خاک یک ثروت طبیعی عظیم است. خوراک دام، انسان غذا و صنعت مواد خام لازم برای تولید کالا را تامین می کند. ایجاد خاک برای قرن ها و هزاره ها ادامه داشته است. و امروزه بشریت با مسئله استفاده صحیح از زمین مواجه است. و این بدون دانش در مورد ساختار، خواص، ترکیب و ساختار خاک غیر ممکن است.
تاریخچه بررسی لایه حاصلخیز زمین
حتی در قرن هجدهم، دانشمندان متوجه شدند که خاک از اجزای مختلفی تشکیل شده است. علاقه به این ملک خیلی دیرتر از سر گرفته شد. بدین ترتیب در آلمان از سال 1879 تا 1899 مطالعاتی در این زمینه سالانه توسط ولنی و مدرسه اش منتشر می شد. مطالعات آزمایشگاهی متعددی وابستگی خصوصیات فیزیکی خاک به اندازه توده ها و میزان گرد و غبار را مشخص کرده است.
در سال 1877، دانشمند P. A. Kostachev خاطرنشان کرد که پس از شخم زدن زمین های بکر، آنها به سرعت پراکنده می شوند، که منجر به کاهش عملکرد می شود. ساختار خاک تنها پس از اینکه مزارع تحت پوشش گیاهی علفی چند ساله قرار گرفتند بازسازی شد. این مطالعات از اهمیت بالایی برخوردار بودند. آنها ثابت کردند که در کشاورزی ساختار خاکنقش مهمی در کشاورزی فنی بازی می کند.
توجه زیادی به مطالعه لایه بالایی زمین در دهه 30-40 قرن گذشته شد. در همان زمان، دانشمندان اهمیت فوق العاده ای به ساختار خاک در مسائل حاصلخیزی می دادند. آنها این دو عبارت را به رتبه مترادف ها رساندند.
ساختار خاک و اهمیت آن عملاً توسط دانشمندان در دهه 50-60 قرن گذشته مورد توجه قرار نگرفت. دلیل این امر انتقاد از سیستم زمین چمن بود. محققان شروع به زیر سوال بردن نقش ساختار خاک در مسائل حاصلخیزی کردند. و گاهی به کلی انکار می کردند.
با این حال، برخی از دانشمندان به تحقیقات در این زمینه ادامه دادند. و در اینجا آثار آکادمیک V. V. Medvedev به ویژه متمایز است. دانشمندان ساختار خاک و اهمیت آن را با استفاده از روش های میکرومورفولوژیکی مطالعه کردند. در همان زمان، او از ابزارهای ریاضی مدرن استفاده می کرد که به او امکان تجزیه و تحلیل و خلاصه سازی داده های به دست آمده را می داد. نتیجه کار مدودف یک تک نگاری بود که در سال 2008 در مورد ساختار خاک منتشر شد. در این کار مطالعاتی خلاصه شد که به طور قانع کننده ای ثابت کرد که بهبود رژیم حرارتی و هوایی لایه های بالایی زمین به طور مستقیم و غیرمستقیم بر رشد گیاهان تأثیر می گذارد.
تعریف پایه
ساختار خاک چیست؟ تعریف این اصطلاح نشان می دهد که مجموعه ای از سنگدانه های مختلف (کلوخه) است که از نظر اندازه و شکل متفاوت است. هر یک از این عناصر از موادی تشکیل شده است که با ریشه های گیاه، هوموس و غیره به هم مرتبط هستند.
ساختار خاک از اهمیت بالایی برخوردار است.عامل اصلی حاصلخیزی خاک است. به خصوص برای انسان ساختار خاک های افق بالایی اهمیت دارد. این لایه ای است که در آن رشد سیستم ریشه گیاهان رخ می دهد. موجودات مختلف خاک در آن زندگی می کنند. از این افق تامین مواد مغذی و آب لازم برای رشد گیاه حاصل می شود. به همین دلیل است که خاک سطحی باید بین فازهای مایع، جامد و گاز خود نسبت بهینه داشته باشد. این نسبت به این شکل است - 25:50:25.
طبقه بندی خاک ها بر اساس ساختار
افق های بالایی زمین ممکن است متفاوت به نظر برسند. بدون ساختار و ساختاری هستند. اولین مورد از این نوع شامل عناصر گرانولومتری است که حالت آنها به عنوان ذرات جداگانه مشخص می شود. نمونه بارز خاک بدون ساختار شنی است. حاوی ذرات کمی هوموس و خاک رس است. انواع انتقالی ساختار خاک بین ساختاری و بدون سازه است. در آنها اتصالات سنگدانه ها با یکدیگر بسیار ضعیف بیان شده است.
