بناء الأرض SOIL STRUCTURE

بناء الأرضSOIL STRUCTURE الباب الرابع

بناء الارض Soil Structure • هو نظام ترتيب حبيبات التربه بعضها بجانب بعض سواء كانت: • حبيبات فرديه particlesSingle . • حبيبات مركبه Aggregates.

ينقسم البناء الأرضى الى ثلاثة مجموعات رئيسيه • البناء الفردى Single Grained Structure : • تكون الحبيبات فرديه غير ملتصقة يبعضها كما هو الحال بالا راضى الخشنة. • ترتيب هذه الحبيبات بالنسبة لبعضها البعض يعتمد على شكل و حجم الحبيبات.

بناء الكتل الكبيره Massive Structure : • عبارة عن تجمعات كتليه متماسكة كبيره الحجم. • ينتشر حدوثها فى حاله الطين الجاف (الأراضى الطينية الثقيلة). • تتكون كتل من عدة سنتيمترات الى عشرات السنتيمترات فى الحجم.

البناء المركب Compound Structure Aggregates : • هو بناء يمثل الحاله الوسطيه فى الحجم. • يقع فى المدى بين البناء الفردى و بناء الكتل الكبيره. • الحبيبات الأوليه تحت ظروف مناسبة تتجمع وترتبط ببعضها وتكون حبيبات مركبه Aggregates التى تنقسم الى: • حبيبات مركبه كبيره Macro Aggregates • حبيبات مركبه صغيره Micro Aggregates

تكوين التجمعات الأرضيه يوجد عده نظريات لشرح كيفيه تكوين التجمعات: أ) نظريه Russell: • تتكون التجمعات نتيجة لجذب جزيئات الماء فى شكل سلسله تمتد بين حبيبات الطين السالبــه الشحنه. • قد يوجد ايضا فى هذه السلسلة بعض الكاتيونات مما يؤدى الى تماسك الحبيبات. • عندما تجف التربه تتبخر جزيئات الماء فتقل طول السلسلة و تقصر و تتقــارب الحبيبات الغروية. • ينتج عن ذلك تجمعــات لهذه الحبيبــات و يســاعد فى تكوينها المواد الاسمنتيه.

تكوين التجمعات الأرضيه ب) نظريه Peterson : • تتكون التجمعات نتيجة ارتباط الحبيبات الغروية السالبه الشحنه بالكالسيوم من ناحية. • تتزن باقى شحنه الكالسيـوم بالارتبــاط بمجموعـــه الكربوكسيل للمادة العضويــه من الطرف الاخر. • بمعنى ان يحل الكالسيوم محل اثنين من الايدروجين مما يؤدى الى تكوين سلسله طويلة بين جزيئات الطين الغروية.

حبيبة طين محملة بشحنة سالبة حبيبة طين محملة بشحنة سالبة مجموعة الكربوكسيل + + + + + + Ca Ca Ca ooc - R - coo ooc - R - coo كاتيون كالسيوم نظريه Peterson

أشكال الحبيبات المركبه الموجودة فى التربه • طبقى (صفائحى ) Platey • منشورى Prismatic أو عمودى Columnar • كتلى Blocky • كروى Spherical

Blocky Granular Columnar Prismatic Platy Soil Structure

Soil Structure: with Structure

العوامل التى تؤثر على تكوين الحبيبات المركبه • الماده العضويه .Organic matter • نوع الكاتيون السائد. • كميه الطين. • نوع معدن الطين. • غرويات الحديد. • المناخ. • ماده الاصل. • تأثير الخدمه الزراعيه.

التوزيع الحجمى للحبيبات المركبه Aggregate Size Distribution • يعبر عنه بعدة طرق و لكن اكثرها شيوعا هو ” القطر المتوسط للأوزان ”. • MWD ) Mean Weight Diameter. MWD = ni=1 Xi Wi حيث n= عدد المناخل i = كل مجموعه على حده Xi = القطر المتوسط لمجموعه اقطار الحبيبات المركبه المفصولة. Wi = وزن الحبيبات المركبه داخل هذه المجموعه من الاقطار معبرا عنها كنسبه من وزن العينة الكلية المستخدمة في التحليل. ni=1= المجموع و يشمل وزن كل الاحجام حتى التى اقل من اصغر قطر للمناخل " اى التى تتجمع تحت المناخل ".

ثبات الحبيبات المركبه Aggregate Stability يعرف ثبات الحبيبات المركبه على انه: • مقاومه الحبيبات المتجمعة للكسر عندما تكون معرضه لقوى التكسير والتفكك. • ثبات الحبيبات المركبه ضد الماء هو احد هذه الامثلـــه الواضحة هنا نظرا للتأثير التكسيرى للماء نتيجة للابتلال والانتفاخ غير المنتظم للحبيبات المركبــه يليها الانكماش فيحدث الكسر. • الطريقــه التقليديه والشائعة فى قياس ثبات الحبيبات المركبـه ضد الماء هى طريقــه النخل المبتل .Wet Sieving Method

دليل الحبيبات المركبه Aggregation Index • من نفس طريقه النخل يمكن التعبير عن النتائج بما يعرف بدليل الحبيبات المركبه Aggregation index. • وذلك برسم منحنيين تجميعيين .Cumulative curves • حيث يمثل المنحنى الاول التوزيع بدون تفريق (حاله عمليه النخل الاول). • الثانى يمثل التوزيع بعد التفريق (حاله عمليه النخل الثانيه). • المساحة المظلله بين المنحنيين كلما زادت دل ذلك على ثبات الحبيبات المركبه ضد الماء. • كلما كبر هذا الفرق اى كلما كانت المساحه بين المنحنيين كبيره دل ذلك على كثره الحبيبات المتجمعة .

