اول محاضرة اساسيات اراضى

[memoالغزولى]

التربة



التربة soil مادة الأرض، وهي أول الموارد الطبيعية المتجددة وركيزة الوجود البشري وقاعدة الإنتاج الزراعي ومصدر غذاء الإنسان وكسائه وأسباب بقائه.

التربة موردٌ طبيعي متجدِّد

تؤلف التربة جزءاً لا يتجزأ من المنظومة البيئية ecosystem. وتعرّف التربة بأنها «نظامٌ مفتوحٌ صلب لا عضوي وصلب عضوي ومعقد مبعثرٌ ومسامي غير متجانس ومتغير في الحيّز والزمن، يشغل الجزء السطحي من القشرة الأرضية».

أما علم التربة soil science فيُعنـى بدراسة خصــائص التربة الشكلية والميكانيكية والفيزيائية والكيمياوية والحيوية والخصوبية، كما يتناول التربة توزعاً وتصنيفاً وصيانةً واستصلاحاً واستعمالاً.

الخصائص الشكلية

1ـ لون التربة soil color: يعكس لون التربة الكثير من خصائصها. وهو محصلة لكثير من الألوان التي تتصف بها مكونات التربة نفسها التي يتناسب إسهامها في تحديد موقع اللون من الطيف المرئي للتربة، مع مجموع السطوح التي تبديها هذه المكونات وخواص انعكاسها الطيفي.

هناك ألوان مختلفة في الترب منها الأبيض والأسود والأحمر والأصفر والبني والرمادي. ويعبر كمياً عن لون التربة بثلاث قرائن هي موقع اللون في المجال الطيفي وقيمة اللون التي تشير إلى درجة تألق اللون ونقاء اللون chroma الذي يشير إلى صفائه. ويستعمل لذلك جدول ألوان خاص يعرف بأطلس مانسل لألوان التربة Munsell soil color chart.

2ـ بنية التربة soil structure: هو البنية الفيزيائية لنظام تجمع حبيبات التربة الفردية وحجم هذا التجمع والشكل العام الذي يأخذه، ويعكس هذا البناء التجمعي منحى تطورياً موروثاً، وهو محصلة تفاعل عوامل تكوين التربة. وتصنف بنية التربة إلى:

أ ـ البنية البسيطة، التي يمكن أن تكون إما مفككة وإما مندمجة كتلياً، وهما نمطان سيئان وغير مرغوب فيهما زراعياً.

ب ـ البنية المركبة، وتتميز بسطوح أو مستويات انفصال أولية وثانوية طولية أو عرضانية، وينتمي لهذا النمط أربعة أشكال رئيسة هي المكعبي أو الأطاريفي والعمودي أو الموشوري والطبقي أو الوريقي والحبيبي أو البندقي، ويعد هذا الأخير من أفضلها وأكثرها ثباتاً وأسهلها خدمة وملاءمةً للزراعة.

الخصائص الميكانيكية

1ـ القوام soil texture: يقصد بالقوام درجة نعومة التربة أو خشونتها التي تتوقف على نسب المجموعات الحبيبية المكونة للطور الصلب، ويحدد قوام التربة بالنسب المئوية لمجموعات الطين (الغضار) clay والسلت (الغرين) silt والرمل sand في عينة ترابية جافة بإحدى الطرائق المعتمدة في التحليل الميكانيكي أو التحليل الحبيبي للتربة. ويفيد قوام التربة في تحديد الكثير من خصائص التربة الفيزيائية والكيمياوية وخصوبتها والجيوتكنيكية الهندسية.

2ـ التماسك soil consistency: هو السلوك الذي تبديه التربة تجاه القوى التي تعمل على تشكيلها في حدود مختلفة لرطوبة التربة، ويعبر عن هذا السلوك بمجموعة من الثوابت التجريبية التي تحدد بالتماسك (أو القوام)، وترتبط هذه الثوابت التجريبية بعدد كبير من خواص التربة، أهمها: الانتفاخ swelling والانكماش shrinkage والانضغاط والنفاذية permeability والمحتوى المائي للتشكيل.

