تعريف و مفاهيم خاک

مطلب تعريف نیلوبلاگ مطلب خاک نیلوبلاگ : خاک مطمئن ترين قسمت پوسته جامد زمين را تشکيل مي دهد که به صورت پوششي سست و کم ضخامت سنگ هايي را که هنوز تخريب نشده اند مي پوشاند. ضخامت اين پوشش (خاک) در شرايط عادي 5/0 تا 2 متر است. اين قشر نازک در واقع بين جو (اتمسفر) قسمت سخت زمين که هنوز تحت تأثير عوامل جوي واقع نشده و تخريب نگرديده (ليتوسفر) قرار گرفته است.
طبق تعريف ژنتيکي ، خاک ها بر اثر تخريب فيزيکي و شيميايي سنگ ها و فعاليت موجودات زنده که سبب تشکيل هوموس مي شود به وجود مي آيند. بنابراين خاک در درجه اول جدول ترکيب است از مواد معدني و الي – مواد معدني آن شامل ريگ، شن، ماسه و غيره است که بر اثر تخريب و تجزيه سنگ بوجود مي آيد و مواد آلي را بقاياي گياهي و جانوري تشکيل مي دهد.

  عوامل تشکيل دهنده خاک :

خاک محصول هوازدگي (weathering) سنگ هاي پوسته جامد زمين است . هوازدگي به مجموعه تغييرات فيزيکي و شيميايي کاني ها و سنگ هاي اين پوسته مي گويند. اين پديده را از آن جهت هوازدگي مي گويند که مستقيم و غير مستقيم با هوا و عوامل جوي ارتباط دارد. چون انواع سنگ هاي پوسته جامد زمين بنا به مبدأ پيدايش که مي تواند آذرين، رسوبي و يا دگرگوني باشد و نيز نوع کاني هايي که اين سنگ ها را تشکيل داده ند بسيار متفاوت است، بنابراين تأثير جوي در توليد خاک به نوع سنگ هايي که تبديل به خاک مي شوند بستگي دارد. اصولاً سنگ هايي را که تبديل به خاک مي شوند سنگ مادر مي نامند. عامل ديگر پيدايش خاک، نوع و شدت تأثير عوامل جوي است. عمده ترين عوامل جوي عبارتند از درجه حرارت و تغييرات آن ، رطوبت و پراکندگي آن، باد به ويژه نزولات حاوي co2 آب هاي موجود در روي زمين نيز به هر شکل و ترتيبي که باشند عامل مؤثر ديگر در پيدايش خاک اند. غير از سنگ مادر، عوامل جوي اشکال مختلف آب، موجودات زنده از عوامل ديگر در پيدايش خاک به حساب مي آيند. پس خاک محل تلاقي چهار عامل سنگ مادر، عوامل جوي ، آب هاي زمين و موجودات زنده است.
در مناطق گرم و مرطوب که هر چهار عامل با شدت دست اندر کار توليد خاک هستند، خاک هاي تکامل يافته تري وجود دارد ولي در مناطق خشک که رطوبت و در مناطق سرد که حرارت تأثير کمي بر پيدايش خاک دارند خاک ها عموماً جوان و تکامل نيافته اند.  

  ديدگاه هايي که خاک بر اساس آنها مورد مطالعه قرار مي گيرد:

الف) پدولوژي:
در اين ديدگاه به خاک به عنوان يک جسم طبيعي نگريسته مي شود. مطالعاتي از قبيل منشأ خاک، طبقه بندي انواع آن و غيره که در آنها استفاده آني براي گياه مورد نظر نيست همگي در محدوده پدولوژي مي باشد.

ب) ادافولوژي :
در اي ديدگاه به خاک به عنوان محيط رشد گياه نگريسته مي شود. لذا خصوصياتي از خاک مورد مطالعه قرار مي گيرد که در رشد گياهان عالي مؤثر است. جدا کردن دقيق اين دو ديدگاه از يکديگر ميسر نيست. بعضي خصوصيات فيزيکي و شيميايي و بيولوژيکي در هر دو ديدگاه مشترک مي باشد. در اين کتاب ما بيشتر به جنبه ادوفولوژي توجه خواهيم کرد.  

