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 [golrooz]
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 .
http://sadegh98.persiangig.ir/document/soil%20tex/Soil_files/triangle.jpg
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

[*FATIMA*]

فصل دوم : ساختمان خاک
ساختمان خاک (Soil structure ) نحوه قرارگیری ذرات خاک در کنار یکدیگر است . فایده ساختمان خاک آن است که در فضای بین ذرات و دانه های خاک خلل و فرجی ایجاد میکند که موجب سهولت حرکت آب و هوا در خاک میشود و عامل عمده ای در آبرسانی به گیاه ، تغذیه گیاه ، تفوذ و گسترش ریشه ها در خاک ، هدایت حرارتی خاک ، فعالیت خاکزیان و غیره است .عامل عمده اتصال ذرات خاک به هم و تشکیل خاکدانه ها ، بار الکتریکی ذرات رس ، کلوئیدی های آلی ، کاتیونهای چند ظرفیتی و مولکولهای آب میباشند . تمایل این ذرات به خنثی کردن با آزاد الکتریکی خود سبب جذب و به هم پیوستن آنها در خاک میشود .
عملیات زراعی مناسب نظیر شخم و دیسک و ماله در شرایطی که خاک گاورو و رطوبت آن زیاد نباشد ، ساختمان خاک را بهبود میبخشد ؛ به علاوه افزایش مواد آلی گیاهی و کودهای حیوانی جهت فعالتر کردن حیات میکروبی در خاک و ممانعت از خشکی زیاد و بالا رفتن درصد سدیم قابل تبادل خاک (قلیائیت) به متلاشی کردن خاکدانه ها می انجامد . کوبیده شدن خاک نیز منجر به خرابی ساختمان خاک و کاهش ارزش زراعی آن میشود . کشتهای پیاپی و بی تناوب گیاهان یکساله نیز به تخریب ساختمان خاک کمک میکند .
عوامل مؤثر در تشکیل ساختمان خاک :
رس : رس به تنهایی یا همراه اکسیدهای آهن از عوامل مهم تشکیل دهنده خاکدانه هاست . هرچه مقدار رس بیشتر باشد ، تشکیل خاکدانه ها بهتر و سریع تر انجام میشود . رس در جوار رطوبت ورم کرده ، خاصیت چسبندگی به خاک میدهد . در اثر خشک شدن رس آب خود را از دست داده و در نتیجه در تمام سطوح خاک شکافهای متعددی ایجاد میشود . بنابر عقیده عده ای از متخصصان ، تناوب رطوبت و خشکی در رس از عوامل مهم تشکیل دهنده اولیه ساختمان خاک محسوب میشود .
مواد آلی و هوموس : خاکهای فقیر از مواد آلی به خصوص هوموس ، فاقد ساختمان خوب و پایدار است . در بین ترکیبات هوموس بخش اسید هومیک خاکستری بیش از بخش های دیگر در تشکیل خاکدانه ها مؤثر است . طبق نظر عده ای چون مونیه ترکیبات آلی چون اورونید (Uronides ) که مبدأ میکروبی دارد ، در تشکیل خاکدانه ها مؤثر است . کلاً تخریب خاک و حذف ثبات ساختمان خاک با از بین رفتن مواد آلی شروع میشود .
اکسیدهای آهن و آلومینیم : در بعضی خاکدانه ها به خصوص افق B خاکهای اسیدی و خنثی ، اکسیدهای آهن و آلومینیم عامل مهم تشکیل خاکدانه است . یون های Al3+ , Fe2+ بار منفی کلوئیدهای رس و هوموس را خنثی نموده ، باعث فلکوله شدن آنها میگردند . در بعضی خاکها آهن و آلومینیم به صورت ترکیبات کلوئیدی اطراف ذرات سیلیس را به صورت ورقه نازک فرا گرفته و مواد نسبتاً سختی را (افق اسپودیک spodic ) تولید میکند .
ترکیبات کلسیم : آهک به تنهایی یا به کمک مواد آلی اطراف دانه های خاک را چون غشاء محافظی دربرمیگیرد و عامل اصلی تشکیل ساختمان مناسب و متخلخل خاکهای آهکی وجود CaCo3 است . یون کلسیم با عمل فلکوله شدن در تشکیل خاکدانه ها نقش مؤثری ایفا میکند .
املاح سدیم : سدیم به عکس یون کلسیم در پراکندگی و تخریب خاکدانه ها مؤثر است . تخریب و پراکندگی خاکدانه ها وقتی شروع میشود که مقدار یون سدیم از 20% کل کاتیون ها تجاوز کند .
تقسیم بندی ساختمان خاک از نظر اشکال :
1/ ساختمان مکعبی زاویه دار (Angular blocky structure ) :
در فرم های تشکیل پروفیل با علامت abk نشان داده میشود . این نوع شکل ساختمانی جزء ساختمان های خوب خاک میباشد که معمولاً در افق B خاکها مشاهده میگردد . در این نوع ساختمان درصد خلل و فرج خاک مناسب میباشد و وضع پایداری نیز مساعد است که میتواند یکی از عوامل مهم در تأمین هوا و آب لازم برای خاک باشد و در نتیجه افزایش حاصلخیزی را در خاک سبب گردد . افق B خاکهای قهوه ای آهکی به طور واضح دارای این فرم ساختمانی میباشد .
2/ ساختمان دانه ای (Granular structure ) :
در فرم های تشریح پروفیل با علامت gr نمایش داده میشود . این نوع واحد ساختمانی نیز در گروه ساختمان های ایده آل از نظر خاکشناسی میباشد و حتی در رتبه اول از نظر کیفیت قرار میگیرد . درصد تخلخل در این ساختمان بسیار مناسب میباشد که هوا و آب کافی را به نحو شایسته برای خاک تأمین مینماید . یکی از عواملی که در مناسب بودن این نوع ساختمان نقش دارد ، حضور مواد آلی در افق سطحی خاک میباشد . این نوع ساختمان را میتوان در افق A (افق سطحی غنی از مواد آلی) براحتی مشاهده کرد . پایداری مناسبی در این نوع ساختمان مشاهده میگردد . در خاکهای دارای این نوع ساختمان میتوان حاصلخیزی بالایی را انتظار داشت .
3/ ساختمان بشقابی یا صفحه ای (Platy structure ) :
در فرم های تشریح با علامت pl نشان داده میشود . این واحد ساختمانی جزء ساختمان های نامطلوب خاک است که در افق A خاکهای مناطق خشک مشاهده میگردد . نظر به اینکه در این نوع ساختمان صفحات به طور موازی روی هم قرار گرفته است ، وضع نفوذ هوا نامساعد بوده و در نتیجه تهویه به نحو شایسته ای انجام نخواهد شد و مشکلاتی را برای تنفس ریشه گیاهان و سایر موجودات خاکزی ایجاد میکند . درصد خلل و فرج در این ساختمان مناسب نیست (کمبود مواد آلی در مناطق خشک میتواند یکی از علل نامطلوب بودن درصد خلل و فرج در این نوع ساختمان باشد) .
4/ ساختمان منشوری (Prismatic structure ) :
در فرم های تشریح با علامت pr نشان داده میشود . در این واحد ساختمانی ، درز و ترک عمودی بیشتر به چشم میخورد و سطوح جانبی واحدهای ساختمانی ، اغلب صاف و صیقلی است . این ساختمان در ردیف ساختمان های بسیار نامطلوب خاک میباشد که میتوان آنرا در افق B خاکهای شور و قلیا مشاهده نمود . وضع تهویه و درصد خلل و فرج در این نوع ساختمان نامناسب است .
5/ ساختمان ستونی (Columnar structure ) :
در فرم تشریح با علامت cpr نشان داده میشود . اگر دو سر واحدهای ساختمانی کروی باشد ، ساختمان را ستونی مینامند . سایر مشخصات آن شبیه ساختمان منشوری است .
6/ ساختمان مکعبی زاویه دار با کناره های صاف شده (Sub angular blocky structure ) :
در فرم تشریح با علامت sbk نشان داده میشود . تقریباً مشخصات ساختمان نوع اول (مکعبی زاویه دار) را دارد که جزء بهترین نوع ساختمان خاک از نظر درصد خلل و فرج ، حاصلخیزی و کیفیت میباشد . این نوع ساختمان نیز در افق B مشاهده میگردد .
چنانچه اشکال ساختمانی غیر از شکل های شش گانه فوق باشد ، تحت عنوان بدون ساختمان (Structure Less ) میگویند که به دو دسته تقسیم میشوند :
الف / ساختمان دانه ای پراکنده (Single grain ) :
در این نوع ساختمان بین ذرات هیچ نوع پیوندی وجود ندارد و ذرات پراکنده هستند و با یک حرکت جزئی آب یا باد در معرض پراکندگی و فرسایش قرار میگیرد . به عنوان مثال میتوان ساختمان موجود در خاک تپه های ماسه ای مناطق بیابانی یا تپه های شنی کنار دریا را ذکر نمود که در آنها این نوع ساختمان نامطلوب وجود دارد . در این نوع ساختمان ذرات کلوئیدی وجود ندارد که بتواند سبب اتصال ذرات به یکدیگر شود .
ب / ساختمان توده ای (Massive ) :
ذرات خاک به صورت یک توده بدون شکل و به هم پیوسته در کنار هم قرار میگیرد که از نوع ساختمان های نامطلوب میباشد و درصد خلل و فرج در آن بسیار پایین است که سبب شده از کیفیت این واحدهای ساختمانی کاسته شود .
ساختمان خاک به دو طریقه اندازه گیری میشود : (1) مستقیم : از نظر مرفولوژی که نوع ساختمان و قطرو فرم خاکدانه ها تعیین میگردد (2) غیرمستقیم : اندازه گیری خلل و فرج و ثبات دانه بندی .
تخلخل (Porosity ) :
حجمی از خاک که توسط آب و هوا اشغال میشود ، خلل و فرج نام دارد که خلل و فرج خاک برحسب قطر منافذ به دو قسمت تقسیم میشود :
1/ خلل و فرج بزرگ یا ماکروپروزیته (Macroprosite ) ، در حالت عادی از هوا و کمی آب اشغال شده و قطرشان بیش از 8 میکرون است .
2/ خلل و فرج کوچک یا میکروپروزیته (Microporosite ) ، منافذ با قطر کمتر از 8 میکرون است که معمولاً از آب اشغال شده اند .
خلل و فرج خاک را این گونه تعیین میکنند : اگر D1 وزن مخصوص حقیقی و D2 وزن مخصوص ظاهری باشد ، درصد تخلخل طبق فرمول زیر به دست می آید :
P = [ ( D1 – D2 ) ÷D1 ] × 100

