Toprakta Suyun Tutulması ve Hareketi

Toprakta suyun tutulması, biyolojik gelişmeyi önemli ölçüde etkiler. Tutulma, iki etmen tarafından belirlenir. Bunlar su-hava veya su-katı fazlar arası ortak sınırda oluşan kuvvetlerdir. Değinilen etmenler, geniş ölçüde toprakların büzülme özelliklerinden kaynaklanır.

Suya doygun bir toprak kütlesi, suyunu kaybetmeye başladığında toprak parçacıkları arasındaki suyla dolu gözeneklerin bir bölümüne hava girmeye başlar. Böylece su-hava fazları arasında yüzey gerilim kuvvetlerinin etkisiyle bir seri iç bükey yüzey meydana gelir. Eğer toprak, büzülme özelliği gösteriyorsa, suyunu boşaltan gözeneklere, toprak parçacıkları birbirine yaklaşarak, hava girmesini önler. Büzülmeyen topraklarda ise bunun karşıtı bir durum söz konusudur. Toprak suyu dışarı alındıkça hava dolan gözeneklerde yüzey gerilim kuvvetleri gelişir ve suyu dışarı çeken kuvvetlerle dengeye gelir. Bu koşulda, suyu topraktan çekmek için daha büyük kuvvetlerin uygulanması gerekir.

Büzülen topraklarda, öte yandan, negatif yüklü toprak kolloid parçacıkları, toprak suyunda serbest halde bulunuyorlarsa birbirlerini iterek su moleküllerine karşı en büyük hidrasyon kuvvetlerinin oluşmasını sağlarlar. Toprak suyunun dışarı çekilmesi durumunda bir birine yaklaşan kolloid parçacıkların bir birini itme kuvvetleri maksimum değere ulaşır. Parçacıkların birbirlerini itme kuvvetiyle suyu dışarı çıkarmak için uygulanan kuvvetler dengeye geldiklerinde dışarı daha fazla su çekilemez. Doğada yüzey gerilim kuvvetleriyle toprak kolloid parçacıklarının bir birlerini itme kuvvetleri, toprak suyunun tutulmasını birlikte etkilemektedirler.

Toprakta suyun tutulmasını etkileyen diğer etmenler, toprak-su-bitki ilişkilerini etkileyebilecek büyüklükte değillerdir. Örneğin, su buharı etkisindeki kuru topraklarda, suyu öncekilke kolloid yüzeylerdeki katyonlar tutar. Bunların tümü doyduktan sonra kalan suyu hidrojen bağlarıyla kolloid yüzeylere tutunurlar. Tutulan ilk sıra su molekülü oldukça dağınıktır. Zira, buradaki değişebilir katyonlar da su moleküllerini tutabilirler. Ancak, daha öncede değinildiği gibi, ilk sıra su molekülleri çok kuvvetle tutunduklarından serbest enerjileri çok düşüktür. Daha sonraki katmanlarda su moleküllerinin tutulmasında kovalent bağlar da etkili olduklarından, su moleküllerinin kat kalınlığı arttıkça, serbest enerjileri de artar. Kolloid yüzeyde tutulan su moleküllerinin birkaç molekül kalınlığından sonra aralarında biyolojik olaylar açısından bir süreklilik vardır.

Su toprağa yağış veya sulama suyu olarak girdikten sonra buharlaşma, bitkiler tarafından alınma ve drenajla kök bölgesinden ayrılıncaya dek bir birinden farklı olayların ana özdeği durumundadır. Değinilen olaylar, büyük ölçüde toprakta suyun hareket hızı ile denetlenmektedir. Toprağın yağış veya sulama suyun ile ıslanmasından, yeniden yayılıp dağılma ve sonunda kök bölgesinden ayrılmasına dek geçen olaylar ve tanımlar, gözden geçirilmiştir.

Toprak içerisindeki su, doymuş ve doymamış koşullarda olmak üzere iki değişik durumda devinir. Sulama sırasında suyun üst katmanlardan aşağılara süzülüşü, suyun dren borularına girişi, yeraltı sularının pompajı doymuş; sulamadan sonra suyun bitkiler tarafından kullanılması ise doymamış devinime örnek gösterilebilir. Doymamış koşullardaki akış, suyun tüm toprak hacminde kendisini türdeş bir emmeye uydurması ile meydana gelir. Taban suyunun yükselerek toprak yüzeyine çıkması veya yanlara akması, değinilen devinime örnek olarak gösterilebilir.