Pedological Development and Weathering Rates of Young Soils Formed on Different Parent Materials under Semi-Arid Ecological Condition

Öz

In this study, it is aimed to determine the weathering rates of young soils formed under the same climatic conditions on different geological parent material and to examine the effects of the parent material on soil formation. Within the scope of the study, geo-chemical, physico-chemical, primary, and secondary mineralogical properties of three young soils, formed on magmatic, metamorphic, and sedimentary parent material, distributed around the Sandıklı district of Afyonkarahisar province in the Aegean Region of Turkey, were determined on profile-base and the dissociation indices were calculated. At the end of the study, the effect of different parent materials on soil genesis under the same climatic conditions was revealed, and weathering indices namely the Chemical Index of Alteration (CIA), Chemical Index of Weathering (CIW), and Base/R2O3 ratio were calculated. In this way, mineralogical, physico-chemical and geo-chemical properties, which are considered as the measurement degree of soil formation, are correlated parametrically. According to the results obtained; since sub-surface diagnostic horizons were not detected, the investigated soils were classified as Entisol since they did not complete their pedological development. When compared to the decomposition rates of soils, all three soils located on different parent materials are at the initial stage of their formation and it has been determined that soils are still under the influence of their parent materials in terms of their physico-chemical, geo-chemical and mineralogical properties.

Anahtar Kelimeler

• Young soil
• weathering rates
• clay minerology
• semi-arid conditions
• pedology

Proje Numarası

118O282

Yarı Kurak Ekolojik Şartlarda Farklı Ana Materyal Üzerinde Oluşan Genç Toprakların Ayrışma Oranları ve Pedolojik Gelişimleri

Öz

Bu çalışmada, aynı iklim koşulları altında, farklı jeolojik ana materyal üzerinde oluşmuş genç toprakların ayrışma oranlarının belirlenmesi ve ana materyalin toprak oluşumu üzerine olan etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında, Türkiye’nin Ege Bölgesi’nde yer alan Afyonkarahisar ilinin Sandıklı ilçesi civarında dağılım gösteren magmatik, metamorfik ve sedimanter ana materyal üzerinde oluşmuş üç adet genç toprağa ait jeo-kimyasal, fiziko-kimyasal, primer ve sekonder mineralojik özellikler profil bazlı olarak tespit edilerek, ayrışma indisleri hesaplanmıştır. Çalışma sonunda, farklı ana materyallerin aynı iklim koşullarında toprak genesisi üzerine olan etkisi ortaya konulmuş, ayrışma indisleri (kimyasal alterasyon indeksi, kimyasal ayrışma indeksi ve Baz/R2O3 oranı)’yle toprak genesisi sayısal olarak ifade edilmiştir. Bu şekilde, toprak oluşumunun ölçüm derecesi olarak değerlendirilen mineralojik, fiziko-kimyasal ve jeo-kimyasal özellikler parametrik olarak ilişkilendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; yüzey altı tanı horizonları saptanmamış olmaları nedeniyle, incelenen topraklar pedolojik gelişimlerini tamamlamadıklarından Entisol olarak sınıflandırılmıştır. Toprakların ayrışma oranları yönünden karşılaştırıldığında, farklı ana materyaller üzerinde yer alan her üç toprakta oluşumlarının başlangıç aşamasında olup, topraklar fiziko-kimyasal, jeo-kimyasal ve minerolojik özellikleri yönünden halen ana materyallerinin etkisi altında oldukları belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Genç topraklar
• Ayrışma oranları
• kil minerolojisi
• yarı kurak koşullar
• pedoloji

Destekleyen Kurum

Tubitak

Proje Numarası

118O282

Teşekkür

Bu tez çalışması TÜBİTAK tarafından desteklenen 118O282 nolu proje kapsamı içerisinde gerçekleştirilmiş olması nedeniyle Türkiye Bilimsel ve Teknoloji Araştırma Kurumuna teşekkürlerimizi sunarız. Ayrıca, çalışma sürecinde değerli bilimsel katkılarını esirgemeyen Doç. Dr. Hüseyin ŞENOL’a da teşekkür ederiz.

Kaynakça

1. Anonim, 2011. 1/100.000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası, 158-162 Paftalar. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA), Ankara.
2. Anonymous, 1993. Soil Survey Staff. Soil Survey Manual, USDA, Handbook No: 18, Washington D.C.
3. Anonymous, 1996. Soil Survey Laboratory Methods Manual. Soil Survey Investigations Report No. 42, Version 3.0. United States Department of Agriculture Natural Resources Conservation Service National Soil Survey Center.
4. Anonymous, 2014a. Soil Taxonomy. A Basic of Soil Classification for Making and Interpreting soil Survey, USDA Handbook No: 436, Washington D.C. USA.
5. Anonymous, 2014b. World Reference Base for Soil Resources. International Soil Classification System for Naming Soils and Creating Legends for Soil Maps, FAO, World Soil Resoudces Reports No: 106, Rome.
6. Aydemir, O., Akgül, M., Canbolat, M.Y., Işıldar, A.A., 2001. Toprak Bilgisi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Yayın No: 10, Ders Notu Yayın No: 1, Isparta.
7. Blake, G.R., Hartge, K.H., 1986. Bulk density. In: A. Klute (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part 1. Physical and Mineralogical Methods, Agronomy Monograph No: 9, SSSA, Madison, WI, pp. 363-375.
8. Blakemore, L.C., 1983. Acid-Oxalate Extractable Iron, Aluminuin and Silicon. ICOMAND Circular Letter No: 5, Appendix 1. Intern. Comite´ for The Classification of Andisols, New Zealand Soils Bureau, Lower Hutt, New Zealand.

