece biraz daha azdır, ancak nitratların hızla arttığı dönemlerde oksijende algılanabilir bir düşüş olur (2). Toprağın en büyük parçasını oluşturan mineral maddeler farklı toprak tiplerinin meydana gelmesine neden olan çeşitli özellikler sağlayan belirli kristal yapılara sahip doğal olarak oluşan inorganik bileşiklerdir. Birçok mineral türü mevcut olup, esasen birincil ve ikincil mineraller olarak sınıflandırılırlar. Birincil mineraller, yüksek sıcaklıkta oluşup magmatik ve metamorfik kayalardan değişmeden miras kalanlardır, ikincil mineraller ise düşük sıcaklık reaksiyonlarında oluşan ve tortul kayalardan miras alınan veya doğrudan toprakta bozunma yoluyla oluşanlardır. Toprağın dört ana bileşeninden en küçük parçayı oluşturan organik grup ise kökenine kadar izlenebilir bazı tanınabilir fiziksel yapılara sahip taze veya kısmen ayrışmış canlı kalıntılar ile toprak profillerinin yüzey katmanlarında genellikle gözlenen siyah veya kahverengi renk meydana getiren, su ve besin tutma kapasitesi yüksek olan en reaktif kısım olarak bilinen humus’ dur (3). Tüm bu bileşenlerin yanı sıra, bitki örtüsü miktarı, toprak sıkışması ve su tutma kapasitesi gibi diğer faktörler de belirli bir alandaki toprağın bileşimini etkiler (4).  

Toprak bilimi açısından incelediğimiz toprak terkibi konusunu birde tarımsal açıdan ve tarımla en yakından ilişkili olan merkez bilim sayacağımız kimya açısından ele alacağız.

Kimya açısından topraklar, reaktif katılar, sıvılar ve gazlar içeren, çevrelerindeki atmosfer, biyosfer ve hidrosfer ile madde ve enerji alışverişinde bulundukları açık biyojeokimyasal sistemlerdir. Topraklar, karasal bir ekosistemde bitki örtüsünün tepesinden yeraltı suyu akiferinin dibine kadar uzanan yaşamı destekleyen Kritik Bölgenin temel özelliğidir (5). Toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri birbiriyle ilişkilidir ve toprağı ek işlevlerle bitki büyümesi için etkili bir ortam haline getirir. Örneğin, fiziksel özellikler bitki büyümesini, mikroorganizmaları ve su taşınmasını etkiler. Kimyasal özellikler, besin mevcudiyetini ve dönüşümleri kontrol eder. Biyolojik özellikler toprak yapısına, gelişimine ve üretkenliğine katkıda bulunur (1).

Tarım açısından ele aldığımızda özetle sağlıklı kök ve bitki gelişimi için gerekli olan malzemeleri içeren toprak farklı türlerdeki farklı fizyolojik, biyolojik gereksinimlere sahip bitkilere muazzam bir yaşam ortamı sağlamaktadır. İnsanlar yüzyıllardır beslenmek için toprağı işliyor, lakin özellikle günümüzün yoğun ve tehlikeli çevresel sorunları yaşamın temel ve değerli bir doğal kaynağı olan toprağı tehdit ediyor. Bu nedenle bilimin ve teknolojinin doğayla uyumlu gelişimi ve doğru uygulanması kritik önem taşıyor. En başta tarım bilimcileri olarak bizler bu bilinci evrensel bir ilke olarak benimseyip geliştirdiğimiz tekniklerle toprağı tanıyıp tüm insanlığa en doğru şekilde tanıtmalı, insanları özellikle tarımsal üretim yapan tarımcıları bilgilendirmeli, eğitmeli, insan kaynaklı global toprak sorunlarına karşı kalıcı çözümler üretmeliyiz.

Sonuç olarak yaşadığımız ekosistemin bir parçası olan toprağı tanımamız gerektiğine bir kez daha vurgu yaparak gelecek yazı serilerimde toprağı detaylı olarak farklı konularda işlemeye devam edeceğimi bildirmek istiyorum.

Gelecek yazıda görüşmek umuduyla…

Kaynakça:

  1. Stefan D. Kalev, Gurpal S. Toor, (2018), The Composition of Soils and Sediments, Green Chemistry 339-357, 
  2. Russell, E., & Appleyard, A. (1915). The Atmosphere of the Soil: Its Composition and the Causes of Variation. The Journal of Agricultural Science, 7(1), 1-48.
  3. http://www.fao.org/3/ac172e/AC172E03.htm
  4. https://microbenotes.com/soil/#composition-of-soil
  5. Garrison Sposito, (2020), The Chemistry of Soils, Oxford Scholarship Online
Umut Ahmet Seyrek
Umut Ahmet Seyrek
CEON Tarımsal Bilişim ve Yayım Direktörü

Yüksek Ziraat Mühendisi ve Ekonomist. Akademi sevdalısı, derin araştırmalar yapmaktan zevk alan, araştırma ve deneme çalışmalarına düşkün, bilimsel içerik üretmeye kendini adamış, sanat, kültür ve spor alanlarında kendini beslemeye çabalayan, farklı ulusları, kültürleri ve dilleri tanımaya ve öğrenmeye hevesli bir bilimci...

Diğer Yazılarımız
Yorum Yap

E-posta adresiniz yayınlanmayacaktır.İşaretli alanlar zorunludur.