Livadi
02.05.2009, 16:20
Toprak sıcaklığı, toprakta meydana gelen fiziksel, kimyasal ve biyolojik olayları kontrol eden en önemli olaydır. Toprak sıcaklığı aynı zamanda bitkinin gelişmesi ve verimini de doğrudan etkiler.
Bilindiği gibi kimyasal ve biyolojik olaylar enerji ile meydana gelir. Eger toprakta yeterli miktarda ısı bulunmazsa bunlardan özellikle biyolojik olaylar fazlasıyla etkilenir. Bu yüzden toprak sıcaklığı topraktaki canlı ve cansız varlıklar için hayati bir öneme sahiptir.
Toprak sıcaklığı, bitki içinde son derece önemlidir. Tohumun çimlenmesinden hasata kadar olan dönemde toprak sıcaklığı verim için önemli bir faktördür.
1. Toprak Sıcaklığı
Sıcaklık, toprakta meydana gelen biyolojik olaylar üzerine önemli etkisi olan, fiziksel ve kimyasal işlemleri yönlendiren önemli bir özelliktir. Toprak donduğunda kimyasal ve biyolojik faaliyetler hemen hemen durmasına karşılık, fiziksel ayrışma etkin bir şekilde devam etmektedir.5˚C'nin altındaki sıcaklıklarda çoğu bitkinin kök gelişimi durmaktadır. Toprak ve hava sıcaklığı verilerinin elde bulunması, bitki-toprak ilişkilerini anlamak ve toprağın kullanımına ilişkin yorumların yapılabilmesi için zorunludur(Dinç,Şenol,1998).
Toprak sıcaklığı bitkilerin en önemli gelişim faktörlerinden biridir. Toprakların sıcaklık rejimleri hakkında bilgi, bitki gelişimini etkileyen ekolojik şartların bir kısmını açıklar.Diğer taraftan bütün toprak horizonlarındaki sıcaklık o horizonları biyolojik, kimyasal ve özelliklerini etkilediğinden toprak oluşumunda da önemli bir faktördür (Özbek,1990).
Sıcaklık zamana ve toprak profilinin derinliklerine bağlı olarak değişir. Toprak yüzeyinde sıcaklık günün belli saatlerinde belirgin bir şekilde artıp azalırken, profilin derinliklerinde (genellikle 50 cm. derinlikte) günlük değişim ihmal edilecek kadar az olmaktadır. Mevsimsel sıcaklık değişimleri daha fazla derinliklere kadar etkili olmaktadır. Çoğu topraklarda ise sıcaklık 10 m. derinlikte hemen hemen sabit olup, yaklaşık olarak üstteki toprağın yıllık ortalama sıcaklığına eşittir(Dinç,Şenol,1998).
Toprak işleme ve toprak yüzeyinde bitkisel artıkların bırakılması ile toprağın ısısal özellikleri değiştirildiğinden ve toprağa gelecek ışınlar etkilendiğinden toprak sıcaklığı da etkilenmiş olur. Bu iki durum kuru ziraatte suyun toprakta korunması bakımından çok önemlidir.
Toprak sıcaklığının pratik tarım bakımından şu önemleri vardır;
—Topraktaki mikrobiyel aktiviteyi arttırır,
—Çimlenmeyi arttırıcı etkisi vardır,
—Bitki gelişimini kamçılar,
—Toprakta su hareketini etkiler (sıvı-buhar),
—Havalanmayı sağlar,
—Diğer kimyasal olayların, toprak oluşumunun hızını arttırır
Toprak sıcaklığı normal civalı termometrelerle ölçülebileceği gibi, özel olarak yapılmış termometreler ve bakır konstanten termokapiler ile de ölçülebilir. Toprağa sıcaklık sağlayan termik enerjinin (toprak ısısının) kaynakları çeşitlidir. Bunlardan en önemlisi güneş ışınıdır. Çok az miktarda da mikrobiyel faaliyet sırasında açığa çıkıp toprağın üst katmanlarına taşınan ısı enerjisidir.
Güneşten dünyamıza ulaşabilen kısa dalgalar, toprak yüzeyine çarparak uzun dalgalı ışınlara çevrilirler. Güneşten gelen kısa dalgalı ışınların çok az bir kısmı dünya yüzeyinden kısa dalgalı olarak yansıtılır.
Toprak tarafından alınan radyasyondan oluşan ısının ( H ) bir kısmı bitki ve topraktan evoporasyona (buharlaşmaya) sebep olurken ( E ), bir kısmı da toprağın aşağı katlarına iner ( Qs ) ve toprağın sıcaklığını yıkseltir. Diğer bir kısmı da havaya gider, havayı ısıtır ( Qa ).Yani;
H = E + ( Qs + Qa )
Toprak yüzeyine gelen ısı ( H ), yüzeyde evaporasyona ( E ) sebep olurken ortamın sıcaklığı artmaz(ısı ve sıcaklık arasındaki farka dikkat ).Bu gizli (latent) ısıdır. Buna karşılık yüzeyden alınan (Qs), toprakta sıcaklığın artmasına sebep olur. Bu sıcaklık dalgaları halinde aşağı toprak katlarına iner.
Isı ve sıcaklığın kaynağı güneş olduğu için, gündüz alınan ısı gece topraktan dışarı verilir. Bu nedenle, toprak sıcaklığının günlük gidişi sinizoidal bir şekil alır(Özbek,1990).
2. Toprak sıcaklığının kaynağı:
Tüm toprak ısısı; güneş ve gökyüzünden radyasyon yoluyla toprağın derinliklerinden kondaksiyon yolu ile ve yeryüzünde meydana gelen kimyasal ve biyolojik süreçler sonunda ortaya çıkan enerji olmak üzere üç kaynaktan gelmektedir. Toprak sıcaklığının esas kaynağı atmosferi geçerek yeryüzüne ulaşan güneş ışınları özellikle dalga boyu 2m’den küçük olan kısa radyasyon enerjisi (radvant enerji)’dir(Aksak ve ark.1995).
Arz tabakalarının çeşitli derinliklerinden yeryüzüne doğru bir ısı akımı söz konusu ise de bu az olduğu için toprağın ısınması üzerinde etkisi de önemsizdir. Topraktaki organik maddenin ayrışmasından meydana gelen ısınında toprak sıcaklığının da etkisi önemli değildir.
Atmosferden geçen güneş ışınlarının hepsinde değişmeler olmakta (mor ötesi ışın görülebilir ışın, kızıl ötesi ışınlar) fakat bunlardan en fazla etkilenen kızıl ötesi ışınlardır.
Yeryüzüne ulaşan güneş radyasyonun yoğunluğunda ve radyant enerjinin miktarında yalnızca atmosferdeki değişikliklere bağlı değişmeler olmamakta coğrafi bölge ve zamanında etkisi bulunmaktadır. Genel olarak kısaldıkça yeryüzüne ulaşan radyasyonun yoğunluğu artmaktadır. Bunun sonucunda yeryüzüne ulaşan güneş radyasyonu ekvator kuşağında ortalama yoğunluğu ile başka bir enlemdeki ortalama yoğunluklar birbirinden farklı olmaktadır. Ve ekvator kuşağından uzaklaştıkça ortalama radyasyon yoğunluğu ve buna bağlı olarak ta radyant enerji miktarı azalmaktadır. Zamanın güneş radyasyonunun yoğunluğuna etkisi güneş radyasyonunun yeryüzündeki çeşitli bölgelere geliş açısı ile ilgilidir. Yaz mevsiminde güneş radyasyonu yüzeye daha dik bir konumda gelmekte kış mevsiminde ise yatıklaşmaktadır.
