Contact Us Recommend Us News Contents About Us Home Page
 

بافت خاک
نويسنده : فرزين نجفي پور

بافت خاک:
پخش جامد خاک مجموعه بسیار پیچیده أی از مواد معدنی و آلی بوده و ترتیب قرار گرفتن ذرات کمیت و کیفیت ویژگیهایی از قبیل تخلخل ، ساختمان و وزن مخصوص ظاهری خاک را تعیین می کند اندازه ذرات جامد در خاک از چند انگسترم تا چند دسی متر نوسان دارد.
مواد آلی خاک از بقایای جانوری و گیاهی در مراحل مختلف تجزیه و کون و فساد و میکرو ارگانیسم هائی که مسئول این تجزیه هستند مرکب است. مواد آلی تأثیر غیر قابل انکاری در خواص فیزیکی خاک داشته و فراوانی یا کمبود آن در نفوذ آب به خاک ظرفیت نگهداری رطوبت و کیفیت آب در خاک و ایجاد خاکدانه ها مؤثر است. از تجزیه مواد آلی ، ترکیبات حاصل می شوند که مانند ملاتی ذرات خاک را به یکدیگر می چسبانند. برخی از اجزاء متشکله مواد آلی لیگنن ، سلولز، چربیها و انواع مومها نباتی تجزیه شده و به تدریج که برخی تجزیه پذیر به عناصر ساده‌أی تبدیل می شوند اجزاء دیگر مواد آلی که به سهولت تجزیه پذیر نیستند در خاک تراکم حاصل می نمایند این مواد از نظر ازت و پروتئین بسیار فقیر بوده و شاید همین کمبود دلیلی بر مقاومت آن است مقدار هوموس در خاک بین 1/. تا 5 درصد متغیر است و به رغم اندازه های گوناگونی که دارد یک کلوئید محسوب می شود( صفحه 1 فیزیک خاک).
 
 
 
 
 
نیروی جاذبه بین ذرات خاک:
انواع مختلفی از نیروها در حد فاصل بین ذرات خاک یا سطوح ذرات رسی اعمال می شود. به عبارت دیگر منشاء این نیروها متفاوت است ولی همة آنها الکتریکی است قویترین این نیروها، نیروی یونی یا کوکب می باشد که بین دو اتم با بار الکتریکی
متفاوت به وجود می‌آید این نیرو با عکس العمل مجذور فاصله بین دو اتم کاهش می یابد و ما قوا اتم ها از شبکه در تبلور است.
نیروی جاذبه بین ملکولهائی که از نظر الکتریکی خنثی است ، با نیروی Vandedwaal و London که به اختصار (V-L) نامیده می شود مشخص می گردد. این ملکول‌ها دو قطبی نبوده لذا مقداری نیروی جاذبه تابع بار الکتریکی آنها نیست این نیرو با توان هفتم فاصله بین دو ملکولی نسبت معکوس دارد و دامنه نفوذ آن فوق العاده کوچک می باشد بدیهی است این نکته را باید به خاطر داشت که گر چه ملکول هایی که نیروی (V-L) در آ“ها مؤثر است ذاتاً دو قطبی نمی باشند ولی حرکت سریع الکترون ها سبب می شود که در توجیه خاصی از ملکول ها ، یک حالت دو قطبی موقتی به وجود آید. چنین محاسبه شده است که از فاصله بیش از صد انگسترم ، یک اتم نمی تواند اتم دیگری را دو قطبی کند (ص 59 روابط آب و خاک).
 
تجزیه مکانیکی خاک:
منظور از تجزیه مکانیکی خاک تفکیک ذرات خاک از روی وزن آنهاست و بدین منظور تا حصول نتیجه نهایی، مراحلی باید طی شود. از مرحله اول توده خاک کوبیده می شود تا
بتوان آن را از الک هائی عبور داد جداسازی کلیه ذراتی که قطر  آنها از 74 میلی متر بزرگتر با یک ردیف الک امکان پذیر می باشد.
برای ذرات کوچک تز ار 74% میلی متر به روشی که در آن سرعت ترتیب ذرات در آب اندازه گیری می شود اساس این روش ، استفاده از قانون استوکز است که بعداً شرح داده خواهد شد. با این روش ، مقدار ذرات شن و سلیت در نمونه خاک تعیین می شوند ولی برای تعیین ذرات رسی که اغلب کلوتیدی بوده و قطر آن کمتر از 0002/0 میلیمتر
است لازم است که چند هفته‌أی در یک درجه حرارت ثابت ، آزمایش ترشیب و ته نشینی ذرات ادامه یابد تا ذرات رس نیز ته نشین شوند. چون این امر از نظر عملی دشوار و بی مورد است لذا برای تسریع در ته نشینی از سانترفیوژ استفاده می کنیم. (ص12 کتاب فیزیک خاک)
 
