Toprağın fiziksel özellikleri - Physical properties of soil

Fiziksel özellikleri toprak için önem azaltılması amacıyla ekosistem hizmetleri gibi bitkisel üretim vardır doku , yapısı , kütle yoğunluğu , gözeneklilik , yoğunluk, sıcaklık, renk ve direnç . Toprak dokusu, toprak ayırıcılar olarak adlandırılan üç tür toprak mineral parçacığının nispi oranı ile belirlenir: kum , silt ve kil . Bir sonraki daha büyük ölçekte, toprak yapıları olarak adlandırılır ped ya da daha genel olarak toprak agrega toprak taneleri oluşturulur zaman demir oksitler , karbonatlar , kil, silis ve humus , kaplama partikülleri ve onları daha büyük nispeten stabil ikincil yapıların içine yapışmasını sağlar. Standart nem koşullarında belirlendiğinde toprak yığın yoğunluğu , toprak sıkışmasının bir tahminidir . Toprak gözenekliliği, toprak hacminin boş kısmından oluşur ve gazlar veya su tarafından işgal edilir. Toprak kıvamı, toprak malzemelerinin birbirine yapışma yeteneğidir. Toprak sıcaklığı ve rengi kendi kendini tanımlar. Özdirenç, elektrik akımlarının iletimine karşı direnci ifade eder ve toprağa gömülü metal ve beton yapıların korozyon hızını etkiler. Bu özellikler, bir toprak profilinin derinliğine, yani toprak horizonlarına göre değişir . Bu özelliklerin çoğu, toprağın havalanmasını ve suyun toprağa sızma ve toprak içinde tutulma yeteneğini belirler.

Toprak Dokusunun Etkisi Toprakların Bazı Özelliklerine Ayrılır

Mülk/davranış	Kum	silt	Kil
Su tutma kapasitesi	Düşük	Orta ila yüksek	Yüksek
Havalandırma	İyi	Orta	Fakir
Drenaj oranı	Yüksek	Yavaş ila orta	Çok yavaş
Toprak organik madde seviyesi	Düşük	Orta ila yüksek	Yüksek ila orta
Organik maddenin ayrışması	Ani	Orta	Yavaş
İlkbaharda ısınma	Ani	Ilıman	Yavaş
sıkıştırılabilirlik	Düşük	Orta	Yüksek
Rüzgar erozyonuna karşı duyarlılık	Orta (İnce kumsa yüksek)	Yüksek	Düşük
Su erozyonuna karşı duyarlılık	Düşük (ince kum olmadığı sürece)	Yüksek	Birleştirilmişse düşük, aksi takdirde yüksek
Büzülme/Şişme Potansiyeli	Çok düşük	Düşük	Orta ila çok yüksek
Havuzların, barajların ve depolama alanlarının sızdırmazlığı	Fakir	Fakir	İyi
Yağmur sonrası toprak işlemeye uygunluk	İyi	Orta	Fakir
Kirletici liç potansiyeli	Yüksek	Orta	Düşük (çatlak olmadıkça)
Bitki besinlerini depolayabilme	Fakir	Orta ila Yüksek	Yüksek
pH değişikliğine karşı direnç	Düşük	Orta	Yüksek

Doku

Toprağın mineral bileşenleri kum , silt ve kildir ve bunların nispi oranları toprağın dokusunu belirler. Toprak dokusundan etkilenen özellikler arasında gözeneklilik , geçirgenlik , sızma , büzülme-şişme hızı , su tutma kapasitesi ve erozyona karşı duyarlılık yer alır. Gösterilen USDA dokusal sınıflandırma üçgeninde, ne kum, silt ne de kilin baskın olmadığı tek toprağa tın denir . Saf kum, silt veya kil bile bir toprak olarak kabul edilebilirken, geleneksel tarım perspektifinden, az miktarda organik madde içeren bir tınlı toprak "ideal" olarak kabul edilir, çünkü şu anda gübreler veya gübreler nedeniyle besin kayıplarını azaltmak için kullanılır. uzun vadede mahsul verimi . Tınlı bir toprağın mineral bileşenleri ağırlıkça %40 kum, %40 silt ve denge %20 kil olabilir. Toprak yapısı, toprak davranışını, özellikle besin maddeleri (örneğin katyon değişim kapasitesi ) ve su tutma kapasitesini etkiler .

