جغرافیا ی خاک ها

[Mr.Engineer]

جغرافیا ی خاک ها

پایگاه علوم داده /جغرافیای خاک ها
مقدمه:
فاکتور مهم موثر در ايجاد هر اکوسيستمي، طبيعت خاکهاي آن است. خاک ها براي بيشتر گونه هاي زندگي که بر روي سياره زمين رشد مي کنند، حياتي هستند. به عنوان مثال خاک ها براي گياهان ريشه دار که پايه زنجيره غذايي هستند، مواد مغذي مورد نياز را فراهم ميکنند.
ترکيب خاک از آنچه که مردم فکر مي کنند بسيار پيچيده تر است. خاک فقط شامل ذرات ريز کانيايي يا ذرات آلوده (Dirt) نيست. يک خاک واقعي داراي آب، هوا و مواد آلي نيز ميباشد. تشکيل يک خاک متاثر از مواد آلي، آب و هوا، توپوگرافي، مواد سنگ مادر و زمان است.



خاک چيست؟
تعاريف زيادي تاکنون از خاک بعمل آمده که ساده ترين تعريف چنين است: خاک عبارت از قشر چند سانتي متري تا چند متري از مواد آلي و غير آلي است که بر روي سنگ قرار گرفته و شامل هوا، آب، موجودات زنده، مواد آلي و ذرات کانيايي( عناصر معدني) است و گياه مي تواند بر روي آن ادامه حيات دهد.
ماهيت خاک از روي موقعيت اقليمي، پستي و بلندي، وضعيت آب شناسي آن تعيين و توسط استعداد آن براي روياندن گياه بيان مي شود.



برخي تعاريف مربوط به خاک:
خاکفرد(Soil individual): پيکره اي از خاک است که خصوصيات پروفيلي اش در يک منطقه جغرافيايي خاص از لحاظ نظم و ترکيب منحصر به فرد است.
خاکرخ(پروفيل خاک): عبارتست از نماي عمودي افقهاي يک خاکفرد.
خاک فعال(Solum): يک پروفيل ناقص خاک است که عبارتست از تکوين ژنتيکي خاک بوسيله نيروهاي سازنده خاک
بعد خاک(Soil sequum): خاکها پيکره هايي مي باشند که يکسري خصوصيات را در سه بعد مختلف نشان مي دهند. اول بعد عمودي خواص خاک را مي توان نام برد که از سطح خاک يا مرز تماس خاک با هواي آزاد شروع شده و تا عمقي که مواد از آن ژرفا به بعد زير تاثير و نفوذ فرآيندهاي خاک زايي(پدوژني) نيستند(مواد زمين شناختي) ادامه مي يابد. بعد جانبي توالي خاک تن هاي مجاور از خاک تن مورد نظر در جهت افقي مي باشد.
پدون(Pedon): کوچکترين حجمي را که بصورت يک خاکفرد مي توان تشخيص داد، پدون ناميده مي شود.
پلي پدون(Polypedon): يک حجم خاک، در جاي خود که در برگيرنده بيش از يک پدون باشد، پلي پدون ناميده مي شود.
خاک تن(Soil body): توده خاک را خاک تن مي نامند و در حقيقت يک خاک تن بر روي زمين، همان خاکفرد واقعي است.
جغرافياي خاک:
بر اساس تعريف بانتينگ(1967) جغرافياي خاک دربرگيرنده مطالعه توزيع و مورفولوژي خاک در ارتباط با آثار بيروني و فرآيندهاي دروني است.
هوبل و کامبل(1985) به اين نکته اشاره دارند که براي جغرافياي خاک دو ديدگاه وجود دارد. ديدگاه سنتي تر روي مطالعه توزيع جغرافيايي رده ويژه خاک تمرکز دارد و بر ويژگيها و پيدايش آنها، وابستگيهايشان با محيط و انسان و موقعيت هاي جهاني و ناحيه اي تاکيد مي کند. ديدگاه ديگر درباره جغرافياي خاک بر مطالعه رخداد واحدهاي نقشه بر روي زمين در شکلها و الگوهاي ويژه و اهميت اين الگوها براي شناسايي تاکيد دارد؛ گر چه پروفيل خاک را نيز در نظر مي گيرد.
بافت خاک:
بافت يک خاک شامل پراکندگي اندازه ذرات کانيايي تشکيل دهنده خاک است. ذرات بصورت عمده به 3 دسته اصلي تقسيم مي شوند:
ماسه، سيلت و رس.
از تمام اجزاي بخش هاي محتوي مواد معدني خاک، رس ها احتمالا مهم تر از بقيه هستند. ذرات رس عليرغم اندازه بسيار ريزشان فضاي ساختاري بسيار بزرگي نسبت به حجمشان دارند. اين سطح بسيار بزرگ قابليت آن را دارد تا يون هاي مثبت مواد مغذي را جذب و نگهداري کند. اين مواد مغذي بصورت غذا در اختيار ريشه گياهان قرار مي گيرد. همچنين ذرات رس بدليل ساختار شبکه مانند خود، تا حدي قابليت شکل پذيري و پلاستيکي دارند. اين ويژگي باعث مي شود تا ذرات رس در جذب آب و ديگر مواد به داخل شبکه ساختاري خود موفق عمل کنند.

