Alm. Erd (f), Boden (m), Fr. Terre (f), İng. Soil, earth. Yeryüzünün, üzerinde bitkiler yetişen ve kayaların, taşların parçalanması ve bozunmasiyle meydana gelen en üst tabakası. Bütün canlılar doğrudan doğruya veya dolaylı yoldan yaşamaları için toprağa bağlıdır. Kayalık, çöl ve buzul olan yerlerde toprak ve bitkiye pek rastlanmaz.

Toprak derinliği, bitki veya canlıların bulunduğu katmanın veya ana kayaya kadar olan tâneli kısmın kalınlığı olarak ölçülür. Bu tâneli, gevşek tabakaya regolit adı verilir. Bitki ve mikroorganizmalar regolitin üst katmanlarında bulunur. Çözünen tuzlar ve organik bileşikler kurak bölgelerde yüzeyde toplanır, sulak bölgelerdeyse alt tabakalara iner ve yağışların akışa geçmesiyle yıkanarak uzaklaşır. Bunun sonucu olarak uzun çağlar boyunca başka bir jeolojik etki olmaması hâlinde regolit malzemesinde düzenli bir tabakalaşma meydana gelir ve zonlar hâsıl olur. Regolitin özellikleri ana kayadan kimyevî bakımdan farklıdır ve biyolojik hâdiselerin yer aldığı üst katmanları topraktır. Toprak kalınlığı yerine göre 5 cm ile 3 metre arasında değişmektedir.

İnsanoğlunu toprak besler. Özellikleri bilinerek işletilirse yenilenebilen ve ıslâh edilebilen bir kaynak hâline gelir. Gerekli zirâat kâidelerine uyulmadan kullanılırsa verimliliği düşer ve hattâ bütünüyle ortadan kalkabilir. Yeniden teşekkülü mümkün olmayabilir. Toprak gerektiği gibi korunursa sürekli olarak en yüksek bir düzeyde ürün verebilir.

Toprak canlılığını üzerinde ve içinde yaşayan canlılar, bilhassa mikroorganizmalar, mantar, nematod, solucan ve küçük memeliler sâyesinde korur. Bu canlılar azot çevriminde temel adımlardan birisini temin ederler. Solucanlar, köstebekler, fareler ve benzerleri zemin içinde açtıkları tünel ve boşluklarla toprağın havalanmasını ve yağış sularının emilmesini temin ederler. Toprakta tetanos gibi öldürücü hastalıklara sebep olan mikroorganizmalar bulunduğu gibi, birçok hastalığın tedâvisinde kullanılan penisilin ve streptomisin gibi küfler de bulunur. Ormanken yanarak veya tarlayken sap yakılarak canlılığını kaybeden toprak zirâate elverişsiz hâle gelir; başka bir deyişle küser; yağış sularıyla birlikte taşınarak kaybolur; erozyon meydana gelir. Küsmüş toprağın sun’î gübre kullanılarak ilk verimliliğinin kazandırılması mümkün değildir. Canlılığı kaybolmamış toprak için de en uygun ve iktisâdî gübre tabiî olarak hayvan dışkıları ve idrarıdır. Sun’î gübre hem daha pahalıdır ve hem de çözünürlükleri yüksek olduğundan yağış sularıyla kolayca uzaklaştırılarak tesirleri azalır.

Toprağın kaynağı ve teşekkülü: Regolit tabakasının üst kısımları çoğu zaman milyonlarca yıllık ömürleri boyunca rüzgâr, su ve buzul hareketi sonucu bir yerden diğerine taşınmış, yer değiştirmiştir. Regolitin, fizikî, kimyevî ve hayâtî tesirlerle kendi için tabakalaşma meydana gelecek kadar bir müddet aynı yerde kalan kısmına toprak denilmektedir.

Regolit, ana kayanın parçalaması ve içindeki minerallerin bozunması neticesinde teşekkül eder. Isınıp soğuma, donma çözülme ve ıslanma kuruma çevrimlerinin doğurduğu genleşme ve büzülme, kayaların küçük parçalara ayrılmasına sebep olur. Bileşimlerindeki minerallerin, atmosferin oksijeni ve suyu ve biyolojik menşeli de olabilen karbonik, nitrik ve sülfürik asitle tepkimeye girerek kimyevî bozunma meydana gelir. Bu bozunmalar regolitte toprak teşekkülünü doğurur. Bölgenin sulak, yağışlı veya kuraklığına bağlı olarak toprağın bileşenleri alttaki veya üstteki zonlara taşınırlar. Böylece zonlar arasında renk, kimyevî bileşim tâne boyutu gibi karakteristikleri bakımından farklar zamanla artar. Yüzeyden îtibâren zonlar A, B, C, olarak ve alt zonlar A1, A2, B4, C3 şeklinde isimlendirilir.

