أ-

التجوية الجيوكيماوية للمعادن الأولية

         تؤثر نوعية المعادن الأولية، المكونة للصخور، التي اشتقت منها التربة، في ملوحة هذه الأخيرة. ذلك أن المعادن، التي تحتوي على نسبة كبيرة من أيونات الصوديوم Na⁺، والكالسيوم Ca²⁺، والبوتاسيوم K⁺، والمغنيسيوم Mg²⁺، والكلور Cl^- ، والكربونات CO₃⁼، البيكربونات HCO^-3، والسولفات SO₄⁼ ، تسفر تجويتها جيوكيماوياً تركّز الأملاح في محلول التربة؛ كما في المثال التالي، الذي يوضح التحلل المائي (hydrolysis) لمعدن الألبايت، NaAlSi₃O₈، نتيجة غزو كاتيونات الهيدروجين (H⁺)، الصغير الحجم، العالي الشحنة، لبنائه البلوري، خروج أيون الصوديوم إلى المحلول المائي:

         وسرعان ما تُغسل الأملاح من قطاع التربة، في الأقاليم الرطبة، حيث معدل التساقط السنوي، يفوق كثيراً معدل البخرنتح الإمكاني؛ إذ تتسرب فيها، فتزيل أملاحها، التي خلفتها التجوية. أما في الأقاليم، الجافة وشبه الجافة، حيث يفوق معدل البخرنتح الإمكاني معدل التساقط السنوي، فإن الأملاح، تبقى في التربة؛ ما يؤدي تملحها، مع الزمن.

ب-

جيومورفولوجية المنطقة

         تتجمع المياه السطحية في الأماكن المنخفضة، طبوغرافياً، عما يجاورها (تصريف داخلي). ويصاحب ذلك، عادة، محدودية في نفاذية التربة، بسبب تراكم الطين، الذي تجرفه السيول، وارتفاع مستوى المياه الجوفية إلى السطح، أو قريب منه؛ ما يؤدي إلى تركّز الأملاح في التربة، بوساطة التبخر، ولا سيما في الأقاليم، الجافة وشبه الجافة، حيث تكون معدلات التبخر عالية، ويكون الماء الجوفي مرتفع الملوحة

ج-

الإرسابات الثانوية

         بعض الإرسابات، البحرية والبُحيرية، تكون عالية المحتوى من الأملاح القابلة للذوبان (soluble salts)، مثل: معدن الهيلايت NaCl (كلوريد الصوديوم أو ملح الطعام)، وسولفات الصوديوم Na₂SO₄. ولذا، تكون التربة المشتقة منها ملحية، ما لم يصاحب ذلك معدلات غسل عالية، وهذا ما لا يتأتّى في الأقاليم، الجافة وشبه الجافة.

د-

معدلات التبخر والنتح

         كلما ازدادت معدلات التبخر والنتح، ازداد تركّز الأملاح في التربة، وخاصة عندما يكون مستوى الماء الجوفي قريباً من السطح، أو عندما تروى الأراضي بالمياه الجوفية. وتعتمد معدلات التبخر والنتح الإمكانية (معدل التبخر والنتح، عندما يتوافر الماء النقي على السطح) على العوامل المترولوجية، السائدة في المنطقة، مثل: كمية الأشعة الشمسية، القصيرة الموجة، الساقطة على السطح؛ وكمية الأشعة، الطويلة الموجة، المشعة من الغلاف الغازي؛ وحرارة الهواء ورطوبته النسبية؛ وسرعة الرياح. إضافة إلى بعض الخصائص الفيزيائية لسطح التبخر، مثل الانعكاسية والإشعاعية للجسم، الذي يحدث فيه التبخر أو النتح.

هـ-

كمية الأشعة الشمسية القصيرة الموجة الساقطة على السطح

         يتناسب معدل التبخر والنتح الإمكاني تناسباً طردياً مع كمية الأشعة الشمسية، القصيرة الموجة، الساقطة على السطح. وتعتمد كمية تلك الأشعة الساقطة على وحدة مساحة من السطح، على العوامل التالية:

