Transcript استصلاح الأراضي د.سامي عبد الحميد حماد د. طارق محمد رجب Mansoura

‫استصالح األراضي‬
‫د‪.‬سامي عبد الحميد حماد‬
‫د‪ .‬طارق محمد رجب‬
‫‪Mansoura University‬‬
‫بعض الخواص الطبيعية الهامة للتربة‬
‫أوال التركيب الميكانيكى للتربة ‪mechanical composition‬‬
‫رغم عمليات تكوين االراضى على مر السنين ال انها ال تغير فى العادة‬
‫كثيرا من حجم الحبيبات الفريدة ‪ ,‬فاالرض الرطبة تظل رطبة واالرض‬
‫الطينية تزل طينية ‪ ,‬ال فان معرفة المختلفة من مجموعات الحبيبات‬
‫ذات االحجام المختلفة التى تكون عادة االرض وهذا ما يعبر عنه بالقوام‬
‫‪ Soil texture‬تزداد أهمية ‪ ,‬فهى ال يمكن تغييرها ولذا تعتبر خاصة‬
‫أساسية لالرض تعرف بها الى حد بعيد ‪.‬‬
‫والتحليل الميكانيكى عبارة عن سلسلة من العمليات التى تجرى على عينات‬
‫االرض بغرض تحديد نسب مكوناتها من مجموعات التربة ‪(Soil‬‬
‫) ‪ Fractions‬ويطلق على الحبيبات متقاربة القطر يحده حد اعال‬
‫وحد انى لفظ " مجموعة " ‪.‬‬
‫التحليل الميكانيكى ‪-:‬‬
‫تنحصر عملية التحليل الميكانيكى فى جزئيين هامين هما ‪-:‬‬
‫‪ -1‬عملية تفرقة حبيبات التربة‬
‫‪Dispersion of soil particles‬‬
‫ويقصد بها تحويل الحبيبات المتجمعة ‪ Compound particles‬او‬
‫التجسمات ‪ Aggregates‬الى حبيبات فردية ‪single‬‬
‫) ‪ )partticales‬معلقة فى وسط االنتشار)‪ (Suspension‬حتى‬
‫يمكن تقديرها فى معلقها تقديرا صحيحا دون ان تتداخل الحبيبات‬
‫الصغيرة المتجمعة صمن المجموعات التى اكبر منها ‪.‬‬
‫‪ -2‬عملية فصل مجموعات االرض ‪.Seperation of soil fracion‬‬
‫وهذه العملية تجرى لفصل مجموعات االرض من المعلقات الثابتة وتقدير‬
‫النسب المئوية للمجموعات المختلة ولها الكثير من الطرق ‪.‬‬
‫تعددت االغراض التى من أجلها يدرس التحليل الميكانيكى فيجرى التحليل‬
‫الميكانيكى فى استبيان االراضى ولمعرفة تلك التربة لتخطيط انسب الطرق‬
‫لخدمتها – لتحديد ابعاد واعماق ومبول الترع والجسور‬
‫• أوال ‪ -:‬تفرقة الحبيبات ‪dispersion‬‬
‫أهم ما تتطلبه عملية التحضير لمعلقات االرض هو الحصول على‬
‫معلق حبيباته متفرقة الى اقصى درجة ممكنة بشرط ان تستمر هذه‬
‫التفرقة اطول فترة ممكنة خصوصا طوال زمن تقدير للمجموعات‬
‫وفصلها ‪.‬‬
‫أهم العوامل التى تؤدى الى وجود معلقات كاملة من التربة حبيباتها متفرقة‬
‫دون تجمع هى ‪-:‬‬
‫أ‪-‬التخلص من المواد الالحمة ‪cementing Agents :‬‬
‫تعمل المواد الالحمة على لص حبيبات التربة بعضها ببعض فتصبح‬
‫الحبيبات الفردية حبيبات مركبة وهى حالة غير مرغوب فيها اثناء عملية‬
‫التحليل الميكانيكى‬
‫أهم المواد الالحمة فى االراضى ‪-:‬‬