قانون استوکز:
اگر مقداری خاک را در استوانه پر از آب رها سازیم ذرات خاک بسته به شکل و اندازه أی که دارند شروع به ته نشینی می کنند. استوکز (0850) Stokes فیزیکدان انگلیسی برای چنین پدیده‌أی معادله‌أی یافته است که در تعیین بافت خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
          اگر یک ذره کروی جامد به شعاع r وزن مخصوصی p و جرم m را در مایعی که در حال سقوط است در نظر بگیریم نیروی ثقل که بر آن اعمال می شود عبارتست از:
 


F1 = mg =  (               r p ) g
 
 
 
که در آن g  شتاب ثقل است. این نیروی رو به پایین با نیروی دیگری که مساوی وزن آب جابجا شده است ، در مصاف بوده و می‌خواهد مانع افتادن ذره به سطوح پایین تر شود.
 معادله استوکز:
این نیرو عبارتست از F2 = - (                r p f)g
که در فرمول فوق pf وزن مخصوص مایع یا آب است.
از طرفی چون ذره در حرکت است پس نیروئی مناسب با سرعت ذره نیز مقاومتی در برابر سقوط آزاد آن ایجاد می‌کند تا مقدار آن از رابطه ذیل محاسبه شود.
F3 = - 6      r n V
در این معادله V سرعت یکنواخت ذره و n گرانروی مایع است پس از حصوص سرعت یکنواخت ، شتابی در کار نبوده و نتیجه این نیروها بر روی هم مساوی صفر می‌شود.

پس  f2 + f2 + f3 = 0
 
و یا   r (p-p f) g – 6      r n V =02
3
3
اگر از رابطه فوق سرعت V را پیدا کنیم نتیجه ذیل عبارت خواهد بود
V=                     - ( p – p f)
 
معادله فوق نیز از خاکشناسی تیتیر مرد استفاده قرار می گیرد لذا این معادله نیز به نام استوکز نامیده می شود ( صفحه 13 فیزیک خاک).
 
 
محدودیت های مورد نظر در کاربرد معادله استوکز
الف): ذرات بایستی کروی و سخت و جامد باشند ذرات غیر کروی با سرعت کمتر یا بیشتر از ذرات کروی سقوط می کنند ذرات غیر کلوئیدی از قبیل شن و سلیت شکل کم و بیش کروی دارند ولی ذرات کلوئیدی بویژه رس ها پولک مانند بوده و نسبت به ذرات کروی با وزن مشابه ، کندتر ته نشین می‌شوند.
ب): اندازه ذرات نسبت به اندازة ملکول های مایع بایستی بزرگ باشند تا بتوان محیط را یک محیط همگن تلقی کرد. به عبارت دیگر ذرات نباید بعد از خود حرکت براوانی که از ویژگیهای کلوئید هاست نشان دهند. معمولاً ذرات کوچکتر از 002/0 میلی متر این پدیده
را ظاهرمی سازند و در نتیجه با معداله استوکز می توان فراوانی ذرات را از Sandvery fine تا Co arseclay تعیین کرد.
ج): سقوط ذرات بایستی آزاد باشد و در این سقوط ، ذرات مزاحم یکدیگر نگردیده و ذرات بزرگتر مانند قیمی ذرات کوچکتر را با خود انتقال ندهند. اگر غلظت ذرات در حدود 3 تا 5 درصد بوده و قطر استوانه محتوی مایع اقلا ده برابر بزرگترین ذره خاک باشد امکان سقوط ازاد تأمین خواهد بود. (صفحه 14 فیزیک خاک)
 
ترکیب مکانیکی خاک:
منظور از ترکیب مکانیکی خاک ، چگونگی کمی و کیفی ذرات آلی و معدنی در خاک می باشد.
 
