تشکیل خاک چگونه بوده و عوامل موثر در آن
تشکیل خاک تحت تاثیر عوامل مختلفی صورت می گیرد. این عمل ابتدا با خرد شدن سنگ ها آغاز می شود. تشکیل خاک در طی سالیان طولانی و با کمک عواملی چون آب که این سنگ ها را در خود حل می کند، تغییرات دمایی که می تواند سنگ ها را شکافته و خرد کند، لاشه ی گیاهان که با تولید اسیدهای آلی باعث گسستگی سنگ ها از هم می شود، انجام می پذیرد.
خاک ترکیباتی از مواد معدنی اعم از سنگ، شن و ماسه، رس، لای، هوا، آب و مواد آلی است. خواص خاک تشکیل شده به نوع مواد اولیه و شرایط تجزیه آن ها بستگی دارد. برای اولین بار در کتاب علوم پنجم با چگونگی شکل گیری خاک آشنا می شویم. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به چگونگی تشکیل خاک می پردازیم.
خاک چیست؟
از جمله منابع طبیعی تجدید پذیری است که به عنوان تولید کننده ی غذا برای موجودات زنده مطرح است، خاک است. خاک از مواد معدنی و آلی تشکیل می شود که به مرور زمان و با متلاشی شدن سنگ ها به وجود می آید. خاک زمینه ساز رشد گیاهانی است که خود منبع مهم غذایی برای ما انسان ها و دیگر موجودات زنده است.
به علم مطالعه خاک، خاکشناسی می گویند. علوم خاک از دو رشته خاک شناسی و خاک شناسی زراعی به وجود می آید.
عوامل موثر در تشکیل خاک
سنگ های اولیه یا مادر
خاک ها از سنگ های رسوبی، دگرگونی و آذرین تشکیل می شوند. وابستگی خاک مناسب به کانی های این سنگ ها، آب و هوا و … انکارناپذیر است. خاک هایی که از سنگ های فسفاتی و سیلیکات های آلومینیوم تشکیل می شوند، در کشاورزی و صنایع از ارزش بالایی برخوردارند و بالعکس خاک هایی که از فرسایش کوارتز به وجود می آیند مناسب کار کشاورزی نیستند.
اقلیم
عمل تجزیه و هوازدگی وابسته به دمای هواست. یعنی هر چه هوا گرم و مرطوب تر باشد این عمل به سرعت انجام می گیرد، ولی در هوای سرد و خشک به نسبت این روند کند پیش می رود.
موجودات زنده و پوشش گیاهی
موجودات زنده از جمله انسان ها، حیوانات، حشرات، گیاهان و همچنین میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها و قارچ ها در تشکیل خاک نقش دارند. هنگامی که گیاهی می روید، رشد می کند و می میرد، برگ و ریشه ی آن جزئی از خاک می شود. لاشه ی حیوانات و سایر موجودات زنده توسط انواع حشرات، باکتری ها و قارچ ها تجزیه می شوند و این عمل در نهایت منجر به تولید مواد آلی می شود.
از بین بردن و متلاشی کردن سنگ های بستر انسان ها را در تشکیل خاک سهیم می کند.
توپوگرافی محل تشکیل خاک
در جاهایی با شیب زیاد آب های روان، مواد تخریبی را به مکانی دیگر جا به جا می کنند و این مسئله بر جنس خاک و ترکیبات معدنی و آلی آن موثر است. این عمل در سطوح هموار برعکس است و باعث حفظ مواد آلی و معدنی می شود که تشکیل خاک را در پی دارد.
زمان
طولانی شدن مدت تخریب سنگ ها در واقع فرصتی برای تکمیل تخریب فیزیکی و شیمیایی است. البته زمان تخریب سنگ ها به عوامل دیگری همچون نوع سنگ ها، ساخت، ترکیب و بافت آن ها وابسته است. چنانچه سنگ های آذرین نسبت به سنگ های رسوبی دیرتر متلاشی شده و به خاک تبدیل می شوند.
عوامل موثر بر تجزیه سنگ ها
اختلاف دما
در شرایط اقلیمی گرم، در روز که هوا بسیار گرم است و شب ها سرد، اختلاف دمایی شدید باعث ایجاد ترک در سنگ ها می شود که به مرور زمان خرد می شوند.
ریشه گیاهان
وجود ریشه های گیاهان یا آب یخ زده در بین ترک سنگ ها می تواند در نهایت منجر به متلاشی شدن سنگ شود.
فشار
قرار گرفتن سنگ ها روی یکدیگر می تواند باعث ایجاد فشار به سنگ های زیرین و خرد شدن آن ها شود.
برخورد سنگ ها با یکدیگر
سنگ هایی که در مسیر رودخانه ها قرار می گیرند امکان برخورد با یکدیگر و متلاشی شدن را در هر صورت تجربه خواهند کرد.
مواد تشکیل دهنده ی خاک
مواد سخت
این مواد سخت شامل مواد معدنی است که کمی مواد آلی نیز به همراه خواهد داشت. این مواد معدنی محصول تخریب سنگ های مادری هستند که ممکن است با مواد تازه کلوئیدی و نمک ها مخلوط شده باشند.