Güneş ışınları atmosfere sabit bir yoğunluk dalga uzunluğunda ulaşmaktadır. Fakat atmosfer tabakasından geçerken yoğunluklarında azalmalar ve dalga uzunluklarında bazı değişmeler olmaktadır. Atmosferdeki toz ve nem yeryüzüne ulaşan bu radyan enerjinin miktarında azalmalara neden olmaktadır. Atmosferdeki toz ve nemden başka bulutlarda yeryüzüne ulaşan radyant enerjinin azalmasına yol açmaktadır. Bu azalma diğerlerinden daha fazladır.
3.Toprak Sıcaklığını Etkileyen Etmenler:
Toprak sıcaklığı birçok faktörden etkilenir. Bunlar;
3. 1. Toprak Rengi:
Isı ışınlarını adsorbe etme yada yansıtma gücü toprak rengine göre değişiktir. Açık renkli topraklar ısı ışınlarını kolayca yansıtır. Bu yüzden toprağın hemen üstündeki hava kolayca ısındığı halde, toprak sıcaklığı düşük olur. Koyu renkli topraklar ısı ışınlarını adsorbe eder ve bu yüzden topraklar sıcak olur. Aynı yerdeki koyu ve açık renkli iki toprağın yazın sıcaklık farkları 15-20 °C’ye kadar çıkabilir(Genç,1988).
Rengin toprak sıcaklığına etkisini inceleyen ilk araştırmacılardan biriside SCHÜBLER (1878) dir. Akalan’ın yaptığı bir araştırmada bu araştırmacı 100 cm³’lük çeşitli toprak yüzeyini beyaz renkli MgCO2 ve siyah renkli cam kurumu ile örtmüş ve bunların sıcaklığını ölçmüştür. Beyaz ve siyah yüzeyli topraklarda 8 °C’lik sıcaklık farkı bulunmuştur.
http://img26.imageshack.us/img26/9337/toprak1qw7.jpg
Tablo 1. Toprak rengi ile sıcaklık arasındaki ilişkiler.
Daha sonraları Akalan, Wollny’in (1978) yaptığı araştırma sonuçlarını aşağıdaki şekilde açıklamıştır;
1.Koyu renkli topraklar, yılın sıcak mevsimlerinde açık renkli olanlardan daha sıcaktır.
2.Koyu renkli topraklarda günlük ısı varyansları daha büyüktür.
3.Koyu renkli topraklardan gece ısı kaybı daha hızlıdır.
4.Koyu ve açık renkli topraklar arasındaki sıcaklık farkı derinlik arttıkça azalmaktadır.
Görüldüğü gibi koyu renkli topraklar radyasyonun büyük kısmını adsorbe etmekte, açık renkler ise yansıtmaktadır. Koyu renkli toprakların, açık olanlara göre, kırmızı ve sarı topraklarda ısının beyaz topraklara nazaran daha çabuk yükseldiği sonucunu çıkarabiliriz(Aksak ve ark.1995).
3. 2. Özgül Isı:
Toprakların özgül ısıları, toprak sıcaklığına etki eden faktörlerden biridir. Özgül ısı, herhangi bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 °C yükseltmek için gereken kaloridir. Özgül ısı birimi kal/gr/ °C’dir. Suyun özgül ısısı 1,0’dır. Topraktaki diğer maddelerin özgül ısıları tablo 2‘de verilmiştir. Bu tabloda görüldüğü gibi toprakta en çok bulunan maddelerden kuvars’ın özgül ısısı en düşüktür. Humus ise su hariç en yüksek ısıya sahiptir.
http://img26.imageshack.us/img26/2537/toprak2zk3.jpg
Tablo 2. bazı maddelerin özgül ısıları.
Alüminyum silikatlar, kaolin, kuvars’tan biraz daha yüksek özgül ısıya sahiptir. Toprakların çoğunda en önemli yapı maddeleri kuvars, kil mineralleri, humus ve sudur. Buna göre humus ve su toprağı su ile doygun hale getirmek suretiyle özgül ısıdaki değişmeleri şu şekilde bulmuştur. Kuru iken kaolinin özgül ısısı 0,223’tür. %50 oranında su ile doyurulduğu zaman özgül ısı 0,539 ve %100 oranında doyurulduğu zaman özgül ısı 0,846 olmaktadır.
Humus için bu değerlerde şöyledir: 0,164 , 0,555 , 0,945 olarak bulunmuştur. Bu durum bize fazla su içeren toprakların soğuk topraklar olduğunu ve bunların ısınmalarını sağlamak için fazla suyun uzaklaştırılmasının gerekli olduğunu açıklamaktadır. Fazla su içeren fena drenajlı, kumlu topraklarda sıcak topraklar adını almaktadır(Aksak ve ark.1995).
3. 3. Organik ve İnorganik Madde İçeriği:
Toprakta ısının iletilmesinde toprak sıcaklığına da etki yapan faktörlerden birisidir. Isının toprakta iletilmesi her şeyden önce toprağı meydana getiren maddelerin kimyasal yapısı ile ilgilidir. Toprağın esas yapı maddelerinin ısıyı iletme güçlerini şöyle sıralaya biliriz.
Kum> tın > kil > humus
Kumun ısıyı en fazla ilettiği ve humusun de en fena ilettiği saptanmıştır. Toprak yapı maddelerinin, organik maddeler dışında kalanlarının , ısı geçirgenliklerinin topraklarda çok az fark gösterdiği bilinmektedir.