خاک حاصلخیز ساختاری در نظر گرفته می شود. در برابر فرسایش باد و آب بهتر مقاومت می کند و همچنین هنگام شخم زدن به راحتی خرد می شود. اگر ترکیب و ساختار خاک اجازه دهد که آن را به عنوان حاصلخیز طبقه بندی کرد، آنگاه ترکیبی متعادل از رژیم های هوا، حرارت و آب دارد. این عامل بر تغذیه گیاه و توسعه فرآیندهای بیولوژیکی تأثیر مثبت دارد.
خاک های بدون ساختار قادر به جذب آب نیستند. علاوه بر این، رواناب باران در چنین زمین هایی باعث فرسایش می شود.هوا و آب در چنین خاکهایی آنتاگونیست هستند. بارش باران در چنین افق های زمینی رطوبتی را بر جای نمی گذارد. این به دلیل بالا آمدن مویرگی شدید آب اتفاق می افتد. خاک در حال خشک شدن است. در عین حال، گیاهان به مقدار مایع و مواد مغذی مورد نیاز خود تامین نمی شوند. علیرغم همه اینها، در مزارع با خاکهای بدون ساختار، می توان عملکرد بالایی داشت. با این حال، این کار مستلزم کار مداوم برای حفظ فناوری کشاورزی در سطح بالا است.
تشکیل ساختار لایه بارور
افق بالایی زمین تحت تأثیر دو فرآیندی که به طور همزمان رخ می دهند برای زندگی گیاهی مناسب می شود. بنابراین، تشکیل ساختار خاک در نتیجه جداسازی مکانیکی لایه به سنگدانه هایی با اشکال و اندازه های مختلف رخ می دهد. فرآیند دوم، دادن خصوصیات و ساختار داخلی به عناصر به دست آمده است.
تحقیقات دانشمندان نشان داده است که تشکیل ساختار خاک تحت تأثیر عوامل شیمیایی، فیزیکی-شیمیایی، بیولوژیکی و فیزیکی-مکانیکی امکان پذیر می شود.
بنابراین، تشکیل سنگدانه ها در طول متناوب خشک شدن و مرطوب شدن، انجماد و ذوب رخ می دهد. ترکیب و ساختار خاک تحت تأثیر فعالیت حیاتی حیوانات در حال نقب، از فشار وارد شده توسط ریشه های در حال رشد گیاهان تغییر می کند. ویژگی های لایه بالایی زمین و زمینه های مختلف پردازشی ابزار را تغییر می دهد.
همچنین ترکیب و ساختار خاک به وجود یک چسب بستگی دارد. آنها معمولاً کلوئیدهای هیومیکی هستند. این عناصر وقتی منعقد می شوند، قابلیت تبدیل شدن را دارندساختار خاک به آب مقاوم است. این ویژگی به مقدار هوموس، ترکیب مکانیکی، توانایی نگهداری و جذب آب و همچنین تامین آن از طریق مویرگ ها به سطح بستگی دارد. پس از باران، پوسته ای در چنین زمین هایی تشکیل نمی شود که دسترسی اکسیژن به ریشه گیاهان در حال رشد را کاهش می دهد.
خاک های سنگین
بر اساس ترکیب مکانیکی، زمین های حاصلخیز به باتلاق های رسی و لومی، شنی و ذغال سنگ نارس تقسیم می شوند. چگونه تعریف می شوند؟ ترکیب مکانیکی خاک توسط نمونه ها بررسی می شود. ذرات خاک از چند نقطه از افق بالایی برداشته شده و هر کدام 20 سانتی متر فرورفتگی ایجاد می کنند سپس نمونه ها را با یکدیگر مخلوط کرده و با آب معمولی به حالت خمیری مرطوب می کنند. اگر یک توپ به دست می آورید، اما غیرممکن است که آن را به صورت طناب بغلتانید، پس خاک به عنوان لوم شنی طبقه بندی می شود. با اجرای آسان چنین اقداماتی می توان زمین را به عنوان لوم طبقه بندی کرد. و در صورتی که بند ناف از توپ بیرون بیاید و سپس به صورت حلقه بسته شود، خاک به عنوان خاک رس طبقه بندی می شود. این نوع خاک سطحی سنگین محسوب می شود. این خاک ها دارای تراکم و ویسکوزیته بالایی هستند. آنها به راحتی به هم می چسبند و پردازش آنها دشوار است، بنابراین نام آنها تأیید می شود.
