تعریف خاک و عوامل فرسایش خاکها
دید کلی
خاکها مخلوطی از مواد معدنی و آلی می‌باشند که از تجزیه و تخریب سنگها در نتیجه هوازدگی بوجود می‌آیند که البته نوع و ترکیب خاکها در مناطق مختلف بر حسب شرایط ناحیه فرق می‌کند.
مقدار آبی که خاکها می‌توانند بخود جذب کنند.
از نظر کشاورزی و همچنین در کارخانه‌های راه‌سازی و ساختمانی دارای اهمیت بسیاری است که البته این مقدار در درجه اول بستگی به اندازه دانه‌های خاک دارد.
هرچه دانه خاک ریزتر باشد، آب بیشتری را به خود جذب می‌کند که این خصوصیت برای کارهای ساختمان‌سازی مناسب نیست.
بطور کلی خاک خوب و حد واسط از دانه‌های ریز و درشت تشکیل یافته است.
تشکیل خاکها به گذشت زمان ، مقاومت سنگ اولیه یا سنگ مادر ، آب و هوا ، فعالیت موجودات زنده و بالاخره توپوگرافی ناحیه‌ای که خاک در آن تشکیل میشود بستگی دارد.
عوامل موثر در تشکیل خاک
سنگهای اولیه یا سنگ مادر
کمیت و کیفیت خاکهای حاصل از سنگهای مختلف اعم از سنگهای آذرین ، رسوبی و دگرگونی به کانی‌های تشکیل دهنده سنگ ، آب و هوا و عوامل دیگر بستگی دارد.
خاک حاصل از تخریب کامل سیلیکاتهای دارای آلومینیوم و همچنین سنگهای فسفاتی از لحاظ صنعتی و کشاورزی ارزش زیادی دارد.
در صورتیکه خاکهایی که از تخریب سنگهای دارای کانی‌های مقاوم (از قبیل کوارتز و غیره) در اثر تخریب شیمیایی پدید آمده‌اند و غالبا شنی و ماسه‌ای می‌باشند فاقد ارزش کشاورزی می‌باشند.
ارگانیسم :
تمایز انواع خاکها از نقطه نظر کشاورزی به نوع و مقدار مواد آلی (ازت و کربن) موجود در آن بستگی دارد.
نیتروژن موجود در اتمسفر بطور مستقیم قابل استفاده برای گیاهان نمی‌باشد.
بلکه ترکیبات نیتروژن‌دار لازم برای رشد گیاهان باید به شکل قابل حل در خاک وجود داشته باشد که این عمل در خاکها بوسیله برخی از گیاهان و باکتری‌ها انجام میشود.
خاکها معمولا دارای یک نوع مواد آلی کربن‌دار تیره رنگی هستند که هوموس نامیده میشوند و از بقایای گیاهان بوجود می‌آید.
زمان :
هر قدر مدت عمل تخریب کانی‌ها و سنگها بیشتر باشد عمل تخریب فیزیکی و شیمیایی کاملتر انجام می‌گیرد.
زمان تخریب کامل بسته به نوع سنگ ، ساخت و بافت سنگها و نیز ترکیب و خاصیت تورق کانی‌ها متفاوت می‌باشد ولی بطور کلی سنگهای رسوبی خیلی زودتر تجزیه شده و به خاک تبدیل میشوند، در صورتیکه سنگهای آذرین مدت زمان بیشتری لازم دارند تا تجزیه کامل در آنها صورت گرفته و به خاک تبدیل گردند.
آب و هوا :
وفور آبهای نفوذی و عوامل آب و هوا از قبیل حرارت ، رطوبت و غیره در کیفیت خاکها اثر بسزایی دارند.
جریان آبهای جاری بخصوص در زمین‌های شیب‌دار موجب شستشوی خاکها میشوند و با تکرار این عمل مقدار مواد معدنی و آلی بتدریج تقلیل می‌یابد.
اثر تخریبی اتمسفر همانطور که قبلا بیان گردید روی برخی از کانی‌ها موثر و عمیق می‌باشد و هر قدر رطوبت همراه با حرارت زیادتر باشد شدت تخریب نیز بیشتر میگردد.