3. 4. Bitki Örtüsü:
Bitki örtüsü,hem toprağın daha az ısınmasına,hem de topraktan daha az ısı kaybına neden olarak,toprak sıcaklığını etkiler. Bitki örtüsünün sıklığı arttıkça bu etkide fazlalaşmaktadır. Örneğin;ormanlık bölgelerde bitki örtüsünün hem sık hem de kalın olması güneş ışınlarının toprak yüzeyine yeterince ulaşmasına engel olmakta ve buna bağlı olarak bu bölge toprakları yıllık bitkilerin yetiştirildiği bölge topraklarından önemli ölçüde daha az ısınmaktadır. Yoğun bitki örtüsü ile kaplı topraklar,yazın daha serin,kışın daha ılık olmaktadırlar. Bu konuda,çayırlardaki sıcaklık değişmelerinin de orman örtüsü altındaki topraklardaki gibi az olduğunu söyleyebiliriz. Ayrıca,fazla otlatılmamış çayırların kontrollü bir şekilde otlatılanlara kıyasla derin donduğu görülmüştür.(Aksak ve ark.1995)
Bitki örtüsü bulunan yerlerde hareketi az olduğundan açık yerlere oranla sıcaklık değişimi fazla değildir.(GENÇ,1988)
3. 5. Su içeriği:
Su yüksek özgül ısıya sahip olduğundan ıslak toprakların özgül ısıları da kuru topraklara kıyasla daha fazla olmakta ve ıslak topraklar kuru topraklardan daha yavaş ısınmaktadır. Islak toprağın sıcaklığının düşük olmasının diğer bir nedeni de buharlaşmadır. Bu olayda bir miktar ısı kullanıldığından toprak sıcaklığında bir miktar azalma olmaktadır.(Aksak ve ark.1995)
Toprağın su içeriği arttıkça,fazla nem içeren topraklarda,buharlaşma nedeniyle ısı kaybının fazla olduğunu yukarda belirtmiştik Bu nedenle zayıf drenajlı koyu renkli topraklar,açık renkli drenajı iyi topraklar kadar çabuk ısınmazlar.(Aksak ve ark.1995)
3. 6. Topoğrafya:
Güneş ışınları toprak yüzeyine ne kadar dik gelirse toprak tarafından absorbe edilen ısının miktarı da o kadar fazla olmaktadır(Aksak ve ark.1995).Bu nedenle eğimli arazilerde güney ve kuzey yamaçlarda sıcaklık önemli derecede fark eder. Yüksek dağlarda güney yamaçlardaki en düşük toprak sıcaklığı kuzey yamaçlardaki en yüksek toprak sıcaklığından daha yüksek olabilir. Kuzeye doğru 5°C kadar az bir eğimin neden olduğu toprak sıcaklığı düşmesi,yaklaşık aynı yönde 185 km çıkıldığında ortaya çıkabilir.(GENÇ,1988).
Gerçekten,genişçe bir alana gelen birbirine paralel güneş ışınlarının yeryüzüne çarpma açıları yamaç eğimlerine bağlı olarak değişir ki bu değişiklik,bir dağın bir yamacı ile diğer yamacı ve bir yamacın az eğimli bir yeri ile çok eğimli diğer bir kısmı arasındaki ısınma farkını meydana getirir. Yeryüzü şekillerinin sebep olduğu bu farklı ısınma olayına bakı (disposition) adı verilir.
4. Toprak Sıcaklığının Etkilediği Etmenler:
Toprak sıcaklığının etkilediği bir çok olay vardır. Bunlar;
4. 1. Mikroorganizma Faaliyeti:
Toprak mikroorganizmaları’nın büyük bir bölümü için optimum sıcaklık 10 °C ile 35 °C arasındadır.80 °C’nin üstündeki sıcaklık toprak canlılarının büyük bir kısmını öldürür. Buna karşın bakterilerin endosporları ve mantar sporları daha yüksek sıcaklıklara dayanabilirler. Soguğa karşı özellikle bakteriler ve mantarlar çok dayanıklıdır. Sıcaklığı sevenler aktinomisetler ve asperqillus ile tlrichoderma cinslerine ait mantarlardır; buna karşılık penicilium ve mucor cinslerine ait mantarlar ılıman bir sıcaklık tercih eder. Sıcaklığa özellikle gereksinmesi olan hayvan grupları karıncalar ve eklembacaklılardır; ama toprak hayvanlarının çoğunluğu 20 °C’nin altındaki sıcaklığı sever. Ancak genel olarak bir çok iklim alanlarında, sıcaklık arttıkça biyokimyasal aktivitenin arttığı gerçektir. Solucanlar özellikle soğuğa dayanıklıdır:toprak nemliliğini koruduğu sürece bunlar, 0 °C’de donmuş olan veya karla örtülmüş olan yüzeyin altında aktivitelerini devam ettirirler(Özbek,1990).
4. 2. Çimlenme:
Sıcaklık bitki gelişmesinde ilk olarak tohumların çimlenmesi üzerinde etkili olmaktadır. Çeşitli bitki tohumlarının düşük sıcaklık derecelerinde çimlenme kabiliyetleri birbirinden farklıdır. Genel olarak soğuk bir toprakta çimlenme yavaştır. Soğuk bir toprak ayrıca bitki köklerinin gelişmesine ve bitkilerin büyümesine de uygun değildir(Aksak ve ark.1995).
Topraktaki tohumlar toprak sıcaklığı belli dereceye ulaşmadan çimlenmezler(Ör:pamuk 15 °C)(Özbek,1990).
Sıcaklık bir toprakta ise çimlenme bitkinin türüne bağlı olarak sıcaklığın belli bir optimuma kadar yükselmesine paralel olarak çimlenme ve çimlenme hızınıda arttırmaktadır(Aksak ve ark.1995).
4. 3. Bitki gelişimi:
Bitki gelişimi sırasında meydana gelen özümleme, solunum, terleme ve fotosentez gibi olaylar sıcaklıkla sıkı bir şekilde ilişkilidir. Bitki ve toprakta oluşan kimyasal reaksiyonların çoğu yüksek sıcaklıklarda düşük sıcaklıklardakinden daha hızlı gelişmektedir. Sıcaklıktaki her 10 °C’lik artışın kimyasal reaksiyonların hızını iki katına çıkardığı tahmin edilmektedir.
Genellikle sıcaklığın artmasıyla birlikte aktivitelerde hızlanmaktadır. Böylece yüksek sıcaklık bitkilerin çoğunda gelişmeyi hızlandırmaktadır. Ayrıca bitkilerin kök gelişimi ile topraktaki bitki besin elementlerinin çözünebilirlik ve bitki tarafından alınabilirlikleri üzerinde de sıcaklığın önemli etkileri bulunmaktadır(Aksak ve ark.1995).
Toprağın bitki besin maddeleri statüsü toprak nemi ve toprak havalanması gibi diğer faktörlerin optimum civarında seyretmesi halinde çok sayıda araştırmada tarla bitkilerinin başlangıç büyümesini çimlenme, sürme ve sürmeyi takip eden ilk birkaç haftalık büyüme toprak ve hava sıcaklıklarının her ikisinin de önemli derecede etkili olduğu ortaya çıkmıştır. Özellikle tohum derinliği seviyesindeki toprak sıcaklığı çimlenme ve sürme devreleri esnasında çok önemli olduğu tesbit edilmiştir. Soğuk topraklar bir çok zirai bitkilerin hızlı bir şekilde gelişmesine engel olur yani soğuk topraklar sıcak topraklardan daha fazla bitki gelişmesinde gerilemeye neden olur. Sıcaklığın donma derecesinin altına düşmesi bitkilerin gelişmesini geriletmekle kalmaz, bitkilerin ölmesinede sebep olur(Aksak ve ark.1995).
Demiralay’a (1967) göre, Knoll ve ark. (1964), mısır bitkisinde büyümenin birkaç haftası sonrasında kök zonu sıcaklık derecesinin 15 °C’nin altında olduğu yerlerde kuru madde veriminin azaldığı tesbit edilmiştir(Aksak ve ark.1995).
4. 5. Porozite:
Porozite fazla olduğu zaman toprağın ısı iletkenliği azdır. Toprağın porozitesi azaldıkça ısı iletkenliği artar. Çünkü hava ısıyı az ileten bir maddedir.
