تشکیل خاک چگونه انجام می شود؟ بررسی ویژگی ها و عوامل تشکیل دهنده آن
خاک، محیط متخلخل و فعال بیولوژیکی که در بالاترین لایه پوسته زمین ایجاد شده است. خاک یکی از لایه های اصلی حیات روی زمین است که به عنوان مخزن آب و مواد مغذی، به عنوان وسیله ای برای فیلتر کردن و تجزیه زباله های مضر و به عنوان یک شرکت کننده، در چرخش کربن و سایر عناصر از طریق اکوسیستم جهانی عمل می کند. فرآیندهای مختلفی در تشکیل خاک نقش دارند.
از زمان ظهور کشاورزی و جنگلداری در هزاره هشتم قبل از میلاد، آگاهی علمی از خاک و مدیریت آن بسیار مهم و ضروری به حساب می آید. در علوم پنجم تا حدودی با خاک آشنا شدیم در این مقاله با نشریه علمی جهان شیمی فیزیک همراه باشید تا با چگونگی تشکیل خاک بیشتر آشنا شوید.
خاک چیست
به طور خلاصه، خاک مخلوطی از مواد معدنی، موجودات زنده و مرده (مواد آلی)، هوا و آب است. این چهار ماده به روش های شگفت انگیزی با یکدیگر واکنش نشان می دهند و خاک را به یکی از پویاترین و مهم ترین منابع طبیعی سیاره ما تبدیل می کنند.
خاک به طرق مختلف توسط مردم استفاده می شود. به همین دلیل تعاریف زیادی دارد. یک مهندس ممکن است خاک را به عنوان ماده ای ببیند که زیرساخت ها بر روی آن ساخته شده است، در حالی که یک دیپلمات ممکن است به «خاک» به عنوان قلمرو یک کشور اشاره کند.
از دیدگاه یک متخصص علوم خاک، خاک عبارت است از:
لایه معدنی سطحی و یا آلی زمین که درجاتی از هوازدگی فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی را تجربه کرده است.
خاک ها منابع طبیعی محدودی هستند. آنها تجدید پذیر در نظر گرفته می شوند زیرا دائما در حال شکل گیری هستند. اگرچه این درست است، اما شکل گیری آنها با سرعت بسیار کم اتفاق می افتد. در واقع، برای تشکیل یک سانتی متر از خاک سطحی، ممکن است چند صد سال یا بیشتر طول بکشد تا توسعه یابد.
سرعت تشکیل خاک در سراسر سیاره متفاوت است: کمترین سرعت در مناطق سرد و خشک (۱۰۰۰ سال به بالا) و سریعترین سرعت در مناطق گرم و مرطوب (چند صد سال) رخ می دهد.
ویژگی های خاک
خاکها به دلیل تغییرات زمین شناسی و اقلیمی در طول مسافت و زمان، از نظر خصوصیات بسیار متفاوت هستند. حتی یک ویژگی ساده، مانند ضخامت خاک، بسته به شدت و مدت هوازدگی، دوره‌های رسوب و فرسایش خاک، و الگوهای تکامل چشم‌انداز، می‌تواند از چند سانتی‌متر تا چندین متر متغیر باشد.
اما برخی ویژگی ها در همه خاک ها یکسان است. تمام خاک ها حاوی ذرات معدنی، مواد آلی، آب و هوا هستند. ترکیب این موارد خواص خاک، بافت، ساختار، تخلخل و رنگ آن را تعیین می کند.
بافت خاک
ذرات تشکیل دهنده خاک از نظر اندازه به سه گروه ماسه، سیلت و رس تقسیم می شوند. ذرات ماسه بزرگترین و ذرات رس کوچکترین هستند. اگرچه یک خاک می تواند تماماً ماسه ای، تمام رسی یا تمام سیلت باشد که این مورد نادر است. در عوض بیشتر خاک ها ترکیبی از این سه هستند.