  هواديدگي:

به دگرگوني فيزيکي و شيميايي سنگها و کانيها در سطح زمين يا نزديک آن هواديدگي گفته مي شود. زيرا سنگها و کاني ها با شرايط محيط خودشان از نظر دما، فشار و رطوبت در تعادل نيستند. هواديدگي موجب خرد شدن سنگ ها و تجزيه و تغييراتي در کاني هاي اوليه و ثانويه مي شود و آنها را به حالت پايدارتري در محيط خودشان مي رساند.
هواديدگي بر دو نوع است ؛ هواديدگي فيزيکي و هواديدگي شيميايي . اين دو نوع هواديدگي اگر چه با هم عمل مي کنند ولي ممکن است در محرله اي از پيدايش خاک تأثير يکي بيش از ديگري باشد.  

  هواديدگي فيزيکي :

خرد شدن سنگ ها بدون تغيير شيميايي و منيرالوژي (کاني شناسي) را هواديدگي مي گويند. در اين هواديدگي سنگ ها فقط به قطعات کوچکتر شکسته مي شوند. عوامل اصلي شکسته شدن سنگ ها شامل تنش هاي درون سنگ به علت نوسان دماي شب و روز ، فشار ناشي از يخ زدن درون سنگ ها ، فشار ناشي از رشد کريستال و ته نشستهايي است که بر اثر ورود محلول هاي شور به درون شکاف هاي سنگ ايجاد مي شود و همچنين فشاري که بر اثر رشد ريشه گياه به وجود مي آيد.  

  هوا ديدگي شيميايي :

به دگرگوني در ساختار شيميايي و کافي شناختي سنگ ها ، کاني ها ، ساپروليت (سنگ هاي هوا ديده و پوسيده که در آن ساختمان اصلي سنگ حفظ شده (است) و خاک هايي گفته مي شود که در واقع تعديل و بازتابي است در برابر دما، فشار آب، غلظت هاي شيميايي و وضعيت محيط کنوني آنها عوامل محيطي که در تشکيل خاک مؤثر هستند عبارتند از :
آب و هوا، سنگ بستر، موجودات زنده (گياهان و جانوران و موجودات ذره بيني خاکزي) ناهمواري ، آب ، انسان و زمان . اين عوامل همگي در بستر زمان بر حسب چگونگي شرايط ، نوع و گستردگي فعل و انفعالات فيزيکي – شيميايي که منجربه تشکيل خاک مي گردد را تعيين مي کنند. در حقيقت در پي اين تحولات تخريب و افساد در سنگ هاي به وقوع پيوسته ، خاک تشکيل مي شود و دراين ميان هر چه درجه افساد در سنگ ها بيشتر باشد مرحله تکاملي خاک مرتبه والاتري را طي نموده است.  

  تعريف برخي اصطلاحات خاک :

1) پروفيل خاک :
در يک برش عمودي ديده مي شود که خاک داراي لايه هاي افقي مختلف مي باشد. اين برش با مقطع عمودي را اصطلاحاً پروفيل يا نيمرخ خاک مي نامند. در هر پروفيل خاک معمولاً لايه هاي افقي ديده مي شود که از نظر عمق ، رنگ، مقدار مواد آلي نسبت ذرات ريز و درست و ساير خصوصيات با يکديگر فرق مي کنند. هر يک از اين لايه هاي افقي را يک افق مي نامند.

خاک هاي معدني :
خاک هايي هستند که مقدار ماده آلي آنها کمتر از 20 درصد وزن آنها است. کليه خاک هايي که از اين به بعد مطرح مي شوند خاک هاي معدني هستند به جز مواردي که اشاره به خاک هاي آلي شده باشد.

خاک هاي آلي :
خاک هايي هستند که چنانچه درصد رس آنها کم است، حداقل 20 درصد وزن ماده آلي و چنانچه درصد رس آنها زياد است، حداقل 30 درصد وزن ماده آلي باشد.  

  عوامل مؤثر خاکساز :

