مقاله در مورد خاک و زراعت در word دارای 90 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد مقاله در مورد خاک و زراعت در word کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد خاک و زراعت در word،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن مقاله در مورد خاک و زراعت در word :
خاک و زراعت
مقدمه
خاک به عنوان بستر حیات و جایگاه تکوین و رشد گیاهان ، یکی از اساسی ترین مائده هایی است که امانت به انسان سپرده شده است تا با حفاظت احیاء بهره برداری و توسعه دوام و قوام خویش و گیاهان و جانواران را تضمین نماید . متاسفانه نبود شناخت کافی و لازم از اهمیت خاک و در دسترس همگان بودن آن زمینه های بی بها جلوه دادن این ماده حیاتی را در جامعه فراهم نموده است ، برخوردهای غیر علمی با خاک و تبدیل و تخریب آن توسط انسان مثل شهر سازیها ، احداث جاده ها ، چرای بی رویه دام ، قطع درختان جنگلها ، زهدار نمودن و آلوده سازی آن بوسیله پس آبهای شهری ، صنعتی و کشاورزی ، بهره کشی نامناسب انسان از خاک و 000 باعث شده است که علاوه بر کاهش منزلت و ارزش اقتصادی و اجتماعی آن ، ضربات جبران ناپذیری بر ساختمان خاکها ، حشرات وموجودات زنده در ان و مآلاً بر ریشه خود انسان فرود آید .
بنابراین مسئولان منابع خاک و آب و فرهنگی کشور فرض است در بالا بردن اطلاعات و بینش علمی جامعه به ویژه کارشناسان و کاربران کشاورزی کوشش نمایند تا خاک جایگاه مناسب و در خور شان خود را بازیابد ( 7 ) .
پیشگفتار
خاک که در فصل مشترک انسان و کره زمین قرار دارد عنصری اساسی برای بشر به شمار می رود که محل اجرای فعالیتها، منبع تغذیه و دستگاه تصفیه پس مانده هاست . خاک قابل کشت موهبتی است محدود ، اولاً از لحاظ کمیت ، زیرا فقط 22 درصد از سطح خشکی ها یعنی 3300 میلیون هکتار را تشکیل می دهند . در حال حاضر فقط نیمی از زمینهای قابل کشت یعنی 1580 میلیون هکتار کشت می شوند . ما بقی ذخیره به شمار می آیند .
زمینهای زیر کشت نیز پایدار نیستند ، بنابر تخمین سازمان خوارو بار و کشاورزی جهانی
هر سال 5 تا 7 میلیون هکتار زمین به سبب شرایط نامناسب بهره وری تلف می شوند . به این ترتیب در طی 225 سال ممکن است کلیه زمینهای زیر کشت از بین برود . علل تباهی خاکها به دست انسان فقط شرایط نامناسب بهره برداری کشاورزی نیست ، بلکه آلودگی هوا ، با تضعیف حالت تندرستی گیاهان در بخش های کشاورزی و جنگل ، خاکها را نسبت به شماری از بیماریها ، پنهان و آشکار حساس می سازد که از آن میان از دست دادن بارخیزی به سبب فرسایش و یا به علت تجمع مواد سمی به ویژه فلزات سنگین و آفت کشها را می توان برشمرد . کاهش سطح رستنی ها بر اثر توسعه ساختمان که گاهی نابخردانه در محیط زیست صورت می گیرد نیز خود علت دیگری از اتلاف خاک بارخیزمی باشد . ( 7 )
خاک
تعریف زیادی تا کنون از خاک به عمل امده که ساده ترین آن چنین است : خاک عبارت است از قشر چند سانتی متری تا چند متری از ماده آلی و غیر آلی است که بر روی سنگ قرار گرفته و شامل هوا ، آب ، موجودات زنده ، مواد آلی در مراحل گوناگون تجزیه و تحول و بالاخره عناصر معدنی است و گیاه می تواند بر روی آن ادامه حیات دهد .
ماهیت خاک از روی مو قعیت اقلیمی ، پستی و بلندی ، وضعیت آب شناسی آن تعیین و توسعه استعداد آن برای رویانیدن گیاه بیان می شود . هنگامی که در شرایط معین رویشی گیاهی در وضعیت بهینه قرار داشته باشد ، سخن از رویش در کلیماکس به میان می آید به عکس زمانی که شرایط محیطی امکان ظهور گیاه را ندهد نظیر بیایان گرم یا سرد و ارتفاعات کوهها در آن صورت با ماده معدنی سرو کار داریم که در حقیقت نمی توان آن را خاک نامید .
طبق تعریف ژنتیکی خاکها بر اثر تخریب فیزیکی و شیمیایی سنگها و فعالیت موجودات زنده سبب تشکیل هوموس می شود ، بوجود می آیند .بنابراین خاک در درجه اول ترکیبی است از مواد معدنی و مواد آلی . مواد معدنی آن شامل ریگ ، شن و ماسه و غیره است که بر اثر تخریب و تجزیه سنگ بوجود می آید و مواد آلی را بقایای گیاهی و جانوری تشکیل می دهد . در خاک علاوه بر مواد آلی و معدنی و موجودات زنده ، هوا و آب نیز وجود دارد . این مواد معدنی و آلی که در آن موجودات زنده و هوا و آب وجود دارد ، خاک را تشکیل می دهد. نتیجه آنکه خاک را نمی توان مستقل از پوشش گیاهی روی آن در نظر گرفت، زیرا تحول و تکامل خاک وابسته به آن است ( 6 ) .
عوامل موثر در تشکیل و تکامل خاکها
تشکیل و تکامل خاکها نتیجه اثرات مترادف و متقابل مجموعه عوامل و شرایط زیر می باشد :
سنگ مادر ( مواد مادری ) سنگ مادر منشاء و ماده اولیه خاکهاست . تنوع فراوانی که در طبیعت سنگها وجود دارد و سبب می شود که خاکهای حاصله از آنها نیز خصوصیات مختلفی داشته باشند ، در وهله اول پس از تخریب تدریجی سنگ نه تنها سنگ ریزه ؛ ریگ و شن بوجود می آید بلکه ذرات ریزتری مانند رس ها در جوار آنها عناصر غذایی متنوع در محیط آزاد می شوند . در هر
صورت ماهیت و ترکیب سنگ مادر بر روی مواد تولید شده تاثیر محسوسی داشته و بین ان ذرات شباهت زیادی به چشم می خورد که به مرور زمان و با تشکیل مواد ثانوی و استقرار
رویش گیاهی این شباهت کمتر می شود .
ساختمان فیزیکی ، شیمیایی و مینرالوژیکی مواد مادری بر روی سرعت تخریب ، نوع و تیپ خاک تولید شده و موثر است ، به طوریکه از سنگهای سخت و دیر تخریب اکثراً زمینهای فقیر از مواد غذایی و کم عمق و از سنگهای آهکی ، مارنی و رسوبات لسی ، خاکهای حاصلخیز و عمیق تشکیل می یابند . در ژنتیک خاک سرعت تخریب برخی از مواد مادری شرکت کننده در تشکیل خاک به طور کامل بررسی شده است . مثلاً تکامل خاک از سنگ مادر گابرو دیرتر از گرانیت _ بازالت دیرتر از پرفیر ، سنگ آهک دیرتر از سنگ ماسه و سنگهای مارنی دیرتر از لیمونها صورت می گیرد .
سنگهای سیلیکاتی محتوی بازهای فراوان به سبب داشتن اجزاء و دانه های ریز و همچنین کثرت قدرت و نگاهداری آب ، دیر تخریب تر از سنگهای سیلیتی فقیر از قلیایی می باشند ، ولی در عوض تخریب و تکامل آن ها خاکهای زراعی غنی از مواد غذایی را بوجود می اورد . در نواحی خشک ، مواد قلیایی کننده سنگها و خاکهای اولیه برای تکامل سریع خاکها مانع بزرگی محسوب می شوند ، زیرا تاثیر اغلب عوامل تخریبی بطور کلی توسط بازهای محیط کاهش یافته یا زایل
می گردد. به همین دلیل و نیز به علت فقدان آب و رویش گیاهی کافی اکثر خاکهای مناطق خشک و کوهستانهای کم آب و هوا ، خاکهای تکامل نیافته و کم عمقی دارند و اغلب کمتر از 30 سانتی متر ( 1 ) .