Bir toprağın hacim ağırlığı arttıkça toprağın boşluk oranı ve buna bağlı olarak da hava miktarı azalmakta ve katı taneler birbirine daha sıkı bir şekilde temas etmektedir. Boşlukların su ile dolu bulunması da, havayla dolu bulunmasına kıyasla daha fazla ısı iletiminin olmasını sağlamaktadır(Aksak ve ark.1995).
4. 6. Toprak sıcaklığın fiziksel ayrışmaya etkisi:
Isınma ve soğuma ne kadar sık olursa etkide o kadar büyük olur. Ani sıcaklık değişimleri olduğu zaman kayaların iç ve dış kısımları değişik oranda ısınır ve soğurlar. Bu suretle oluşan 500 bar kadarlık basınç kayaların çatlamasına, yarılmasına ve nihayet parçalanmasına neden olan gerilimler meydana getirir. Kayaçların bileşimlerinde bulunan minerallerin değişik renk ve genleşme katsayıları du olayı hızlandırır. Özellikle büyük çaplı minerallerde bu olay kolay gerçekleşir. Örneğin, granit bazalttan daha kolay parçalanır. Çünkü daha kaba tekstüre sahiptir. Ve hem koyu hem de açık renkli minerallerden oluşur. Nihayet parçalanmış bir kaya daha büyük bir yüzeye sahip olduğundan masif bir kayadan daha fazla ısının etkisi altındadır(Özbek,1990).
4. 7. Toprak Verimliliği:
Sıcaklık, bitki kökleri tarafından suyun alımını da etkiler. Yine bitki köklerince suyun alınması sıcaklığın etki düzeyi, bitki türleri arasında değişiklik gösterir. Bununla birlikte, sıcak bölge koşullarına uyarlanabilmiş bir çok bitki, kök bölgesinin sıcaklığında 0 ºC ile 60-70 ºC arasında görülen bir artışla su alımını da arttırır. Artık bu sıcaklık derecesinin üstünde suyun köklerce alımında bir düşme olur(Tisdale,Nelson,1982).
Düşük toprak sıcaklığı, bitki kökleri yoluyla su alımı üzerine yaptığı etki sonucu, bitkilerin gelişimini olumsuz yönde etkilemektedir. Toprak sıcaklığı düşükse ve bitkide fazla terleme yapıyorsa, dokuların dehidrasyonu yani susuz kalması nedeniyle bitki zarar görebilir. Bitkilerin su alımı üzerinde sıcaklığın etkisi kısmen, suyun akışkanlığında, hücre zarı geçirgenliğinde ve kök hücrelerinin fizyolojik aktivitesinde görülen ya da olagelen değişmelerin bir sonucu olarak açıklanabilir. Toprağın su durumu da bir dereceye kadar sıcaklıktan etkilenir. Çünkü, her zaman olmasa bile, toprak yüzeyinden suyun evaporasyonu veya buharlaşmasıyla yitme hızı sıcak havada daha fazladır.
Sıcaklık, mineral bitki besin elementlerinin bitkilerce alımını da etkiler. Birçok bitki türleri üzerinde yapılmış bulunan sayısız denemelerden elde olunan sonuçlar, içinde mineral bitki besin elementlerini içeren çözeltilerden kök absorpsiyonunun, düşük toprak sıcaklıklarında yavaşlamakta olduğunu gösterir. Buna neden olarak respirasyon (solunum) işlevinin ya da hücre zarı geçirgenliğinin azaltılmış olması ileri sürülebilir(Tisdale,Neson,1982).
Sıcaklığın, patates bitkisinin besin elementleri alımı üzerinde yaptığı etki, grafik 1'de sunulmuş bulunan verilerce gösterilmiştir; Şekilde sıcaklığın, hem bitki köklerinde ve hem de toprak üstü kısmında içerilen çeşitli bitki besin elementlerinin içeriği üzerine yaptığı etkiye özenle dikkat ediniz. Örneğin hem köklerde ve hem de toprak üstü bölümünde, fosfor içeriğinin sıcaklığın yükselmesi ile arttığı saptanmıştır. Öte yandan sıcaklığın yükselmesi ile köklerin potasyum içeriğinde bir azalma olduğu da bulunmuştur(Tisdale,Nelson,1982).
5.Türkiye’de toprak sıcaklık rejimleri:
Her pedon horizonlarında hemen hemen aynı olan bir yıllık ortalama sıcaklık değerine sahiptir. Bu değer yıllık ortalama hava sıcaklığı ile yakından ilişkilidir. Fakat toprak üzerinde kar örtüsü veya ormanlarda olduğu gibi bitki örtüsü ve organik horizon bulunduğunda sapmalar olur (Dinç ve ark,99).
Toprak sıcaklığı günlük sıcaklık değişmelerinden etkilenmeyen yüzeyden 50cm. derinlikte ölçülür. Bu nedenle aşağıdaki toprak sıcaklık rejimi sınıflarının tamamı 50 cm. derinlikteki ortalama sıcaklık değeri esas alınarak yapılmıştır (Dinç ve ark.,99).
5. 1. Cryic (soğukluk) sıcaklık rejimi:
Yıllık ortalama toprak sıcaklığı 50 cm derinlikte 0 ºC-8 ºC arasında olduğu Kuzeydoğu Anadoluda’ki 2000m’nin üzerinde Mescit, Karasu-Aras, kaçkar, Cilo-Sat, ve Bolkar Dağlarının yüksek kısımlarındaki toprakları kapsamaktadır. Bu sahalarda yılın yaklaşık 4-6 ayı karla kaplı geçmektedir(Dinç ve ark.1999).
5. 2. Mesic (orta) sıcaklık rejimi:
Yıllık ortalama toprak sıcaklığı 50 cm derinlikte 8 ºC veya daha fazla ve fakat 15 ºC’den daha düşük ve yaz döneminde ortalama toprak sıcaklığı ile kış sıcaklığı arasındaki farkın 5 ºC’den fazla olduğu toprakları kapsamına almaktadır. Bu sıcaklık rejimine ait topraklar, Güneydoğu Anadolu’nun alçak kısımları ile Ege ve Akdeniz kıyı şeridinin ve yüksek dağlık alanlarımızın dışında bulunan tüm bölgelerimizde görülmektedir(Dinç ve ark.1999)
5. 3. Thermic sıcaklık rejimi:
Yıllık ortalama toprak sıcaklığı 50 cm derinlikte 15 C veya daha fazla, fakat 22 C’den daha düşük, yaz ile kış arasında toprak sıcaklığı 5 C’den fazla olduğu alanların toprak sıcaklık rejimi olan bu sıcaklık rejimi, Ege, Akdeniz ve Güneydoğu Anadolu bölgesinin 1000 m’den düşük sahalarındaki topraklarda görülmektedir(Dinç ve ark.1999)
5. 4. Frigid (soğuk) sıcaklık rejimi:
50 cm derinlikte yıllık ortalama toprak sıcaklığı 8 C’den daha düşük ve ortalama yaz sıcaklığı ile ortalama kış sıcaklığı arasındaki fark 5 C’den fazla olan alanların topraklarını içermektedir. Cryic sıcaklık rejiminden farklı olarak toprak yaz aylarında daha sıcaktır. Bu sıcaklık rejimine ait topraklar, genel olarak 1500 m’nin üzerindeki dağlık alanlarımızda çok yaygındır ve Bolkar-Aladağlar, Uzunyayla ile Doğu Anadolu’daki dağlık alanlarda bulunmaktadır(Dinç ve ark.1999).
