Toprak oluşumu

Fiziksel olgunluğa ulaşmamış bir organizma tarafından üreme konusu için Paedogenesis sayfasına bakınız.
Pedogenesis (yunancada "pedo" veya "pedon" "toprak" anlamına gelir. "genesis" ise "köken, doğum" anlamına gelir)(toprak gelişimi, toprak evrimi, toprak oluşumu olarak da adlandırılır) yer, çevre ve tarihin etkileri tarafından düzenlenen toprak oluşumu sürecidir. Biyokimyasal süreçler toprakta düzen (anizotropi) oluşturmak ve yok etmek için hareket eder. Bu değişiklikler renk, yapı, doku ve kimyadaki farklılıklar ile ayırt edilen toprak horizonları olarak adlandırılan tabakaların gelişmesine yol açar. Bu özellikler toprağı oluşturan faktörlerdeki farklılıklara yanıt olarak oluşan toprak tipi dağılış şekillerini ortaya çıkarır.
Pedogenez, pedolojinin bir dalı olarak, toprağın doğal ortamında incelenmesidir. Pedolojinin diğer dalları toprak morfolojisi ve toprak sınıflandırmasıdır. Pedogenez araştırması bugünkü toprak coğrafyası ve geçmiş paleopedoloji jeolojik dönemlerdeki toprak dağılım şekillerini anlamak için önemlidir.
Toprak, bir dizi değişiklikle gelişir;başlangıç evresi, ayrışma, dönüşme, farklılaşma (morfojenez), ve horizonlaşma olarak tanımlanabilir. Bu evrelerden sonra toprak profili oluşur. Bir toprak profili çeşitli açılardan ayrıntılı olarak tanımlanabilir. Başlangıç noktası, yeni birikmiş ana materyalin ayrıştırılmasıdır. İlkel mikroplar, ayrışma yoluyla salınan basit bileşiklerle (besinler) beslenirler ve ayrışma sürecine katkıda bulunan asitler üretirler. Ayrıca organik kalıntıları geride bırakırlar.
Yeni toprakların, ayrışma ve daha fazla birikme kombinasyonu ile derinlikleri artar. Hava koşullarına bağlı olarak yılda yaklaşık 1/10 mm toprak üretim oranı gözlem oranlarına karşılık gelir. Yeni topraklar da toz birikiminden derinleşebilir. Yavaş yavaş toprak, öncü türlerden başlayarak ve daha karmaşık bitki ve hayvan topluluklarına ilerleyerek daha yüksek bitki ve hayvan formlarını destekleyebilir. Topraklar, öncelikle daha yüksek bitkilerin faaliyetleri nedeniyle humus birikmesiyle derinleşir. Üst topraklar, toprağın karışmasıyla derinleşir. Topraklar olgunlaştıkça, organik madde biriktikçe ve sızıntı meydana geldikçe katmanlar geliştirirler. Bu katman gelişimi, toprak profilinin başlangıcıdır.
Toprak Oluşum Faktörleri
Toprak oluşumu, bir toprağın evriminde iç içe geçmiş en az beş klasik faktörden etkilenir. Bunlar: ana malzeme, iklim, topoğrafya (kabartma), organizmalar ve zamandır. İklim, arazi, organizmalar ve ana materyal zamana göre yeniden düzenlendiğinde, CROPT kısaltmasını oluştururlar.
Ana Materyal
Toprak kitlesinin oluşumuna kaynak teşkil eden ayrışma ürünlerine ana madde (ana materyal) adı verilir. Toprak ana materyalinin ve birçok bitki besin maddesinin birincil kaynağı yer kabuğunun kayaçlarıdır. Ancak, ana materyal püskürük, tortul veya metamorfik kayaç ürünü olabileceği gibi, organik artıklar ve taşınmış materyal de olabilir. Bu demektir ki, topraklar sadece yerinde ayrışmaya uğramış kayaçlar üzerinde gelişmezler. Çeşitli olaylarla parçalanan kayaç ürünleri akarsular, rüzgarlar ve buzullar tarafından taşınıp, başka yerlerde depolanmakta, böylece birikmiş bu yeni materyal, toprak ana materyalini oluşturmaktadır. Bu arada koşulların uygun olduğu bölgelerde organik kökenli artıklar da birikerek toprak ana materyalini meydana getirmektedir.
Topraklar esas itibarıyla ; Kaya ve mineraller(inorganik materyal) ve kısmen ayrışmaya uğramış bitkisel dokular (organik materyal) olmak üzere iki ana materyal grubundan oluşmaktadırlar. Bunlardan birinci grup daha büyük bir yer tutmaktadır.
Tipik toprak ana mineral malzemeleri şunlardır:
Kuvars:SiO2
Kalsit:CaCO3
Feldspar:KAISi3O8
Mika (biyotit):K(Mg, Fe)3AISi3O10(OH)2
Ana materyaller oluşumuna göre sınıflandırılır. Artık malzemeler, birincil ana kayadan yerinde ayrışmış mineral malzemelerdir. Taşınan malzemeler su, rüzgar, buz veya yerçekimi ile biriktirilen malzemelerdir. Kümüloz materyali, yerinde büyüyen ve biriken organik maddedir.