[*FATIMA*]

فصل 3 : وزن مخصوص خاک
تعریف وزن مخصوص (Soil Density ) : وزن واحد حجم خاک خشک را وزن مخصوص آن خاک میگویند . مقیاس سنجش وزن مخصوص خاک در سیستم متریک گرم بر سانتیمتر مکعب است .
اگر واحد حجمی خاک شامل ذرات خاک و حفرات فی مابین باشد (خاک دست نخورده و حالت طبیعی) ، وزن مخصوص را وزن مخصوص ظاهری (Bulk Density ) میگویند ، ولی اگر وزن واحد حجم ذرات جامد را به دست آوریم به آن وزن مخصوص حقیقی (Particle Density ) گفته میشود .
وزن مخصوص ظاهری خاک :
عبارت است وزن یک سانتیمتر مکعب از خاک دست نخورده و خشک شده در 105 درجه حرارت که معمولاً برای عمق شخم خاک 3/1 گرم در نظر گرفته میشود .به صورت زیر محاسبه میشود .
حجم خاک ÷ وزن خاک خشک = وزن مخصوص ظاهری خاک
برای تهیه نمونه دست نخورده ، از استوانه های فلزی کوتاه دو در استفاده میشود ؛ بدین ترتیب که استوانه را به طور افقی روی خاک محل نمونه برداری قرار داده و آهسته در خاک فرو میبرند ؛ به طوری که ساختمان خاک ، دست نخورده باقی بماند . سروته نمونه را با کارد صاف کرده و در استوانه را میبندند و فوراً به آزمایشگاه میرسانند .
در خاکهای شنی چون درصد تخلخل (حفرات فی مابین ذرات جامد) نسبت به سایر انواع بافت ها کمتر است و در نتیجه وزن مخصوص ظاهری آنها زیادتر و به طور متوسط بین 3/1 تا 8/1 گرم بر سانتیمتر مکعب میباشد . خاکهای ریز بافت وزن مخصوص ظاهریشان بین 1 تا 3/1 گرم بر سانتیمتر مکعب است .
وزن مخصوص ظاهری خاکها با عمق افزایش مییابد . علت این امر کاهش مواد آلی ، دانه بندی ناقص یا عدم وجود دانه بندی و تراکم بیشتر خاک میباشد . وزن مخصوص ظاهری خاکهای تحت الارض و متراکم گاهی به 2 گرم بر سانتیمتر مکعب هم میرسد .
وزن مخصوص حقیقی :
عبارت است از وزن یک سانتیمتر مکعب از مواد جامد خاک که پس از خشک شدن در 105 درجه حرارت و خرد و نرم شدن اندازه گیری میشود . از رابطه زیر بدست می آید .
وزن ذرات جامد خاک÷حجمی از ذرات خاک که به وسیله ذرات جامد اشغال شده است = وزن مخصوص حقیقی خاک
وزن مخصوص حقیقی خاک بسته به کانیهای غالب تشکیل دهنده متفاوت است ، لیکن از آنجا که کانی های اصلی در اکثر خاکها کوارتز ، فلدسپات ها و رسهای معدنی است ، در نتیجه وزن مخصوص حقیقی خاکها هم حدود 75/2-6/2 گرم بر سانتیمتر مکعب میباشد ، مگر در موارد استثنائی که انواع کانیهای سنگین نظیر ماگنتیت ، زیرکن ، تورمالین ، هورنبلاند و غیره مقدارشان در خاک زیاد باشد که در آن صورت وزن مخصوص حقیقی ممکن است از 75/2 گرم در سانتیمتر مکعب هم تجاوز نماید .
تنها عاملی که در وزن مخصوص حقیقی مؤثر است ، میزان مواد آلی میباشد (وزن مواد آلی به مراتب کمتر از ذرات معدنی است) ، بنابراین در سطح خاکها که میزان مواد آلی بیشتر میباشد ، وزن مخصوص حقیقی کمتر و در حدود 4/2 گرم بر سانتیمتر مکعب است و در اعماق خاک مقدار آن افزایش مییابد . وزن مخصوص حقیقی خاکهای آلی و توربی بسیار کم و در حدود 2/0-6/0 گرم بر سانتیمتر مکعب میباشد .
درصد خلل و فرج خاکهای با ساختمان دانه ای 70% (چرنوزم) و در افق B خاکهای قهوه ای آهکی 60% است . مقدار خلل و فرج خاکهای با ساختمان پراکنده یا در حال تخریب 40% است .
Brissine خاکها را از نظر مقدار خلل و فرج به سه کلاس تقسیم کرده است :
بافت شنی : در این تیپ ماکروپروزیته بیش از میکروپروزیته است .
بافت لومی : تخلخل کل کمتر از 40% است (حداقل پروزیته) . مقدار ماکروپروزیته کم و ناچیز و در نتیجه پروزیته کل منحصراً از میکروپروزیته است .
بافت رسی : تخلخل کل آن از بافت لومی بیشتر است . ذرات رسی توسط یک لایه نازک از آب هیگروسکوپیسیته از جدار مجزا میباشد .میزان تخلخل خاک متفاوت و متغیر است . در بهترین خاکها (چرنوزم) تخلخل به 90% رسیده ولی در خاک رسی به 40% کاهش مییابد . یکی از اهداف شخم در زراعت همان افزایش تخلخل است .

[*FATIMA*]

فصل چهارم : آهک و گچ خاک
در خاکهای اسیدی مسئله کمبود آهک مطرح میباشد ولی کمتر خاکی در ایران با کمبود آهک مواجه است و آهک به حدی میباشد که بقیه صفات خاک را تحت الشعاع قرار میدهد .
تشکیل کربنات ها و منشاء خاکهای آهکی :
در حال حاضر نسبت به دوران اول میزان انیدریک کربنیک جو کم شده است . در کامبرین میزان CO2 25 برابر میزان فعلی آن بوده است ، این کاهش بر روی رسوبات آهکی تأثیر مستقیم گذارده و باعث افزایش آنها شده است . مهمترین رسوبات کربناته آهک و دولومیت (کربنات مضاعف آهک و منیزیم) است که در ایران به فراوانی دیده میشود .
چگونگی تشکیل آهک :
در کشاورزی مقصود از آهک CaO و سنگ آهک CaCO­3 است که امکان دارد به دو صورت آراگونیت و کلسیت باشد . آهک با آب و انیدرید کربنیک ایجاد بی کربنات کلسیم مینماید که در آب محلول است .
CaCO3 + CO2 + H2O → (Co3H)2Ca
معمولاً کلسیت از تخریب آراگونیت که با تغییر حجمی معادل 8% همراه است ، حاصل میشود . ذخایر قلیایی دریاها از تشکیل کربنات ها حاصل شده است .
چگونگی تشکیل مارن ها :
مارن ها نوعی رسوبات آهکی هستند که برحسب میزان رس طبقه بندی میشوند مثلاً در آهک مارنی مقدار رس آن از 50% کمتر است ، ولی در مارن آهکی مقدار خاک رس از 50% بیشتر است . آهک مارنی معمولاً سختی و مقاومت بیشتری دارد ولی مارن آهکی با آب ایجاد خمیر نمینماید . مارن با اسید جوشیده و گاز CO­2 ایجاد میکند .
تشکیل گچ (ژیپس و انیدریت)SO4Ca , 2H2O :
مقدار کلسیم پوسته جامد زمین حدود 3 تا 4% است . سحتی گچ 5/1 تا 2 و وزن مخصوص آن 3/2 گرم بر سانتیمترمکعب است . گچ با ناخن خط برداشته و در آب اندکی محلول است (یک لیتر آب 5/3 گرم گچ را در خود حل میکند) . گچ بلوری است که در سیستم اورتوروبیک تبلور یافته و در آب تبدیل میگردد . در چگونگی تشکیل گچ نظرات متفاوتی وجود دارد . عده ای از زمین شناسان معتقدند که اگر درجه حرارت محیط به 42 درجه سانتیگراد برسد ، انیدریت تشکیل شده و وجود برخی املاح جاذب الرطوبه عمل تشکیل انیدریت را تشدید نموده و در حرارتهای پایینتر نیز میتوان آن را یافت . بدین طریق است که در کولابها کلسیم آبدار با گچ رسوب کرده و بلورهای درشت ژیپس تشکیل میشوند ولی در فصل گرما انیدریت رسوب مینماید .
سنگهای آهکی :
مارن و گچ در معرض هوادیدگی قرار گرفته و به تدریج تخریب میگردند . آهک توسط آب و باران و در مجاورت CO2 به بیکربنات محلول تبدیل میشود . بیکربنات به قسمتهای نیمه عمیق و عمیق خاک منتقل میگردد.
سنگ های آهکی منحصراً از آهک تشکیل نشده اند ، بلکه عناصر تخریبی مانند سیلیس ، رس ، کوارتز و غیره نیز با آهک در تولید سنگ های آهکی شرکت میکنند ، بنابراین پس از اینکه سنگ آهک به تدریج حل گردید ، مواد تخریبی باقیمانده در روی سنگ ، خاک را تولید مینماید.
جذب تعداد بیشماری از عناصر معدنی در مقابل آهک دچار نقصان میشود زیرا این عناصر در مجاورت آهک به صورت رسوب درآمده ، فسفر یا فسفات آهکی که غیر محلول است ، تولید مینماید . خاکهای ایران اغلب آهکی اند و میزان آن از 10% بالاتر است ، حتی در بعضی مناطق جنگلی مخروبه (جنگلهای بلوط زاگرس) آهک از 60% تجاوز میکند . در این مناطق درختان مستقیماً روی سنگ آهک قرار دارند .
اصلاح خاکهای آهکی فوق العاده مشکل است ، مواد آلی که در اثر فساد پوشش گیاهی حاصل میشوند بزرگترین داروی اصلاح خاکهای آهکی میباشند .
گیاهان و آهک :
گیاهانی که در خاکهای آهکی بهتر رشد و نمو کنند ، آهک دوست نام دارند و در بین گیاهان زراعی یونجه ، تا حدودی شبدر ، گندم ، جو و در بین درختان اقاقیا ، عرعر ، اکالیپتوس و زبان گنجشک و در بین درختان میوه پسته ، انار و بادام را میتوان نام برد .

