خاك شناسي

خاکشناسی (Soil Science) دانش مطالعه و طبقه بندی خاک، بر اساس خصوصیات فیزیکی (مانند بافت یا ساختمان)، شیمیایی (مانند هدایت الکتریکی محلول خاک و میزان سدیم موجود) و زیستی آن است. دانش خاکشناسی خاک را به عنوان ترکیب طبیعی بسیار پیچیده، که از هوازدگی فیزیکی و بیوشیمیایی بوجود آمده مورد بررسی قرار می‌دهد. یک پدولوژیست خاک را به عنوان یک ترکیب مطالعه می‌کند و کاربردهای آن را مد نظر قرار نمی‌دهد. خاکشناسی به ما کمک می‌کند بهترین کاربرد ممکن را برای خاک‌های مناطق مختلف تعیین نماییم، از آن حفاظت کنیم و کیفیت آن را افزایش دهیم. علاوه بر این، خاکشناسی شیوه‌های کشت بدون خاک گیاهان (کشت هایدروپونیک) را نیز در بر می‌گیرد. پژوهشگران رشته خاکشناسی با بررسی مواد و شرایط مورد نیاز زندگی گیاهان، امکان رشد گیاه در محیط‌های بدون خاک را فراهم می‌کنند.
کارشناسان خاکشناس میزان مواد غذایی موجود در خاک‌های مناطق مختلف را بررسی می‌کنند و بهترین راه افزایش میزان مواد مورد نیاز و کاهش آثار سوء موادی که میزان آن از حد طبیعی بیشتر است را بیان می‌کنند و در صورتیکه خاک از لحاظ مواد غذایی متعدد دچار کمبود باشد، راه حل‌های ترکیبی (مانند کود فسفات آمونیوم) ارایه می‌دهند.
خاکشناسان می‌توانند با شیوه‌های غیر عادی، مثلاً با اضافه نمودن گچ به خاک سدیمی و شستشوی مداوم آن، ساختار شیمیایی و با شخم مناسب و اضافه نمودن کودهای گیاهی به خاک، ساختار فیزیکی آن را بهبود بخشند. آنها گیاهان و جاندرانی را که می‌توانند باعث بهبود کیفیت خاک از نظر شیمیایی یا فیزیکی شوند را براساس نوع خاک پیشنهاد می‌کنند. مثلاً برای خاک‌هایی که دارای کمبود نیتروژن هستند شبدر یا یونجه پیشنهاد می‌کنند و برای خاک‌هایی که به شدت فشرده شده‌اند ولی ساختار شیمیایی مناسبی دارند کرم خاکی پیشنهاد می‌کنند.

مقدمه

خاک، خاستگاه هستی و میراث بشر برای آیندگان است. رشته خاک شناسی یا علم خاک یکی از رشته های پراهمیت و پرجاذبه در مجموعه رشته های مختلف کشاورزی است. از آن جا که احتیاجات بشر با تمام تنوع و گوناگونیهایش همه از خاک تأمین می شود، بقای این موهبت الهی به روشهای بهره برداری از آن وابسته است. استفاده مطلوب و پایدار از خاک در شرایطی امکان پذیر خواهد بود که با خصوصیات خاک آشنایی کامل حاصل گردد. خاک به عنوان یک منبع طبیعی مهم بر ثروت ملتها و امنیت غذایی هر کشور تأثیر گذارده، زندگی هر انسانی بر روی کره زمین از آن متأثر است.
با توجه به اهمیت کشاورزی در ایران و همچنین تنوع خاکها به عنوان منبع طبیعی مهم برای تولید محصولات کشاورزی، و به منظور شناخت و استفاده بهینه از خاکها در زمینه های مختلف کشاورزی، آب و خاک، دفع فاضلابها، مسکن و شهرسازی، جنگل و مرتع، پارک و فضای سبز و نیز به منظور حفظ محیط زیست و جلوگیری از فرسایش و آلودگی خاک، تأمین نیروی متخصص و کارآمد در زمینه های مختلف علوم خاک ضروری به نظر می رسد. در دوره کارشناسی کشاورزی، عنوان خاک شناسی به رشته ای اطلاق می شود که با دارا بودن مجموعه ای از علوم و روشها در زمینه های زیر کارآیی و مهارتهای مورد نظر را تأمین نماید:
الف- شناسایی و روابط خاک و آب و گیاه و عوامل مختلف اقلیمی.
ب- شناسایی مراحل پیدایش و تکامل خاکها.
ج- شناسایی و رده بندی انواع خاکهای مورد استفاده در کشاورزی.
د- آشنایی با روشهای مختلف حفظ و نگه داری، بهبود کیفیت و مدیریت بهینه خاکها.
گرایشهای مختلف رشته خاک شناسی: اگر چه رشته خاک شناسی در مقاطع تخصصی از نظر موضوعی به گرایشهای: فیزیک خاک، شیمی خاک ، بیولوژی خاک، حاصلخیزی خاک، کانی شناسی خاک ، طبقه بندی و ارزیابی خاک تقسیم می شود، اما در حال حاضر فقط یک گرایش در سطح لیسانس در دانشگاههای ایران وجود دارد.
هدف از ایجاد دوره کارشناسی در رشته خاک شناسی تربیت کارشناسانی است که بتوانند علاوه بر عهده دار شدن مسؤولیتهای مختلف در رشته خاک شناسی و طبقه بندی اراضی، در برنامه ریزی و آموزش علوم خاک و تحقیقات در زمینه های خاک شناسی و ایجاد برنامه های مناسب بهره وری از زمین و مدیریت پایدار، خدمات مفیدی را ارائه نمایند.

