Toprak oluşumu kavramı birçok fiziksel, kimyasal ve biyolojik olayların bir arada gerçekleşmesi toprağı oluşturan bütün olayların potansiyellerinin, her toprak oluşumunda iştirak etmesi veya bir bütün halinde toplanması, farklı ortamlarda toprağı oluşturan potansiyellerin farklı oranda cereyan etmesi şeklinde ifade edilmektedir.

1. TOPRAK OLUŞUMUNDAKİ AYRIŞMA OLAYLARI

1.1. Oksidasyon : Ayrışma esnasında mineral atomların bileşiminde bulunan elektronların eksilmesi veya kaybedilmesiyle meydana gelen kimyasal olaya oksidasyon denir. Başka bir deyişle bir elementteki oksijen miktarının artması veya oksijenin diğer elementlerle birleşmesidir. Oksidasyonla bir elementin oksijenle birleşerek yeni bileşikler meydana gelmektedir.

Oksitlenme toprak oluşumunda önemli bir yer işgal eder. Demir, sülfür, silikat ve karbonat ihtiva eden katyonlarda oksitlenme cereyan eder. Bunların çözülmesini ve dolayısıyla çeşitli renkler almasını sağlar.

İndirgeme veya redüksiyon olayına gelince özellikle toprağın alt horizonlarında havalanmanın az, suyun fazla veya toprağın su ile doygun olduğu hallerde oksidasyonun tersi olan indirgenme olayı meydana gelmektedir. Böylece redüksiyon okside olmuş bileşiklerin oksijenlerini kaybetmesi veya elementlerin elektron kazanması olayıdır.

Devam eden redüksiyon şartları yavaş hareket eden sularla bağlantılıdır ve eriyikteki yıkanmayı arttırır ve demir uzaklaşır. Redüksiyon durumunda topraklarda Fe, Mg ve Al değişebilir katyonları geniş ölçüde serbest hale geçer. Su ile doygun olan topraklarda hidrojen konsantrasyonu artar ve buna bağlı olarak da toprağın pH değeri düşer. Nemli şartlarda redüksiyon olayları hakimken, kurak şartlarda oksidasyon hüküm sürer.

1.2. Hidrasyon : Kayayı oluşturan mineral ve elementlerin su ile birleşmesi sonucunda meydana gelen kimyasal olana hidrasyon denir. Bu olay sıcak ve nemli bölgelerde daha aktif olarak meydana gelmektedir. Şöyle ki; kayaları oluşturan feldspatlar, amfiboller, piroksen ve mikalar su ile temas ettiklerinde, suyu bünyesine alırlar. Böylece suyun minerallerin bünyesine kimyasal girmeleri ile hacim artışı meydana gelmekte ve kayaların aşınmaya karşı dirençleri azalmaktadır. Bu durum ise fiziksel ve kimyasal aşınmayı kolaylaştırmaktadır. Hidrate olmuş mineraller sertliğini ve parlaklığını kaybederler.

Dehidrasyona gelince, hidrasyonla meydana gelen ayrışma ürünleri kuruduklarında bünyelerindeki suyu kaybederek dehidrasyona uğramaktadırlar.

1.3. Hidroliz : Suyun bünyesindeki H ve OH iyonlarından H iyonunun, kaya ve topraktaki alkali metallerin yerine girmesi ile meydana gelen olaya hidroliz denir. Bu bakımdan hidroliz olayında aktif rolü, h iyonu ve onun aktivitesi oynamaktadır. Bu olay özellikle kuvvetli bazik ortamlardaki mineraller üzerinde tesirli olmaktadır. Perkolasyon suyu toprağı ne kadar çok yıkıyorsa hidroliz olayı da o nispette artmaktadır. Hidroliz sonucu oluşan ürünler bitkiler tarafından besin maddeleri halinde alınmakta ve kolloidler tarafından çekilmektedir.

1.4. Karbonasyon : Karbonasyon, bir mineral ile karbonat veya bikarbonat iyonlarının birleşmesidir. Karbonasyon olayı sonucunda eriyebilir haldeki bikarbonatlar teşekkül etmekte ve bu eriyikler, nispeten zayıf asit reaksiyon gösteren eriyiklerden daha fazla eritici çözücü güce sahiptir.

2. PEDOJENEZDEKİ OLAYLAR

2.1. Podzolleşme : Podzol, soğuk ve nemli iklim bölgelerinde iğne ve geniş yapraklı orman örtüsü altında teşekkül eden bir topraktır. Yağış fazla olduğu için A horizonunda yıkanma B horizonunda birikme hüküm sürmektedir. Toprak yüzeyinde genellikle mineral toprak katından kesin bir sınırla ayrılan humus tabakasından kaynaklanan organik asitler topraktan sızan sularla alt taraflara doğru hareket ettiğinde, mineral toprak maddesindeki demir ve alüminyum oksitleri yıkayıp taşımaktadır. Ancak toprak içerisindeki silisin büyük bir kısmı yıkanmadan kurtulup üst horizonda kalmaktadır. Bu da toprağın soluk bir boz renk almasına neden olmaktadır. Rusça pod altı, zola da kül manasına gelmekte olup kül renkli topraklar anlamındadır. Bu toprakların alt horizonlarında hard pan adı verilen sert tabakalar oluşmaktadır. Bu sert tabakalar çoğu zaman bitki köklerinin ilerlemesini zorlaştırmakta bu nedenle de buralarda bitki gelişmesi zorlaşmaktadır.