‫‪ -1‬المادة العضوية ‪.‬‬
‫‪-2‬اكاسيد الحديد وااللمونيوم ‪.‬‬
‫‪-3‬كربونات الكالسيوم‪.‬‬
‫‪ -4‬الجبس ‪.‬‬
‫ب‪ -‬ارجاع ماء التأدرت ‪Redehydration of clay particles‬‬
‫ج‪ -‬زيادة الشحنات وأثره )‪.(Effect o charge‬‬
‫أهم الطرق للحصول على تفرقة تامة للحبيبات ‪-:‬‬
‫أ – طرق طبيعية وميكانيكية )‪.(bysical procedure‬‬
‫ونذكر منها ‪:‬‬
‫‪ .1‬الرج ‪ : shaking‬يستعمل لذلك أنواع مختلفة من االجهزة منها‬
‫جهاز الرج القالب أو المتردد وقد وجد ان ‪ 24-20‬تكفى لعمل‬
‫الفرقة الكاملة ‪.‬‬
‫‪ .2‬التقليب ‪ : stirring‬يستعمل لذلك اجهزة ميكانيكية سريعة ‪.‬‬
‫‪ .3‬ساعة الغليان ‪ : Boiling‬لمدة ساعة واحدة تعادل الرج لمدة ‪6‬ساعات‬
‫ب‪ -‬طرق كيماوية ‪chemical procedure :‬‬
‫وتنحصر أهم الطرق الكيماوية فى اآلتى ‪-:‬‬
‫‪ .1‬التخلص من المواد الالحمة ‪.‬‬
‫‪ .2‬التخلص من االيونات التى تعمل على تجميع الحبيبات ‪.‬‬
‫‪ .3‬زيادة الشحنة السالبة ‪.Peptization‬‬
‫للحصول على معلقات ثابتة للتربة وتنحصر التعديالت فيما يأتي ‪:‬‬
‫‪-1‬التخلص من المادة العضوية بأكسدتها يفوق أكسيد األيدروجين ‪ 65‬بالوزن‪.‬‬
‫‪-2‬التخلص من المواد الالحمة ‪.‬‬
‫ثانيا فصل مجموعات التربة ‪fractionation‬‬
‫و يقصد بها فصل الحبيبات ذات االقطار المتقاربة لمجموعات مميزة ‪.‬‬
‫يالحظ انه أثناء فصل المجموعات وتقديرها نسبتها وكذلك تقدر نسبة‬
‫الكربونات وتحسب على صورة كربونات كالسيوم اما نسبة الحصى‬
‫والحجارة فإنها ال تحسب ضمن مكونات االرض لقلة قيمتها من الناحية‬
‫الزراعية ‪.‬‬
‫االسس التى بنيت عليها فكرة فصل المجموعات‪:‬‬
‫قانون استوكى ‪Stockes law :‬‬
‫الفكرة االساسية فيها ان حبيبات التربة عندما تكون فى معلقاتها فإنها تعانى‬
‫قوى مختلفة محصلتها حركة الحبيبات الى سائل وتتوقف سرعة سقوط‬
‫الجسم المنتظم على حجم الجسم وكثافة ولزوجة السائل وكثافته ‪.‬‬
‫طرق اجراء التحليل الميكانيكى ‪:‬‬
‫هناك الكثير من طرق التحليل الميكانيكى مثل ‪-:‬‬
‫طريق الفصل – بالغرابيل – طرق الترسيب بالترويق والسكب‬
‫‪ sedimentation & decantation‬وطرق الغسيل بالماء الجارى ‪.‬‬
‫ثانيا ً البناء االرضى ‪soil structure‬‬
‫البناء االرضى هو نظام ترتيب حبيبات الترة بعضها بجانب بعض سواء‬
‫كانت حبيبات مفردة ‪ single particles‬او تجمعات ‪Accrecates‬‬
‫اى حبيبات مركبة ‪. compound particales‬‬
‫أنواع البناء االرضى ‪Types of soil structur‬‬
‫‪ )1‬طبقى ‪: platy‬وتكون فيه التجمعات مرتبة فى صورة صفائح محورها‬
‫االفقى اكبر من الرأسى ‪.‬‬
‫‪ )2‬منشورى ‪ : prismatic‬وتكون المحاور الرأسية للتجمعات اكبر من‬