الخواص الفيزيائية

1 ـ السطح النوعي specific area: هو تعبير عن مساحة السطوح الكلية التي تبديها وحدة الكتلة أو الحجم من التربة الجافة تماماً، ويقاس بـ: سم2/غ أو م2/غ. وترجع أهمية السطح النوعي إلى تأثيره في خصائص التربة، وهو مركز التفاعلات وعمليات التبادل الأيوني والامتصاص والتثبيت، والتبادل الغازي والنقل الحراري والتوصيل المائي إلى جانب سعة احتفاظ التربة بالماء، ومحتواها من فلزات الطين، ونوعها ونسبة المواد العضوية.

2 ـ كثافة التربة soil density: يمكن تمييز نوعين رئيسين من الكثافة هما:

أ ـ الكثافة الصلبة أو الحقيقية density of solids أو real density: وهي متوسط كثافة حبيبات التربة المكونة من الفلزات الأولية والثانوية والمادة العضوية.

ب ـ الكثافة الظاهرية أو الحجمية appearent density أو bulk density: ويطلق عليها أيضاً الوزن الحجمي، وهي تعبر عن نسبة كتلة التربة الجافة إلى الحجم الكلي للتربة بما فيها الفراغات، ويميز ثلاث درجات من الكثافة الحجمية وهي: الرطبة والمشبعة و المغمورة.

3 ـ مسامية التربة soil porosity: وتنشأ من وجود الفراغات المشغولة بالسوائل والغازات، وتراوح قيمتها في الترب الطبيعية بين 30 و60 ٪.

4 ـ عامل المسامية أو نسبة الفراغ void ratio: وهي نسبة حجم الفراغات إلى حجم حبيبات التربة (الطور الصلب).

5 ـ حرارة التربة والنظام الحراري الأرضي: تتغير حرارة التربة بسبب تغيرات الشروط الجوية المحيطة بها، مما يؤدي إلى تبدل معدلات سرعة العمليات الفيزيائية ووجهتها فيؤثر ذلك في تحولات الطاقة وانتقالها. وتحدد حرارة التربة أنواع التفاعلات الكيماوية والتبادل الأيوني والنشاط الحيوي والنمو النباتي. وتتعلق حرارة التربة بالموقع الجغرافي والتضاريس وبخواص التربة الفيزيائية وتركيبها الفلزي.

الخصائص الهدروفيزيائية: ماء التربة والعلاقات المائية

يعد الماء أهم مقومات الحياة على سطح كوكب الأرض ويؤلف جسر الاتصال في منظومة «التربة ـ الماء ـ النبات».

1ـ أشكال الماء في التربة: يصنف ماء التربة إلى ثلاثة أشكال على النحو الآتي:

أ ـ الماء الهيجروسكوبي hygroscopic water أو ماء الاسترطاب أو الامتزاز، يحيط بحبيبات التربة الناعمة التي تبدي سطحاً نوعياً كبيراً على شكل أغشية مائية، ويُمتَزُّ بقوة كبيرة جداً تصل إلى 10.000 ضغط جوي، وهو ماء غير متحرك أو مفيد للنبات.

ب ـ الماء الشعري capillary water ويميز منه نوعان: ماء شعري غير قابل للإفادة يشغل الفراغات الشعرية التي لا تتجاوز أبعادها 0.2 ميكرومتراً، أما الثاني فيعد المصدر الرئيسي للتغذية المائية في التربة يملأ الفراغات الشعرية التي تراوح أبعادها بين 0.2 و10 ميكرومتر.

ج ـ ماء الجاذبية الأرضية gravity water، هو الماء الزائد على الماء الشعري، ويشغل الفراغات التي تزيد أبعادها على 10 ميكرومتر، وهو ماء متحرك وغير متاح للنبات.