موجودات زنده
موجودات زنده ای از قبیل کرم ها، حلزون ها، ریشه ی گیاهان و همچنین باکتری ها و قارچ ها موجب ایجاد تغییرات در خاک ها می شوند.
آب
وجود آب در خاک ها بهانه ای است برای حمل مواد حل شده ای که برای رشد گیاهان مناسب به نظر می رسند. این آب ها شامل آب باران، آب جذب شده و زیر زمینی می باشد که در مواقع ضروری قابل استفاده است.
هوا
هوا نیز مانند آب، وجودش در خاک برای رشد گیاهان ضروری به نظر می رسد. با مصرف اکسیژن موجود در خاک توسط گیاهان، مقدار آن در خاک کمتر از مقدار دی اکسید کربن است.
انواع خاک براساس دانه های تشکیل دهنده
خاک رس
خاک رس از کانی های متبلوری با نام کانی های رسی و آلومینوسیلیکات ها ترکیب شده اند. قطر این خاک ها به حدود ۰۰۲/۰ میلی متر بوده و در حدود ۵۰ درصد از خاک را تشکیل می دهد. رشد گیاهان در این خاک ها که به خاک سرد و نمناک معروفند، بسیار کند است. خاک های رسی به راحتی و در زمین هایی با شیب کم تر نیز قابل فرسایش هستند.
خاک رس علی رقم معایب زیادی که دارد (مانند قلیایی بودن، گرم شدن دیر هنگام در فصل بهار، ترک خوردگی و نفوذ ناپذیری در برابر ریشه های گیاهان)، منبع بسیار غنی از مواد مغذی برای گیاهان برای مدت زمان طولانی ست. درختان زینتی، درختان میوه و بوته ها قابلیت رشد بهتری در این نوع خاک ها دارند.
خاک سیلتی یا لای
قطر این خاک ها بین ۰۵/۰ تا ۰۰۲/۰ میلی متر است. نصف ذرات تشکیل دهنده ی آن ذرات سلیت هستند و با ترکیب ناخالصی از ماسه و رس به عناوین خاک های سیلنی ماسه ای و سیلنی رسی نیز نامگذاری شده اند. ترکیبات این خاک ها کوچک تر از شن و ماسه و بزرگ تر از رس است.
خاک سیلتی به نسبت خاک های ماسه ای حاصلخیزتر بوده و مواد مغذی بیشتری دارد. گیاهان بالارونده، درختان بید، سرو، توس و زغال اخته، زندگی در این خاک را ترجیح می دهند. در صورت زهکشی مناسب می توان اغلب محصولات گیاهی و میوه ها را در این خاک کشت کرد.
خاک ماسه ای
قطر ذرات خاک های ماسه ای بین ۰۶/۰ تا ۲ میلی متر بوده و در حدود ۷۵ درصد آن ترکیبی از ماسه است. بر اساس اندازه ی دانه های ماسه می توان این خاک ها را به خاک های ماسه ای درشت، متوسط و ریز تقسیم بندی کرد.
این خاک همان گونه که در بهار به سرعت گرم می شود، در تابستان نیز می تواند به سرعت خشک شود. در واقع می توان گفت که خاک ماسه ای توانایی آب را در خود ندارد. خاک ماسه ای استعداد پرورش محصولاتی از قبیل جعفری، سیب زمینی، هویج، گوجه فرنگی، فلفل، کدو، کدو سبز، کاهو، توت فرنگی، ذرت و… را دارد.
خاک های اسکلتی
به دلیل درشت بودن و اندازه ای بیشتر از ۲ میلی متر، خاک های اسکلتی این نام را گرفتند. قلوه سنگ، ریگ و شن از جمله خاک های اسکلتی هستند. این خاک همیشه خشک برای کشاورزی مناسب نیست، به جهت این که آب را از خود عبور می دهد.
افق های خاک
لایه هایی که خاک را به وجود می آورند، افق خاک نامیده می شوند. افزایش این لایه ها باعث بالا رفتن کیفیت خاک می شود. با حفر کردن عمیق زمین می توان انواع لایه های خاک و تفاوت میان آن ها را مشاهده کرد.
لایه O
این لایه سطحی ترین لایه خاک را تشکیل می دهد که شامل لاشه ی برگ ها و مواد آلی تجزیه شده است.
لایه A یا خاک سطحی
رنگ این قسمت تیره است و زیر لایه O قرار گرفته است. این لایه محلی برای رشد ریشه ی گیاهان و جوانه زنی بذرها و دانه ها است. تجمع مواد آلی و همچنین وجود رطوبت ازجمله عواملی است که گستردگی و ضخامت این قسمت را تحت تاثیر قرار می دهد. به طور مثال این لایه در نواحی خشک ضخامت کمی دارد.
لایه E
این لایه رنگ روشنی دارد و دلیل آن هم شسته شدن توسط باد و باران است. مواد تشکیل دهنده ی لایه E، شن، ماسه، لای و لجن است. آب باعث شسته شدن بخش زیادی از مواد معدنی و لجن آن می شود.