اهمیت و جایگاه در جامعه

طبق تخمین FAO (سازمان جهانی غذا) تولید مواد غذایی در کشورهای در حال توسعه در سال 2000، باید به حدود دو برابر میزان تولید محصول در سال 1975 افزایش یابد تا فقط استاندارد کنونی مصرف مواد غذایی حفظ گردد. موفقیت در تولید مواد غذایی با توجه به بررسی اطلاعات موجود و ارزیابی روند فعلی کشاورزی در ایران چندان امیدوار کننده نیست؛ زیرا تاکنون همچنان از حاصلخیزترین اراضی استفاده می شود ولی زمینهایی که در آینده مورد استفاده قرار خواهند گرفت از استعداد و حاصلخیزی کمتری برخوردار خواهند بود. اگر استفاده از خاک بر اساس شناسایی استعداد و قدرت تولیدی آن و مبتنی بر رعایت اصول صحیح علمی باشد منابع خاک آسیب کمتری را متحمل خواهند شد و کوچکترین اشتباهی در بهره برداری از آن موجب وارد آمدن خسارتهای جبران ناپذیر می گردد و خاکی که برای تشکیل آن سالهای زیاد وقت لازم است در مدت بسیار کوتاهی از دست می رود. پایین بودن میزان تولیدات کشاورزی در ایران، در مقایسه با استانداردهای جهانی به میزان زیادی به علت کاهش مداوم حاصلخیزی خاک است که خود ناشی از استفاده نادرست از خاک می باشد. برای رسیدن به خودکفایی غذایی، با توجه به انفجار جمعیت و عدم توسعه اقتصادی مطلوب و وابستگی به درآمدهای حاصل از نفت و اتمام آن در آینده نه چندان دور، توسعه کشاورزی در ایران بیش از پیش ضروری و لازم است. بنابراین به منظور بهره برداری مناسب از خاک برای رسیدن به خودکفایی، نیاز به نیروی انسانی کافی و کارآمد و علاقه مند به کار، ضروری است.

بيماريهاي خاكزي

بيماريهاي خاكزي و آفات خسارات بسيار زيادي را در زمينهاي كشاورزي و محصولات كشاورزي در دنيا بوجود مي آورند.در مورد گياهان جاليزي و ميوه ها و … برخي از بيماريهاي خاكزي علفهاي هرز و نماتد بطور نسبي با آفتكش ها، قارچكش ها و علف كشها در خاك كنترل شده اند مانند متيل برومايد كلر، كلرين و .
اما استفاده از ضدعفوني كننده هاي خاك براي كنترل آفات هميشه آثار زيانباري برروي جانوران و انسان داشته است و باعث شده كه علاوه بر هزينه بالا و پيچيده بورن روشهاي آفت زدايي اثرات سمي مهم برروي گياهان و خاك بجا بگذارد.
Soil solarizationيك روش غير شيميايي است كه بسياري از آفات و پاتوژنهاي خاكزاد را كنترل مي كند. از اين تكنيك ساده انرژي حرارتي خورشيد جذب ميشود و تغييرات فيزيكي و شيميايي و بيولوژيك در خاك بوجود مي آيد. صفحات پلاستيكي شفاف از جنس پلي اتيلن برروي سطح خاك مرطوب در ماههاي گرم تابستان گذاشته مي شود و درجه حرارت خاك را به سطحي مي رساند كه براي بسياري از پاتوژنهاي خاكزاد گياهي و بذر علفهاي هرز و نماتدها و جوانه هاي گياهان انگل و كنه هاي ساكن در خاك كشنده است.
اين روش براي گياهان جاليزي و يكساله بهترين نتايج بهتري را داشته است. هرچه كرت بزرگتر باشد كنترل مؤثرتر است.
مناطق بزرگتر از 30 اينچ بهتر جواب مي دهد زيرا كرتهاي كوچكتر از 30 اينچ داراي يك اثر مسيريابي در لبه هاي خارجي دارند.

عمليات soil solarization:

soil solarizationدر كارونياي جنوبي بخوبي انجام ميشود. بهمين دليل هرچه درجه حرارت در ماههاي تابستان بالاتر باشد و هر چقدر پلاستيك را بمدت بيشتري در جاي خود بگذاريم به نتايج بهتري مي رسيم. مدت زمان طولاني لازم است تا نتايج قابل قبولي براي از بين بردن علفهاي هرز مقاوم بدست آيد.
Soil solarizationشامل 5 مرحله مي باشد كه مي بايست همه را بدقت و بترتيب انجام دهيم.كه شامل مراحل زير است:

1-آماده سازي خاك

اولين گام در انجام فرايند soil solarizationشخم زدن بستر زمين و آماده سازي آن براي كشت مي باشد تا بعد از عمليات soil solarization از تغيير دادن و بهم زدن خاك جلوگيري شود. چنانچه بعدأ خاك را شخم زديم دانه هاي علفهاي هرز را به سطح خاك مي آوريم و اين در شرايطي است كه بذر برخي از علفهاي هرز كه در عمق مي باشند از بين نرفته اند.
بهترين نتايج فقط تا عمق 3-2 اينچ بالايي سطح خاك بدست مي آيد بهتر است تجهيزات آبياري و كودها را قبل از soil solarization به خاك اضافه كنيم.
بسيار مهم است كه منطقه اي كه مي خواهد عمليات soil solarization روي آن انجام صاف باشد و از دانه هاي علفهاي هرز و باقيمانده، گياهان و كلوخ پاك باشد زيرا اين مواد باعث مي شود كه پلاستيك از سطح زمين بلند شود و حداكثر ميزان حرارت موقعي بدست مي آيد كه پلاستيك به سطح زمين نزديك باشد و بايد از بوجود آمدن محفظه هاي هوايي بوسيله كلوخ هاي بزرگ و شكافهاي عميق در سطح زمين جلوگيري كرد. سطح خاك بايد مسطح و نرم شود و يك سطح صاف بوجود آيد تا در زمان آبياري آب بطور يكنواخت در خاك نفوذ كند و آنرا مرطوب سازد.

2-آبياري خاك

خاك بايد بخوبي آبياري شود و چون باعث مي شود كه ارگانيسمها به حرارت حساس تر شوند و به علاوه رطوبت باعث ميشود كه گرما سريع تر و در عمق بيشتري در خاك نفوذ كند.
خاك را مي توان پس از گذاشتن لوله هاي پلاستيكي بوسيله روش آبياري قطره اي آبياري كرد.
آبياري در زير سطح پلاستيكي معمولاً آفت ها را كمي زودتر و بمقدار بيشتري كنترل مي كند.
آبياري باراني، قطره اي بهترين نتايج را دارند. آبياري بايد بمقداري انجام كه آب روي خاك نايستد و تماماً نفوذ كند.

