جغرافیای خاک

برخي تعاريف مربوط به خاک:
خاکفرد(Soil individual): پيکره اي از خاک است که خصوصيات پروفيلي اش در يک منطقه جغرافيايي خاص از لحاظ نظم و ترکيب منحصر به فرد است.
خاکرخ(پروفيل خاک): عبارتست از نماي عمودي افقهاي يک خاکفرد.
خاک فعال(Solum): يک پروفيل ناقص خاک است که عبارتست از تکوين ژنتيکي خاک بوسيله نيروهاي سازنده خاک
بعد خاک(Soil sequum): خاکها پيکره هايي مي باشند که يکسري خصوصيات را در سه بعد مختلف نشان مي دهند. اول بعد عمودي خواص خاک را مي توان نام برد که از سطح خاک يا مرز تماس خاک با هواي آزاد شروع شده و تا عمقي که مواد از آن ژرفا به بعد زير تاثير و نفوذ فرآيندهاي خاک زايي(پدوژني) نيستند(مواد زمين شناختي) ادامه مي يابد. بعد جانبي توالي خاک تن هاي مجاور از خاک تن مورد نظر در جهت افقي مي باشد.
پدون(Pedon): کوچکترين حجمي را که بصورت يک خاکفرد مي توان تشخيص داد، پدون ناميده مي شود.
پلي پدون(Polypedon): يک حجم خاک، در جاي خود که در برگيرنده بيش از يک پدون باشد، پلي پدون ناميده مي شود.
خاک تن(Soil body): توده خاک را خاک تن مي نامند و در حقيقت يک خاک تن بر روي زمين، همان خاکفرد واقعي است.
جغرافياي خاک:
بر اساس تعريف بانتينگ(1967) جغرافياي خاک دربرگيرنده مطالعه توزيع و مورفولوژي خاک در ارتباط با آثار بيروني و فرآيندهاي دروني است.
هوبل و کامبل(1985) به اين نکته اشاره دارند که براي جغرافياي خاک دو ديدگاه وجود دارد. ديدگاه سنتي تر روي مطالعه توزيع جغرافيايي رده ويژه خاک تمرکز دارد و بر ويژگيها و پيدايش آنها، وابستگيهايشان با محيط و انسان و موقعيت هاي جهاني و ناحيه اي تاکيد مي کند. ديدگاه ديگر درباره جغرافياي خاک بر مطالعه رخداد واحدهاي نقشه بر روي زمين در شکلها و الگوهاي ويژه و اهميت اين الگوها براي شناسايي تاکيد دارد؛ گر چه پروفيل خاک را نيز در نظر مي گيرد.
بافت خاک:
بافت يک خاک شامل پراکندگي اندازه ذرات کانيايي تشکيل دهنده خاک است. ذرات بصورت عمده به 3 دسته اصلي تقسيم مي شوند:
ماسه، سيلت و رس.
از تمام اجزاي بخش هاي محتوي مواد معدني خاک، رس ها احتمالا مهم تر از بقيه هستند. ذرات رس عليرغم اندازه بسيار ريزشان فضاي ساختاري بسيار بزرگي نسبت به حجمشان دارند. اين سطح بسيار بزرگ قابليت آن را دارد تا يون هاي مثبت مواد مغذي را جذب و نگهداري کند. اين مواد مغذي بصورت غذا در اختيار ريشه گياهان قرار مي گيرد. همچنين ذرات رس بدليل ساختار شبکه مانند خود، تا حدي قابليت شکل پذيري و پلاستيکي دارند. اين ويژگي باعث مي شود تا ذرات رس در جذب آب و ديگر مواد به داخل شبکه ساختاري خود موفق عمل کنند.

هوموس:
توده اي از ذرات کانيايي به تنهايي يک خاک واقعي را تشکيل نمي دهد. خاک هاي واقعي بوسيله ارگانيزم هاي زنده تحت تاثير قرار گرفته، تغيير مي کنند و (Supplemented) افزوده ميشوند.