درصد نسبی ماسه، سیلت و رس چیزی است که به خاک بافت آن را می دهد. به عنوان مثال، یک خاک با بافت لومی دارای قسمت های تقریبا مساوی از ماسه، سیلت و رس است.
ساختار خاک
ساختار خاک نحوه انباشته شدن ذرات ماسه، سیلت و رس را در کنار هم توصیف می کند. مواد آلی (گیاهان و حیوانات در حال پوسیدگی) و موجودات خاکی مانند کرم‌های خاکی و باکتری‌ها بر ساختار خاک تأثیر می‌گذارند. خاک رس، مواد آلی و مواد دفع شده توسط ارگانیسم های خاک، ذرات خاک را به یکدیگر متصل می کنند تا دانه ها را تشکیل دهند.
ساختار خاک برای رشد گیاه، تنظیم حرکت هوا و آب، تأثیر بر رشد ریشه و تأثیر بر دسترسی به مواد مغذی مهم است. خاک های با کیفیت خوب، شکننده و دارای دانه های ریز هستند، بنابراین اگر آن را فشار دهید، خاک به راحتی می شکند. خاک ضعیف دارای کلوخه های درشت و بسیار سفت یا بدون ساختار است.
بافت و ساختار خاک چیزهای زیادی در مورد نحوه رفتار خاک به ما می گوید. به عنوان مثال، خاک های دانه ای با بافت لومی بهترین زمین های کشاورزی را می سازند، زیرا آب و مواد غذایی را به خوبی در خود نگه می دارند. خاک های تک دانه با بافت شنی زمین کشاورزی خوبی را ایجاد نمی کنند، زیرا آب خیلی سریع تخلیه می شود.
تخلخل خاک
تخلخل خاک به منافذ داخل خاک اشاره دارد. تخلخل بر حرکت هوا و آب تأثیر می گذارد. خاک های سالم دارای منافذ زیادی بین و درون سنگدانه ها هستند. خاک های بی کیفیت دارای منافذ، شکاف یا سوراخ های کمی هستند.
نحوه مدیریت خاک می تواند بر تخلخل آن تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، به مناطق اطراف مدرسه خود نگاه کنید که دانش آموزان به طور منظم در آن راه می روند. اگر چمن فرسوده شده باشد و خاک در معرض دید قرار گیرد، غالباً متفاوت به نظر می رسد زیرا متراکم شده است و ساختار و تخلخل آن تغییر کرده است. اینها همچنین مناطقی هستند که به دلیل اینکه آب قادر به تخلیه نیست، گودال ها در آن ایجاد می شود.
رنگ خاک
رنگ می تواند در مورد محتوای مواد معدنی خاک به ما بگوید. خاک های سرشار از آهن به رنگ نارنجی مایل به قهوه ای تا قهوه ای مایل به زرد است. آنهایی که مواد آلی زیادی دارند قهوه ای تیره یا سیاه هستند. در واقع، مواد آلی همه عوامل رنگی دیگر را می پوشاند.
رنگ همچنین می تواند به ما بگوید که خاک چگونه رفتار می کند. خاکی که به خوبی زهکشی می کند، رنگ روشن دارد. یکی که اغلب خیس و خیس است دارای الگوی ناهموار (خالدار) خاکستری، قرمز و زرد است.
پویایی خاک
با افزایش سن، خاک به تدریج متفاوت از ماده اصلی خود به نظر می رسد و دچار تغییر می شود. این به این دلیل است که خاک پویا است. اجزای آن مثل مواد معدنی، آب، هوا، مواد آلی و موجودات به طور مداوم تغییر می کنند. برخی از اجزاء به خاک اضافه شده یا برخی از خاک جدا و کم می شوند. برخی در داخل خاک از جایی به جای دیگر حرکت می کنند. برخی از اجزا به اجزای دیگر تبدیل می شوند.
افق ها موثر در تشکیل خاک
هر خاکی را عمیقاً حفاری کنید، خواهید دید که از لایه ها یا افق ها تشکیل شده است. افق ها را کنار هم قرار دهید، و آنها یک نیمرخ خاک را تشکیل می دهند. مانند یک بیوگرافی، هر افق داستانی در مورد زندگی یک خاک می گوید. افق ها یکی از مهم ترین ویژگی های خاک برای تشخیص چگونگی تشکیل خاک است.
