Göller bölgesi yaygın büyük toprak gruplarının fiziksel, kimyasal ve mineralojik özellikleri
Physical, chemical and mineralogical properties of common great soil groups in the lakes district of Turkey
Yazar: HÜSEYİN ŞENOL
Danışman: PROF. DR. MESUT AKGÜL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Alüvyal topraklar = Alluvial soils ; Göller bölgesi = Lakes region ; Kil mineralojisi = Clay mineralogy ; Terra-rossa toprak = Terra-rossa soil ; Toprak genesisi = Soil genesis

Özet:
Bu çalışma; Göller Bölgesinde yer alan yaygın büyük toprak gruplarındaki tanımlanmış pedonların bazı fiziksel, kimyasal, mineralojik özellikleri ile hakim kil minerallerini tespit etmek, toprakların oluşumunu değerlendirmek, tanımlamak, ana kaya ile üzerinde oluşmuş topraklardaki hakim kil minerallerini kökensel olarak ilişkilendirmek, toprak genesisi çalışmalarında ve toprakların değerlendirilmesinde yaygın olarak kullanılan bazı toprak özelliklerinin yakın kızılötesi yansıma spektroskopisi yöntemi ile tahmin edilebilirliğini incelemek amacı ile yürütülmüştür. Bu amaç doğrultusunda Isparta, Burdur, Antalya, Denizli ve Afyonkarahisar illerini kapsayan Akdeniz İç Anadolu bölgeleri çevre koşullarında farklı ana materyaller üzerinde taşınmış veya yerinde oluşmuş 16 toprak profili tanımlanmış ve profillerin fiziksel, kimyasal ve mineralojik özellikleri saptanmıştır.Tanımlanan profillerin, Entisol (1), İnseptisol (9), Mollisol (3) ve Alfisol (3) toprak ordolarında oldukları belirlenmiştir. Profilllerde ohrik ve mollik yüzey horizonları ile kambik, kalsik ve argillik yüzey altı ayırt edici horizonları tanımlanmıştır. Inceptisol ordosundaki profillerin ana materyal ve birikim pozisyonlarına bağlı olarak kalsifikasyon, dekalsifikasyon, rubefikasyon ve podzolizasyon, Mollisol toprak ordosundaki profillerde kalsifikasyon, melanizasyon ve sınırlı bir rubefikasyon, Alfisol toprak ordosuna ait profillerde ise illivüasyon, rubefikasyon ve dekalsifikasyon süreçlerinin ayrı ayrı veya değişik kombinasyonlarla etkili oldukları belirlenmiştir.Seçici çözelti analiz sonuçlarına göre; Fe ve Al oksit değerlerinin pedojenik yaşın ortaya konmasında; silt/kil oranının, gerek horizon tanımlamalarında ve gerekse litolojik kesikliklerin belirlenmesinde, toplam analiz değerlerinin toprakların kökeninin değerlendirilmesinde; yine fiziksel ve kimyasal analiz sonuçları ile kil minerallerinin tipinin yorumlanmasında ışık tutacağı belirlenmiştir. Fakat pedojenik yaşın genç olduğu topraklarda ve birikim pozisyonlarında seçici çözelti ile elde edilen oranlamaların sağlıklı sonuçlar vermediği ortaya çıkmıştır.İncelenen profillerde parçalanma ayrışma koşullarına bağlı olarak smektit, kaolinit, illit yaygın ve az oranda klorit kil minerallerinin (17P) nolu profilde jipsli ana materyal üzerinde ve taban arazi pozisyonunda, belirtilen kil minerallerine ek olarak alünit, jips ve anhidrit minerallerinin bulunduğu tespit edilmiştir. İllit ve kaolinit kil minerallerinin yaygın olarak bulunması mineral ayrışması nedeni ile feldispatların doğrudan doğruya kaolinit veya illite dönüştüğünün göstergesi sayılmıştır. İncelenen profillerin büyük bir kısmında negatif yük yoğunluğunun (kolloid yük yoğunluğu) olduğu belirlenmiştir. pH değerinin artmasıyla ortaya çıkan bu durum, Al ve Fe'in oksit formlarının ve kil minerallerinin kafeslerinin kırılan kenar ve köşelerinde ortaya çıkan OH'lerden kaynaklanmaktadır. Belirtilen bu profillerde yüksek seskioksit ve kaolinit kil minerallerinin baskın olduğu topraklarda düşük KDK (Katyon Değişim Kapasitesi) beklenirken, kristal yapının düzensizliğine veya kristal boyutun küçüklüğüne bağlı olarak yüksek değerler elde edilmiştir. Kaolinit kil minerali oluşumunda yüksek H iyonu konsantrasyonu gerekli iken, strüktürel bozukluk veya kristal yüzeyindeki yüksek yüzey yük yoğunluğuna bağlı olarak nötr pH şartlarında da oluştuğu belirlenmiştir. Aynı şekilde bu durum KDK değerinin artmasına sebep olmuştur. Ana bileşeni tortul kayaçlar olan ortamda yüksek oranda parçalanma ayrışmaya uğramış toprak profillerinde yaygın kil minerali kaolinit iken, aynı şekilde Fe, Al oksit miktarları da yüksek olarak belirlenmiştir. Oluşumunda toprak solüsyonu içerisinde yüksek K ve Al konsantrasyonu ve alkali şartların gerekli olduğu illit kil minerali tortul kayaçlar üzerinde oluşmuş profillerde ve kısmen laterizasyon toprak oluş sürecinin etkisindeki profillerde ortamdaki K-feldispatların ayrışması sonucu oluşmuştur.Yakın kızılötesi yansıma spektroskopisi (NIRS) ile 68 toprak örneği üzerinde bazı toprak özelliklerinin tahmin edilebilirliği değerlendirilmiştir. Unscrambler istatistik programında normalize edilerek Excel paket programına aktarılan tahmini değerler ve geleneksel yöntemlerle ölçülen değerler arasında; kil miktarında R2= 0.59, silt R2= 0.46, kum R2= 0.56 iken, kütle yoğunluğu R2= 0.70, COLE R2= 0.50, tarla kapasitesi R2= 0.74, solma noktası R2= 0.67, pH(su) R2= 0.55, pH(KCl) R2= 0.51, EC R2= 0.61, Kireç R2= 0.90, KDK R2= 0.65, değişebilir Ca+Mg R2= 0.64, değişebilir K R2= 0.66 ve değişebilir Na R2= 0.58 gibi belirleme katsayıları elde edilmiştir. Bu sonuçlar özellikle bazı toprak parametreleri için NIRS yöntemi ile tahmin için daha fazla miktarda örneğe ihtiyaç duyulduğu belirlenmiştir.