PH خاک:
خاک ها در بر دارنده واکنش هاي شيميايي آلي و غير آلي هستند. بيشتر اين واکنش ها بستگي به تنوع خصوصيات شيميايي خاک ها دارند. يکي از مهمترين خصوصيات شيميايي يک خاک PH آن است. PH خاک در ارتباط با غلظت يون هيدروژن آزاد در زمينه خاک است. يون هاي هيدروژن در خاک توسط تجزيه آب، فعاليت هاي شيميايي ريشه و بيشتر واکنش هاي هوازدگي شيميايي به وجود مي آيند. غلظت يون هاي هيدروژن تعيين کننده PH خاک است. خاک هاي با غلظت هاي بالاي يون هيدروژن تمايل به حالت اسيدي دارند. خاک هاي آلکالن(قليايي) غلظت نسبتا پاييني از يون هيدروژن را دارند.

هوموس:
توده اي از ذرات کانيايي به تنهايي يک خاک واقعي را تشکيل نمي دهد. خاک هاي واقعي بوسيله ارگانيزم هاي زنده تحت تاثير قرار گرفته، تغيير مي کنند و (Supplemented) افزوده ميشوند.
گياهان و جانوران در توسعه و گسترش خاک ها بوسيله ايجاد مواد آلي اضافي کمک مي کنند. قارچ ها و باکتري ها اين مواد آلي را به يک ترکيب شيميايي نيمه محلول که "هوموس" ناميده مي شود، تبديل مي کنند. ارگانيزم هاي بزرگتر موجود در خاک مانند کرم هاي خاکي، سوسک ها و موريانه ها، هوموس را با مواد معدني موجود در خاک در هم مي آميزند.
"هوموس" يک ماده بيوشيميايي است که در لايه هاي بالايي خاک که تيره است، تشکيل مي شود. خود هوموس به رنگ قهوه اي تيره تا سياه است. مطالعه هوموس بصورت مجزا بسيار مشکل است، چرا که هوموس با ذرات ريز مواد معدني به خوبي مخلوط شده است. هوموس از اسيدها(هوميک و فوليک)، قارچها، باکتريها، دياستازها و ترکيبات آلي ديگر که در مراحل گوناگون تجزيه مي باشند تشکيل يافته است و در تشکيل آن نقش ليگنين حائز اهميت فراوان است؛ زيرا مواد ازته و گلوسيدها بر روي ان تثبيت گشته، به اين ترتيب از يک طرف مولکولهاي بزرگ آلي را تشکيل ميدهد و از طرف ديگر به ذرات رس متصل مي گردد. خاکدانه هاي رسي- هوموسي که به اين ترتيب از آميزش تنگاتنگ مواد آلي و معدني پديد مي آيند ساختماني نرم و قابل تهويه با ظرفيت بالاي ذخيره آب و عناصر غذايي به خاک مي بخشد.
مواد پروتئيني موجود در هوموس که از کالبد موجودات زنده حاصل مي شود، توسط موجودات ذره بيني با منشاء گياهي و جانوري(گياوزيا) تجزيه مي يابند و به آهستگي معدني شده، به طور پيوسته غذاي گياهان را تامين مي نمايند. به بيان ديگر هوموس ماده غذايي بينابيني و ذخيره اي است که عامل اصلي حاصلخيزي خاک را تشکيل مي دهد.
هوموس فوايد زيادي را براي خاک فراهم مي آورد؛ از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره نمود:
- هوموس توانايي خاک را براي نگهداري و ذخيره رطوبت افزايش ميدهد
- ته نشست مواد حمل شده توسط باد و باران
- هوموس منبع مهم مورد نياز تامين کربن و نيتروژن گياهان است
- هوموس باعث بهبود ساختمان خاک براي رشد گياهان مي شود
هوموس داراي انواع گوناگوني است که بستگي به کيفيت مواد آلي و نوع سنگ مادر دارد:
1- هوموس مول: پيوند تنگاتنگ با ذرات معدني دارد و غالبا در اقليم معتدل و مرطوب بر روي خاکهاي قليايي و رسي با خاک برگ فراوان و تجزيه پذير تشکيل مي شود.
2- هوموس مور: فشرده تر بوده، در اقيلم سردتر و بر روي خاک برگهايي که به دشواري تجزيه مي شوند(مانند برگهاي سوزني کاج) و بر روي خاکهاي ماسه اي و اسيدي که عملا فاقد کلوئيد رس مي باشند تشکيل مي شود.
3- هوموس مودر: نوع بينابيني دو قسم فوق مي باشد. نمونه هوموس اسيد در اطراف کوه هاي آلپ مشاهده مي شود.
فعاليت هاي آلي در خاک ها فراوان است. يک سانتي متر مکعب از خاک حاوي بيش از 1000000 باکتري است. 1 هکتار از چراگاه ها در يک آب و هواي مرطوب مي توانند حاوي بيش از 1000000 کرم خاکي و 25000000 حشره باشد. حشرات و کرم هاي خاکي در به هم آميختن و تهويه خاک ها نقش بسيار موثري دارند. اين ارگانيزم ها(موجودات زنده) مسئول ايجاد بخش مهمي از هوموس بوسيله گوارش ناقص مواد آلي هستند.