3-كندن شيار ( گودال )

مي بايست يك گودال به عمق 8-6 اينچ دور تا دور محيط كرت خود حفر كنيم كه براي قرار دادن لبه هاي پلاستيك درون آن مورد استفاده قرار ميگيرد.

4-پوشاندن

سطح خاك را با پلاستيكي كه توسط اشعه uv تشعشع ديد را مي پوشانيم. اين پلاستيك ها مي بايست شفاف باشند ( نه سياه و نه رنگي ) و داراي ضخامت 4-1 متر مي باشند.
پلاستيك را تا آنجا كه ممكن است مي كشيم و وقتي كاملاً در محل خود قرار گرفت گودال را از خاك پر مي كنيم و لبه هاي پلاستيك را مي پوشانيم.
اين كار باعث ميشود كه پلاستيك در جاي خود ثابت بماند و از رفتن هوا به زير آن يا دزيدن و حركت هوا در زير آن جلوگيري مي كند.
چنانچه از يك پلاستيك در لوله استفاده شود تأثير soil solarization بيشتر ميشود. و در اينصورت بهتر است كه يك فاصله هوايي بين دو لوله وجود داشته باشد. مي توانيم با قرار دادن دو جسم كوچك بين پلاستيكها اين فاصله را بوجود آوريم.
مدت زماني لازم است تا به سطح بالايي از كنترل برسيم بستگي به درجه حرارت دارد. با استفاده از پلي اتيلن شفاف نور خورشيد مستقيماً از پلاستيك عبور كرده و خاك را گرم مي كند.
پلاستيك شفاف و نازك به قطر 2-1 ميلي متر به نور خورشيد بيشتر اجازه مي دهد كه از آن عبور كند. پلاستيك شفاف و نازك بيشتر از پلاستيك سياه به اشعه خورشيد اجازه عبور مي دهد و خاك بيشتر گرم ميشود.
پلاستيك بمدت 8-4 هفته در گرمترين ماههاي تابستان در محل مورد نظر مي بايست قرار گيرد.
در كاروليناي جنوبي بهترين زمان برا ي انجام soil solarization از ماه ژوئن تا آگوست ميباشد.
ميزان موفقيت soil solarization بستگي به ميزان درجه حرارت خاك و ميزان تشعشع دارد.
افزايش زمان در زير soil solarization براي كرت مضر نيست. چنانچه نخواهيم كه زمين را زير كشت ببريم باقي گذاشتن پلاستيك ميتواند كنترل را بيشتر كند و بعنوان يك مانع بر عليه آلودگي مجدد عمل كند

5-بر داشتن پلاستيك وكشت

پس از اينكه كرت ما بمدت 8-4 هفته در معرض تشعشع خورشيد قرار گرفت مي توان سطح پلاستيكي را برداشت . برداشتن پلاستيك بايد با دقت خاص و بدون آسيب زدن به خاك همراه باشد . هيچگاه خاك را دوباره شخم نزنيم زيرا باعث مي شود بذرهاي گياهان هرز و ارگانيسمهاي بيماريزا كه در اعماق زمين بوده اند و تحت تا ثير حرارت قرار نگرفته اند دوباره كرت را آ لوده كنند . به همين دليل است كه آماده سازي خاك و اضافه كردن كودهاي شيميايي و يا قرار دادن تجهيزات سيستم هاي آبياري بايد قبل از پو شاندن سطح زمين بوسيلة پلاستيك صورت گرفته باشد رها سازي پلاستيك در محيط باعث الوده سازي محيط زيست ميشود .
پلاستيك پلي اتيلن شفاف قادر است كه در مقابل درجات بالاتري از حرارت نسبت به پلاستيك سياه مقاومت كند . ميتوان پلاستيك را برداشت و براي بار دوم ازآن استفاده كرد . براي استفاده مجدد از پلاستيك در برخي موارد براي گياهاني نياز به درجه حرارت بالاتري براي كشت دارند مي توان پلاستيك را به رنگ سفيد در آورد در مورد گياهاني به خاك خنك تري نياز دارند بايد به موقع پلاستيك را برداشت تا خاك قبل از كشت خنك شود زماني كه پلاستيك را برداشتيم مي توانيم كشت را شروع كنيم .

فاكتورهاي مؤ ثر در ميزان موفقيت :

مشخصات خاك مانند رنگ خاك ، ساختار و عمق تا ثير زيادي بر روي soil solarizationدارند. خاك تيره گرماي بيشتري را نسبت به خاك روشن جذب مي كند . خاكهاي داراي خلل و فرج باعث مي شود حرارت بخوبي از خاك عبور داده شود و حرارت به اعماق نفوذ كند
كنترل در چند اينچ بالايي خاك بسيار بهتر از اعماق خاك انجام مي شود و سطح كنترلي كه به دست مي آيد بستگي به تركيب ، طول مدت زمان انجام soil solarization ، ميزان درجه حرارت و ميزان حساسيت گروههاي علفهاي هرز به حرارت دارد قارچهايي مثل Rhizoctonia كه در 3-2 اينچ بالايي خاك زندگي مي كنند در اين روش بهتر كنترل ميشوند .
فوايد انجام soil solarization براي كنترل بيماريها:
انجام دادن soil solarization در ماههاي ژوئن يا ژولاي درجه حرارت خاك را تا 140 درجه فارنهايت در دو اينچي و 102 فارنهايت در 18 اينچي بالا مي برد . در نتيجه بسياري پاتوژنهاي بيماري زا حتي در عمق 18 اينچي از بين ميروند .
در كاليفرنيا پروژة soil solarization كنترل بسيار بالا و خوبي براي بيماريها به وجود آورده است . اين كنترل براي حد اقل يك فصل رويش ادامه مي يابد. برخي شواهد نشان ميدهد كه برخي از پاتوژنها ممكن است كه خاك soil solarization شده را دوباره كنند اما با سرعت كمتري نسبت به خاكهاي soil solarization شده اين عمل انجام مي شود .

