Harran Ovası topraklarının kökeni ve oluşum mekanizmaları (jeoloji ve toprak ilişkileri)
Genesis of soils in the Harran Plain southeast Turkey (geology and soil relations)
Yazar: MURAT ÇAKMAKLI
Danışman: DOÇ. DR. ALİ SEYREK
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Kil mineralleri = Clay minerals ; Toprak = Soil ; Toprak genesisi = Soil genesis

Özet:
Güneydoğu Anadolu Projesi (GAP) ile tarımda sulamaya dayalı verim artışı ve buna bağlı olarak da bütün boyutları ile toplumun kalkınması öngörülmüştür. Proje henüz tamamlanmamış olmakla birlikte, susuz toprakların bir kısmının suyla buluşması sağlanmış, bitkisel üretim deseni değişmiş, verimlilik artmış, çiftçinin gelir düzeyi yükselmeye başlamıştır. Tarım sektöründeki gelişme, ticaret ve sanayi sektörlerini de canlandırmıştır.GAP bu olumlu gelişmeleri sağlamış olmakla birlikte; tarımda su, gübre, çeşitli kimyasalların artarak kullanılmasına bağlı olarak, pek çok sorun da görülmeye başlanmıştır. Bu sorunların katlanarak artacağına da kuşku yoktur. Sorunların geriye dönülmez tahripler yapmadan tespiti, çözümlerinin araştırılması ve bölge çiftçisi ve diğer sektör insanlarının eğitilerek sorunların çözümünün sağlanması ve en önemlisi sorun yaratılmasının önlenmesi olağan üstü önem taşımaktadır. Günümüzde tarımsal verim artışı, yeni teknolojiler üreten bilimsel ve teknik kapasitelerin geliştirilmesine giderek artan oranda bağımlı olmaktadır. Teknolojik gelişmenin en büyük dayanağı ise araştırmalardan elde edilen sonuçlardır.Araştırmalar ve teknolojiler için yapılan çalışmalar ve yoğun yatırımlar sonucunda tarım son 20- 30 yıl içinde Türkiye'nin büyüyen ekonomisi içinde çok önemli bir sektör görevi üstlenmiş bulunmaktadır. Bununla birlikte ülkemizin refah ve sağlık içinde yaşaması tarımın itici gücüne ve dolayısiyle toprakların korunması ve kalitelerinin belirlenmesine bağlıdır. Türkiye toprakları gıda, yem, giyecek, ve enerji sağlamak için her geçen gün artan ölçüde baskı altında kalmaktadır. Bu toprakların kalitelerini sürdürebilmeleri büyük ölçüde elde edilen ve edilmekte olan araştırma ve deneyim sonuçlarına bağlıdır. Bu çekiciliği nedeniyle dikkatlerimiz şu anda sulu tarıma açılmış bulunan Harran ovasına çevrilmiş bulunmaktadır.Toplam 225 000 hektarlık Harran Ovası büyük bir tarımsal potansiyele sahiptir. Bu topraklar üzerinde bazı çalışmalar yapılmış olmasına rağmen, önemi dolayısıyla ayrıntılı çalışmalara büyük bir ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışma Harran Ovası topraklarının başta kil mineralleri olmak üzere, mineralojik yapısını incelemek ve oluşum mekanizmalarını belirlemek amacıyla yapılmıştır.Harran Ovasının jeolojisi ve jeomorfolojisi göz önüne alındığı zaman toprak ana materyalinin tümünün eksojenik (dış kökenli) olduğunu görmekteyiz. Ovada taşınmış malzemelerin 450 m ye kadar vardığını DSİ (1972) tarafından 1960 lı yıllarda yapılan derin sondajlardan anlamaktayız. Dağların eteklerine doğru bu derinlikler azalmaktadır. Aşırı yağışların olduğu bir günde dağlardan büyük oranda toprakların ovaya doğru sellerle taşınması da bunun bir kanıtıdır.