تشکیل خاک

تشکیل خاک

اسلاید 1: A bad excuse is better than none.Birds of a feather flock together.

اسلاید 2: تشكيل خاك Soil formation وقتي كه پروسه هاي هواديدگي (فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي) روي مواد مادري اثر مي گذارند خاك تشكيل مي شود.تكامل خاك با تجمع مواد آلي و انتقال كلوئيدها به سمت پايين پروفيل و وجود محل‏هاي مشخصي از تجمع رس، كربنات، اكسيدهاي آهن، هوموس گچ مشخص مي گردد .

اسلاید 3: عوامل مؤثر در تشكيل و تكامل خاك عوامل خاكساز1- مواد مادري ( Parent material (passive2- آب و هوا (Climate (active3- موجودات زنده (Biosphere ( active4- پستي و بلندي ( Relief (land from) (passive5- زمان ( Time (neutral 

اسلاید 4: S= F (Cl , P , B , R , T )مجموعه خواص خاك تابعي از : آب و هوا (Cl) ، مواد مادري (P) ، موجودات زند ه (B)، پستي و بلندي (R)و زمان (T) است

اسلاید 5: S = F(Cl) , O , R , P ,TS = F (O) , Cl , R ,P ,TS = F (O) , Cl , R ,P ,TS = F(R) , Cl ,O , P , TS = F(T) , P , R , Cl , Oدر صورتي كه يکي از خواص خاك را با يكي ازعوامل خاك ساز در نظر بگيريم روابط زير را خواهيم داشت.

اسلاید 6: در صورتي كه تغييرات مجموعه خواص خاك را با يكي ازعوامل خاك ساز در نظر بگيريم روابط زير را خواهيم داشت. رديف اقليمي Climosequence )) رديف موجودات زنده ( Biosequence ) رديف پستي وبلندي (Topsequence ) رديف سنگي ( Lithosequence) رديف زماني Chronosequence))

اسلاید 7: ( Parent materials) مواد مادري تنوع خاكها به مواد مادري بستگي دارد. گرانيت بسختي هواديده مي شود و از نقطه نظر مواد غذايي ضعيف است و خاكهائي كه از آن تشكيل مي شوند ممكن است كه شني باشند و حاصلخيـــــــزي خوبي ندارند . خاكهايي كه مواد مادري آنها سنگهاي آهكي است بافت ايــن خاكها ممكن است لومي يا لومي رسي باشد و حاصليزی خوبي دارند . خاكهائي كه از ماسه سنگ ها حاصل مي شوند حاصلخيزي كمي دارند. خاكهائـي كه از شيل ها حاصل مي شود اگر شستشو صورت نگيرد ميزان نمك در آنها زيـا د مي باشد

اسلاید 8: همچنين نوع عناصري كه در فعل و انفعالات خاكسازي از سنگ مادر ايجاد مي شود در تعيين سرنوشت خاك اهميت دارد Si و Al زيربناي كاني هاي رسي است.Fe و Mn درفعل و انفعالات اكسيداسيون و احياء شركت كرده و در رنگ خاك مؤثر است. k و Na سبب انتشارذرات رس و هوموس و كلوئيدها ميشود.Mg وCa سبب فولكوله شدن ذرات رس مي‏شود

اسلاید 9: آب و هوا (Climate) رطوبت سبب تشديد واكنشهاي شيميايي حرارت با افزايش هر 10 درجه سرعت واكنش 2-3 برابر آب و هوا يا اقليم نقش مهمی را در تشکيل خاکها ايفا می کند

اسلاید 10: مناطق مرطوب بطور مداوم املاح از خاك شسته شده و به آب زيرزميني مي پيوندد . سطح آب زيرزميني بالا است هميشه بخشي از نيمرخ به حالت احياء ممكن است باقي بماند. مواد آلي فراوان استpH مي تواند تا 5/3 تقليل يابد در اثر انتقال املاح تخريب شيميايي سرعت بيشتري پيدا مي كند كاني هاي غالب كاتولينيت، هالوسايت، بوهمايت است.

