Kimyaya fazla girmeden
Katyon Değişim Kapasitesi (Cation Exchange Capacity - CEC) nasıl açıklanır, epeyce uğraştım. Sonuçta, internette bir benzetme buldum. Öyle bir şey hayal edinki, elinizde bir kavanoz dolusu çeşitli renklerde jelly bom olsun.
Bu kavanozun jelly bom ile tamamen dolu olduğu durumda kavanoz için bunu kavanozun Jelly Bom Tutma Kapasitesi olarak adlandırabiliriz. Bu kavanozun içinden bir jelly bom aldığınızı düşünün. Ancak kesin bir kural var, kavanoz her durumda jelly bom ile dolu olmak zorunda. Bu yüzden aldığınız her jelly bom yerine bir tane yenisini eklemek zorundasınız.
Bu durumu şöyle özetleyebiliriz. Burada dolulukla birilikte kaç tane değiştirilebilir jelly bom olduğu da önemlidir. İşte buna kavanozun
Jelly Bom Değişim Kapasitesi diyeceğiz.
İki kısa tanımla başlayacak olursak:
Anyon: Negatif (-) elektrik yüklü iyonlar.
Katyon: Pozitif (+) elektrik yüklü iyonlar.
Topraktaki
Katyon Değişim Kapasitesi' de buna benzerdir. Fiziksel tanımıyla
negatif (-) elektrik yüklü toprak kolloidleri tarafından tutulabilir katyonların
(pozitif (+) elektrik yüklü iyonlar) toplamıdır.
Bunlardan
Ca++, Mg++, K+, NH4+ bitkilerin alabileceği formdaki makro besin elementleridir.
Zn+, Fe++, Mn+, Cu+ ise bitkilerin alabileceği formdaki mikro besin elementleridir.
Na+, H+ olarak belirtilen katyonlar ise toprağın fiziksel yapısı üzerinde çok etkilidir
Bu katyonların hepside,
kolloidlere bağlı olarak toprakta bulunur ve bitkilerin beslenmesi için çok önemlidir.
Kil ve humus partikülleri o kadar küçüktürki su içersinde saatlerce asılı kalabilirler. Bu türden sıvı içinde asılı duran iyonlara
kolloid denir. Toprakta iki tür kolloid vardır. Bunlar
kil minerali ve humus dediğimiz organik partiküllerdir (parçacık).
Kil ve humus partikülleri toprakta
anyonlar gibi davranır ve katyonları çekerler. Bu partiküllerin hepsi bir veya birden fazla katyonu kendisine çeker. Ki bunların en önemlisi
kalsiyum, magnezyum, sodyum, potasyum ve hidrojendir.
Bazı toprak yapılarına göre CEC değerleri;
| Toprak Yapısı | CEC Sınırları (meg/100 gr toprak)* |
|---|
| Kumlu | 2 – 6 |
| Kumlu – Tınlı | 3 – 8 |
| Tınlı | 7 – 15 |
| Killi – Tınlı | 10 – 18 |
| Killi | 15 – 30 |
* Miliekuvalant/100 gr toprakta
Örnek:
100 gr tınlı toprak normalde en az 7 miligram en çok 15 miligram katyonu bünyesinde bulundurur. Ortalama bitki kök derinliği 80 cm olarak alınırsa 1 dekarda bitki köklerinin geliştiği derinlikte 800 m3 toprak bulunur:
800 m3 x 2 ton/m3 (toprağın özgül ağırlığı) = 1600 ton toprak = 16.000.000 adet 100 gr’lık kütle
16.000.000 x 7 meq = 112.000.000 meq = 112 kg katyon (minimum)
16.000.000 x 15 meq = 240.000.000 meq = 240 kg katyon (maksimum)
Bu hesaplamada görüldüğü üzere 80 cm derinliğinde 1 dekar tınlı toprakta;
112 kg ile 240 kg arası değişebilir katyon bulunur. Aslında aynı toprak kütlesinde bulunan toplam katyon miktarı bu değerin 10 – 15 katı kadardır. Ancak bunların bitki tarafından alınabilen miktarı
(CEC) 112 – 240 kg’dır.
Katyon değişim kapasitesi yukarıdaki örnekte görüldüğü gibi her toprak için farklıdır ve topraktaki
biyokimyasal aktivite için çok önemlidir.