Artık topraklar, altta yatan ana kayalarından gelişen ve bu kayalarla aynı genel kimyaya sahip topraklardır. Mesalar, platolar ve ovalarda bulunan topraklar artık topraklardır. Amerika Birleşik Devletleri'nde toprakların yüzde üçü kadar küçük bir miktar kalıntıdır.
Çoğu toprak, rüzgar, su, buz ve yerçekimi ile kilometrelerce hareket ettirilmiş taşınan malzemelerden kaynaklanır.
Aeolian süreçleri (rüzgarla hareket), alüvyon ve ince kumları yüzlerce mil hareket ettirerek, lös topraklar (yüzde 60-90 silt) oluşturabilir, Kuzey Amerika'nın Ortabatı, kuzeybatı Avrupa, Arjantin ve Orta Asya. Kil, sabit agregalar oluşturduğu için nadiren rüzgarla hareket ettirilir.
Su ile taşınan malzemeler alüvyon, göl veya deniz olarak sınıflandırılır. Alüvyal malzemeler, akan su ile taşınan ve biriktirilen malzemelerdir. Göl yatakları, antik göllerin dibinde oluşan tortul kaya oluşumlarıdır. Bonneville Gölü ve Amerika Birleşik Devletleri'nin Büyük Gölleri çevresindeki birçok toprak örneklerdir. Atlantik ve Körfez Kıyıları boyunca ve Amerika Birleşik Devletleri'nin Kaliforniya İmparatorluk Vadisi'ndeki topraklar gibi deniz birikintileri, kara yükseldikçe ortaya çıkan eski deniz yataklarıdır.
Doğrudan doğruya buzulların ilerlemesi veya gerilemesi sırasında, buzulun taşıyarak oluşturduğu tabakalaşmamış depolara moren denir. Geri çekilen buzullar, daha yumuşak zemin buzulları bırakır ve her durumda, alüvyal birikintiler buzulun aşağısına doğru taşınırken, dışarıya doğru akan düzlükler kalır.
Yerçekimi ile hareket ettirilen ana malzeme, dik yamaçların tabanında talus konileri olarak belirgindir ve kolüviyal malzeme olarak adlandırılır.
Kümüloz ana materyali taşınmaz, ancak birikmiş organik materyalden kaynaklanır. Bu turba ve çamur topraklarını içerir ve bitki kalıntılarının yüksek su tablasının düşük oksijen içeriği ile korunmasından kaynaklanır. Turba steril topraklar oluşturabilirken, çamur topraklar çok verimli olabilir.
Ayrışma
Yer yüzeyindeki kayaçlar su, hava ve sıcaklık değişimlerinden sürekli olarak etkilenmektedir. Yer yüzeyinde veya yer yüzeyinin yakın kısımlarında kayaçları yer değişmeye uğratmadan fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştiren yıkıcı süreçler ayrışma olarak tanımlanır. Genel olarak, yeryüzü mantosu içerisinde büyük derinliklerde yüksek sıcaklık ve basınç altında oluşan mineraller hava şartlarına daha az dirençli iken, yüzeyin düşük sıcaklık ve basınç ortamında oluşan mineraller hava koşullarına daha dayanıklıdır. Ayrışma genellikle jeolojik malzemenin ilk birkaç metresiyle sınırlıdır, çünkü fiziksel, kimyasal ve biyolojik stresler ve dalgalanmalar genellikle derinlikle azalır. Fiziksel parçalanma, Dünya'nın derinliklerinde katılaşan kayaçların yüzeye yakın daha düşük basınca maruz kalması ve şişmesi ve mekanik olarak kararsız hale gelmesi ile başlar. Kimyasal ayrışma, oranı her 10 C sıcaklık artışında iki katına çıkan, ancak kimyasal değişiklikleri etkilemek için suya büyük ölçüde bağımlı olan mineral çözünürlüğünün bir fonksiyonudur. Tropikal iklimlerde birkaç yıl içinde ayrışacak olan kayalar, çöllerde bin yıl boyunca değişmeden kalacaktır. Yapısal değişiklikler hidrasyon, oksidasyon ve indirgemenin sonucudur. Kimyasal ayrışma esas olarak organik asitlerin ve şelasyon bileşiklerinin bakteriler ve mantarlar tarafından atılmasından kaynaklanır, günümüzde daha az arttığı düşünülmektedir. Buna sera etkisi denir.
Fiziksel parçalanma ana materyalin toprağa dönüşümünde ilk aşamadır. Sıcaklık dalgalanmaları kayanın genişlemesine ve daralmasına neden olarak onu zayıflık çizgileri boyunca böler. Su daha sonra çatlaklara girebilir ve donabilir ve kayanın merkezine doğru bir yol boyunca malzemenin fiziksel olarak ayrılmasına neden olabilirken, kaya içindeki sıcaklık değişimleri "kabukların" pul pul dökülmesine neden olabilir. Islatma ve kurutma döngüleri, rüzgar, su ve yerçekimi ile hareket ederken malzemenin fiziksel sürtünmesi gibi, toprak parçacıklarının daha ince bir boyutta aşınmasına neden olur. Su, kuruduktan sonra genişleyen kaya mineralleri içinde birikerek kayayı gerebilir. En sonunda, Ana materyalin kaya yiyen hayvanlar tarafından öğütülmesi de yeni başlayan toprak oluşumuna katkıda bulunur.