اسلاید 11: مناطق خشک كاني هاي سنگ مادر دست نخورده باقي می ماند. گچ و كربناتهاي نهشته شده pH محيط قليايي مواد آلي ناچيز است. اكسيداسيون سبب مي شود كه آهن به صورت Fe3+ و رنگ سرخ قهوه اي یا زرد به خاك ببخشد. كاني هاي ثانويه عمدتاً مونت موريلونيت ، ايليت و كلريت و يا مخلوطي از اين سه مركب است. كا تولينيت فقط در سنگهاي مادري است.

اسلاید 12: : تأثير اقليم در سرعت فعل و انفعالات خاكسازيتخته سنگي را در نظر بگيريد كه سطح آن يك متر مربع و ضخامت آن cm 1 است اين سنگ اگر داراي 47% سيليس SiO2 باشد و وزن آن 25 كيلو باشد. مقــــــــدار سيليس0.47 = 11.75 kg × kg 25اگر در ضمن تشكيل خاك مقدار سيليس فرضاً به 27% وزن تخته سنگ تقليل يابـــد مقدارسيليسي كه بايستي منتقل شود عبارتست از:مقدار سيليس پس ا زتشكيل خاك 25 kg × 0.27 = 6.75 kg مقدارسيليس كه بايد منتقل شود: 11.75kg – 6.75 kg =5 kg = 5 ×106mgr

اسلاید 13: اگر ميزان بارندگي در مناطق خشك mm 300 باشد : m3  2=150mm ≈ 0.15m ×1m2= 0.15 300 150 lit × 10 = 1500 mgr سال 3333 = mg  1500 mgr ×106 5 زمان لازم 13 برابر بيشتر از مناطق استوائي است برابر 3333 267 ≈ 13اگر مقدار باران 3750 mm در سال باشد و نصف آن وارد خاك شود و مقدار ده ميلي گرم در ليتر را حل و منتقل كند زمان لازم براي انتقال عبارتست از : 3750 2 = 1875 mm t 1/875 m × 1 m2 =1 /875 m3 =1875 li 1875 × 10 = 18750 mgr سال 5 × 106  18750 = 267

اسلاید 14:   درجه حرارت هم نقش دوگانه اي (مضاعفي) دارد از يك طرف با افزايش درجه حرارت سرعت واكنش هاي شيميايي افزايش مي يابد و از طرفي به علت تبخير بيشتر و كاهش آب آبشويي املاح حاصله به تعويق مي افتد.گروثر Grother ضابطه اي براي تأثير درجه حرارت و مقدار باران در تشكيل خاك پيشنهاد كرد كه بنام عامل آبشوئي Leaching Factor موسوم است= R - 3.3 T عامل آبشوئي R ميانگين بارندگي ساليانه T ميانگين درجه حرارت ساليانه به سانتيگراد هرچه مقدار LF بيشتر باشد آبشوئي بيشتر است.

اسلاید 15:          فعاليت گياهان و جانوران و تجزيه بقاياي آنها تأثير قابل توجهي در تكامل خاك دارد. ميزان مواد آلي توزيع مواد آلي، وزن مخصوص، اسيديته خاك خصوصياتي از خاك هستند كه شديداً تحت تأثير فعاليت موجودات و گياهان خاك مي باشد.همه مي دانيم كه پايه و اساس هر نوع حياتي دركرة زمين واكنش زير است. CO2 + 6H2O + 708 kcal --------- C6H12O6 + 6O2 موجودات زنده Biosphere

اسلاید 16: باكتريها نيز مي توانند مواد آلي را به هوموس تبديل كنند Humification و با گاز كربنيكي كه در اثر تجزيه توليد مي شود انحلال كربنها و متلاشي شدن سنگها را تشريع مي كنند. قارچها، پروتوزئرها، اكتينوماسيت ها (چون بصورت رشته اي هستند مشابه قارچ از طرفي چون تك سلولي هستند خصوصيات باكتريها را دارند به اين ترتيب بينابين باكتري و قارچ هستند) كرم هاي خاكي، مورچه ها، موريانه ها ...... نقش بسزائي در تكامل خاك دارند.مثال:موجودات زنده گياهي با انتقال اين انرژي انواع تجزيه هاي فيزيكي و شيميايي را در خاك فراهم مي كنند پس از مرگ موجودات زنده مقدار زيادي مواد آلي و معدني به خاك اضافه مي شود.