يکي از نتايج خاک شناسي شناخت اين حقيقت است که خاک نيز مانند موجودات زنده به وجود مي آيد، بالغ و پير مي شود. مهم ترين دليل تخريب فيزيکي، تغييرات شديد حرارتي است که از طريق انقباض و انبساط سنگ ها، موجب متلاشي شدن آنها مي شود. يکي ديگر از راه هاي خرد شدن مکانيکي تصادم و به هم سائيده شدن ذرات در هنگام انتقال به ويژه توسط يخ در دوره يخبندان است. فعاليت انتقالي ذرات توسط آب و باد، امروزه يکي از فاکتورهاي مؤثر در تشکيل خاکدانه است. با ادامه تخريب در اثر تجزيه فيزيکي و شيميايي سنگ ها، از طريق تغييرات ايجاد شده ، ذرات خاکساز جديدي ايجاد مي شود.
ايجاد خاک هاي مختلف به سرعت و چگونگي جريان تخريب بستگي دارد که اين خود نيز از طرفي به ترکيب سنگ هاي مادر و مقاومت آن در مقابل تأثيرات اتمسفري و از طرف ديگر به نيروهاي اقليمي و همچنين به ميکرو و ماکروفلور خاک مربوط مي باشد. حرارت و رطوبت اهميت ويژه اي در تشکيل خاک دارند، زيرا آنها نه تنها تعيين کننده شدت تخريب هستند بلکه در رشد و تکامل گياهان عالي و پست نيز مؤثرند. مهم در اين رابطه نسبت مقدار بارش و تبخير هر يک از محدوده هاي آب و هوايي است. نهايتاً انسانها نيز انتخاب گياهان زراعي متفاوت و انجام عمليات زراعي مختلف اعم از مکانيکي يا شيميايي در تشکيل خاک تأثير گذارند.  

  تأثير عوامل اقليمي ( آب و هوايي) در تشکيل خاک :

1) رطوبت :
تجزيه فيزيکي سنگ که در مراحل اوليه تکامل خاک اتفاق مي افتد، هميشه تابع مقدار معيني آب است که اغلب فقط به صورت آب نزولات جوي در اختيار گياه قرار مي گيرد. هر چه درجه حرارت و مقدار نزولات جوي افزايش يابد به همان نسبت تغيير شکل مواد اوليه آلي و معدني شديدتر و سريع تر انجام مي شود. باران کم و ناچيز و درجه حرارت سالانه خيلي پايين، سرانجام باعث مغلوب شدن پديده تشکيل خاک مي گردد. البته مقدار نزولات جوي به تنهايي مي تواند در تشکيل خاک بسيار مؤثر و مهم باشد، بلکه نوع پراکندگي و همچنين فصل ريزش آنها ( فصول گرم يا سرد) به مراتب اهميت بيشتري دارد.

2) درجه حرارت :
عامل حرارتي نقش ارزنده اي در مورد روند سرعت فعل و انفعالات شيميايي و يا حتي محيط هاي مطلوب رشد نباتي و حيواني به عهده دارد. به طوري که با افزايش 10 درجه حرارت، سرعت واکنش هاي شيميايي دو تا 3 برابر افزايش مي يابد و همچنين سنگ ها در برابر تغييرات ناگهاني و شديد حرارتي توان مقاومت نداشته و خرد مي گردند. دما باعث بالا رفتن توان پتانسيل طبيعي تبخير در محيط مي گردد. در نتيجه افزايش مقدار تبخير، ميزان آب و يا رطوبت موجود در محيط خاک کاهش يافته و آبشويي املاح در خاک بنا به شرايط محيطي متوقف و کند مي شود.

3) باد :
باعث خشکي سريع خاک مي شود و خشکي هم مانعي براي تشکيل خاک است. در ضمن چون در مناطق خشک پوشش گياهي تنک است، امکان کنده شدن خاک به وسيله باد يا آب (فرسايش) زياد است . بنابراين باد با از جا کدن قسمت سطحي زمين و تشکيل ماسه بادي مانع از تشکيل خاک مي گردد و براي قوه م حرکه خاک ( ديناميک خاک) ايجاد مزاحمت مي کند.

4) تأثير رستني ها :
ريشه هاي عميق گياهان ، به ويژه ريشه درختان جنگلي باعث هدايت و نفوذ بيشتر آب به داخل خاک مي گردد. در بعضي موارد ، آنها اسيد نيز ترشح مي کنند که به حل شدن آهن و ديگر اجزاء و مواد تشکيل دهنده خاک کمک مي کند. گياهان از طريق ديگر در تشکيل خاک و به وجود آمدن تيپ معيني از خاک مؤثر هستند و آن ايجاد هوموس است که ماده اوليه آن را بقاياي گياهي و جانوري تشکيل مي دهد.
از ماده آلي (بقاياي گياهي و بقايا و فضولات حيواني) بر اثر فعاليت موجودات خاکزي (به ويژه باکتري ها و کرم هاي باراني) هوموس بوجود مي آيد که در تشکيل ، حفظ و حاصلخيزي خاک هاي بسيار مؤثر است.