Bilindiği gibi kimyasal ve biyolojik olaylar enerji ile meydana gelir. Eger toprakta yeterli miktarda ısı bulunmazsa bunlardan özellikle biyolojik olaylar fazlasıyla etkilenir. Bu yüzden toprak sıcaklığı topraktaki canlı ve cansız varlıklar için hayati bir öneme sahiptir.
Toprak sıcaklığı, bitki içinde son derece önemlidir. Tohumun çimlenmesinden hasata kadar olan dönemde toprak sıcaklığı verim için önemli bir faktördür.
1. Toprak Sıcaklığı
Sıcaklık, toprakta meydana gelen biyolojik olaylar üzerine önemli etkisi olan, fiziksel ve kimyasal işlemleri yönlendiren önemli bir özelliktir. Toprak donduğunda kimyasal ve biyolojik faaliyetler hemen hemen durmasına karşılık, fiziksel ayrışma etkin bir şekilde devam etmektedir.5˚C'nin altındaki sıcaklıklarda çoğu bitkinin kök gelişimi durmaktadır. Toprak ve hava sıcaklığı verilerinin elde bulunması, bitki-toprak ilişkilerini anlamak ve toprağın kullanımına ilişkin yorumların yapılabilmesi için zorunludur(Dinç,Şenol,1998).
Toprak sıcaklığı bitkilerin en önemli gelişim faktörlerinden biridir. Toprakların sıcaklık rejimleri hakkında bilgi, bitki gelişimini etkileyen ekolojik şartların bir kısmını açıklar.Diğer taraftan bütün toprak horizonlarındaki sıcaklık o horizonları biyolojik, kimyasal ve özelliklerini etkilediğinden toprak oluşumunda da önemli bir faktördür (Özbek,1990).
Sıcaklık zamana ve toprak profilinin derinliklerine bağlı olarak değişir. Toprak yüzeyinde sıcaklık günün belli saatlerinde belirgin bir şekilde artıp azalırken, profilin derinliklerinde (genellikle 50 cm. derinlikte) günlük değişim ihmal edilecek kadar az olmaktadır. Mevsimsel sıcaklık değişimleri daha fazla derinliklere kadar etkili olmaktadır. Çoğu topraklarda ise sıcaklık 10 m. derinlikte hemen hemen sabit olup, yaklaşık olarak üstteki toprağın yıllık ortalama sıcaklığına eşittir(Dinç,Şenol,1998).
Toprak işleme ve toprak yüzeyinde bitkisel artıkların bırakılması ile toprağın ısısal özellikleri değiştirildiğinden ve toprağa gelecek ışınlar etkilendiğinden toprak sıcaklığı da etkilenmiş olur. Bu iki durum kuru ziraatte suyun toprakta korunması bakımından çok önemlidir.
Toprak sıcaklığının pratik tarım bakımından şu önemleri vardır;
—Topraktaki mikrobiyel aktiviteyi arttırır,
—Çimlenmeyi arttırıcı etkisi vardır,
—Bitki gelişimini kamçılar,
—Toprakta su hareketini etkiler (sıvı-buhar),
—Havalanmayı sağlar,
—Diğer kimyasal olayların, toprak oluşumunun hızını arttırır
Toprak sıcaklığı normal civalı termometrelerle ölçülebileceği gibi, özel olarak yapılmış termometreler ve bakır konstanten termokapiler ile de ölçülebilir. Toprağa sıcaklık sağlayan termik enerjinin (toprak ısısının) kaynakları çeşitlidir. Bunlardan en önemlisi güneş ışınıdır. Çok az miktarda da mikrobiyel faaliyet sırasında açığa çıkıp toprağın üst katmanlarına taşınan ısı enerjisidir.
Güneşten dünyamıza ulaşabilen kısa dalgalar, toprak yüzeyine çarparak uzun dalgalı ışınlara çevrilirler. Güneşten gelen kısa dalgalı ışınların çok az bir kısmı dünya yüzeyinden kısa dalgalı olarak yansıtılır.
Toprak tarafından alınan radyasyondan oluşan ısının ( H ) bir kısmı bitki ve topraktan evoporasyona (buharlaşmaya) sebep olurken ( E ), bir kısmı da toprağın aşağı katlarına iner ( Qs ) ve toprağın sıcaklığını yıkseltir. Diğer bir kısmı da havaya gider, havayı ısıtır ( Qa ).Yani;
H = E + ( Qs + Qa )
Toprak yüzeyine gelen ısı ( H ), yüzeyde evaporasyona ( E ) sebep olurken ortamın sıcaklığı artmaz(ısı ve sıcaklık arasındaki farka dikkat ).Bu gizli (latent) ısıdır. Buna karşılık yüzeyden alınan (Qs), toprakta sıcaklığın artmasına sebep olur. Bu sıcaklık dalgaları halinde aşağı toprak katlarına iner.
Isı ve sıcaklığın kaynağı güneş olduğu için, gündüz alınan ısı gece topraktan dışarı verilir. Bu nedenle, toprak sıcaklığının günlük gidişi sinizoidal bir şekil alır(Özbek,1990).
2. Toprak sıcaklığının kaynağı:
Tüm toprak ısısı; güneş ve gökyüzünden radyasyon yoluyla toprağın derinliklerinden kondaksiyon yolu ile ve yeryüzünde meydana gelen kimyasal ve biyolojik süreçler sonunda ortaya çıkan enerji olmak üzere üç kaynaktan gelmektedir. Toprak sıcaklığının esas kaynağı atmosferi geçerek yeryüzüne ulaşan güneş ışınları özellikle dalga boyu 2m’den küçük olan kısa radyasyon enerjisi (radvant enerji)’dir(Aksak ve ark.1995).
Arz tabakalarının çeşitli derinliklerinden yeryüzüne doğru bir ısı akımı söz konusu ise de bu az olduğu için toprağın ısınması üzerinde etkisi de önemsizdir. Topraktaki organik maddenin ayrışmasından meydana gelen ısınında toprak sıcaklığının da etkisi önemli değildir.
Atmosferden geçen güneş ışınlarının hepsinde değişmeler olmakta (mor ötesi ışın görülebilir ışın, kızıl ötesi ışınlar) fakat bunlardan en fazla etkilenen kızıl ötesi ışınlardır.
Yeryüzüne ulaşan güneş radyasyonun yoğunluğunda ve radyant enerjinin miktarında yalnızca atmosferdeki değişikliklere bağlı değişmeler olmamakta coğrafi bölge ve zamanında etkisi bulunmaktadır. Genel olarak kısaldıkça yeryüzüne ulaşan radyasyonun yoğunluğu artmaktadır. Bunun sonucunda yeryüzüne ulaşan güneş radyasyonu ekvator kuşağında ortalama yoğunluğu ile başka bir enlemdeki ortalama yoğunluklar birbirinden farklı olmaktadır. Ve ekvator kuşağından uzaklaştıkça ortalama radyasyon yoğunluğu ve buna bağlı olarak ta radyant enerji miktarı azalmaktadır. Zamanın güneş radyasyonunun yoğunluğuna etkisi güneş radyasyonunun yeryüzündeki çeşitli bölgelere geliş açısı ile ilgilidir. Yaz mevsiminde güneş radyasyonu yüzeye daha dik bir konumda gelmekte kış mevsiminde ise yatıklaşmaktadır.