A zonları, atmosfer tesirine en çok maruz kalan kısımlardır. Soğuk ve yağışlı bölgelerde çözme ve yıkama sebebiyle demir ve alüminyum oksit bakımından fakirleşir, silis bakımından zenginleşir. Sıcak ve yağışlı tropikal bölgelerde ise bunun tersi olur; kılcallık ve buharlaşma neticesinde çözünürlüğü yüksek olan oksitler satıhtaki A zonuna taşınır. Mutedil iklimli yerlerdeyse A ve B zonlarında oksitler homojen olarak dağılırlar. Ayrıca teşekkül eden çok ince tâneli, hidrate demir, alüminyum ve silisyum oksit ihtivâ eden kil mineralleri yağış sularıyla taşınarak B zonunda toplanır.

C zonları ise A ve B zonlarının anası durumundadır. Ancak yeryüzünde her bölgede bu üç zonu ve D tabakasını bâriz olarak görmek mümkün olmayabilir. Bâzı hallerde A ve B zonları yağışlarla aşınmış, erozyona uğramış olabilir. Teşekkülünü tamamlamamış topraklarda B zonu görülmeyebilir. Ayrıca C zonu çok kalın olduğu zaman D tabakası bulunmayabilir.

Atmosfer tesirinden başka toprak meydana getirebilen diğer bir kaynak da nispeten serin bölgelerdeki bataklıkların tabiî veya sun’î olarak kuruması neticesi ortaya çıkan ölü organik sedimantasyondur. Bataklık kurumadan önce oksijenle temas etmediğinden serin su içinde hemen hemen bozulmadan kalan organik maddeler, havanın oksijeniyle birleşerek toprağın A zonu meydana gelmeye başlar. Zamanla bu zon mineraller bakımından zenginleşir.

Toprakların özelliklerine göre işlenmesi ve uygun olan bitkinin ekilmesi verimi arttırır ve toprağı geliştirir.

Toprakların sınıflandırılması: Toprağın özellikleri bölgeden bölgeye değişiklik gösterir. Bâzan aynı tarla içinde dahi farklı topraklar bulunabilir. Jeologlar, toprak bilimciler, çiftçiler, mühendisler ve diğer meslek erbâbından kimseler kendi bilgi alanlarına ve husûsî alâkalarına göre toprakları farklı şekillerde sınıflandırmışlardır. Önceleri üzerinde yetişen mahsule veya rengine göre sınıflama yapıldığı tahmin edilmektedir. İlk sistematik sınıflamayı toprağın kaynağı olan ana kayanın cinsine ve teşekkül şeklini esas alarak jeologlar yapmışlardır.

Toprak profillerini esas alan, fizikî ve kimyevî özelliklerini de değerlendiren ve günümüz toprak biliminin temelini teşkil eden ilk sınıflama 1886 yılında Rusya’da Dokuçayev tarafından yapılmış ve 1930 yıllarında Avrupa’da yayılmıştır. Ancak bu yıllarda yapılan çalışmaların çoğu zirâatle uğraşanlara dönük olmamıştır. Sonraları toprak araştırma çalışmaları ilerlemiş ve bu bilgileri ölçülebilen özellikler cinsinden ifâde ederek sınıflamayı sayı değerlerine dayandırma temâyülü hâkim olmuştur.

Bu sınıflamaya ilâveten toprak araştırmalarının haritalar üzerine işlenmesiyle zirâate uygunluk, verimlilik, sulama, kurutma, toprak kazanma, erozyon durumu ve bâzı fizikî ve kimyevî özelliklerle ilgili özel derlemeler ortaya çıkmıştır.

Yapı ve makina mühendisliğindeyse zemin tâne boyutlarına ve mekanik davranışına göre sınıflama esastır. Bu sınıflamada zemin, üzerine yapıların oturduğu mineral menşeli tâneli bir malzemedir.

Toprak araştırmaları, bir bölgenin toprakla ilgili kaynaklarını ortaya çıkarmak gâyesiyle yapılır. Bu araştırmada toprağın çeşitli fizikî ve kimyevî özellikleri değişik noktalardan ve derinliklerden alınan nümuneler üzerinde yerinde ve laboratuvarda tecrübeler yapılarak tespit edilir. Ayrıca hava fotoğraflarından da faydalanılmaktadır. Toprağın bitki örtüsü, zirâat çeşidi, iklim gibi bilgiler de önemlidir. Pofil morfolojisi yanında bütün bu bilgiler toprak haritaları üzerine işlenir. Bu tür haritalar iyi bir arâzi kullanımı ve yerleşim bölgeleri plânlaması için gereklidir.

Toprak deneyleri ve toprağın özellikleri: Zirâî maksatlarla yapılan toprak deneyleriyle, toprağın kabaca kirece mi, gübreye mi ihtiyacı olduğu tespit edilir. Bunun için toprakta mevcut besleyici elemanların miktarları bulunur. Ziraî Donatım Kurumu laboratuvarlarının görevlerinden birisi de budur. Ayrıca zirâat okullarına ve fakültelerine bağlı toprak laboratuvarları da vardır.