Kum ve silt , ana kayanın fiziksel ve kimyasal ayrışmasının ürünleridir ; Öte yandan kil, mika ayrışmasından türetilen durumlar dışında, çoğunlukla ikincil bir mineral olarak çözünmüş ana kayanın çökeltilmesinin ürünüdür . Katyon değişim kapasitesi ile ölçüldüğü üzere, toprak parçacıklarının yüzey alanı-hacim oranı ( özgül yüzey alanı ) ve bunların içindeki dengesiz iyonik elektrik yüklerinin toprağın verimliliğindeki rollerini belirler . Kum en az aktiftir, en az spesifik yüzey alanına sahiptir ve ardından silt gelir; kil en aktif olanıdır. Kumun toprağa en büyük yararı, sıkışmaya direnmesi ve toprak gözenekliliğini artırmasıdır, ancak bu özellik sadece saf kum için geçerlidir, kum taneleri arasındaki boşlukları dolduran daha küçük minerallerle karıştırılmış kum için geçerli değildir. Silt mineralojik olarak kuma benzer, ancak daha yüksek spesifik yüzey alanı ile kumdan kimyasal ve fiziksel olarak daha aktiftir. Ancak, toprağa yüksek su ve besin tutma kapasitesini veren, çok yüksek özgül yüzey alanı ve genellikle çok sayıda negatif yük ile toprağın kil içeriğidir. Killi topraklar ayrıca rüzgar ve su erozyonuna siltli ve kumlu topraklardan daha iyi direnç gösterir, çünkü parçacıklar birbirine sıkıca bağlanır ve bu da organik maddenin güçlü bir hafifletici etkisi ile olur.

Kum, toprağın mineral bileşenlerinin en kararlısıdır; Çapı 2,0 ila 0,05 mm (0,0787 ila 0,0020 inç) arasında değişen , başlıca kuvars parçacıkları olmak üzere kaya parçalarından oluşur . Silt boyutu 0,05 ila 0,002 mm (0,001969 ila 7,9 × 10 ^-5  inç) arasında değişir . Parçacıkları 0.002 mm (7.9 × 10 ^-5  inç) veya daha küçük çapta ve yalnızca 10 angstrom (10 ⁻¹⁰ m) kalınlığında olduğu için kil optik mikroskoplar tarafından çözülemez . Orta dokulu topraklarda, kil, genellikle toprak profili (adı verilen bir işlem ile aşağı doğru yıkanır eluviation toprakaltı (adı verilen bir işlem olarak) ve çoğaldı birikmesi ). Toprak mineral bileşenlerinin boyutu ile bunların mineralojik doğası arasında açık bir ilişki yoktur: kum ve silt parçacıkları silisli olduğu kadar kalkerli de olabilirken dokusal kil (0,002 mm (7,9 × 10 ^-5  inç)) çok ince malzemeden yapılabilir. kuvars parçacıklarının yanı sıra çok katmanlı ikincil mineraller. Belirli bir dokusal sınıfa ait olan toprak mineral bileşenleri, bu nedenle, kendi spesifik yüzey alanıyla bağlantılı özellikleri paylaşabilir (örneğin nem tutma ), ancak kimyasal bileşimleriyle bağlantılı olanları (örneğin katyon değiştirme kapasitesi ) paylaşmayabilir .

2.0 mm'den (0.079 inç) büyük toprak bileşenleri kaya ve çakıl olarak sınıflandırılır ve kalan bileşenlerin yüzdeleri ve toprağın dokusal sınıfı belirlenmeden önce çıkarılır, ancak isme dahil edilir. Örneğin, %20 çakıl içeren kumlu tınlı bir toprağa çakıllı kumlu tın denir.

Toprağın organik bileşeni önemli olduğunda, toprağa mineral toprak yerine organik toprak denir. Bir toprağa organik denir:

1. Mineral fraksiyonu %0 kil ve organik madde %20 veya daha fazla
2. Mineral oranı %0 ila %50 kil ve organik madde %20 ila %30 arasındadır
3. Mineral fraksiyonu %50 veya daha fazla kil ve %30 veya daha fazla organik maddedir.