[*FATIMA*]

فصل پنجم : تهویه خاک و رابطه آن با رشد گیاه و تنفس موجودات زنده خاک
در صورت تهویه کافی و جریان اکسیژن هیچ نوع خطر خفگی درریشه ها و موجودات زنده خاک به وجود نخواهد آمد و فعالیت تنفسی به خوبی تأمین میشود . اگر جریان آزاد هوا برقرار نباشد ، شرایط زندگی برای فعالیت میکروارگانیزم ها و ریشه های گیاهان غیرقابل تحمل میگردد . در خاکهای فشرده و فاقد خلل و فرج درشت ، مقدار اکسیژن هوای خاک در فصل مرطوب به 8% کاهش مییابد که این مقدار آستانه شروع فرآیندهای غیرهوازی خاک است . البته در این حالت اکسیژن محلول در خاک میتواند تا اندازه ای کافی نبودن اکسیژن هوا را برای فعالیت ریشه گیاهان و باکتری های هوازی جبران کند ، ولی مقدار آن اغلب کم است و تجزیه اش در آب به کندی انجام میشود . هرچه ماده آلی بیشتر باشد ، خفگی ناشی از آن شدیدتر است .
در خاک کاهش اکسیژن توسط عمل دی فوزیون (Diffussion ) یعنی پخش و پراکندگی آب باران جبران میگردد . کلاً مقدار اکسیژنی که در سال توسط آب باران وارد خاک میگردد ، بیش از 70 لیتر در هکتار است . محلول خاک میتواند حداکثر مقدار 6 میلی گرم اکسیژن در لیتر داشته باشد . مقدار اکسیژن آبهای ساکن و غنی از مواد آلی ناچیز است .
رابطه گیاهان و میزان اکسیژن :
گیاهان به سه دسته مهم در این مورد تقسیم میشوند :
1/ آنهایی که زیاد به اکسیژن نیاز دارند ، مانند کاج دریایی و بلوط
2/ درختانی که حساسسیت آنها در برابر کمبود اکسیژن چندان زیاد نیست و در نتیجه اپتیمم فعالیت آنها در خاکهای مرطوب مشاهده میشود ، مانند توسکا و نمدار
3/ درختانی که ریشه شان قادر است در محیط با اکسیژن محدود مدتی از سال به استثنای فصا فعال به رشد و نمو ادامه دهد ، مانند صنوبر و بید .
به طور کلی هنگامی که مقدار اکسیژن خاک به 10% کاهش یابد ، رشدونمو ریشه اکثر گیاهان به کندی انجام میشود . در خاکهای سنگین و سخت مقدار اکسیژن به 8% کاهش مییابد.
رابطه گیاهان و گاز گربنیک خاک :
در خاکهای آهکی به علت جذب CO2 توسط CaCO3 رشدونمو و توسعه ریشه بعضی گیاهان مانند یونجه سریع انجام میشود .

[*FATIMA*]

فصل ششم : اتمسفر خاک
در ساختمان خاک پروزیته کل از دو بخش میکروپروزیته و ماکروپروزیته تشکیل میشود . میکروپروزیته به طور طبیعی از آب و ماکروپروزیته از هوا اشغال شده است . CO­2 ماکروپورها بیش از هوای جو و برعکس اکسیژن هوای جو بیش از اکسیژن ماکروپورها است . بافت خاک در میزان این اختلافات تا حدودی مؤثر میباشد . اتمسفر آزاد کمتر تحت تأثیر نوسانات است . لذا در مناطق جنگلی در شب در اثر توقف فتوسنتز CO2 اتمسفر به 13/0 و در مرتع به 1/0 و در نواحی زراعی به 06/0 % افزایش مییابد .
بخشی از خلل و فرج خاک که در اختیار هوا است ، ظرفیت هوایی خاک نامیده میشود . معمولاً خلل و فرجی از خاک که رطوبت خود را مکش معادل 50 سانتیمتر آب از دست میدهد ، تخلخل تهویه ای خاک مینامند . قطر این گونه خلل و فرج بیشتر از 6/0 میلیمتر است . برای رشد مناسب گیاهان ، ظرفیت هوایی خاک نباید کمتر از 10% باشد .
حالت احیاء به حالتی از خاک میگویند که در آن تمایل محلول خاک برای دادن الکترون به عنصری نظیر اکسیژن زیاد باشد . این حالت بیشتر در خاکهای غرقابی پیش می آید ، این گونه خاکها در اثر خفگی رنگی کبود دارند . وفور اکسیژن که در اثر تهویه مناسب خاک پیش می آید ، موجب اکسیده شدن خاک و روشن شدن رنگ آن میشود . در این حالت ، استعداد محلول خاک برعکس حالت اول برای گرفتن الکترون زیاد است .
اختلاف ترکیب هوای خاک و هوای آزاد ، عمدتاً از طریق پخشیدگی گازها برطرف میشود و به حد تعادل میرسد . پخشیدگی عبارت است از حرکت تصادفی مولکولهای گاز که در اثر اختلاف فشار هریک از گازها بین هوای آزاد و هوای خاک پیش می آید ؛ البته این تعادل به علت فعل و انفعالات تنفسی ریشه گیاهان و میکروارگانیسم های خاک دایماً در حال به هم خوردن است . عامل عمده و اصلی در تهویه خاک و خروج گاز کربنیک و ورود اکسیژن به آن ، ساختمان خاک و خلل و فرج موجود در خاک است . علل دیگر تهویه خاک ، جریان انبوه گازها ، تغییرات روزانه درجه حرارت ، فشار جو و وزش باد ، اکسیژن محلول آب باران است.

[*FATIMA*]