Üzerinde deney yapılacak toprak nümunesinin alındığı bölgedeki toprağı temsil edilebilmesi için gereği kadar noktasından alınan toprak nümunelerinden bir harman yapılarak, deney nümuneleri bu harmandan alınır.

Toprakta ölçülen özelliklerin başlıcaları; pH değeri (asidite, alkalinite), fosfor ve potasyum, azot ve nitratlardır.

Ayrıca boron, manganez, çinko, bakır, lomipten, demir ve benzerleri için de metodlar geliştirilmiştir. Toprağın cinsine göre analiz metodları değişir. Toprak deney ve analizlerinden elde edilen neticeler bölgenin iklim, bitki örtüsü gibi husûsiyetleri de dikkate alınarak yorumlanır.

Toprakların fizikî özellikleri: Toprak içindeki canlıların ve bitki köklerinin gelişmesi, su miktarına ve sıcaklık derecesine, dolayısıyla fizikî özelliklere büyük ölçüde bağlıdır. Bu fizikî özellikler toprağın kimyevî yapısını da etkiler ve toprağın gelişmesinde ve verimliliğinde önemli rol oynar.

Toprağın bileşenleri ve yapısı: Toprağın esas yapısını içindeki mineraller ve organik maddeler meydana getirir. Su ve gaz bileşenlerse zamanla dalgalanmalar gösterir. Fazla miktarda organik artık ihtivâ edenler dışındaki toprakların organik kısmı ağırlıkça % 5’i pek aşmaz.

Toprakların zirâî yönden fizikî özelliklerini büyük ölçüde regolitin tâne boyutu iki milimetrenin altında olan kısmı tâyin eder ve topraklar bu kısım içindeki tâne boyutu dağılımına göre sınıflanır. Ancak mühendislik yönünden 150-200 mm çapa kadar olan tâneler ve bâzı hallerde kaya parçaları da sınıflamada ve târiflerde esas alınır.

Topraklarda, zemin nümunelerinde, beton agregaları ve benzeri tâneli malzemelerde hangi çaptaki tânelerden ne miktarda bulunduğu, yâni tâne boyutu dağılımı, çeşitli göz boyutlarına sâhip eleklerden elenerek tâyin edilir. Beton agregası olarak kullanılacak mineral esaslı tâneli malzemenin tânelerinin mekanik mukavemetinin yüksek, alkali ortamda bozulmayan, şişmeyen taşlardan teşekkül etmesi ve içindeki kil, silt ve organik maddelerin belirli bir miktarın altında olması istenir. Bu yönden toprak veya herhangi bir tâneli malzeme beton agregası için uygun olmayabilir.

Toprakların tâne boylarına göre ayrılmaları:

Ayrımın adı Tâne boyutu(mm): Tipik mik. %

Çok kaba kum 2,1-1,0 2

Kaba kum 1,0-0,5 7

Orta kum 0,5-0,25 8

İnce kum 0,25-0,10 9

Çok ince kum 0,10-0,05 13

Silit 0,5-0,002 45

Kil 0,002’den küçük 16

Topraklar ihtivâ ettikleri ayrım (separate, fraction) çeşitleri ve bunların yüzdelerine göre sınıflandırılır. Tâne boyutu sınırları aynı olan topraklar bir sınıf meydana getirirler. Hiçbir ayrımın fazla miktarda bulunmadığı toprak sınıfına lem veya löm (loam) denir ve toplam kil ve silt muhtevâsı % 35’ten fazla, ayrı ayrı silt ve kil muhtevâsı ise sırasıyla % 50 ve % 27’den azdır. Toprak, özelliklerine hâkim olan ayrımının adıyla sıfatlandırılır. Meselâ, silt miktarı % 50’den fazla ve kili % 27’den az olana siltli löm denir. Tâne boyutlarına göre topraklar incelenen sırayla şöyle sınıflanır: İri tâneli topraklar, kumlar ve kumlu lömler; orta (tâne boyutlu) topraklar, löm ve siltli löm; ince tânelilerse killi lömler ve killerdir.

Toprağın ana maddesi mineral esaslı tâneler olmakla birlikte organik maddeler de toprakların önemli bileşenleridir. Humus adı verilen koyu renkli, kolloidal madde toprağın kısmen çürümüş canlı artıklarından müteşekkil bileşenidir. Humus, kendisi yapışkan olmamakla birlikte kumları daha kohezyonlu, killeriyse daha az plastik hâle getirir.