Yapı

Kum, silt ve kilden oluşan toprak dokusal bileşenlerinin kümelenmesi, agregaların oluşmasına neden olur ve bu agregaların daha büyük birimler halinde birleştirilmesi, ped adı verilen toprak yapılarını oluşturur ( pedolit kelimesinin bir daralması ). Toprağın tekstürel bileşenlerinin organik maddeler, demir oksitler, karbonatlar, killer ve silika ile yapışması, bu agregaların donma-çözülme ve ıslanma-kuruma döngülerinin neden olduğu genleşme-büzülmeden kırılması ve agregaların toprak tarafından birikmesi. hayvanlar, mikrobiyal koloniler ve kök uçları toprağı farklı geometrik biçimlerde şekillendirir. Pedler çeşitli şekil, boyut ve gelişim derecelerine sahip birimlere dönüşür. Bununla birlikte, bir toprak parçası, bir ped değil, daha ziyade, ekim gibi toprağın mekanik olarak bozulmasından kaynaklanan bir toprak kütlesidir . Toprak yapısı havalandırmayı , su hareketini, ısı iletimini, bitki kök gelişimini ve erozyona karşı direnci etkiler. Su, sırayla, minerallerin çözünmesi ve çökeltilmesi, agregaların mekanik olarak yok edilmesi ( sönme ) yoluyla ve dolaylı olarak bitki, hayvan ve mikrobiyal büyümeyi teşvik ederek toprak yapısı üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir .

Toprak yapısı genellikle dokusu, organik madde içeriği, biyolojik aktivitesi, geçmiş toprak evrimi, insan kullanımı ve toprağın oluştuğu kimyasal ve mineralojik koşullar hakkında ipuçları verir. Doku, bir toprağın mineral bileşeni tarafından tanımlanır ve toprağın tarımsal faaliyetlerle değişmeyen doğuştan gelen bir özelliği iken, toprak yapısı, tarım uygulamalarının seçimi ve zamanlaması ile iyileştirilebilir veya yok edilebilir.

Zemin yapısal sınıfları:

1. Türler: Pedlerin şekli ve düzeni
   1. Plati: Pedler 1-10 mm kalınlığında üst üste düzleştirilir. Orman toprakları ve göl çökeltilerinin A-ufkunda bulunur.
   2. Prizmatik ve Sütunlu: Prizma benzeri pedler dikey boyutta 10-100 mm genişliğinde uzundur. Prizmatik pedlerin üstleri düz, sütunlu pedlerin yuvarlak üstleri vardır. Kilin biriktiği yüksek sodyumlu topraklarda B-ufkunda oluşmaya eğilimlidir.
   3. Köşeli ve köşeli: Bloklu pedler kusurlu küplerdir, 5–50 mm, köşeli keskin kenarlara, köşe altı yuvarlak kenarlara sahiptir. Kilin biriktiği B-ufkunda oluşma eğilimi gösterir ve zayıf su penetrasyonunu gösterir.
   4. Granüler ve Kırıntı: 1-10 mm'lik sferoid polihedron pedleri, genellikle organik materyalin varlığında A-ufkunda bulunur. Kırıntı pedleri daha gözeneklidir ve ideal olarak kabul edilir.
2. Sınıflar: Aralıkları yukarıdaki türe bağlı olan pedlerin boyutu
   1. Çok ince veya çok ince: <1 mm yassı ve küresel; <5 mm bloklu; <10 mm prizma benzeri.
   2. İnce veya ince: 1-2 mm yassı ve küresel; 5-10 mm bloklu; 10–20 mm prizma benzeri.
   3. Orta: 2–5 mm yassı, taneli; 10–20 mm bloklu; 20-50 prizma benzeri.
   4. Kaba veya kalın: 5-10 mm yassı, taneli; 20–50 mm bloklu; 50–100 mm prizma benzeri.
   5. Çok kaba veya çok kalın: >10 mm yassı, taneli; >50 mm bloklu; >100 mm prizma benzeri.
3. Dereceler: Pedlerdeki dayanıklılık ve stabilite ile sonuçlanan gelişme veya çimentolanma derecesinin bir ölçüsüdür .
   1. Zayıf: Zayıf çimentolama, pedlerin üç dokusal bileşene, kum, silt ve kil olarak dağılmasına izin verir.
   2. Orta: Pedler bozulmamış toprakta belirgin değildir, ancak çıkarıldıklarında agregalara, bazı kırık agregalara ve çok az agregasız malzemeye ayrılırlar. Bu ideal olarak kabul edilir.
   3. Güçlü:Pedler profilden çıkarılmadan önce belirgindir ve kolayca parçalanmazlar.
   4. Yapısız: Toprak, kil levhalar gibi tek bir büyük kütlede veya kumla olduğu gibi hiç çimentolanma olmadan birlikte tamamen çimentolanır.