Abstract:
This study was carried out in order to determine physical, chemical and mineralogical properties and dominant clay minerals of defined pedons; to evaluate and define soil formation, to determine relationship between origins of dominant clay minerals in the soil formed on the bedrock and in the bedrock itself and to study the predictability of some soil properties widely used in soil evaluation by using infrared reflection spectroscopy in some major soil groups which are found in the Lake District in Turkey. The study area covered the provinces of Isparta, Burdur, Antalya, Denizli and Afyonkarahisar and an area extending from the Mediterranean region into the Central Anatolia. For this purpose, 16 soil profiles from the drifted or formed on different parent materials under various conditions were defined and their physical, chemical and mineralogical properties were determined. In the selection of representative profile points, the unions of soil groups in question were taken into consideration.It was found that the defined profiles belonged to Entisols (1), Inceptisols (9), Mollisols (3) and Alfisols (3) soil orders and in these profiles, ochric and mollic surface horizons and cambic, calcic and argillic subsurface distinctive horizons were defined. In the Inceptisol order, calcification, decalcification, rubification and podzolization; in the Mollisols soil order, calcification, melanization and limited rubification; in the Alfisol order, illuviation, rubification and decalcification processes were found to be effective separately or in different combinations, depending on main material and deposition positions of profiles.According to selective extraction analysis results, it was found that Fe and Al values in determining pedogenic age; silt/clay ratio in defining horizons and determining lithologic cuts; in evaluating the origins of soils and together with physical and chemical analysis values in interpreting type of clay minerals will be valuable information. However, it was observed that projections obtained through selective extraction did not yield healthy results in soils with a young pedogenic age and in deposition positions.Depending on weathering conditions, it was found that the studied profiles contained high amounts of smectite, kaolinite, illite and low amounts of chloride clay minerals. It was determined that in the last profile (17P), in addition to the clay minerals found on gypsum parent material and substratum positions, alünite, gypsum and anhydrite minerals exist as well. The fact that illite and kaolinite minerals were found to be prevalent indicates that feldspar morphed into kaolinite or illite because of mineral disintegration. Negative load intensity were found in a great majority of profiles. This condition, which occurs with pH increase, results from the OH?s formed in the broken corners and edges of the cages of clay minerals of Al and Fe oxide forms. In these profiles, while a low Cation Exchange Capacity (CEC) were expected in soils with dominant sesquioxide and kaolinite clay minerals, higher values were found, depending on the irregularity of the crystal structure or the small dimension of the crystals. While a high H ion concentration is essential in the formation of kaolinite clay minerals, it was found that neutral pH conditions also formed because of structural deformity or higher surface load intensity on the crystal surface, which caused an increase in CEC value. While the dominant clay mineral was kaolinite in soil profiles which were exposed to weathering to a great extent, similarly high amounts of Fe and Al oxide values were found. Illite clay minerals in which high K and Al concentration and alkali conditions in soil solutions are necessary was formed resulting from integration of existing K-feldspar in profiles under the affect of partly laterization soil forming process and the profiles formed on sedimentary rocks.Sixtyeight soil samples were used to evaluate predictability of some soil characteristics by using NIRS (Near Infrared Reflectance Spectroscopy). The data were normalized by Unscrambler software program than the predicted measurements and the measurements obtained by traditional methods were analyzed in Excel program. The following results were obtained for amount of clay, silt, sand, bulk density, COLE (coefficient of linear extensibility), field capacity, wilting point, pH (water), pH (KCl), EC, lime, CEC, exchangeable Ca+Mg, exchangeable K, exchangeable Na as determination coefficients of R2= 0.59, 0.46, 0.56, 0.70, 0.50, 0.74, 0.67, 0.55, 0.51, 0.61, 0.90, 0.65, 0.64, 0.66, 0.58, respectively. Results indicated that for prediction of some soil characteristics by NIRS, the greater number of soil samples were needed.