Toprak içinde hava ve su: Toprak içindeki iri tâneler veya tânelerin birbirine çatılması neticesi meydana gelen topaklar, toprağın boşlukluluğunu, ağırlığını, kohezyonunu etkiler. Tânelerin birbirine çatılmasını ise toprak içindeki kolloidal elemanlar temin eder. Kolloidal bileşenler toprak içindeki suyun kimyevî bileşiminden etkilenir. Bu yapı toprağın porozitesini, yâni birim hacimdeki toprak içerisindeki boşluk hacmini ve bu da toprağın birim ağırlığını etkiler. Toprak minerallerinin ortalama yoğunlukları 2,65 ile 2,70 kg/dm3 arasında değiştiğinden arâzide birim alandaki toprağın satıhtan îtibâren 15-20 cm derinliğe kadar olan kısmının kuru ağırlığı zirâî yönden toprağın boşlukluğu hakkında bir fikir verir. Toprağın pullukla sürülerek kabartılabilen tabakasının kuru ağırlığı hektar başına yaklaşık 10 tondur.

Toprak suyunun kaynağı yağışlar veya yağışların beslediği yeraltı sularıdır. Toprağın suyu toprak minerallerinin kristal suyu dışında adsorbe, kılcal ve serbest olarak bulunur. Bunlardan yalnız serbest su ve kılcal suyun bir bölümü bitkiler tarafından alınabilir. Bitkilerin aldığı suyun büyük bir bölümü terleme yoluyla kaybolur. Toprak içinden kılcal yolla yüzeye çıkan su da buharlaşarak gider. Bunu önlemek için toprak yüzeyi kuru, gevşek ve nispeten iri tâneli toprakla veya bitki yaprak ve dallarıyla örtülür. Ayrıca gerekirse sun’î sulama yapılır. Zemin suyunun fazla olması ve boşlukları doldurması hâlindeyse boşluklara hava giremez; toprağın oksijeni azalır. Bu takdirde de kurutma yapılması gerekir. Sulama, kurutma ve gübreleme ihtiyacı toprak suyuna ve bitki türüne bağlı olarak belirlenir.

Toprak tâneleri inceldikçe ve sıkıştıkça hava muhtevâsı azalır. Toprak havalandırılmazsa biyolojik aktivite neticesinde teşekkül eden karbondioksit artar. Havalandırmak ve boşluk miktarını arttırmak için toprak sürülür veya çapalanır. Kumlu topraklar fazla gevşek ve boşluklu olduklarından sıkıştırılmaları gerekebilir. Killi toprakların ise sık sık sürülerek havalandırılması lâzımdır.

Toprağın sıcaklığı ve rengi: Toprak içindeki reaksiyonların ve biyolojik aktivitelerin meydana gelebildiği sıcaklık sınırları arasında en uygun bir optimum sıcaklık derecesi vardır. Toprağın sıcaklığı güneşten aldığı radyasyona ve su muhtevâsına bağlıdır. Fazla sulak olan toprakların güneşte ısınması güçtür ve buharlaşan su sebebiyle aldıkları ısıyı kolay kaybederler. Nispeten kuru topraklarda suyun az olması özgül ısının azalmasına sebep olur. Hava boşlukları toprağın ısı iletkenliğini düşürür ve toprak ısısını kolayca kaybetmez. Sıcaklığını uzun müddet muhâfaza eder. Toprağın üzeri kuru yapraklarla, dallarla veya kışın karla örtülü olduğu zaman sıcaklığını korur koyu renkli topraklar güneş radyasyonunu daha kolay yutarlar, fakat nem muhtevâsı sıcaklığın yükselmesine mâni olabilir.

Topraktaki demir oksitler sarı ve kahverengi bir görünüş verirler. Humus, toprak tânelerini koyu kahve ve siyaha boyar. Bunların bulunmaması hâlinde toprak, içindeki minerallerin rengini alır. Toprak profillerinin renkleri sınıflamada göz önünde bulundurulur.

Toprağın işlenmesi ve sürülmesi: Toprağın yetiştirilecek bitkiye göre işlenmesi gerekir. İşleme yoluyla zararlı bitkiler ortadan kaldırılmış, toprak gereği gibi havalandırılmış, tânelenmiş veya sıkıştırılmış olur.

Pullukla sürülerek killi topraklar havalandırılır. Diskaro ile büyük topaklar parçalanarak daha gevşek, yerleşebilen küçük topakçıklar meydana getirilebilir. Kumlu zeminlerse diskaro ile daha sıkı yerleşebilir hâle gelirler. Plastik (killi) topraklar ıslakken pullukla sürülürlerse daha sıkı yerleşir. Bunun için killi toprakların kuru veya az nemliyken sürülmesi uygun olur. Sürme neticesinde ölen zararlı yabancı bitkilerin artıkları toprağın besleyici gücünü arttırırlar. Aynı zamanda toprağın rutûbetini muhâfaza edebilecek bir örtü tabakası meydana getirirler.

Toprakların kimyevî özellikleri: Yer kabuğunun yüzeydeki iki kilometre kalınlıktaki bir tabakasının % 99 kadar bir kısmını şu 10 element meydana getirir: Oksijen (yaklaşık % 46,6), silisyum (yaklaşık % 27,6), alüminyum (yaklaşık % 8,1), demir (yaklaşık % 5,1), kalsiyum (yaklaşık % 3,6), sodyum (yaklaşık % 2,8), potasyum (% 2,6), magnezyum (% 2,1), titanyum (% 0,6) ve fosfor (% 0,12). Diğer elementlerse % 1 kadar bir bölümünü meydana getirir.