فصل هفتم : درجه حرارت خاک
افزایش درجه حرارت خاک تجزیه مواد آلی و تخریب مواد معدنی را تشدید میکند . اگر رطوبت خاک کافی نباشد ، حرارت نقش محدود کننده دارد . بخش اعظم حرارت خاک ناشی از تأثیر نور آفتاب است . مقدار و شدت نور جذب شده توسط خاک به عوامل متعددی بستگی دارد که عبارتند از : عوامل اقلیمی ، عوامل جغرافیایی ، رنگ و مقدار رطوبت خاک . فقط بخش کمی از نور آفتاب داخل خاک شده (33 درصد) و بخش اعظم اشعه توسط اتمسفر جذب یا توسط عمل انعکاس به جو بالا برمیگردد . خاکهای سیاه بیشتر از سفید نور را جذب میکنند ، مثلاً ضریب جذب چرنوزم 30 و خاک سفید کمتر است . خاکهای مرطوب معمولاً خاکهای سرد هستند ، زیرا در خاک مرطوب حرارت جذب شده صرف تبخیر آب میشود .
مشخصات جغرافیایی :
درجه حرارت خاک در ارتفاعات ، کمتر از بخش های کم ارتفاع است . در نیمکره شمالی خاکهایی که در دامنه های رو به جنوب قرار دارند ، گرمتر از خاکهای واقع شده در شیب های شمالی هستند . در روزهای سرد مقدار نور گرم کننده ای که به سطح زمین میرسد ، کمتر از حرارتی است که خاک از خود دفع میکند .
تغییرات شبانه روزی درجه حرارت :
در روز به علت جذب نور حرارت بالا میرود و خاک در شب حرارت را دفع میکند . البته چه در روز و چه در شب حرارت خاک دفع میشود ولی در شب به علت نبودن نور مستقیم آفتاب مقدار حرارت دفع شده به حد ماکزیمم خود میرسد . در شب های صاف و بی ابر دفع حرارت تشدید میشود ، به همین دلیل در شب های زمستان که بدون ابر است ، سردتر از وقتی میباشد که ابر وجود دارد .
گیاهان : گیاهان به کمک سایه خود از گرم شدن خاک جلوگیری میکنند . گیاهان 68 تا 75 درصد نور حرارتی را جذب یا منعکس مینمایند . هرچه درصد پوشش بیشتر باشد ، حرارت خاک کمتر میشود .
با تغییر شدت یا زاویه تابش خورشید ، حرارت خاک نیز تغییر میکند . تغییرات شبانه روزی درجه حرارت خاک ، سطحی است و حداکثر تا عمق یک متری آن است ؛ ولی تغییرات فصلی آن ، زیاد و تا عمق حدود 15 متری خاک نفوذ میکند . تأثیری که انسان در حرارت خاک میتواند اعمال کند ، کم ولیکن مؤثر است . این تأثیر از راه زهکشی و تهویه خاک ، افزایش مواد آلی ، کمک به ساختمان خاک و بهبود عملیات زراعی است . ایجاد پوشش های تیره از مالچ ها و مواد آلی و یا کاه و کلش و کود دامی نیز به گرم شدن خاک کمک میکند .

[*FATIMA*]

فصل هشتم : رنگ خاک
رنگ خاک تابعی از شرایط تشکیل و تحولات است ، ولی عواملی که باعث ایجاد یک رنگ میشود ، مختلف است .
عناصر رنگی خاک :
مهمترین عناصری که رنگی شدن خاک را سبب میشوند ، عبارتند از هوموس و ترکیبات معدنی مانند اکسیدها ، سولفورها ، سولفات ها و کربنات ها . افق های سطحی خاک تجزیه یافته کمتر به رنگ سفید است مگر در نواحی خشک و کویری . این رنگ در افق های زیرین و در خاکهای کم تحول یافته یا شسته شده بیشتر است . کانی هایی که سبب این رنگ میشود عبارتند از سیلیس ، سنگ آهک ، گچ ، کلروها و رسهای بدون ناخالصی . رنگ های سیاه و قهوه ای از هوموس یا منگنز نتیجه میشود . گاهی سولفور آهن سبب رنگ سیاه میشود . رنگهایی مانند قرمز ، زرد ، نارنجی ، قهوه ای و رنگ های بین خاکستری تا سبز در اثر وجود آهن است . هماتیت (Fe2O3 ) در حالت بی شکل یا میکرو کریستالی به رنگ قرمز میباشد . Fe(OH)3 سبب رنگ قرمز میشود . FeO در محیط اسیدی سبز رنگ و در محیط قلیایی آبی رنگ است . Fe2O3 , 3H2O به رنگ زرد میباشد . هیدرات فرو Fe(OH)2 به رنگ سبز مایل به خاکستری است .
پیدایش رنگ خاک :
عواملی که موجب پیدایش رنگ خاک میشوند عبارتند از 1/ بافت خاک ، عناصر رنگی در خاکهای ماسه ای بیش از رسی اثر میگذارد . خاکی که عناصر رنگی خود را از سنگ مادر میگیرد ، به لیتوکروم مشهور است که از نظر هوموس فقیر است 2/ فرسایش 3/ مهاجرت سیلیکات های آهن یا آهن و منگنز باعث آزاد شدن آهن و منگنز به صورت معدنی شده و در افق تجزیه شده سنگ مادر ، هاله ای زرد رنگ و یا قرمز رنگ در اطراف بلورهای تجزیه شده سیلیکات آهن دار مشاهده میشود .
علائم مانسل :
رنگ خاک به وسیله یک سری رنگهای استاندارد تعیین میشود . این مجموعه استاندارد را چارت های رنگی مانسل مینامند . با استفاده از روش مربوط به دفترچه های رنگ مانسل ، این علائم بدست می آید . رایج ترین این دفترچه ها فقط حاوی حدود 5|1 طیف کامل " هیو " بوده و شامل حدود 250 قطعه است که براساس علائم مانسل به صورت منظم روی کارتهای مخصوص تنظیم گشته اند . در روش مانسل علائم مربوط به رنگ دارای سه عنصر هیو ، والیو و کروما بوده و به این ترتیب نوشته میشود : هیو ( کروما|والیو ) مثلاً 5YR6/3
الف / هیو : شامل شاخص رنگ غالب در طیف تابشی است و به صورت معیاری از ترکیب نورهای رنگی که به چشم می آید ، تعریف میشود . در روش مانسل 5 هیوی اصلی وجود دارد : قرمز (R ) ، زرد (Y ) ، سبز (G ) ، آبی (B ) ، ارغوانی (P ) .
ب/ والیو : معرف درجه روشنی یا تیرگی نسبی رنگ ، در ارتباط با مقیاس خاکستری خنثی (بی رنگ) است . والیو در مقیاس خاکستری خنثی از سیاه خالص (/0 ) تا سفید خالص (/10 ) گسترش دارد . علائم والیو معیاری است از مقدار نوری که در شرایط استاندارد نوری که به چشم میرسد (نور انعکاس یافته) .
ج/کروما : خلوص نسبی یا قدرت طیفی رنگی میباشد و معرف درجه اشباع خاکستری خنثی به وسیله رنگ طیفی است . برای رنگهای خنثی ، مقیاس کرومای خاکها از 0/ تا 8/ است ؛ به عبارتی کرومای 8/ قویترین درجه برای خاک است .
تیره ترین پرده های این هیو ، در پایین و روشن ترین آن ، در بالای جدول واقع شده اند . ضعیف ترین حالت کروما هم (خاکستری ترین رنگ) در سمت چپ و قویترین آن در سمت راست قرار دارد .
شرایط سنجش رنگ :
1/ ناصافی : سطحی که نور را منعکس میکند (خصوصاً هنگامی که نور لازم با زاویه تندی به نمونه تابیده میشود) ، بر مقدار نور انعکاس یافته تأثیر میگذارد . برای نمونه های خرد شده ، سطح را صاف نموده و حالت آن به صورت " خرد صاف شده خشک " یادداشت میشود .
2/ ثبت علائم : تعیین علائم رنگ با توجه به نزدیکترین واحد کلی والیو و کروما صورت گرفته و نتیجه اندازه گیری رنگ ، توسط اشخاص مختلف هم در شرایط مزرعه ای تا 5/2 واحد هیو (یک کارت) و یک واحد والیو قابل تغییر است .
3/ رنگ برتر : رنگ برتر رنگی است که بیشترین حجم لایه را در اختیار دارد . رنگ برتر فقط هنگامی بیش از 50% حجم را میتواند اشغال نماید که تعداد رنگها از دو تجاوز نکند .
4/ منقوطه های رنگی : عبارتست از تغییرات پی در پی رنگ ، بدون آنکه در خواص ترکیبی خاک ، دخالتی داشته باشد . عوارض حاصل از فرآیند اکسیداسیون و احیاء نیز نوعی از این پدیده است که به رطوبت ارتباط مییابد منقوطه ها با توجه به مقدار ، اندازه ، تفاوت رنگ و خصوصیاتی از این قبیل مورد تفسیر قرار میگیرد .
الف / مقدار : معرف درصد سطح اشغال شده میباشد و سه کلاس وجود دارد .
کم : کمتر از 2%
معمولی : 2 تا 20%
زیاد : بیش از 20%
ب/ اندازه : نشان دهنده ابعاد قابل رؤیت منقوطه روی یک سطح صاف است . اگر طول یک منقوطه بیش از دو یا سه برابر عرض آن نباشد ، بزرگترین بُعد یادداشت میشود ، ولیکن شکل و موقعیت منقوطه نیز همراه آن شرح داده میشود . برای اندازه منقوطه ها ، سه کلاس در نظر گرفته میشود .
ریز : کوچکتر از 5 میلیمتر
متوسط : 5 تا 15 میلیمتر
درشت : بزرگتر از 15 میلیمتر
ج/ تفاوت : عبارت است از شدت تمایز مشهود بین رنگهایی که به یکدیگر مرتبط هستند .
ضعیف : این حالت فقط در بررسی از فاصله نزدیک ، مشخص میشود .
متمایز : به سادگی قابل رؤیت است ، ولی دارای تفاوت رنگی نسبی با رنگ مورد مقایسه است .
مشخص : به شدت با رنگ مورد مقایسه تفاوت دارد . منقوطه های مشخص در قسمت مورد بررسی معمولاً واضح ترین عوارض رنگی را به نمایش میگذارند .
ویژگی مرزهای منقوطه هم ممکن است با واژه های تند ( اختلاط با چشم غیرمسلح قابل مشهود نیست) ، واضح (تغییر رنگ در مرزها در ضخامت کمتر از دو میلیمتر هم مشهود است) و مبهم (تغییر رنگ در مرزها در ضخامت بیش از 2 میلیمتر مشهود است) بیان میشود.
5/ اشکال رنگ : بعضی از رنگها هم از گسترش مواد از لایه ای به لایه دیگر ناشی میشوند ، از جمله اشکال رنگی ظریف و لوله ای شکل که در مجاورت مجاری ایجاد شده به وسیله ریشه ها وجود داشته و در بعضی از خاکهای خیس به طور عمودی به زیر افقهای A گسترش یافته اند . سطح لایه خارجی بعضی از خاکدانه ها در مقایسه با حاشیه ، رنگ روشن تری دارد . این پدیده به ورود آب به خاکدانه و خروج از آن و روابط اکسید – احیایی مربوط میشود 6/ رنگ سطح خاک : رنگ سطح خاک ممکن است که به طور قابل توجهی با رنگ خاک افق سطحی ، فرق داشته باشد . به عنوان مثال ، شربه قطرات باران ممکن است ذرات هم اندازه رس را از میان بردارد و در نتیجه ذرات شن و سیلت برتری یافته و والیوی رنگ سطح خاک افزایش یابد . اجزاء خرد شده سنگی در بعضی از خاکهای مناطق خشک ممکن است والیوی رنگ خاک سطحی را کاهش دهد و اختلاف رنگ قابل توجهی را بین این قسمت و مواد ریز خاکی ، افق سطحی پدید آورده باشد ؛ علاوه بر آن بقایای گیاهی هم میتواند از نظر والیوی رنگ با مواد ریز خاکی افق سطحی اختلاف زیادی داشته باشند .