كنترل علفهاي هرز:

بذر و جوانه هاي بسياري از علفهاي يكساله و چند ساله به روش soil solarizationكنترل شده اند.
بذر برخي از علفهاي هرز بسيار حساس به soil solarization هستند و برخي براي كنترل نياز به رطوبت بالا و پلاستيك كاملا پوشانده و نزديك به سطح زمين و تشعشع گرماي زياد براي كنترل دارند. كنترل گونه هاي علفهاي هرز زمستاني معمولاً براي بيش از يك سال امكان پذير است در حاليكه علفهاي هرزي مانند melilotus alba ،cyperus esculentus،c. rotundus نسبتاً كنترل مي شوند .
چنانچه soil solarization در فصلهاي سرد انجام شود معمولاً رشد علفهاي هرز افزايش ميث يابد و گاهي اوقات قبل از شخم زدن زمين soil solarization انجام مي شود.

كنترل نماتدها:

soil solarizationجمعيت نماتدها را كاهش مي دهد اما به قارچها و علفهاي هرز بيشتر اثر ميكند . نماتدها در برابر گرما مقاوم ترند و كنترل كردن آنها در خاكهايي با عمق بيشتر از 12 اينچ سخت است.
در نتيجه soil solarization در مورد گياهان با ريشه كوتاه و با غنچه هاي خانگي با صرفه تر است و معمولاً نبايد از آن براي كاهش جمعيت نماتدها به ميزان 99% -90 % درعمق 18 اينچ خاك استفاده كرد.

افزايش رشد گياه:

در مناطق شده گياهان معمولاً سريعتر رشد مي كنند و برگهاي بيشتري، با كيفيت تري از نظر ظاهر بوجود مي آورند.
اين پديده را ميتوان به از بين رفتن پاتوژنها و علفهاي هرز نسبت داد اما تا اندازه زيادي غير قابل توجيه مانده است.براي مثال زمانيكه از هر نوع آفتي عاري است
اگر پديده Soil solarization انجام شود باز هم رشد قابل ملاحظه اي در گياه مشاهده ميشود.
يك توجيه نسبي براي اين پديده را مي توان به تركيب چند مكانيسم ارائه داد:
1-به دليل اينكه زماني كه پاتوژنهاي اصلي كنترل مي شوند. پاتوژنهاي غيراصلي و كوچك هم كنترل مي شوند
2- در خاكي كه شده برخي از مواد مغذي قابل حل در آب مانند نيتروژن ، كلسيم(ca++ ) ، NH4,NO3) ),منيزيم( mg++ )افزايش مي يابد و بمقدار بيشتري در دسترس گياه قرار ميگيرد.
3-برخي از ميكروارگانيسم هاي سودمند مانند قارچهاي mycorrhizal و Trichoderma sp. و اكتينوميست ها و برخي از باكتري هاي مفيد طي فرايند soil solarization زنده مي مانند و سريع وارد خاك مي شوند كه اين علاوه بر از بين بردن پاتوژنها باعث افزايش تحريك رشد گياه مي شود.

ترميم خاك

سه روش اصلي براي پاکسازي خاک وجود دارد:
1-ميتوان خاک را تا عمق مشخصي حفر کرد از منطقه مورد نظر دور کرد و سپس آن را ترميم کرد.
2-ميتوان خاک را در همان منطقه اي که وجود دارد به صورت درجا ترميم کرد.
3-روش ديگر، روشي است که خاک را در منطقه نگه ميدارند و به آن مواد کمکي براي جلوگيري از گسترش آلودگي به گياهان، جانوران و انسان وارد ميکنند.
معمولاً براي جلوگيري از انتشار آلودگي خاک بر روي خاک پلاستيک بزرگي ميکشند تا آب باران به درون آن نفوذ نکند و آلودگي به ساير مناطق راه پيدا نکند.
روشهاي ترميم خاک شامل استفاده از آب براي خارج کردن آلاينده ها از خاک، استفاده از حلالهاي شيميايي يا هوايي، يا از بين بردن آلاينده ها با کمک سوزاندن، کمک به ارگانيسمهاي طبيعي براي شکستن اتمهاي آلاينده ها، اضافه کردن مواد به خاک براي محافظت آن و جلوگيري از انتشار آلودگي به ساير نقاط

تعريف الودگي خاک:

خاک يکي از منابع مهم و ارزشمند طبيعت است. بدون داشتن خاک سالم حيات و زندگي روي زمين امکانپذير نخواهد بود. 95% غذاي انسان از زمين حاصل ميشود. برنامه ريزي براي داشتن خاکي سالم و توليد کننده لازمه بقاي انسان است. ورود مواد، ارگانيسمهاي زيستي يا انرژي به درون خاک سبب تغيير کيفيت خاک ميشود. همين مسئله باعث ميشود که خاک از حالت طبيعي خود خارج شود.
خاک از دو بخش تشکيل شده است. يکي بخش زنده خاک و ديگري بخش مرده خاک ميباشد. بخش مرده خاک شامل سنگهاي هوازده و مواد معدني حاصل از پوسيدگي گياهان و جانوران ميباشد (که مواد آلي يا هوموس ناميده ميشود) و هوا و آب نيز در اين بخش قرار ميگيرند. اما خاک زنده، خاکي است که داراي جانوران کوچک همچون حشرات و کرمها است و در آن گياهان، قارچها، باکتريها و ساير ميکروبها قرار دارند. نمونه بارز خاک 50% مواد معدني و آلي و 50% هوا و آب دارد که فضاهاي خالي موجود در خاک را پر ميکند و ارگانيسمهاي زنده خاک را نگه ميدارد.
بر اثر فعاليتهاي مختلف انساني، خاک دچار آلودگي ميشود. اکثر اين آلودگي ها بر اثر تصادف وسايل نقليه اي که مواد آلوده کننده جا به جا ميکنند، اتفاق مي افتد.
آلوده کننده هاي ديگري که سبب آلودگي خاک ميشوند شامل اتومبيلها، کاميونها و هواپيماهايي هستند که زباله جا به جا نميکنند ولي موادي از قبيل سوخت حمل ميکنند، که بر اثر ريخته شدن و خارج شدن آنها از وسيله نقليه آلودگي خاک رخ ميدهد.
عواملي مانند فعاليتهاي انساني نيز باعث آلودگي خاک ميشوند. ريختن مواد سمي مانند انواع حلالها، مواد رنگي و شوينده ها آلودگي زمين و خاک را گسترش ميدهند.
خاک ها به عنوان پالاينده هاي طبيعت محسوب مي شوند . علاوه بر اينکه تأمين کننده مواد غذايي هستند ، خاصيت تصفيه کنندگي نيز دارد . اين خاصيت خاک در اثر خواص فيزيکي آنها ( عمل نفوذ آب از منافذ ) ، خواص شيميايي آنها ( جذب سطحي و تبخير ) و خواص زيستي آنها ( تجزيه و فساد مواد آلي ) حاصل مي گردد .