En büyük ölçekte, bir zeminin yapısını şekillendiren kuvvetler, başlangıçta yatay olarak hareket etme eğiliminde olan ve dikey olarak yönlendirilmiş prizmatik pedlere neden olan şişme ve büzülmeden kaynaklanır. Bu mekanik süreç, esas olarak vertisollerin geliştirilmesinde örneklenmiştir . Killi toprak, yüzeye göre farklı kuruma hızı nedeniyle, yatay çatlaklara neden olacak ve kolonları bloklu pedlere indirgeyecektir. Kökler, kemirgenler, solucanlar ve donma-çözülme döngüleri, pedleri daha fazla veya daha az küresel şekle sahip daha küçük pedlere böler.

Daha küçük bir ölçekte, bitki kökleri boşluklara ( makro gözenekler ) uzanır ve makro gözenekliliğin artmasına ve mikro gözenekliliğin azalmasına neden olan suyu uzaklaştırır , böylece agrega boyutunu azaltır. Aynı zamanda, kök tüyleri ve mantar hifleri , pedleri parçalayan mikroskobik tüneller oluşturur.

Daha da küçük bir ölçekte, bakteri ve mantarlar toprağı daha küçük pedlere bağlayan yapışkan polisakkaritler salgıladıkça, toprak agregasyonu devam eder. Bakteri ve mantarların beslendiği ham organik maddenin eklenmesi, bu arzu edilen toprak yapısının oluşumunu teşvik eder.

En düşük ölçekte, toprak kimyası , toprak parçacıklarının toplanmasını veya dağılmasını etkiler . Kil parçacıkları, kil katmanlarının yüzlerine lokalize negatif yükler veren çok değerlikli katyonlar içerir. Aynı zamanda, kil plakalarının kenarları hafif bir pozitif yüke sahiptir, böylece kenarların diğer kil parçacıklarının yüzlerindeki negatif yüklere yapışmasına veya topaklaşmasına (kümeler oluşturmasına) izin verir. Öte yandan, sodyum gibi tek değerli iyonlar, çok değerlikli katyonları istila edip yerlerini değiştirdiğinde, kenarlardaki pozitif yükleri zayıflatırken, negatif yüzey yükleri nispeten güçlenir. Bu, diğer kili iten, parçacıkların birbirinden ayrılmasına neden olan ve böylece kil süspansiyonlarını dağıtan kil yüzeylerinde negatif yük bırakır. Sonuç olarak, kil pedler arasında dağılır ve boşluklara yerleşerek bunların kapanmasına neden olur. Bu sayede toprağın açık yapısı bozulur ve toprak hava ve su geçirmez hale getirilir. Bu tür sodik toprak ( arma toprak da denir ) yüzeye yakın sütunlu pedler oluşturma eğilimindedir.

Yoğunluk

Zeminlerin temsili kütle yoğunlukları. Yüzde gözenek alanı 2.7 gr / cm 'kullanılarak hesaplandı ³ tahmin edilmektedir turba toprak hariç parçacık için yoğunluk.

Toprak işleme ve tanımlama	Yığın yoğunluğu (g/cm 3 )	Boşluk hacmi (%)
Pamuk tarlasının işlenmiş yüzey toprağı	1.3	51
Tekerleklerin yüzeyden geçtiği trafiğe kapalı sıralar	1.67	37
25 cm derinliğinde trafik tavası	1.7	36
Trafik tavasının altında bozulmamış toprak, killi balçık	1.5	43
Aspen ormanının altında kayalık silt tınlı toprak	1,62	40
Tınlı kum yüzey toprağı	1.5	43
Ayrışmış turba	0,55	65