[*FATIMA*]

فصل نهم : رابطه آب و خاک
فرم های مختلف آب در خاک :
1/ آب ثقل : پس از باران یا آبیاری که تمام ماکروپروزیته و میکروپروزیته ها از آب اشغال شده ، قسمتی از آن تحت تأثیر قوه ثقل به صورت آب زهکشی به بخش عمیق خاک منتقل میشود . انتقال و حرکت آب ثقل درخاک تحت تأثیر قانون دارسی انجام میشود .
Q = ( K × S × P ) ÷ L
Q = آب ثقل ، S = سطح مقطع لوله ، P = ارتفاع خاک ، L = ارتفاع لوله ، K = ضریب دارسی که از رابطه a|n محاسبه میشود که در آن a = وزن مخصوص و n = قابلیت چسبندگی است .
2/ آب شعریه غیرقابل جذب : این آب منافذ با قطر کوچکتر از 2/0 میکرون رو پر میکند . این بخش آب با قدرت پتانسیل فوق العاده به خاک چسبیده و غیرقابل حرکت است .
3/ آب شعریه قابل جذب : میکروپروزیته هایی که قطرشان بین 2/0 تا 8 میکرون است ، به وسیله این آب اشغال شده و این آب مانند پوسته ای اطراف ذرات خاک را احاطه کرده و قطر این پوسته 100 آنگستروم است ( آنگستروم = A0 = 10-8 )
4/ آب نقطه پژمردگی : مقدار آب خاک را از وقتی که گیاه شروع به پژمردگی کند ، آب نقطه پژمردگی گویند . مقدار این آب تحت تأثیر بافت و نوع گیاه است . برای تعیین این نوع آب میتوان از طریق بیولوژیک عمل کرد ، به این صورت که با کاشت گیاه در یک گلدان آنقدر آن را در بی آبی نگه میدارند تا گیاه پژمرده شود و سپس خاک را در اتو خشک نموده مقدار درصد آب را تعیین مینمایند . روش دیگر روش فشار غشایی است که مقدار معینی خاک را تا حد اشباع رسانده و پس از مدتی آب موجود در آن را تحت فشار 2/4 از خاک خارج مینمایند . با اندازه گیری آب باقیمانده در خاک ، آب نقطه پژمردگی را معین مینمایند . در روش تعیین غیرمستقیم آب نقطه پژمردگی چنین عمل مینمایند .
آب نقطه پژمردگی = (میزان شن نرم×01/0) + (میزان سیلت×21/0) +(میزان رس×59/0)
آب نقطه پژمردگی = 85/1 | آب ظرفیت نگهداری
آب نقطه پژمردگی = میزان هیگروسکوپی × 5/1
5/ آب هیگروسکوپی : مقدار رطوبتی را که خاک در حالت خیلی خشک از رطوبت آتمسفریک جذب میکند ، آب هیگروسکوپی گویند . ضخامت این آب 5/2 آنگستروم است . این آب با قدرت پتانسیل زیادی جذب خاک شده است ، پس برای گیاهان غیرقابل جذب است . مقدار این آب تحت تأثیر عواملی چون بافت میباشد .
6/ ظزفیت نگهداری آب : حداکثر مقدار آبی که خاک میتواند پس از خروج تمام آب ثقل در خود نگه میدارد ، آب ظرفیت نگهداری گویند که تحت تأثیر بافت و ساختمان خاک است .
7/ آب ظرفیت زراعی : هنگامی که خاک از آب اشباع باشد ، مقداری از آن طی یکی دو روز از خاک خارج شده (آب زهکش شدید) و مقداری به تدریج خارج میشود که آب ظرفیت زراعی است و گیاهان زراعی بخش اعظم آب مورد نیاز خود را از همین آب تأمین میکنند . جهت تعیین این آب خاک را پس از خیس کردن تحت PF معین قرار داده ، آب را از محیط خارج نموده و سپس آب باقیمانده در خاک را پس از خشک کردن تعیین مینمایند .
درخاک رسی 3 = PF،درخاک لومی با لومی رسی 5/2 = PFو درخاک لومی شنی 2 = PF
8/ آب غشایی : این آب در خاکهای کم و بیش خشک اطراف ذرات خاک را چون غشایی نازک احاطه میکند . ضخامت این آب بستگی به مقدار رطوبت خاک دارد .
H = h × S کا در آن S = سطح خاک بر حسب سانتیمتر مربع ، h = ضخامت آب و H = درصد رطوبت خاک میباشد .
تبصره : قدرت موئین یا پتانسیل کاپیلاری (Potential Capillarie ) = خاک به علت داشتن صفات جذب سطحی و نیز قوه کشش درونی (Interaction ) میتواند در حالات مختلف مقدار معینی آب در اطراف ذرات خود جذب کند . قدرت موئین را با φ نشان داده که Logφ را با PF نشان میدهند . فشار گریز از مرکز لازم است روی خاک اعمال شود تا آبی که با انرژی معین جذب خاک شده جدا گردد .
حرکات آب در خاک :
آب باران یا آب آبیاری پس از برخورد به سطح خاک به چند بخش تقسیم میشود . قسمتی از آن پس از برخورد با سطح خاک فوراً بخار شده و قسمتی از آن در سطح خاک جریان یافته و قسمتی دیگر در داخل خاک نفوذ میکند که این جریان تحت تأثیر دو قوه متضاد است . عامل اصلی حرکت عمودی از بالا به پایین قوه ثقل است و حرکت آب از پایین به بالا هم در اثر قوه موئین انجام میشود .
عمل نفوذپذیری خاک : حرکت آب از بالا به پایین را معمولاً نفوذپذیری گویند که این عمل تحت تأثیر قوه ثقل است . نفوذپذیری در خاکهای دارای ساختمان متخلخل سریع تر از خاکهای پراکنده است . در خاکهای شنی که گاهی دارای ذرات نرم و ریز سیلت بوده که چون سیمانی آنها را به هم متصل کرده در این صورت نفوذپذیری آب به کندی صورت میگیرد . نفوذپذیری خاکهای هوموسی خوب است . البته در خاکهای خیلی هوموسی به علت جذب آب توسط هوموس و مواد آلی از مقدار نفوذپذیری کاسته میشود .
اندازه گیری نفوذپذیری : در آزمایشگاه یا در روی زمین انجام میشود . در آزمایشگاه 20-50 گرم خاک را در لوله فلزی به طول 8 سانتیمتر ریخته و از بالا به آن آب اضافه میکنند . در این آزمایش مقدار بار آب را دائماً ثابت نگه میدارند . آب طبق قوانین دارسی به تدریج در خاک نفوذ کرده و پس از مدتی از افق های تحتانی آن خارج میگردد .
در روش دیگر (روش چاله) با یک وسیله اگر چاله ای به شعاع 5 تا 10 سانتیمتر و به عمق 50 سانتیمتر ایجاد گردد و داخل حفره تا سطح معینی آب ریخته شود ، پس از مدتی سطح آب پایین رفته و در نتیجه مقدار آب پایین رفته را در واحد زمان تعیین میکنند .
حرکت صعودی آب : اگر لوله نازکی را داخل ظرف آب (یا مایعی) نماییم ، آب به تدریج از پایین به بالا حرکت کرده ، صعود آب بدین طریق در اثر قوه انتراکسیون مولکولهای آب نسبت به هم و در اثر ایجاد پتانسیل بین مایع و جدار لوله انجام میشود . هرچه قطر لوله های موئین موجود در خاک باریکتر باشد ، مقدار ارتفاع آب صعودی بیشتر است . پس در خاک هرچه بافت نرم و ریزتر باشد مقدار ارتفاع آبی که در واحد زمان صعود میکنذ ، زیادتر است . در مناطق معتدله و مرطوب آب در خاک به حد وفور یافت میشود . لذا گیاهان کمتر در معرض بی آبی قرار میگیرند ، اما در مناطق خشک قسمت اعظم آب مورد نیاز گیاه از آب ذخیره ای تأمین میگردد .
مقدار آب ذخیره ای در خاک یکنواخت و بدون قلوه سنگ با توجه به این رابطه محاسبه میگردد : R = [(c-f) ÷100] × h ×F × d' + 30
که در این فرمول R = آب ذخیره ای ، c-f = آب ظرفیت نگهداری ، h = ارتفاع خاک مورد استفاده ریشه گیاهان ، F = نسبت حجم خاک نرم به حجم کل خاک ، d' = وزن مخصوص ظاهری ، c = ظرفیت زراعی ، f = نقطه پژمردگی ، 30mm = آب صعود شعریه ای در زیر عمق ریشه دوانی که در اثر خشک شدن قشر فوقانی میتواند بالا آید . به تدریج که بر مقدار رس افزوده میشود ، از مقدار c-f کاسته میگردد .
مقدار آب ذخیره ای در حالت وجود قلوه سنگ از رابطه زیر محاسبه میشود :
R = [(c-f) ÷100] × h ×F × d' + [(c'-f') ÷100] × h' ×x × d''+ 30mm
که در آن x= نسبت حجم قلوه سنگ به حجم کل خاک و d'' = وزن مخصوص قلوه سنگ میباشد .
عوامل مؤثر در کاهش ظرفیت آب مفید خاک :
1/ عمق کم خاک : در این حالت خاک جوان است که در این صورت ریشه دوانی به علت وجود لایه غیرقابل نفوذ محدود به بخش های سطحی خاک میگردد . در جنگلهای شمال ایران این موضوع را بیشتر در جوامع انجیلی – ممرز که روی خاکهای راندزین قرار دارند ، میتوان مشاهده کرد . این خاکها لز یک افق A1 به ضخامت 30-20 سانتیمتر تشکیل شده که مستقیماً روی سنگ مادر سخت ولی شکافدار قرار دارد . در نتیجه ظرفیت مفید آب خاک از طرفی به علت ضخامت کم خاک نرم و از طرف دیگر به علت شکافدار بودن سنگ مادر خیلی کم است . روی این ضخامت کم خاک نرم و از طرف دیگر به علت شکافدار بودن سنگ مادر خیلی کم است . روی این اصل رویشگاههای نسبتاً خشک برای نهالهای جوان به خصوص در تابستانهای کم باران تشکیل میدهد .