5) عامل سنگ مادر در تشکيل خاک :
چون سنگ ها از لحاظ بافت، ترکيب و مقاومت با هم فرق دارند. تأثير آنها در تشکيل خاک نيز متفاوت است. به عنوان مثال سنگ هاي درشت دانه سريعتر از سنگ هاي ريز دانه متراکم، خرد و تجزيه مي شوند. تأثير سنگ ها در خصوصيات خاک در مراحل اوليه تکامل خاک بيش از ساير عوامل است. سنگ در مناطقي که تخريب شديد است (مناطق حاره) در خصوصيات خاک کمتر مؤثر واقع مي شود تا در مناطقي که تخريب ضعيف مي باشد ( مناطق معتدل مرطوب) اين که سنگ مادر به عنوان ماده اوليه و خام خاک محسوب مي شود امري بديهي و مسلم است و بدون شک هر خاکي در هر کجا که تشکيل مي شود اگر چه در جريان تکويني خود دچار تغييرات و دگرگوني فراواني مي شود به هر حال چارچوب و اسکلت اوليه آن از سنگ مادر نشأت گرفته و لاجرم مواد آن هم از سنگ بستر تبعيت خواهد کرد. صرف نظر از جنس سنگ مادر که نقش عمده اي در ايجاد نوع و مراحل تکويني خاک دارد، عوامل ديگري نيز در اين امر مؤثرند. اين عوامل مربوط به بافت ها و نفوذ پذيري و شبکه تبلور کاني هاي موجود در سنگ است. در حقيقت سنگ مادر از 4 نظر در تکوين خاک مي توان مورد بررسي قرار گيرد :
الف) جنس
ب) بافت
ج) نفوذ پذيري
د) شبکه تبلور کاني هاي موجود در آن
منظور از بافت سنگ همان درصد ذرات مختلف تشکيل دهنده است، زيرا بعد از واپاشي سنگ ميزان رس و سيليس موجود در خاک به آن بستگي پيدا مي کند. نفوذ پذيري نيز عامل مؤثري در تسريع فعاليت هاي فيزيکي شيميايي خاک محسوب مي شود. زيرا بالا بودن ضريب نفوذ پذيري بيشتر در نيمرخ پروفيل خاک محسوس مي شود. نوع شبکه تبلوري کاني هاي موجود، در سنگ در تغيير و تحول خاک مؤثر است، زيرا هر چه مقدار آنيون هايي که کاتيون بخصوصي را احاطه مي نمايند بيشتر و بار کاتيوني کمتر باشد انرژي لازم براي ازهم پاشيدگي سنگ کمتر خواهد بود.  

  عامل پستي و بلندي در تشکيل خاک

پستي و بلندي نه تنها به خودي خود رل مهمي را در تکامل و تکوين خاک ايفا مي کند بلکه پارامترهاي حساس جوي چون دما و رطوبت را تغيير مي دهد و لذا اين عامل به عنوان يک تغيير دهنده کليما در سطح ناحيه اي مطرح مي شود. بنابراين نقش عوارض پستي و بلندي در تکوين خاک را مي توان مشتمل بر دو بخش است :
الف) به عنوان يک تعديل کننده کليما
ب) يک عامل مؤثر در تکوين و تشکيل خاک  

  عامل بيولوژيکي (موجودات زنده) در تشکيل خاک

نقش اين عامل در فرآيند خاکسازي آن چنان مهم است که بخش وسيعي از فعاليت هاي فيزيکوشيميايي خاک را به خود اختصاص مي دهد. منظور از موجودات زنده خاک بخش هاي وسيعي از باکتري ها، ميکروبها ، انگلها و قارچهاست . اما از اين مجموعه نقش باکتري ها در تجزيه مواد و تبديل مواد آلي به معدني از اهميت خاصي برخوردار است. موجودات زنده گياهي و حيواني در حقيقت ايستگاهي هستند که انرژي خورشيدي را گرفته از طريق انواع تجزيه هاي فيزيکي و شيميايي به اکوسيستم خاک و تأمين قوت ديگر موجودات زي حيات مي گردد. نقش ديگري که مي توان به گياهان و نباتات و موجودات ذره بيني قائل شد تجديد فعل و انفعالات پاره اي فرايندهاي هوازدگي است. ريشه گياهان صرف نظر از اعمال فشار و ايجاد هوازدگي مکانيکي در سنگ ها همواره سعي بر تثبيت پاره اي از عناصري چون ازت و غيره در خاک دارند. از طرفي ريشه هاي گياهي همواره سبب نفوذ مقاديري آب به درون خاک مي شوند. در ضمن به واسطه تنفس مقاديري گاز کربنيک نيز در خاک آزاد مي سازند که هر دو عامل فوق از عناصر اصلي در هيدروليز و کربناتاسيون به شمار مي آيند. پاره اي از گياهان نيز وسط ريشه هاي خود ترشحات اسيدي دارند که بي ترديد در مجموعه خاک بي تأثير نمي تواند باشد.  