افق ها دنباله ای عمودی از لایه ها هستند که توسط اقدامات ترکیبی آب های نفوذی و موجودات زنده ایجاد می شود.
افق O
بستر و مواد آلی تجزیه شده مانند بقایای گیاهی و حیوانی که معمولاً در سطح زمین در بالای افق A قرار دارند، با نام افق O قرار می گیرند.
افقA
افق خاک با ویژگی هایی تعریف می شود که فرآیندهای تشکیل خاک را منعکس می کند. به عنوان مثال، بالاترین لایه خاک (بدون احتساب بستر سطحی) افق A نامیده می شود. این یک لایه هوازده است که حاوی تجمعی از هوموس (مواد تجزیه شده، تیره رنگ، غنی از کربن) و زیست توده میکروبی است که با مواد معدنی دانه ریز مخلوط می شود تا ساختارهای سنگدانه را تشکیل دهد.
افق B
در زیر A افق B قرار دارد. در خاکهای بالغ، این لایه با تجمع رس (ذرات کوچک کمتر از ۰.۰۰۲ میلی‌متر) مشخص میشود که یا در خارج از آب‌های نفوذی رسوب کرده و یا توسط فرآیندهای شیمیایی شامل محصولات محلول هوازدگی رسوب کرده است.
خاک رس به افق B مجموعه‌ای از ویژگی‌های ساختاری متنوع (بلوک‌ها، ستون‌ها و منشورها) می‌بخشد که از ذرات کوچک خاک رس تشکیل شده‌اند که می‌توانند در پیکربندی‌های مختلف با تکامل افق به هم مرتبط شوند.
افقC
در زیر افق های A و B افق C قرار دارد، منطقه ای با تجمع کم یا عدم تجمع هوموس یا توسعه ساختار خاک. افق C اغلب از مواد اصلی تثبیت نشده تشکیل شده است که از خاک افق های A و B تشکیل شده است. فاقد ویژگی های مشخصه افق های A و B است و ممکن است نسبتاً بدون هوا یا هوای عمیق باشد.
افقR
در برخی از اعماق زیر افق های A، B، و C، سنگ یکپارچه قرار دارد که افق R را تشکیل می دهد.
| تعیین حروف افق خاک | ||||||||||||
|
تشکیل خاک چگونه است
خاک لایه نازکی از مواد است که سطح زمین را می پوشاند و از هوازدگی سنگ ها به وجود می آید. بر اثر هوازدگی، سنگ ها به ذرات کوچک تجزیه می شوند. این ذرات کوچک با هوموس (مواد آلی) مخلوط شده و خاک را تشکیل می دهند. خاک عمدتاً از ذرات معدنی، مواد آلی، هوا، آب و موجودات زنده تشکیل شده است که همگی به آرامی و در عین حال پیوسته برهم کنش دارند.
در ادامه انواع هوازدگی موثر در تشکیل خاک را بررسی می کنیم:
انواع هوازدگی
خاک به طور مداوم، اما به کندی، از تجزیه تدریجی سنگ ها از طریق هوازدگی تشکیل می شود. هوازدگی می تواند یک فرآیند فیزیکی، شیمیایی یا بیولوژیکی باشد:
هوازدگی فیزیکی
تجزیه سنگ ها در نتیجه یک عمل مکانیکی. تغییرات دما، سایش (زمانی که سنگ ها با یکدیگر برخورد می کنند) یا یخ زدگی همگی می توانند باعث شکسته شدن سنگ ها شوند.
هوازدگی شیمیایی
هوازدگی شیمیایی به معنی تجزیه سنگ ها از طریق تغییر در ترکیب شیمیایی آنها است. این تجزیه می تواند زمانی اتفاق بیفتد که مواد معدنی درون سنگ ها با آب، هوا یا سایر مواد شیمیایی واکنش نشان دهند.