2/ درشت بافت بودن خاک : منظور فراوانی قلوه سنگ یا بخش اسکلتی خاک است ، زیرا که با بالا رفتن میزان آن از ظرفیت نگهداری کاسته میشود . اگر خاک دارای بافت شنی ولی بدون قلوه سنگ باشد ، از این نظر چندان نامناسب نیست و تقریباً مشابه با بافت لومی رسی است . طبق تحقیقات انجام شده ظرفیت نگهداری دو خاک شنی و رسی لومی (تا عمق 75 سانتیمتر کخ ضریب ریشه دوانی به 5/0 ریشه در دسی متر مربع میرسد) به ترتیب 122 و 149 میلیمتر اندازه گیری شده است ، ولی وقتی قلوه سنگ افزایش یافت ، ظرفیت نگهداری به 68 میلیمتر میرسید .
گاهی با زدن شخم های عمیق (سوسلوز) میتوان بر عمق خاک نرم افزود ، این عمل برای خاکهای واقع در روی سنگ مادرهای در حال تجزیه یا خاکهای دارای کروت و ماسه جوش یا خاکهای فشرده شده در اثر چرای مفرط و طولانی امکان پذیر است ، ولی برعکس برای خاکهای رسی فشرده به تنهایی چندان مفید نیست ، بلکه باید روی خطوط سوسلوز خورده خاک نرم شده را به صورت پشته درآورده و بدین طریق هم عمق خاک مورد استفاده گیاه اضافه شده و هم مصنوعاً یک پوشش غیرقابل نفوذ که از تبخیر جلوگیری میکند ، ایجاد شده که از میزان تبخیر میکاهد و هم ضمن عبور بولدوزر گونه های علف هرز را در محل ایجاد پشته ها از بین میبرد .
امروزه برای استفاده بیشتر از آب ذخیره خاک اغلب در صنوبرکاریها از قلمه های خیلی بلند استفاده میکنند . یعنی در خاکهای با سفره آبی بالا قلمه های بی ریشه را تا عمق 2 تا 3 متری در خاک فرو کرده و بدین ترتیب دو نوع سیستم ریشه دوانی در نهال یکی در بخش سطحی خاک و دیگری در مجاورت سفره آبی ایجاد میشود . هنگامی که ذخیره آب خاک کمبود آب تابستانه را تأمین میکند ، میتوان به کشت گونه های پرنیاز به آب مانند صنوبرها اقدام نمود و زمانی که ذخیره آب مفید 60-80 درصد کمبود آب تابستانه را تأمین کند ، میتوان به کاشت گونه های پرمصرف آب مانند نوئل ، راش ، دوگلاس و نراد اقدام کرد ، ولی وقتی کع میزان ذخیره آب مفید به 50 درصد کمبود آب تابستانه برسد ، دیگر باید به دنبال گونه های خشکی پسندتر مانن کاج و بلوط رفت .
رژیم های رطوبتی خاک :
رژیم رطوبتی تابع خصوصیات گوناگونی از قبیل تغییرات رطوبتی خاک در طول زمان ، میزان آب قابل استفاده گیاه ، میزان رطوبت آبشویی و واکنش اکسیداسیون و احیاء در منطقه توسعه ریشه ها میباشد که براساس وضعیت رطوبت خاک در بخش کنترل رطوبتی تعیین میگردد . حد بالایی بخش کنترل رطوبتی خاک ، عمقی است که خاک خشک (خاکی که پتانسیل ماتریک آن 15- بار است و نه خاک خشک شده در مجاورت هوای آزاد) به وسیله 5/2 سانتیمتر آب و پس از 24 ساعت خیس میشود و حد پایینی بخش کنترل رطوبتی خاک نیز عمقی است که خاک خشک به وسیله 5/7 سانتیمتر آب و پس از 48 ساعت خیس میگردد . معمولاً بخش کنترل رطوبتی متغیر و تابع بافت خاک است . مثلاً در خاکهای لومی این محدوده در عمق 30 تا 60 سانتیمتری و در خاکهای لوم سیلتی و رسی در گستره 10 تا 30 سانتیمتری است .
تفسیم بندی انواع خاکها براساس رژیم رطوبتی به قرار ذیل میباشد :
1/ رژیم رطوبتی اکویک ( Aquic ) : معمولاً در این گونه خاکها ، سطح آبهای زیرزمینی ، دارای نوسانات فصلی میشود و خاک به دلیل اشباع بودن از آب همواره فاقد اکسیژن و کاملاً خیس است و زهکشی رطوبتی را دارا میباشند ، در اعماق خاک – معمولاً – یک لایه خاکستری رنگ و یا یک لایه منقوطه دار (با لکه های رنگین) مشاهده میشود .
2/ رژیم رطوبتی اریدیک (Aridic ) : در مناطق خشک و گرم که دارای انواع خاکهای خیلی خشک هستند ، رژیم رطوبتی اریدیک مشاهده میشود . پوشش گیاهی این گونه مناطق به صورت انواع بوته های پراکنده و کاکتوس ها میباشد و هرگونه عملیات کشاورزی در این نواحی ، بدون آبیاری محکوم به شکست است ؛ زیرا علاوه بر فقدان ریزشهای جوی ، در اغلب ماهها – و به ویژه در تابستان – مقدار تبخیر و تعرق پتانسیل (ETP ) خیلی بالا است . در این گونه خاکها ، هوازدگی شیمیایی به میزان خیلی کم و فاقد پدیده آبشویی است و املاح محلول خاک در عمق متوسط نفوذ آب ، تجمع مییابد ؛ همچنین گاهی رژیم رطوبتی اریدیک در مناطق نیمه مرطوبی که دارای ضریب نفوذپذیری کم ، عمق اندک و یا در زیر آنها سنگ بستر باشد ، نیز دیده میشود .
3/ رژیم رطوبتی یودیک : خاکهای یودیک دارای بخش کنترل رطوبتی مرطوب هستند و در مناطقی که توزیع بارندگی خوبی داشته باشند ، ملاحظه میشود ؛ در این گونه خاکها معمولاً میزان مجموع بارندگی تابستانه و رطوبت ذخیره خاک همواره بیشتر از مقدار تبخیر و تعرق است . پوشش گیاهی این مناطق شامل درختان جنگلی و نباتات علوفه ای بلند است . آبشویی در این خاکها به خوبی انجام شده و در نتیجه ، مقادیر قابل ملاحظه ای از مواد معدنی ، شستشو و واکنش خاک نیز اسیدی میشود .
4/ رژیم رطوبتی یوستیک : رژیم رطوبتی یوستیک ، حد واسط دو رژیم رطوبتی اریدیک و یودیک است و مجموعاً در آن ، محدودیت رطوبت موجود است ؛ لیکن اگر در فصل رشد ، سایر شرایط برای رویش گیاه مساعد باشد ، مقادیر قابل ملاحظه ای آب قابل استفاده گیاه در خاک موجود است که امکان استفاده از آن وجود دارد . گیاهان نسبتاً مقاوم به خشکی مانند سورگوم تابستانه ، گندم و جو پاییزه از کشتهای مهم این گونه مناطق هستند و برای حصول عملکرد مناسب آبیاری نیز ضروری است ؛ همچنین آب اضافی برای آبشویی وجود ندارد و پوشش گیاهی بومی آن ، از نوع علفهای کوتاه و بلند است .
رژیم رطوبتی زریک : ایم رژیم رطوبتی در اقلیمهای مدیترانه ای وجود دارد . در این گونه مناطق زمستانها ، سرد و مرطوب و تابستانها ، گرم و خشک است ؛ بنابراین ریزشهای جوی در فصول سرد که میزان تبخیر و تعرق حداقل است ، صورت گرفته و در نتیجه ، هوازدگی و آبشویی مواد انجام میشود . گیاهان در فصل زمستان ، کاملاً سبز (اغلب گیاهان همیشه سبز) و در تابستان ، مراتع به رنگهای قهوه ای و زرد دیده میشوند .
محاسبه روابط آب خاک :
الف / درصد وزنی آب خاک : عبارتست از نسبت جرم آب به جرم دانه های خشک شده خاک.
ω = ( Mw ÷ Ms­ ) × 100
ω = درصد وزنی آب خاک ، Mw = جرم آب خاک ، Ms­ = جرم قسمت جامد خاک
ب/ درصد حجمی آب خاک : عبارتست از نسبت حجم آب خاک به حجم کل خاک که در خاکهای شنی (بافت درشت) حدود 40 تا 50 درصد و در خاکهای با بافت متوسط ، 50% و در خاکهای بافت ریز (رسی) به 60% میرسد و به طریق زیر محاسبه میشود .
θ = ω × Pb
θ = درصد حجمی آب خاک ، Pb = جرم مخصوص ظاهری خاک
ج/ عمق آب موجود در خاک : مقدار رطوبت موجود در خاک را به صورت عمق آب خاک نیز تعریف میشود .
d = θ × D
d = عمق آب موجود در خاک با واحد سانتیمتر، ِD = عمق خاک برحسب سانتیمتر، θ = محتوای رطوبت خاک با واحد سانتیمتر مکعب بر سانتیمتر مکعب
د/ درجه اشباع خاک : عبارتست از نسبت حجم آب موجود در خاک به حجم کل فضای خالی خاک که این شاخص بین صفر تا 100 درصد در خاک کاملاً خشک تا خاک اشباع از آب در نوسان میباشد و به صورت زیر محاسبه میشود .
θs = θ ÷ n
θs = درجا اشباع خاک ، θ = درصد حجمی آب خاک ، n = تخلخل خاک
ه/ تخلخل پر شده از هوا : این شاخص معرف میزان نسبی هوای خاک بوده و عبارتست از حجم فضای پرشده از هوا به حجم کل خاک و از رابطه زیر محاسبه میشود .
Vv = n ( 1 – θs )
Vv = تخلخل پرشده از هوا ، n = تخلخل کل ، θs = درجه اشباع خاک