2ـ الثوابت المائية المهمة soil moisture constants، من هذه الثوابت:

أ ـ سعة التشبع الرطوبي saturation water capacity: ويطلق عليها أيضاً السعة المائية العظمى أو سعة حجز الماء water holding capacity، وهي أكبر كمية ماء يمكن أن تحتجزها التربة بعد طرد الهواء من فراغاتها.

ب ـ السعة الحقلية field capacity: وتمثل المحتوى الرطوبي الذي تحتفظ به التربة بعد صرف (رشح) الماء الزائد بفعل الجاذبية الأرضية وتباطؤ معدل الرشح إلى حد كبير، ويقدر الزمن اللازم لذلك بحدود 24 إلى72 ساعة بعد ري ٍ كافٍ أو هطلٍ غزير، وتعد السعة الحقلية من أهم الثوابت المائية لدخولها في حساب الحد الأقصى لكمية المياه الواجب إضافتها للتربة في الرية الواحدة لمحصول معين (حساب المقننات المائية)، وتقدر القوة التي تحتفظ التربة بمائها عند السعة الحقلية بين 0.1 و1.0 ضغط جوي حسب نوع التربة.

ج ـ معامل الذبول الدائم permanent wilting coefficient: يقصد به المحتوى الرطوبي عند نقطة الذبول الدائم التي تصير عندها النباتات المزروعة غير قادرة على استعادة حيويتها ونموها إثر وضعها في جو مشبع ببخار الماء، يكون عجز النبات عن امتصاص الماء من التربة تاماً، ويعد هذا المعامل من الثوابت المائية المهمة لأنه يمثل مخزون التربة المائي غير المتيسر (المتاح)، ويعتمد على قيمته في حساب احتياطي الماء المنتج والاحتياجات المائية للمزروعات كلها، ويبلغ التوتر الرطوبي للتربة قرابة 15 ضغطاً جوياً.

د ـ المعامل الهجروسكوبي أو معامل الاسترطاب وهو المحتوى الرطوبي الذي تحتفظ به التربة عند تركها لتجف هوائياً ولتبلغ مرحلة الاتزان في محيط مشبع ببخار الماء. ويبلغ التوتر الرطوبي نحو 30 ضغطاً جوياً.

هـ ـ الماء القابل للإفادة available soil water: يمثل الماء الصالح للامتصاص والنمو النباتيين، وهو الماء الذي تحتجزه التربة بين سويتي السعة الحقلية ومعامل الذبول الدائم.

3ـ حركة الماء في التربة وبعض الظواهر المائية المهمة:

أ ـ الخاصة الشعرية capillary prop.: تؤلف هذه الخاصة محصلة الاتزان القائم بين قوة التوتر الـسطحي الصاعدة، ووزن عمود الماء المحدد بالارتفاع h في حقل الجاذبية كقوة هابطة، ويكون مقدار صعود الماء h في الأنبوب الشعري الذي نصف قطره r يتناسب طرداً مع قوى الصعود، وعكساً مع قوى الهبوط.

ب ـ ظاهرة «دارة التوتر الرطوبي» أو «الهسترة» hysteresis: تصادف هذه الظاهرة في بعض الترب الطينية والغروية الطينية عند توقيع العلاقة بين قياسات التوتر الرطوبي أياً كانت وحدتها (ضغط جوي، بار أو سم ماء) مقابل المحتوى الرطوبي الوزني m أو الحجمي v للتربة، والتي ينجم عنها عدم انطباق منحنى التجفيف على منحنى الترطيب للتربة نفسها، وتعزى هذه الظاهرة إلى كثير من الأسباب، أهمها عدم تجانس أبعاد الفراغات في التربة واحتباس الهواء في بعضها عند الترطيب، وظاهرتا الانتفاخ والانكماش في الترب الطينية خاصة.