  تشکيل خاک و چگونگي شناسايي آن :

خاک محيطي بي نهايت مرکب و غير متجانس است که در اصل از 3 بخش جامد و مايع گاز تشکيل يافته و بسته به کميت و کيفيت اجزاء مختلف هر فاز و رابطه متقابل آنها با يکديگر مي تواند به طور متفاوت در برآورد توقعات بي حد و حصر گياهان سهيم باشد.

الف) بخش جامد خاک را ذرات و اجزاء معدني مانند قلوه سنگ، سنگريزه ، شن ، سيلت، رس و نمک هاي معدني و اجزاء مواد آلي مانند بقاياي اعضاي گياهان و جانوران تجزيه يافته و موجودات ذره بيني و غيره ذره بيني ساکن خاک تشکيل مي دهد.

ب) بخش مايع خاک يعني آب موجود در خاک با صورت هاي مختلف و املاح معدني و آلي و ساير ترکيبات محلول در آب

ج) بخش گازي خاک شامل هواي درون خاک است که ترکيباتي مشابه هواي جو زمين دارد، با اين تفاوت که مواد گازي حاصله از فعل و انفعالات شيميايي و بيولوژيکي، به ويژه گازهاي توليد شده از تجزيه مواد آلي در آن غلظت بيشتري دارند.
مواد جامد و غيرمحلول خاک تقريباً نيمي از حجم خاک را تشکيل مي دهند و نيمه ديگر به منافذ موجود در خاک اختصاص دارد که بخش اعظم آن از آب و بقيه مملو از هواي اتمسفر است. مقار آب و هواي موجود در خاک در ارتباط مستقيم با يکديگر مي باشند. مقدار و ميزان منافذ خاک وابستگي کامل به ندازه ذرات جامد خاک و سهم هر کدام دارد.
در مناطق باتلاقي به علت انباشته شدن مواد آلي ممکن است نسبت اين مواد به 80% هم برسد و گاهي هم بيشتر که به اين خاک ها، خاک هاي آلي مي گويند از اين خاک ها به عنوان منبع افزايش مواد آلي خاک هاي معدني استفاده مي کنند و تحت عنوان تورب (peat) ناميده مي شود) در اغلب خاک هاي مناطق جهان به ويژه خاک هاي جنوب و غرب و مرکزي ايران ميزان مواد آلي در حدود 1% در بعضي جاها کمتر از اين ميزان نيز است.
به طور کلي ميزان هوموس در خاک خوب کشاورزي 5 تا 6 درصد ميزان هوموس موجود است که بيشتر در لايه هاي O,A متمرکز شده و رنگ تيره تري را ايجاد مي کند که به راحتي قابل تشخيص است.  

مواد بستري خاک که داراي ساختمان شل و پراکنده هستند به همراه خاک تحت الارضي و سطح الارضي ذراتي را بوجود مي آورند که Regolith ناميده مي شود. قسمت فوقاني Regolith به علت نزديک بودن به جو در معرض تخريب بيشتر آب و هوا و حرارت و موجودات خاک قرار گرفته و در اين قسمت نفوذ ريشه گياهان و وجود بقاياي گياهي و موجودات زنده به خوبي مشاهده مي شود. بالا بودن سرعت تخريب و تجزيه مواد در قسمت فوقاني Regolith باعث شده که اين قسمت خواص ويژه اي را به خود بگيرد که آن را soil يا solum گويند.
اين خواص يا مشخصات ويژه که خاک را از لايه هاي تحتاني متمايز مي کند عبارتند از :
الف) وجود مواد آلي زيادتر
ب) وجود ريشه گياهان و موجودات زنده خاک
ج) وجود عمليات تخريبي با سرعت بيشتر
د) وجود افق هاي مشخص

منبع :

http://ake.blogfa.com/post/216