هوازدگی بیولوژیکی
هوازدگی بیولوژکی به معنی تجزیه سنگ ها توسط موجودات زنده است. حفاری حیوانات به آب و هوا کمک می‌کند تا به داخل سنگ نفوذ کنند. ریشه‌های گیاهان می‌توانند به شکاف‌هایی در سنگ تبدیل شوند و باعث شکافتن آنها شوند.
عوامل موثر در تشکیل خاک
خاک ها از یک نقطه از جهان به نقطه دیگر، و حتی از یک قسمت از یک حیاط خلوت به قسمت دیگر متفاوت است. آنها به دلیل اینکه کجا و چگونه شکل گرفته اند متفاوت هستند. با گذشت زمان، پنج عامل اصلی نحوه تشکیل خاک را کنترل می کنند. CLORPT مخفف اول اسم این پنج عامل است.
تجمع مواد از طریق عمل آب، باد و گرانش نیز به تشکیل خاک کمک می کند. این فرآیندها می تواند بسیار کند باشد و ده ها هزار سال طول بکشد. پنج عامل اصلی بر تشکیل خاک تأثیر می گذارد:
CLمواد اولیه: مواد معدنی که اساس خاک را تشکیل می دهند.
Oموجودات زنده: موثر بر تشکیل خاک.
Rآب و هوا: بر سرعت هوازدگی و تجزیه آلی تأثیر می گذارد.
Pتوپوگرافی: درجه شیب موثر بر زهکشی، فرسایش و رسوب.
T زمان: تاثیر زمان بر خواص خاک
فعل و انفعالات بین این عوامل باعث ایجاد تنوع بی نهایت خاک در سطح زمین می شود.
مواد اولیه
مواد معدنی خاک اساس خاک را تشکیل می دهند. آنها از سنگ ها (ماده اصلی) از طریق فرآیندهای هوازدگی و فرسایش طبیعی تولید می شوند. آب، باد، تغییر دما، گرانش، فعل و انفعالات شیمیایی، موجودات زنده و اختلاف فشار همگی به تجزیه مواد اولیه کمک می کنند.
انواع مواد اولیه و شرایطی که تحت آن تجزیه می شوند، بر خواص خاک تشکیل شده تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، خاک های تشکیل شده از گرانیت اغلب شنی و نابارور هستند در حالی که بازالت در شرایط مرطوب تجزیه می شود و خاک های حاصلخیز و رسی را تشکیل می دهد.
ارگانیسم ها
تشکیل خاک تحت تأثیر موجودات (مانند گیاهان)، میکروارگانیسم ها (مانند باکتری یا قارچ)، حشرات حفاری، حیوانات و انسان است.
با تشکیل خاک، گیاهان در آن شروع به رشد می کنند. گیاهان بالغ می شوند، می میرند و گیاهان جدید جای آنها را می گیرند. برگ و ریشه آنها به خاک اضافه می شود. حیوانات گیاهان و فضولات آنها را می خورند و در نهایت بدن آنها به خاک اضافه می شود.
این شروع به تغییر خاک می کند. باکتری‌ها، قارچ‌ها، کرم‌ها و سایر گورکن‌ها زباله‌های گیاهی و حیوانات را تجزیه می‌کنند و در نهایت به مواد آلی تبدیل می‌شوند. این ممکن است به شکل ذغال سنگ نارس، هوموس یا زغال چوب باشد.
اقلیم
دما بر سرعت هوازدگی و تجزیه آلی تأثیر می گذارد. با آب و هوای سردتر و خشک‌تر، این فرآیندها می‌توانند آهسته باشند، اما با گرما و رطوبت، نسبتا سریع هستند.
بارندگی برخی از مواد خاک را در خود حل کرده و برخی دیگر را در حالت معلق نگه می دارد. آب این مواد را از طریق خاک به پایین می برد یا شسته می کند. با گذشت زمان این فرآیند می تواند خاک را تغییر داده و حاصلخیزی آن را کاهش دهد.