اسلاید 17: اشرف مخلوقات نيز يكي از عوامل مهم خاكسازي است. انسان با كنترل جامعه گياهي و حيواني خاك، افزودن مواد آلي، از بين بردن موجودات بيماري زا - نوع كشت، آيش، آبياري، كودهي، تسطيع، شخم در تكامل خاك تأثيرات متفاوتي مي گذارد.  حاصلخيزي با دخالت انسان مي تواند مسيرهاي متفاوتي را طي كند. گلسنگ ها lichen مي توانند برروي سطوح سنگها ماوي كرد. با جذب يك لايه نازكي از آب عناصر غذائي خود را از كاني هاي سنگها استخراج كرد و ازت لازم را نيز از هوا دريافت كند و محيط مناسب تري را بعد از مرگشان براي گياهان ايجاد كنند.

اسلاید 18: زمانمقدار نسبي ازتآهك و بقولاتآهك و بقولات آيش و كود داميغلاتذرت

اسلاید 19: پستي و بلندي ( Relife) پستي و بلندي تأثير عمده اي برروي سرعت واكنش هاي شيميايي و خاك حاصله از آن دارد.در شيب هاي تند بخش عمده باران بصورت هرزآب يا آبدوي Runoff در سطح خاك جاري مي شود و مقدار كمي در خاك نفوذ مي كند لذا هواديدگي فيزيكي به مراتب بيشتر از هواديدگي شيميائي است.

اسلاید 20: اگر تفاوت خاكها فقط مديون پستي و بلندي باشد S= F(R). B. P. T. C به اين رديف عوارضي گويند. اگر تفاوت خاكها فقط مديون پستي و بلندي و زهكشي باشد به آن كاتنا Catena گويند. در مناطق پست هرز آب ناچيز است و مقادير زيادي از آب وارد سنگ و يا خاك مي شود. زهكش بخوبي صورت نمي گيرد لذا املاح محلول كه در نتيجه پروسه هاي هواديدگي حاصل شده منتقل نمي شود و تخريب سنگها و كانيها به منظور ايجاد خاك، متوقف مي شود. بهترين شرايط براي تشكيل خاك مناطقي است كه در آن شيب آرام و زهكش نيز مطلوب است.

اسلاید 21: زمان ( Time) رسيدگي يا بلوغ هر خاك بستگي به تشكيل افق هاي مختلف دارد. معمولاً در عمل هر چه تعداد افق هاي مختلف بيشتر و خواص مربوط به افق ها بهتر بروز نمايد خاك رسيده تر تلقي مي شود.

اسلاید 22: كربنات كلسيممواد آليH+ سن خاك

اسلاید 23: مثالي از تأثير زمان برروي تكامل خاك در تپه هاي شني مناطق جنوبي بريتانياي كبير مطالعاتي انجام شد و با تعيين سن تپه ها و همچنين گياهان موجود برروي تپه ها تغييرات PH , CaCO3 و مواد آلي خاك را براي سيصد سال تعيين كرده است.تغييرات مواد آلي موازي اسيديته خاك است و اسيديته تا يكصد سال تغيير نكرده ولي از آن پس بشدت تغيير كرده است CaCO3 نيز شروع به شستشو كرده تا اينكه بعد از 200 سال كلاً شسته شده است.

اسلاید 24: تا كنون گفته شد كه خاك از تخريب و هواديدگي مواد مادري حاصل مي شود و شدت تأثير پروسه هاي هواديدگي بسته به عوامل خاكسازي متفاوت است و نوع خاكي كه حاصل مي شود بستگي به شدت تأثير عوامل خاكساز دارد و بدين جهت پيدا كردن دو نوع خاك كاملاً مشابه تقريباً محال است.