[*FATIMA*]

فصل دهم : نقش فیزیک خاک در مدیریت خاکها
آب در خاک باید به حد کافی و تحت کشش کمتر از 14 و حتی الامکان کمتر از 6 اتمسفر در منطقه ریشه وجود داشته باشد تا بتواند در طول دوره خشکی و حتی بیش از آن نیاز گیاه را برآورده سازد .
قابلیت انتقال هوا در خاک باید طوری باشد که دست کم میزان پخشیدگی به 30 × 10 -8 گرم اکسیژن بر سانتیمترمربع در دقیقه برسد و این پخشیدگی تا عمق فعالیت ریشه ادامه یابد . در فصل تابستان و در دوران فعالیت شدید گیاهی نیاز گیاه به اکسیژن بیشتر است . در این دوره نباید هیچ گاه مقدار اکسیژن در 20 سانتیمتری خاک سطحی از 12 درصد وزنی یا حجمی کمتر شود . از آنجایی که رطوبت نسبی هوای خاک در حد پژمردگی دائمی 99% میباشد ، لذا اگر هوای خاک در محل گسترش ریشه ها دارای رطوبت کمتری باشد ، موجب کاهش رشد یا پژمردگی گیاه خواهد شد .
خاک سطحی تا عمق 20 یا 30 سانتیمتری باید حفره های غیرموئین زیاد داشته باشد تا آب به آسانی در آن نفوذ کند . زیادی حفره های موئین در بخش سطحی خاک نامطلوب است ، زیرا سبب انباشته شدن رطوبت در سطح و امکان تبخیر شدید میشود .
در لایه های زیرین یعنی از 30 تا 150 سانتیمتر باید حفره های غیرموئین نسبت به خاک سطحی کمتر باشد . در این صورت آب اضافی به کندی جریان یافته و به باران فرصت میدهد تا در موقع نفوذ در بین حفره های کوچکتر لایه به خوبی پخش شود . وجود حفره های موئین در این لایه ضروری است ، زیرا حرکت آب را در جهات مختلف به ویژه به سوی نقاطی که ریشه از آن جذب کند ، میسر میسازد . در عمق بیش از 150 سانتیمتری خاک که به عنوان انباره آب در رشد بسیاری از محصولات نقش دارد ، اگر خاک بالای آن دارای حفره های موئین کافی باشد ، میتواند به مقدار زیادی آب را بالا برده و به ریشه ها برساند . لذا بهتر است که این لایه عمقی عملاً فاقد حفره درشت باشد تا آب بکندی از آن بیرون رود .
کشت متراکم و پرشاخ و برگ بیش از کشت باز و ضعیف تعرق انجام میدهد ، پس به رطوبت بیشتری نیاز دارد . به علاوه به سبب سایه هایی که ایجاد میکند ، سطح خاک را خنک نگه داشته ، تبخیر را کاهش میدهد و حتی موجب تمرکز رطوبت هوا در سطح خاک میگردد .
برگرداندن بازمانده گیاهی به خاک اهمیت خاصی دارد ، زیرا موجب بهبود شرایط خاک از نظر رطوبت ، تهویه ، ساختمان و دمای خاک میشود . مصرف کود سبز و وارد کردن بقایای گیاهی نیز موجب اصلاح ساختمان در خاکهای سنگین میگردد .
سوزاندن بقایای گیاهی نیز در بعضی حالات مفید است . اگرچه از لحاظ شرایط فیزیکی و بیولوژیکی ، خاک ممکن است زیانبار باشد ، ولی در مناطقی که به علت سرما بقایای گیاهی در سطح خاک تمرکز یافته و خیلی کند تجزیه میشوند ، به منظور آزاد کردن ازت معدنی میتواند مؤثر باشد .
مالچ پاشی یا پوشاندن سطح خاک با بقایای گیاهی باعث میشود که خاک از کوبیدگی باران برحذر باشد و تبخیر را کم کرده و باعث کاهش نوسانات دما میگردد .
شخم به منظور آماده کردن ساختمان خاک و افزایش تخلخل و پوک کردن خاک به شیوه هایی که برای رشد گیاه مناسب باشد و نیز برای از بین بردن علف های هرز و امکان رقابت گیاه در برابر آنها انجام میشود .
خاکهای با بافت متوسط تا درشت که دارای مواد آلی نسبتاً زیادی میباشد ، به شخم کمتری نیازمند است ، در حالی که در خاکهای دارای رس و لای زیاد که به ویژه مواد اسیدی و مواد آلی ناچیز داشته باشد ، برعکس به شخم کامل و مکرر نیاز دارد .
شخم چنانچه با گاوآهن های معمولی و در رطوبت مناسب انجام گیرد ، موجب پایدارتر شدن خاکدانه ها میگردد ، در حالی که اگر با وسیله ای کارد مانند ، خاک بریده شود ، پایداری خاکدانه کمتر خواهد شد . برای شکاف خاکهای سنگین و غیرقابل نفوذ زیرین عموماً از سوسلز استفاده میشود تا بدین ترتیب نفوذپذیری قشرهای زیرین افزوده گردد و ریشه ها بتوانند در آن نفوذ نمایند ، ولی در بسیاری موارد کاربرد آن رضایت بخش نیست ، زیرا هنگامی که خاک زیرین رسی و کاملاً خیس باشد درهم میریزد .
زهکشی اصولاً به منظور افزایش شدت تهویه خاک یا شستن نمک و خارج کردن آن از خاک انجام میشود . زهکشی که برای اصلاح خواص فیزیکی خاک مورد توجه است ، همان بهبود وضعیت تهویه خاک است .