9. Bouyoucos, G.J., 1951. A Recalibration of the hydrometer method for making mechanical analysis of soil. Agronomy Journal, 43: 434-438.
10. Dengiz, O., Başkan, O., 2010. Characterizatio of soil profile developmet on differet ladscape in semi-arid region of Turkey, a case study: Ankara-Soğulca catchmet. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 25(2): 106-112.
11. Dengiz, O., Sağlam, M., Özaytekin, H.H., Baskan, O., 2013. Weathering rates and some physico-chemical characteristics of soils developed on a Calcic Toposequences. Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 8(2): 13-24.
12. Duan, L., Hao, J., Xie, S., Zhou Z., Ye, X., 2002. Determining weathering rates of soils in China. Geoderma, 110(3-4): 205-225.
13. Erinç, S., 1969. Klimatoloji ve Metodları. İstanbul Üniversitesi, Coğrafya Enstitüsü Yayın No: 35, İstanbul.
14. Jackson, M.L., 1958. Soil Chemical Analysis. Englewood Cliffs, NJ: Prentice- Hall. Inc.
15. Jackson, M.L.,1979. Soil Chemical Analysis. Advanced Course, Department of Soil Science, University of Wisconsin, Madison, USA.
16. Jenkins, D.A., Jones, R.G.W., 1980. Trace elements in rock, soil, plant and animal: Introduction. In: B.E. Davies (Ed.), Applied Soil Trace Elements, John Wiley and Son Ltd., pp. 1-20.
17. Jeny, H., 1941. Factors of Soil formation. McGraw-Hill, New York.
18. Harnois, L., 1988. The CIW index: A new chemical index of weathering. Sedimentary Geology, 55(3-4): 319-322.
19. Hızalan, E., Ünal, H., 1966. Toprakta Önemli Kimyasal Analizler. Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Yayınları: 278, Ankara.
20. Hodson, M.E., Langan, S.J., Kennedy, F.M., Bain, D.C., 1998. Variation in soil surface area in a chronosequence of soils from Glen Feshie, Scotland and its implications for mineral weathering rate calculations. Geoderma, 85(1): 1-18.
21. Mutlu, H.H., 2010. Eski Konya Gölü Kuvaterner terasları üzerinde oluşan toprakların jeokimyasal özellikleri ve ayrışma oranları. Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
22. Nesbitt, H.W., Young, G.M., 1982. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature, 299: 715-717.
23. Özaytekin, H.H., Dedeoğlu, M., 2021. Hasandağ volkanik materyali üzerinde oluşan toprakların ayrışma oranları ve kütle dengesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 36(1): 81-92.
24. Özaytekin, H.H., Karakaplan, S., 2012. Soil formation on the Karadağ volcano at a semi arid environment from the Centeral Anatolia. African Journal of Agricultural Research, 7(15): 2283-2296.
25. Saricaoğlu, S., Dengiz, O., Işik, K., 2021. Assessment of biogeochemical-mineralogical characteristic and weathering indices of soils developed on basaltic parent material and toposequence under subhumid ecosystem. Geomicrobiology Journal, 38(5): 451-465.
26. Schoetzl, R.J., Barrett, L.R., Winkler, J.A., 1994. Choosing models for soil chronofunctions and fitting them to data. European Journal of Soil Science, 45(2): 219-232.
27. Sparks, B.D., Kotlyar, L.S., O'Carroll, J.B., Chung, K.H., 2003. Athabasca oil sands: effect of organic coated solids on bitumen recovery and quality. Journal of Petroleum Science and Engineering, 39(4): 417-430.
28. Şenol, H., Dengiz, O., Tunçay, T., 2018. Geochemical mass balance applied to the study of weathering and evolution of soils. Indian Journal of Geo-Marine Science, 47(9): 1851-1865.
29. Şenol, H., Özaytekin, H.H., Akgül, M., Alaboz, P., 2014. Yarı kurak şartlarda trakit/trakiandezit ana materyal üzerinde oluşan toprakların ayrışma oranları ve kil mineralojisine bakının etkisi. Tarım Bilimleri Dergisi, 20: 288-301.
30. Şimşek, G., 2000. Toprak Oluşumu (Pedogenesis) ve Sınıflama Ders Notları. Atatürk Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Yayınları Ders Notu, Yayın No: 139, Erzurum.
31. Tunçay, T., Dengiz, O., 2020. The roles of parent material and toposequence on geochemical characteristics and pedogenic iron oxides of soils. Indian Journal of Geo-Marine Science, 49(4): 622-623.
32. Tunçay, T., Dengiz, O., Bayramin, İ., Kılıç, Ş., Başkan, O., 2019. Chemical weathering indices applied to soils developed on old lake sediments in a semi-arid region of Turkey. Eurasian Journal of Soil Science, 8(1): 60-72.
33. Usul, M., Dengiz, O., 2010. Pedological development of four different parent materials. Anadolu Journal of Agricultural Sciences, 25(S-2): 204-211.
34. Van Wambeke, A.R., 2000. The Newhall Simulation Model for Estimating Soil Moisture and Temperature Regimes. Department of Crop and Soil Science, Cornell University, Ithaca, NY.