گياهان و جانوران در توسعه و گسترش خاک ها بوسيله ايجاد مواد آلي اضافي کمک مي کنند. قارچ ها و باکتري ها اين مواد آلي را به يک ترکيب شيميايي نيمه محلول که "هوموس" ناميده مي شود، تبديل مي کنند. ارگانيزم هاي بزرگتر موجود در خاک مانند کرم هاي خاکي، سوسک ها و موريانه ها، هوموس را با مواد معدني موجود در خاک در هم مي آميزند.
"هوموس" يک ماده بيوشيميايي است که در لايه هاي بالايي خاک که تيره است، تشکيل مي شود. خود هوموس به رنگ قهوه اي تيره تا سياه است. مطالعه هوموس بصورت مجزا بسيار مشکل است، چرا که هوموس با ذرات ريز مواد معدني به خوبي مخلوط شده است. هوموس از اسيدها(هوميک و فوليک)، قارچها، باکتريها، دياستازها و ترکيبات آلي ديگر که در مراحل گوناگون تجزيه مي باشند تشکيل يافته است و در تشکيل آن نقش ليگنين حائز اهميت فراوان است؛ زيرا مواد ازته و گلوسيدها بر روي ان تثبيت گشته، به اين ترتيب از يک طرف مولکولهاي بزرگ آلي را تشکيل ميدهد و از طرف ديگر به ذرات رس متصل مي گردد. خاکدانه هاي رسي- هوموسي که به اين ترتيب از آميزش تنگاتنگ مواد آلي و معدني پديد مي آيند ساختماني نرم و قابل تهويه با ظرفيت بالاي ذخيره آب و عناصر غذايي به خاک مي بخشد.
مواد پروتئيني موجود در هوموس که از کالبد موجودات زنده حاصل مي شود، توسط موجودات ذره بيني با منشاء گياهي و جانوري(گياوزيا) تجزيه مي يابند و به آهستگي معدني شده، به طور پيوسته غذاي گياهان را تامين مي نمايند. به بيان ديگر هوموس ماده غذايي بينابيني و ذخيره اي است که عامل اصلي حاصلخيزي خاک را تشکيل مي دهد.
هوموس فوايد زيادي را براي خاک فراهم مي آورد؛ از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره نمود:
- هوموس توانايي خاک را براي نگهداري و ذخيره رطوبت افزايش ميدهد
- ته نشست مواد حمل شده توسط باد و باران
- هوموس منبع مهم مورد نياز تامين کربن و نيتروژن گياهان است
- هوموس باعث بهبود ساختمان خاک براي رشد گياهان مي شود
هوموس داراي انواع گوناگوني است که بستگي به کيفيت مواد آلي و نوع سنگ مادر دارد:
1- هوموس مول: پيوند تنگاتنگ با ذرات معدني دارد و غالبا در اقليم معتدل و مرطوب بر روي خاکهاي قليايي و رسي با خاک برگ فراوان و تجزيه پذير تشکيل مي شود.
2- هوموس مور: فشرده تر بوده، در اقيلم سردتر و بر روي خاک برگهايي که به دشواري تجزيه مي شوند(مانند برگهاي سوزني کاج) و بر روي خاکهاي ماسه اي و اسيدي که عملا فاقد کلوئيد رس مي باشند تشکيل مي شود.
3- هوموس مودر: نوع بينابيني دو قسم فوق مي باشد. نمونه هوموس اسيد در اطراف کوه هاي آلپ مشاهده مي شود.
فعاليت هاي آلي در خاک ها فراوان است. يک سانتي متر مکعب از خاک حاوي بيش از 1000000 باکتري است. 1 هکتار از چراگاه ها در يک آب و هواي مرطوب مي توانند حاوي بيش از 1000000 کرم خاکي و 25000000 حشره باشد. حشرات و کرم هاي خاکي در به هم آميختن و تهويه خاک ها نقش بسيار موثري دارند. اين ارگانيزم ها(موجودات زنده) مسئول ايجاد بخش مهمي از هوموس بوسيله گوارش ناقص مواد آلي هستند.