آهک یکی از ترکیبات پایدار این نواحی خشک و نیمه خشک است که از تجزیه سنگهای آهکی و مارنی به خاکها منتقل و مدت مدیدی بدون تغییر باقی می ماند و یا در اثر جابجا شدن فصلی ( عملیات تهیه زمین و آبیاری ) در افق های فوقانی خاک اندکی تحرک می یابد . همگامیکه شرایط انحلال آن در خاک به سبب بارندگی کافی ، رویش گیاهی مطلوب ، وجود هوموس و غیره فراهم شده باشد آهک از حالت رسوبی غیر فعال به بی کربناتهای محلول تبدیل می گردد . از این جهت فاز مایع خاکهای آهکی که گاهی با نمکهای بی کربناتی اشباع می شود ، واکنشهای قلیایی ضعیف ( تا 5/8 = PH ) نشان می دهند .
خاکهای آهکی ایران اکثراً از نوع کربناتهای کلسیم اند . گاهی سایر کربناتها مانند کربنات منیزیم و ندرتاً کربناتهای سدیم ( در خاکهای شور و قلیا ) ، نیز در جوار کربن
ات کلسیم دیده می شوند . در این رابطه خاکهای حاصلخیز رسی و لومی آهکدار این مناطق اکثراً به شرط وجود زمینه های مساعد خاکسازی تکامل یافته اند . مثلاً در مواردیکه سنگ مادر از نوعی است که می تواند در یک زمان ، آهک و رس تحویل خاک دهد ، خاکهای تکامل یافته و عمیقی پدید می آیند ، مانند خاکهای مارنی و لسی . خاکهای جوان و تکامل نیافته کم عمق ، بیشتر خصوصیات سنگ مادر اولیه را دارا بوده و شباهت کلی با آن دارند .
نمونه های بارز این نوع خاکها ، خاکهای بلوطی رنگ و خاکای راندزین است که دومی دارای سنگ مادر آهکی و هوموس ملایم در لایه های فوقانی می باشد . در طبیعت مواد مادری متمایل به اسیدی شدن ، شرایط دیگری حکمفرماست ، به طوریکه در تکامل آن ها از هم فرسایش آبی و سپس تخریب بیولوژیکی موثر بوده است. گرانیت یکی از سنگهای مادر متمایل به اسیدی است که در شرایط رطوبی همزمان با تاثیر شدید سایر عوامل فرسایشی تخریب یافته و خاکهای اسیدی را بوجود می آورد ، در حالیکه خاک تشکیل یافته از کنگلومرا معمولاً شنی و سنگریزه دراست ( 1 ) .
عملاً برای شناسایی بهتر تاثیر فاکتور سنگ مادر لازم است در یک محل با شرایط آب و هوایی و جغرافیایی یکسان روی خاکهای تشکیل شده از سنگ مادرهای متفاوت ، بررسی شده و خصوصیات تکاملی و سیستماتیکی آنها با همدیگر مقایسه گردند . از خواصی که بیش از همه به تمایز تکاملی خاکها یاری می کند ، سرعت و درجه تخریب پذیری سنگ مادر است . معمولاً سنگ مادر خاکها با داشتن قابلیت تخریبی متفاوت تیپ مختلف خاکها را به وجود می اورند. در اروپای
مرکزی خاکهای پدزول اکثراً بر روی سنگ مادر گرانیتی و سنگریزه های تشکیل و تکامل یافته است ( 1 ) .
2- آب و هوا
از عوامل مهم آب و هوایی ، درجه حرارت و وضع تابش خورشید ، رطوبت نسبی و میزان بارندگی سالیانه بیش از همه در تکامل سنگ سهیم اند . عوامل مزبور بجز اثر مستقیم تخریبی ، به طور غیر مستقیم بر روی نوع و مقدار رویش گیاهی اثر دارند . بدیهی است مناسب ترین محیط رویش گیاهان ، آب و هوای گرم و مرطوب است . گرما در تجزیه مواد و ترکیبات رسوبات زمین ، مشابه فعل و انفعالات شیمیایی ، وظیفه تشدید کننده دارد . در این رابطه اثر سایر عوامل موثر در تش
کیل خاک نیز در محیط های گرم ، تشدید می یابد. در صورتیکه اکثر فعل و انفعالات شیمیایی و بیولوژیکی در حرارتهای زیر صفر و یخبندان تقریباً متوقف شده و روند تشکیل خاک نیز به کندی پیش می رود .
خاکهایی که در آب و هوای مختلف از مواد مادری یکسان تکامل می یابند ، دارای خصوصیات کاملاً‌متفاوت اند . ( در آب و هوای یکسان از سنگ مادر متفاوت خاکهای مختلفی تشکیل می شود ) . حتی ممکن است در یک ناحیه جغرافیایی ثابت از سنگ مادر یکسان به علت وقوع حوادث زمین شناسی و آب و هوایی متفاوت در گذشته روند تخریب غیر مشابه بوده و خاکهای متفاوتی تشکیل شده باشند(1).
3- توپوگرافی
منظور از توپوگرافی ، وضع پستی و بلندی و شکل ظاهری سطوح یک ناحیه است. هنگام مطالعه و بررسی یک ناحیه غیر مسطح از نقطه نظر شرایط محلی اختلافاتی مشاهده می گردد که هر یک به نوبه خود بر روی تکامل خاک موثر واقع می شوند .
4- ارگانیسم ها
منظور از ارگانیسمهای موثر در تکامل خاک در درجه نخست رستنی ها ، میکروماکروارگانیسم ها می باشند . پس از رویش گیاهان در یک محل ( اولین سکنه گیاهان روی خاک خام اولیه اکثراً از نوع گیاهان پست بوده اند ) با گذشت زمان بقایایی از آنها به خاک منتقل و پس از فعل و انفعالات متعدد بیولوژیکی و شیمیایی ، هوموس و مشتقات آن تشکیل می شود . در ضمن این اعمال اسیدهای آلی متعددی به خاک اولین مزیور اضافه می گردد که همگی آنها روی سنگ مادر و لایه های فوقانی خاک خام اثر کرده و با نیروی تخریبی شدید قطعات معدنی را هر چه بیشتر تجزیه و خرد می نمایند .
از ناحیه انتهایی تارهای کشنده ریشه گیاهان نیز اسیدهای آلی و اسید کربنیک ترشح می شود که هم به نفوذ ریشه در قسمتهای سخت معدنی کمک کرده و هم زمینه متلاشی شدن مواد را فراهم می سازند . در ضمن تخریب سنگ مادر و گذشتن از مراحل تکامل به حدی است که خاکها از حالت معدنی کامل در آمده به تدریج محتوی مواد آلی و هوموس و بالاخره زنده ریز و درشت می گردند .
5- زمان
تاثیر عوامل موثر در خاکسازی با گذشت زمان ، تشدید شده و موجب تغییرات تدریجی در خصوصیات مواد حاصله می گردد . برای اینکه خاکی از مرحله سنگ مادری درآمده و تکامل یابد باید دست به دست زمان پیش برود . از مرحله سختی ( سنگ ) تا مرحله خاک کامل مدت زمان مدیدی لازم است که گاهی ممکن است قرن ها طول بکشد . در این رابطه هرقدر آب و هوا گرم و رطوبتی تر بوده و سنگ مادر قابل نفودتر باشد دوره تکامل نیز کوتاهتر خواهد بود و برعکس . همین طور بسته به شرایط جغرافیایی محل تشکیل ، خاکها دارای منشاء مارنی ، لسی و یخچالی می توانند در مدت تقریبی یک دو قرن و خاکهای پدوزل تا حدود 100 قرن تکامل یابند .
خاکهایی که در شرایط جغرافیایی آب و هوایی دورانهای پیش زمین شناسی تشکیل یافته اند به خاکهای قدیمی موسوم اند . تعیین قدمت یا سن آنها از نقطه نظر زمین شناسی ، ژئوشیمی و خاکشناسی حائز اهمیت بوده و توسط روشهای مختلفی امکان پذیر است . از روشهای مهم و موثر می توان استفاده از مواد رادیواکتیو مانند C14 مطالعه وضع انبارشدن سیلتهای رسوبی آبرفتی و بررسی فرمهای هوموس تشکیل شده در افق های فوقانی را نام برد . از نتایج
بررسیهای مشابه معلوم می شود خاکهای قدیمی که به تدریج با رسوبات و مواد جدید پوشیده شده اند دور از تاثیر عوامل جوی بدون تغییر باقی مانده اند و دز اثر فشار و نفوذ ترکیبات منعقد کننده سوخت شده و خاکهای سخت شده ثانوی را بوجود اورده اند . از این خاکها در لایه های زیرین پوسته سطحی سنگهای مارنی ، لسها و رسوبات سنگریزه دار رودخانه ای ( کنگلومرها ) و رسوبات لومی دریایی سخت شده به خود مشاهده می شود .