جابجايي:
هنگامي که آب ها در داخل خاک به سمت پايين حرکت مي کنند، باعث انتقال شيميايي و مکانيکي مواد مي شوند. فرايند انتقال مواد بوسيله باد و باران، ذرات ريز مانند رس يا مواد حل شده را به سطوح پايين تر در خاک منتقل مي کند. به فرايند ته نشست اين ذرات ريز در سطوح پايين تر خاک ته نشيني (illuviation) گفته مي شود. آبهاي نفوذي که به سمت پايين حرکت مي کنند باعث انتقال مواد مغذي و مواد شيميايي پيچيده در خاک مي شوند، مانند کوچکترين ذرات. اين مواد حل شده از لايه هاي سطحي جدا شده و توسط آبهاي زير زميني در سطوح پايين تر ته نشست پيدا مي کنند. انتقال شيميايي کامل اين مواد از خاک "Leaching" ناميده مي شود.
حاصلخيزي خاک مستقيما متاثر از PH از طريق انحلال بيشتر مواد غذايي است. در PH پايين تر از 5/5 بيشتر مواد غذايي به شدت قابل انحلال بوده و به آساني از مقطع خاک شسته مي شوند. در PH هاي بالاتر مواد غذايي غير قابل انحلال شده و گياهان نمي توانند به آساني از آنها استفاده کنند. حداکثر حاصلخيزي خاک در PH بين 6- 2/7 اتفاق مي افتد.
رنگ خاک:
خاک ها متمايل به داشتن تغييرات مشخصي در رنگ هم در جهت افقي و هم در جهت عمودي هستند. رنگي شدن خاک ها بدليل فاکتورهاي گوناگوني ايجاد مي گردد. خاک مرطوب نواحي استوايي عموما قرمز تا زرد است که علت آن اکسيده شدن آهن يا آلومينيم مي باشد. در علفزارهاي مناطق معتدل مقادير بسيار زياد هوموس باعث تيره شدن خاک مي شود. شسته شدن زياد آهن باعث مي شود خاک هاي مناطق جنگلي، خاکستري شوند. سطح بالاي آب در خاک باعث احياي آهن شده و اين خاک ها متمايل به داشتن رنگ هاي ظاهرا آبي_ خاکستري يا آبي متمايل به سبز هستند. مواد آلي رنگ خاک را سياه مي کنند. ترکيب اکسيد آهن و محتوي آلي باعث مي شود که بيشتر انواع اين خاک ها رنگ قهوه اي داشته باشند. ديگر مواد رنگ زا که گاهي حضور دارند شامل: سفيد مربوط به کربنات کلسيم، سياه مربوط به اکسيد منگنز و سياه که مربوط به ترکيبات کربن دار مي باشد.
فرآيندهاي تشکيل خاک:
1) فرآيندهاي بيروني تشکيل خاک
هوازدگي:
