Toprağın fiziksel özelliklerini, toprağın katı fazını oluşturan maddelerin boyutları, bunların birbirlerine bağlanma durumları, agregat sistemleri, agregat veya toprak parçalarının diziliş ve duruş şekilleri teşkil etmektedir. Toprağın fiziksel özellikleri, toprakta havalanma, suyun toprağa sızması ve alıkonulması, köklerin nüfuzunu, toprakta bitki besin maddelerinin tutulmasını önemli ölçüde tayin etmektedir.

Mesela kil gibi ince unsurlu maddelerden oluşan toprak kütlesinin havalanması ve suyun sızması güç olmaktadır. Buna karşılık taneli bir yapı gösteren topraklarda havalanma ve su dolaşımı mükemmel olarak cereyan eder.

1.1. Toprağın Bünyesi (Tekstür)

Toprağın katı fazını kil, mil ve kum boyutundaki malzemeler oluşturmaktadır. Bu boyuttaki malzemelerin toprak içindeki nispi miktarları ve bunların birbirlerine göre oranları toprağın tekstürünü ifade etmektedir. Toprağın tekstür sınıflarına ayrımında toprağın kimyasal bileşimi, renk, ağırlık ve diğer özellikleri gözetilmeksizin sadece farklı boyuttaki parçaların toprakta bulunan parçaları esas alınmaktadır.

Toprağı oluşturan parçaların boyutu küçüldükçe 1 gr. da ki parçacık sayısı artmakta ve parçaların işgal ettikleri yüzey de genişlemektedir. Özellikle kilin parçacık sayısı ve yüzey alanının aşırı derecede geniş olması dikkat çekicidir. Kum büyük ebattadır ve eşit ağırlıktaki kil minerallerine göre çok yüzey işgal etmektedir. Bu bakımdan kumun, toprağın kimyasal ve fiziksel aktivitesindeki oynadığı rol ihmal edilecek kadar azdır. Kum toprak yapısında çatı vazifesi görmekte, hava ve suyun dolaşımını kolaylaştırmaktadır.

Mil, toprak ayrışmasını hızlandırır, bitkilerin büyümesi için eriyik haldeki besin maddelerinin tahliye edilmesinde kuma göre daha elverişli rol oynamaktadır. Ayrıca mil toprakta suyun yerçekimine karşı tutulmasında çok önemli bir yer işgal etmektedir. Demek ki milli topraklar, bitkilerin istifadesine elverişli olan suyu sağlamakta ve bu da dona karşı toprakları korumaktadır.

Kil, hem toprağın su tutma kapasitesini arttırır hem de toprak çözeltisindeki besin maddelerinin tutulmasını sağlar.Kil miktarı fazla olan topraklara ağır bünyeli, kum miktarı fazla olan topraklara ise hafif bünyeli denilmektedir. Toprağın tekstürel özelliği, toprağın plastiklik, sertlik, geçirgenlik, kuraklık, verimlilik vs. gibi özelliklerini etkiler.

Belli başlı tekstür sınıfları ise şöyledir: Kil, killi balçık, balçık, kum, balçıklı kum, kumlu balçık, kumlu killi balçık, kumlu kil, mil, milli balçık, milli killi balçık, milli kil.

1.2. Toprak Strüktürü

Toprağın strüktürü, toprak parçalarının bir araya gelerek oluşturduğu sıralanma ve bunların duruş şekillerini ifade etmektedir. Bir toprak profilinde farklı horizonların strüktürü toprağın renk, tekstür veya toprağın kimyasal bileşimini ortaya çıkardığı kadar toprağın ana karakterini de yansıtır.

Toprağın strüktürü toprağın tekstürünün etkisine bağlı olarak değişir; ayrıca nem, havalanma durumu, mikroorganizmaların faaliyetleri, kök büyümesi ve gelişmesi, hatta topraktaki besin maddelerinin bitkiler tarafından alınmasını da etkilemektedir.

