فیزیک خاک

[*FATIMA*]

سلام بچه ها .در این تاپیک سعی داریم به فیزیک خاک بپردازیم . البته بحث فیزیک خاک خیلی فراتر از این حرفاست ولی تا جایی که امکان داره اطلاعاتی را در اختیارتون میذاریم بعد اگر اطلاعات بیشتری کسب کردیم این تاپیک رو گسترش میدیم . یا علی
در ضمن برای اضهار تشکر که زدن اون دکمه پایینیه کافیه ولی برای انتقاد بهتره طی پیام خصوصی به ما خبر بدید و تاپیکی برای این مضمون اینجا ارسال نکنید چون باعث سردرگمی خوانندگان میشود .
تهیه و تنظیم : سایت علمی نخبگان جوان
فصل اول : بافت خاک
بافت خاک نسبت ذرات شن ، رس و سیلت در نمونه خاک میباشد. خاک از مواد و عناصر مختلف جامد ، مایع و گاز تشکیل شده است . بخش جامد خاک را میتوان به دو بخش معدنی و آلی تقسیم نمود : بخش معدنی از تخریب سنگها حاصل شده و بیش از 90% مواد جامد را تشکیل میدهد و مواد آلی کمتر از 10% قسمت جامد بوده و از بقایای اندام های موجودات زنده تشکیل میگردد . بین هر سه فاز جامد ، مایع و گاز روابط و تعادل نسبی برقرار است . فاز جامد از مواد آلی و معدنی و فاز مایع از آب و عناصر محلول و فاز گازی از اتمسفر خاک میباشد و نسبت بین این سه فاز ثابت است .
در فاز جامد نسبت درصد وزنی در مواد معدنی 81% و در مواد آلی 2% ، نسبت درصد حجمی در مواد معدنی 49% و در مواد آلی 3% است .
در فاز مایع نسبت درصد وزنی 17% و نسبت درصد حجمی 26% است .
در فاز گازی نسبت درصد وزنی 0% و نسبت درصد حجمی 22% است .
ذرات با قطز بیش از 20 میلیمتر را سنگ ، بین 2-20 میلیمتر را ریگ و کوچکتر از 2 میلیمتر را خاک نرم میگویند .
خاکهای با بافت شنی ، سیلتی و رسی دارای شرایط زیرین است :
1/ خاکهای رسی وقتی است که رس بیش از 40% باشد .
2/ خاکهای سیلتی وقتی است که سیلت بیش از 88% باشد .
3/ خاکهای شنی که شن بیش از 85% را داراست .

اهمیت بافت در کشاورزی :
بافت در تغذیه و رشد و نمو گیاهان نقش مهمی را ایفا میکند . گیاهان رشد کننده در خاکهای شنی آرانی کول نام دارند خصوصیات خاک از نظر بافت و رابطه اش با سایر صفات به قرار زیر است :
1/ خاکهای شنی :قطر دانه ها بین 2 تا 05/0 میلیمتر است . شن از ذرات سیلیکاته خالص یا سیلیس و ذرات آهک مخلوط با کانی هایی مانند کوارتز ، میکا و غیره تشکیل شده است . شن با وجود داشتن قطر نسبتاً درشت ، در تغذیه مهم است ولی خاکهای شنی از نظر حاصلخیزی فقیر بوده و ظرفیت نگهداری آب در آنها کم میباشد . معمولاً خشک و کم آب هستند . با افزایش درصد رس ، از نفوذپذیری خاک کم میشود ، زیرا رس اطراف دانه های شن را گرفته و آنها را به هم متصل میسازد واین خاکها را اصلاح میسازد همچنین میتوان برای اصلاح این خاکها ، آنها را اختصاص به درخت کاری داد .