CEC, ayrıca toprağın fiziksel yapısı üzerinde oldukça etkilidir. Örneğin topraktaki
kalsiyum ve magnezyum oranı toprağın yapısı üzerinde belirleyici öneme sahiptir. Herhangi bir toprakta diğer koşullar aynı kalmak koşuluyla
Kalsiyum:Magnezyum oranı toprak yapısını aşağıdaki gibi etkilemektedir.
Topraktaki Kalsiyum:Magnezyum oranı 2’den düşükse toprak kuruduğunda çok sert, ufalanamaz bir yapı kazanmaktadır. Yine toprakta magnezyum ve sodyum çok yüksekse toprakta tuzluluk oluşacak ve toprak kuruduğunda üzerinde bir kaymak tabakası oluşacaktır. Her iki durumda da toprak yeterince havalanmayacak ve topraktaki
anaerobic patojen mikroorganizmalar baskın duruma geçecektir.
| Oran | % Ca | % Mg | Ca:Mg | % Na | Toprak Koşulları |
|---|
| Düşük/Düşük | <%40 | <%12 | >2:1 | <%5 | Zayıf yapı; yarı ufalanabilir |
| Düşük/Yüksek | <%40 | >%20 | <2:1 | <%5 | Zayıf yapı; sert yapı, ufalanamaz |
| Yüksek/Düşük | >%65 | <%12 | >4:1 | <%5 | Zengin yapı, ufalanabilir |
| Yüksek/Yüksek | >%65 | >%20 | <4:1 | <%5 | Zengin yapı, yarı ufalanabilir |
Katyon değişim kapasitesi içinde uluslararası dolaşımda doların temel para birimi olması gibi, CEC içinde
Hidrojen temel katyondur. Topraktaki bir çok biyokimyasal aktivite hidojene bağımlıdır. Örneğin bitki kökleri
zayıf asitleri salgılar (hidrojen iyonları) ve bu asit topraktaki bazik maddeler ve diğer organik maddeler ile reaksiyona girerek bitki köklerinin emebileceği tuzlar toprakta oluşur. Bu türden asitleri
mikoriza mantarlarıda salgılamaktadır.
Bu yüzden eğer toprakta bir problem varsa öncelikle topraktaki katyon değişim kapasitesini düzenlemek zorundayız. Bunun için, tarım kireci, dolomite, jips
vb. kullanabiliriz.
Bu uygulamadan 6 ay sonra toprağa organik gübre vermeliyiz. Aksi durumda verdiğimiz gübre herhangi bir işe yaramayacaktır. Bu sürede yapraktan beslemeye ağırlık vermeliyiz.
Her organik gübrelemeden sonra topraktaki mikroorganizma sayısını artırmak için gübre ile birlikte veya gübreleme sonrası biyo aktivatör dediğimiz EM ve mikroorganizma içeren diğer mikrobiyal gübreleri uygulamalıyız.
Verimli bir toprakta toprak mikroorganizmalarının populasyonu aşağıdaki gibi olmalıdır. Daha bu konunun ilk mesajlarında açıklandığı gibi iyi bir toprakta organik maddelerin miktarı, toplam toprak kütlesinin %5-7' sini oluşturur. Bu %5-7 lik kısmın %85’i humus, %10’u bitki kökleri ve geriye kalan %5’i ise toprak canlılarından oluşmaktadır. Toprak canlılarının besin dönüşümü aşağıdaki şekildeki gibi gerçekleşmekte ve bir sonraki tabloda bu %5’lik kesim içerisindeki ideal oran verilmektedir.
| Mikroorganizma Türü | Oran |
|---|
| Lactic acid bacteria | % 17 |
| Yeast (Maya) | % 16 |
| Photosynthetic bacteria (Fotosentetik Bakteri) | % 13 |
| Actino-bacteria (Aktinomisetler) | % 21 |
| Fungi (Mantar) | % 33 |
Bu koşulları bir kez sağladıktan sonra, toprak testlerini düzenli olarak kısa aralıklarla yaptırmalıyız. Böylelikle ters giden bir şeye hızlıca müdahale etme şansımız olur.
Not: Bu bilgilerin hazırlanmasında, Agrochem Teknik Bülteni ve Ted Mikhail ve Elaine Ingham'ın yazılarından yararlanılmıştır. Hem Ted hem de Elaine'nin kendi geliştirdikleri toprak test sistemleri var. Keşke buna benzer ölçümler Türkiye'de de olsa.