Arz kabuğunun % 95’i magmatik taşlardan müteşekkildir, % 5’i ise tortul kütlelerden meydana gelir. Taşların büyük kısmının kimyevî bileşimi magnezyum, kalsiyum, potasyum ve sodyum alümino ve ferrosilikatlardır. Taşların parçalanıp bozunarak toprağın meydana gelmesinde ilk âmil (etken) sudur. Hidroliz reaksiyonları neticesinde alkali metallerin hidroksitleri, karbonat ve bikarbonat tuzları meydana gelir. Bu tuzların çözünürlüğü nispeten yüksek olduğundan sularla taşınır. Geriye alkali metaller bakımından fakir alümino ve ferrosilikatlar kalır. Bunlara kil mineralleri denir. Arz yüzünün nemli ve yarı nemli mutedil iklimli bölgelerinde teşekkül eden topraklardaki mineraller primer ve sekonder olmak üzere başlıca iki grupta incelenir.

Primer mineraller: Bunlar bâriz bir kimyevî bozunmaya uğramamış iri silt ve kum boyutunda tâneler hâlinde bulunur. Kimyevî tesirlere dayanıklıdırlar ve bozunmaları ancak uzun jeolojik devirler boyunca meydana gelebilir. Bu sebeple toprağın kimyevî yönüne kısa zamanda tesirleri yoktur. Feldspatlar, prioksenler ve amfiboller, mikalar ve kuartz başta olmak üzere az bulunan elementlerin oksitleri, apatit ve karbonat da bulunabilir.

Sekonder mineraller veya kil mineralleri: Silt boyutundan, yâni boyutu 2 mikrondan küçük olan tâneler kil fraksiyonunu meydana getirir. Özellikle 1 mm boyutunun altındaki tânelerin özgül yüzeyleri (birim kütledeki tânelerin toplam yüzeyi) çok yüksektir ve toprağın kolloidal kısmını meydana getirir. Bu büyük yüzey toprak reaksiyonları için bir katalitik rol oynar. Yüzeylerine adsorplanan iyonlar yüzeyde veya yüzey civârında reaksiyona girerler.

Kil mineralleri bir silisyum ve bundan eşit uzaklıkta buna bağlı 4 oksijen veya hidroksit iyonunun meydana getirdiği dört yüzlü birimlerin ve bir alüminyum atomu ve bundan eşit uzaklıkta ve buna bağlı 6 adet oksijen veya hidroksil iyonlarının meydana getirdiği sekiz yüzlülerin yanyana bir altıgen halkalar dizisi şeklinde ve üst üste dizilmesiyle meydana gelir. Bunlar ince tabakalar, çok ince ve küçük pulcuklar, bâzılarında iğnecik şeklinde tânecikler hâlinde bulunurlar.

Toprakta yaygın olarak bulunan kil mineralleri üç tabakalı montmorillonit ve illit, iki tabakalı kaolinit, bunlardan başka yine üç tabakalı vermikulit ve klorittir. Montmorillonit mineralleri su alarak çok şişme kâbiliyetine sâhiptirler. Topraktaki iri tâneleri birbirine bağlarlar. Kaolinit mineralinin anyon adsorblama kâbiliyeti çok yüksek olup, toprağın zirâî işlenebilirliğini, sürülebilirliğini arttırırlar.

İyon değiştirme: Kil minerallerinde tânelerin yüzeylerinde negatif yük hâkim olduğundan daha çok katyonları, yâni pozitif yüklü iyonları adsorplar ve tutarlar. Bir katyonun çapı ne kadar küçük ve yükü ne kadar büyükse o kadar kuvvetli bir şekilde kil tânecikleri tarafından adsorplanır. Büyükten başlayarak azalan adsorplama kuvvetlerine göre katyonlar hidrojen, kalsiyum, potasyum, sodyum sırasını tâkip ederler.

Adsorplanabilen iyon miktarı iyon değiştirme kapasitesi olarak târif edilir ve ölçüsü 100 gram kilin adsorpladığı iyonun miligram-ekivalan (m.e.) cinsinden değeridir. Bu değer saf killerde 10-250 m.e. arasında, topraklarda ise 2-40 m.e. arasında değişir.

Toprak reaksiyonu ve asiditesi: Hidrojen iyonu adsorplamış kil tâneciklerinin bulunduğu topraklar asit, alkali metal katyonları adsorplamış topraklarsa bazik özellik gösterir. Asidite hidrojen iyonu konsantrasyonunun tersinin logaritması olarak ölçülür ve pH değeri olarak isimlendirilir. Toprakların pH değeri özel yöntemlerle hazırlanan nümuneler ve çözeltiler üzerinde belirlenir. Nötr topraklar pH 7 değerine sâhiptir. Bitki türlerine göre pH 4 - pH 8 arasındaki toprakların zirâate elverişli olduğu bilinmektedir. Organik faaliyetin fazla olduğu topraklarda karbondioksit ve hidrojen sülfür sebebiyle pH değeri düşer; toprak asidik karakter kazanır. Bu tür topraklara kireç veya kireçtaşı katılırsa asidite ortadan kalkar, su ve nötr tuzlar meydana geldiği gibi karbondioksit ve oksitlenmiş kükürt gazları da serbest hâle geçebilir.