2/ خاکهای سیلتی : قطر ذرات بین 05/0 تا 002/0 میلیمتر است . رسوبات حاصله از طغیان رودخانه ها و طوفانهای بادی را سیلت گویند . سیلت از دانه های ریز کوارتز و گاهی مخلوط با ذرات ریز میکا و فلدسپات یا اکسید و هیدروکسید آهن تشکیل شده است . نفوذپذیری آب در آن کم و ظرفیت نگهداریش بیش از شن است . فاقد صفات کلوئیدی بوده و بعد از آبیاری سفت میشود . کار کشاورزی در آنها به سختی انجام گرفته و برای اصلاحشان میتوان ماسه ، کود سبز و کود دامی اضافه کرد .
3/ خاکهای رسی : منظوراز رس ترکیبات کانی ریزتر از 002/0 میلیمتر در خاک است . بنابریان شامل بلورهای لایه ای آلومینوسیلیکات ، اکسیدهای آهن ، آلومینیم و سیلیسیم و یا هر گونه خرده کانی های است که در خاک یافت میشود و هر نوع ذرات کانی بی شکل در این اندازه میباشد . رس در مجاورت آب تورم نموده ، مانع عبور آب میشود . در تابستان رس آب خود را از دست داده ، شکافهای متعددی در سطح آن ظاهر میگردد . رشد و نمو ریشه گیاهان به سختی در آن انجام میشود . برای اصلاحشان باید مخلوطی از ماسه و کود دامی را به آنها داد .
یکی از عوامل سله بندی در خاک وجود سیلت و بالاخص نسبت سیلت به رس است طبق نظریات عده ای موقعی سله بندی انجام میشود که درصد سیلت به علاوه 2 برابر درصد رس بیش از 60 باشد یا موقعی که رس بیش از 30 و سیلت بیش از 60 درصد باشد .
وجود رس در کیفیت فیزیکی و شیمیایی و زیستی خاکها اهمیت شایان دارد . رس نیز همانند هوموس با سطح ویژه زیاد خود جزء فعال خاک را تشکیل میدهد . سیلت و ماسه سطح ویژه کمی داشته عملاً در فعالیت های شیمیایی و فیزیکی خاکها نقشی ایفا نمیکند ، بلکه فقط اسکلت خاک را تشکیل میدهند . توده های خاک در اثر انقباض رس از هم جدا و به این طریق موجب پیدایش ساختمان خاکدانه ای میگردند .
بلورهای رس که کلوئیدهای معدنی خاک را تشکیل میدهند ، برحسب ترکیب خود ، ورقه ای و یا صفحه ای شکل هستند و به دلیل شکل خاص ، ریزی زیاد و سطح ویژه بسیار بالایی که دارند ، محور تحولات فیزیکی ، شیمیایی بیوشیمیایی خاک میباشند و اصطلاحاً " گوشت خاک " نامیده میشوند . سطح ویژه که از مشخصات عمده خاک است و از اندازه ذرات آنها ناشی میشود ، عبارت از سطحی است که هر گرم خاک در معرض واکنشهای فیزیکی و شیمیایی قرار میدهد و بر حسب سانتیمتر مربع یا متر مربع بر سانتیمتر مکعب خاک بیان میشود . ذرات شن و سیلت از سطح ویژه کمتری برخوردارند .
جدول مشخصات گروه های بافتی خاک :
برای تعیین بافت خاک ابتدا درصد هریک از ذرات سه گانه شن ، سیلت و رس را در نمونه خاک اندازه گیری میکنند . برای تعیین نام بافت خاک عموماً از مثلث بافت خاک استفاده میشود ؛ بدین ترتیب که درصد شن را روی محور ثبت شده ، مشخص و از آن نقطه خطی به موازات محور سیلت رسم مینمایند . درصد سیلت را روی محور مخصوص سیلت معین و خطی به موازات محور رسها رسم میکنند . درصد رس را نیز به همین ترتیب ، مشخص و خطی به موازات محور شنها ترسیم مینمایند . محل تلاقی سه خط مزبور در داخل مثلث ، نشان دهنده بافت خاک است .