أ-

الإدارة الرديئة لمشاريع الري

         تحتوي مياه الري على قدر من الأملاح الذائبة، التي سيتراكم بعضها في التربة، حيث التبخر والنتح، يذهبان بالماء فقط، دون الأملاح؛ فتزداد ملوحة على تملّحها الطبيعي. وإذا لم يؤخذ في الحسبان مقدار الغسل، المطلوب لإبقاء ملوحة التربة في الحدود، التي يتحملها النبات، فإن الأملاح ستزداد في محلول التربة، مع الري المتتابع، إلى أن يصل تركّز الأيونات فيه إلى ذائبية (solubility) المعادن الملحية. وبما أن ذائبية بعض المعادن الملحية، مثل: كلوريدات وكبريتات الصوديوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم، هي أكبر من القيمة الحدية لمقاومة كثير من النبات للملوحة، فإن عدم التقيد بمقدار الغسل اللازم، يؤدي تملّح التربة تملّحاً كبيراً. والإدارة الجيدة للري، لا تتطلب فقط ري الحقل بكمية الماء المطلوبة (معدل التبخر والنتح مضاف إلية نسبة الغسل، اللازمة لإبقاء ملوحة التربة في الحدود التي يتحملها النبات)، بل يجب أن تستخدم أنظمة ري، تكفل توزيعاً سوياً، زماناً ومكاناً لمياه الري، يحُول دون حرمان بعض أجزاء الحقل حاجتها إلى المياه؛ ودون معاناة أجزائه الأخرى نسبة غسل عالية، تؤثر في خصوبة التربة، وترفع مستوى الماء الجوفي. كذلك تتطلب الإدارة الجيدة للري نظام صرف ملائم، يمنع ارتفاع مستوى الماء الجوفي إلى منطقة جذور النبات، الذي يعجّل بتملّح التربة؛ إضافة إلى محاذير أخرى.

ب-

الري بمياه عالية الملوحة

         المياه عالية الملوحة، لا بدّ أن تتسبب بتملّح التربة، مهما كانت كفاءة إدارة الري؛ لأن ملوحة التربة، في أحسن الأحوال (كميات غسل عالية، بما فيها من نفقة عالية وأخطار بيئية)، ستكون مساوية لملوحة مياه الري.

أ-

تأثير التركّز الكلي للأملاح

         ازدياد التركّز الكلي للأملاح في محلول التربة، يقلّل الجهد الأسموزي (Osmotic Potential)، وجهد الماء (water potential)؛ ما يحرم النبات معظم ما يحتاج إليه من الماء. وينجم الجهد الأسموزي عن عملية الانتشار (Diffusion)، التي تكون فيها الحركة دائمة، للجزيئات المختلفة، في المحلول المائي غير المتجانس، حيث تتحرك من الجزء، الذي يكون تركّزها فيه أعلى، إلى الجزء الأقل تركّزاً، في محاولة تلقائية، لتحقيق حالة توازن ثرموديناميكي، بين أجزاء النظام. وعندما يكون هناك عائق، بين أجزاء المحلول المختلفة التركّز؛ كما هو الحال بين المحلول المائي في التربة وخلايا جذور النبات؛ ويكون هذا العائق غشاء انتقائياً selective membrane، يسمح بمرور جزيئات الماء ويعوق الجزيئات والأيونات الأخرى، فإن النظام (المحلول المائي في التربة وخلايا جذور النبات)، سيسعى لتحقيق حالة التوازن الثرموديناميكي، بحركة جزيئات الماء من الجزء الأقل تركّزاً (خلايا جذور النبات)، إلى الجزء الأكثر تركّزاً (محلول التربة)؛ لأن الغشاء الانتقائي، يمنع الحركة المعاكسة للجزيئات .

         الجهد الأسموزي ()، والجهد الماتري [ () matric potential ]، أو جهد الحبيبات، يحددان جهد الماء الكلي ()، في التربة غير المشبعة به، على النحو التالي:

         ومن المعادلة السابقة، يتضح أنه عند جهد ماتري محدد (نسبة رطوبة معينة، لتربة ذات خصائص هيدروليكية معينة) ، أي ازدياد ملوحة المحلول المائي للتربة، يتناقص جهد الماء الكلي، أي ازدياد الطاقة، التي يجب أن يبذلها النبات، للحصول على الماء من التربة، ولعمل التعديلات البايوكيماوية الضرورية للعيش تحت الضغط. وهذا، بالطبع، يُضعف عمليات النمو والإنتاج؛ ما يؤدي الجفاف الفيزيولوجي.