Toprak parçacık yoğunluğu , tipik olarak cm başına 2.60 ila 2.75 gram ³ ve genellikle, belirli bir toprak için değişmezdir. Organik madde içeriği yüksek topraklarda toprak partikül yoğunluğu daha düşük, demir oksit içeriği yüksek topraklarda daha yüksektir. Toprak yığın yoğunluğu , toprağın kuru kütlesinin toprağın hacmine bölünmesine eşittir; yani hava boşluğunu ve toprak hacminin organik maddelerini içerir. Böylece toprak yığın yoğunluğu her zaman toprak parçacık yoğunluğundan daha azdır ve toprak sıkışmasının iyi bir göstergesidir. Ekili balçık toprak kütle yoğunluğu 1,4-1,1 yaklaşık g / cm ³ (karşılaştırma su 1.0 g / cm ³ ). Parçacık yoğunluğunun aksine, toprak yığın yoğunluğu, toprak biyolojik aktivitesi ve yönetim stratejileri ile güçlü bir nedensel ilişki ile belirli bir toprak için oldukça değişkendir. Bununla birlikte, türlere ve agregalarının (dışkı) boyutuna bağlı olarak, solucanların toprak yığın yoğunluğunu artırabileceği veya azaltabileceği gösterilmiştir. Daha düşük kütle yoğunluğu, tek başına, toprak dokusu ve yapısının kafa karıştırıcı etkisinden dolayı bitki büyümesi için uygunluğu göstermez. Yüksek bir yığın yoğunluğu, ya toprak sıkışmasının ya da küçük parçacıkların daha iri parçacıklar arasındaki boşlukları doldurduğu toprak dokusal sınıflarının bir karışımının göstergesidir. Bu nedenle, gözenekli bir ortam olarak kabul edilen toprağın fraktal boyutu ile yığın yoğunluğu arasındaki pozitif korelasyon , faunal bir yapının yokluğunda siltli killi tınların zayıf hidrolik iletkenliğini açıklar.

gözeneklilik

Gözenek alanı , mineral veya organik madde tarafından işgal edilmeyen, ancak gazlar veya su tarafından işgal edilen açık alan olan toprağın yığın hacminin bir parçasıdır. Verimli, orta dokulu bir toprakta toplam gözenek alanı tipik olarak toprak hacminin yaklaşık %50'sidir. Gözenek boyutu önemli ölçüde değişir; en küçük gözenekler ( kriptoporlar ; <0,1 μm ) bitki kökleri tarafından kullanım için suyu çok sıkı tutar; bitkide bulunan su , ultramikro gözeneklerde , mikro gözeneklerde ve mezo gözeneklerde (0,1–75 μm ) tutulur ; ve makro gözenekler (>75 μm ) toprak tarla kapasitesindeyken genellikle havayla doludur .

Toprak dokusu, en küçük gözeneklerin toplam hacmini belirler; killi topraklar daha küçük gözeneklere sahiptir, ancak çok daha düşük geçirgenliğe rağmen kumlardan daha fazla toplam gözenek alanı vardır . Toprak yapısı, toprak havalandırmasını, su sızmasını ve drenajı etkileyen daha büyük gözenekler üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Toprak işleme, en büyük boyuttaki gözeneklerin sayısını geçici olarak artırmanın kısa vadeli faydasına sahiptir, ancak bunlar, toprak agregasyonunun yok edilmesiyle hızla bozulabilir.

Gözenek boyutu dağılımı, bitkilerin ve diğer organizmaların suya ve oksijene erişme kabiliyetini etkiler; büyük, sürekli gözenekler havanın, suyun ve çözünmüş besinlerin topraktan hızlı bir şekilde iletilmesine izin verir ve küçük gözenekler, yağış veya sulama olayları arasında suyu depolar. Gözenek boyutu varyasyonu aynı zamanda toprak gözenek alanını öyle bölümlere ayırır ki birçok mikrobiyal ve faunal organizma birbiriyle doğrudan rekabet içinde olmaz, bu sadece mevcut çok sayıda türü değil, aynı zamanda işlevsel olarak fazla organizmaların (aynı ekolojik özelliklere sahip organizmalar) varlığını da açıklayabilir. niş) aynı toprak içinde bir arada bulunabilir.

Tutarlılık

Kıvam, toprağın kendisine veya diğer nesnelere ( sırasıyla kohezyon ve yapışma ) yapışma yeteneği ve deformasyona ve kopmaya karşı direnme yeteneğidir. Yetiştirme problemlerini ve temel mühendisliğini tahmin etmede yaklaşık olarak kullanılır. Tutarlılık üç nem koşulunda ölçülür: havada kuru, nemli ve ıslak. Bu koşullarda kıvam kalitesi kil içeriğine bağlıdır. Islak durumda, yapışkanlık ve plastisitenin iki niteliği değerlendirilir. Bir toprağın parçalanmaya ve ufalanmaya karşı direnci, kuru durumda numunenin ovuşturulmasıyla değerlendirilir. Kesme kuvvetlerine karşı direnci, nemli durumda başparmak ve parmak basıncı ile değerlendirilir. Ek olarak, çimentolu kıvam, kalsiyum karbonat, silika, oksitler ve tuzlar gibi kil dışındaki maddelerle çimentolanmaya bağlıdır; nem içeriğinin değerlendirilmesi üzerinde çok az etkisi vardır. Tutarlılık ölçüleri, pH gibi diğer ölçülere kıyasla subjektif sınırlar, çünkü bu durumlarda toprağın görünen hissini kullanırlar.

