التربة

فيزيائية التربة

          هناك العديد من الخواص الفيزيائية، التي تتحكم في مدى صلاحية التربة للزراعة، وتشييد المنشآت، والسير عليها. ومن أهم هذه الخواص الفيزيائية: قوام التربة، وبناؤها، وكثافتها، وتماسكها، ومساميتها، ونفاذيتها، وحرارتها، وتهويتها، وسطحها النوعي، ومحتواها الرطوبي.

أ.

قوام التربة Soil Texture

          يقصد بقوام التربة التوزع الحجمي النسبي لناعم التربة (حبيبات التربة المعدنية، التي يقل قطرها المكافئ عن مليمترين). ويعد قوام التربة من أهم خواصها المورفولوجية؛ اذ يسهل ملاحظته وتحديده، في الحقل. ويتكون ناعم التربة من مخلوط الرمل Sand، والغرين Silt، والطين Clay. ويُحدد قوام التربة، إلى مدى بعيد، العديد من خواصها الفيزيائية الأخرى، كمعدل رشح الماء في التربة، ومدى احتفاظها به، ومقدار تهوية التربة وتماسكها. ويعد النظام الأمريكي، لتحديد فئات الأحجام المختلفة لحبيبات التربة، هو الأكثر شيوعاً بين النظُم الأخرى؛ لما يمتاز به من عدد أكبر للفئات؛ ما يعطي مرونة أكبر .

1-

تحديد قوام التربة

          تحدد نسب الرمل والغرين والطين في المعمل، بعد التخلص من المادة العضوية، وغسل الأملاح والمواد اللاحمة، وتفريق الحبيبات، ثم فصل الحبيبات في حجم الرمل، باستخدام مناخل ذات فتحات، لا يقل قطرها عن 0.05مم. أما الغرين والطين، فيفصلان بوساطة الترسيب في الماء، باستخدام طريقة الهيدروميتر، وتطبيق قانون ستوكس . ومن نسب الرمل والغرين والطين، يحدد قوام التربة، باستخدام مثلث القوام ؛ وهو مثلث متساوي الأضلاع، يمثل كل ضلع فيه النسبة الوزنية لإحدى المجموعات الحجمية، كنسبة مئوية، ابتداءً من صفر حتى 100%. فالضلع الأول للمثلث، يمثل نسبة الطين ( أقل من 0.002مم) في عينة التربة، والضلع الثاني يمثل نسبة الغرين ( 0.002مم-0.05مم). والضلع الثالث، يمثل نسبة الرمل (0.05-2مم). ويقسِم مثلث قوام التربة الترب إلى اثني عشر قسماً، حسب النظام الأمريكي الحديث.

          وبين الأقسام الاثني عشر لقوام التربة، الواردة في العمودين الأخيرين، في الجدول الآنف، يوجد ثلاثة أقسام رئيسية، موضحة في العمود الأول. أما أقسام القوام الأخرى، فهي حالات وسطية، من الأقسام الثلاثة الرئيسية.

أ-

الترب الرملية

          وهي الترب، التي تحتوي على أكثر من 70% من وزنها رملاً؛ لذا، تكون حبيباتها فردية، مفككة، ومكونة أساساً من معادن السليكات الأولية، وخاصة معادن المرو (معدن المرو Quartz SiO2: أحد معادن السليكات الشبكية، وأحد المكونات الرئيسية للصخور النارية الحمضية) والفلسبارات (معادن الفلسبار Feldspars ، مجموعة من المعادن، تنتمي إلى معادن السليكات الشبكية Tectoslicates ، وتشكل جزء كبير من الصخور النارية الحمضية. وتنقسم إلى قسمين هما: فلسبارات البلاجوكليز Plagioclase Feldspars ومن أهمها معدن الألبايت Albite NaAlSi3O8 ، والأنورثايت Anorthite CaAl2Si2O8 ، وفلسبارات البوتاسيوم -K Feldspars ، وأهمها معدن الميكروكلاين Microcline KalSi3O8 والأورثوكليز Orthoclase KalSi3O8)؛ إضافة إلى معادن الكربونات (معادن الكربونات: هي مجموعة من المعادن تشكل الكربونات CO=3 وحدة البناء الأساسية فيها. وأهم معادن الكربونات الكالسايت Calcite CaCO3 ، والسدرايت Sidarite FeCO3 ، والماجناسايت Magnesite MgCO3 ، والدولومايت Dolomite CaMg(CO3)2.)، ولا سيما الكالسايت (كربونات الكالسيوم). وتتصف الترب الرملية بالنفاذية العالية (حركة المياه فيها سريعة)، وذلك بسبب اتساع حجم الفراغات بين الحبيبات؛ ما يقلل من قوة الاحتكاك والقوى الكهروستاتيكية. أما قدرة التربة الرملية على الاحتفاظ بالماء، فهي منخفضة جداً، أي أن نسبة الرطوبة فيها، سواء عند السعة الحقلية Field capacity، أو عند نقطة الذبول الدائم Permanent wilting point،هي قليلة؛ ولذلك، تكون كمية الماء الميسر available water فيها للنبات، قليلة جداً . كما أن قدرة الترب الرملية على الاحتفاظ بالمواد الغذائية منخفضة، نظراً إلى انخفاض نشاطها الكيماوي. ولا تبدي الترب الرملية تمدداً وانكماشاً ملحوظين، بالتبليل والتجفيف، نظراً إلى قلة معادن الطين فيها.