سرعت تشکيل خاک:
پرسشي که اغلب در رابطه با از دست دادن خاک به وسيله فرسايش پيش مي آيد، آن است که مدت زمان لازم براي تشکيل 2 تا 3 سانتي متر خاک چقدر است؟ خاک شناسان در اين مورد بر اساس اينچ يا سانتي متر فکر نمي کنند بلکه در اين رابطه افقها، لايه ها و پروفيلها را در نظر مي گيرد. تفاوتي که بين سرعت تشکيل خاک بر روي سنگهاي يکپارچه و ته نشستهاي غير يکپارچه وجود دارد آشکار است.
کلارک با بررسي مواد محلول در رودخانه ها اين گونه نتيجه گيري کرد که سطح اراضي کره زمين در هر 30000 سال به اندازه 30 سانتي متر پايين مي رود. مقادير زيادي از مواد بايد از خاکهاي کامل جوان و مسن خارج شده باشند. عواملي که بر سرعت پديده پدوژنز تاثير دارند شامل شدت هوازدگي فساد و پسروي و ماندگي پدولوژيکي باشد. شدت هوازدگي در واحد حجم خاک براي پروفيلهاي کم عمق که تکوين آنها به کندي از سنگهاي آذرين ريز بافت انجام شده بيشتر از پروفيلهاي کم عمقتري است که با سن و اقليم همسان از سنگهاي درشت بافت گابرو تشکيل شده است. پسروي شامل فرآيندهاي برگشتي است مانند آنچه که در مورد شور شدن دوباره فصلي خاکي که تدريجا آبشويي شده ملاحظه مي گردد. ماندگي پدولوژيکي خاک به پايداري آن در برابر شرايط تغيير يافته محيطي گفته مي شود.
مقاطع خاک:
بيشتر خاک ها داراي پروفيل يا سکانسي از لايه هاي افقي مشخص هستند. اين افق ها نتيجه فرايند هاي حمل مواد بوسيله آب و فعاليت موجودات زنده هستند. بطور کلي 5 افق عمودي در يک خاک نمونه(Typical) وجود دارد که شامل افق هايO ,A ,B ,C ,R مي باشد.
افقO: بالاترين لايه در اکثر خاک هاست که اصولا حاوي گياهان، سطوح مختلفي از مواد تجزيه شده و هوموس ها مي باشد.
افقA: در زير افقO افقA قرار دارد. اين لايه اساسا از ذرات کانيايي تشکيل شده که داراي 2 ويژگي هستند. اولا در اين لايه هوموس و ديگر مواد ارگانيکي با ذرات کانيايي مخلوط شده و ثانيا اين زون، يک زون جابجايي است که در آن آب ذرات ريزتر و مواد محلول را حمل کرده و آنها را در لايه زيرين ته نشست داده است. بنابراين افقA از نظر رنگي تيره و از نظر بافتي سبک و متخلخل است. افقA عموما به 2 بخش، افق تيره تر بالايي با تجمع مواد آلي و افق پاييني که نشانگر فقدان مواد بدليل انتقال آنها توسط آب است متمايز مي شود.
افقB: يک لايه خاک حاوي مواد معدني است که اصولا بوسيله ته نشيني تشکيل شده است. اين لايه مواد حل شده توسط آب را از افقA دريافت مي کند و داراي دانسيته حجمي بالاتري نسبت به افقA بدليل غني شدگي اش از ذرات رس مي باشد. افقB معمولا بوسيله اکسيدهاي آهن و آلومينيم يا بوسيله کربنات کلسيم ته نشين شده از افقA رنگي مي شود.