تجزيه خاك

تجريه خاك براي تمام محصولات كشاورزي اساس توصيه كودي مي‌باشد. نمونه‌هايي كه از مزارع آزمايشي گرفته مي‌شود از اهميت خاصي برخوردار است. چه اين نمونه‌ها اساس آزمايشات را تشكيل مي‌دهند. نمونه‌هاي خاك از نظر مقدار مواد غذايي و ساير مواد مربوطه مورد تجزيه قرار مي‌گيرند.

نمونه خاك

ايده‌آل‌ترين نمونه خاك بايستي حداقل 400 گرم وزن داشته باشد مگر اينكه مقدار بيشتر از 400 گرم درخواست شده باشد. نمونه‌ها بايستي داخل يك پاكت پلاستيكي ريخته شود و خود داخل پاكت ديگري قرار گيرد. اطلاعات هر نمونه را بايستي طوري روي پاكت نوشت كه پاك نشده و بتوان آن را خواند. اطلاعات بايستي شامل محل نمونه‌برداري، نام زارع يا مشتري و نوع محصول باشد.
به‌عنوان يك قاعده كلي مزارعي كه تا 10 هكتار وسعت داشته باشند را به‌عنوان يك واحد نمونه‌برداري مي‌توان محسوب كرد. با توجه به اين نكته كه كل مزرعه از بابت جنس خاك، نوع زراعت قبلي و نوع كود استفاده شده يكسان باشد. مزارع بزرگ و مزارعي كه از يك‌دستي برخوردار نيستند بايد به قطعات كوچكتر يك‌دست تقسيم و از هر قسمت جداگانه نمونه‌برداري كرد.
وسايل مورد نياز نمونه‌برداري
1- مته نمونه‌برداري چرخشي (در صورت در دسترس نبودن بيل و يا بيلچه ترجيحا" از جنس ضدزنگ)
2- سطل پلاستيكي بزرگ
3- پاكت پلاستيكي نمونه‌برداري
4- برچسب بزرگ

نمونه‌برداري از خاك باغات مركبات و ميوه‌جات

نمونه‌اي كه به آزمايشگاه‌هاي فوسين ارسال مي‌گردد بايستي نماينده تمامي منطقه‌اي باشد كه در آن آزمايش پياده مي‌گردد. زمين محل آزمايش بايستي كاملاً يكنواخت بوده و هيچ تفاوت آشكاري در آن ديده نشود. براي تهيه يك نمونه بايستي در مسيري به شكل " w " در سطح مزرعه نمونه‌هاي فرعي تهيه گردد.
توصيه مي‌شود كه براي تهيه هر نمونه 20 تا 30 نمونه فرعي گرفته شود. نمونه‌هاي فرعي بايستي كاملاً مخلوط شده و از آن يك نمونه 400 گرمي براي ارسال به آزمايشگاه تهيه شود.
مسير گرفتن نمونه‌هاي فرعي

نمونه‌برداري خاك براي باغات مركبات وميوه‌جات بايستي از عمق 25 تا 30 سانتيمتري تهيه گردد و قبل از نمونه‌برداري پنج سانتيمتر از  پوشش روي خاك برابر شكل زير كنار زده شود.

در باغات مركبات و ميوه‌جات تهيه نمونه‌هاي فرعي بايستي به روش " w " شكل باشد و محل گرفتن آنها بايستي از محيط اطراف برابر شكل زير باشد.نمونه‌برداري بايستي از منطقه‌اي در زير تاج درخت گرفته شود.

نمونه‌ها بايستي طوري از زمين اطراف درخت گرفته شود كه نماينده خاك پاي درخت باشد. قابل توجه است كه خاك بين رديف درختان وضعيت متفاوتي از خاك زير درخت دارد. بايستي بخاطر داشت كه وسائل نمونه‌برداري طوري تميز باشد كه مانع آلودگي نمونه‌ها گردد. همچنين نمونه‌برداري نبايستي بعد از كود پاشي صورت گيرد.

محل آزمايش

نمونه خاك بايستي نماينده منطقه مورد آزمايش باشد. شرايط منطقه مي‌بايست يكنواخت باشد. اندازه مزرعه آزمايشي با توجه به روش مصرف فرآورده و همچنين هدف آزمايش كه تحقيقاتي و يا ترويجي باشد متفاوت است.
طرز نمونه‌برداري از خاك مزارع

1-انتخاب مسير نمونه‌برداري

با استفاده از شكل W مي‌توانيم مسير نمونه‌برداري خود در مزرعه را تعيين كنيم. با توجه به شكل‌هاي پايين Wفرضي را طوري روي زمين تصوير مي‌كنيم كه شروع و پايانش دور از محل ورود به مزرعه باشد و همچنين از نقاطي كه نمايانگر كل زمين نيست نيز نگذرد (مثل كنار پرچين‌ها، محل انبار شده كود حيواني، محل‌هاي آغشته به ذغال و خاكستر چوب و غيره).

