Toprak İyon Değişimi

Toprakların en önemli kimyasal özelliklerinden birisi de iyon değişimi yapabilmeleridir .Topraktaki katı ve sıvı ortamlar arasında cereyan eden katyon ve anyon geçişimine “iyon değişimi” denir. Gübreleme veya başka nedenle toprak çözeltisindeki iyon konsantrasyonu artarsa, fazla iyonlar toprak katı fazındaki sorbentler tutularak katı faza bağlanırlar. Böylece iki ortam arasındaki iyon dengesi korunmuş olur.

İyon değişimi olayı, bitki besleme ve tarımsal üretimin arttırılması açısından son derece önemli bir olaydır. Çünkü iyon değişimi sayesinde bitki besin elementlerinin yıkanarak kök bölgesinden uzaklaşması önlenmekte, üstelik bitki gereksinim duyduğunda katı fazdan sıvı faza geçen iyonlarla bitkinin gereği gibi beslenmesi sağlanmaktadır. Görülüyor ki iyon değişimi; insan ve hayvan beslenmesi üzerinde dolaylı rol oynayan temel olaylardan birisidir.

İyonları bağlamak suretiyle toprakta tutan ve gereğinde bitkinin yararlanabildiği toprak çözeltisine geçmelerini sağlayan toprak öğelerine SORBENT denir. Toprakta iyon değişimi yapabilen başlıca sorbentler:

* Kil mineralleri
* Organik madde ( Humus ) ‘dir.

Kil mineralleri ve humusun iyon değişimi yapabilmesi, bunların çeşitli nedenlerle + ve – yük kazanmalarından veya iyonlarla yer değiştirmeye uygun atom ya da atom grupları kapsamalarından kaynaklanmaktadır.

KİL MİNERALLERİ

Ayrışma olayları sonunda meydana gelen sekonder mineraller içinde en önemli olanları kil mineralleridir. Çünkü toprağın iki mikrondan küçük fraksiyonu en aktif fraksiyonudur. Bu aktiflik kil minerallerinden ileri gelir. Toprakların fiziksel ve kimyasal özellikleri bitki-gübre ilişkileri, toprakların sınıflandırılmaları, iyon değişimi gibi tarımsal açından çok önemli konular kil minerallerinin yapı ve özellikleriyle ilişkilidir. Kil mineralleri dizilişlerine göre iki tabakalı veya üç tabakalıdırlar.

İki tabakalı kil mineralleri

1 tabaka Al Oktaheder

1 tabaka Si Tetraheder

Üç tabakalı kil mineralleri

1 tabakalı Si Tetraheder

1 tabaka Al Oktaheder

1 tabaka Si Tetraheder ‘den oluşmuştur.

ORGANİK MADDE

Toprakta organik maddenin kaynağını bitkisel artıklar oluşturur. Bitkilerin gerek toprak üstü kısımları gerekse kökleri toprakta kalarak toprağı organik madde sağlarlar. Ayrıca toprağa ahır gübresi vermek, yeşil gübreleme yapmak ve anız bırakmak toprağın organik madde kapsamını artırmaya yönelik tedbirlerdir.

Toprağa düşen bitki artıkları ayrışmaya uğrar. Ayrışma mikroorganizma faaliyetiyle gerçekleşir. Ayrışma sonucu humus meydana gelir. Humus’ un belirli bir bileşimi yoktur. Çünkü homojen bir madde değildir. Bitki dokularının ayrışma ürünleri olan lignin, karbonhidratlar ve proteinler birleşerek “ lignoproteinat ” bileşiklerini oluştururlar. Bu bileşikler de hidrojen ve bazlarla birleşerek humatları ve hümik asitleri meydana getirirler. Humus, humik asitlerin ve humatların ileri derecede ayrışmış bitki artıklarıyla karışmasından oluşan koyu renkli ve heterojen bir karışımdır.

Bu açıklamalardan da anlaşıldığı gibi organik madde iki fraksiyondan meydana gelmektedir.

1. Hümik olmayan maddeler
2. Hümik madde fraksiyonları

* Fulvik asitler
* Humik asitler
* Hüminler

1. Hümik Olmayan Maddeler: Bunlar ölü, bitkisel ve hayvansal artıklardır. Hümik madde fraksiyonlarının kaynağını oluştururlar. Yani hümik madde fraksiyonları bunlardan meydana gelirler. Hümik olmayan maddeler grubuna proteinler ve diğer azotlu bileşikler, karbonhidratlar, organik asitler, yağlar, mumlar, alkoller gibi bileşikler girerler. Bu maddeler hümik maddelere oranla daha kolay ayrışırlar. Bu yüzden heterotrof organizmalar için enerji kaynağıdır. Böylece toprakta biyolojik aktivite artmaktadır.
2. Hümik Maddeler: Yüksek polimer yapıya sahip organik bileşliklerdir. Hümik olmayan ayrışmasından meydana gelen fenol, monosakkarit, aminoasit ve peptid gibi basit organik bileşiklerden oluşurlar. Çeşitli çözücülerde çözünürlüklerinin farklılığı nedeniyle fulvik asit, hümik asit vee hümin fraksiyonları birbirinden ayrılabilmektedir. Örneğin dekalsifiye edilmiş toprak, alkali çözeltilerle çalkalanırsa fulvik ve hümik asitler topraktan ekstre edilir. Süzüntüye asit eklenirse hümik asitler çöker. Çökmeyen kısımda ise fulvik asitler bulunur. Hümik maddelerin yapıları üzerine, iklim, ilk oluşum maddeleri, inorganik maddeler etki eder.

Tarım toprakları içerdikleri organik maddeler itibariyle şöyle sınıflandırılır.

%1'den az Çok Az
%1-15 Yetersiz
%1.5-2.5 Orta
%2.5'den fazla Yeterli

Organik maddenin tarımsal önemi aşağıdaki gibi özetlenebilir.

1. Toprakların gevşek ve geçirgen bir yapı kazanmalarını sağlar. Böylece toprağın havalanma ve su tutma kapasitesi artar.
2. Toprağın agregatlaşmasını sağlar. İyi bir strüktür oluşturur. Toprak zerrelerini birbirine yapıştırarak erozyonu önler.
3. Organik maddenin ayrışmasıyla oluşan bitki besin maddeleri toprak verimliliğini de artırır.
4. Toprak mikroorganizmalarını yaşamları için gerekli besin ortamı organik maddedir. Mikroorganizmalar beslenmek ve enerji sağlamak amacıyla organik maddeyi ayrıştırırken bitki besin maddelerinin serbest hale geçmesine neden olur.
5. İyonları torakta tutarak yıkanmalarını önler. Sorbent olarak görev yapar.
6. Toprak ısısını korur.