Mikrobiyoloji ve Toprak

[Dogasever]

Kil sözcüğü iki farklı bakış açısından tanımlanabilir. Birincisi tarımsal açıdan diğeri ise mineral bilimi açısından. Tarımsal açıdan kil, toprağın içinde boyutu 2 mikrondan daha düşük olan toprağın bileşenidir. Yukarda mineralojik açıdan tanımlamaya çalıştığım kil ise, silisyum oksit ve aluminyum oksit tabakalarından meydana gelir. Temel birimi çok iyi tanımlanmış kristal yapısına sahip levhalardan (sheet) oluşur. Tabakalar üst üste yığılmış tetrahedral silisyum oksit (silika) ve oktahedral alüminyum oksit (alumina) levhalarından oluşur. Bir levha ya bir sıra silika (Tetrahedron ya da kısaca Te) ve bir sıra aluminadan (Oktahedron ya da kısaca Ok) oluşur veya Te-Ok-Te olmak üzere üç sıradan oluşur. (Yukardaki mesaj). Doğa her zaman mükemmel değildir ve bazen bu yapıda benzer boyutlardaki katyonlar yer değiştirebilirler. Örneğin, Tetrahedron yapıdaki bazı silisyum atomları, alüminyum atomları ile yer değiştirebilir. Yani Allah her şeyi özene bezene yaratmış ama bu tür hataların ouşmasına da göz yummuş dersek yanlış olmaz. İyi ki de böyle hatalar olmuş yoksa halimiz nice olurdu. Bakın Tetrahedral levhadaki bazı silisyum atomlarının yerine yanlışlıkla Alüminyum atomları gelince neler oluyor görelim. Si +4 değerlidir. Yani rahatlaması için 4 serbest elektrona ihtiyacı vardır. Alüminyum ise +3 değerlidir. Yani rahatlaması için 3 elektrona ihtiyacı vardır. Kil levhası içine Silisyum yerine Alüminyum girince, daha önceden silisyumu rahatlatan eksi (-) yüklerden biri açıkta kalıyor (Yukardaki mesajlardan hatırlarsanız bu eksi yükler oksijen atomunun etrafında dolşaan serbest elektronlardan geliyordu!). Sonuçta kil tabakasının tamamında eksi yük fazlalığı ortaya çıkıyor. (Tüm tabakada milyarlarca atom var ve yine birçok sayıda silisyum atomu kazayla alüminyum atomuyla yer değiştirebiliyor.) İşte kil tabakası bu yüzden eksi yüklü. Şimdi de eksi yüklü bu kil tabakasının rahatlamaya ihtiyacı var. Artı yüklü ne bulursa üstüne yapıştırıveriyor. Toprağın içindeki sıvı fazda çözünmüş halde bulunan Kalsiyum (Ca+2) Magnezyum (Mg+2) ve Amonyum gibi pozitif (artı) yük taşıyan iyonlarda (besin maddeleri ve diğer mineraller) kil tabakasına gidip yapışarak bu rahatlatma görevini görüyorlar. Aslında her şey bir kazayla başlamış gibi görünse de tıkır tıkır saat gibi işliyor.

[Dogasever]

Atom düzeyinde kilin yapısına baktık. Şimdi de atom düzeyindeki bu yapıyı belirli bir hiyerarşi içinde adım adım gerçekte toprak içindeki kilin yapısı ile ilişkilendirelim:


Resim 1


Resim 2

Toprakta kil tabakaları serbest değildir ve daima karmaşık yapılar halindedir. Bu tabakalar birbirine paralel şekilde yığılmış yığınlar halindedir. Tabakalar arasında boşluklar da vardır. Bu tabakalar arasındaki boşluklara susuz ya da sulu katyonlar ve su da girebilir. Kil mineralleri hiyerarşik olarak 3 düzeyde organize olabilirler. (Toprakta 3 farklı düzeyde bulunabilirler).

1) Bir kil levhası aradaki boşlukla birlikte temel yapı birimini temsil eder. (Şekil 1). Buna Birinci yapı diyelim. Bu yapı ayrıca şekil 2’de de Sheet (levha) olarak bir çizgi olarak görülebilir.

2) Levhaların düzenli biçimde istifi (yığılması) ikinci yapısal düzeyi temsil eder (Şekil 2’de tek çizginin altında görülen üst üste çizgiler, her biri bir levha olmak üzere)

3) Toprakta ayırt edilebilen parçacıklar halinde görülen ise üçüncü yapısal düzeydir ve şekil 2’de düzenli çizgilerin altındaki şekildir. (Buna bir yere kadar içerdiği düzenlilikten ötürü kristalimsi yapı da diyebiliriz)
4) Son olarak da yukarda madde 3’de bahsedilen parçacıklar bir araya gelerek 3 boyutlu topaklar (assemblages) oluştururlar. Kil parçacıklarının aralarında gelişigüzel boşluklar olduğuna dikkat ediniz. Kil içinde su iki farklı yerde bulunur. Biri levhaların yüzeylerindedir. Diğer su bulunan yer ise, topakların içindeki Madde 4’te bahsettiğim boşluklardadır. Bu boşluklardaki su kapiler gücün etkisiyle yerinde durmaktadır. İşte bu kapiler gücün etkisi altında olan su, bitkilerin ve mikroorganizmaların kullanımına sunulur.

Kil, yukarda bahsettiğim özelliklerinden ötürü topraktaki en reaktif mineral bileşendir. Bu reaktiflik sayesinde, toprağın kimyasal, biyolojik ve fiziksel özelliklerine önemli derecede katkıda bulunur. İklim değişikliklerinden ve sulama, drenaj, gübre uygulanması, sıkıştırma ve toprağın koşullandırılması gibi kültürel uygulamalardan kaynaklanan harici fizikokimyasal ve fiziksel koşullara karşı son derece hassastır.

Kaynak: Soil Fragile Interface, P. Stengel, S. Gelin, Science Publishers Inc., ISBN: 1-57808-219-6, 1998, Sayfa 4-7