توپوگرافی محل تشکیل خاک :
اگر محلی که خاکها تشکیل میشوند دارای شیب تند باشد در نتیجه مواد تخریب شده ممکن است بوسیله آبهای جاری و یا عامل دیگری خیلی زود بسادگی از محل خود بجای دیگری حمل گردند و یا شستشو بوسیله آبهای جاری و یا عامل دیگری خیلی زود بسادگی از محل خود بجای دیگری حمل گردند و یا شستشو بوسیله آبهای جاری باعث تقلیل مواد معدنی و آلی خاکها شود در نتیجه این منطقه خاکهای خوب تشکیل نخواهند شد.
ولی برعکس در محل‌های صاف و مسطح که مواد تخریب شده بسادگی نمی‌توانند به جای دیگری حمل شوند فرصت کافی وجود داشته و فعل و انفعالات بصورت کامل انجام می‌پذیرد.
مواد تشکیل دهنده خاکها
موادی که خاکها را تشکیل می‌دهند به چهار قسمت تقسیم میشوند :
مواد سخت : مواد سخت را ترکیبات معدنی تشکیل می‌دهند ولی ممکن است دارای مقداری مواد آلی نیز باشند.
البته این ترکیبات معدنی از تخریب سنگهای اولیه یا سنگ مادر حاصل شده‌اند که گاهی اوقات همراه با مواد تازه کلوئیدی و نمک‌ها می‌باشند.
موجودات زنده در خاکها : تغییراتی که در خاکها انجام می‌پذیرد بوسیله موجودات زنده در خاک انجام می‌گیرد.
قبل از همه ریشه گیاهان ، باکتری‌ها ، قارچها ، کرم‌ها و بالاخره حلزون‌ها در این تغییرات شرکت دارند.
آب موجود در خاکها : آبی که در خاک وجود دارد حمل مواد حل‌شده را به عهده دارد که البته این مواد حمل شده برای رشد و نمو گیاهان به مصرف می‌رسد.
آب موجود در خاکها از باران و آبهای نفوذی ، آب جذب شده و بالاخره آبهای زیرزمینی تشکیل شده که در مواقع خشکی از محل خود خارج شده و بمصرف می‌رسد.
هوای موجود در خاک : هوا همراه با آب در خوه‌های خاکها وجود دارد که البته این هوا از ضروریات رشد و نمو گیاهان و ادامه حیات حیوانات می‌باشد.
مقدار اکسیژنی که در این هوا وجود دارد از دی اکسید کربن کمتر است و این بدان علت است که ریشه گیاهان برای رشد و نمو اکسیژن مصرف کرده و دی اکسید کربن پس می‌دهند.
تقسیم‌بندی خاکها از لحاظ سنگهای تشکیل دهنده بر حسب دانه‌های تشکیل دهنده خاک و همچنین شرایط میزالوژی و پتروگرافی زمین خاکهای مختلفی وجود دارد که عبارتند از : خاک رسی : ذرات رس (Clay) دارای قطری کوچکتر از 0.002 میلیمتر می‌باشند و در حدود 50% خاک را تشکیل می‌دهند.
خاکهای رسی چون دارای دانه‌های بسیار ریزی هستند به خاک سرد معروفند و در مقابل رشد گیاهان مقاومت نشان داده و رشد آنها را محدود می‌کنند.
خاکهای سیلتی : 50% این نوع خاکها را ذرات سلیت تشکیل داده است که دارای قطری بین 0.05 تا 0.002 میلیمتر می‌باشند و بر حسب اینکه ناخالصی مثل ماسه ، رس و غیره بهمراه دارند به نام خاکهای سیلتی ماسه‌ای و یا سیلتی رسی معروفند.
خاکهای ماسه‌ای: این خاکها از 75% ماسه تشکیل شده‌اند.
قطر دانه‌ها از 0.06 تا 2 میلیمتر است و بر حسب اندازه دانه‌های ماسه به خاکهای ماسه‌ای درشت ، متوسط و ریز تقسیم می‌گردند.
مقدار کمی رس خاصیت خاکهای ماسه‌ای را تغییر می‌دهد و این نع خاک آب را بیشتر در خود جذب می‌کند تا خاکهای ماسه‌ای که فاقد رس هستند.
خاکهای اسکلتی : خاکهای اسکلتی به خاکهایی اطلاق میگردد ک در حدود 75% آن را دانه‌هایی بزرگتر از 2 میلیمتر از قبیل قلوه سنگ ، دیگ و شن تشکیل می‌دهند.