Güneş ışınları atmosfere sabit bir yoğunluk dalga uzunluğunda ulaşmaktadır. Fakat atmosfer tabakasından geçerken yoğunluklarında azalmalar ve dalga uzunluklarında bazı değişmeler olmaktadır. Atmosferdeki toz ve nem yeryüzüne ulaşan bu radyan enerjinin miktarında azalmalara neden olmaktadır. Atmosferdeki toz ve nemden başka bulutlarda yeryüzüne ulaşan radyant enerjinin azalmasına yol açmaktadır. Bu azalma diğerlerinden daha fazladır.
3.Toprak Sıcaklığını Etkileyen Etmenler:
Toprak sıcaklığı birçok faktörden etkilenir. Bunlar;
3. 1. Toprak Rengi:
Isı ışınlarını adsorbe etme yada yansıtma gücü toprak rengine göre değişiktir. Açık renkli topraklar ısı ışınlarını kolayca yansıtır. Bu yüzden toprağın hemen üstündeki hava kolayca ısındığı halde, toprak sıcaklığı düşük olur. Koyu renkli topraklar ısı ışınlarını adsorbe eder ve bu yüzden topraklar sıcak olur. Aynı yerdeki koyu ve açık renkli iki toprağın yazın sıcaklık farkları 15-20 °C’ye kadar çıkabilir(Genç,1988).
Rengin toprak sıcaklığına etkisini inceleyen ilk araştırmacılardan biriside SCHÜBLER (1878) dir. Akalan’ın yaptığı bir araştırmada bu araştırmacı 100 cm³’lük çeşitli toprak yüzeyini beyaz renkli MgCO2 ve siyah renkli cam kurumu ile örtmüş ve bunların sıcaklığını ölçmüştür. Beyaz ve siyah yüzeyli topraklarda 8 °C’lik sıcaklık farkı bulunmuştur.
http://img26.imageshack.us/img26/9337/toprak1qw7.jpg
Tablo 1. Toprak rengi ile sıcaklık arasındaki ilişkiler.
Daha sonraları Akalan, Wollny’in (1978) yaptığı araştırma sonuçlarını aşağıdaki şekilde açıklamıştır;
1.Koyu renkli topraklar, yılın sıcak mevsimlerinde açık renkli olanlardan daha sıcaktır.
2.Koyu renkli topraklarda günlük ısı varyansları daha büyüktür.
3.Koyu renkli topraklardan gece ısı kaybı daha hızlıdır.
4.Koyu ve açık renkli topraklar arasındaki sıcaklık farkı derinlik arttıkça azalmaktadır.
Görüldüğü gibi koyu renkli topraklar radyasyonun büyük kısmını adsorbe etmekte, açık renkler ise yansıtmaktadır. Koyu renkli toprakların, açık olanlara göre, kırmızı ve sarı topraklarda ısının beyaz topraklara nazaran daha çabuk yükseldiği sonucunu çıkarabiliriz(Aksak ve ark.1995).
3. 2. Özgül Isı:
Toprakların özgül ısıları, toprak sıcaklığına etki eden faktörlerden biridir. Özgül ısı, herhangi bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 °C yükseltmek için gereken kaloridir. Özgül ısı birimi kal/gr/ °C’dir. Suyun özgül ısısı 1,0’dır. Topraktaki diğer maddelerin özgül ısıları tablo 2‘de verilmiştir. Bu tabloda görüldüğü gibi toprakta en çok bulunan maddelerden kuvars’ın özgül ısısı en düşüktür. Humus ise su hariç en yüksek ısıya sahiptir.
http://img26.imageshack.us/img26/2537/toprak2zk3.jpg
Tablo 2. bazı maddelerin özgül ısıları.
Alüminyum silikatlar, kaolin, kuvars’tan biraz daha yüksek özgül ısıya sahiptir. Toprakların çoğunda en önemli yapı maddeleri kuvars, kil mineralleri, humus ve sudur. Buna göre humus ve su toprağı su ile doygun hale getirmek suretiyle özgül ısıdaki değişmeleri şu şekilde bulmuştur. Kuru iken kaolinin özgül ısısı 0,223’tür. %50 oranında su ile doyurulduğu zaman özgül ısı 0,539 ve %100 oranında doyurulduğu zaman özgül ısı 0,846 olmaktadır.
Humus için bu değerlerde şöyledir: 0,164 , 0,555 , 0,945 olarak bulunmuştur. Bu durum bize fazla su içeren toprakların soğuk topraklar olduğunu ve bunların ısınmalarını sağlamak için fazla suyun uzaklaştırılmasının gerekli olduğunu açıklamaktadır. Fazla su içeren fena drenajlı, kumlu topraklarda sıcak topraklar adını almaktadır(Aksak ve ark.1995).
3. 3. Organik ve İnorganik Madde İçeriği:
Toprakta ısının iletilmesinde toprak sıcaklığına da etki yapan faktörlerden birisidir. Isının toprakta iletilmesi her şeyden önce toprağı meydana getiren maddelerin kimyasal yapısı ile ilgilidir. Toprağın esas yapı maddelerinin ısıyı iletme güçlerini şöyle sıralaya biliriz.
Kum> tın > kil > humus
Kumun ısıyı en fazla ilettiği ve humusun de en fena ilettiği saptanmıştır. Toprak yapı maddelerinin, organik maddeler dışında kalanlarının , ısı geçirgenliklerinin topraklarda çok az fark gösterdiği bilinmektedir.
3. 4. Bitki Örtüsü:
Bitki örtüsü,hem toprağın daha az ısınmasına,hem de topraktan daha az ısı kaybına neden olarak,toprak sıcaklığını etkiler. Bitki örtüsünün sıklığı arttıkça bu etkide fazlalaşmaktadır. Örneğin;ormanlık bölgelerde bitki örtüsünün hem sık hem de kalın olması güneş ışınlarının toprak yüzeyine yeterince ulaşmasına engel olmakta ve buna bağlı olarak bu bölge toprakları yıllık bitkilerin yetiştirildiği bölge topraklarından önemli ölçüde daha az ısınmaktadır. Yoğun bitki örtüsü ile kaplı topraklar,yazın daha serin,kışın daha ılık olmaktadırlar. Bu konuda,çayırlardaki sıcaklık değişmelerinin de orman örtüsü altındaki topraklardaki gibi az olduğunu söyleyebiliriz. Ayrıca,fazla otlatılmamış çayırların kontrollü bir şekilde otlatılanlara kıyasla derin donduğu görülmüştür.(Aksak ve ark.1995)
Bitki örtüsü bulunan yerlerde hareketi az olduğundan açık yerlere oranla sıcaklık değişimi fazla değildir.(GENÇ,1988)
3. 5. Su içeriği:
Su yüksek özgül ısıya sahip olduğundan ıslak toprakların özgül ısıları da kuru topraklara kıyasla daha fazla olmakta ve ıslak topraklar kuru topraklardan daha yavaş ısınmaktadır. Islak toprağın sıcaklığının düşük olmasının diğer bir nedeni de buharlaşmadır. Bu olayda bir miktar ısı kullanıldığından toprak sıcaklığında bir miktar azalma olmaktadır.(Aksak ve ark.1995)
Toprağın su içeriği arttıkça,fazla nem içeren topraklarda,buharlaşma nedeniyle ısı kaybının fazla olduğunu yukarda belirtmiştik Bu nedenle zayıf drenajlı koyu renkli topraklar,açık renkli drenajı iyi topraklar kadar çabuk ısınmazlar.(Aksak ve ark.1995)
3. 6. Topoğrafya:
Güneş ışınları toprak yüzeyine ne kadar dik gelirse toprak tarafından absorbe edilen ısının miktarı da o kadar fazla olmaktadır(Aksak ve ark.1995).Bu nedenle eğimli arazilerde güney ve kuzey yamaçlarda sıcaklık önemli derecede fark eder. Yüksek dağlarda güney yamaçlardaki en düşük toprak sıcaklığı kuzey yamaçlardaki en yüksek toprak sıcaklığından daha yüksek olabilir. Kuzeye doğru 5°C kadar az bir eğimin neden olduğu toprak sıcaklığı düşmesi,yaklaşık aynı yönde 185 km çıkıldığında ortaya çıkabilir.(GENÇ,1988).
