TOPRAKTA VE SU İLİŞKİSİ
Toprakta su içeriği ve suyun taşınım hızı büyük ölçüde toprak tipine ve yapısına bağlıdır. Farklı toprakların fiziksel özelliklerinin büyük ölçüde değişebildiğini göstermektedir. Bu tabloya göre, bir uçta partikül büyüklüğü bir milimetre ya da daha fazla olabilen kum bulunur. Kumlu topraklar gram toprak başına nispeten düşük bir yüzey alanına sahip olup, partiküller arasında büyük boşluklara ve kanallara sahiptir. Diğer uçta ise, partikülleri 2 µm’den daha küçük olan kil yer alır. Killi toprakların yüzey alanı büyüktür. Partiküller arasındaki kanallar ise daha küçüktür. Kil partikülleri, humus (ayrışmış organik madde) gibi organik maddelerin yardımı ile kümeler oluşturur. Bu kümeler suyun sızmasını ve toprağın havalanmasını iyileştirir.
Bir toprak yağmur suyu ya da sulama suyu ile aşırı sulandığında, su toprak partikülleri arasındaki boşluklardan yerçekimi ile aşağıya süzülür. Bu sırada su kanallardaki hava ile kısmen yer değiştirir. Bazı durumlarda kanallardaki hava buna engel olur. Topraktaki su, toprak partiküllerinin yüzeyine yapışmış ince bir tabaka halinde ya da partiküller arasındaki kanallarda bulunabilir. Kumlu topraklarda partiküller arşındaki boşluklar çok büyük olduğundan su süzülme eğilimindedir. Yalnızca partikül yüzeylerinde ve partiküllerin kesişme noktalarında kalır. Killi topraklarda ise kanallar çok küçüktür. Dolayısıyla suyun serbestçe süzülmesine izin vermeyip, suyu sıkıca tutarlar. Toprakların nem tutma kapasitesi tarla kapasitesi olarak isimlendirilir. Suyla doymuş toprakta fazla su aktıktan sonra, toprakta kalan su miktarına tarla kapasitesi denir. Killi topraklar ile humus miktarı yüksek toprakların tarla kapasitesi büyüktür. Böyle topraklar doygunluğa eriştikten birkaç gün sonra, hacimlerinin %40’ı kadar suyu alıkoyabilirler. Kumlu topraklarda ise, bu oran yalnızca %3’tür.
Aşağıdaki kısımlarda, toprak suyunun negatif basıncının toprak su potansiyelini nasıl değiştirdiğini, toprakta suyun nasıl hareket ettiğini ve bitkilerin gereksinim duyduğu suyun kökler tarafından nasıl emildiğini inceleyeceğiz.
Topraktaki Suyun Negatif Hidrostatik Basıncı Toprağın Su Potansiyelini Düşürür
Bitki hücrelerinin su potansiyelinde olduğu gibi, toprağın su potansiyelinin de iki bileşeni vardır. Bunlar, ozmotik potansiyel ve hidrostatik basınçtır. Toprak suyunun ozmotik basıncı (Ѱs), madde konsantrasyonu düşük olduğu için genellikle önemsenmeyebilir; bu değer tipik olarak -0.02 MPa’dır. Ancak, yüksek konsantrasyonlarda tuz içeren topraklarda ise Ѱs önemlidir. Bu tür topraklarda Ѱs -0.2 MPa ya da daha düşük olabilir.
Toprak su potansiyelinin ikinci bileşeni, hidrostatik basınçtır (Ѱp ). Nemli topraklarda, Ѱp sıfıra çok yakındır. Toprak kurudukça Ѱp azalır ve tamamen negatif olur. Toprak suyundaki negatif basıncının kaynağı nedir?
Suyun, hava-su ortak yüzeyini en aza indiren yüksek bir yüzey gerilimine sahip olduğunu hatırlıyoruz. Toprak kurudukça, su öncelikle partiküller arasındaki en büyük boşlukların merkezinden uzaklaşır. Adezyon kuvvetleri nedeniyle su, toprak partiküllerinin yüzeyine yapışma eğiliminde olduğundan, toprak suyu ve toprak havası arasında büyük bir yüzey alanı oluşur.
Toprağın su içeriği azaldıkça, su toprak partikülleri arasındaki çatlaklardan geri çekilir ve hava su yüzeyi, kavisli bir hava-su ortak yüzeyine dönüşür. Bu kavisli yüzeylerin altındaki su, negatif bir basınç yaratır. Bu, aşağıdaki formülde gösterilmektedir.