اگر خاکهای قدیمی در سطح زمین و تحت تاثیر عوامل جوی و رویشی منطقه به تکامل خود ادامه داده باشند ، خاکهای باقیمانده را تشکیل می دهند . این خاکها تا به امروز زیر پوشش گیاهی طبیعی و یا انتخابی انیان قرار گرفته و ماهیت پروفیلی آنها بسته به شدت و ضعف تاثیر عوامل موثر در خاکسازی منطقه تکامل یافته است .
با گذشت زمان در شرایط مناسب برای رویش گیاهی و احیاناً نامطلوب جهت تجزیه مواد آلی در خاک ، مقدار هوموس زیاد شده ، افق هوموس دار ضخیم تر گشته و خواص شیمیایی آن نیز کم و بیش تغییر می یابد. این تغییر به طور مشخص درباره PH نیز تغییر می کند . به عبارت ساده تر با گذشت زمان و تدوام رویش یا تکرار کنشهای زراعی بازهای خاک شسته شده و خاکها اسیدی تر
می گردند .
در اصل برای تشکیل و تکامل خاکها عوامل متعدد ذکر شده و دست به دست هم گاهی به طور دسته جمعی گاهی چند عامل با هم اثر کرده و خاکهایی را به وجود می آورند که از نقطه نظر مورفولوژی ، خواص فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی متفاوت بوده و از نظر تیپ از یکدیگر متمایز می گردند . عوامل موثر در تشگیل خاک را که قبلاً به طور تفکیک و ومجزا بررسی گردیدند اجمالاً می توان فرمول بندی نمود . در این رابطه به درجه فرمول بندی H و Jenny که در آن از حرف اول فاکتورهای تکاملی استفاده شده اکتفا می شود : ( 1 )
بافت خاک
بافت خاک Soil Tex Ture فراوانی نسبی ذرات شن ، رس و سیلت را در نمونه خاک نشان می دهد . بافت خاک از واژه هایی است که تعریف مورد قبول همگان ندارد ، زیرا در آن واحد مبین دو فرایافت یا مفهوم می باشد . بافت خاک یکی از مشخصات پایاتی آن بوده و معمولاً تغییر ناپذیر
است . هر چه مقدار ذرات شن و سیلیت در خاکی زیادتر باشد ذخیره عناصر غذایی و رطوبتی قابل استفاده گیاه کمتر بوده و نفوذ پذیری آن نسبت به آب و هوا قابل توجه است ، بر عکس وجود رس فراوان در خاک متضمن توانایی خاک برای رشد گیاهان مختلف می باشد. بنابراین در خاکهای شنی و در شرایط طبیعی نمی توان محصولاتی را به عمل آورد که به عناصر غذایی نیاز فراوان دارد . اگر شکل هندسی محصولات کشاورزی از قبیل سیب زمینی که در زیر خاک غده می بندد مورد نظ
ر باشد خاکهای شنی به رسی ترجیح داده می شوند زیرا سبکی خاک اجازه می دهد اشکال منظم و کروی تشکیل شود . هر قدر رس خاک بیشتر باشد ، شخم پذیری آن کمتر به نیروی بیشتری نیازمند است .
خاکهای رسی چون آب بیشتری در خود نگه می دارند ، پس از بارندگی یا آبیاری زمان لازم را برای به اصطلاح گاورو شدن آنها طولانی تر از گروههای بافتی دیگر است . از طرفی به همین علت ویژگی تعداد دفعات آبیاری و یا تناوب آن درخاکهای رسی کمترین و در خاکهای شنی بیشترین است . از نقطه نظر زهکشی نیز هر قدر رس خاک بیشتر باشد کارایی زهکشی های زیرزمینی کمتر می شود. خاکهای رسی در اثر جذب و دفع آب ، انبساط و انقباض حاصل کرده و موجد درز و ترکهای عمیق در آن می گرد ( 4 ).
ساختمان خاک
ساختمان خاک تعیین کننده قابلیت تولید خاک می باشد . زیرا ساختمان خاک در رژیم آب ، هوا و حرارتی در مزرعه موثر است . ساختمان خاک در خصوصیات مکانیکی خاک به نوبه خود در جوانه زدن بذور ، برقراری گیاهچه و رشد ریشه ها موثرند تاثیر می گذارد. علاوه بر این ، ساختمان خاک در عملیات کشاورزی مانند شخم زدن ، آبیاری ، زهکشی و کاشت نیز تاثیر دارد. قسمت سطحی خاک که در مزارع کشاورزی اغلب شخم زده می شود و تحت تاثیر قطرات باران قرار می گیرد و با عبور و مرور تحکیم می شود ، در مقابل شکسته شدن خاکدانه ها و خرابی ساختمان خیلی حساس می باشد . این خرابی و از هم پاشیدگی ساختمان خاک باعث بوجود آمدن لایه فشرده و نسبتاً کم نفوذی در سطح خاک می شود که از نفوذ آب در خاک و تبادل گازها و همچنین خروج گیاهچه از خاک جلوگیری می نماید . بنابراین بوجود آوردن و نگهداری ساختمان مناسب خاک مفید برای رشد گیاه لازمه مدیریت خاک در کشاورزی است (1).
خواص خاک
مطالعه فیزیکی خاک از یک طرف به واسطه فهم رل خاک در پدیده ژئوفیزیک سطح زمین و رابطه آن با پدیده های سیکل آب و انرژی در طبیعت است . از طرف دیگر مطالعه فیزیکی خاک به خاطر دست یافتن به روش های مختلف و مناسب آبیاری ، زهکشی ، حفاظت آب و خاک ، شخم زدن بهبود ساختمان خاک ، تهویه خاک ، تنظیم گرمای خاک است . خاکی که محتوی مقادیر کافی مواد غذایی گیاهی باشد گفته می شود که دارای حاصلخیزی شیمیایی است . با این که این حاصلخیزی ضرورت دارد نمی تواند به تنهایی نشان دهنده مطلوبیت ان خاک برای رشد گیاه باشد .
مناسب بودن یک خاک برای رشد گیاه نه تنها به وجود مقدار کافی مواد غذایی گیاهی بلکه به حالت و حرکت آب و هوا و شرایط مکانیکی خاک و رژیم حرارتی آن بستگی دارد . خاک باید به حد کافی نرم باشد . خلل و فرج خاک و توزیع آن باید طوری باشد که آب و هوای کافی برای استفاده گیاه تامین گردد . به طور خلاصه خاک علاوه بر حاصلخیزی شیمیایی باید حاصلخیزی فیزیکی نی
ز داشته باشد تا رشد گیاه به خوبی انجام شود ( 1 ).
خواص فیزیکی خاکها
بافت خاک
اندازه نسبی ذرات خاک را اصطلاحاً بافت خاک گویند که حاکی از ریزی و درشتی خاک می بسنگ ریزه Gravel می باشند ( و قطرشان از 2 میلی متر کوچک تر است ) بافت خاک تشکیل می دهند . در بسیاری از خاکها ذرات سنگریزه ، قلوه سنگ (Stone ) رخنمون های سنگی (Bedrockoutcrop ) در بافت خاک و استفاده از اراضی تاثیر می گذارند ( 11 ).
دانه بندی ذرات معدنی خاک ( بافت خاک )
مواد معدنی بر حسب درشتی ( قطر ) ذرات گروههای قراردادی رده بندی می شوند و منظور از دانه بندی ، تعیین نسبت درصدی ذراتی است که با داشتن قطرهای متفاوت در محدوده های معینی قرار می گیرند . ذراتی که در بین یکی از محدوده های قطری قرار می گیرند بنام فراکسیون ( گروههای هم قطر ) مشهورند . طبق قرادادهای موجود قابل قبول در اکثر نقاط جهان ، ذرات معدنی خاک به فراکسیونهای مختلف زیر تقسیم بندی می شوند :
تقسیمات قرار دادی دیگری نیز در عمل کاربرد دارد . در اینجا به خلاصه جمع بندی شده آنها اشاره می شود .
سنگریزه ( ذرات به قطر بزرگتر از 2 میلی متر ) :
معمولاً سنگریزه ها از جنس بقایای تخریبی سنگ مادر بوده ودر اکثر خواص با آن مشترک اند . این ذرات از نظر فیزیکی به عنوان اسکلت خاک انجام وظیفه
می نمایند . وجود سنگریزه در مجاورت سایر فراکسیون ها موجب تهویه بهتر خاک گشته و گاهی سایر ذرات ریز خاک را از گزند تاثیر عوامل فرسایشی شدید مصون می دارد . اغلب کانیهای اولیه انها قابل تخریب بوده و به مرور زمان به تدریج بعضی از مواد غذایی معدنی را به خاک و گیاه تحویل می دهند ( 1 ).