Gerçekten,genişçe bir alana gelen birbirine paralel güneş ışınlarının yeryüzüne çarpma açıları yamaç eğimlerine bağlı olarak değişir ki bu değişiklik,bir dağın bir yamacı ile diğer yamacı ve bir yamacın az eğimli bir yeri ile çok eğimli diğer bir kısmı arasındaki ısınma farkını meydana getirir. Yeryüzü şekillerinin sebep olduğu bu farklı ısınma olayına bakı (disposition) adı verilir.
4. Toprak Sıcaklığının Etkilediği Etmenler:
Toprak sıcaklığının etkilediği bir çok olay vardır. Bunlar;
4. 1. Mikroorganizma Faaliyeti:
Toprak mikroorganizmaları’nın büyük bir bölümü için optimum sıcaklık 10 °C ile 35 °C arasındadır.80 °C’nin üstündeki sıcaklık toprak canlılarının büyük bir kısmını öldürür. Buna karşın bakterilerin endosporları ve mantar sporları daha yüksek sıcaklıklara dayanabilirler. Soguğa karşı özellikle bakteriler ve mantarlar çok dayanıklıdır. Sıcaklığı sevenler aktinomisetler ve asperqillus ile tlrichoderma cinslerine ait mantarlardır; buna karşılık penicilium ve mucor cinslerine ait mantarlar ılıman bir sıcaklık tercih eder. Sıcaklığa özellikle gereksinmesi olan hayvan grupları karıncalar ve eklembacaklılardır; ama toprak hayvanlarının çoğunluğu 20 °C’nin altındaki sıcaklığı sever. Ancak genel olarak bir çok iklim alanlarında, sıcaklık arttıkça biyokimyasal aktivitenin arttığı gerçektir. Solucanlar özellikle soğuğa dayanıklıdır:toprak nemliliğini koruduğu sürece bunlar, 0 °C’de donmuş olan veya karla örtülmüş olan yüzeyin altında aktivitelerini devam ettirirler(Özbek,1990).
4. 2. Çimlenme:
Sıcaklık bitki gelişmesinde ilk olarak tohumların çimlenmesi üzerinde etkili olmaktadır. Çeşitli bitki tohumlarının düşük sıcaklık derecelerinde çimlenme kabiliyetleri birbirinden farklıdır. Genel olarak soğuk bir toprakta çimlenme yavaştır. Soğuk bir toprak ayrıca bitki köklerinin gelişmesine ve bitkilerin büyümesine de uygun değildir(Aksak ve ark.1995).
Topraktaki tohumlar toprak sıcaklığı belli dereceye ulaşmadan çimlenmezler(Ör:pamuk 15 °C)(Özbek,1990).
Sıcaklık bir toprakta ise çimlenme bitkinin türüne bağlı olarak sıcaklığın belli bir optimuma kadar yükselmesine paralel olarak çimlenme ve çimlenme hızınıda arttırmaktadır(Aksak ve ark.1995).
4. 3. Bitki gelişimi:
Bitki gelişimi sırasında meydana gelen özümleme, solunum, terleme ve fotosentez gibi olaylar sıcaklıkla sıkı bir şekilde ilişkilidir. Bitki ve toprakta oluşan kimyasal reaksiyonların çoğu yüksek sıcaklıklarda düşük sıcaklıklardakinden daha hızlı gelişmektedir. Sıcaklıktaki her 10 °C’lik artışın kimyasal reaksiyonların hızını iki katına çıkardığı tahmin edilmektedir.
Genellikle sıcaklığın artmasıyla birlikte aktivitelerde hızlanmaktadır. Böylece yüksek sıcaklık bitkilerin çoğunda gelişmeyi hızlandırmaktadır. Ayrıca bitkilerin kök gelişimi ile topraktaki bitki besin elementlerinin çözünebilirlik ve bitki tarafından alınabilirlikleri üzerinde de sıcaklığın önemli etkileri bulunmaktadır(Aksak ve ark.1995).
Toprağın bitki besin maddeleri statüsü toprak nemi ve toprak havalanması gibi diğer faktörlerin optimum civarında seyretmesi halinde çok sayıda araştırmada tarla bitkilerinin başlangıç büyümesini çimlenme, sürme ve sürmeyi takip eden ilk birkaç haftalık büyüme toprak ve hava sıcaklıklarının her ikisinin de önemli derecede etkili olduğu ortaya çıkmıştır. Özellikle tohum derinliği seviyesindeki toprak sıcaklığı çimlenme ve sürme devreleri esnasında çok önemli olduğu tesbit edilmiştir. Soğuk topraklar bir çok zirai bitkilerin hızlı bir şekilde gelişmesine engel olur yani soğuk topraklar sıcak topraklardan daha fazla bitki gelişmesinde gerilemeye neden olur. Sıcaklığın donma derecesinin altına düşmesi bitkilerin gelişmesini geriletmekle kalmaz, bitkilerin ölmesinede sebep olur(Aksak ve ark.1995).
Demiralay’a (1967) göre, Knoll ve ark. (1964), mısır bitkisinde büyümenin birkaç haftası sonrasında kök zonu sıcaklık derecesinin 15 °C’nin altında olduğu yerlerde kuru madde veriminin azaldığı tesbit edilmiştir(Aksak ve ark.1995).
4. 5. Porozite:
Porozite fazla olduğu zaman toprağın ısı iletkenliği azdır. Toprağın porozitesi azaldıkça ısı iletkenliği artar. Çünkü hava ısıyı az ileten bir maddedir.
Bir toprağın hacim ağırlığı arttıkça toprağın boşluk oranı ve buna bağlı olarak da hava miktarı azalmakta ve katı taneler birbirine daha sıkı bir şekilde temas etmektedir. Boşlukların su ile dolu bulunması da, havayla dolu bulunmasına kıyasla daha fazla ısı iletiminin olmasını sağlamaktadır(Aksak ve ark.1995).