این خاکها ، آب را به مقدار زیاد از خود عبور می‌دهند و لذا همیشه خشک می‌باشند.
نیم‌رخ عمومی خاکها نیم‌رخ خاکها معمولا از 3 افق A,B,C تشکیل شده است.
افق A : که به نام خاک بالایی نامیده میشود، فوقاتی‌ترین منطقه خاک است و این همان افقی است که رشد و نمو گیاهان در آن نفوذ می‌کنند.
این افق از مواد خاکی نرم (رس) که غنی از مواد آلی و موجودات زنده میکروسکوپی است تشکیل یافته است که وجود این مواد آلی باعث رنگ خاکستری تا سیاه این افق میگردد.
البته این زمین غالبا برای کشاورزی مناسب می‌باشند.
اکسیدهای آهن و همچنین بعضی از مواد محلول ممکن است از این منطقه به افق B برده شوند و در آنجا رسوب کنند.
افق B : قشر بین افق A و C را یک قشر دیگر تشکیل می‌دهد که به نام افق B یا خاک میانی نامیده میگردد.
در این افق عمل تخریب و تجزیه به مراتب بیشتر از افق C پیشرفت و اثر کرده است و از کانی‌های سنگ مادر فقط آن دسته دیده میشوند.
که بسیار مقاومند (مثل کوارتز) ولی سایر کانی‌ها به شدت تجزیه شده‌اند.
این افق معمولا از مواد رسی ، ماسه و شن‌های ریز و درشت و گاه مقادیر کمی بقایای نباتی تشکیل شده است.
در این افق علاوه بر مواد رسی ، در آب و هوای مرطوب ، اکسیدهای آهن و همچنین مواد محلول‌تر که بوسیله آبهای نفوذی از افق A به آنجا آورده شده‌اند دیده میشوند.
افق C : که به آن خاک زیرین نیز گفته میشود، افقی است که مواد سنگی به میزان خیلی کم تخریب و تجزیه شده‌اند و در نتیجه سنگهای اولیه زیاد تغییر نکرده بلکه بصورت قطعات خرد شده می‌باشند.
زیر این منطقه سنگهای تخریب نشده یعنی سنگ اولیه قرار دارد که هیچگونه تخریب و یا تجزیه‌ای در آن صورت نگرفته است.
فرسایش تسریعی فرسایش آبی در واقع یکی از پدیده‌های معمولی زمین شناسی است که بوسیله آن کوهها بتدریج فرسوده شده و دشتها ، دره‌ها و بستر رودخانه‌ها و دلتاها ، تشکیل می‌یابند.
این نوع فرسایش که به کندی صورت می‌گیرد، فرسایش طبیعی نامیده میشود.
در صورتی که فرسایش با سرعت خیلی بیشتری انجام شود و حالت تخریبی به خود بگیرد، به آن فرسایش تخریبی گفته میشود.
در پدیده فرسایش دو عمل مختلف انجام میشود: یکی جدا شدن ذرات و دیگری حمل و تغییر مکان آنها.
عواملی مانند انجماد و ذوب متناوب ، جریان آب و ضربانات قطران باران اثر جدا کنندگی داشته و مواد را جهت شسته شدن آماده می‌کنند.
عوامل موثر در میزان فرسایش تسریعی دو عامل اصلی را می‌توان مسئول وقوع فرسایش تسریعی دانست: از بین رفتن پوشش گیاهی طبیعی خاک و کشت گیاهانی که پوشش گیاهی کافی فراهم ننموده و قسمتی از خاک را برهنه می‌گذارند.
کشت نباتات کرتی مانند ذرت و سیب زمینی ، بخصوص اگر کرتها در جهت شیب زمین باشد، پوشش کافی به خاک نداده، فرسایش و از بین رفتن خاک را تشدید می‌کنند.
مقدار کل بارندگی و شدت آن : بارندگی زیاد در صورتی که ریزش آن آرام باشد، فرسایش زیادی ایجاد نمی‌کند، در صورتی که بارانهای شدید حتی به مقدار کم سبب فرسایش زیاد میشوند.
در فصل سرما که زمین منجمد میشود و در فصل رشد گیاهان که پوشش گیاهی انبوه است، بارندگی اثر فرسایشی کمتری دارد.