ب-

الترب الطميية

          وهي الترب، التي تحتوي على نسب متقاربة من الطين (7-27%)، والغرين (28-50%)، والرمل (23-52%). وتعد الترب الطميية حالة وسطية، بين التربة الرملية والتربة الطينية.

ج-

الترب الطينية

          وهي الترب، التي لا يقل محتواها من الطين عن 40% بالوزن. وتكون قدرتها على الاحتفاظ بالماء (السعة الحقلية)، والمغذيات، عالية جداً. لكن الماء الميسر للنبات، في هذه الترب، قليل؛ نظراً إلى ارتفاع قيمة نقطة الذبول الدائم . أما نفاذية الترب الطينية للماء والهواء، فهي ضعيفة جداً.

2-

الاستدلال على قوام التربة، في الحقل

          من الممكن الاستدلال على قوام التربة في الحقل، بملاحظة مدى قابلية التربة الرطبة للتشكل، ومدى تماسكها والتصاقها ونعومتها، باستخدام جدول معد لذلك .

          وهناك بعض المتغيرات، التي تؤثر في دقة الاستدلال على قوام التربة، في الحقل؛ أهمها:

أ-

نسبة المادة العضوية

          يكون تأثير المادة العضوية محدوداً، في الاستدلال على قوام التربة؛ إذا كانت نسبتها محدودة. أما إذا كانت نسبة المادة العضوية عالية، فإن ذلك يعطي التربة ملمساً أكثر نعومة؛ وهو الصفة المميزة للغرين.

ب-

نوعية معادن الطين

          هناك اختلاف كبير في الخصائص الفيزيائية، بين معادن الطين؛ مما يجعل لنوع معدن الطين السائد في التربة، تأثيراً كبيراً في مقدرة الاستدلال على قوام التربة، في الحقل. فمعدن المونتمورولونيت Montmorillonite، مثلاً، يمتص كميات كبيرة من الماء، بين رقائقه، تفوق ما تمتصه معادن الطين الأخرى، مثل الكالينايت (معدن الكالينيت Koalinite هو أحد معادن الطين من النوع 1:1 المنتمية إلى فئة السليكات الصفائحية. وصيغته الكيميائية هي Al4Si4O10(OH)8)Kaolinite؛ ما يجعل التربة، التي يسود فيها معدن المونتمورولونيت، تبدو وكأنها أكثر محتوى من الطين، من تربة أخرى، تحتوى على نسبة الطين نفسها؛ إلا أن معدن الطين السائد فيها، هو معدن الكالينايت.

ج-

شكل الحبيبات

          كلما كانت حبيبات التربة تميل إلى الاستدارة، مثل الرمال، التي تنقلها الرياح، كان ملمسها أنعم من تربة، حبيباتها أقل استدارة؛ كما هو الحال في الترب، التي يرسبها الجليد والشواطئ والأنهار.

ب.

كثافة التربة Soil Density

          كثافة التربة، هي كتلة المادة الصلبة من التربة لحجم معين. ويعبر عنها بطريقتين، هما: الكثافة الحقيقية والكثافة الظاهرية.