2-چگونگي انجام عمل نمونه‌برداري

در مسير W فرض شده بر روي زمين حداقل 20 نمونه (و نه به هيچ وجه كمتر) با فاصله‌هاي مناسب به شرح زير برمي‌داريم. ابتدا 5 سانتيمتر رويه خاك را كاملاً كنار مي‌زنيم كيلو از خاك در عمق 15 سانتيمتري (15 سانتيمتر بعد از برداشتن 5 سانتميتر رويه خاك) را برداشته داخل سطل پلاستيكي مي‌ريزيم.
بنابراين حداقل بيست بار نمونه‌برداري حدود 10 كيلوگرم خاك داخل سطل است. خاك داخل سطل را به‌خوبي به‌هم مي‌زنيم و سعي مي‌كنيم خاكي از درون سطل بيرون نريزد از خاك مخلوط شده داخل سطل بيشتر از نصف كيسه پلاستيكي نمونه‌برداري (حدود 1000-750 گرم) را پرمي‌كنيم و سر كيسه را محكم مي‌بنديم. سپس روي كيسه برچسب زده، مشخصات مزرعه از قبيل جنس خاك، نوع محصول، محصول مورد كشت در آينده، كشت قبلي، اسم مزرعه، محل مزرعه، تاريخ نمونه‌برداري و نام نمونه‌بردار را ذكر مي‌كنيم.

نكات كلي و مهم در نمونه‌برداري

1-خاك نمونه‌برداري شده نمي‌بايست حاوي برگ و ساقه گياهان باشد.
2-قبل از شروع به نمونه‌برداري از تميز بودن وسايل نمونه‌برداري (مته يا بيل، بيلچه، سطل) مطمئن شويم.
3- بعد از دادن كود به زمين نمونه‌برداري نكنيم. بهترين زمان نمونه‌برداري بعد از برداشت محصول است.
4- يكي از مهمترين نكات اطمينان از صحت مشخصات ذكر شده بر روي برچسب است.
ژئواستاتيستيك شاخه اي از علم آمار كاربردي است كه با استفاده از اطلاعات حاصله از نقاط نمونه برداري شده، قادر به ارائه مجموعه وسيعي از تخمينگرهاي آماري بمنظور برآورد خصوصيت مورد نظر در نقاطي كه نمونه برداري نشده اند مي باشد. يكي از ابزار مطالعات ژئواستاتيستيكي تابعي آماري بنام واريوگرام است كه امكان تجزيه و تحليل ساختار، مقياس و شدت تغييرات مكاني متغيرهاي ناحيه اي را فراهم مي آورد. چنانچه واريوگرام بدرستي تعيين گردد از آن نه تنها جهت تخمين آماري بلكه بمنظور طراحي و اصلاح شبكه نمونه برداري نيز مي توان استفاده كرد. بطور كلي كريجينگ را مي توان يك تخمينگر ممتاز بحساب آورد زيرا نه تنها منجر به تخمين نااريب مي شود بلكه برآوردي از حداقل خطاي تخمين نيز ارائه مي دهد. وجود انواع مختلف تكنيك هاي كريجينگ (مانند كريجينگ معمولي، كوكريجينگ، كريجينگ گسسته و ...) باعث انعطاف پذيري و دامنه وسيع كاربري ژئواستاتيستيك در تجزيه و تحليل بسياري از مسائل موجود در علوم محيطي شده است

خصوصیات و کاربرد مهندسی خاکها

بطور کلی از نظر مهندسی ساختمان و مکانیک خاک به مجموعه مواد سنگی که نتواند بیش از 14 کیلوگرم
بر سانتیمتر مربع فشار را تحمل نماید، خاک گفته می شود.این معیار یک قراداداست و هیچگونه مبنای علمی ندارد .در عرف به ماد ریز دانه ، خاک گفته می شود.در زمین شناسی تعریف خاصی برای خاک وجود ندارد.
اجزای تشکیل دهنده توده خاک را می توان به شرح ذیل خلاصه نمود:
1-کانی ها 2- آب 3- هوا 4- بقایای موجود زنده 5- موجودات زنده
مواد معدنی خاک دارای ابعاد و اندازه مختلفی است و خاک با تکیه بر ابعاد و اندازه مواد معدنی مشخص می شود.
فراوان ترین ماده معدنی خاک عبارتند از:
کوارتز( سیلیس) اکسید سیلیسیم
فلد سپات( سیلیکات مضاعف آلومینیوم با سدیم یا پتاسیم ویا کلسیم)
ورقه های میکا ( سیلیکات فرو منیزیم)
کلسیت ( کربنات کلسیم)
گچ( ژیپس و اندریت)
دو لومیت (کربنات مضاعف کلسیم و منیزیم)
گاهی کانیهای آهن (عمدتاً اکسیدهای آهن)مواد آلی هوموس نام دارد با وجود مواد آلی( هوموس )، رنگ خاک سیاه و خاکستری و قهوه ای خواهد بود. ترکیب هوای درون خاک با وجود زمین یکی نیست. فعل وانفعالات درون خاک با جو زمین یکی نیست.فعل وانفعالات درون خاک باعث می شود که مقدار گاز کربنیک هوای داخل خاک به مراتب بیشتر از هوای خارج آن باشد.ترکیب شیمیایی آب دائماً در حال تغییر است.آب زیر زمینی مواد غذایی را حل و شرایط جذب آن را توسط گیاهان فراهم می سازد.در چنین مواردی اگر مقدار مواد معدنی زیاد باشد خاکها از نوع سفید قلیایی خواهد بود واگر
مقدار هوموس خاک زیاد باشد خاکهای تورب دار و اگر مقدار مواد معدنی و آلی هر دو کم باشد خاکهای ماسه ای گسترش می یابد.

