فرآیندهای تشکیل انواع خاک

دید کلی

فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی متعددی در تشکیل انواع مختلف خاک نقش دارند. در طی فرآیندهای شیمیایی ، مواد معدنی و آلی دچار تجزیه و تغییر می‌شوند و در ضمن فرآیندهای فیزیکی ، مواد حاصل جابجا شده و افقهای مختلف خاک را حاصل می‌آورند.
تشکیل خاک خاکستری یا سفید(podsolization یا Spodsolization) این مورد فرآیندی از شکل گیری خاک است که در آن آهن و آلومینیوم از افقهای A و E شسته شده و در افق B متمرکز می‌شوند. این فرآیند در اقلیمهای مرطوب دیده می‌شود. فصل زمستان ، روند تجزیه مواد آلی در سطح خاک و ریشه گیاهان را که منطقه بقایای مواد آلی است، آهسته می‌کند. بعضی از اکسیدهای آهن و آلومینیوم به همراه رس و کلوئیدهای هوموس ، در افق B جمع می‌شود (منطقه رسوبگذاری) و به این افق بافتی رسی می‌دهند.
آب موجود در خاک ، هیدروکسیدهای سدیم ، کلسیم ، منیزیم و پتاسیم محلول را به وسیله آبهای زیرزمینی از منطقه نشت و شستشو می‌دهد. نتیجه این شستشو ، اسیدی شدن آب است. فرآیند تشکیل خاک با تغییر آب و هوا دگرگون می‌شود و با گرمتر شدن هوا spodosol به AlFisol و uLtisol تبدیل می‌شود.
البته این فرآیندها قبل از پدیده لاتریت زایی (Oxisolation) در مناطق حاره روی می‌دهد. جنگلهای ایالات متحده و کانادا معمولا بطور طبیعی دارای خاک اسپادوسول (خاک خاکستری یا سفید) هستند.

کلسیتی شدن (Caicification)

این فرآیند زمانی رخ می‌دهد که آب درون خاک به شدت تبخیر می‌شود و کسری بودجه سالانه آب بوجود می‌آید. در بیابانهای داغ و اقلیمی استپی ، این فرآیند دیده می‌شود. نزولات آسمانی در این مناطق به قدری کم است که نمی‌تواند هیدروکسیدهای کلسیم ، سدیم ، منیزیم و پتاسیم را بشوید و آن را به افق پایین خاک ببرد.
آب موجود در خاک به دلیل تبخیر از طریق لوله‌های موئینه(Capillary) به سطح خاک کشیده می‌شود. تکرار این محل موجب می‌شود‌ که برآمدگی‌ های کوچک کربنات کلسیم در افق B بوجود آید.

لاتریت زایی (Oxisolation)

این فرآیند زمانی رخ می‌دهد که آهن و آلومینیوم اکسید شده و لایه‌ای از مواد قرمز با بافت گرهی سخت کوچک (گرهک) که لاتریت نامیده می‌شود، در افق B بوجود می‌آید. این فرایند اغلب در مناطق حاره دیده می‌شود. در مناطق گرم و مرطوبی که گرم و خشک شدن بطور متناوب صورت می‌گیرد، این عمل برای اکسیداسیون فلز آهن بسیار مطلوب است.
خاک افق B ، رنگ قرمز تیره اکسیدهای آهن را به خود می‌گیرد. در این افق ، اکسیدهای آهن و آلومینیوم و کانیهای رسی با هم تجمع می‌کنند (و). به دلیل رطوبت ، سدیم ، کلسیم ، منیزیم و پتاسیم در آب زیرزمینی حل و برای ریشه‌های گیاهان غیر قابل دسترس می‌شوند. به دلیل آزاد بودن یون هیدروژن ، خاکهای لاتریتی بسیار اسیدی هستند. جنگلهای استوایی (حاره‌ای) مکزیک و هاوایی خاکهای لاتریتی دارند.

نمک زائی (Salinization)

گرمتر شدن اقلیم ، فرآیند کلسیتی شدن را در مناطق بسیار خشک به نمک زائی تبدیل می‌کند و تمام سطح خاک پوشیده از نمک می‌شود. خاکهای کلسیتی شده (Calcified) ، معمولا PH نزدیک به خنثی دارند (۶،۵ تا ۸). به دلیل تامین مواد مغذی (هیدروکسیدها) ، این خاکها اگر آبیاری شوند، محصول زیادی را به بار می‌آورند. در خاکهای سالین یا نمکی فقط گیاهان نمک دوست رشد می‌کنند.

تشکیل خاک رس (Gleization)

تشکیل خاک رس ، فرآیند دیگری از شکل گیری خاک است که وقتی ترکیب چسبنده آبی مایل به خاکستری رس و هوموس که Cley نامیده می‌شود، در افق B تجمع می‌یابد، بوجود می‌آید.