Toprak kıvamını üç nem durumunda ve nem miktarından etkilenmeyen bir son durumda tanımlamak için kullanılan terimler aşağıdaki gibidir:

1. Kuru Toprağın Kıvamı: gevşek, yumuşak, hafif sert, sert, çok sert, aşırı sert
2. Nemli Toprağın Kıvamı: gevşek, çok gevrek, gevrek, sağlam, çok sağlam, son derece sağlam
3. Islak Toprağın Kıvamı: yapışmaz, hafif yapışkan, yapışkan, çok yapışkan; plastik olmayan, hafif plastik, plastik, çok plastik
4. Çimentolu Toprağın Kıvamı: zayıf çimentolu, kuvvetli çimentolu, sertleştirilmiş (kırmak için çekiç darbeleri gerektirir)

Toprak kıvamı, toprağın binaları ve yolları destekleme kabiliyetini tahmin etmede faydalıdır. Zemin mukavemetinin daha kesin ölçümleri genellikle inşaattan önce yapılır.

Sıcaklık

Toprak sıcaklığı , emilen enerjinin kaybedilen enerjiye oranına bağlıdır . Toprak, biyomlara göre -20 ila 60 °C arasında bir sıcaklık aralığına sahiptir ve yıllık ortalama sıcaklık -10 ila 26 °C arasındadır . Toprak sıcaklığı tohum çimlenmesini , tohum dormansisinin kırılmasını , bitki ve kök büyümesini ve besinlerin mevcudiyetini düzenler . Toprak sıcaklığı önemli mevsimsel, aylık ve günlük değişimlere sahiptir, toprak sıcaklığındaki dalgalanmalar artan toprak derinliği ile çok daha düşüktür. Ağır malçlama (bir tür toprak örtüsü) yazın toprağın ısınmasını yavaşlatabilir ve aynı zamanda yüzey sıcaklığındaki dalgalanmaları azaltabilir.

Çoğu zaman, tarımsal faaliyetler aşağıdaki yollarla toprak sıcaklıklarına uyum sağlamalıdır:

1. ekim zamanlaması ile çimlenme ve büyümeyi en üst düzeye çıkarmak (aynı zamanda fotoperiyod tarafından da belirlenir )
2. 10 °C'nin (50 °F) altındaki toprağa uygulayarak susuz amonyak kullanımının optimize edilmesi
3. donlardan kaynaklanan kabarma ve çözülmenin sığ köklü ekinlere zarar vermesini önleme
4. doymuş toprakların donmasıyla arzu edilen toprak yapısına zarar verilmesinin önlenmesi
5. bitkiler tarafından fosfor alımının iyileştirilmesi

Toprak sıcaklıkları, toprak kurutularak veya şeffaf plastik malç kullanılarak yükseltilebilir. Organik malçlar toprağın ısınmasını yavaşlatır.

Hava sıcaklığına ek olarak su içeriği, toprak rengi ve kabartma (eğim, yön ve yükseklik) ve toprak örtüsü (gölgeleme ve yalıtım) gibi toprak sıcaklığını etkileyen çeşitli faktörler vardır. Zemin örtüsünün rengi ve yalıtım özellikleri toprak sıcaklığı üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Daha beyaz toprak, daha siyah toprak örtüsünden daha yüksek bir albedoya sahip olma eğilimindedir, bu da daha beyaz toprakları daha düşük toprak sıcaklıklarına sahip olmaya teşvik eder. Belirli bir ısı toprağın 1 ° C toprak sıcaklığını yükseltmek için gerekli enerjidir. Suyun ısı kapasitesi kuru toprağınkinden daha büyük olduğundan, su içeriği arttıkça toprağın özgül ısısı artar. Saf suyun özgül ısısı gram başına ~ 1 kaloridir, kuru toprağın özgül ısısı gram başına ~ 0,2 kaloridir, dolayısıyla ıslak toprağın özgül ısısı gram başına ~ 0,2 ila 1 kaloridir (kilogram başına 0,8 ila 4,2 kJ) . Ayrıca, suyu buharlaştırmak için (buharlaşma ısısı olarak bilinir) muazzam bir enerji (25 ℃'de ~584 cal/g veya 2442 kJ/kg) gereklidir . Bu nedenle, ıslak toprak genellikle kuru topraktan daha yavaş ısınır - ıslak yüzey toprağı tipik olarak kuru yüzey toprağından 3 ila 6 °C daha soğuktur.