İncelenen topraklarda yaklaşık %25 civarında kireç bulunmaktadır. Bu toprakların aşırı dercede şişmesini önlediği gibi, alkali toprakların oluşumunu da engellemektedir. Kil katları arasında en onemli katyonun Ca oluşu bunu kanıtlamaktadır. Topraklarda sadece tuzluluğun olması bitki yetiştirme açısından önemli bir engel değildir. Tuzların drenajla yıkanması toprakları normal ekim yapılabilecek bir duruma getirebilir. Bu olay aynı zamanda, aşırı killi olmasına rağmen geçirgenligin de normal olmasına yardım etmektedir. Sulama bakımında bu çok önemli bir durumdur.Araştırma alanı topraklarında organik madde miktarı genellikle % 1'in altında olup bunun doğal sonucu olarak biyolojik aktivitenin düşük olması gerekir. Çalışma alanındaki topraklarda kil içeriği ve çeşidine bağlı olarak KDK 22- 50 cmol kg-1 arasında değişmekle birlikte Gürgelen, Ekinyazı, Harran, Kısas, Çekçek, Akören, Bellitaş, Beğdeş, serileri yüksek en yüksek değerlere sahipken, en düşük değere Akçakale serisinde görülmüştür.Çalışma alanı toprakları hafif bazik reaksiyonlu (pH 7.1- 8.5) olmakla birlikte toprakların Gürgelen, Ekinyazı, Akçakale, Akören serilerinde tuzluluk görülürken, Harran, İrice, Bellitaş, serilerinin yüzey topraklarında tuzluluğun tarımda risk yaratacak değerlere ulaştığı görülmüştür.Bitki besin maddeleri açısından zengin oluşları nedeniyle Vertisol topraklar tarım bakımından çok değerli topraklardır. Harran Ovası topraklarının tarımsal potansiyelinin yüksekliği de çoğunlukla Vertisol olmasından kaynaklanmaktadır. Ayrıca incelenen toprak serilerinden Gürgelen ve Akçakale serilerinde yaygın jips kristalleri görülmüştür.Toprak örneklerinin sahip oldukları kil mineral çeşitleri x- ışını yansıma ile belirlenen analiz sonuçları, çalışma alanı topraklarında en çok smektit ikinci sırada paligorskit ve bu iki baskın kil mineralleri ile birlikte klorit, illit, kaolinit ve kuvars minerallerinin bulunduğu tespit edilmiştir.Paligorskit ve klorit miktarında derinliğe bağlı olarak bir artış, smektit miktarında da bir azalış gözlenmiştir. Horizonların kil mineralleri arasındaki dönüşümü, yüzey ve alt horizonlarındaki farklılığı ile şu şekilde ifade edilebilir.Yüzeyden derine doğru paligorskit miktarında bir artışın gözlendiği, smektitte ise derinliğe bağlı bir azalışın gözlendiği ve bu mineralin smektit mineraline dönüştüğü anlaşılmaktadır. Smektit ile paligorskitten sonra illit, kaolinit, klorit, yüzey horizonlarda en fazla yer alan minerallerdir.Ovanın güneyine doğru profillerin kireç düzeyi düşmektedir ve bu kesimde homojen bir dağılım göstermektedir. Bu durum ovanın güney bölgesine taşınan malzemenin daha ince olduğunu göstermektedir. Transktlerin kireç içeriğini veren grafiklerde görülen zikzaklar, çevreden akarsularla yeni malzeme taşınmalarının olduğu fikrini güçlendirmektedir. Harran Ovasından çok daha düşük yağış alan bölgelerde kalsik ve petrokalsik horizonlara raslanması, ovada yok denecek kadar az olması toprakların oldukça genç olduğunu kanıtlamaktadır.Fatik ve Tektek dağlarının kayaç rezidüsü üzerinde yapılan çalışmalar her iki rezidünün birbirine benzer mineralojik bileşenlere ve aynı zamanda topraklarda bulunan minerallere benzediği ortaya konmuştur.Çevredeki jeolojik olaylar (horst ve graben oluşumu) göz önüne alındığında, toprak ana materyalinin yerinde oluşmadığı ve ovanın çevresinde bulunan yüksek tepelerden yağan yağmurlarla devamlı olarak çöküntü havzasına doğru taşındığını göstermektedir. Gürgelen profili III (P.16) hariç topraklarda az oranda sekonder kireç birikintilerinin olması, üzerinde çalışılan toprakların aynı zamanda çok genç olduğunu göstermektedir. Yağmurla sürekli taşınan malzeme toprakları da yenilemektedir. Horizonlar arasında sınırların belirgin olmayışı da benzer karakterde malzemelerin zamanla topraklara ilave edildiğini kanıtlamaktadır.