نقش اقلیمهای مختلف در تشکیل خاک رس

این فرآیند در اقلیمهای آبی به دلیل اینکه برای استقرار و ثبات به آب نیاز دارد و در اقلیمهای تندرا به علت تقسیم شرایط مطلوب ، صورت می‌گیرد. در اقلیمهای دیگر نیز این فرآیند بوجود می‌آید، برای مثال اگر آب در افق B و C تندرا (Tundra) در یک دوره طولانی تجمع پیدا کند. این حالت زمانی رخ می‌دهد که به دلیل شرایط زمین شناختی برکه‌ها (آبگیرها) یا لایه رس قوی افق B ، به یک بند تبدیل می‌شود و آب به داخل خاک تراوش می‌کند.

اقلیمهای ایده‌آل برای تشکیل خاک رس

نواحی مرطوب ساحلی و باتلاقها ، شرایط مناسبی را برای فرآیند Gleization فراهم می‌سازند. اقلیمهای تندرا نیز به دلیل وجود خاک یخ زده ، برای این فرآیند ایده‌آل است.

نقش حوضچه و یا آبگیر در تشکیل خاک رس

در بهار ، یخ موجود در سطح خاک ذوب می‌شود و در بالای خاک یخ زده یک حوضچه ایجاد می‌کند، همچون یک آب بند عمل می‌کند. حوضچه و یا آبگیر عمل اکسیداسیون را به تاخیر می‌اندازد و خاک رنگ آبی مایل به خاکستری با زهکشی ضعیف فاقد اکسیداسیون را به خود می‌گیرد.
محیط بدون درخت تندرا ، رشد انواع خزه ، بوته جارو ، گلسنگ و گیاهان برگ چرمی را میسر می‌سازد. به دلیل وجود میکروارگانیسم‌ها این گیاهان به هوموس تبدیل می‌شوند و آب اسیدی می‌شود (اسید هیومیک). تجزیه مواد آلی کامل نیست و کود گیاهی به عنوان لایه‌ای از خاک آلی، افق O را می‌پوشاند.

تشکیل خاک وارونه (Invertization)

این فرآیند ، خاک وارونه (Invenrted) را بوجود می‌آورد. عامل بوجود آمدن این فرآیند سطح گسترده رس قابل انبساط نزدیک خاک است. این فرآیند در اقلیمهای هیدروکلیماتیک به همراه یک دوره خشک طولانی ، رخ می‌دهد. نفوذ رطوبت و آب به داخل خاک ، موجب باد کردن رس می‌شود. بعد از یک دوره طولانی تبخیر این رسها خشک و منقبض می‌شوند و ترک می‌خورند. این فعالیتها در افقهای A و O خاک روی می‌دهند و مواد موجود در این افقها ، به داخل شکافهایی که درون افق B قرار دارند، وارد می‌شود.

ورتی سول

تکرار فرآیند مذکور در طی هزاران سال ، به خاک نیمرخی از خاک وارونه می‌بخشد. در این نیمرخ ، به نظر می‌رسد که افق A در زیر افق B قرار گرفته است و لایه آلی تیره خاک از محل خود واقع شده است. خاکی که از این فرآیند بوجود می‌آید، ورتی سول نامیده می‌شود. ورتی سولها معمولا برای کشاورزی مناسبند، ولی مشکل این است که وقتی خیس می‌شوند، چسبناک می‌گردند. تراکتورها به راحتی می‌توانند رس چسبناک را به لجن تبدیل کنند. همین عامل است که کشت و کار در هوای خشک را محدود می‌سازد.

دید کلی

کیفیت خاک را از روی سطح زمین نمی‌توان تشخیص داد و به ویژگیهای آن پی برد. بنابراین باید نیمرخ خاک را مطالعه کرد و برای این منظور را باید به بررسی خاک از سطح تا عمیق‌ترین ناحیه گسترش آن یعنی تا محل برخورد با سنگ بستر پرداخت.

پیدان (Pedon)

نیمرخی از خاک که یک ستون شش وجهی از خاک است که سطح آن روی زمین بین یک تا ده متر مربع وسعت دارد. در پیرامون این ستون شش وجهی ، لایه‌های مختلف خاک قابل روئیت است. بنابراین پیدان عبارت است از یک واحد نمونه برداری خاک که برای بررسی خاک بکار می‌رود.

افق خاک

هر لایه‌ای که در یک ستون شش وجهی خاک روئیت شود، افق خاک (Soil horizon) نامیده می شود. افق خاک تقریبا موازی سطح پیدان است و ویژگیهایی دارد که از افقی به افق پایین‌تر متفاوت است.

اختلافات موجود بین افقهای خاک :

در صحرا و ضمن بررسیهای میدانی ، می‌توان به اختلافات موجود بین افقهای مختلف خاک پی برد. این اختلاف از ویژگیهایی نظیر رنگ ، بافت ، ساختار ، چسبندگی و حضور و عدم حضور مواد غیر آلی نظیر کانیها و نیز مواد آلی حاصل می‌شود.