به دگرگوني فيزيکي و شيميايي سنگها و کانيها در سطح زمين يا نزديک آن هوازدگي گفته مي شود. اين فرآيند باعث خرد شدن سنگها و تجزيه و تغييراتي در کانيهاي اوليه و ثانويه مي شود و آنها را به حالت پايدارتري در محيط خودشان مي رساند. انواع هوازدگي شامل فيزيکي و شيميايي است.
الف) هوازدگي فيزيکي: شامل خرد شدن سنگها بدون تغيير شيميايي و مينرالوژيکي است که در آن فقط سنگها به قطعات کوچکتر تقسيم مي شوند. عوامل اصلي شکسته شدن سنگها، تنشهاي درون سنگ به علل:
- نوسان دماي شب و روز
- فشار ناشي از يخ زدن در سنگها
- فشار حاصل از رشد بلورها
- ته نشست محلولها در درز و شکاف سنگ
- رشد ريشه گياه
ب) هوازدگي شيميايي: شامل تغيير در ساختار شيميايي و کاني شناختي سنگها مي شود و فرآيندهاي آن عبارتند از:
- اکسيداسيون و احياء
- آبگيري(هيدروليز)
- انحلال
- کلات شدن(پيوند يک يون فلزي با يک کمپلکس آلي)
بطور کلي هر دو فرآيند فوق در تشکيل خاک نقش مهمي دارند ولي در اين بين نقش هوازدگي شيميايي بعلت تنوع عوامل آن مهمتر است.
فرآيندهايي هوازدگي که اساسا در خاک رخ مي دهند عبارتند از:
- چرخه اکسيداسيون و احياء
- جابجايي آلومينيوم از ساختمان رس به داخل هيدروکسدهاي آبدار از طريق جايگاه هاي تبادلي
- خروج پتاسيم از لايه هاي ميکا
- ته نشست آلومينيوم بين لايه اي در کانيهاي رسي
- تشکيل گيبسيت و سيليسي شدن دوباره
- تشکيل کانيهاي ثانويه آهن
2) فرآيندهاي دروني تشکيل خاک:
اين فرآيندها که به فرآيندهاي پدوژني نيز معروفند شامل به دست آوردن و از بين رفتن ماده ها از يک پيکره خاک است که بر اساس چهار پديده فروساييدگي، افزايش ضخامت خاک، ويژگيهاي ژئومورفي حد واسط يا جابجايي درون يک خاک صورت مي گيرد.
فرآيندهاي پدوژني شامل افزايش مواد آلي و کاني به خاک، تلفات اين مواد از خاک، انتقال اين مواد از نقطه اي به نقطه ديگر و دگرگوني مواد آلي و کاني درون خاک مي باشد.
فرآيندهاي جابجايي مواد در خاک شامل:
- آبشويي - فرسايش سطحي - غني شدگي
- انباشتگي - آهک زدايي - سيليس زدايي
- شورزدايي - شورشدن