شن :
ذرات شن محتوی کانیهای اولیه دیر تخریب و مقاومند . گاهی کانی کوارتز 90 الی 95 درصد این فراکسیون را تشکیل می دهند . بسته به جنس سنگ مادر ممکن است سیلیکاتهای مختلفی مانند میکاوفلدسپات و همچنین کربناتهای کلسیم و منیزیم نیز در ساختمان شن ها یافت شوند . معمولاً مقدار ذرات شنی در خاکهای خام ( تکامل نیافته ) بیشتر است . با افزایش درجه تکاملی خاکها از میزان شن کاسته و به فراکسیون های دیگر افزوده می شود . ذرات شنی از نظر شیمیایی فعال نبوده ولی خواص فیزیکی خاکها را به طور محسوس تحت تاثیر قرار
می دهد .
سیلت :
مواد متشکله ذرات سیلت از نوع کانیهای اولیه مانند کوارتز ، فلدسپات های مختلف ، پیروکسن ها ، آمفیبولها ، اولیون ، میکاها و دیگر کانیهای مخلوط اند . گاهی ذرات آپاتیتی ، هماتیت ها و کربناتها نیز در آنها یافت می گردند . در شرایط آب و هوایی خشک که خاکها معمولاً به مقادیر قابل توجهی حاوی آثار سنگ مادر آهکی هستند . در این فراکسیون ، ذرات کربناتی مانند کالیست و دولومیت یعنی مهمترین اجزاء سازنده سنگهای آهکی مشاهده می شود .
از نقطه نظر مقدار کانیهای کوارتز و فلد سپات از کانیهای مهم فراکسیون های سیلت و شن می باشد . خواص سیلت درشت ، شباهت زیادی به شنها داشته و سیلت ریز می تواند در بعضی شرایط قسمتی از وظایف کانیهای رسی را به عهده بگیرد . از طرف دیگر درتخریبهای بعدی ذرات سیلت زمینه تشکیل رس آماده می گردد .
رس ( ذرات کوچکتر از 002/0 میلیمتر ) :
کانیهای اولیه حاصل از تخریب سنگها و رسوبات به مرور زمان تحت تاثیر مجدد عوامل تخریبی مانند آب ، اکسیژن ، اسیدها و بازهای محلول در آب و غیره قرار گرفته و به ذرات ریزتری تجزیه می شوند . این ذرات ریز کوچکتر از دوهزارم میلی متر اکثراً منشاء ثانوی داشته و دارای خواص فیزیکی و فیزیکوشیمیایی ویژه ای هستند که آنها را از سایر ذرات خاک متمایز می سازد. این ذرات ثانوی و معدنی میکروسکوپی در غالب فعل و انفعالات فیزیکی و شیمیایی به طور فعال شرکت جسته و در حاصلخیزی خاک اهمیت وافری دارند .
فراکسیون های مختلف قطر ذرات ، هر یک به نوبه خود در تقسیمات فرعی ظریفتری رده بندی می شوند . به منظور تعیین نسبت درصدی هر کدام از فراکسیون های قطر ذرات در یک خاک ، تا کنون روشهای متعددی ابداع گشته که ساده ترین آنها روش لمس خاک مرطوب زراعی بین انگشتان دست ، روش الک کردن قطر منافذ شخصی ( قطر منافذ الکها بر مبنای رده بندی های
بین المللی وقابل قبول تنظیم و ساخته شده است ) و روش رسوب ذرات و ترتیب ته نشینی آنها در ارتباط با جرم ( قطر ) مختلف ذرات ( ذرات درشت تر در مدت زمان های کوتاه و ذرات ریزتر در زمان های طولانی تر دردرون آب ته نشین می شوند ) است ( 1 ).
مواد آلی خاک
مواد آلی خاک تجمعی از بقایای تا حدی پوسیده و تا حدی سنتز شده حیوانات وگیاهان است . چنین موادی در حال پوسیدگی فعال اند و دائماً در معرض حمله میکروارگانیسم های خاک قرار دارند . نتیجتاً مواد آلی خاک اغلب ناپایدارند و دائماً باید بوسیله افزودن بقایای گیاهی آن را تجدید کرد . میزان مواد آلی موجود در قشر سطحی یک خاک معدنی معمولاً حدود 5/0 الی 5 درصد وزنی است اما در بین بعضی از خاکهای پیت این میزان به حدود 100 درصد نیز
می رسد . حتی در خاکهای غیر آلی ، مواد آلی خاک می تواند اثرهای قابل توجهی بر روی خواص فیزیکی و شیمیایی باقی گذارند .
بقایای گیاهان و حیوانات عالی به عنوان منبع عالی غذایی برای میکروارگانیسم های خاک مورد استفاده قرار می گیرند . اندکی بعد از وارد شدن این بقایاء در خاک ، میکروبها برای تامین مواد غذایی و انرژی خود شروع به تجزیه آنها
می کنند . مواد آلی غیر هوموسی شامل موادی می شود که یا تجزیه نشده اند (بافتهای تازه ) و یا تا حدی تجزیه شده اند .
اجسام غیر هوموسی شامل کربوهیدراتها و ترکیبات وابسته ، پروتئین ها و مشتقات آن ، چربیه
ا ، لیگنین ها ، تانن ها و برخی فرآورده های کم پوسیده است . مواد آلی غیر هوموسی ممکن است شامل ریشه ها و اندامهای هوایی گیاهان مختلف در حال پوسیدگی نیز بشود . فرآورده های تنزل یافته مواد غیر هوموسی با قرار گرفتن در واکنشهای آنزیمی و شیمیایی تشکیل پولیمرهای جدید به نام هوموس می دهند . هوموس مخلوطی است کمپلکس ، از مواد کلوئیدی و بی شکل قهوه ای تیره که به تجزیه میکروبی مقاوم است و از تغییر شکل بافتهای اصلی درست شده و یا توسط میکروارگانیسمهای خاک سنتز شده است .حدود 90% یا بیشتر از کل هوموس
خاک از دو نوع پلیمر به نامهای اسیدهای هومیک ( 50 تا 80% ) و پلی ساکاریدها ( 10تا 30% ) تشکیل شده است . اجزای هوموسی و غیر هوموسی ماده آلی خاک برای محیط خاک مهم هستند . مواد غیر هوموسی اثرهای کوتاه مدت از قبیل تامین منابع غذایی و انرژی برای موجودات زنده و تامین منابع حاصلخیزی طیبیعی خاک را به عهده دارد در حالی که هوموس اثرهای دراز مدتی از قبیل تامین ساخت مطلوب خاک ، افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی ، تامپون PH و افزایش ظرفیت نگاهداری آب در خاک به جای می گذارد .
تفکیک جزئی اجزاء در عصاره مواد آلی توسط رسوب مواد با اسیدها و نمکهای فلزات یا بهره گیری از تفاوت در میزان انحلال پذیری حلالها های مختلف آلی انجام پذیرفته است . روشهای کلاسیک برای تفکیک عصاره های مواد آلی شامل ته نشست آنها با اسید و حل بعدی جزئی از مواد ته نشست شده در الکل است . اسامی که برای هر جزء مواد در این روش به دست آمده است مورد استفاده متداول یافته اما خود اجزاء در حقیقت اختلاط غیر توصیفی تعدادی از ترکیبات شیمیایی هستند . اسیدهای هومیک یا اسیدهای فولویکی را که به این صورت تهیه می شوند نمی توان به صورت ترکیبات شیمیایی متمایز محسوب کرد ، زیرا جدا ساختن آنها در روش ته نشست احتمالاً بستگی به توانایی موادی دارد که تشکیل پیوندهای بین مولکولی می دهند ( 3 ).
انواع خاک
بر حسب محتوای نسبی ذرات سنگریزه ، شن ، سیلت و رس ، خاکها به گروههای مختلف انواع زیر رده بندی می شوند :
الف : خاکهای سنگلاخی
ذرات غالب در این خاکها ، سنگها و سنگریزه های بزرگتر از 20 میلی متری است که در جوار مقادیر متفاوتی از سایر ذرات ، مجموعاً این نوع خاکها را بوجود می آورند ، در صورتیکه ذرات 2 تا 20 میلی متری ذرات غالب باشند خاکهای سنگ ریزه ای نامیده می شوند . خاکهای سنگلاخی از نظر زراعی اهمیت کمتری داشته و فقط برای جنگل و مرتع مورد استفاده قرار می گیرند . در شرایطی که سهم ذرات ریز بیش از 15 درصد باشد می توان در برخی زراعتهای کم توقع نیز مورد بهره برداری قرار داد ( 1 ) .