Toprakta organik maddeler ve bitki besleme kabiliyeti: Üzerinde bitki yetişen her toprağın içinde az veya çok organizma faaliyeti ve bunların artıkları bulunur. İlk organik madde tanınamayacak kadar bozuşmuş ve değişmişse buna humus denir. Humus kahverengi-siyah renkli yüksek molekül ağırlıklı ve azot ihtivâ eden maddelerden teşekkül eder. Humusun yarısı ile üçte biri kadarı alkali ortamda çözünen fakat asit ortamda çözünmeyen hümik asittir. Verimli toprakların koyu rengi humus muhtevâsına bağlıdır. Humusta bundan başka % 10-25 amino asitler, % 10-30 karbonhidratlar, % 3-6 kadar yağlar, mumlar ve reçineler ve diğer çeşitli organik maddeler bulunur.

Humus kelet (kıskaç) moleküller içinde iki değerlikli katyonları bilhassa Ca, Mg ve Mn metallerini bağlar. Ayrıca kil tânecikleri tarafından adsorplanarak bunların dağılmalarını ve toprağın işlenebilirliğinin artmasını temin eder, toprak çatısının erozyona dayanıklılığını etkiler.

Topraktaki organik maddenin % 5’i azot, % 1’i fosfor ve % 0,5’i kükürttür. Toprak içindeki azotun büyük bölümü illit kil minerali tarafından bağlanmış olarak bulunur. Faydalı durumdaki azot, eğer sun’î nitratlar ilâve edilmemişse, ancak yağmur içinde atmosferden inen nitrat asidindeki ve baklagillerin sembiyotik mikroplarla atmosferden alarak köklerine bağladıkları azottur. Baklagillerin köklerinin organizma faaliyeti neticesinde bozunmasıyla topraktaki organik madde miktarı ve besleyici kuvvet artar.

Bitkilerin büyümek ve çoğalmak için karbon, oksijen, hidrojen, fosfor, kükürt, potasyum, kalsiyum ve magnezyum elementlerine ihtiyaçları vardır. Bunların yanında az miktarda demir, manganez, çinko, bakır, boron ve molipten de gerekir. Bâzı bitkilerin sodyum, klor, kobalt ve vanadyuma ihtiyaçları da olabilmektedir.

Bitkiler karbon, hidrojen ve oksijen dışındaki gıdâsını topraktan kökleriyle alır. Bitkiler bâzı elementleri katyonlar hâlinde alırken, azotu nitratlar hâlinde, boronu borat, kükürdü sülfat hâlinde alır. Toprak suyundan bitki tarafından alınan maddeler toprağın iyon değiştirmesiyle tamamlanır. Bâzan da kılcal kökler temas hâlinde oldukları kil tâneciklerine hidrojen vererek katyonu alırlar, bâzı hallerde anyonları benzer şekilde topraktan emerler. Ayrıca illitler bozunarak potasyum, fosfatlı minerallerse fosfat verirler.

Toprak üzerinde kimyevî deneyler yapılarak çözünmüş veya az asidik ortamda çözünebilir durumda olanlarla, mineraller içinde mevcut amonyum nitrat ve fosfatlar ve diğer bitki gıdâlarının miktarları tespit edilir.

Çok uzun müddet sun’î gübreler kullanılmadan zirâat yapılmış topraklar gerekli bitki besleyici maddelerin bir veya birkaçı bakımından kifâyetsiz hâle gelir. Azot eksikliğine tabiî olarak çok rastlanır. Bunun dışında fosfat, potasyum eksikliğiyle kumlu ve alkali topraklarda demir, çinko, mangan ve bakır eksikliği görülebilir. Yağışlı bölgelerdeki kalsiyum ve magnezyum eksikliği kireç ve kireçtaşı kullanılarak kolayca giderilebilir.

İklimin toprak özelliklerine tesiri-alkali ve tuzlu topraklar: Yağışlar toprak içinde ana kayadan gelen tuzların çözünerek toprağın derinliklerine ve uzaklara taşınmasına sebep olur. Yağışların az olduğu bölgelerdeyse toprak minerallerin bozunma ve çözünmesi azalır, toprak alkalinitesi artar ve organik faaliyet azalır. Montmorillonit minerali miktarı artar, zirâî verimlilik düşer. Sulama ve azotlu gübreleme iyi netice verebilir.