Mineraller suda çözünür hale geldiğinde veya yapıları değiştiğinde kimyasal ayrışma ve yapısal değişiklikler meydana gelir. Aşağıdaki listenin ilk üçü çözünürlük değişiklikleri ve son üçü yapısal değişikliklerdir.
Sudaki tuzların çözeltisi, iki kutuplu su moleküllerinin iyonik tuz bileşikleri üzerindeki etkisinden kaynaklanır, bir iyon ve su çözeltisi üretir, bu mineralleri uzaklaştırır ve su akışına ve gözenek kanallarına bağlı olarak kayanın bütünlüğünü azaltır.
Hidroliz, aradaki suyun bölünmesiyle minerallerin polar moleküllere dönüştürülmesidir. Bu, çözünür asit-baz çiftleri ile sonuçlanır. Örneğin, ortoklaz-feldisparın hidrolizi, her ikisi de daha çözünür olan asit silikat kiline ve bazik potasyum hidroksite dönüştürür.
Karbonasyonda, sudaki karbondioksit çözeltisi karbonik asit oluşturur. Karbonik asit kalsiti daha çözünür kalsiyum bikarbonata dönüştürür.
Hidrasyon, kayaçların bünyelerine su almaları neticesinde kayaç içerisinde bulunan minerallerin başka minerallere dönüşmesi şeklinde gelişen ayrışmadır.
Bir mineral bileşiğinin oksidasyonu, oksijenin bir mineral içine dahil edilmesidir, bu da oksidasyon sayısını arttırmasına ve nispeten büyük oksijen boyutuna bağlı olarak şişmesine neden olur, bu da onu stresli bırakır ve su (hidroliz) veya karbonik asit (karbonasyon) tarafından daha kolay saldırıya uğrar.
Oksidasyonun tersi olan indirgeme, oksijenin uzaklaştırılması anlamına gelir, bu nedenle mineralin bir kısmının oksidasyon sayısı azalır, bu da oksijen yetersiz olduğunda ortaya çıkar. Minerallerin azaltılması onları elektriksel olarak kararsız, daha çözünür ve dahili olarak gerilir ve kolayca ayrışır. Esas olarak suya doygun koşullarda ortaya çıkar.
Yukarıdakilerden hidroliz ve karbonatlaşma, özellikle yüksek yağış, sıcaklık ve fiziksel erozyon bölgelerinde en etkili olanlardır. Kimyasal ayrışma, kayanın yüzey alanı arttıkça daha etkili hale gelir ve dolayısıyla fiziksel parçalanma tarafından tercih edilir. Bu, regolit oluşumundaki enlem ve yüksek iklim gradyanlarından kaynaklanır.
Saprolit, granit, metamorfik ve diğer ana kaya türlerinin kil minerallerine dönüştürülmesiyle oluşan artık toprağın özel bir örneğidir. Çoğunlukla [ayrışmış granit] olarak adlandırılan saprolit, hidroliz, organik bileşiklerden şelasyon, hidrasyon (ortaya çıkan katyon ve anyon çiftleri ile sudaki minerallerin çözeltisi), donma ve çözülmeyi içeren fiziksel süreçleri içeren hava koşullandırma süreçlerinin sonucudur. Birincil ana kaya malzemesinin mineralojik ve kimyasal bileşimi, tane boyutu ve konsolidasyon derecesi dahil fiziksel özellikleri ve ayrışma oranı ve türü ana malzemeyi farklı bir minerale dönüştürür. Saprolitin dokusu, pH'ı ve mineral bileşenleri, ana materyalinden miras alınır. Bu işleme aynı zamanda arenizasyon da denir, bu da kuvarsın diğer granit mineral bileşenlerine (mikalar, amfiboller, feldispatlar) kıyasla çok daha yüksek direnci sayesinde kumlu toprakların (granitik arenalar) oluşmasına neden olur.
İklim
Toprak oluşumunu etkileyen başlıca iklimsel değişkenler, her ikisi de kimyasal, fiziksel ve biyolojik süreçlerin oranlarını etkileyen etkili yağış (yani, yağış eksi buharlaşma-terleme) ve sıcaklıktır. Sıcaklık ve nem, birincil üretim ve ayrışma arasındaki denge üzerindeki etkileri nedeniyle toprağın organik madde içeriğini etkiler: iklim ne kadar soğuk veya kuru olursa, daha az atmosferik karbon organik madde olarak sabitlenirken, daha az organik madde ayrışır.
İklim, toprak oluşumunda baskın faktördür ve topraklar, toprak ufuklarında depolanan karbonun atmosfere geri aktarılması yoluyla iklime geri bildirim vererek, oluştukları iklim bölgelerinin ayırt edici özelliklerini gösterir. Profilde aynı anda ılık sıcaklıklar ve bol su mevcutsa, ayrışma, sızdırma ve bitki büyümesi süreçleri en üst düzeye çıkacaktır. Biyomların iklimsel tespitine göre nemli iklimler ağaçların büyümesine yardımcı olur. Buna karşılık, nemli ve yarı kurak bölgelerde çimen baskın doğal bitki örtüsü iken, kurak alanlarda çeşitli türlerde çalılar ve çalılar hakimdir.