اسلاید 25: شناخت خصوصيات خاك خواص فيزيكي خاك ها(Physical properties of soils) خواص شيميايي خاك(Chemical properties of soils)خواص بيولو‍‍‍‍ژيكي خاك(Biological properties of soils)

اسلاید 26: در يك خاك كشاورزي خوب مواد معدني از تخريب سنگها مواد آلي از بقاياي حيوانات و گياهان خاك حاصل مي شود. اين دو جزء نصف حجم خاك را تشكيل مي دهند، آب و هوا نصف ديگر حجم خاك را تشكيل مي دهند. نسبت و مقدار اين اجزاي متشكله در دوران هاي مختلف و همچنبن از محلي به محل ديگر متغيير مي باشد. خصوصاُ آب و هوا در خاك با خاك رابطه معكوس دارند. آب و هوا فضاي خالي بين ذرات معدني و آلي را اشغال كنند. با افزايش حجم يكي از حجم ديگري كاسته مي شود. با آب دادن و بارندگي از حجم هوا كاسته مي شود و با تبخير و زهكشي بر حجم هوا افزوده مي گردد. قسمت كمي از حجم خاك را موجودات و ريشه گياهان تشكيل مي دهند

اسلاید 27: SWAOMMO

اسلاید 28: بافت خاك ( Texture) خواص فيزيكي خاك ها (Physical properties of soils) ساختمان خاك ( Structure ) وزن مخصوص خاك (Density ) خلل و فرج خاك (Porsity ) پايداري خاكدانه ها (Consistency ) درجه حرارت Soil temperature رنگ خاك Soil color

اسلاید 29: بافت خاك (Soil texture)يكي از مهمترين و پايدارترين خواص فيزيكي خاك بافت خاك مي باشد.اندازه نسبي ذرات خاك را اصطلاحاً بافت خاك گويند كه حاكي از ريزي و درشتي خاك است به عبارت ديگر مقدار نسبي شن sand ، سيلت Silt ، رس Clay را بافت خاك مي گويند. بافت خاك بسيار مهم است زيرا تعيين كننده ميزان سطحي است كه عكس العمل هاي فيزيكي وشيميايي در آن صورت مي گيرد. بافت يك خصوصيت مهم خاك است زيرا ميزان جذب آب، ذخيره آب، سادگي و سهولت و يا سختي شخم ميزان تهويه و حاصلخيزي خاك را نشان مي دهد.

اسلاید 30: مثال: يك خاك با بافت شني: سهولت شخم مي خورد، تهويه منتاسب براي رشد گياهان دارد. بسهولت مرطوب مي شود. امّا سريع خشك مي شود. عناصر و مواد غذايي را براحتي از دست مي دهددر كشورهاي مختلف مرز بين هر يك از ذرات فوق الذكر متغير بوده و به ذراتي كه قطر يكساني دارند اسامي متفاوتي تعلق مي گيرد. ما تقسيم بنديUSDA را مطرح مي كنيم.

اسلاید 31: Sand

اسلاید 32: Silt & Clay

اسلاید 33: علت انتخاب اين مرز براي آزمايش ها معمولاً از نمونه هاي 5 تا 20 گرمي خاك استفاده مي شود اگر از ذرات بزرگتر2mm ازاستفاده شود حجم و وزن نمونه افزايش مييابد و امكان تعيين بافت به روش لمسي وجود نداردsiltاين وزن بيشتر براساس ظرفيت نگهداري آب و نفوذپذيري ذخيره موئينه اي استوار است. Clayاين مرز همبستگي مثبت با CBC و آب غير قابل استفاده و سطح ويژه و حد سيلان دارد. از طرفي در حقيقت مرز بين فعاليت فيزيكي و فقدان آن در ذرات شن و رس است

اسلاید 34: خوب دانشمندان پس از تعيين مرز اندازة ذرات و تعيين مقدار هر يك از ذرات شنن سيلت و رس مثلثي را پيشنهاد كردند كه با داشتند مقادير نسبي هر يك از ذرات بتوان بافت خاك را تعيين كردذرات شن و سيلت شامل بسياري از كانيهاي اوليه است و اهميت زيادي در تشكيل و تكامل خاك دارد ولي چون ذرات نسبتاً بزرگي هستند و سطح ويژه آنها كم است (سطح در واحد وزن) لذا تأثير آنها در خواص فيزيكي چندان چشمگير نيست ذرات رس برعكس شن و سيلت از كاني هاي تشكيل شد. كه در ضمن تحولات خاكسازي بوجود آمده و سطح ويژه اي بسيار زياد دارند