Toprak strüktürü esas itibariyle taneli, bloğumsu, levhamsı ve prizmamsı olmak üzere dört ana tipe ayrılır. Toprak strüktürü, topraktaki boşlukların şekillenmesi açısından son derece önemli olup, toprakta su ve havanın dolaşımını ve hareketini tayin etmektedir.

1.3. Toprağın Ağırlığı

Topraktaki gözenek veya boşluklar su ve hava ile dolmaktadır. Bitkilerin beslenmesi için gerekli olan su ve havanın dolaşımı gözeneklerin miktarına ve ebadına bağlıdır. Toprak ağırlığı, topraktaki gözenek miktarıyla alakalıdır. Toprak ağırlığı hesap edilirken iki ayrı durumu dikkate almak gerekir. Bunlardan birincisi, sadece toprak kitlesi esas alınarak hesap edilen yoğunluktur ve topraktaki boşlukların oluşturduğu hacim dikkate alınmaz. İkincisi ise toprak parçaları arasında gözenek veya boşluklar hacme katılarak elde edilen toprak ağırlığıdır. Buna volüm veya görünen ağırlık denilmektedir.

1.4. Toprağın Rengi

Toprağın almış olduğu renk, toprak oluşumunda ayrışma olaylarının şiddet ve seyrini yansıtmaktadır. Toprak ilk olarak oluşmaya başladığında rengi, ana materyalin rengine benzer. Ayrışmanın ilerlemesi, oksidasyonun artması ve organik maddenin toprağa karışması ile toprağın rengi koyulaşmaktadır. Organik maddeler, demir ve manganez bileşikleri toprağa renk veren unsurlardır. Bunlardan organik maddelerin oranı arttıkça toprağın rengi koyulaşmakta ve koyu siyah renkli topraklar oluşmaktadır. Demir minerallerinin hasıl ettiği renkler ise esmer, kırmızı ve sarı olup, bu renkler ferri hidroksitlerden ileri gelmektedir. Topraktaki yeşilimsi ve mavimsi renkler, indirgenme olayına işaret etmektedir. Bu renkler drenajı bozuk ve havalanmanın iyi olmadığı şartlarda oluşmaktadır.

Ferro demirin fazla olması durumunda toprak mavimsi renk almaktadır. Ayrıca topraktaki sarımsı renk, fazla miktarda demir oksitle ilgilidir; Yüksek oranda hidrate olmuş demir oksitler sarı renktedir, fakat hidrasyon azaldıkça renk kırmızılaşır. Dolayısı ile topraktaki kırmızı renk genellikle, iyi drenaj ve havalanma şartları altında dehidrate olmuş demir oksitler ile ilgilidir. Manganez bileşikleri genel olarak, toprağa esmer ve siyah renk vermektedir.

Diğer taraftan, profil boyunca toprak renginin önemli ölçüde değiştiği görülmektedir. Organik madde yönünden zengin A horizonu koyu renklidir. B horizonunda demir ve alüminyum bileşiklerinin oksidasyonuna bağlı olarak renk değişmektedir. Kalsiyum karbonat, jips, kuvars ve kil minerallerinin biriktiği alt zonlarda renk açıklaşmaktadır.

İklim bölgeleri ile toprak renkleri arasında sıkı bir ilişki mevcuttur. Kurak bölgelerde açık renkli, kurak ve sıcak bölgelerde kırmızımsı renkli topraklar, yağışlı ılıman kuşaklarda koyu renkli, sıcak ve nemli tropikal ve ekvatoral bölgelerde kırmızı renkli topraklar yaygın durumdadır.

1.5. Toprak Sıcaklığı

Toprakta bitkilerin yetişmesi, mikroorganizmaların faaliyeti, organik maddenin parçalanması ve mineralizasyonu ile topraktaki kimyasal olayların devam etmesi için toprak sıcaklığı önemlidir. Toprağın sıcaklığı ve nemi yeterli miktarda ise toprak dahilindeki biyolojik ve kimyasal faaliyetler devam eder. Toprak donduğu zaman bu faaliyetler durur.