Su, tüm büyük kimyasal ayrışma reaksiyonları için gereklidir. Toprak oluşumunda etkili olmak için suyun regolite nüfuz etmesi gerekir. Mevsimsel yağış dağılımı, evaporatif kayıplar, saha topoğrafyası ve toprak geçirgenliği, yağışların toprak oluşumunu ne kadar etkili bir şekilde etkileyebileceğini belirlemek için etkileşime girer. Su penetrasyon derinliği ne kadar büyük olursa, toprağın ayrışma derinliği ve gelişimi o kadar büyük olur. Toprak profilinden sızan fazla su, çözünür ve askıya alınmış malzemeleri üst katmanlardan (eluviasyon) kil parçacıkları ve çözünmüş organik madde de dahil olmak üzere alt katmanlara illuviasyon) taşır. yüzey drenaj sularında çözünür malzemeleri de taşıyabilir. Böylece, sızan su ayrışma reaksiyonlarını uyarır ve toprak ufuklarını ayırt etmeye yardımcı olur. Aynı şekilde, su eksikliği kuru bölgelerin topraklarının özelliklerini belirlemede önemli bir faktördür. Çözünür tuzlar bu topraklardan süzülmez ve bazı durumlarda bitki ve mikrobiyal büyümeyi kısıtlayan seviyelere kadar birikirler. kurak ve yarı kurak bölgelerdeki toprak profilleri de karbonatları ve belirli türdeki genişleyen killeri (kalker veya kaliş horizonu) biriktirme eğilimindedir. Tropikal topraklarda, toprak bitki örtüsünden yoksun bırakıldığında (örneğin ormansızlaşma yoluyla) ve bu nedenle yoğun buharlaşmaya maruz kaldığında, demir ve alüminyum tuzlarını çözen suyun yukarı doğru kılcal hareketi yüzeysel bir sert tavanın oluşumundan sorumludur. bir laterit veya boksit cutivation, geri dönüşü olmayan bir bilinen durum için uygun değil ise, toprak bozulması (Lateritleşme, boksit).
İklimin doğrudan etkileri şunları içerir:
Az yağış alan bölgelerde kaliş gibi sığ kireç birikimi
Nemli alanlarda asitli toprakların oluşumu
Dik yamaçlarda toprak erozyonu
Aşınmış malzemelerin aşağı yönde biriktirilmesi
Toprağın donmadığı sıcak ve nemli bölgelerde çok yoğun kimyasal ayrışma, sızıntı ve erozyon
İklim, ayrışma ve sızma oranını doğrudan etkiler. Rüzgar, kumu ve daha küçük parçacıkları (tozu), özellikle bitki örtüsünün az olduğu kurak bölgelerde hareket ettirir, onu sürükleme kaynağına yakın veya uzağa bırakır. Yağış türü ve miktarı iyonların ve parçacıkların topraktaki hareketini etkileyerek toprak oluşumunu etkiler ve farklı toprak profillerinin gelişmesine yardımcı olur. Toprak profilleri, organik materyallerin hızla tüketildiği nemli ve sıcak iklimlere göre organik materyallerin birikebileceği nemli ve soğuk iklimlerde daha belirgindir. Ana kaya malzemesinin ayrışmasında suyun etkinliği, çekme gerilmelerini destekleyen mevsimsel ve günlük sıcaklık dalgalanmalarına bağlıdır. kaya minerallerinde ve dolayısıyla mekanik ayrışması, termal yorgunluk adı verilen bir süreçtir. Aynı işlemle donma-çözülme döngüleri kayaları ve diğer konsolide malzemeleri parçalayan etkili bir mekanizmadır.
İklim ayrıca topraktaki kimyasal reaksiyonların oranlarını değiştiren bitki örtüsü ve biyolojik aktivitenin etkileri yoluyla toprak oluşumunu dolaylı olarak etkiler.
Topografya
Topografya veya kabartma, eğim (karakterizedir eğim), yükseklik arazi ve yönelimi. Topoğrafi, yağış veya akış oranını ve yüzey toprağı profilinin oluşum veya erozyon oranını belirler. Topoğrafik ortam, iklimsel güçlerin çalışmasını hızlandırabilir veya geciktirebilir.
Dik yamaçlar, erozyonla hızlı toprak kaybını teşvik eder ve daha az yağışın akmadan önce toprağa girmesine ve dolayısıyla alt profillerde az mineral birikmesine izin verir. Yarı kurak bölgelerde, daha dik yamaçlarda daha az etkili yağış da daha az tam vejetatif örtü ile sonuçlanır, bu nedenle toprak oluşumuna daha az bitki katkısı vardır. Tüm bu nedenlerden dolayı, dik yamaçlar toprak oluşumunun toprak yıkımının çok ötesine geçmesini önler. Bu nedenle, dik arazideki topraklar, yakındaki, daha düz alanlardaki topraklara kıyasla oldukça sığ, zayıf gelişmiş profillere sahip olma eğilimindedir.