4. 6. Toprak sıcaklığın fiziksel ayrışmaya etkisi:
Isınma ve soğuma ne kadar sık olursa etkide o kadar büyük olur. Ani sıcaklık değişimleri olduğu zaman kayaların iç ve dış kısımları değişik oranda ısınır ve soğurlar. Bu suretle oluşan 500 bar kadarlık basınç kayaların çatlamasına, yarılmasına ve nihayet parçalanmasına neden olan gerilimler meydana getirir. Kayaçların bileşimlerinde bulunan minerallerin değişik renk ve genleşme katsayıları du olayı hızlandırır. Özellikle büyük çaplı minerallerde bu olay kolay gerçekleşir. Örneğin, granit bazalttan daha kolay parçalanır. Çünkü daha kaba tekstüre sahiptir. Ve hem koyu hem de açık renkli minerallerden oluşur. Nihayet parçalanmış bir kaya daha büyük bir yüzeye sahip olduğundan masif bir kayadan daha fazla ısının etkisi altındadır(Özbek,1990).
4. 7. Toprak Verimliliği:
Sıcaklık, bitki kökleri tarafından suyun alımını da etkiler. Yine bitki köklerince suyun alınması sıcaklığın etki düzeyi, bitki türleri arasında değişiklik gösterir. Bununla birlikte, sıcak bölge koşullarına uyarlanabilmiş bir çok bitki, kök bölgesinin sıcaklığında 0 ºC ile 60-70 ºC arasında görülen bir artışla su alımını da arttırır. Artık bu sıcaklık derecesinin üstünde suyun köklerce alımında bir düşme olur(Tisdale,Nelson,1982).
Düşük toprak sıcaklığı, bitki kökleri yoluyla su alımı üzerine yaptığı etki sonucu, bitkilerin gelişimini olumsuz yönde etkilemektedir. Toprak sıcaklığı düşükse ve bitkide fazla terleme yapıyorsa, dokuların dehidrasyonu yani susuz kalması nedeniyle bitki zarar görebilir. Bitkilerin su alımı üzerinde sıcaklığın etkisi kısmen, suyun akışkanlığında, hücre zarı geçirgenliğinde ve kök hücrelerinin fizyolojik aktivitesinde görülen ya da olagelen değişmelerin bir sonucu olarak açıklanabilir. Toprağın su durumu da bir dereceye kadar sıcaklıktan etkilenir. Çünkü, her zaman olmasa bile, toprak yüzeyinden suyun evaporasyonu veya buharlaşmasıyla yitme hızı sıcak havada daha fazladır.
Sıcaklık, mineral bitki besin elementlerinin bitkilerce alımını da etkiler. Birçok bitki türleri üzerinde yapılmış bulunan sayısız denemelerden elde olunan sonuçlar, içinde mineral bitki besin elementlerini içeren çözeltilerden kök absorpsiyonunun, düşük toprak sıcaklıklarında yavaşlamakta olduğunu gösterir. Buna neden olarak respirasyon (solunum) işlevinin ya da hücre zarı geçirgenliğinin azaltılmış olması ileri sürülebilir(Tisdale,Neson,1982).
Sıcaklığın, patates bitkisinin besin elementleri alımı üzerinde yaptığı etki, grafik 1'de sunulmuş bulunan verilerce gösterilmiştir; Şekilde sıcaklığın, hem bitki köklerinde ve hem de toprak üstü kısmında içerilen çeşitli bitki besin elementlerinin içeriği üzerine yaptığı etkiye özenle dikkat ediniz. Örneğin hem köklerde ve hem de toprak üstü bölümünde, fosfor içeriğinin sıcaklığın yükselmesi ile arttığı saptanmıştır. Öte yandan sıcaklığın yükselmesi ile köklerin potasyum içeriğinde bir azalma olduğu da bulunmuştur(Tisdale,Nelson,1982).
5.Türkiye’de toprak sıcaklık rejimleri:
Her pedon horizonlarında hemen hemen aynı olan bir yıllık ortalama sıcaklık değerine sahiptir. Bu değer yıllık ortalama hava sıcaklığı ile yakından ilişkilidir. Fakat toprak üzerinde kar örtüsü veya ormanlarda olduğu gibi bitki örtüsü ve organik horizon bulunduğunda sapmalar olur (Dinç ve ark,99).
Toprak sıcaklığı günlük sıcaklık değişmelerinden etkilenmeyen yüzeyden 50cm. derinlikte ölçülür. Bu nedenle aşağıdaki toprak sıcaklık rejimi sınıflarının tamamı 50 cm. derinlikteki ortalama sıcaklık değeri esas alınarak yapılmıştır (Dinç ve ark.,99).
5. 1. Cryic (soğukluk) sıcaklık rejimi:
Yıllık ortalama toprak sıcaklığı 50 cm derinlikte 0 ºC-8 ºC arasında olduğu Kuzeydoğu Anadoluda’ki 2000m’nin üzerinde Mescit, Karasu-Aras, kaçkar, Cilo-Sat, ve Bolkar Dağlarının yüksek kısımlarındaki toprakları kapsamaktadır. Bu sahalarda yılın yaklaşık 4-6 ayı karla kaplı geçmektedir(Dinç ve ark.1999).
5. 2. Mesic (orta) sıcaklık rejimi:
Yıllık ortalama toprak sıcaklığı 50 cm derinlikte 8 ºC veya daha fazla ve fakat 15 ºC’den daha düşük ve yaz döneminde ortalama toprak sıcaklığı ile kış sıcaklığı arasındaki farkın 5 ºC’den fazla olduğu toprakları kapsamına almaktadır. Bu sıcaklık rejimine ait topraklar, Güneydoğu Anadolu’nun alçak kısımları ile Ege ve Akdeniz kıyı şeridinin ve yüksek dağlık alanlarımızın dışında bulunan tüm bölgelerimizde görülmektedir(Dinç ve ark.1999)
5. 3. Thermic sıcaklık rejimi:
Yıllık ortalama toprak sıcaklığı 50 cm derinlikte 15 C veya daha fazla, fakat 22 C’den daha düşük, yaz ile kış arasında toprak sıcaklığı 5 C’den fazla olduğu alanların toprak sıcaklık rejimi olan bu sıcaklık rejimi, Ege, Akdeniz ve Güneydoğu Anadolu bölgesinin 1000 m’den düşük sahalarındaki topraklarda görülmektedir(Dinç ve ark.1999)
5. 4. Frigid (soğuk) sıcaklık rejimi:
50 cm derinlikte yıllık ortalama toprak sıcaklığı 8 C’den daha düşük ve ortalama yaz sıcaklığı ile ortalama kış sıcaklığı arasındaki fark 5 C’den fazla olan alanların topraklarını içermektedir. Cryic sıcaklık rejiminden farklı olarak toprak yaz aylarında daha sıcaktır. Bu sıcaklık rejimine ait topraklar, genel olarak 1500 m’nin üzerindeki dağlık alanlarımızda çok yaygındır ve Bolkar-Aladağlar, Uzunyayla ile Doğu Anadolu’daki dağlık alanlarda bulunmaktadır(Dinç ve ark.1999).