Toprak Sıcaklığı ve Havalanması
Toprak sıcaklığı ve havalanması, toprak ortamının termal ve gazsal bileşenlerini oluşturmakta olup, biyolojik ve kimyasal süreçlerin hızlarını ve köklere ve mikroplara oksijen tedarikini yönetmektedir.
Tanım
Toprak sıcaklığı, yüzeydeki enerji değişimi ve profil boyunca ısı iletimi sonucunda ortaya çıkan toprağın termal durumudur; toprak havalanması ise toprak gözenek alanı ile atmosfer arasında oksijen, karbondioksit ve diğer gazların değişimidir.
Kapsam
Bu konu, toprak sıcaklık rejimini belirleyen ısı dengesi ve termal özellikleri, toprak havasının bileşimini ve değişimini, havalanma, su içeriği ve toprağın redoks durumu arasındaki bağlantıyı kapsamaktadır. Ayrıca, su ile birlikte toprağın fiziksel resmini tamamlayan gaz ve ısı fazlarını ele almaktadır.
Temel sorular
- Toprak sıcaklık rejimini gün ve yıl boyunca ne kontrol etmektedir?
- Toprak havasının bileşimi nedir ve atmosferle nasıl bir değişim içindedir?
- Su içeriği havalanmayı ve oksijen tedarikini nasıl yönetmektedir?
- Sıcaklık ve havalanma biyolojik ve kimyasal süreçleri nasıl etkilemektedir?
Anahtar kavramlar
- Toprak yüzeyi enerji dengesi
- Termal iletkenlik ve ısı kapasitesi
- Toprak sıcaklık rejimi
- Toprak havası bileşimi
- Gaz difüzyonu ve hava dolu gözeneklilik
- Havalanma, su basması ve redoks
Temel kuramlar
- Toprak ısı dengesi ve iletimi
- Toprak sıcaklığı, yüzey enerji dengesi ve ısının profile iletimi ile belirlenmektedir; termal iletkenlik ve ısı kapasitesi su içeriğine güçlü bir şekilde bağlı olduğundan, ıslak topraklar daha yavaş ısınır ve soğur.
- Havalanma ve gaz difüzyonu
- Oksijen, köklere ve mikroplara esas olarak hava dolu gözenekler aracılığıyla difüzyon yoluyla ulaşmaktadır, bu nedenle havalanma gözenekliliğe ve su içeriğine bağlıdır; gözenekler suyla dolduğunda, difüzyon çökmekte ve toprak anaerobik hale gelerek redoks durumunu değiştirmektedir.
Mekanizmalar
Yüzeydeki radyasyon, iletim, konveksiyon ve gizli ısı değişimi, toprağın ısı girdisini belirlemekte olup, bu ısı aşağı doğru iletilmekte, derinlikle birlikte sönümlenmekte ve gecikmekte, böylece günlük ve mevsimsel sıcaklık dalgaları üretilmektedir. Toprak havası, kök ve mikrobiyal solunum nedeniyle atmosferden daha fazla karbondioksit ve daha az oksijen içermektedir; oksijenin yenilenmesi esas olarak hava dolu gözenekler aracılığıyla difüzyon yoluyla gerçekleşmektedir. Su gözenekleri doldurduğunda, gaz difüzyonu keskin bir şekilde azalmakta, oksijen tükenmekte ve toprak anaerobik hale gelerek kimyasını ve biyolojisini değiştirmektedir.
Klinik önem
Toprak sıcaklığı tohum çimlenmesini, kök büyümesini ve besin döngüsü hızlarını kontrol ederken, havalanma köklerin ve aerobik mikropların yeterli oksijene sahip olup olmadığını belirlemektedir; toprakları yeterince sıcak ve havalandırılmış tutmak için drenajı, bitki örtüsü kalıntılarını ve sıkışmayı yönetmek, mahsul verimliliği ve denitrifikasyon gibi kayıpları sınırlamak açısından önem taşımaktadır.
Tarihçe
Toprak termal rejiminin incelenmesi, toprak yüzeyi enerji dengesine uygulanan klasik ısı iletim teorisinden yararlanmıştır; toprak havalanması üzerine yapılan araştırmalar ise gaz difüzyonu, su içeriği ve redoks kimyasını ilişkilendirerek gaz ve ısı fazlarının toprak işlevindeki rolünü ortaya koymuştur.
Öne çıkan isimler
- Daniel Hillel
- Nyle C. Brady
- Ray R. Weil
İlgili konular
Temel eserler
- hillel1998
- brady2016
Sıkça sorulan sorular
- Su basmış topraklar neden oksijen açısından fakirleşir?
- Oksijen toprağa esas olarak hava dolu gözenekler aracılığıyla difüzyon yoluyla ulaşmaktadır, bu da su içindeki difüzyondan binlerce kat daha hızlıdır; gözenekler suyla dolduğunda, solunum devam ederken oksijen tedariki çökmekte ve bu nedenle toprak hızla anaerobik hale gelmektedir.
- Islak topraklar ilkbaharda neden daha yavaş ısınır?
- Su yüksek bir ısı kapasitesine sahiptir ve gelen enerjinin çoğu sıcaklığı yükseltmek yerine buharlaşmasına gitmektedir, bu nedenle ıslak topraklar ısınmak için daha fazla enerjiye ihtiyaç duymakta ve ilkbaharda daha kuru topraklara göre geride kalmaktadır.