در حین حفاری، خاک رسی خرد نمی شود. کلوخه های بزرگی را تشکیل می دهد که به سختی شکسته و خرد می شوند. اگر چنین زمینی شخم زده شود و اجازه داده شود برای مدتی دراز بکشد، آنگاه همه کار به زهکشی می رود. پس از مدتی، کلوخه ها دوباره به هم می چسبند. مزرعه باید دوباره شخم زده شود.
دلیل این رفتار خاکهای سنگین چیست؟ با ساختار بسیار کوچک همراه استذرات را جمع کنید و فقط فضای کمی بین آنها باقی بماند.
فشردگی زیاد خاکهای رسی باعث تنفس ضعیف می شود. این به نوبه خود منجر به این واقعیت می شود که ریشه های گیاهان به اندازه کافی اکسیژن ندارند. دسترسی هوا به میکروارگانیسم هایی که در چنین خاک هایی زندگی می کنند نیز محدود است. مقدار کمی از اکسیژن منجر به کندی در روند تجزیه مواد آلی به محصولات نهایی تجزیه می شود. این باعث می شود که خاک فقیر باشد و نتواند مواد آلی مورد نیاز گیاهان را برای رشد فراهم کند. به همین دلیل است که حیات بیولوژیکی کمی در لایه های رسی وجود دارد. حتی برخی از نقاط این گونه زمین ها را مرده می نامند. آنها فاقد یک محیط میکروبیولوژیکی توسعه یافته هستند.
فشرده شدن ذرات خاک دانه با ویژگی های زمین مانند نفوذپذیری آب آنها همراه است. یک سیستم مویرگی توسعه یافته در افق های رسی تشکیل نمی شود. به همین دلیل است که رطوبت از آنها عبور نمی کند. ریشه گیاهان در چنین مزارعی به سختی می تواند آب مورد نیاز زندگی خود را تامین کند.
خاک های سنگین یک ویژگی منفی دیگر دارند. اگر آب در آنها جمع شود، به لایه های زیرین افق رسی نمی رود. حجم قابل توجهی در ناحیه رشد سیستم ریشه گیاهان باقی می ماند که منجر به پوسیدگی آن می شود.
به سختی می توان گفت که بهترین ساختار خاک رس است. و این را سیلابی شدن لایه زراعی در هنگام بارندگی تایید می کند. قطرات ریزش دانه های کوچک خاک را می شکنند. رسیتوده ها به اجزای کوچکتر منتقل می شوند که تا حدی در آب محلول هستند. دوغاب به دست آمده دانه های خاک را بسیار محکم می چسباند. پس از خشک شدن، چنین مزارعی با یک پوسته سخت و بسیار متراکم پوشیده می شوند که نفوذ اکسیژن، رطوبت و نور را به سیستم ریشه گیاهان محدود می کند. به این پدیده «خاک بتن» می گویند. اثر نور خورشید منجر به ترک خوردن خاک می شود که به همین دلیل ساختار آن متراکم تر می شود.
بله، خاک های رسی سرشار از عناصر کمیاب و مواد معدنی هستند. با این حال، گیاهان قادر به استفاده کامل از آنها نیستند. واقعیت این است که سیستم ریشه فقط می تواند مواد مغذی را جذب کند که به صورت محلول هستند و همچنین محصول نهایی پردازش میکروارگانیسم ها هستند. خاکهای رسی نفوذپذیری آب ضعیفی دارند. آنها زندگی بیولوژیکی ضعیفی دارند. این بر عدم امکان تغذیه طبیعی گیاه تأثیر می گذارد.
محصول کم در چنین زمین هایی نتیجه این واقعیت است که لایه های رسی به دلیل تراکم آنها در برابر پرتوهای خورشید حرارت ضعیفی دارند. شدیدترین مناطق برای کشاورزی در طول دوره تابستان گرم نمی شوند.