Toprak ısı akışı , topraktaki iki nokta arasındaki sıcaklık farkına tepki olarak ısı enerjisinin toprakta hareket etme hızını ifade eder . Isı akısı yoğunluğu , birim zamanda birim alan başına topraktan akan ve hem büyüklüğü hem de yönü olan enerji miktarıdır. En sık uygulanan, dikey yönde toprağa veya toprağa iletimin basit durumu için, ısı akısı yoğunluğu şöyledir:

${\displaystyle q_{x}=-k{\frac {\delta T}{\delta x}}}$

In SI birimleri

${\görüntüleme stili q}$ısı akısı yoğunluğudur, SI'de birimler W ·m ^-2'dir

${\görüntüleme stili k}$toprağın iletkenliği , W ·m ^-1 · K ^-1 . Termal iletkenlik bazen sabittir, aksi halde yüzey ile derinlikteki nokta arasındaki toprak durumu için ortalama bir iletkenlik değeri kullanılır.

${\görüntüleme stili\delta T}$arasında ısı akısı yoğunluğunun hesaplanacağı topraktaki iki nokta arasındaki sıcaklık farkıdır ( sıcaklık gradyanı ). SI'da birimler kelvin, K'dir .

${\görüntüleme stili\delta x}$toprak içinde sıcaklıkların ölçüldüğü ve aralarındaki ısı akısı yoğunluğunun hesaplandığı iki nokta arasındaki mesafedir. SI'da birimler metre m'dir ve burada x pozitif olarak aşağı doğru ölçülür.

Isı akısı, sıcaklık gradyanının tersi yöndedir, dolayısıyla eksi işaretidir. Başka bir deyişle, yüzeyin sıcaklığı x derinliğinden daha yüksekse, negatif işaret, ısı akışı q için pozitif bir değerle sonuçlanacaktır ve bu, ısının toprağa iletilmesi olarak yorumlanır.

Bileşen	Termal İletkenlik (W·m-1·K-1)
Kuvars	8.8
Kil	2.9
Organik madde	0.25
Suçlu	0,57
buz	2.4
Hava	0.025
Kuru toprak	0.2-0.4
ıslak toprak	1-3

(Kaynak)

Toprak sıcaklığı fidelerin hayatta kalması ve erken büyümesi için önemlidir . Toprak sıcaklıkları kök sistemlerinin anatomik ve morfolojik karakterini etkiler. Özellikle düşük sıcaklıklarda su ve protoplazmanın artan viskoziteleri nedeniyle toprak ve köklerdeki tüm fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçler etkilenir . Genel olarak, beyaz ladin toprak üzerinde hayatta kalmasını ve büyümesini engellemeyen iklimler, beyaz ladin kök sistemlerini muhafaza edebilecek toprak sıcaklıklarını sağlamak için yeterince iyi huyludur. Aralığın bazı kuzeybatı kısımlarında, permafrost bölgelerinde beyaz ladin oluşur ve genç, bağsız kozalaklı ağaçların kökleri donmaya karşı çok az direnç gösterebilse de , kaplanmış beyaz ladin kök sistemi 5 ila 20 °C'lik bir sıcaklığa maruz kalmaktan etkilenmez.

Ağaç kökü büyümesi için optimum sıcaklıklar genel olarak 10 °C ile 25 °C arasında ve özel olarak ladin için değişir. Daha sonra 15 °C, 19 °C, 23 °C, 27 °C ve 31 °C sıcaklıklarda toprakta 6 hafta büyütülen 2 haftalık beyaz ladin fidelerinde; sürgün yüksekliği, sürgün kuru ağırlığı, gövde çapı, kök penetrasyonu, kök hacmi ve kök kuru ağırlığının tümü 19 °C'de maksimuma ulaşmıştır.