افقC: اساسا از سنگ مادر هوازده شده اي تشکيل شده که توسط فرايندهاي خاک زايي يا جابجايي يا تشکيل مواد ارگانيکي بطور موثر تحت تاثير قرار نگرفته است.
افقR: حاوي سنگ بستر غير هوازده است.

الف- خاکهاي حاره اي و مجاور حاره اي
تقريبا 25 درصد سطح کره زمين را مناطق حاره اي اشغال کرده است. در تشکيل خاکهاي حاره اي آب و هوا و رستنيها بيش از ساير عوامل موثر هستند. در اين مناطق درجه حرارت ماهيانه در سردترين ماه بالاي 18 درجه سانتيگراد است بعلاوه خصوصيات ديگري نيز اين مناطق دارند که عبارتند از: نوسان کم درجه حرارت، باران ساليانه زياد، نبود فصل خزان، وجود پوشش گياهي و جنگلي انبوه و هميشه سبز، تجزيه سنگها و شستشوي سريع بازها.
خاکهاي مناطق حاره اي با خاکهاي مناطق قطبي بعللي که در بالا توضيح داده شد متفاوت است. چون آب و هواي قطبي داراي زمستانهاي سرد و طولاني است، از اين رو ضخامت خاک مناطق مزبور فوق العاده کم است، اما آب و هواي حاره اي واقعي باعث تخريب بسيار زياد سنگها شده و درنتيجه ضخامت خاکهاي آن خيلي زياد است. تخريب در اين مناطق بيشتر شيميايي است درصورتي که در مناطق قطبي تخريب بيشتر بصورت مکانيکي صورت مي گيرد.
دوره يخبندان، در تکامل خاکهاي حاره اي خللي وارد نياورده بلکه فقط تکامل آن را تغيير داده است. بنابراين خاکهاي حاره اي در حقيقت بسيار قديمي تر از خاکهاي قسمت اعظم اروپا يا قسمتهاي ديگر جهان است.
تيپهاي مختلف خاک:
الف) تقسيم بندي بر اساس نوع ماده:
چنانچه سنگ مادر کربناتي نباشد خاکهاي زير تشکيل مي شود:
1- ليمونهاي قرمز: اين خاک چسبنده و داراي مقدار زيادي کائولينيت است.
2- خاکهاي سرخ به معناي واقعي: دانه بندي اين خاک ريز است و به آساني خرد مي شود. اسيد سيليسيلک، در خاکهاي سرخ به شدت شسته شده و همچنين از بازها فقير هستند.
3- خاکهاي سرخ لاتريتي: که در به مقدار زيادي اکسيد آلومينيوم آزاد وجود دارد. اين خاکها در آب و هواي مرطوب که دوره خشکي آنها زياد طولاني نباشد، تشکيل مي شود.
ب) تقسيم بندي بر اساس آب و هوا، رستنيها و شستشوي خاک:
1- خاکهاي سرخ ساواني: که در آب و هواي متغير مرطوب تشکيل شده و به اندازه کافي حاصلخيز است.
2- ليمونها سرخ: اين خاک شستشو يافته، از لحاظ باز فقير و در مناطق جنگلهاي هميشه سبز آب و هواي مرطوب يافت مي شود.
3- خاکهاي لاتريتي: مانند خاکهاي سرخ لاتريتي هستند.
4- لاتريتهاي واقعي

- تاثير عمومي آب و هواي خشک:
اين مناطق آب و هوايي در نيمکره شمالي از آفريقاي شمالي شروع شده، از عربستان و آسياي مرکزي گذشته تا چين شمالي ادامه مي يابد. در نيمکره جنوبي شامل قسمتهايي از شمال شيلي، آرژانتين، آفريقاي جنوبي و استراليا مي شود. اين آب و هوا که تقريبا يک چهارم از کره زمين را در بر مي گيرد، از لحاظ تشکيل خاک و کشاورزي داراي مشخصات زير است:
1- نزولات جوي کمتر از تبخير است، ريزش باران در آانجا بيشتر بصورت حادثه اي بوده و تبخير زياد و بالا آمدن آب باعث جمع شدن بازها در خاک مي شود.