شیب زمین شیب زیاد باعث تسریع جریان آب شده و به همان نسبت میزان فرسایش و هدر رفتن آب افزایش پیدا می‌کند.
طول شیب نیز اهمیت دارد، چون هر قدر شیب ادامه بیشتری داشته باشد، بر مقدار سیلاب افزوده خواهد شد.
پوشش گیاهی درختان جنگلی و مرتع موثرترین عوامل محافظ خاک در مقابل فرسایش هستند.
نباتات زراعی اثر محافظتی کمتری دارند، ولی این امر در نباتات مختلف یکسان نیست.
نباتاتی مانند جو و گندم پوشش نسبتا کافی برای خاک فراهم می‌کنند.
ماهیت خاک از بین خواص فیزیکی خاک موثر در میزان فرسایش مهمترین آنها قابلیت نفوذ خاک و ثبات ساختمانی خاک است.
قابلیت نفوذ خاک به عواملی مانند ثبات ساختمانی ، بافت ، نوع رس ، عمق خاک و وجود لایه‌های غیر قابل نفوذ بستگی دارد.
ثبات ساختمانی ذرات خاک سبب میشود که علی‌رغم هرزروی سطح آب فرسایش زیادی صورت نگیرد.
نحوه کنترل فرسایش آبی روشهای مختلفی برای کاهش یا کنترل فرسایش آبی می‌توان بکار برد: بطور کلی هر اقدامی مانند شخمهای سطحی و عمقی و اضافه کردن مواد آلی خاک که قدرت جذب آبی خاک را افزایش دهد، هدر رفتن سطحی آب را کاهش می‌دهد.
انتخاب نوع نباتات زراعی در کنترل فرسایش اثر زیادی دارد.
بالا نگه داشتن سطح حاصلخیزی خاک خود یک نوع عمل محافظتی در مقابل فرسایش است، زیرا تحت این شرایط رشد زیاد نباتات ، علاوه بر بهتر نمودن قابلیت نفوذ آب خاک ، پوشش گیاهی و مواد آلی خاک را بطور قابل ملاحظه افزایش می‌دهند.
با دقت در انتخاب روشهای کشت و زرع و نحوه انجام آنها می‌توان با فرسایش خاک مبارزه کرد.
در صورتی که شیب زمین تا مسافت زیادی ادامه داشته باشد، بهتر است که نباتات کرتی مانند ذرت با نباتات پوششی مثل گندم و جو بطور یک در میان کشت شوند، تا بدین وسیله از شتاب گرفتن آب جلوگیری شود.
این روش کشت را که اصطلاحا کشت نواری گویند، اثرات کاملا مثبتی در حفاظت خاک داشته است.
فرسایش بادی تخریب خاک از طریق فرسایش بادی بیشتر در مناطق خشک صورت گرفته و گاهی در مناطق مرطوب هم اتفاق می‌افتد.
اثر تخریبی باد غالبا خیلی جدی بوده و نه تنها ذرات ریز و حاصلخیز خاک را هدر می‌دهد، بلکه به علت رو بازکردن ریشه گیاهان و یا پوشاندن قسمت هوایی گیاهان با مواد معلق در هوا ، سبب مرگ آنها میشود.
خشک شدن لایه‌های سطحی خاک به علت کمی آب، آنها را در خطر فرسایش باد قرار می‌دهد.
عوامل موثر در فرسایش بادی مهمترین عامل درصد رطوبت خاک است، زیرا خاک مرطوب از این حیث مصون است.
عوامل دیگر عبارتند از: سرعت باد ، وضعیت قسمت سطحی خاک ، خصوصیات کلی خاک.
خصویات خاکی مانند ثبات دانه بندی ذرات خاک ، میزان مواد آلی و درصد ذرات خاک همگی در فرسایش پذیری خاک بوسیله باد موثر هستند.
کنترل فرسایش بادی با توجه به عوامل موثر در میزان فرسایش بادی می‌توان روشهای مبارزه و کنترل را حدس زد.
این روشها شامل مرطوب نگه داشتن خاک ، زبر و خشن نمودن سطح خاک و داشتن پوشش گیاهی است.
کشت نوارهای نباتی و ایجاد بادشکن‌ها عمود بر جهت