         ويبدأ التأثير السلبي للملوحة الكلية في منطقة جذور النبات، في نموّه وإنتاجيته، عند قيمة حدية للملوحة threshold value، تعتمد على نوع النبات، والظروف البيئية الأخرى، المؤثرة فيه. وكلما ازدادت الملوحة الكلية لمستخلص التربة، في منطقة جذور النبات، ازداد تراجع نموّه وإنتاجيته إلى أن يموت. وتقدر الإنتاجية النسبية  لكلِّ محصول من المحاصيل المختارة، في ضوء الملوحة الكلية المقيسة لمستخلص التربة، باستخدام القيم الموضحة في  المعادلة الخطية التالية:

الإنتاجية النسبية للمحصول = 100- ث(ت-ح)

ب-

التأثير السمّي لبعض الأملاح

         يقدر التأثير السمي، لتركّز البورون والكلور في المحلول المائي للتربة، في منطقة جذور النبات، في نموّه وإنتاجيته، بالأسلوب نفسه، المتبع في تقدير تأثير الملوحة الكلية على إنتاجية المحاصيل الزراعية، باستخدام القيم المدرجة في ، على التوالي، في المعادلة الخطية التالية:

الإنتاجية النسبية للمحصول = 100- ث(ت-ح)

أ-

نسبة إدمصاص الصوديوم SAR، المتمثلة في نسبة تركّز كاتيون الصوديوم، الأحادي الشحنة، إلى تركّز الكاتيونات ثنائية الشحنة (الكالسيوم Ca²⁺ والمغنيسيوم (Mg²⁺، في محلول مستخلص التربة، كما في المعادلة التالية:

         الأقواس تعني تركّز الأيونات، بالمليمول المكافئ/لتر.

ب-

التركّز الكلي للأملاح الذائبة في محلول مستخلص التربة، معبراً عنها بالتوصيل الكهربائي.

         وبتوقيع هذَين المتغيرَين على رسم بياني، ثنائي الإحداثية: إحدامها، تمثل الملوحة الكلية؛ والثانية، نسبة ادمصاص الصوديوم؛ وموضح عليه الخط الفاصل (القيم الحدية)، بين المنطقة المتوقع فيها حدوث مشكلة تصلب القشرة، وانخفاض مسامية التربة ونفاذيتها، وتلك التي لا يتوقع حدوث المشكلة فيها

أ-

الماء الهيجروسكوبي Hygroscopic Water

          هو جزء من ماء التربة، على شكل أغشية رقيقة حول حبيباتها. ويكون مرتبطاً بأسطح هذه الحبيبات، بقوة كهروستاتيكية كبيرة جداً، تراوح بين 31 و10 آلاف ضغط جوي (ض. ج)، تحُول دون قدرة الجاذبية الأرضية على تحريكه إلى الأسفل؛ دون أن تمتصه جذور النبات. ولا بد للتخلص من هذا الماء، من تجفيف التربة، عند درجة حرارة 105 درجات مئوية، مدة أربع وعشرين ساعة. وتختلف نسبة الماء الهيجروسكوبي في التربة، باختلاف محتواها من الطين، والمادة العضوية؛ إذ كلما ازدادت نسبة أيٍّ منهما، ازدادت نسبته. وتراوح نسبته بين 2% في الترب الرملية، و10% في الترب، الطينية والعضوية.

ب-

الماء الشعري Capilary Water

          هو جزء من الماء، المحتفظ به في التربة، وخاصة في المسام الرفيعة. ويكون ممسوكاً، في هذه المسام، بقوة، تفوق ثلث ضغط جوي؛ ولا تزيد على 31 ضغطاً جوياً؛ تحُول دون قوة الجاذبية الأرضية على تسريبه في الأسفل. وارتفاع الماء، بالخاصية الشعرية، يرجع إلى أغشية هلالية Meniscus، تكوِّنها زاوية تماس الماء وجدران الأنبوب. وانحناء هذه الأغشية الهلالية، يكون أكبر (أي أن نصف قطر الانحناء، يكون أصغر)، كلما ضاق الأنبوب. لذلك، كلما كان الأنبوب ضيقاً، ازداد مقدار ارتفاع الماء، في الأنبوب الشعري، عن مستوى الماء الحر . وإذ يكون الماء الشعري ممسوكاً، في مسام التربة، على مدى كبير من قوة الشد (₃/¹ ـ 31 ض. ج)، فإن جزءاً منه يكون ميسراً لتمتصه جذور النبات. أما الجزء الآخر، فيكون ممسوكاً بقوة شد أكبر، تُعْجِز النبات عن امتصاصه (ماء غير ميسر).