Toprağın sıcaklık bilançosu, güneşten gelen enerjinin tutulması veya ısıtılmasına bağlıdır. Koyu renkli topraklar gelen enerjinin % 80’ ini , açık renkli kuvars kumları ise % 30’ unu tutmaktadır. Toprakta tutulan sıcaklık suyun buharlaşması, toprak yüzeyindeki havanın ısıtılması, toprağın ısıtılması ve uzun dalga ışınlar halinde tekrar atmosfere dönmesi halinde harcanır. Toprağın ısınma ve soğuma kapasitesi, toprakta bulunan su miktarına, toprağın yüzeyini örten organik madde ve bitki örtüsüne bağlıdır.

2. TOPRAK SUYU

Toprakta bulunan su, bitkilerin yetişmesi, toprak içindeki biyolojik faaliyetlerin devamı, çeşitli ayrışma ve özellikle iyon alışverişinin sağlanması bakımından son derece önemlidir.

Toprakta suyun tutulması Adhesion ve kohezyon yoluyla olmaktadır. Adhesion, katı toprak parçacık yüzeylerinin suyu çekme kuvvetidir. Su, toprak parçacıklarının iç ve dış yüzeylerinde bulunan elektriksel alandaki elektrostatik kuvvetlerle tutulmaktadır. Birkaç su molekülünden ibaret olan tabakalar, kuvvetli Adhesiv kuvvetler sayesinde toprak parçacıklarını kuvvetli olarak sarmaktadır. Bu suya adhesion suyu denilmektedir. Adhesion suyu çok küçük ölçüde hareket etmekte, dolayısıyla bitkilere faydalı olamamaktadır.

Kohezyon olayı su moleküllerinin birbirini çekmesidir. Toprak dahilinde su moleküllerinin birbirini çekmesi ile tutulan suya kohezyon suyu denilmektedir. Kohezyon suyunda su molekülleri daha fazla hareket etmekte dolayısıyla da bu suyun yaklaşık 2/3’ ü bitkiler tarafından kullanılır.

Su ile doygun olan topraklarda suyun hareketi, kuru veya doygun olmayan topraklara doğrudur.Bitki kökleri tarafından suyun absorbe edilmesi de suyun hareketini sağlar.

2.1. Gravitasyon Suyu

Doygun haldeki bütün toprakların gözeneklerini dolduran su basınç altındadır. Bu durumda gözeneklerde bulunan su, çok yüksek basınç sahasından düşük basınç alanlarına doğru serbest halde akmaktadır. Bu hareket yerçekiminin etkisiyle olmaktadır.İşte, yerçekiminin etkisiyle toprak dahilinde hareket eden suya gravitasyonal veya serbest su denilmektedir.

2.2. Kapilar Su

Yerçekiminin etlisiyle topraktan sızan su, topraktan tamamen ayrıldıktan sonra toprakta kalan su miktarına kapilar su ya da tarla kapasitesi denilmektedir. Bu su toprakta otuz mikrondan daha küçük gözeneklerde tutulur. Kapilar su toprak parçacıkları dahilinde adhesion ve kohezyon kuvvetleri tarafından 1/3 ile 31 atmosfer basınç altında tutulmaktadır.

Topraktaki kapilar suyun hareketini ve depolama kapasitesini toprağın tekstür, strüktür ve organik madde durumu tayin etmektedir. Gerçekten de bir toprak ne kadar ince bünyeli ise kapilar boşluk miktarı o kadar fazla olmaktadır.

2.3. Hidroskopik Su

Toprak kolloidleri tarafından 31 atmosfer veya daha fazla basınçla tutulan sudur. Toprak zerreleri tarafından tutulan bu su tanelerin iç ve dış yüzeylerini çok ince bir tabaka olarak örter. Bu haldeki su, sıvı durumunu ve akışkanlığını kaybettiğinden bitkilere faydalı olamaz.