Ѱp= -2T/r
burada T suyun yüzey gerilimi (7.28 x 105 MPa m), r ise hava-su ortak yüzeyinin oluşturduğu kavisin yarıçapıdır.
Kuruyan topraklarda hava su yüzeylerinin oluşturduğu kavisin yarıçapı çok küçük olacağından, toprağın Ѱp değeri çok negatif olabilir. Örneğin, bir kavisin yarıçapının r = 1 .µm (yaklaşık en büyük kil partikülii boyutunda) olması, -0.15 MPa’lık bir Ѱp değerine karşılık gelir. Hava-su ortak yüzeyinin, kil partikülleri arasındaki daha küçük çatlaklara doğru geri çekilmesiyle, Ѱp değeri kolayca -1 ve -2 MPa’a ulaşabilir.
Toprak bilimcileri genellikle toprak su potansiyelini, matrik potansiyeli açısından tanımlarlar.
Su Toprakta Kütlesel Akışla Hareket Eder
Su, toprakta genellikle kütle akışıyla taşınır. Bu akış basınç gradiyenti ile oluşur. Ayrıca, su buharının difüzyonu da toprakta suyun taşınmasına bir ölçüde yardım eder. Bitkiler topraktan suyu absorbladıkça, kök yüzeylerine yakın topraktaki su tükenir. Bu durum, kök yüzeyi yakınında, suyun Ѱp değerini düşürerek Ѱp yi daha yüksek olan, yakındaki komşu toprak bölgelerine göre bir basınç gradiyenti oluşturur. Topraktaki su dolu gözenekler birbiriyle bağlantılı olduğundan, su, bu kanallardan basınç gradiyenti yönünde kütlesel akışla kökün yüzeyine doğru taşınır.
Topraklarda su akış hızı iki faktöre bağlıdır: toprak içindeki basınç gradiyentinin büyüklüğü ve toprağın hidrolik iletkenliği. Toprağın hidrolik iletkenliği suyun toprakta taşınma kolaylığının bir ölçüsü olup, su içeriğine ve toprak tipine bağlı olarak değişir. Partikülleri arasında büyük boşluklara sahip kumlu toprakların hidrolik iletkenliği büyük, boşlukları küçük olan killi toprakların hidrolik iletkenliği ise çok düşüktür. Bir toprağın su içeriği (dolayısıyla su potansiyeli) azaldıkça, hidrolik iletkenliği belirgin olarak azalır. Toprak hidrolik iletkenliğindeki bu düşüş, toprak porlarındaki suyun yerini havanın almasından kaynaklanır. Toprağın, önceden suyla dolmuş bir kanala hava girince su o kanalın yalnızca dış kısımlarında hareket eder. Giderek daha fazla boşluk hava ile doldukça, su daha az sayıda ve daha dar kanallardan akabilir ve hidrolik iletkenlik azalır.
Çok kuru topraklarda, su potansiyeli (Ѱw) daimi solgunluk noktası olarak adlandırılan bir değerin altına düşebilir. Bu noktada toprağın su potansiyeli çok düşük olduğundan, transpirasyonla tüm su kaybı dur- durulsa bile, bitkiler turgor basınçlarını yeniden kazanamazlar. Bu durumda, toprağın su potansiyeli (Ѱw), bitkinin ozmotik potansiyeline (Ѱs) eşit ya da daha düşüktür. Hücre Ѱs’i bitki türlerine göre değişir. Bu nedenle, daimi solgunluk noktası yalnızca toprağın bir özelliği olmayıp, bitki türlerine göre de değişebilir.
Botanik
-
Bitkisel Hormonlar Nelerdir?
-
Bitkisel Hormonları Nelerdir? Auxinler - Oksin Bitki Büyüme Hormonlarının Görevleri Nelerdir?
-
Pinus cembra - İsviçre Fıstık Çamı
-
Pinus banksiana - Banks çamı
-
Pinus aristata (Higori çamı)
-
Palinoloji – Polen Bilimi Hakkında Bilgi
-
Kaktüsgiller - Cactaceae Hakkında Bilgi
-
Papatyagiller - Asteraceae Hakkında Bilgi
-
Karanfilgiller - Caryophyllaceae Hakkında Bilgi
-
Periyant Nedir ? Periant (Çiçek Örtü Yaprakları)
-
Bitki Yaprak Tipleri Ve Görevleri - Yaprak Çeşitleri
-
Bitkilerde Gövde Çeşitleri ve Gövdenin Görevleri Nelerdir ?
-
Opuntia ficusindica - "Dikenli İncir"
-
Bitkilerde Bulunan Doğal Renk Maddeleri
-
Bitki Stresi: Abiyotik ve Biyotik Faktörler