ب : خاکهای شنی
حداقل 75 درصد وزن ذرات تشکیل دهنده این نوع خاکها را ذرات شنی در محدوده قطری 05/0 – 2 میلیمتری تشکیل می دهند . ذرات شنی اکثر خاکها از نوع سیلیسی است که در این صورت خاک شنی ، فقیر از مواد غذایی بوده و گرایش شدید به اسیدی شدن وخنثی دارد . گاهی ممکن است ذرات فلد سپاتی و میکائی به همراه ذرات آهکی در اکثریت باشند که در این حالت خاکهای شنی از کیفیت شیمیایی و فیزیکی بهتری برخوردار بوده و نگهداری هوا و آب در آنها افزایش می یابد ( 2 ).
ج : خاکهای لومی
مقادیر متفاوت درصد ذرات شن ، سیلت و رس ، خاکهای لومی متنوع با درجه حاصلخیزی مختلف را به وجود می اورند . یک خاک لیمونی ایده ال به مقدار 50 الی 60 درصد ذرات شنی ، 25 تا 30 درصد ذرات سیلتی و 20 ال 25 درصد ذرات رسی دارد . عوامل حاصلخیزی به شرط مناسب بودن کیفیت و کمیت فراکسیون های مختلف دراین نوع خاکها اکثراً فراهم بوده و در زراعتهای پرتوقع بدون محدودیت مورد بهره برداری تولیدی قرار می گیرند . از خواص قابل ذکرآنها نگهداری و نفوذ مناسب آب و هوا و سایر شرایط متعادل فیزیکی و شیمیایی می باشد ( 1 ) .
د : خاکهای رسی
خاکهایی که حاوی بیش از 35 درصد رس و بیش از 50 درصد مجموع رس و سیلت باشند به خاکهای رسی موسومند . بسته به مقدار شن و سیلت موجود ، خاکهای رسی درجه حاصلخیزی متفاوتی دارند . خاکهای حاوی ذرات رسی ریز فراوان مخصوصاً ذرات کوچکتر از 0002/0 میلیمتر ، گرایش شدیدی به تراکم و سخت شدن دارند که در این صورت نفوذ آب و هوا شدیداً دچار اشکال
می گردد . همینطور خاکهای حاوی 90 درصد مجموعه رس و سیلت ، عملاً غیر قابل زراعت اند .
معمولاً خاکهای رسی متوسط ، حاوی شن نسبتاً زیاد و سیلت کم خاکهای حاصلخیزی را تشکیل می دهند ، مخصوصاً وضع فعل و انفعالات شیمیایی و دسترسی مواد غذایی گیاهی در این خاکها مطلوب بوده و هم زمان با نفوذ آب و هوا به لایه های خاک اصلی و گنجایش مطلوب نگهداری آب و مواد غذایی ، فعالیتهای بیولوژیکی نیز به حالت طبیعی ادامه دارد ( 1 ).
وابستگی خاک به گیاه
خاک یک جسم سه بعدی متحول و طبیعی است که در سطح زمین قرار دارد ، محیط نموگیاهان است ، خواصش در اثر نیروهای اقلیم و موجودات زنده بر روی سنگ مادری شکل گرفته و بر اثر پستی و بلندی و طی زمان طولانی تغییر کرده است. برای آنکه محیط خاک محیط سالمی برای
رشد گیاهان باشد باید نیازهای انها را برآورد و ممانعتی برای زندگی انها نداشته باشد . نیازهایی که گیاه باید از خاک تامین کند عبارتند از : آب ، عناصر غذایی ، اکسیژن برای تنفس ریشه و محلی برای لنگرگاه ریشه ها و خاک . همچنین نبایستی حاوی عوامل محدود کننده رشد مانند غلظت زیاد املاح محلول و فلزات سمی باشد ( 5 ) .
خاک عرضه کننده هوا به ریشه
تنفس هوازی ریشه گیاهان با جذب دائم اکسیژن از هوا و پس دادن گاز کربنیک اجرا می شود . فعالیتهای حیاتی گیاهان که ممولاً در خاکهای تهویه شده کاشته می شوند با توقف تبادل این دو گاز بین خاک و ریشه کند شده و اگر مدت طولانی ادامه پیدا کند کلیه این فعالیتها متوقف می شود . قطع فعالیتهای حیاتی ریشه می تواند باعث مرگ آن شود. معنی تهویه خاک تبادل اکسیژن و گاز کربنیک بین ریشه گیاه ( و به طور اعم موجودات زنده خاک ) ، خاک و جو است . این تبادل د
ر خاکهای معمولی زراعی از داخل خاک و از درون حفره های آن صورت می گیرد . وقتی که خاک از آب اشباع شود گازها بایستی به صورت محلول درآمده و حرکت کنند . معلوم است که این حرکت خیلی کند خواهد بود و به همین دلیل تنفس گیاهان مختل خواهد شد ( 5 ) .
املاح محلول زیاد
گیاهانی که در خاکهای شور کاشته می شوند معمولاً ، کوچک و کوتاه هستند . عملکرد محصول آنها کم و در غالب موارد کیفیت محصول دلخواه نیست . علت اثرات سوء شوری در گیاه متعدد است . وقتی مقدار املاح محلول خاک زیاد شود مکش آب خاک زیاد شده و بنابراین آب مفید خاک برای گیاه کم خواهد شد و بنابراین گیاه دچار کمبود آب خواهد شد . اثر دیگر شوری در گیاه سمیت خاص یونهای موجود در محلول خاک است . اثر یک یون در نمو گیاه در شرایط خاکهای شور بسیار پیچیده است و نمی توان بدون توجه به اثراتی که روی خاک و یونهای دیگر می گذارد مو
رد بررسی قرار گیرد . گاهی زیادی یک عنصر خود سمیتی برای گیاه ندارد ، بلکه وجود یون ممانعتی برای جذب یون دیگری فراهم می کند که بدین طریق مانع رشد گیاه می شود .
به طور کلی می توان اثرات شوری را بدین طریق خلاصه کرد که گیاه در این خاکها از کم آبی رنج برده و بعضی یونها بخصوص کلروسدیم موجب بروز سمیت در گیاه و توقف رشد می شوند . برای این عمل کربنات کلسیم را تا سرحد امکان پودر کرده و در سال اول به میزان چندین تن در هکتار و سپس 4 تا 5 سال یک بار نیز حدود 1 تا 2 تن کربنات کلسیم به خاک اضافه می کنند . مقدار دقیق آهک لازم را از روی PH موجود خاک ، PH مورد نظر ، ظرفیت تبادل کاتیونی و عکس العمل خاک تعیین می کنند ( 7 ).
خاکهای شور و قلیا
از نقطه نظر کشاورزی مسائل بهره وری از خاکهای شور و قلیاء از نارسایی جذب آب و عناصر غذایی توسط ریشه گیاهان سرچشمه می گیردو نسبت نامساعد بین یونها ، اختلالی در رشد و باردهی متعارفی گیاه ایجاد می کند . از طرفی چون نفوذپذیری خاکهای قلیا بسیار اندک است لذا آبیاری و زهکشی این خاکها نیز رضایت بخش نبوده و در آغاز مشکلات فراوانی را عرضه می کنند . برای بهسازی و اصلاح خاکهای شور ، چاره ای جز آبشویی املاح واقداماتی در جهت بهبود وضع زهکشی خاک نیست . در مورد خاکهای قلیاء ، سدیم موجود در همتافت تبادلی بایستی با کلسیم تبادل یافته و از خاک خارج شود . بدین منظور از آبشویی با آبهایی که در آن SAR ، مقادیر کوچکی دارد استفاده شده گاهی نیز املاح کلسیم به آب آبیاری افزوده می شود . آهک به علت حلالیت ناچیز خود هیچگونه تاثر مثبتی در اصلاح خاکهای قلیا ندارد ( 4 ) .
دشواریهای نفوذ آب در خاک
اگر در هنگام آبیاری که به منظور تامین نیاز آبی گیاه صورت می گیرد آب کافی نمی تواند وارد خاک شود ، دشواری نفوذ کند آب پیش می آید . واژه نفوذ آب از این رو به کار فته است که هم معنی ورود آب به داخل خاک باشد و هم این که حرکت آب را در داخل خاک در بر گیرد . نشانه های نفوذ کند آب عبارتند از: خشکی خاک بعد از دوره های بلند آبیاری ، توقف رشد گیاه به علت کمبود آب ، طولانی بودن زمان آبیاری به اندازه ای که از انجام دیگر عملیات کشاورزی جلوگیری کرده یا با آن برخورد نماید ، خسارت دیدن گیاه بر اثر تهویه ضعیف خاک و افزایش مسائل مربوط به بیماریهای ریشه .