Podzolleşmenin meydana gelebilmesi için; organik maddenin birikmesini sağlayan soğuk – serin ve yağışlı iklim, bilhassa iğne yapraklılardan ibaret orman örtüsü, ana materyalin ince bünyeli ve kireçli olmaması ile suyun hareketini engelleyecek yüksek taban suyunun olmaması gerekmektedir.

Podzolleşme olayının etkili olduğu topraklar ise, podzol, gri kahverengi podzolik, kahverengi podzolik, kırmızımsı podzolik, sarı podzolik bazı preri tundra topraklarıdır.

2.2. Lateritleşme : Lateritleşme, özellikle tropikal ve subtropikal bölgelerde fazla yağış ve sıcaklık şartları altında meydana gelen yoğun bir ayrışma sonucunda toprak yüzeyindeki silisin önemli ölçüde yıkanması ve demir ile alüminyum oksitçe zengin bir killi materyalin kalması ile karakterize edilmektedir. Genel olarak tropikal bölgelerde gür bir vejetasyon örtüsü bulunmasına rağmen, toprak yüzeyinde humus ya hiç yok ya da çok azdır. Bunu nedeni toprak yüzeyine intikal eden organik artıklar organizmalar tarafından çok çabuk olarak parçalanmakta ve fazla yağış nedeniyle topraktan yıkanarak uzaklaşmaktadırlar. Bunun yanında toprakta bulunması gereken Ca, Na, K ve Mg gibi çözülebilir bazlar da topraktan önemli ölçüde arınmış durumdadır. Bu topraklarda ayrışmanın son safhasında kırmızı veya sarı renkli hidrate oksitten oluşan killer meydana geldiği için laterit adı verilmiştir. Later Latince de kiremit demektir. Kısaca lateritleşme olayında topraktaki bazlarla birlikte silis de yıkanmakta ve geriye demir ile alüminyum oksitçe zengin killi malzeme kalmaktadır.

2.3. Kalsifikasyon (Kireçlenme) : Bu olay, kurak ve yarı kurak bölgelerde cereyan eder. Yağış azlığından dolayı Ca gibi katyonlar yıkanmamaktadır. Ancak, yağış miktarına göre sadece A horizonundaki CaCO3 bir miktarı yıkanmaktadır. Böylece toprağın alt horizonunda beyaz renkte yumrular ve lekeler halinde karbonat birikim zonları oluşur. Toprakta baz saturasyonu yüksek olduğundan genellikle alkalen reaksiyon gösterirler. Bu olay çernezyom, kahverengi, kestane renkli topraklar ile çöl topraklarında görülür.

2.4. Çoraklaşma (Tuzlaşma) : Çoraklaşma veya salinizasyon, kurak ve yarı kurak bölgelerde bilhassa taban suyu seviyesinin yüksek olduğu kapalı havzalarda meydana gelmektedir. Bu sahalarda ana materyali oluşturan depolarda tuz varsa, bu tuzlar kapilarite ile yüzeye kadar yükselirler, suyun buharlaşması sonucunda toprak yüzeyinde ya da muhtelif derinliklerde birikirler. İşte, toprağın alt horizonunda veya ana materyalde bulunan tuzların toprak yüzeyine çıkması olayına tuzlaşma denir. Tuzlaşma sonucunda hasıl olan bu tip topraklara solonçak denilmektedir. Bu topraklar bol miktarda Na, Ca, K ve Mg tuzları ihtiva etmektedir. Ayrıca tuzlar klorür, sülfat, karbonat ve bikarbonat halinde de olabilirler.

Bu olay drenajı iyi olmayan, ana materyalinde tuz bulunan sahalarda sulama sonucunda da meydana çıkmaktadır. Drenaj iyi olmadığından suda eriyik halde bulunan tuzlar, kapilarite ile yüzeye çıkmakta ve buharlaşma sonucunda burada birikmektedir.

2.5. Alkalileşme (Solonizasyon): Bu olay da tuzlaşma olayı gibidir. Ancak toprak çözeltisinde buluna sodyum, diğer tuzlara nazaran daha fazladır. Toprak kolloidlerinde buluna Ca ve Mg , Na ile yer değiştirir. Böylece toprakta değişebilir katyonlar arasında sodyum hakim duruma geçer. Sodyum katyonunun toprakta yükselmesi ile toprağın pH' ı da yükselerek kuvvetli alkalen olur (pH 8.5' ten daha fazla).

2.6. Gleyleşme : Taban suyu seviyesinin yüksek olduğu drenajı bozuk alanlarda meydana gelir. Taban suyu şartları altında oksijen yokluğundan dolayı demir bileşikleri indirgenir ve buna bağlı olarak da mavimsi, boz, yeşilimsi renkler teşekkül eder. Buna karşılık taban suyu seviyesinin alçalması ile de oksitlenme şartları ön plana geçer ve sarı esmer ya da kırmızımsı renkler oluşur. Netice itibariyle taban suyunun etkisiyle renk lekelerinden ibaret bir zon meydana gelir ki, buna gley zonu, bu olaya da gleyleşme adı verilir.