ارتباط بین پیدان و افق :

افقهای خاک ، اساس اولیه در طبقه بندی خاکها محسوب می‌شوند و به همین سبب ، انواع بسیار متنوع و گوناگونی از خاک در طبیعت یافت می‌شود. برای دست یافتن به طبقه بندی خاکها باید به بررسی پیدان به عنوان واحد طبقه بندی پرداخت.

علت تشکیل افقهای مختلف خاک :

افقهای مختلف که لایه‌های خاک را تشکیل می‌دهند، در اثر واکنش بین سنگها و رسوبات با آب که وجود آن به شرایط اقلیمی بستگی دارد و نیز تاثیر ارگانیسمها ایجاد می‌شوند.

 انواع افقهای مختلف خاک

افق O

بالاترین بخش نیمرخ در افق خاک O قرار دارد. این نامگذاری ، به سبب وجود مواد آلی (Organic) در این افق است که از گیاهان و نیز بقایای حیوانات بوجود می‌آید و پس از مدتی تشکیل هوموس را می‌دهد.

هوموس

هوموس تنها از یک ماده تشکیل نشده، بلکه مخلوطی از مواد آلی تجزیه شده است. ماده آلی حاصل از این تجزیه معمولا به رنگ تیره است. ارگانیسمهای میکروسکوپی به شدت در این بخش فعالند و نتیجه آنها ایجاد هوموس (Humification) می‌باشد.

تاثیر مواد آلی بر افق O

افق O در حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد از ماده آلی تشکیل شده است. همین میزان قابلیت این افق را در نگهداری آب و مواد غذایی افزایش می‌دهد. این ویژگی ماده آلی با حضور کانیهای رسی افزایش بیشتری می‌یابد.

افقهای C ، B ، E ، A

این افقها لایه‌های مختلفی را از افق O تا افق R نشان می‌دهند. این لایه‌های میانی در نیمرخ خاک از شن ، سیلت و ماسه و رس تشکیل یافته‌اند و همگی محصولات هوازدگی فیزیکوشیمیایی هستند.

افق A

در این افق هوموس و ذرات رس از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. این مواد بین گیاهان و مواد غذایی موجود در خاک ، ارتباط برقرار می‌کنند. این افق دارای ماده آلی فراوان و در نتیجه رنگ تیره‌ای است. افق A به تدریج به افق E تبدیل می‌شود که از مواد دانه درشت‌تر تشکیل یافته است. این امر نمایانگر مقاومت در برابر تجزیه‌ها و هوازدگی سنگ به میزان کمتر است.

افقE

رس و اکسیدهای آهن و آلومینیوم توسط آب از افق E نشست کرده و افقهای زیرین در اثر نفوذ آب حمل می‌شوند. فرایند جابه‌جایی ذرات ریز دانه و کانیها توسط آب از افقE ، جابه‌جایی eluviation نام دارد. بنابراین دلیل نامگذاری این افق به افق E همین است. هر قدر میزان بارش در منطقه بیشتر باشد، نرخ جابه‌جایی بیشتر خواهد بود.

افق B

بر خلاف افقهای A و E ، افق B تجمع (Illuviation) رسها و اکسیدهای آهن و آلومینیوم است. افق B رنگهایی مایل به قرمز یا زرد به خود می‌گیرد، چون حاوی مواد آلی و اکسیدهای مختلفی از عناصر است. بعضی از موادی که در این خاک حضور دارند، به صورت درجا تشکیل گردیده‌اند. در مناطق بسیار مرطوب ، این افق در بخشهای بسیار عمیق خاک تشکیل می‌شود.

سولوم (Solum)

تر کیب افقهای A و E با موادی که از جابه‌جایی و نیز تجمع بعدی بوجود می‌آیند، روی‌هم‌رفته Solum نامیده می‌شوند که در حقیقت خاک واقعی را تشکیل می‌دهند

افق C

این افق سنگ بستر تجزیه و فرسایش یافته است و در اثر عوامل فیزیکوشیمیایی و همچنین در اثر دخالت ریشه گیاهان تشکیل می‌شود. این افق در حقیقت سنگ بستر دست نخورده را از عوامل بیولوژیکی حفظ می‌کند و به عنوان سنگ پوشش (Regolith) محسوب می‌شود. این افق فاقد کانیهای رسی است و بیشتر از قطعات سنگی تشکیل یافته است. ضخامت لایه‌ها و افقهای منفرد خاک متغیر و به نحوه تشکیل خاک بستگی دارد.

افق R

در تحتانی‌ترین بخش نیمرخ خاک افق R (سنگ _ Rock) قرار گرفته که شامل مواد متراکم سنگ و عمدتا سنگ بستر است. هنگامی که سنگ بستر هوازدگی و فرسایش شیمیایی می‌یابد، به سنگ پوشش (Regolith) تبدیل می‌شود. مواد حاصل از این فرایند برای تشکیل نیمرخ خاک به مصرف می‌رسد.