Bir tepenin altındaki topraklar yamaçlardaki topraklardan daha fazla su alacak ve güneşin yoluna bakan yamaçlardaki topraklar, yamaçlardaki topraklardan daha kuru olacaktır. Topoğrafya, hava, ateş ve insan ve doğanın diğer güçlerine Maruz kalmayı belirler. Mineral birikimleri, bitki besin maddeleri, bitki örtüsü türü, bitki örtüsü büyümesi, erozyon ve su drenajı topoğrafik rahatlamaya bağlıdır.
Akan suyun konsantre olma eğiliminde olduğu bataklıklarda ve çöküntülerde, regolit genellikle daha derinden yıpranır ve toprak profilinin gelişimi daha ileri düzeydedir. Bununla birlikte, en düşük peyzaj pozisyonlarında, su regoliti drenaj ve havalandırmanın sınırlı olduğu bir dereceye kadar doyurabilir. Burada, bazı minerallerin ayrışması ve organik maddenin ayrışması geciktirilirken, demir ve manganez kaybı hızlanır. Bu alçak topoğrafyada, sulak toprakların özel profil özellikleri gelişebilir. Çöküntüler su, mineral ve organik madde birikmesine izin verir ve aşırı durumlarda ortaya çıkan topraklar tuzlu bataklıklar veya turba bataklıkları olacaktır. Ara topoğrafya, tarımsal olarak verimli bir toprağın oluşumu için en iyi koşulları sağlar.
Topoğrafyanın tekrarlayan desenleri toposequences veya toprak catenas ile sonuçlanır. Bu desenler, erozyon, çökelme, doğurganlık, toprak nemi, bitki örtüsü, diğer toprak biyolojisi, yangın tarihi ve elementlere maruz kalmadaki topoğrafik farklılıklardan ortaya çıkar. Bu aynı farklılıklar, doğal tarihi anlamak ve arazi kaynağını yönetirken önemlidir.
Organizmalar
Her toprak, kendisine etki eden mikrobiyal, bitki, hayvan ve insan etkilerinin benzersiz bir kombinasyonuna sahiptir. Mikroorganizmalar, toprak oluşum süreci için kritik olan mineral dönüşümlerinde özellikle etkilidir. Ek olarak, bazı bakteriler atmosferik nitrojeni sabitleyebilir ve bazı mantarlar derin toprak fosforunu çıkarmada ve glomalin formunda toprak karbon seviyelerini artırmada etkilidir. Bitkiler toprağı erozyona karşı tutar ve biriken bitki materyali toprak humus seviyelerini oluşturur. Bitki kökü sızıntısı mikrobiyal aktiviteyi destekler. Hayvanlar, bitki materyallerini ayrıştırmaya ve biyoturbasyon yoluyla toprağı karıştırmaya hizmet eder.
Toprak, dünyadaki en bol ekosistemdir, ancak topraktaki organizmaların büyük çoğunluğu mikroplardır ve bunların büyük bir kısmı henüz tanımlanmamıştır. Bir gram toprak için yaklaşık bir milyar hücre gibi bir nüfus sınırı olabilir, ancak türlerin sayısına ilişkin tahminler, toprakta gram başına 50.000'den bir milyonun üzerine kadar geniş bir aralıkta değişmektedir. Toplam organizma ve tür sayısı toprak tipine, yere ve derinliğe göre büyük ölçüde değişebilir.
Bitkiler, hayvanlar, mantarlar, bakteriler ve insanlar toprak oluşumunu etkiler (bkz. Toprak biyomantülü ve taş tabakası ). Toprak da dahil olmak üzere toprak hayvanlar, makrofaunaya ve toprak mesofauna, oluştuklarında toprak karışımı Burrows ve gözenekler, ilgili hareket nem ve gaz sağlayan Biyotürbasyon adı verilen bir işlemdir. Aynı şekilde bitki kökleri de toprak ufuklarına nüfuz eder ve ayrışmanın ardından kanallar açar. Derin kazık köklere sahip bitkiler, besinleri elde etmek için çeşitli toprak katmanlarından birkaç metre nüfuz edebilir ve besin maddelerini profilin derinliklerinden çıkarabilir. Bitkiler, organik bileşikler (şekerler, organik asitler, mukigel ) salgılayan, hücreleri soyan (özellikle uç kısımlarında) ve kolayca ayrışarak toprağa organik madde ekleyen ince köklere sahiptir, bu süreç rizodepozisyon olarak adlandırılır. Mantarlar ve bakteriler de dahil olmak üzere mikroorganizmalar, kökler ve toprak arasında kimyasal alışverişi gerçekleştirir ve rizosfer adı verilen bir toprak biyolojik sıcak noktasında besin rezervi görevi görür. Toprakta köklerin büyümesi mikrobiyal popülasyonları harekete geçirerek yırtıcı hayvanların aktivitesini teşvik eder. (özellikle amip ) Böylece mineralizasyon oranını arttırır ve son olarak kök büyümesi, toprak mikrobiyal döngüsü olarak adlandırılan olumlu bir geri bildirimdir. Kök etkisi dışında, içinde yığın toprağın, en bakteri mikro oluşturan bir sessiz aşamasında olan agrega yani yapışkan onlara karşı koruma sağlar, kil partikülleri yapıştırılmış olan koloniler desikasyonu ve predasyon toprak ile mikrofaunası tarafından kuruma ve predasyona karşı koruma sağlar (bacteriophagous protozoa ve nematodlar ). Mikroagregatları (20-250 um) ile sindirilen toprak mesofauna ve makrofauna ve bakteri gövdeleri, kısmen ya da tamamen kendi içinde sindirilir bağırsaklar.