‫االفقية وتظهر على شكل اعمدة حوافها حادة ‪.‬‬
‫‪ )3‬العمودى ‪:Columnar‬مثل البناء المنشورى ولكن يختلف فى ان نهاية‬
‫االعمدة مستديرة ‪.‬‬
‫‪ )4‬متكتل ‪ : Blocky‬وهى تجمعات غير منتظمة الشكل ذو حواف حادة‬
‫محاورها الرأسية تكاد تساوى المحاور االفقية ‪.‬‬
‫‪ : Sub-angu- lar Blocky )5‬مثل البناء المكتمل لكن حواف الكتل‬
‫مهذبة غي حادة مستديرة ‪.‬‬
‫‪ )6‬المحبب ‪ : Granular‬وهى تجمعات مائلة الستدارة صغيرة الحجم غير‬
‫مسامية نسبيا ‪.‬‬
‫‪ )7‬متفتت ‪ : Crumb‬وهذا البناء مثل المحبب لكن يختلف عنه بأنه مسامى‬
‫وحرف التجمعات مهذبة ومستديرة‪.‬‬
‫• تكوين التجمعات فى االراضى ‪:‬‬
‫تتجمع الحبيبات البسيطة فى التربة فى مجموعات او وحدات ‪ units‬يطلق‬
‫عليها التجمعات ‪. Aggregates‬‬
‫ولتكوين التجمعات فى االراضى ال بد وان تسبقها عملية تجميع الغرويات‬
‫وتال ‪ flocculation‬هذه الغروبات هى غرويات الطين الحديد‬
‫وااللمونيوم والمادة العضوية الغروية ‪.‬‬
‫العوامل التى تؤثر على تكوين التجمعات فى األراضى ‪-:‬‬
‫‪Factors affect aggregates foromation‬‬
‫‪-2‬القواعد المتبادلة ونوع الكانيونات السائدة ‪.‬‬
‫‪- 1‬المادة العضوية‪.‬‬
‫‪-4‬غرونات الحديد المترسبةغير عكسيا ‪.‬‬
‫‪ -3‬حركة الطين‪.‬‬
‫‪-6‬المناخ ‪.‬‬
‫‪ -5‬نوع معدن الطين‪.‬‬
‫‪ -8‬تأثير الخدمة الزراعية ‪.‬‬
‫‪ - 7‬مادة االصل ‪.‬‬
‫وتقوم جذور النباتات أيضا بعملية تجميع الحبيبات بأحدى الطرق اآلتية ‪-:‬‬
‫أ – افرازات الجذور التى تعمل على المواد األسمنتية ‪.‬‬
‫ب – امتصاص الماء بواسطة الجذور مما يؤدى الى جفاف الغرويات ‪.‬‬
‫ج – مواد عضوية غروية ناتجة عن تحلل الجذور ‪.‬‬
‫د – تخلل الشعيرات الجذرية داخل القالقيل مما يؤدى الى تفتتها ‪.‬‬
‫ه – الضغط الناشئ عن تكوين الجذور قد يؤدى أيضا الى تكوين التجمعات ‪.‬‬
‫‪ )2‬القواعد المتبادلة ونوع الكتيونات السائدة ‪-:‬‬
‫عندما يكون الصوديوم هو األيون المساعد على سطح الطين فأن الحبيبات‬
‫تتفرق ويظهر نوع غير مرغوب فيه اطالقا من البناء األرضى ‪ .‬وعلى‬
‫العكس من ذلك فان امتصاص الكالسيوم على سطح حبيبات الطين يشجع‬
‫التحبب وظهور نوع من البناء األرضى المرغوب فيه ‪.‬‬
‫اختالف األيونات المرافقة للصوديوم لها أيضا أثرها فى تكوين التجمعات ‪.‬‬
‫‪ )3‬حركة الطين ‪.‬‬
‫‪ )4‬غرويات الحديد المترسبة غير عكسيا ‪.‬‬
‫‪ )5‬نوع معدن الطين ‪.‬‬
‫‪ )6‬المناخ ‪.‬‬
‫‪ )7‬مادة االصل ‪.‬‬
‫‪ )8‬تأثير الخدمة الزراعية ‪.‬‬
‫ثالثا‪ :‬كثافة االراضى الحقيقية والظاهرية والمسامية ‪-:‬‬
‫& )‪Particle density (Real disty‬‬
‫‪Bulk density and porosity of soils‬‬