ج-

الماء الحر (ماء الجاذبية) Gravitational Water

          الماء الذي يكون في المسام الكبيرة للتربة، بعيداً عن أسطح المعادن ـ لا يكون ممسوكاً بقوة شد أكبر من قوة الجاذبية الأرضية؛ لذلك، فهو حر الحركة، وتكون حركته إلى الأسفل، استجابة للجاذبية الأرضية، ليترك المسام الكبيرة في التربة ممتلئة بالهواء، اللازم لتنفس جذور النبات. ويعد الماء الممسوك إلى حبيبات التربة، بقوة شد أقل مـن ₃/¹ ض. ج، من الماء الحر. ويفضل في الزراعة الترب، التي تستطيع أن تتخلص من الماء الحر فيها، بسرعة. وإذا كانت هناك عوائق طبيعية، مثل الطبقات غير المنفذة، في أسفل قطاع التربة، فإنه يُلجأ إلى الصرف الصناعي، من طريق شق القنوات. وعدم تصريف الماء الحر في التربة، يؤدي إلى اختناق النبات، وتملح التربة، وانجرافها الناجم عن ازدياد الجريان السطحي.

وزن الماء في التربة

المحتوى الرطوبي الوزني =

__________________

× 100

وزن التربة الجافة تماماً

حجم الماء في التربة

المحتوى الرطوبي الحجمي =

__________________

× 100

الحجم الكلي للتربة

          يقصد بنفاذية التربة مقدرتها على توصيل الماء، أو سهولة حركته، في فراغاتها. وتعتمد هذه النفاذية على المسامية، وحجم الفراغ الواحد، ومدى اتصال الفراغات بعضها ببعض.

          وإذا كانت الفراغات في التربة غير متصل بعضها ببعض، فإن النفاذية تكون منخفضة، حتى لو كانت المسامية عالية، وحجم الفراغ الواحد كبيراً. كما أنه ليس، بالضرورة، أن الترب الأعلى مسامية، هي الأعلى نفاذية؛ لأنه يجب أن يتلازم ازدياد المسامية واتساع حجم الفراغ الواحد. ولذلك، فأن التربة الطينية، الأعلى مسامية من الترب الرملية، تكون أقل منها نفاذية؛ لأن حجم الفراغ الواحد، في الأولى، صغير جداً؛ ما يجعل الاحتكاك يستنفد جزءاً كبيراً من الطاقة، ويحد من سرعة حركة الماء. وهناك العديد من العوامل، التي تتحكم في حجم الفراغ الواحد في التربة، ومن ثم، في نفاذيتها. وأهمها ما يلي:

          تحتفظ التربة بالماء، على شكل رطوبة؛ ما يمكن النبات من امتصاصه، فترة طويلة؛ ويتيح لعملية التجوية الكيماوية لمعادن التربة، أن تستمر؛ ما يحدث تغيرات في خصائصها، المعدنية والكيماوية، والفيزيائية؛ تعرق بعمليات تكوّن التربة (تطوُّر التربة). كما تؤدي التجوية الكيماوية لمعادن التربة، خروج بعض العناصر الغذائية، مثل: البوتاسيوم K، والصوديوم Na، والكالسيوم Ca، والمنجنيز Mn، والماغنسيوم Mg، والحديد Fe، من بلورات المعادن المختلفة، إلى المحلول المائي (محلول التربة)، على شكل أيونات ذائبة فيه؛ ما يجعلها متاحة للنبات. كما أن نسبة الرطوبة، المحتفظ بها في التربة، تؤثر في خواصها الفيزيائية الأخرى، مثل: الانتفاخ، والانكماش، وخاصة في الترب الطينية، المحتوية على نسبة كبيرة من معدن المونتموريلونيت Montmorillonite، ومدى تحملها لحركة السير Traficability.

          ويكون الماء، المحتفظ به في مسام التربة، على شكل أغشية، تحيط بحبيباتها؛ وعلى شكل ماء شعري، ممسوك في المسام الرفيعة . أما الماء الحر، أو ماء الجاذبية، فهو يملأ الفراغات جميعها، بعد المطر أو الري؛ ثم تدفعه الجاذبية الأرضية إلى أسفل.