Bununla birlikte, titreyen kavak ve balzam kavaklarında toprak sıcaklığı (5 °C ila 25 °C) ile büyüme arasında güçlü pozitif ilişkiler bulunurken , beyaz ve diğer ladin türleri artan toprak sıcaklığı ile büyümede çok az değişiklik gösterdi veya hiç değişmedi. Düşük toprak sıcaklığına karşı bu tür duyarsızlık, bir dizi batı ve kuzey kozalaklı ağaç arasında yaygın olabilir.

Toprak sıcaklıkları günümüz küresel etkisi altında dünya çapında artmaktadır iklim ısınma beklenen etkileri hakkında karşıt görüşler ile, karbon yakalama ve depolama ve geri bildirim döngüleri için iklim değişikliği En tehditler üzeresiniz Permafrost çözülme ve karbon destocking ve üzerinde katıldı etkileri ekosistem çöküşü .

Renk

Toprak rengi, genellikle toprağı incelerken sahip olunan ilk izlenimdir. Çarpıcı renkler ve zıt desenler özellikle dikkat çekicidir. Güney'in Red River tortu gibi geniş kırmızımsı topraklardan aşınmış taşıyan Liman Silt Tın Oklahoma. Sarı Nehir Çin'de lös toprakları aşındırarak gelen sarı tortu taşır. Kuzey Amerika'nın Büyük Ovalarındaki Mollisoller , organik madde tarafından koyulaştırılmış ve zenginleştirilmiştir. Boreal ormanlarındaki podsoller , asitlik ve sızıntı nedeniyle oldukça zıt katmanlara sahiptir.

Genel olarak renk, organik madde içeriği, drenaj koşulları ve oksidasyon derecesi ile belirlenir. Toprak rengi, kolayca ayırt edilebilmesine rağmen, toprak özelliklerini tahmin etmede çok az kullanıma sahiptir. Bir toprak profili içindeki horizonların sınırlarını ayırt etmede , bir toprağın ana malzemesinin kökenini belirlemede, ıslaklık ve su dolu koşulların bir göstergesi olarak ve toprakların organik, demir oksit ve kil içeriklerini ölçmek için niteliksel bir araç olarak kullanılır. Renk, Munsell renk sisteminde örneğin 10YR3/4 Gölgeli Kırmızı olarak , 10YR ton olarak , 3 değer olarak ve 4 renk olarak kaydedilir . Munsell renk boyutlarının (ton, değer ve kroma) numuneler arasında ortalaması alınabilir ve çeşitli toprak ve bitki örtüsü özellikleri ile önemli korelasyonlar gösteren nicel parametreler olarak ele alınabilir.

Toprak rengi öncelikle toprak mineralojisinden etkilenir. Birçok toprak rengi çeşitli demir minerallerinden kaynaklanmaktadır. Bir toprak profilinde rengin gelişimi ve dağılımı, kimyasal ve biyolojik ayrışmadan, özellikle redoks reaksiyonlarından kaynaklanır. Toprak ana malzeme havasındaki birincil mineraller olarak, elementler yeni ve renkli bileşikler halinde birleşir . Demir, sarı veya kırmızı renkte ikincil mineraller oluşturur, organik madde siyah ve kahverengi hümik bileşiklere ayrışır ve manganez ve kükürt siyah mineral birikintileri oluşturabilir. Bu pigmentler, bir toprak içinde çeşitli renk desenleri üretebilir. Aerobik koşullar, tek tip veya kademeli renk değişiklikleri üretirken, azaltıcı ortamlar ( anaerobik ), karmaşık, benekli desenler ve renk konsantrasyon noktaları ile hızlı renk akışına neden olur.

özdirenç

Toprak direnci, toprağın bir elektrik akımının iletimini geciktirme yeteneğinin bir ölçüsüdür . Toprağın elektrik direnci , toprakla temas halindeki metalik yapıların galvanik korozyon hızını etkileyebilir . Daha yüksek nem içeriği veya artan elektrolit konsantrasyonu, direnci düşürebilir ve iletkenliği artırabilir, böylece korozyon oranını artırabilir. Toprak özdirenç değerleri tipik olarak yaklaşık 1 ila 100000 Ω ·m arasında değişir  , uç değerler sırasıyla kristalin kayaların üzerinde bulunan tuzlu topraklar ve kuru topraklar içindir.

Ayrıca bakınız

• zemin sıvılaşması
• toprak matrisi

Referanslar

bibliyografya