دشواریهای نفوذ کند آب معمولاً به ناتوانی در تامین آب کافی برای گیاه
می انجامد . نشانه های متداول آن خشکی در لایه نزدیک سطح خاک بعد از غرقاب شدن طولانی ، تهویه ضعیف خاک ، افزایش بیماریهای ریشه ، پژمردگی شدید گیاه در ماههای گرم سال و کاهش محصول است . علاوه بر این نفوذ کند آب می تواند شوری خاک را نیز افزایش دهد . مشکل شدن آمد و شد ماشین آلات کشاورزی از میان درختان به منظور سمپاشی ، دشواری دیگری است که درنتیجه نفوذ آهسته آب به وجود می آید .برای جلوگیری از دشواریهای نفوذ آب یا به طور ساده سازش با آن اولین گام ضروری تغییر عملیات آبیاری است . شخم قبل از آبیاری و کاربرد ماده های بهسازی خاک و آب از جمله مواردی هستند که در مرحله بعدی درنظر گرفته می شوند . در مورد باغهای میوه تغییر در مدیریت گیاهی ممکن است راه حل موثر به شمار رود .
راه حل های گرانتر دیگر دربر گیرنده تغییر سیستمهای آبیاری ، تغییر گیاه یا تلاش برای تغییر خاک به شخم عمیق یا زیرشکنی است . با این وجود شخم عمیق یا زیر شکنی تنهای زمانی کارایی دارد که خاک دارای کفه رسی ، سخت لایه یا لایه هایی با بافت گوناگون باشد . جلوگیری از دشواریهای نفوذ آب مستلزم آن است که بدانیم گیاه به چه مقدار آب نیاز دارد و چه مقدار آب به درون خاک نفوذ می کند ( 12 ).
تاثیر اکسیژن خاک
هر چه تهویه خاک بهتر شود میزان جذب پتاسیم به وسیله گیاه افزایش
می یابد. آزمایش های متعدد برای بررسی اثر اکسیژن در خاک انجام شده است، ولی چون کم شدن اکسیژن با افزایش گاز کربنیک توام می باشد این مطالعه مشکل است . بدی تهویه خاک یکی از عوامل مهمی است که می تواند باعث کندی رشد و نمو شود . بدی تهویه در نتیجه مناسب نبودن ساختمان خاک و شخم مغروق شدن خاک ، فشردگی خاک با تراکتور یا پیدایش مناطق یا لایه های سخت در خاک بوجود آید . در عمل مشاهده شده است که وقتی تهویه مناسب نباشدجذب پتاسیم به خوبی صورت نمی گیرد . این موضوع در نیشکر ، مرکبات ، ذرت و محصولات صحرایی دیگر مشاهده شده است ( 5 ).
تاثیر محیط ریشه
محیطی از خاک که زیر ریشه قرار دارد و ریشه ها آن را در بر می گیرند یا ریز وسفر گفته می شود . موجودات ذره بینی متعددی در اطراف ریشه ها فعالیت می کنند. جمعیت باکتریها ، قارچها و پرتوزآ در سطح ریشه تارهای کشنده تا حدود 120 برابر جمعیت این موجودات در خارج از محیط ریشه است . چون موجودات ذره بینی خاک دارای محل تبادلی هستند و تراکم آنها در اطراف ریشه زیاد است به نظر می رسد که ظرفیت تبادلی محیط ریشه بیش از محیط خارج شود و این در جذب عناصر بوسیله گیاه موثر است ( 5 ).
خاکهای اسیدی
خاک در نواحی مرطوب مداوماً توسط آب باران شسته می شود . شستشوی خاک موجب خروج کلسیم ، منیزیم ، سدیم و پتاسیم از خاک گشته و یون ها هیدروژن و آلومینیوم جای آنها را روی کلوئیدهای خاک می گیرند . PH خاک با افزایش غلظت یون هیدروژن در خاک نقصان یافته و خاک اسیدی
می گردد . اسیدی بودن خاک به علت وجود غلظت نسبتاً زیادی یون هیدروژن در محلول خاک است . غلظت هیدروژن موجود در محلول خاک را اسیدیته فعال گویند .
یونهای هیدروژنی که روی کلوئید ها قرار دارند اسیدیته ذخیره نام دارد، زیرا غلظت هیدروژن محلول خاک را در صورت خنثی شدن ترمیم و از افزایش PH خاک جلوگیری می کند . اضافه نمودن مقدار زیادی از کودهایی که یون هیدروژن را به طور مستقیم ویا در اثر فعل و انفعالات بعدی آزاد و به خاک اضافه می کنند ( مانند اوره ، نیترات آلومینیوم و سولفات آمونیوم ) PH خاک را نقصان می دهد . غلظت یون هیدروژن در خاک می تواند بر فعالیت میکروارگانیسمها و رشد گیاه موثر باشد .
کمبود عناصر فسفر ، کلسیم ، منیزیم ، پتاسیم و مولیبدن و همچنین زیادی غلظت آلومینیوم
و منگنز در خاکهای اسیدی بر رشدگیاه و میکروبها اثر می کنند . گیاهان نسبت به PHخاک متفاوت است . بعضی از گیاهان مثل آزالیا (Azalia ) و ذغال اخته (Blue Berries ) خاکهیا اسیدی را به خوبی تحمل می کنند و بعضی دیگر مانند یونجه در خاکهای اسیدی رشد نمی نمایند . شرایط خاک و از جمله PH آن یکی از عوامل موثر در سازگاری ارقام یک گیاه به شرایط محیطی خاص است . با این حال بعضی از گیاهان به علت وابستگی های خود به موجودات دیگر دچار محدودیتهایی هستند . مثلاً رشد مطلوب و اقتصادی بقولاتی مثل یونجه به تثبیت ازت توسط ریزوبیومها وابسته است . PH خنثی یا قلیایی و فراوانی کلسیم ، مولیبدن و کبالت برای فعالیت این باکتریها ضرورت دارند . به همین جهت یونجه در خاکهای اسیدی عملکرد مطلوب و اقتصادی نمی دهد . گفته شد که خاکهای خنثی مطلوب اغلب گیاهان است . برای اصلاح خاکهای اسیدی و تغییر PH آن از اصلاح کلسیم و معمولاً سنگ کربنات کلسیم استفاده می کنند (12).
حرکت آب در خاک
حرکت آب در خاک از نظر تبخیر رطوبت از خاک ، زهکشی ، و خروج آب ( از خاک مرطوب به خاک خشک ) و یا حرکت آن به طرف ریشه ( و سپس برگها و اتمسفر ) حائز اهمیت زیادی است . حرکت آب در خاکهای اشباع به صورت مایع و در خاکهای غیر اشباع به صورت مایع و بخار می باشد . عوامل کنترل کننده حرکت آب در خاک در هر دو حالت یکی هدایت آبی (Hidrulic Conductivity ) است و دیگری اختلاف پتانسیل آب در دو نقطه که از نظر ریاضی به صورت زیر نمایش داده می شود : V=KF
که در آن :
V = حجم آب
K = هدایت آبی خاک
F = اختلاف پتانسیل یا کرادیان آب در خاک
مدیریت خاک ورزی
از آن جا که مدیریت خاک ورزی نامناسب سله سطحی و فشردگی را افزایش می دهد نفوذ آب را کاهش داده موجب رشد ضعیف ریشه نیز می شود . مدیریت مناسب دربرگیرنده دومورد زیر است :
کاربرد عملیات خاک ورزی مناسب
کترل دو عامل زمان و مقدار رفت و آمد ماشین ها .
خاک ورزی بر انسداد سطحی وسله تاثیر می گذارد و هر بار که مزرعه ای خاک ورزی می شود و خاک به ذره های کوچکتر فرو می پاشد و آن را آماده سله بستن و فشردگی می کند . روشهای خاک ورزی که سطح خاک را صاف و بدون پس مانده گیاهی می گذارد و خاک را به ذره های ریز می شکند به احتمال زیاد سله و انسداد را یجاد می کند . فشردگی خاک مشکلی جدی است ، زیرا برای آماده سازی زمین ، از بین بردن علفهای هرز ، کاربرد ماده های
بهساز و برداشت محصول اغلب از ماشین های بزرگ استفاده می شود .
رفت و آمد ماشینها لایه های فشرده ای را در دست زیر ناحیه شخم بوجود
می آورد .
به این گونه لایه های فشرده سخت لایه خاک ورزی گفته می شود . وجود همین سخت لایه های خاک ورزی است که باعث می شود نفوذ آب در شیارهای محل رفت و آمد ماشینها کند تر از شیارهایی با شد که بدون رفت و آمد مانده است . همچنین بر اثر تهویه نامناسب و دخالتهای مکانیکی و یا هر دوی آن ها رشد کند یا متوقف می شود . در این وضعیت حجم کل منافذ خاک کاهش می یابد . با این وجود درچنین حالتی تعداد منفذهای کوچک افزایش و تعداد منفذهای بزرگ کاهش می یابند . در بیشتر موارد فشردگی را از راه چگالی ظاهری اندازه
می گیرند . پایداری فروسنجها نیز نشانه حساسی از فشردگی به شمار می رود . آشکارترین نشانه فشردگی خاک آن است که وقتی با بیل کنده می شود حتی زمانی که خاک مرطوب است ، سخت و شکننده می باشد ( 9 ).