تقدير مقدار التجمع او التحبب و نسبه التفريق Dispersion Factor • وذلك بتقدير نسبه السلت و الطين بعد تفريق العينه تفريقا تاما. • كما تقدر نسبه السلت و الطين فى عينه اخرى بدون تفريق. • النسبه بين هذين التقديرين تدل على مقدار التجميع او نسبه التفريق. • و يتراوح ال ( DI) Dispersion Index بين صفر و 16 . Clay + silt in the undispursed soil Clay + silt in the mechanical analysis X100 DF =

أمثلة محلولة • مثـ(1)ـــــال الجدول التالي يعبر عن النسبة المئوية للحبيبات المركبة من وزن العينة الجافة والمطلوب هو حساب القطر المتوسط للأوزان MWD لكل من حالتي النخل الجاف والنخل المبتل.

الحــ(1)ــــل باستخدام معادلة القطر المتوسط للأوزان: MWD = ni=1 Xi Wi أولاً:للنخل الجافDry sieving : MWD = (100x0.32) +(350x0.28) + (750x0.20) + (1500x0.12)+(3500x0.08) =740μm. MWD =(100x0.51) +(350x0.25) + (750x0.15) + (1500x0.07)+(3500x0.02) =426μm. ومن هذا يتضح أن النخل المبتل خفضت MWD من 740 إلى 426ميكرومتر وهو يدل علي عدم ثبات الحبيبات المركبة ضد الماء. أي أنه يمكن اعتبار MWDالمحسوب لكل من النخل الجاف والمبتل والفرق بينهما دليل للحكم على بناء الأرض

مثـــ(2)ــــال في تجربة أجريت على نوعين من الأراضي إحداهما أرض بكر والأخرى أرض مزروعة تحصلنا على النتائج التالية: المطلوب: 1- حساب MWD مع العلم أن جميع الأرقام محسوبة على أساس الوزن الجاف. 2- تفسير تأثير زراعة الأرض على صيانة هذه الأرض ومدى تأثرها بعوامل البخر أو التعرية. 3- مناقشة درجة ثبات التجمعات.

الحــ(2)ــــل باستخدام معادلة القطر المتوسط للأوزان: MWD = ni=1 Xi Wi أولاً: النخل الجاف : أ – في الأرض البكر: MWD = (0.25x0.1) +(0.75x0.1) + (1.5x0.15) + (3.5x0.15)+(7.5x0.2) + (15x0.2) + (35x0.1) = 0.025 + 0.075 + 0.225 + 0.525 + 1.5 + 3 + 3.5 =8.85μm. ب – في الأرض المزروعة: MWD = (0.25x0.25) +(0.75x0.25) + (1.5x0.15) + (3.5x0.15)+(7.5x0.1) +15x0.07) + (35x0.03) =3.85μm.

ثانياً: النخل المبتل : أ – في الأرض البكر: MWD = (0.25x0.3) +(0.75x0.15) + (1.5x0.15) + (3.5x0.15)+(7.5x0.15) + (15x0.05) (35x0.05) =4.56μm. ب – في الأرض المزروعة: MWD = (0.25x0.5) +(0.75x0.25) + (1.5x0.15) + (3.5x0.05)+(7.5x0.04) + (15x0.01) (35x0.0). =1.16μm. وتتلخص نتائج حساب MWD في حالة النخل الجاف والمبتل لكل من الأرض البكر والمزروعة في الجدول التالي:

يتضح من النتائج السابقة الآتي: • مقارنة نتائج MWD في تجربة Dry sieving في كل من الأرض البكر والمزروعة , كذلك من مقارنة نتائج MWD في تجربة Wet sieving لكل من الأرض البكر والمزروعة. • يلاحظ أن الزراعة أدت إلى تفكك في التربة وقلت التجمعات بصفة عامة سواء كانت تجمعات ثابتة Stable aggregates أو الغير ثابتة Flocculation. • الأرض المزروعة أكثر عرضة للتعرية من الأرض البكر. • سرعة نضوج الأرض المزروعة عن الأرض البكر . • هذا الانخفاض الملحوظ في تجمعات التربة قد يرجع لعمليات الخدمة وتأثير جذور النباتات على تحطيم مثل هذه التجمعات.

مناقشة درجة ثبات التجمعات • يلاحظ أن نسبة التجمعات بصفة عامة في الأرض البكر أكبر من الأرض المزروعة وقد تصل إلى الضعف بل وأكثر. • ثبات التجمعات في الأرض البكر عند مقارنة النخل الجاف والمبتل لها نجد حوالي 50% منها انخفض الـMWD من 8.85إلى 4.56 مم. • ثبات التجمعات في الأرض المزروعة عند مقارنة النخل الجاف والمبتل وحساب الـMWD نلاحظ أنه انخفض من 3.85إلى 1.16مم. • عند دراسة ثبات التجمعات للأرض البكر بعد زراعتها وجد أن الزراعة أثرت تأثير كبيراً على ثبات التجمعات حيث انخفضت الـMWD من 8.85إلى 1.16مم وهو انخفاض شديد جداً.

بناء الأرض SOIL STRUCTURE