[*FATIMA*]

فصل یازدهم : تنوع خاک ها
برای طبقه بندی خاک ها روش های گوناگونی وجود دارد . اولین روش سیستماتیک در طبقه بندی خاک ها مربوط به اواخر قرن 19 و اوایل قرن 20 است که توسط خاکشناسان روسی ارائه گردید و از آن زمان به بعد متخصصان خاک یا پدولوژیست های سایر کشورها این روش را مورد حک و اصلاح قرار داده اند .
خاک های عمده دنیا عبارتند از :
1/ خاک های مناطق قطبی
این خاک ها در قسمت های سرد و بدون درخت مناطق قطبی جهان به صورت دائم یا متناوب حالت یخبندان دارند بوجود آمده اند ، لذا یخ زدن و ذوب شدن متناوب آب به انها خصوصیات فیزیکی ویژه ای داده است . در این مناطق که به آنها توندرا (tundra) گفته می شود در هنگام ذوب شدن آب ها گاز متان از خاک متصاعد می گردد که بوی آن به مشام می رسد . این خاک ها که تقریباً 9% سطح خاک های دنیا را دربردارند در سیستم رده بندی آمریکائی به نام ژلی سول (gelisols) معروفند (برگرفته از واژه لاتین gelidus به معنی برفک ) . در رده بندی FAO-UNESCO به این نوع خاک ها کریوسول (cryosols) گویند که از واژه یونانی kruos به معنی سرد مثل یخ گرفته شده است .
2/ خاک های مناطق مرطوب و معتدل
این خاک ها در مناطق مرطوب دنیا پوشیده از جنگل های سوزنی برگ یا پهن برگ است به وجود آمده اند . مناطق معتدل اروپا و بخش هایی از آسیا بین مدارهای 40 تا 50 درجه و شرق آمریکا پوشیده از این نوع خاک ها می باشند . در سیستم رده بندی امریکایی ، اگر این خاک ها در مناطق جنگلی پوشیده از درختان سوزنی برگ قرار گیرند به آنها اسپودوسول (spodosols) و اگر در مناطق جنگلی پوشیده از درختان پهن برگ و خزان کننده باشند به انها آلفی سول (alfisols) گویند . تقریباً 10% سطح زمین از خاک های آلفی سول پوشیده شده است .
3/ خاک های دشت های نیمه خشک و نیمه مرطوب
مناطق نیمه خشک که به انها استپ (Steppes) گفته می شود و مناطق نیمه مرطوب که علفزار (prairies) نام دارند عمدتاً بخش هایی از جنوب شرقی اروپا ، آسیای مرکزی ، امریکای شمالی را تشکیل می دهند که به آنها (chernozems) می گفتند . چرنوزم یک واژه روسی به معنی خاک سیاه می باشد . در سیستم رده بندی امریکایی خاک های این مناطق را مولی سول (mollisols) گویند . مولی سول از واژه لاتین مولیس (mollis) به معنی شل گرفته شده است .
4/ خاک های مناطق بیابانی و نیمه بیابانی
این خاک ها مختص مدارات پایین کره زمین هستند . غرب امریکای شمالی ، ایران و قسمت هایی از استرالیا پوشیده از این خاک هاست . این خاک ها پریده رنگ بوده و از نظر مواد آلی فقیر می باشند . اما به لحاظ کربنات کلسیم ، نمک یا گچ غنی می باشند . به همین دلیل در سیستم رده بندی FAO-UNESCO بسته به اینکه چه موادی در آنها غالب باشد به نام کلسی سول (calcisols) ، دوری سل (durisols) ، یا ژیپسی سول (gypsisols) نامیده می شوند . در رده بندی امریکایی این خاک ها را آریدوسول (aridosols) گویند که برگرفته از واژه لاتین aridus به معنی خشک می باشد . متخصصان روسی خاک های مناطق بیابانی را بسته به اینکه محتوای کلروسدیم باشند سولون چاک (solonchak) و اگر محتوای کربنات سدیم باشند سولونتز (solonetz) می نامیدند . به خاک های مناطق نیمه بیابانی سروزم (serozems) نیز می گفتند که امروزه کمتر مورد استفاده قرار می گیرند . تقریباً 12% سطح زمین در دنیا از خاک های آریدوسول پوشیده شده است .
5/ خاک های مناطق مرطوب حاره ای
در مناطق مرطوب و گرم خاک ها به شدت تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی قرار می گیرند . در نتیجه این عمل سیلیکاهای خاک شسته شده و اکسیدهای آهن و الومینیوم در انها تجمع پیدا کرده و خاک رنگ قرمز به خود می گیرد . اگر تکه هایی از این خاک ها در معرض آفتاب قرار گیرد سفت و سخت و به شکل آجر درمی آید . به همین دلیل این خاک ها را لاتریت (latrites) می گویند که از وازه یونانی لاتر (later) به معنی آجر گرفته شده است . از این نوع خاک ها در نواحی جنوبی امریکا ، افریقای مرکزی ، جنوب شرقی آسیا و شمال استرالیا فراوان دیده می شود . در سیستم رده بندی امریکایی به این خاک ها اکسی سول (oxisols) و پلینتوسول (plintosols) به انها اطلاق می شود . چنانچه خاک های مناطق مرطوب حاره ای به شدت شستشو و اسیدی می شوند به آنها آلتی سول (ultisols) گفته می شود ( این نام برگرفته از واژه لاتین ultimus به معنی حداکثر و یا شرایط حاد شستشو می باشد ) . حدود 8% سطح زمین های جهان را خاک های اکسی سول تشکیل می دهد .
6/ خاک های محیط های تالابی و خیس زارها
این خاک ها به دلیل شرایط غیر هوازی و عدم وجود زهکشی ، بیشتر تحت تأثیر کاهش های شیمیایی (chemical reduction) قرار دارند تا اکسایش . در این خاک ها تجزیه مواد آلی به کندی صورت می گیرد لذا تجمع این مواد در آنها به مراتب بیشتر از سرعت تجزیه در آنهاست . خاک های اراضی خلنگ زارها (moors) ، لجن زارها (marshes) و باتلاق ها (bogs) عمدتاً از این نوع می باشند که به دلیل تجزیه ناقص مواد آلی محتوی مقدار زیادی تورب (peat) می باشند . تجزیه غیرهوازی مواد آلی در این خاک ها باعث استشمام بوی متان در آنها میشود . در هر دو سیستم رده بندی امریکایی و فائو -یونسکو به این خاکها هیستوسول (histosols) می گویند که گرفته شده از کلمه یونانی histos به معنی بافت می باشد . اگر این خاک ها زهکشی شوند به شدت منقبض شده و با نشست ناهمگون به شکل تپه تپه و ناهموار درمی آیند .
7/ خاک های محتوی رس های متورم شونده
اگر خاک دارای مقدار قابل توجهی رس از انواع متورم شونده باشد در هنگامی که به طور متناوب مرطوب و خشک شوند به شدت متورم و منقبض می گردند . این خاک ها در حالت مرطوب بودن چسبناک و لزج شده و در هنگام خشک شدن شکاف های بزرگی در آنها ایجاد می شود . خشک و مرطوب شدن متناوب باعث ایجاد صفحات برشی در داخل پروفیل این خاک ها می شود که به آنها سائیده رخ (slickensides) گفته می شود . در هنگام خشک بودن این خاک ها تکه های خاک و گراول وارد شکاف های ایجاد شده در خاک می گردند که مجدداً در زمان مرطوب شدن به دلیل وجود سائیده رخها و تلاطمی که در کل پروفیل خاک به وجود می آید این خاک ها خود به خود مخلوط شده و لذا نمیتوان در انها افق مشخصی را مشاهده کرد . در قدیم به این خاک ها گروموسول (grumusols) می گفتند . اما در حال حاضر در سیستم رده بندی های جدید به نام ورتی سول (vertisols) نامیده می شوند . ورتی سول از وازه لاتین verto به معنی چرخیدن مشتق شده است . خاک های ورتی سول را می توان در منطقه جزیره در سودان ، غرب اتیوپی ، افریقای مرکزی ، فلسطین و قسمت هایی از چین و نیکاراگوئه مشاده کرد . شخم زدن این خاک ها بسیار مشکل است . زیرا در هنگام مرطوب بودن چسبناک و در هنگام خشک بودن بسیار سخت می باشند . کار کردن با خاک های ورتی سول که به لحاظ ساختمانی فعال می باشند برای مهندسان عمران در هنگام پی سازی یا راه سازی بسیار مشکل و مسأله ساز است.
8/ خاک های مناطق آتشفشانی
این خاک ها محدود به مناطقی است که پوشیده از خاکستر آتشفشان هاست . این خاک ها از نظر مواد غذایی مورد نیاز گیاهان غنی هستند . اما به دلیل شل بودن عملیات خاک ورزی در آنها به اشکال صورت می گیرد . این خاک ها در سیستم رده بندی به نام آندی سول (andisols) یا اندوسول (andosols) نامیده می شوند که برگرفته از واژه ژاپنی ando به معنی پودر سیاه می باشد .
9/ خاک های نارس
این خاک ها آنهایی هستند که یا تازه به وجود آمده اند و یا آنکه پروفیل آنها مراحل تکامل خود را طی نکرده است . در سیستم رده بندی امریکایی آنها را به نام انتی سول (entisols) یا خاک های جدید می نامند اما در سیستم رده بندی FAO-UNESCO نام های متعددی به انها اطلاق می گردد ؛ مانند آرنوسول (arenosols) که مشتق از واژه لاتین harena به معنی شن می باشد ، یا فلووی سول (fluvisols) که از وازه fluvius به معنی رودخانه ای مشتق شده است یا لیپتوسول (leptosols) که از وازه یونانی leptos به معنی نرم گرفته شده است و یا رگوسول (regosols) که از کلمه یونانی rhegos به معنی پتو مشتق شده است . حدود 16% سطح زمین را خاک های انتی سول تشکیل می دهد .
منبع : فیزیک خاک نوشته امین علیزاده
تهیه و تنظیم : سایت علمی نخبگان جوان