بهبود خاک سنگین
برای به دست آوردن یک محصول معمولی از مزارع رسی، زمین باید ساختاری سست و توده ای داشته باشد. تنها در این صورت شرایط مساعدی برای رشد گیاه ایجاد می شود. چگونه می توان ساختار خاک را که سنگین محسوب می شود بهبود بخشید؟ این امر با وارد کردن منظم اجزای سست کننده و سبک کننده به خاک امکان پذیر است. آنها می توانندذغال سنگ نارس یا ماسه، آهک یا خاکستر باشد. علاوه بر این، برای ایجاد شرایط مساعد برای رشد گیاه، کود دامی و کمپوست مورد نیاز خواهد بود. این اجزاء یک محیط زیستی و غذایی طبیعی در خاک ایجاد خواهند کرد.
بهبود ساختار خاک از نظر ظرفیت رطوبتی زمانی امکان پذیر است که ماسه به آن اضافه شود. این امر به طور همزمان هدایت حرارتی خاک سنگین را افزایش می دهد. پس از روش سنباده کاری، افق های رسی گرم می شوند، به سرعت خشک می شوند و برای پردازش بیشتر آماده می شوند.
خاکهای سبک یا شنی
برای چنین افق هایی، نسبت کمی از ذرات رس معمولی است. بخش عمده این خاک را ماسه اشغال کرده است. هوموس فقط در مقادیر کم در آنها یافت می شود.
خاک های شنی به دلیلی سبک نامیده می شوند. پس از همه، پردازش آنها بسیار آسان است. و این به دلیل ساختار دانه ای خاک است. به لطف آن، چنین افق هایی دارای نرخ بالایی از نفوذپذیری آب و هوا هستند. با این حال، آنها در معرض فرسایش هستند و قادر به حفظ رطوبت در لایه های خود نیستند. علاوه بر این، خاک های شنی نه تنها به خوبی گرم می شوند. آنها همچنین خیلی سریع خنک می شوند.
اما این تنها دلیلی نیست که نمی توان گفت بهترین ساختار خاک شنی است. زندگی بیولوژیکی در چنین افق هایی ضعیف است. این به دلیل کمبود مواد مغذی و رطوبت برای میکروارگانیسم‌هایی است که در چنین خاکهایی زندگی می‌کنند.
بهبود خاک شنی
برای به دست آوردن برداشت خوب، اجزای اتصال دهنده و فشرده کننده به طور منظم در خاک سبک استفاده می شود. بهبود ساختار خاک،به عنوان سبک طبقه بندی می شود، زمانی که با سازندهای ذغال سنگ نارس یا سیلت، آرد حفاری یا خاک رس مخلوط شود امکان پذیر می شود. این منافذ بین ذرات ماسه را پر می کند. و برای پیدایش محیط زیستی مساعد برای گیاهان، معرفی هوموس و کمپوست مورد نیاز است.
ویژگی های خاک های شنی را نیز باید در بحث غنی سازی آنها با کود در نظر گرفت. خاکهای سبک کاملاً رطوبت را از خود عبور می دهند که تمام عناصر مفید را از آنها می شویند. به همین دلیل است که کودهای معدنی در چنین مزارعی فقط از کودهای سریع الاثر استفاده می کنند و اغلب آنها را اما در حجم کم مصرف می کنند.
خاک متوسط
زمین های لومی مساعدترین برای کشاورزی و باغداری هستند. آنها بهترین ساختار خاک را دارند که تفاوت آنها در کلودی بودن دانه ها است. ترکیب چنین خاکی شامل ذرات جامد و نسبتاً بزرگ و اجزای ریز گرد و غبار مانند است. کشت زمین در چنین مزارعی بسیار آسان است. بعد از شخم زدن، کیک نمی‌کنند و توده‌های متراکمی تشکیل نمی‌دهند.
در خاک های لومی، مواد معدنی و مغذی زیادی وجود دارد که به دلیل حیات فعال میکروارگانیسم ها، ذخیره آنها دوباره پر می شود. چنین خاک هایی دارای نفوذپذیری هوا و نفوذپذیری آب بالایی هستند. آنها کاملاً رطوبت را حفظ می کنند و همچنین به سرعت و به طور مساوی تحت تأثیر نور خورشید گرم می شوند. به لطف رطوبت متعادل، یک رژیم دمای ثابت در لوم ها حفظ می شود.
بهبود خاکهای متوسط
برای حمایتتامین مواد مغذی در سطح مناسب است، زمین های لومی باید به صورت دوره ای با کمپوست کوددهی شوند. کودهای معدنی و آلی اضافی پس از تجزیه و تحلیل اولیه از وضعیت زمین زراعی به طور هدفمند اعمال می شود.