Yağışlı sıcak bölgelere doğru gidildikçe toprakta kimyevî bozunma ve yıkanma artar, bazlar ve silis azalır. Kaolinit mineralleri, demir ve alüminyum oksitleri artar, katyon değiştirme kapasitesi, verimliliği ve yıkanma sonucu organik madde miktarı azalır. Bu organik topraklar nehir sularıyla taşınarak aşağı mecralarında ve deltalarda çok verimli topraklar meydana getirirler. İyi korunur ve dikkatlice kullanılırsa çok yüksek verime sâhip olurlar.

Kozalaklı bitki örtüsünün bol bulunduğu serin ve soğuk bölgelerdeyse dökülmüş çam iğnelerinin (yaprakların) arasından süzülen yağış suları asidik ve bu sebeple çözücü hassa kazanır, üst A zonundaki alkalikleri çözerek B zonuna götürür. A zonu silis bakımından zengin, açık renkli bir tabaka hâline gelir. Kaolin bakımından zengin, besleyici madde bakımından fakir olan bu topraklar iyi gübreleme ve alkalilerin ilâvesiyle verimli hâle getirilebilir.

Yağışların az, iyon değiştirme kapasitesinin düşük olması hâlinde topraktaki sodyum karbonat, sodyum hidroksit teşekkülüne ve toprağın alkalinitesinin artmasına sebep olur. Ayrıca yıkanmanın az olduğu kurak yerlerde veya yıkanmış tuzların biriktiği bölgelerdeyse tuzluluk artar. Bu tuzlar sodyum klorür ve sülfat gibi alkali olmayan türdendir. Sulanan toprakta ayrıca kurutma yeterli değilse tuz birikimi meydana gelir, flokulasyon artar ve toprak ağırlaşır.

Toprak mikrobiyolojisi ve faunası: Toprak içinde ve üstünde yaşayan canlılar da, hayatiyetini sürdüren canlı bir varlıktır. Bir fiske toprakta milyarlarca heterotrof (karbonu ve enerjilerini topraktaki organik maddeden alan) ve ototrof (karbonu topraktaki havanın karbondioksidinden ve enerjilerini basit kimyevî maddelerin oksitlenmesiyle temin eden) türden milyarlarca mikroorganizma bulunur.

Toprağın verimliliğine içindeki bakteriler, mantarlar, aktinomisetler, yosunlar (alg) ve protozoalar önemli derecede tesir ederler. Canlı miktarı katî bir ölçü olmamakla birlikte mikroorganizma muhtevâsı fazla olan toprakların umûmiyetle daha verimli olduğu bilinmektedir. Mikroorganizmalar toprağı geliştirmek için ilâve edilen yeşil gübre (toprak besleyici bitkilerin artıkları), hayvan gübresi ve bitki artıklarını parçalarlar. Bu maddelerin içindeki karbonhidratlar, bakteriler, mantarlar (küfler) ve aktinomisetlerin gıdâsı durumundadır. Bunlar ise büyümek için toprakta nitrat ve amonyak içindeki azotu kullanır. Böyle bir durumda bitkiler için gerekli azotun bir kısmı, mikroorganizma tarafından harcandığından azot harcayan türün az olması uygundur. Nitratlar çözünürlükleri sebebiyle topraktan yağış sularıyla uzaklaşır. Bunun için kompost (hayvan gübresi, bitki artığı ve kireçtaşı karışımı) ve sun’î nitrat, fosfat ve sülfatlı gübrelerle toprağın desteklenmesi verime müspet yönde tesir eder.

Organizma faaliyeti neticesinde meydana gelen karbondioksit veya hidrojen sülfür toprak içinde zayıf ve kuvvetli asitleri teşekkül eder. Bu asitlerse ana kaya parçalarındaki mineralleri, çözer ve bitkilerin kullanabileceği hâle getirir.

Ayrıca bitkiler havadaki serbest azotu kullanamadığı halde bâzı bakteriler havanın azotunu bitkilerin ve diğer mikroorganizmaların kullanabilecekleri bileşikler hâlinde bağlar.

Topraktaki alglar (yosunlar) da karbondioksit ve azotlarını havadan alarak magmatik kayalar üzerinde bile hayâtiyetlerini devam ettirebildiklerinden önemli azot bağlayıcı organizmalardır. Büyüklükleri hacimce bakterilerin yaklaşık üç katıdır, fakat sayıları çok daha azdır.

Mantar türü canlılar bitki köklerinin gıdâları daha kolay emmesini ve toprak içinde bir ağ teşkil ederek boşluklu ve su tutucu yapısını korurken suyla sürüklenmesine de mâni olurlar.

Protozoa dışındaki omurgasızlardan en çok solucanlar ve çok ayaklılar bulunur ve iyi havalandırılmış verimli topraklarda mevcut hayvânî maddenin % 90’ını teşkil ederler. Bâzı küçük solucanlar veya kurtçuklar bâzı bitkilere zararlı bâzılarına ise zararsızdır. Yumuşakçaların sayısı fazla değildir; bâzı türleri canlı bitkiyle beslenmekle birlikte çoğu çürümekte olan organik kalıntılarla beslenirler. Solucanlar veya toprak kurtları bilhassa hayvan gübreli topraklarda çok bulunur. Toprak içinde açtıkları delikler toprağın su emme ve tutma kâbiliyetini arttırır ve havalanmayı kolaylaştırır. Toprağın alt tabakalarını satha taşıyarak karışmasını temin eder.