İnsanlar, bitki örtüsünü erozyon, su basması, lateritizasyon veya podzolizasyon (iklim ve topoğrafyaya göre) ile çıkararak toprak oluşumunu etkiler. Toprak işleme, farklı toprak katmanlarını da karıştırır ve daha az yıpranmış malzeme daha gelişmiş üst katmanlarla karıştırıldığı için toprak oluşum sürecini yeniden başlatır ve bu da mineral ayrışma oranının net bir şekilde artmasına neden olur.
Solucanlar, karıncalar, termitler, köstebekler, gophers ve bazı kırkayaklar ve tenebrionid böcekler, kazarken toprağı karıştırarak toprak oluşumunu önemli ölçüde etkiler. Solucanlar, toprak parçacıklarını ve organik kalıntıları sindirerek vücutlarından geçen maddelerdeki bitki besin maddelerinin mevcudiyetini artırır. Yutulan toprağın bağırsaktan geçişi sırasında toprak parçacıkları arasındaki bağlantıları bozduktan sonra toprağı havalandırır, karıştırır ve stabil toprak kümeleri oluştururlar. Böylece suyun kolayca sızmasını sağlarlar. Ek olarak, karıncalar ve termitler höyükler oluştururken, toprak malzemelerini bir ufuktan diğerine taşırlar. Diğer önemli işlevler, toprak ekosistemindeki solucanlar, özellikle de yoğun mukus üretimi, hem bağırsakta hem de galerilerinde bir astar olarak yerine getirilir, toprak mikroflorası üzerinde astar etkisi uygular, onlara karıncalar ve termitler ile paylaştıkları ekosistem mühendislerinin statüsünü verir.
Genel olarak, bazen pedoturbasyon olarak adlandırılan hayvanların faaliyetleriyle toprağın karıştırılması, farklı ufuklar yaratan diğer toprak oluşturma süreçlerinin eğilimini bozma veya etkisizleştirme eğilimindedir. Termitler ve karıncalar ayrıca yuvalarının etrafındaki geniş toprak alanlarını soyarak toprak profili gelişimini geciktirebilir, bu da erozyon nedeniyle artan toprak kaybına yol açar. Sincaplar, benler ve çayır köpekleri gibi büyük hayvanlar, alt toprak ufuklarını delip geçerek malzemeleri yüzeye çıkarır. Tünelleri genellikle yüzeye açılarak su ve havanın yer altı katmanlarına hareketini teşvik eder. Lokalize alanlarda, tünelleri oluşturarak ve daha sonra yeniden doldurarak alt ve üst ufukların karışımını geliştirirler. Alt ufuklardaki eski hayvan yuvaları genellikle üstteki A ufkundan gelen toprak materyali ile doldurulur ve krotovinalar olarak bilinen profil özellikleri oluşturur.
Bitki örtüsü toprakları çeşitli şekillerde etkiler. Yüzey akışından kaynaklanabilecek aşırı yağmurun neden olduğu erozyonu önleyebilir. Nemli aylar da kuru iken topraklarda Bitkilerin gölge, toprak nemi daha serin ve yavaş buharlaşma tutmak, ya da tam tersi, terleme yolu ile, bitkilerin toprak nem kaybetmesine neden, karmaşık ve ışık ölçümü durdurma) yaprak alan indeksi ve nem kaybı arasında son derece değişken ilişki sonucu olabilir: daha genel olarak bitkilerin kuruma gelen en kurak aylarda toprak önlemek, böylece güçlü nem değişimine karşı bir tampon görevi görür. Bitkiler, mikorizal mantarlar ve rizosfer bakterileri yoluyla hem doğrudan hem de dolaylı olarak mineralleri parçalayabilen yeni kimyasallar oluşturabilir ve toprak yapısını iyileştirebilir. Bitki örtüsünün türü ve miktarı, insan faaliyetlerinin aracılık ettiği veya etmediği iklim, topoğrafya, toprak özellikleri ve biyolojik faktörlere bağlıdır. Yoğunluk, derinlik, kimya, pH, sıcaklık ve nem gibi toprak faktörleri, belirli bir yerde büyüyebilen bitki türünü büyük ölçüde etkiler. Ölü bitkiler ve düşen Yapraklar ve saplar yüzeyde ayrışmaya başlar. Orada, organizmalar onları besler ve organik materyali üst toprak katmanlarıyla karıştırır; bu eklenen organik bileşikler toprak oluşum sürecinin bir parçası haline gelir.