Abstract:
Increasing in the efficiency of agricultural practices to improve the community in all respects are anticipated through the Southeastern Anatolian Project (GAP). GAP is still in progress. But, some part of the soils in the region meet with water and plant production pattern has changed, and income level of farmers has also increased. Commercial and industrial sectors are affected by improved agriculture.Although GAP has the tremendous potential, depending on agro-chemicals and water usage efficiency many problems which were unexpected were observed. There is no doubt that these problems will continue to increase. Determination of problems before they may cause larger damage, there is a need to train the regional farmers and other associated people in the agricultural sector. Preventing the problem before its emergence is very important. Today, increasing of agricultural efficiency depends on developments of scientific and technical advancement and new perspectives. Results which we obtained in our research may support this technological improvement in addition to understanding of soils and their potential in the area.Agricultural production including soil protection as well as the determination of the soil quality is a major aim and a very important mission of the Turkish economy which is constantly increasing in the last 20 ? 30 years. Besides, our cuntry?s living and in a health conditions depend on agriculture production and the protection of the soil and land resources.The soils of Turkey are under pressure, which increases almost day by day, for food production, feedstuff, clothes and production of energy. On a large scale, to keep the soils quality high depends on the information available and research capabilities. Because of these, we focus our attention on the Harran plain which is used to intensive irrigated agriculture.The Harran plain, which is about 225 000 hectares, has a very large agricultural potential. Many researches were carried out on this plain. Because of the lack of understanding its importance, there is a need for detailed understnading of soil resources. This research specifically deals with understanding of the mineralogical composition and soil formation in the Plain.Considering the geology and geomorphology we think that all of the soil materials of the Harran plain are exclusively exogenic in origin. Deep drillings which were made in 1960s by DSI showed that depth of the transported materials are about 450 m in the central part of the plain. The depth to original rock is decreases towards foothils. In an extremely rainy day, the transportation of soils from the surrounding hills to depression is another proof of this view.The lime content of the surface soils are about 25 percent. The lime protects soils from extremely swelling and shrinking. In addition, it prevents the formation of alkali soil. The most important cation in the silicate clay layers is Ca and this is a proof that the soil can be salty but not alkali. The salts can be washed from the soil by proper irrigation methods. At the same time, high Ca content in exchange site has the potential to increase the permeability of the soil. This is a very important characteristic for irrigation.The organic matter content of the surface soils is generally about 1%. So, the biological activity must be low. Although the clay ratio changes the CEC also changes between 22 and 50 cmol/kg. The CEC is the highest in the Gürgelen, Ekinyazı, Harran, Kısas, Çekçek, Akören, Bellitaş, and Beğdeş series and lowest in the Akçakale series.Although the soils in the research area is slightly basic in reaction (pH 7.1-8.5), Gürgelen, Ekinyazı, Akçakale, and Akören series have salt in their profile. Harran, İrice, and Bellitaş series are reaching critical salt levels for their agriculture use and management.The soils of the Harran plain are classified as Vertisols and some could be considered as vertic subgroup. Vertisols are very valuable for agriculture, as it contains natural very high amounts of plant nutrients. Furthermore, gypsum exists extensively in the Gürgelen and Akçakale series.X-ray analyses of the clay size samples have have showen that the main silicate clay mineral is smectite and this is followed by palygorskite. Other minerals are chlorite, illite, kaolinite, and quartz. The amounts of paligorskyte and chlorite increase with depth, but the amount of smectite decreases. The conversion of the silicate clay minerals can be expressed considering the difference between the surface and sub surface horizons as follows:Increased quantity of palygorskite and decreased smectite are observed with depth. It is understood that palygorskite is transformed to smectite in the soil. After smectite and palygorskite other silicate clay minerals are illite, kaolinite, and chlorite.The lime level of the soils decreased towards the south side of the plain. In this area it shows homogeneous distribution pattern. This situation shows that soil materials brought to the southern region of the plain are thinner. The zigzags of the lime contents in the transects strongly supports the transport of materials from elsewhere. There are calcic and petro-calcic horizons in the GAP regions which have less rainfall than the Harran plain. The secondary carbonate content of the soils studied is insignificant. This observation indicates that the soil of the Harran plain is rather young and formed in Recent geological time.Studies on the rock residues the Fatik and Tektek mountains suggest that both residues have similar mineralogical composition and they resemble to minerals in the soils of the plain.Consideration of geological events (horst and graben formation) and landscape formation in the area, the soil materils are not formed in situ and it is transported from surrounding mountains to the basin. Materials which are transport by rain water renew the soil continuously. Diffiuse boundaries between horizons supports the view that materials transported from the surrounding hills have similar characteristics. Aeolian transport (the dust) from Sahara and other Arabian countries could be observed almost every year. This also play significant role in the chemical and mineralogical composition of the soils.