Örümcek, çekirge ve keneler gibi araknidler (örümceksiler)de bâzan bitkilere zararlı olmakla birlikte toprağın boşluk karakteristiklerini iyileştirici tesirleri vardır. Topraktaki çok ayaklılar yanında karıncalar, termitler, sinek lavraları da bol miktarda bulunur.

Toprak faunasının toprağın yapısında ve verimliliğinde ve bitki patolojisinde önemli rolü vardır. Bir taraftan organik bozunmaları ve sentezleri hızlandırıp toprağın boşlukluluğunu arttırarak faydalı olurken, bâzı bitkilere zarar da verebilirler. Bir toprağın zirâî durum ve değeri faunasıyla yakından alâkalıdır.

Toprağın verimliliği: Toprağın verimliliği bulunduğu iklim şartları ve belirli işletme altında bir bitkiyi veya zaman içinde ardarda bir seri bitkiyi yetiştirebilme kâbiliyetidir. Toprağın işletilmesi sürülerek işlenmesi, ekin, hasat ve mahsulün elde edilmesi için toprağa gübre gibi kimyevî maddelerin katılmasından meydana gelir. Toprak, iyi sürülür, birbiri ardınca uygun bitkiler yetiştirilir ve gübrelenirse verim yükselir ve toprak giderek gelişir. Meselâ mısır, yulaf, yonca ile birlikte münâvebeli olarak ekilip, uygun işleme ve gübreleme yapıldığında verimliliğin zamanla arttığı görülmüştür.

Toprak erozyonu ve korunması: Toprağın erozyonu rüzgâr veya suyla taşınıp götürülmesidir. Toprağın bulunduğu arâzinin meyline, bitki örtüsüne, işlenme şekline, yağış ve rüzgâra bağlı olarak zirâata uygun topraklar bulundukları yerden başka yerlere, meselâ denizlere, taşınırlar. Türkiye’de her yıl bir Kıbrıs Adası büyüklüğündeki toprağın erozyonla kaybolduğu söylenir. Orman ve diğer bitki örtüsü erozyonu azaltır. Akışa geçen yağış suları toprakta önce ince derecikler açarlar. Daha ileri erozyon safhalarında bu derecikler genişler ve toprak azalır. Sürüldüğü zaman ortadan kalkan derecikler yağışlarla yeniden teşekkül eder. Toprağın çok geçirimli olması hâlindeyse derecikler teşekkül etmez, erozyon gözle görülmeden ilerler.

Arâzi şekli ve iklimin durumu gözönünde bulundurularak erozyondan korunma ve erozyonu azaltmak için uygun tedbirler tespit edilebilmektedir. Bâzı bölgelerin ormanlık, bâzılarının çayırlık olarak bırakılması hâlinde üzerinde zirâat yapılabilecek arâzinin toprak tabakası muhâfaza edilebilmektedir. Ayrıca sürme istikâmetinin arâzi meyline dik istikâmette seçilmesi ve taraçalama da çok önemlidir. Toprağın yağış ve rüzgârla taşınmaması için ormanların yangına karşı korunması, hattâ arttırılması ve hasattan sonra tarlanın yakılmaması gerekir.

Sürme sırasında gevşetilen toprak kalınlığı da bitkiye yetecek kadar olmalı, fazla derin olmamalıdır. Yağış sularını boşaltan hendeklerin yeterince geniş ve içlerinin çimen örtülü olması, boşaltılan suyun akış hızını azaltıcı tedbirler, suyun seviye kaybettiği yerlerde oyulmaya mâni olacak tahkimâtın yapılması hâlinde erozyonun büyük ölçüde önü alınmış olur.

Rüzgâr erozyonunun önlenmesi için toprak bitki örtüsünün korunması ve sürme sırasında sapların da toprak içinde bırakılarak onu takviye etmesi faydalı olmaktadır. Toprak sathının pürüzlendirilmesi, rüzgâra dayanıklı büyük toprakların teşekkülünün temini yoluyla taşınma yavaşlatılmış, çökelme arttırılmış olmaktadır.

Rüzgâr kırıcı her çeşit mânia, sürüklenmekte olan toprak zerrelerinin tutulmasını temin eder, dağılmasını önler.

Erozyon meselesinin ehemmiyeti sebebiyle her memleket bu mevzû üzerinde çalışan araştırma, geliştirme ve uygulama teşkilâtları kurmuştur. Türkiye’de de Devlet Su İşleri, nehir yatakları düzenlenmesi ve barajlar yaparak enerji istihsâli yanında erozyondan korunma bakımından da büyük hizmetler yapmaktadır.