عملیات خاک ورزی
کارهای مربوط به کشت و اثر حرکت چرخها گرایش خاک را برای سله بستن زیاد می کند . خاک ورزی این گونه سله ها تنها به افزایش موقتی نفوذپذیری خاک می انجامد . بهبودی این وضعیت معمولاً تنها برای یک دوره آبیاری دوام دارد . گرچه روی برخی از خاکها باید کارهای خاک ورزی صورت بگیرد تا بتوانند مقدار قابل توجهی آب از خود عبور دهند . خاکهایی که در انها سیلیت یا شن بسیار ریز زیاداست و از رس قابل تورم کمی برخوردارند بیشترین دشواری را ایجاد می کنند .
روشهایی که برای سله شکنی بکار می رود اما خاک را ناهموار نگه می دارد و پس مانده های گیاهی را روی سطح باقی می گذارند به احتمال زیاد نفوذپذیری را در سراسر یک دوره آبیاری و شاید تا آبیاری بعدی در حد مناسبی نگه می دارد. گونه های مختلف گاوآهنهای قلمی ، کولتیواتورها و پنجه غازیها سطحی نامهموار را با کاه و کلش را باقی می گذارند. اگر شوری آب آبیاری کمتر از 5/0 دسی زیمنس بر متر باشد ، کاربرد 5/2 تا 5 نم گچ در هکتار به سطح خاک ورزی شده می تواند سله را کاهش دهد . اگر نسبت جذبی سدیم خاک یا آب آبیاری بیش از 5 باشد سودمندی کاربرد گچ در سطح خاک باز هم بیشتر می شود .
خاک ورزی برای شکستن سخت لایه خاک ورزی
همانند خاک ورزی کم عمق خاک ورزی به منظور سست کردن سخت لایه های زیر سطحی که از رفت و آمد به وجود آمده تنها تدبیری موقتی است . شخم باید عمیق زده شود تا کارایی داشته باشد . تیغه شکافنده باید کاملاً زیر لایه فشرده خاک قرار گیرد ، زیرا بخش عمده سست شدن خاک درقسمت V شکل اطراف نیمه بالای تیغه رخ می دهد . باید خاک را 50 درصد ژرفتر از مرز پایین فشردگی شکافت و فاصله تیغه ها را به گونه ای تنظیم کرد که به اندازه 80 درصد عمق از یکدیگر فاصله داشه باشند . مثلاً اگر فشردگی تا عمق 40 سانتی متر ادامه دارد باید خاک را تا عمق 60 سانتی متر شکافت و تیغه ها را به فاصله 50 سانتی متر از یکدیگر تنظیم کرد ( 11).
خاک ورزی عمیق برای لایه های محدود کننده طبیعی
شخم عمیق اغلب زمانی سودمند است که وجود لایه هایی مانند کفه رسی ، سخت لایه یا لایه هایی با بافت گوناگون آب گذری ژرف آب و رشد ریشه را محدود می سازد . با وجود این باید بیش از آن که درباره استفاده از شخم عمیق تصمیم گرفت خاک را بررسی کرد . اگر خاک لایه لایه باشد یا سوخت لایه ای در بخش 2/1 متری از سطح خاک دارا باشد انجام خاک ورزی عمیق تا ژرفای 5/1 متر مفید و اثر آن معولاً همیشگی است . خاک ورزی عمیق عموماً یک بار اغلب پیش از کشت محصولات چند ساله مانند باغهای میوه و تاکستانها
زده می شود .
خاک ورزی حفاظتی ( نگهدارنده )
این واژه به کارهای آماده سازی زمین گفته می شود که در بر گیرنده وضعیت بدون خاک ورزی ، حداقل خاک ورزی و خاک ورز کاهش یافته است . خاک ورزی حفاظتی نفوذ آب را بهبود می بخشد . زیرا علاوه بر کاستن از رفت و آمد مقادیر قابل توجهی پس مانده گیاهی را در سطح خاک بر جای می گذارد . این پوشش خاک را در بر ابر برخورد قطره های باران فروپاشی خاکدانه و پیدایش سله یا انسداد سطحی نگه می دارد . همچنین نفوذپذیری بهتر آب از پیدایش وضعیت ماندابی و رواناب که به فرسایش می انجامد جلوگیری می کند .
کنترل رفت و آمد ماشین ها
ارزانترین و ساده ترین روش برای کاستن از فشردگی ، تغییر زمان انجام کارهایی است که به رفت و آمد ماشین ها در مزرعه نیاز دارد . مناسب ترین وقت برای رفتن به مزرعه زمانی است که خاک نسبتاً خشک باشد مقدار آب خاک برای چندین روز باید برابر یا کمتر از ظرفیت زراعی باشد . این سطح رطوبتی برای خاک شنی چندین روز پس از آبیاری به دست می آید ، در حالی که برای خاکهای رسی زمان چند هفته ممکن است ضروری باشد . با این وجود اگر کیفیت محصول و فرصت عرضه آن به بازار در معرض تهدید باشد . به دلیل تاخیری که بوجود می آید انتظار برای رسیدن به وضعیت خشک خاک ممکن است منطقی نباشد .هر خاکی در مقدار معینی از رطوبت بیشترین فشردگی را خواهد داشت . فشردگی را می توان با کم کردن اندازه دستگاهها و میزان رفت و آمد در مزرعه کاهش داد .
طبق روش های زیر باید عمل کرد :
خاک ورزی را به حداقل رساند ، زیرا به این ترتیب میزان رفت و امد در مزرعه کاهش می یابد . با این وجود اگر اندازه ماشین ها افزایش یابد سودمندی رفت و آمد کمتر از بین می رود .
سعی شود که وزن ماشینها را روی سطح زیادتری پخش کرد . برخی روشهای مفید عبارتند از : کاهش باد لاستیکها ، افزایش عرض آنها و افزایش تعداد لاستیکها و محور آنها .
باید از مسیرهای همیشگی و ثابت برای ماشین ها استفاده کرد تا حرکت چرخها به شیارها و خطهای خاص محدود شود و بقیه مزرعه بدون رفت و آمد بماند .از آنجا که فشردگی خاک در همان چند رفت و آمد نخستین ماشینها روی زمین پدید می آید . حذف رفت و آمد تا حد امکان بهتر از کاهش تعداد رفت و آمد خواهد بود . پژوهش ها نشان می دهد که حذف رفت و آمد نفوذ آب را تا حد زیادی بهبود می بخشد ( 11 ).
دشواریهای سطحی
سطح خاک و خاکی که بلافاصله زیر آن قرار دارد مستقیماً‌در معرض اثر آب افزوده و رفت وآمد ماشینها می باشد . هر دو عامل می تواند به مقدار زیاد از تواناییهای خاک برای هدایت آب بکاهد . دشواریهای سطحی در برگیرنده سله و فشردگی است . سله های ساختمانی بر اثر برخورد قطره های آب باران و فواره ها و همچنین بر اثر فروپاشی خاکدانه ها با مرطوب شدن خاک تشکیل می شود . فشردگی گرچه در ناحیه شخم و منطقه زیر آن رخ می دهد ، اما آن را در بخش دشواری سطحی قرار داده اند .
ماده های بهساز شیمیایی
ماده های بهساز شیمیایی گوناگونی را می توان برای بهبود نفوذ آب بکار برد . این ماده ها ساختار شیمیایی خاک یا آب را اساساً با تقویت مقداری کلسیم بهتر می کند . این کار به دو دلیل سودمند است :
1- غلظت کل نمک یا رسانایی الکتریکی (Ese ) آب خاک را افزایش می دهد .
2- نسبت جذبی سدیم (SAR ) آب خاک و در نتیجه آن درصد سدیم تبادل خاک را کاهش می دهد . هر دو اثر می تواند نفوذ آب را افزایش دهد ، بویژه اگر مکشل کندی نفوذ آب وجود داشته باشد هر دو حالت یاد شده پایداری خاکدانه ها را بهتر می کند . از این رو تشکیل سله های سخت و فشرده خاک کاهش
می یابد و منافد بزرگ که آب را هدایت می کند توسط ذره های ریز رس
کمتر بسته می شود . ماده های بهساز به خاک ، آب ، یا هردو افزوده
می شود ( 11).
مدیریت ماده آلی
ماده آلی بخشی ازخاک است که توسط موجودات زنده تولید شده است . این ماده دربرگیرنده پس مانده گیاهی و جانوری در مراحل مختلف تجریه و همچنین سلولهای میکروبی و موادی است که توسط جانداران در خاک بوجود آمده است .