İnsanın etkisi ve çağrışım yoluyla ateş, organizmaların durum faktörüne yerleştirilen durum faktörleridir. İnsan, toprak oluşumunu önemli ölçüde değiştiren yollarla besin ve enerjiyi ithal edebilir veya çıkarabilir. Aşırı otlatma nedeniyle hızlandırılmış toprak erozyonu ve Terra Preta ile sonuçlanan Amazon havzasının Kolomb öncesi terraforming, insan yönetiminin etkilerinin iki örneğidir.
İnsan faaliyetleri toprak oluşumunu büyük ölçüde etkiler. Örneğin, Yerli Amerikalıların Indiana ve Michigan'daki birkaç geniş çayır çayırını korumak için düzenli olarak yangın çıkardıklarına inanılmaktadır, ancak iklim ve memeli otlakçıları (örneğin bizonlar) Kuzey Amerika'nın büyük Ovalarının bakımını açıklamak için de savunulmaktadır. Daha yakın zamanlarda, doğal bitki örtüsünün insan tarafından tahrip edilmesi ve daha sonra bitki üretimi için toprağın topraklanması, toprak oluşumunu önemli ölçüde değiştirdi. Benzer şekilde, kurak bir bölgedeki toprağın sulanması, düşük verimli topraklara gübre ve kireç eklenmesi gibi, toprak oluşturan faktörleri büyük ölçüde etkiler.
Farklı ekosistemler, bazen kolayca gözlemlenebilir şekillerde farklı topraklar üretir. Örneğin, Negev çölündeki Euchondrus cinsinde bulunan üç tür kara salyangozu, yüzeydeki kireçtaşı kayaları ve levhaları (endolitik likenler) altında büyüyen likenleri yedikleri için belirtilmiştir. Kireç taşını bozarlar ve yerler. Otlatma, taşların aşınmasına ve ardından toprak oluşumuna neden olur. Bunların bölge üzerinde önemli bir etkisi vardır: Negev çölünde toplam salyangoz nüfusunun hektar başına 0,7 ila 1,1 metrik ton kireçtaşı işleyeceği tahmin ediliyor.
Eski ekosistemlerin etkileri o kadar kolay gözlemlenemez ve bu toprak oluşumunun anlaşılmasını zorlaştırır. Örneğin, Çernezyom Kuzey Amerika tallgrass Prairie hangisinin kömürüdür yaklaşık yarım humus fraksiyonu sahiptir. Bu farklı derin, zengin kara toprakları üretebilen öncül çayır yangını ekolojisi kolayca gözlemlenemediğinden, bu sonuç beklenmiyordu.
Zaman
Zaman, yukarıdakilerin tümünün etkileşimlerinde bir faktördür. Kum, alüvyon ve kil karışımı bir toprağın dokusunu oluştururken ve bu bileşenlerin bir araya toplanması pedler üretirken, farklı bir B horizonu gelişimi bir toprak veya pedojenez gelişimini işaret eder. Zamanla, topraklar, daha önce listelenen toprak oluşturan faktörlerin karşılıklı etkileşimine bağlı özellikler geliştirir. Bir toprağın profil oluşturması on yıllar ile birkaç bin yıl alır, toprak gelişimi kavramı eleştirilse de, toprak, dalgalanan toprak oluşturan faktörlerin etkisi altında sürekli bir değişim halindedir. Bu süre büyük ölçüde iklime, ana materyale, rahatlamaya ve biyotik aktiviteye bağlıdır. Örneğin, son zamanlarda bir selden biriken materyal, materyalin toprağı daha fazla tanımlayan bir yapı oluşturması için yeterli zaman olmadığından toprak gelişimi göstermez. Orijinal toprak yüzeyi gömülüdür ve bu çökelti için oluşum sürecinin yeniden başlaması gerekir. Zamanla toprak, biyota ve iklimin yoğunluğuna bağlı bir profil geliştirecektir. Bir toprak, uzun süreler boyunca özelliklerinin göreceli stabilitesini sağlayabilirken, toprak yaşam döngüsü nihayetinde onu erozyona karşı savunmasız bırakan toprak koşullarında sona erer. Toprak gerilemesinin ve bozulmasının kaçınılmazlığına rağmen, çoğu toprak döngüsü uzundur.
Toprak oluşturan faktörler, bazıları milyonlarca yıldır uzun süre kalıcı olan "sabit" manzaralarda bile, varoluşları boyunca toprakları etkilemeye devam ediyor. Malzemeler üstte biriktirilir veya yüzeyden püskürtülür veya yıkanır. Eklemeler, kaldırmalar ve değişikliklerle, topraklar her zaman yeni koşullara tabidir. Bunların yavaş mı yoksa hızlı mı değiştiği, iklime, topoğrafyaya ve biyolojik aktiviteye bağlıdır.
Toprak oluşturan faktör olarak zaman, farklı yaşlarda, ancak diğer toprak oluşturan faktörlerde küçük farklılıklar olan toprakların karşılaştırılabileceği toprak kısa dizileri incelenerek araştırılabilir.
Paleosoller, önceki toprak oluşum koşullarında oluşan topraklardır.