‫الحجم الظاهرى يمثل حجم الحبيبات فى حجم المسافات البينية فان‬
‫الحجم الظاهرى كبر دائما من الحجم الحقيقى لذلك فالكثافة الظاهرية اقل‬
‫من الكثافة الحقيقية ألرض ما ثابتة تقريبا اما الكثافة الظاهرية فتتغير‬
‫من افق آلخر حسب العمليات الزراعية ‪.‬‬
‫• الكثافة الحقيقية ‪:‬‬
‫يمكن تعريفها بأنها كتلة وحدة الحجوم لحبيبات التربة قد يستعاض عن‬
‫الكثافة الحقيقية بالوزن الوعى لحبيبات التربة ‪.‬‬
‫‪ Specific gravity‬وهذه النسبة بين وزن حجم من الحبيبات الى وزن‬
‫نفس الحجم من الماء وهذه النسبة ال تميز ‪.‬‬
‫العوامل التى تؤثر على الكثافة الحقيقية‪:‬‬
‫تعتبر كثافة المعادن المسئولة االولى عن كثافة التربة الحقيقية‬
‫‪ )2‬المادة العضوية ‪:‬حيث ان الكثافة الحقيقية للمادة العضوية تترواح بين‬
‫‪ 1.7- 1.2‬جم‪/‬سم‪ 3‬فان وجودها بنسبة مرتفعة نسبيا يؤدى حتما الى‬
‫انقاص الكثافة الحقيقية ‪.‬‬
‫‪ )3‬طريقة التقدير ‪ :‬فقد وجد ا النوع السائل المستعمل فى التقدير ونوع‬
‫الطين الموجود أكبر االثر فى الكثافة الحقيقية اذا ان المعروف بأن‬
‫كثافة حبيبات التربة تتأثر كثيرا كيفية اتصال اسطح الحالة الصلبة‬
‫(الحبيبات) بالحالة السائلة (سائل االزاحة ) ويطلق عليه التفاعل‬
‫السطحى ‪.‬‬
‫• الكثافة الحقيقية لالراضى العصرية ‪-:‬‬
‫تتغير الكثافة الحقيقية لالراضى العصرية فى نطاق ضيق ان تترواح بين‬
‫‪ 2.75-2.60‬للراضى الرسوبية النهرية ويرجع اتساع نطاق التغير‬
‫بالنوع االخير الختالف نس ما تحتويه من مادة عضوية ومن طين ومن‬
‫اكاسيد حديد ‪.‬‬
‫• الكثافة الظاهرية والمسافات البينية ‪:‬‬
‫ويمكن تصريف الكثافة الظاهرية بأنها وزن وحدة حجوم االرض الجافة‬
‫وهذا الحجم يحتوى طبعا على المواد الصلبة (الحبيبات الوحدة العضوية)‬
‫والمسافات البينية (الفجوات ) ‪.‬‬
‫• العوامل التى تؤثر على الكثافة الظاهرية ‪:‬‬
‫لما كانت الكثافة الظاهرية تنسب الى الحجم الكلى لالرضى فأنها تتأثر بال‬
‫شك بحجم المسافات البينية ‪ .‬ونظام ترتيب الحبيبات يعمل على تغيير‬
‫النسبة المئوية للمسافات البينية التى تكون نسبتها اكبر ما يمكن فى نظام‬
‫التفكك واق ما يمكن فى نظام التزاحم ‪.‬‬
‫‪ )2‬نظام البناء االرضى ‪soil structure :‬‬
‫نظام البناء االرضى له اثر كبير على نسبة المسافات البينية فى االراضى‬
‫وبالتالى على الحجم الظاهرى ذلك العامل الذى تتوقف عليه الكثافة‬
‫الظاهرية‪.‬‬
‫‪ )3‬اثر الرطوبة ‪:‬‬
‫يالحظ ان الكثافة الظاهرية تتناقص بعد الرى ثم تتزايد يتوالى الجفاف‬
‫ويرجع ذلك الى اسباب عديدة منها ان للطين خاصية التمدد ‪swelling‬‬
‫باالبتالل اى زيادة حجمه وزيادة هذا الحجم يؤدى بالتالى الى اقالل قيمة‬