در کشورهایی مانند ایران به دلیل دمای زیاد خاک ماده آلی به سرعت تجزیه می شود . ماده آلی تاره فعالیت میکروبی را زیادتر کرده و به دلیل تولید
پولی ساکاریدها و پولی یورونیدها درپایداری ساختمان خاک بسیار موثر است . در نتیجه بهبود در وضعیت نفوذ مستلزم افزودن سالانه ماده آلی بعنوان بخشی از سیستم کلی مدیریت است .
ماده آلی مهمترین عامل پایداری برای خاکدانه ها به شمار می رود . افزون بر این ، همانگونه که کارهای پژوهشی دوداتاوهوندال ( 1984 ) ، بویل و همکاران (1989) و مارتن و فرانکن برگر ( 1992 ) نشان می دهند هنگامی که ماده آلی خاک افزایش می یابد ، تخلخل خاک زیادتر شده ، خاکدانه ها پایدازتر و نفوذ آب بهتر شده است . کارهای کشاورزی ، تجزیه مواد آلی ارا افزایش می دهد . در نهایت مقدار ماده آلی به یک مقدار ثابت می رسد . در این حد ، همانگونه که کار پژوهشی جوف ( 1955 ) نشان داده است ، انجام کارهای کشاورزی معمولاً ماده آلی را بیش از حد کاهش نمی دهد .
هنگامی که ماده آلی به خاک افزوده می شود ، آمیختگی سبک پس مانده جانوری و گیاهی با خاک سبب می شود که مقدار زیادتری از باقیمانده های آلی با خاک تماس داشته باشد . این کار باعث می شو دکه ماده آلی و عنصرهای غذایی ان در برابر آسیب باد یا شستشو نگهداری شود . افزون بر این ساختمان خاک را در سطح از برخورد از برخورد قطره های آب یا آب در حال جریان حفظ می کند . باقیمانده های آلی مانند کوههای سبز که به سرعت تجزیه می شوند در مقایسه با کاه ، جو یا برنج به کندی تجزیه می شوند ساختمان خاک را با سرعت بیشتری بهبودمی بخشند . با این وجود ، این گونه مواد که به کندی تجزیه می شوند پیش از تجزیه شدن ، خاک را در برابر اثرات نامطلوب ناشی از برخورد آب آبیاری محافظت می کند ( 11 ).
کود دامی
جایی که کود دامی فراهم باشد در نگهداری یا افزایش مقدار ماده آلی خاک سودمند است . تولید سالیانه کود دامی توسط دامداریها و مرغداریها در ایالات کالیفرنیا حدود 9 میلیون تن است و. با این وجود ، مقدار کم عناصر غذایی و هزینه زیاد جابجایی ، کاربرد آن را به جز در مزراع نزدیک به دامداری یا مرغ داری غیر عملی می سازد . مقدار ( 3 تا 6 درصد ) و مقدار نمک ( 6 تا 10 درصد) کود نیز برای انکه حداقل آسیب را به محیط برساند به نمکهایی که درکود دامی موجود است ( 45 تا 90 کیلیوگرم درهر تن ) احتمالاً بوسیله عملیات معمول آبیاری شسته می شود . هنگامی که مقدار زیاد کود مرغی به خاک های رسی ، رسی سیلتی یا لوم رسی افزوده می شود ، ممکن است برای پایین آوردن سطح شوری در ناحیه ریشه به خاک ورزی عمیق و آبیاری سنگین نیاز باشد .
گیاهان پوششی و مالچ سطحی
پوشاندن سطح زمن با گیاهان زنده یا مالچ باعث می شود که ساختمان خاک از خیس شدن توسط جریان آب یا برخورد قطره های برخورد آب حفظ شود . ریشه گیاهان پوششی به تشکیل خاکدانه کمک می کند و تجزیه باقیمانده گیاهی نیز که در نگهداری ساختمان خاک موثر است . برای نگهداری گیاه پوششی کاستی هایی نیز وجود دارد. اول اینکه به همان مدیریتی نیاز دارد که برای گیاه اصلی غیر ضروری است .این مدیریت در برگیرنده هزینه های اضافی به منظور برآورد نیازهای غذایی و آبی گیاه پوششی و همچنین هزینه هایی برای تغییر زمان بندی کارهای ضروری برای گیاه پوششی است . دوم اینکه آفات و بیماریها ممکن است در گیاه پوششی پرورش یابد و سوم اینکه باقیمانده گیاهی ممکن است درکار برداشت گیاه اصلی اختلال ایجاد کند .
کاشتن یک گیاه پوششی یک ساله در پاییز که در پی آن کشت اصلی در بهار انجام می شود کاستیهای یاد شده را به حداقل می رساند . گیاهانی مانند گندم ، جو یا چاودار پوششی فراوان انبوهی را در زمستان و بهار فراهم می کند . گیاهان پوششی را یا هنگامی که سبز است به خاک برمی گردانند و یا اینکه یک یا دوبار بریده می شوند و سپس شخم صورت می گیرد . عملیات نوع دوم برتری دارد ، بویژه اینکه برشها بلند باشند و شخم پس از اینکه کاه زرد شده انجام شود تا سطح زبری پدید آید .
برای آنکه گیاه پوششی کارایی داشته باشد باید به اندازه ای فشرده شود که زمین را کاملاً بپوشاند . بر پایه مطاله ای که از حوضه آبخیزی در ایالت نیومکزیکو انجام گرفت ـ پوشش کلی زمین مهمترین عامل برای دستیابی به سرعت نفوذ مناسب بوده است . ( وود و همکاران 1987) . پژوهش انجام شده بر روی گیاهان پوششی نشان می دهد که این گیاهان به طور کلی وضعیت خاک و نفوذ آب را بهبود می بخشند ، لیکن عملکرد را بیشتر نمی کند ( 11 ).
دشواریهای زیرسطحی
لایه های طبیعی مانند سخت لایه ، کفه رسی و لایه ای بودن خاک نفوذ ژرف آب یا رشد ریشه را محدود می کند . این لایه ها را می توان توسط شخم عمیق یا شکافتن خاک برای همیشه تغییر داد . شخم عمیق ، توسط گاو آهنهایی برگردان دار عمیق یا ماشینهایی که جوی را در میان می آورند برای مخلوط کردن خاکهای لایه ای با بافت گوناگون و شکستن سخت لایه یا لایه رسی بکار می رود . از میله های شکافنده برای شکستن سخت لایه به منظور دستیابی به خاک نفوذپذیر آن می توان بهره گرفت .
رنگ خاک
رنگ خاک واضحترین مشخصه خاک است که به آسانی قابل اندازه گیری
می باشد. تعیین رنگ خاک بیشتر به این دلیل حائز اهمیت است که ازطریق آن می توان به خواص مهم دیگری ( مثلاً وضعیت زهکشی خاک ) پی برد که اندازه گیری آنها اغلب یا مشکل است و یا به طور دقیق عملی نیست . در نتیجه رنگ خاک هنگامی که با سایر خصوصیات خاک در نظر گرفته شود بسیاری از تفسیرهای ژنتیکی و بهره برداری اراضی را ممکن می سازد .
پیدا کردن رابطه کلی بین رنگ خاک و قدرت حاصلخیزی آن به دلیل تغییرات مینرالوژیکی خاک ، تغییرات بافت خاک و تغییرات میزان مواد آلی کار بیهوده ایست . البته خاکهایی که به رنگ روشن و سفید می باشند اغلب در حالتهای طبیعی حاصلخیزی چندانی ندارند . لکن همین خاکها در صورت مدیریت صحیح ممکن است وضعیت کاملاًَ متفاوتی از خودشان نشان دهند. گاهی اوقات در یک منطقه محدود خاکهایی دید
ه می شود که رنگ آنها به تناسب میزان مواد آلی و وضعیت زهکشی خاک تغییر می کند .
خاکهایی که تحت الارض آن ها خاکستری رنگ می باشند ، احتمالاً از آب اشباع بوده و به هنگام کشت و کار می باید زهکشی شوند . همچنین این گونه اراضی جهت احداث ساختمان یا احداث مخازن فاضلاب زیرزمینی به دلیل مرطوب بودن به هیچ وجه مناسب نیستند ، خاکهایی که تحت الارضی آن ها بدون منقوطه بوده و رنگ خاکستری هم ندارند ، وضعیت زه کشی و تهویه آنها مطلوب است . بنابراین با توجه به نیاز رطوبتی و تهویه ای متفاوت گیاهان و درختان می توان از طریق رنگ خاک اراضی مناسب را برای گیاهان مختلف انتخاب نمود (11).