لایه B یا خاک ریز
لایه B زیر لایه E قرار دارد. آب، مواد معدنی مانند اکسید آلومینیوم و کربنات کلسیم را از لایه های بالایی به لایه B منتقل می کند. تجمع اکسید آهن در این لایه باعث شده است که رنگ آن قرمز و زرد شود.
ریشه ی گیاهان در لایه B به پایان می رسند. همچنین گیاخاک نیز در این لایه تشکیل می شود. ذرات سیلتی و شنی و رس ها نیز در این بخش از خاک به وفور یافت می شوند.
لایه C، سنگ پوشش یا ریگولیت
یک لایه ی فاقد مواد آلی است. مناطقی که دارای فعالیت زیستی هستند در بخش بالایی این لایه قرار دارند، هرچند قسمت بالایی لایه C هوازدگی بیشتر اتفاق می افتد اما خصوصیات سنگ مادر را دارا می باشد. قسمت های پایینی قطعات تجزیه شده سنگ مادر را در برمی گیرند.
لایه R یا همان لایه سنگ بستر
قسمت پایین همه لایه های خاک که شامل سنگ های پوسته زمین است، لایه R است. در واقع این لایه عمیق ترین قسمت نیم رخ خاک است و نفوذ ریشه ی گیاهان در آن امکان پذیر نیست.
اهمیت خاک
پوشش گیاهی
خاک به عنوان بستری برای پرورش گیاهانی است که خود تامین کننده ی غذای ما انسان ها و سایر موجودات است. در کشور ما که در منطقه ای خشک و نیمه خشک واقع است اهمیت خاک به وضوح قابل لمس است.
سفره های زیر زمینی
وجود خاک باعث می شود بارش های رگباری در آن جذب شده و هدر نروند تا به عنوان سفره های زیر زمینی قابل بهره برداری باشند.
کنترل فرسایش
فرسایش برای خاک به صورت یک تهدید مرگبار است که موجب از دست رفتن آن می شود. متاسفانه این پدیده در کشور ما بسیار اتفاق می افتد. در حدود ۱۲۵ میلیون هکتار از اراضی ما در معرض فرسایش آبی و ۳۲ میلیون هکتار نیز در معرض فرسایش بادی قرار گرفته اند. کنترل این فرسایش و جلوگیری از هدر رفت خاک از جمله مسوولیت های سنگینی است که باید به درستی مدیریت شود.
استفاده از آلاینده ها
انواع سموم و مواد شیمیایی کشاورزی و همچنین روش بسیار اشتباه دفن زباله ها می توانند سبب آلودگی خاک های کشور شوند و این عمل به خود ما بازخورد دارد.
منبعی برای ذخیره کربن
ذخیره کربن توسط خاک موجب می شود دی اکسید کربن هوا به خوبی کنترل شود. کربن هوا نصف کربن خاک است و این می تواند منجر به ذخیره کربن در خاک شود. همچنین نیتروژن، فسفر و سایر مواد مغذی در خاک انباشته و جا به جا می شوند.
ضعیف شدن خاک
خاک از لحاظ آن که در تولید غذای ما نقش دارد، بسیار مهم است. خاک از منابع تجدید پذیر بوده اما برای آن که خاکی به قطر ۱ سانتی متر تولید شود در حدود ۲۰۰ سال زمان لازم است.
گذشته از بهره برداری بی رویه از خاک، عوامل دیگری همچون اثر وزش باد و شست و شوی خاک سطحی توسط باران، باعث فرسایش خاک، به ویژه در کشور ما می شود.
فعالیت های انسانی
فعالیت ما انسان ها ممکن است ناخواسته موجب آلودگی و ضعف خاک شود. یکی از این آلودگی ها می تواند مواد سمی از قبیل انواع حلال ها، کودهای شیمیایی، مواد رنگی، مواد شوینده و … باشد که روی زمین ریخته می شود. تخریب زمین، تغییر کاربری، قطع درختان و کندن بوته ها می تواند منجر به خراب شدن خاک شود.
فرسایش خاک
عواملی همچون باد و آب که در درار مدت باعث ایجاد تغییرات فیزیکی و جابجایی خاک سطحی زمین می شوند، منجر به فرسایش خاک می شوند. به این عوامل فعالیت های انسانی از قبیل کشاورزی بی رویه، استخراج معادن، آتش سوزی و … را می توان اضافه کرد. فرسایش آبی، بادی، شیاری، خندقی و زودگذر از انواع فرسایش های خاک هستند.
حفظ خاک
برای حفظ خاک راه هایی وجود دارند که از آن جمله، کاشتن درخت در مسیر وزش باد، مرطوب نگهداشتن خاک با آبیاری مصنوعی (زیرا خاک مرطوب را باد نمی برد)، کاشتن گیاهان بوته ای که ریشه های آن ها ذرات خاک را متصل به هم نگه می دارد و … را می توان نام برد.