1-

الكثافة الحقيقية Particle Density

          الكثافة الحقيقية للتربة، هي كتلة المواد الصلبة فيها، بالنسبة إلى حجم الحبيبات، من دون الفراغات. وتحسب كما يلي:

كتلة المادة الصلبة، بعد التجفيف (جرام)

الكثافة الحقيقية للتربة =

___________________________

حجم المادة الصلبة (سم3)

          وتختلف الكثافة الحقيقية، من تربة إلى أخرى، حسب نوعية المعادن، ونسبة المادة العضوية. فنظراً إلى الكثافة المنخفضة للمواد العضوية (1.3 ـ 1.5 جرام/سم3)، مقارنة بالمادة المعدنية، فإنه كلما ازدادت نسبة المادة العضوية في التربة، قلت الكثافة الحقيقية لتلك التربة. أما الجزء المعدني، من المادة الصلبة في التربة، فيناهز متوسط كثافته 2.7 جرام/ سم3؛ وهي قريبة من كثافة معدن المرو (الكوارتز) Quartz، الذي يسود في الترب الرملية. إلا أنه يوجد اختلاف كبير، بين كثافة المعادن  فكلما ارتفعت نسبة العناصر الثقيلة في المعدن، مثل الحديد Fe، كانت كثافته عالية، مثل معدن الهيماتيت Fe2O3، الذي تقدَّر كثافته بنحو 5 جرام/سم3. لذا، فإن التربة، التي تحتوي على نسبة مرتفعة من أكاسيد الحديد، تكون كثافتها أعلى من كثافة التربة المكونة، أساساً، من معادن الكوارتز والفلسبارات.

2-

الكثافة الظاهرية Bulk Density

          الكثافة الظاهرية، هي نسبة كتلة المادة الصلبة من التربة، بعد تجفيفها، إلى حجمها الكلي، بما في ذلك الفراغات. وتحسب كما يلي:

 

 

كتلة المادة الصلبة الجافة (جرام)

 

الكثافة الظاهرية للتربة =

_________________________

 

 

الحجم الكلي للتربة (سم3)

          وبما أن الكثافة الظاهرية للتربة، تستخدم الحجم الكلي للتربة (حجم المادة الصلبة، وحجم الفراغات مجتمعة)، فإنها تكون، دائماً، أقل من كثافتها الحقيقية. وتتأثر الكثافة الظاهرية للتربة بالعوامل، التي تؤثر في الكثافة الحقيقية (نوع المعادن، ونسبة المواد العضوية)؛ إضافة إلى العوامل المؤثرة في مسامية التربة، مثل قوام التربة، وبنائها، وتراصّ حبيباتها. فكلما ازدادت مسامية التربة، قلت كثافتها الظاهرية؛ لذلك، تكون الترب الطينية، العالية المسامية، أقل كثافة ظاهرية من الترب الرملية.

ج.

مسامية التربة Soil Porosity

          تعرف مسامية التربة، بأنها نسبة حجم مسام التربة، المشغولة بالماء والهواء، إلى حجمها الكلي (حجم المواد الصلبة، وحجم الفراغات معاً). وتحسب كما يلي:

 

 

حجم المسام

 

مسامية التربة =

_________________

 

 

الحجم الكلي للتربة

       أو

 

 

الكثافة الظاهرية

 

مسامية التربة = 1 -

_________________

 

 

الكثافة الحقيقية

          ويتحكم في مسامية التربة العديد من العوامل، أهمها:

1-

طريقة تراصّ حبيبات التربة

          لو كانت حبيبات التربة كرات متساوية الحجم، لكان تراصّها المكعبي البسيط Cubic، أعلى مسامية من تراصّها على هيئة سداسي موشوري Rhombohedral . ففي الحالة الأولى، تلامس كل كرة ست كرات أخرى، وتكون المسامية 47.65%؛ بصرف النظر عن قطر الكرات. أما الحالة الثانية، فتنتج أكثف تعبئة ممكنة للكرات المتساوية الحجم، وتكون المسامية 25.95%. والتربة الطبيعية، لا يمكن أن تكون متراصة بإحدى هاتين الطريقتين، 100%؛ إلا أن حبيبات التربة، كلما كان تراصّها أقرب إلى التراصّ المكعبي، أعلى كانت مسامية من تلك التي يدنو إلى التراصّ السداسي الموشوري.

2-

مدى تجانس حجم حبيبات التربة

          كلما كان حجم حبيبات التربة متجانساً، كانت مساميتها أعلى؛ والعكس صحيح؛ لأنه عندما تكون الحبيبات ذات أحجام مختلفة، فإن تلك الأصغر حجماً، تستقر في الفراغات، بين مثيلاتها الأكبر حجماً؛ ما يقلل من مسامية التربة .

          وغالباً ما تكون الترب الطينية، أعلى مسامية من نظيراتها الرملية، وأقل مسامية من تلك العضوية. وتراوح مسامية الترب الرملية بين 0.25 و0.5، والترب الطميية بين 0.3 و0.6، والترب الطينية بين 0.3 و0.75، والترب العضوية بين 0.8 و0.85.