 
معمولاً مواد بزرگتر از دو سانتی متر به سنگ Ston موسوم بوده و قطعاتی که قطر آنها بین دو سانتی متر و دو میلی متر نوسان می نماید سنگ ریزه  ( Gdavel) نامیده می شود اصطلاح خاک نرم  Fine Earth نیز به ذرات کوچک تر از هر میلی اطلاق می شود.
تجزیه های فیزیکی و شیمیایی که در خاک شناسی متداول است بر روی خاک نرم صورت می گیرد اجزا متشکله خاک نرم رس ( Clay) سیلت (Silt) و شن ( Sand) می باشد.
شکل ذرات شن Sand و سیلت معمولاً کروی یا مکعبی بوده و در واقع کانی هایی هستند که پس از تبلور سنگهای مختلفی را بودجود آورده اند ذرات رسی Clay به ندرت شکل کروی داشته و اغلب پولک مانند می باشند بعضی از کوچکترین ذرات خاک نیز شکل مشخصی ندارند (صفحه 30 کتاب روابط آب و خاک).
رس های خاک:
واژة رس یا Clay برای افراد مختلف معانی متفاوتی دارد ولی آنچه در خاکشناسی مورد نظر است ذارتی هستند که قطر یا اندازه آنها از دو هزارم میلی متر کوچکتر است این ذرات شامل بلورهای مطبق آلومینیوسیلیک ، اکسیدهای آهن و آلومینیوم و سیلیسیم و همچنین هر ذره از کانی های دیگر که واجد شرایط ابعاد باشد می شود.
          بخش اعظم خاک رس خاک به حالت کلوئیدی است و به همین جهت از یک سطح ویژه قابل توجه برخوردار است حد بین رس کلوئیدی و رس غیر کلوئیدی تصنعی بوده و به طور دلخواه در 0002/0 میلی متر قرار دارد. ذرات کلوئیدی که در حالت تعلیق می باشند از خود حرکت Brownian ظاهری می سازند بدین معنی که ملکولهای محیط تعلیق ذرات را از این سو به آن سو می رانند در مورد ذرات بزرگترین ضربات ملکولها در جهات مختلف ، همدیگر را دفع می کنند و جسم یا ذره در حالت سکون باقی می ماند
(صفحه 37 کتاب روابط آب و خاک)
 
ساختمان خاک ( Soilstructure)
منظور از ساختمان خاک ، ترتیب قرار گرفتن ، توجیه و سازمان ذرات شن و سیلت و رس در خاک می باشد گاهی این اصطلاح برای تعریف شکل هندسی خلل و خرج خاک نیز استفاده می شود و چون ترتیب قرار گرفتن ذرات به نحوی است که به آسانی نمی توان آنرا با شکل هندسی معینی مشخص کرد ، لذا روش مستقیمی برای اندازه‌گیری ساختمان خاکموجود نیست و مفهوم ساختمان خاک بیشتر جنبة کیفی دارد روشهای متداول برای مشخص کردن خاک نیز در واقع روشهای غیر مستقیمی هستند که خواصی از خاک را که تابع ساختمان خاک است اندازه گیری می‌کنند.
به طور کلی سه نوع ساختمان امکان پذیر است اول ساختمان تک دانه‌أی که در آن ذرات خاک هیچ ارتباط و پیوستگی با هم ندارند. دوم ساختمان توده‌أی یا حجیم که در آن ذرات خاک به هم پیوسته و تودة بزرگ و یکپارچه أی را تشکیل می دهند . سوم ساختمان خاکدانه‌أی که حد واسط بین  دو نوع ساختمان فوق الذکر بوده و از الحاظ کشاورزی فوق العاده مطلق می باشد. ( ص 47 روابط خاک و آب).
 
عوامل پایداری ساختمان خاک:
پایداری ساختمان خاک خصوصاً خاکدانه ها به عوامل چندی بستگی دارد که به شرح زیر است:
1ـ نیروی Gohesio ـ این نیرو از بار منفی ذرات رسی مشتق می‌شود و در نتیجه هنگامی جالب توجه است که ذرات از سطح ویژه بزرگی برخوردار بوده و این سطوح در تماس
باشند بنابراین تاثیر جذب ملکولی در خاک خشک حداکثر و در خاک مربوط حداقل خواهد بود.
2ـ نیروی Adhesion ـ برای اینکه بتواند ذرات خاک را به هم بپیوندد به آب و هوا هر دو نیاز است هر چه هلال حد و فاصل آب و هوا داری انحنای بیشتر باشد کشش سطحی در واحد سطح افزایش می یابد از طرفی با ازدیاد رطوبت در خاک ، سطح تماس آب با ذرات خاک بیشتر می‌شود ولی کاهش کشش سطحی در واحد سطح چندان چشمگیر نمی باشد بدین جهت در خاک خشک و اشباع تاثیر نیروی Adhesion  کمترین و در حالت مرطوب بیشترین خواهد بود ضمناً بایستی توجه داشت که ساختمان خاک هنگامی تشکیل می شود که مقدار نیروی Gohesion از Adhesion بزرگتر است. (ص 48 کتاب روابط خاک و آب)
3 ـ کانی های رس:
رس ها به عنوان ملتی ذرات خاک را به هم متصل می کنند و از طرفی در اثر انقباض و انبساط تودة خاک را به قطعات کوچک تر تبدیل می نمایند معمولاً پیوسته‌أی از کانی های رسی دور ذرات خاک را احاطه کرده و خاکدانه هایی به وجود می‌اورد که پایدار بوده و در طبقه بندی خاک ها نیز مورد استفاده قرار می گیرد مثلاً در خاک های لاتوسول یالا تریتی ، پیوسته رسی مشاهده نمی شود نوع یون های تبادلی نیز اهمیت داشته و کلیسم ، منیزیم و پتالیم موجب بهبود وضع ساختمان خاک وهیدروژن و سدیم تخریب انرا فراهم می سازند.
4 ـ مواد آلی ـ مواد الی هنگامی در تشکیل خاکدانه موثر است که فعال باشد و فعالیت آن از موجودات زنده خاک سرچشمه گیرد. از طرفی ریشه گیاهان با تشریح ترکیبات ژلاتینی ذرات را به هم پیوند می دهد رشد وتوسعه ریشه گیاهان نیز سبب متلاشی شدن توده
خاک و ایجاد خاکدانه می گردد ترکیبات آلی نیز بسته به نوع خود می توانند در خاکدانه بند و تثبیت آن موثر واقع شوند اخیراً بعضی از این ترکیبات برای تثبیت خاک Soilconditioning  استفاده می شود و این ترکیبات در حقیقت یک رشته طولانی از حلقه کربن است که جذب سطحی ذرات رس گردیده و مانند تسبیحی ذرات خاک را به یکدیگر متصل می سازد (ص 48 کتاب روابط خاک و آب).
 