‫ك بذلك تنقص الكثافة الظاهرية‬
‫• اهمية لكثافة الظاهرية من الوجهة العملية ‪-:‬‬
‫‪ -1‬الكثافة الظاهرية دليل على مسامية االرض ونظام ترتيب حبيباتها‬
‫‪ -2‬يمكن تتبع ث ظ معرفة مدى تأثير عمليات الخدمة لمختلفة على‬
‫مسامية االراضى‪.‬‬
‫‪ -3‬الكثافة الظاهرية اهمية كبيرة فى معرفة ما يلزم من الماء لالراضى‬
‫عند الرى ‪.‬‬
‫المسافات البينية فى االراضى ‪pore space of soil‬‬
‫• بما ان الحجم الحقيقى يمثل حجم الحبيبات والحجم الظاهرى يمثل حجم‬
‫الحبيبات مضافا اليه حجم المسافات البينية لذلك يمكن معرفة حجم‬
‫المسافات الموجودة فى كتلة معلومة من التربة بطرح الحجم الحقيقى من‬
‫الحجم الظاهرى وتحسب نسبة المسافات البينية على صورة نسبة مئوية‬
‫‪.‬‬
‫• العوامل التى تؤثر على المسافات البينية ‪-:‬‬
‫‪ -1‬نوع االرض ‪.‬‬
‫‪ -2‬العمق ‪.‬‬
‫‪ -3‬معاملة االرض ‪.‬‬
‫• حجم المسافات البينية وأهميته ‪-:‬‬
‫يوجد نوعان من المسام فى االراضى وفى المسام الكبيرة‬
‫‪CAPILLARY P. S‬والمسام الدقيقة ‪non – capillary pore‬‬
‫‪ space‬بالرغم من انه ال يوجد حد فاصل بينهما فان المسام الكبيرة‬
‫تتسم بالسماح للهواء والماء بالحركة المربعة فيها وعلى عكس ذلك فان‬
‫المسام الدقيقة تعوق حركة الهواء لدرجة كبيرة اذا تقتصر حركة الماء‬
‫على الحركة الشعرية البطيئة ‪.‬‬
‫رابعا ماء التربة ‪soil water :‬‬
‫يجب ان تعطى كميات من الماء كافية لحاجة النبات وان تكون المياه ميسرا‬
‫لها ‪ Available‬فتعمل المياه على اذابة العناصر الغذائية للنباتات فى‬
‫التربة ‪.‬‬
‫‪ -1‬السعة المائية العظمة (درجة التشبع)‬
‫عند هذه النقطة تصبح جميع المسام ممتلئة تماما بالماء اى مشبعة ‪.‬‬
‫‪-2‬السعة الحقلية ‪Field Capacity‬‬
‫هى النسبة المئوية للرطوبة فى التربة عد تشبعها وتركها لكى يصرف الماء‬
‫الزائد بفعل الجاذبية ‪.‬‬
‫‪ -3‬نقطة الذبول المستديم ‪permanent wiltcing point‬‬
‫تفقد الرطوبة من التربة عن طريق البخر او النتح من النباتات والتبخير‬
‫من سطح التربة وعندما تجف التربة تبدأ النباتات فى اظهار نقص‬
‫الرطوبة ويكون معدل تزويد النبات بالماء بطيئا جدا ‪.‬‬
‫‪ -4‬الماء االيجرسكوبى ‪Hygroscopic‬‬
‫اذا تركت التربة تزداد جفاف الى ان يصبح الماء المتبقى يتحد بسطوح‬
‫حبيبات التربة بقوة كبيرة لدرجة ان معظمه يعتبر غير سائل وال‬
‫يتحرك اال على صورة بخار فحسب ‪.‬‬
‫‪-5‬الماء الميسر ‪Available Water‬‬
‫يعتبر الماء من السعة الحقلية ونقطة الذبول المستديم ميسرا بالنسبة‬
‫للنباتات ‪.‬‬
‫‪ -6‬الماء الشعرى ‪Capillary water‬‬
‫وهو الماء الذى يتحرك بالخاصية الشعرية بين السعة الحقلية والمعامل‬
‫االجرسكوبى ‪.‬‬