2- خشکي هوا در آنجا شديد و جمعيت آن کم است.
3- اختلاف زياد درجه حرارت در اين مناطق، سبب تخريب فيزيکي شديد سنگها مي شود.
4- پوشش گياهي آن در مقايسه با مناطق معتدلع گرم و مرطوب کمتر است و هر چه از مناطق استپ جنگلي به طرف مناطق بياباني پيش برويم، پوشش گياهي به تدريج رو به کاهش مي رود، به اين صورت که استپ درختي رفته رفته به استپ بوته اي و سپس بتدريج به استپ علفي و بعد به مناطق نيمه بياباني و آنگاه به مناطق بياباني مي رسيم. جنگلها، محدود به خاکهايي مي شود که داراي آب اضافي ( آب زيرزميني و آب ذخيره فصلي ) باشند.
5- خاکهاي مناطق خشک، هميشه از کاتيونها ( کلسيم، منيزيم و سديم ) اشباع شده است و نمک موجود در آب زيرزميني نيز براي تشکيل خاک اهميت دارد.

نمونه هايي از خاکهاي مناطق خشک:

1- خاکهاي بلوطي رنگ: آنها خاکهاي استپهاي علف کوتاه است و از لحاظ ساختمان و رنگ با خاکهاي سياه استپي متفاوت است. اين خاکها به علت خشکي زياد آب و هوا از لحاظ تشکيل هوموس، کيفيت هوموس و دانه بندي به خوبي خاکهاي سياه استپي ( چرنوزيم ) نيست. مقدار هوموس آن 2 تا 4 درصد و نسبت کربن به ازت در هوموس تقريبا 12 است. در آب و هواي استپي که تابستانهاي آن گرم و زمستانهاي آن سرد و تقريبا داراي 250 تا 300 ميليمتر باران در سال است، تشکيل مي شود. در اين خاکها نسبت به چرنوزيم بوته کمتري مي رويد. پراکندگي اين خاکها در مناطق وسيعي از آمريکاي شمالي، اروپاي جنوب شرقي و آسياي مرکزي مي باشد.
رنگ افقA در اين خاکها به رنگ بلوط است. در اين خاکها منافذ و سوراخهاي ريز متعددي وجود دارد که آنها را جانوران بوجود آورده اند. اين گذرگاه هاي حيواني غالبا به شکل جيبي وارد افقB مي شود. افقC اغلب از لس تشکيل شده است. در اين خاکها کربنات کلسيوم به علت خشکي زياد کمتر شسته مي شود و در عمق 40 تا 60 سانتيمتري از سطح خاک قرار دارد. کمي پايين تر از آن ممکن است سولفات کلسيوم ( گچ ) ظاهر گردد.
2- خاکهاي خاکستري و قهوه اي نيمه بياباني: در اين مناطق 125 تا 250 ميليمتر در سال باران مي بارد و گياهان آن مقاوم به خشکي و شوري هستند. در چنين شرايطي پوشش گياهي خيلي تنک بوده و بقاياي گياهي خيلي کم است لذا مقدار هوموس افقA در اين خاک تقريبا به 1 درصد مي رسد. رنگ قسمتهاي سطحي تر اين خاکها کمي روشن تر از قسمت زيرين آن است و واکنش خاک رويي آن اغلب قليايي است. افقB بيشتر از افقA کربنات دارد، بعلاوه افقB اغلب داراي گچ بيشتري نيز هست. در اين خاکها علاوه بر کلسيم و منيزيوم، سديم نيز در قسمت قابل واکنش خاک وجود دارد که باعث نامرغوبي ويژه اي در خواص افقB مي شود. خاکهاي قهوه اي و خاکستري در مناطق خشک آسيا و قسمت غربي آمريکاي شمالي ديده مي شود.