Araştırma tarihi
Dokuchaev denklemi
Yaygın olarak pedolojinin babası olarak kabul edilen Rus jeolog Vasily Dokuchaev 1883'te, iklim, bitki örtüsü, topografya ve ana materyalin etkisi altında toprak oluşumunun zamanla meydana geldiğini tespit etti. Bunu 1898'de toprak oluşturma denklemini kullanarak gösterdi:
toprak = f ( cl, o, p ) tr
(burada cl veya c = iklim, o = organizmalar, p = biyolojik süreçler) tr = göreceli zaman (genç, olgun, yaşlı)
Hans Jenny'nin durum denklemi
Amerikalı toprak bilimcisi Hans Jenny, 1941'de toprak oluşumunu etkileyen faktörler için bir durum denklemi yayınladı:
S = f ( cl, o, r, p, t, )
S toprak oluşumu
cl (bazen c ) iklim
o organizmalar (toprak mikrobiyolojisi, toprak mezofaunası, toprak biyolojisi )
r kabartma
p ana malzeme
t zaman
Bu genellikle anımsatıcı Clorpt ile hatırlanır.
Jenny'nin Toprak Oluşumunun Faktörleri'ndeki durum denklemi, zamanı (t ) bir faktör olarak ele alarak, topoğrafik rahatlama (r ) ekleyerek ve daha fazla faktör (durum değişkeni ) eklenmesi için elipsi "açık" bırakarak Vasily Dokuchaev denkleminden farklıdır. anlayışımız daha rafine hale gelir.
Durum denkleminin çözülebileceği iki temel yöntem vardır: birincisi belirli öncüllerden mantıksal çıkarımlar yoluyla teorik veya kavramsal bir şekilde ve ikincisi deneysel olarak deney veya alan gözlemi ile. Ampirik yöntem günümüzde hala çoğunlukla kullanılmaktadır ve toprak oluşumu, tek bir faktörü değiştirerek ve diğer faktörleri sabit tutarak tanımlanabilir. Bu, iklim işlevleri, biyolojik işlevler, üst işlevler, işlevler ve kron işlevler gibi pedojenezi tanımlamak için deneysel modellerin geliştirilmesine yol açtı. Hans Jenny, formülasyonunu 1941'de yayınladığından beri, bir bölgedeki toprak modelini üretmek için önemli olabilecek faktörleri anlamak için tüm dünyada sayısız toprak araştırmacısı tarafından nitel bir liste olarak kullanılmıştır.
Toprak oluşturma süreçleri
Toprak, çeşitli ayrışma süreçleri ile ana malzemeden gelişir. Organik madde birikimi, ayrışma ve nemlenme, toprak oluşumu için ayrışma kadar kritik öneme sahiptir. Nemlendirme ve ayrışma bölgesi solum olarak adlandırılır.
Toprak solunumundan kaynaklanan toprak asitlenmesi kimyasal aşınmayı destekler. Bitkiler, kök sızıntıları yoluyla kimyasal aşınmaya katkıda bulunur.
Taşkın yatakları ve alüvyon fanları üzerindeki tortuların birikmesi ve rüzgar kaynaklı tortularla topraklar zenginleştirilebilir.
Toprak karıştırma (pertürbasyon) genellikle toprak oluşumunda önemli bir faktördür. Pedoturbation çalkalama Killer, cryoturbation ve bioturbation içerir. Bioturbation türleri faunal pedoturbation (saklayan hayvan), çiçek pedoturbation (kök büyüme, ağaç-uprootings) ve mantar pedoturbation (misel büyüme) içerir. Pedoturbation, toprakları yok etme, karıştırma ve sıralama yoluyla dönüştürür ve ayrıca toprak gazı ve sızan su için tercihli akış yolları oluşturur. Aktif biyoturbasyon bölgesi toprak biyo-mantarı olarak adlandırılır.
Toprak nemi içeriği ve toprak profili boyunca su akışı, çözünür bileşenlerin süzülmesini ve eluviasyonu destekler. Elüvasyon, organik madde, kil ve diğer mineral bileşikler gibi kolloid malzemenin translokasyonudur. Taşınan bileşenler, toprak nemi ve toprak kimyasındaki farklılıklar, özellikle toprak pH'ı ve redoks potansiyeli nedeniyle biriktirilir. Kaldırma ve çökeltme etkileşimi, zıt toprak ufuklarına yol açar.
Makro ölçekli toprak oluşum modelleri için özellikle önemli olan temel toprak oluşturma süreçleri şunlardır:
Lateralizasyon
Podsolizasyon
Kireçlenme
Tuzlanma
Gleizasyon
Örnekler
Siltasyon, erozyon, aşırı basınç ve göl yatağının sürekliliği de dahil olmak üzere çeşitli mekanizmalar toprak oluşumuna katkıda bulunur. Tarih öncesi göl yataklarındaki toprakların evriminin spesifik bir örneği, Kalahari Çölü'nün Makgadikgadi Tavalarındadır; burada eski bir nehir rotasındaki değişim, binlerce yıllık tuzluluk birikimine ve kalkretlerin ve silkretlerin oluşumuna yol açmıştır.