توپوگرافی
شکل، طول و درجه یک شیب بر زهکشی تأثیر می گذارد. جنبه شیب نوع پوشش گیاهی را مشخص می کند و میزان بارندگی دریافتی را نشان می دهد. این عوامل نحوه شکل گیری خاک را تغییر می دهند.
مواد خاک به تدریج توسط آب، گرانش و باد در چشم انداز طبیعی جابجا می شوند (به عنوان مثال، باران های شدید خاک را از تپه ها به مناطق پایین تر فرسایش می دهد و خاک های عمیق را تشکیل می دهد). خاک های باقی مانده روی تپه های شیب دار معمولا کم عمق تر هستند. خاکهای حمل شده عبارتند از:
آبرفتی (آب منتقل شده)
کولوویال (جاذبه گرانش)
خاکهای بادی (حمل شده با باد).
عوامل موثر بر تشکیل خاک
زمان
خواص خاک ممکن است بسته به مدت زمان هوازدگی خاک متفاوت باشد.
مواد معدنی از سنگ ها بیشتر هوازدگی می شوند تا موادی مانند خاک رس و اکسیدهای آهن و آلومینیوم را تشکیل دهند.
کوئینزلند (و استرالیا) یک منظره بسیار قدیمی هوازده با بسیاری از خاک های باستانی است.
تشکیل خاک
خاک یک منبع ارزشمند است که باید به دقت مدیریت شود، زیرا به راحتی آسیب می بیند، شسته می شود یا از بین می رود. اگر خاک را بشناسیم و آن را به درستی مدیریت کنیم، از تخریب یکی از اجزای اساسی محیط زیست و امنیت غذایی خود جلوگیری خواهیم کرد.
تغییرات آب و هوا چگونه باعث تشکیل خاک میشود
خاک بخش مهمی از محیط زیست ما است که مواد مغذی حیاتی را برای رشد گیاهان فراهم می کند و به تنظیم کیفیت آب و هوا کمک می کند. بطور کلی آب و هوا نقش عمده ای در تعیین سرعت تشکیل خاک و نوع خاک تشکیل می دهد. دما، رطوبت، بارندگی و باد همگی بر سرعت تشکیل خاک و میزان مواد مغذی موجود در خاک تأثیر می‌گذارند.
دما
دما یکی از عوامل مهم در تشکیل خاک است. دمای گرمتر سرعت تشکیل خاک را سرعت می بخشد، در حالی که دمای سردتر آن را کاهش می دهد. دمای گرمتر همچنین امکان فعالیت میکروبی بیشتری را فراهم می کند که به تجزیه مواد آلی و آزادسازی مواد مغذی در خاک کمک می کند.
رطوبت
رطوبت هوای اطراف خاک بر میزان تبخیر و میزان آب نگهداری شده در خاک تأثیر می گذارد. سطح رطوبت بالا به این معنی است که خاک رطوبت بیشتری را حفظ می کند، که برای رشد گیاه مهم است. سطح رطوبت کم به این معنی است که خاک سریعتر خشک می شود که می تواند برای رشد گیاه مضر باشد.
بارندگی
بارندگی نیز عامل مهمی در تشکیل خاک است. باران زیاد می تواند باعث فرسایش خاک شود، در حالی که باران کم می تواند باعث خشک شدن و فشرده شدن خاک شود. میزان بارندگی نیز بر میزان مواد مغذی موجود در خاک تأثیر می گذارد.
باد
باد می تواند اثرات مثبت و منفی بر تشکیل خاک داشته باشد. از یک طرف، باد به تجزیه مواد آلی و جابجایی مواد مغذی در خاک کمک می کند. از طرفی باد می تواند باعث فرسایش خاک و حذف خاک سطحی شود که باعث کاهش مواد غذایی موجود در خاک می شود. درک اینکه چگونه آب و هوا بر تشکیل خاک تأثیر می گذارد، مهم است تا اطمینان حاصل شود که خاک در شرایط سالم باقی می ماند و می تواند از رشد گیاه حمایت کند.