رده بندی خاکها:

خاکها را از دیدگاه های مختلف و بر حسب کاربرد طبقه بندی می کنند .مانند:
رده بندی از نظر ذرات تشکیل دهنده آن
طبقه بندی از نظر منشاء تشکیلات
رده بندی از نظر ترکیب شیمیایی و عناصر تشکیل دهنده آن
طبقه بندی از نظر کاربرد در کشاورزی
رده بندی از نظر کاربرد در کارهای ساختمانی
طبقه بندی از دیدگاه توسعه جغرافیایی
* در این قسمت به توضیح وتشریح دو نوع طبقه بندی که در رشته های ساختمان و راه وعمران کاربرد دارد اکتفا می شود:
طبقه بندی از نظر منشأتشکیل
منشأ اصلی خاکها ، سنگهای سه گانه آذرین ،رسوبی،دگرگونی می باشدکه از منظر فرآیند تشکیل ،
این خاکها به دو دسته تقسیم می گردند:خاکهای انتقالی وخاکهای درجا

1-خاکها ی انتقالی

این خاکها به وسیله عوامل انتقال از قبیل ، آب ،یخچال، بادو غیره از جای تشکیل به محل دیگری انتقال یافته و ته نشین شده اند.خاکهای انتقالی به چندین دسته تقسیم می شوند:
آبرفتهای رودخانه ای : عامل انتقال در این رسوبات،آب رودها ،سیلابها و نهرهااستو مواد تخریبی را آب با خود حمل می کند و در جای دیگری با بافت فیزیکی جدید بر جای می گذارد.از مبدأ به طرف مقصد مواد شروع به ته نشین شدن می نمایند.دانه های درشتتر در ابتدا و دانه های ریز تر درشیبهای کمتر رسوب می نمایند.خصوصیات اینگونه آبرفتها به شرح زیر می باشد:
الف- سنگدانه ها در این رسوبات گرد گوشه اند
ب- رسوبات دارای لایه بندی است
ج- عموماً لایه ها از نظر بافت (درشت –متوسط –ریز) بطور متناوب رسوب نموده اند.
تناوب لایه بدی معلول جریانهای سریع وکند آب در فصول مختلف سال می باشد.البته لایه لایه بودن می تواند معلول رسوب گذاری سیلابهای موقت نیز باشد.
2-رسوبات آبعای شیرین دریایی:مواد ته نشین شده در این مکان شامل دو خاستگاه است. قسمتی از آن مربوط به موادی است که از طریق حمل رودها وارد آن می گردد و بخشی از آن مربوط به تخریب ساحل دریاچه های آب شیرین است.تبخیر دراینگونه محیطها نسبتاً کم است.از رسوبات تبخیری که در بخش سنگ شناسی شرح آن گذشت در این محیطها کمتر دیده می شود.
رسوب گذاری در دریا نیز تابع عمق می باشدرسوبات درشت نزدیک ساحل و رسوبات ریزتر در عمقهای پائین تر قرار می گیرند. به طور کلی خصوصیاتی که برای آبرفتهای رودخانه ای برشمرده شد در این رسوبات نیز دیده می شود.تناوب لایه بندی معلول پیشروی وپسروی آب دریا است.
رسوبات آبهای شور دریایی:علاوه بر مواد حمل شده توسط آبهای جاری و تخریب ساحل ،رسوبات تبخیری و شیمیایی نیز در این محیطها به وفور وجود دارند:مارن
آب دریاها پیشروی وپسروی در ساحل دارد.این عمل باعث تغییر عمق سبت به سطح دریا و نتیجتاً تغییر نوع رسوب گذاراری است.هنگام پیشروی آب به طرف ساحل نقاطی که در تصرف آب نبوده در محیط رسوب گذاری وا قع می شوند . لذا رسوباتی که قبلاٌ در ساحل ته نشین می شدند حال در منطقه آب فرا گرفته رسوب می نمایند . با این تر تیب روی رسوبات ساحلی قبلی رسوباتی ریز تر مربو ط به ناحیه عمیق تر رسوب می نماید در هنگام عقب نشینی دریا حالت عکس اتفاق می افتد . تکرار پیشروی وعقب نشینی دریا باعث لایه بندی محیط دریایی می شود که حالت تناوب مواد دارد .
خاکهای یخچالی : عمل انتقال توسط یخچالهای طبیعی صورت می گیرد . رسوبات بر جای مانده مورن نام دارد . این رسوبات دارای مشخصات کلی زیر می باشند :
1-رسوبات مورنی فاقد لایه بندی می باشند.
2- عموماٌ سنگدانه ها مخطط می باشند .
3-سنگهای سرگردان در این رسوبات دیده می شود . سنگهای سرگردان سنگهایی هستند که در قلل مرتفع در میان یخچال قرار می گیرند و پس از انتقال یخچال به نقاط کم ارتفاع تر و ذوب یخچال سنگها در میان رسوبات ریز بر جای می مانندکه از نظر اندازه همخوانی با سنگدانه های اطراف خود ندارنند.
4-خاکهای باد رفتی: عامل انتقال در تینگونه رسوبات ، باد می باشد .در سواحل اقیانوسها ، دریاها ،دریاچه ها،رودخانه های بزرگو بیابانهااین رسوبات بر جای گذاشته می شود.تپه های ماسه ای ساحلی و تپه های ماسهای صحرایی و بیابانی از جمله این رسوبات هستند. خصوصیات عمومی این رسوبات به شرح زیر است:
1-سنگدانه ها ریز هستند
2-ازنظر تراکم ،توده خاک سست است
3-دانه ها در اثر حمل وسایش ،گرد گوشه شده اند
4-در هر مکان قطر سنگدانه ها بهم نزدیک می باشد و تقریباً بافت خاک یکنواخت است
5-در بسیاری از نقاط بیابانی ،این رسوبات به نحوی ته نشین میشوند که تشکیل خاکهای رمبنده و" مسئله ساز"را می دهد که در مطالعات ژئو تکنیک و بررسی توانمندی زمین از نظر تحمل بار ،باید مورد توجه خاص قرار گیردو در صورت نیاز و اجبار به استفادهاز چنین زمینهایی لازم است با روشهای مهندسی زمین اصلاح و بهینه گرددسپس بار گذاری روی آن صورت گیرد.
این توده های خاک که عموماً سیلتی هستندبه نام لس معروفند.ضخامت این رسوبات در صحرای گپی چین ،بالغ بر 400 متراست.
سیلیسیم دارای 4 ظرفیت مثبت است با 5 ظرفیت منفی گوشه های چهار وجهی مجموعه واحد سیلیکا ،دارای یک بار منفی است زیرا از چهار اکسیژن سیلیکا ،سه یون اکسیژن با سه سیلیکای دیگر پیوند اشتراکی داردو سهم ظرفیتی این سه اکسیژن برای هر سیلیکا 3- می شود که با2- اکسیژن راس سیلیکا ،جمعاً 5- ظـرفیت منفی اکسیژن در مجموعه وجود دارد.