هوا:
هوا از نظر فیزیکی به دو طریق در ساختمان خاک موثر است یکی اینکه تولید کشش سطحی می نماید و دیگر اینکه هنگام مرطوب شدن خاک خشک ، مقداری هوای محبوس در خاک حاصل می شود که اگر راه گریزی نداشته باشد به متلاشی شدن تودة خاک منجر می گردد.
از نظر شیمیایی وجود هوا رسوب کلوئیدهای آهن و آلومینیوم را تسهیل کرده و توام با گاز کربنیک هوای خاک موجبات حلالیت کلسیم و سایر یون های موثر در دانه بندی خاک را فراهم می سازد از نظر بیولوژیکی نیز هوا برای تنفس ریشه ها و موجودات زنده ضروری است و اگر خاکی به مدت طولانی غرقاب شود ساختمان آن تخریب حاصل کرده ، سیر قهقرائی می پیماید. در شرایط بی هوایی ترکیبات آلی که مانند ملاتی ذرات خاک را به هم وصل می کند، تشکیل نمی شود و آنچه که موجودات تجزیه می یابد به طور کلی ، ساختمان خاک در انتقال و جذب و هدایت آب ، نقش مهمتری از بافت خاک را داشته و در بعضی اراضی ، ایجاد درز و ترک در خاک سبب می شود که بخش عمده آب آبیاری از ایم معابر عبور نموده و مورد استفاده گیاه قرار نگیرد. (ص 49 کتاب اصول روابط خاک)
 
مواد آلی خاک:
مواد آلی خاک بالنفسه یک کیفیت قابل مطالعه در روابط آب و خاک نیست ولی چون جزء لاینفک هر خاک بوده و خواص فیزیکی و شیمیایی آن را تا حد قابل توجهی تغییر می دهد لذا بحث دربارة آن ضروری به نظر می رسد.
          کلیه اجسام الی در خاک ، زنده یا مرده ، تازه تا کهنه ، ساده یا پیچیده و مرکب ، مواد الی خاک را تشکیل می دهند. مواد آلی خاک شامل بقایای گیاهی و حیوانی در مراحل مختلف تجزیه ، هوموس ، میکرب ها و هر ترکیب آلی دیگری می باشد.
در تعریف مواد آلی حیوانات منظور نمی گردند ولی باکتریها ، قارچها و سایر میکرب ها به علت اینکه جداسازی آنها از سایر مواد آلی تقریباً غیر ممکن است جزو مواد آلی محسوب می شوند.
مواد آلی خاک در حد نهایی می توان به هوموس و سایر بقایا ، طبقه بندی کرد. منظور از بقایا ، انساج مرده گیاهی و حیوانی و مدفوعات حیوانی در مراحل مختلف فساد و تجزیه است. هوموس نیز  ماده آلی سیاه رنگی است که خواص فیزیکی و شیمیایی معینی داشته و شدت تجزیه آن مانند بقایا نیست. اگر چه انواع متفاوتی از هوموس بسته به نوع آب و هوا وگیاهان در خاک تشکیل می شود. (ص 49 کتاب آب و خاک).
 
 
منابع و مآخذ:
 
کتاب های:
          1ـ فیزیک خاک                                 دکتر محمد بای بوردی
          2ـ روابط آب و خاک                          دکرت محمد بای بوردی

فرزين نجفي پور

 

تاريخ : 16 آبان 1387 | تعداد دفعات نمايش داده شده : 7043

Design and Hosted by ITACO Group Design and Hosted by ITACO Group