خاکهای با بیش از 10 و کمتر از 35% رس را خاکهای میان بافت میگویند . این خاکها شامل سیلت ، لوم سیلتی و لوم رسی شنی هستند . رطوبت قابل استفاده این خاکها برای گیاه و مقاومت آنها در برابر فرسایش ، بیش از خاکهای سبک است . حاصلخیزی آنها در اقلیمهای مختلف متفاوت است و در شرایط مساوی ، از نظر فیزیکی بهتر از سایر خاکها هستند .
خاکهای سنگین یا رسی بیش از 28% رس دارند و شامل خاکهای رس ، لوم رسی و رس سیلتی هستند . این خاکها از نظر نفوذپذیری و تهویه بسیار نامناسب هستند ؛ ولی از جهت تغذیه گیاه و تأمین آب مورد نیاز آن جالب میباشند و نیاز به آبیاری در آنها ، کم و مقاومت آنها به خشکی و فرسایش ، بسیار زیاد است . دیر گاورو میشوند و عملیات شخم و کاشت در آنها به ویژه در مناطق مرطوب با مشکلات فراوان ، مواجه است و کشت را به تأخیر میندازد . خاکهای درشت بافت را که بیش از 80% شن داشته باشند ، خاکهای سبک مینامند .
اندازه گیری بافت خاک :
در آزمایشگاه برای جدا کردن ذرات خاک از هم و تعیین بافت خاک ، ابتدا خاک را نرم میکنند و از الک 2 میلیمتری میگذرانند ، پس از حذف مواد آلی و خشک کردن خاک در اتو ، آن را از الکهای درجه بندی شده عبور میدهند . معمولاً ذرات با قطر کمتر از 5/0 میلیمتر را از طریق رسوب گذاری اندازه میگیرند ؛ بدین ترتیب که با اندازه گیری سرعت سقوط خاک در محلول اندازه گیری وزن مخصوص آب و خاک با چگالی سنج در حالی که ذرات خاک در حال سقوط هستند ، اندازه آنها را محاسبه میکنند . ساده ترین روش در آزمایشگاه ، روش هیدرومتری است . در این روش 50 گرم خاک خشک را به مدت 2 دقیقه با سرعت زیاد به هم میزنند و آن را داخل سیلندر مخصوص دستگاه میریزند و حجم کل آنرا به یک لیتر میرسانند . همزن دستگاه را وارد محلول کرده آن را مخلوط میکنند . بلافاصله پس از اختلاط ، زمان را یادداشت میکنند و با استفاده از هیدرومتر ، یک بار پس از 40 ثانیه و بار دیگر پس از 6 ساعت چگالی محلول را اندازه میگیرند . بار اول ، ذرات شن با قطر 2-5/0 میلیمتر و بار دوم ، ذرات رس با قطر کمتر از 002/0 میلیمتر تعیین میشود . درصد سیلت حاصل نیز تفریق مجموع این دو عدد از 100 خواهد بود .
قانون استوکس :
برای تعیین بافت خاک (تجزیه گرانولومتری) تا به امروز روشهای متعددی پیشنهاد شده و اصول روشهای فوق بر مبنای قانون استوکس (Stocks ) پایه گذاری شده است . طبق قانون استوکس سرعت سقوط ذرات متناسب با قطرشان میباشد ، یعنی در تجزیه گرانولومتری سرعت سقوط ذرات را طبق رابطه زیر تعیین میکنند :
V = 2|9 g r2 [ ( D1 – D2 ) ÷ η ]
سرعت سقوط ذرات برحسب cm|sec = V
شعاع ذرات برحسب cm = r
وزن مخصوص ذرات برحسب gr|cm3 = D1
وزن مخصوص محلول برحسب gr|cm3 = D2
نیروی ثقل برحسب cm|sec2 = g
ویسکوزیته محلول بر حسب gr|cmsec = η