2- واحد گیبسیت Al(OH)

واحد گیبسیت که همان اکسید همان اکسید آلومینیوم می باشد دارای ساختمان 8 وجهی است .در واقع شکل آن دو هرم مربع القاعده که از طریق قاعده بهم چسبیده انداست.که در گوشه ها ی آن یونOH منفی قرار دارد و در مرکز ساختمان 8 وجهی گیبسیت ،یون آلومینیوم مثبت می باشد.واحد گیبسیت دارای بار مثبت است زیرا هر یون هیدروکسیل OH پیوند اشتراکی (کووالانسی ) با دو هیدروکسیل از دو گیبسیت دیگر دارد.بنا براین سهم ظرفیت منفی هر هیدروکسیل برای هر گیبسیت 1/3 - خواهد بودبا توجه به اینکه آلومینیوم با ظرفیت 3 مثبت در مرکز هیدروکسیل قراردارد با 2 ظرفیت منفی OH های آن (-1/3*6=-2) بار مجموعه گیبسیت 1 مثبت می شود.
در صورتی که شبکه بوجود آورنده سیلیکات هیدراته آلومینیوم (رس) دارای تعداد مساوی سیلیکا و گیبسیت باشدمجموعه این کانی از نظر بار الکتریکی خنثی خواهد بود،در حالیکه چنین نیست و تعداد سیلیکا از تعدادگیبسیت بیشتر است لذا این مجموعه دارای بار منفی می باشد.
سطوح ذرات (ورقه های )رس دارای بار منفی است و وجود بار ذره ای منفی سبب جذب یونهای مثبت آب و قرار گرفتن آنها در فضاهای خالی بین دانه ای میشود.مولوکولهای آب به دلیل پیوند هیدروژنی و قطبی بودن ،جذب سطح ذرات رس که بار منفی دارد می شوندو در اطراف ذرات باقی می مانند.بنابراین توده کانی رس به دلیل سطح زیاد و بار الکتریکی منفی می تواند آب زیادی را جذب و در خود نگهدارد.
لازم به ذکر است ه ذراتی وجود دارند که از نظر اندازه ،هم اندازه رس هستند ولی خواص و رفتار رس را ندارندو رفتار وحالاتی که رس از خود نشان میدهدخاص ساختمان فیزکو شیمیایی رس می باشد.
جذب آب به وسیله یک کانی دو پارامتر عمده لازم داردکه عبارتنداز: سطح نیروی جذب در رسها این دو پارامتر جایگاه ویژه ای دارند.نیروی جاذبه پولکها به دلیل دارا بودن بار منفی و سطح مخصوص زیاد آنها عامل بسیار مهمی برای جذب و نگهداری می باشد.
و-پیت(Pit ) : خاکی است تشکیل یافته از اجزاء میکروسکوپی حاصل از تجزیه بقایای گیاهان که بسیار تراکم پذیر وتغییر شکل پذیر است.نشست آن سالیان متمادی ادامه پیدا میکند لذا احداث ساختمان بر وری چنین خاکی جایز نیست و باید این خاک برداشته شودو به جای آن خاک منتخب ریخته و متراکم گردد.
توضیح1) به تخته سنگها و قلوه سنگها و شن و ماسه اصطلاحاً مصالح سنگی درشت دانه و به سیلت (لای) و رس مصالح سنگی ریز دانه گفته می شود.
توضیح2) نامگذاری مخلوطها: اغلب در صحرا مصالح سنگی مخلوطی از دو یا بیشتر موادذکرشده در طبقه بندی از نظر مواد تشکیل دهنده می باشد. بنابراین برای بیان نام و معرفی مخلوط مصالح سنگی باید ترتیبی وجود داشته باشد.که این ترتیب به شرح زیر است: در زبان فارسی نام بخشی از مواد که از همه بیشتر است اول سپس نام بخشی از مواد که از همه بیشتر است اول سپس نام بخش کم و بعد کمتر وسپس کمترین ذکر می گردد.مثلاً اگر مخلوطی 60% شن و 25% ماسه و 15% لای داشته باشد نام فارسی آن شن ماسه ای لای دار و معرفی آن به زبان انگلیGravel Silty Sandy است.
تشخیص میزان درصد مواد در صحرا تقریبی و بیشتر مقایسه ای است و بر اساس تجربه و دید مهندسی صورت می گیرد مقدار درصد دقیق مواد تشکیل دهنده مخلوط در آزمایشگاه و از طریق آزمایش دانه بندی است و برای طبقه بندی خاک با توجه به میزان خاصیت پلاستیسیته آن صورت می پذیرد.
توضیح 3) مقاومت ظاهری خاک: توده های خاک و زمین ها را از نظر مقاومت ظاهری چنین معرفی می نمایند:
الف-خاکهای درشت دانه : (مخلوط قلوه سنگها ،شن ، ماسه و غیره که بیش از 50% سنگدانه های آن درشت تر از 074/0 میلیمتر است) این خاکها بسته به میزان ترکم به گروههای زیر تقسیم می شوند:
1-سست (غیر متراکم ( Loos )
2-متوسط ( Medium )
3-متراکم (Dense )
4-خیلی متراکم ( Very Dense )
ب- خاکهای ریز دانه( مخلوطی که 50% یا بیشتر از 50% سنگدانه های آن ریزتر از 074/0 میلیمتر است) این خاکها بر اساس سفتی (قوام) بشرح زیر تقسیم می شوند:
1-نرم ( Soft )
2-متوسط (Mediom )
3-سفت ( Stiff )
4-بسیار سفت(سخت ( Hard )
5-خیلی سخت ( Very Ha

منابع:

1-http://forum.p30world.com
2-http://forum.jtkhco.com
3-http://www.crop.blogsky.com
4-http://daneshnameh.roshd.ir

/س