پایگاه دانش

نگهداشت آب در خاک

  • آخرین نظر: ۲۰ دی ۱۴۰۰
  • نوشته شده در : ۲۰ دی ۱۴۰۰
  • توسط : همکار فیداست

 

هر چه خاک توانایی بالاتری در حفظ رطوبت داشته باشد مرغوب تر است زیرا می تواند مدت زمان بیشتری رطوبت را در اختیار ریشه گیاه قرار دهد.

ظرفیت نگهداری آب در خاک

توانایی خاک در نگه داشتن آب در خود را ظرفیت نگهداری آب در خاک می گویند. خاک های رسی از ظرفیت نگهداری آب بالایی برخوردار هستند، در حالی که خاک های ماسه ای از ظرفیت نگهداری آب کمی برخوردار هستند. از آنجا که فضای منافذ یک خاک در اثر باران شدید یا آبیاری پر از آب می شود، خاک اشباع می شود، سپس، به تدریج آب به سمت پایین تخلیه می شود که به مقدار آب باقیمانده در خاک در مقابل نیروی گرانش، ظرفیت مزرعه (ظرفیت نگهداری آب توسط خاک) گفته می شود.

شکل1

 

عوامل مؤثر نگهداری آب در خاک

 

نیروی چسبندگی (نیروی جاذب بين مولکول های آب و ذرات خاک) :

ذرات و ترکیبات خاک در حالت خشک با داشتن خاصیت چسبندگی نسبتا شدید، مولکول های دوقطبی آب را به طرف خود جذب و نگهداری می کنند. نتیجه این مکش ایجاد قشر نازکی از مولکول های آب بر روی عناصر، ترکیبات و ذرات خاک می باشد که شدت جذب آن در اولین قشر مولکولی آب خیلی زیاد است. لایه های بعدی مولکول های آب با شدت کمتری نگهداری شده و لایه های پس از آن شدت نگهداری کمتری دارند. این موضوع نشان می دهد آبی که در دورترین فاصله نسبت به سطح ذرات قرار دارد به آسانی از آن خارج می شود. به تدریج که خاک خشک می شود نیروی زیادتری لازم است تا آب را از ذرات و منافذ خاک خارج کند.

نیروی پیوستگی (نیروی جاذب بين مولکولی) :

نتیجه اثر این نیرو، کشش و جذب متقابل مولکول های آب با یکدیگر می باشد. ذرات خاک تحت تأثیر دو نیروی ذکر شده، توسط مولکول های آب به هم مربوط می شوند به عبارت دیگر با ایجاد یک قشر آبی بر روی ذرات، آب وظیفه یک واسطه چسبنده را به عهده می گیرد.

صورت های مختلف آب در خاک

آب در خاک به صورت های مختلف و تحت تأثیر نیروهای متفاوتی نگهداری میشود که به شرح زیر است:

آب آزاد :

آبی است که بعد از هر آبیاری یا بارندگی روزنه های متوسط و درشت خاک را پر می کند این آب تحت تأثیر نیروی کشش ذرات خاک و نیروی ثقلی زمین در خاک حرکت می کند حرکت آب آزاد در خاک های معمولی و با زهکش خوب به اندازهای سریع است که برای ریشه گیاه سود کمی دارد ضمن اینکه مواد غذایی پس از محلول شدن همراه آب از خاک خارج می شود. چنانچه این آب در خاک باقی بماند به علت کمبود اکسیژن برای ریشه گیاهان و موجودات زنده هوازی خاک مضر واقع می شود. به طور کلی وجود این نوع آب در خاک مطلوب نبوده و از راه منافذ بزرگ به سرعت از خاک خارج می شود(شکل2)

آب موئینه:

مقدار آبی است که در روزنه های متوسط و ریز نگهداری می شود و در برابر قوه ثقل مقاومت نشان می دهد. گیاه آب مورد نیاز خود را از آب کاپیلاریته جذب می نماید اما همه این آب قابل جذب گیاه نیست. روزنه های خاک مانند لوله های مویین عمل کرده و آب توسط نیروی مویینه ای در آن نگهداری می شود.

آب پوسته ای:

در اثر تبخیر و تعرق تمام آب حتی از ریزترین منافذ خاک خارج می شود. آبی که پس از این مرحله در خاک می ماند در سطح ذرات خاک با شدت جذب می شود که تقریبا حالت غیر مایع داشته و فقط به صورت بخار آب حرکت می کند.

عوامل موثر بر میزان رطوبت  خاک 
حد ظرفیت زراعی

معمولا یک تا سه روز پس از خیس شدن خاک به وسیله باران یا آبیاری، رطوبت موجود در خاک به وضع نسبتا پایداری می رسد. این حد رطوبت ظرفیت زراعی نامیده می شود. در این حالت منافذ درشت خاک آب خود را از دست داده ولی منافذ ریز هنوز پر از آب بوده، گیاهان می توانند از آن استفاده کنند(شکل2).

حد پژمردگی موقت، حد پژمردگی دائم

با جذب تدریجی آب توسط ریشه گیاهان و خروج آن به صورت تبخیر و تعرق از سطح خاک مقدار آب خاک کاهش می یابد و آثار پژمردگی در برگها ظاهر می شود. و معمولا در شرایطی که گیاه در روز پژمرده و در شب شاداب شود گیاه به حد پژمردگی موقت رسیده است(شکل2).

آب به حالت جامد در خاک حرکتی نداشته ولی در حالت های مایع و بخار در جهات مختلف حرکت می کند.

شکل2: صورت های مختلف آب در خاک

 

راه های افزایش نگهداری آب در خاک

گزینه‌های زیادی برای بهبود ظرفیت نگهداری آب درون خاک برای رشد محصولات در دسترس است. برای افزایش نگهداشت آب در خاک می توان از مواد آلی استفاده کرد. مواد آلی دارای سطح زیادی برای جذب آب در سطح خود می باشند. و آب را به راحتی در سطح خود نگهداری کرده و در اختیار گیاه برای تامین رطوبت مورد نیازش قرار می دهد. هر چه خاک مواد آلی بیشتری داشته باشد رطوبت بیشتری در خود نگهداری می کند و این رطوبت را تا مدت زمان بیشتری در خود حفظ می کند و هر چه خاک مواد آلی کمتری در خاک داشته باشد رطوبت را زودتر از دست می دهد(شکل3) . افزودن برخی ترکیبات معدنی مانند زئولیت هم می تواند نگهداشت آب در خاک را افزایش دهد(شکل4). زیرا این مواد معدنی دارای منافذ ریزی هستند و مقدار رطوبت زیادی را در خود نگه می دارند و رطوبت مورد نیاز گیاه را برای مدت بیشتری تامین می کنند. افزودن زغال زیستی به خاک نیز باعث افزایش میزان نگهداری آب در خاک می شود. پوشش گیاهی موجود در سطح خاک نیز بر روی میزان نگهداشت آب در خاک موثر است زیرا هر چه پوشش گیاهی بیشتری داشته باشد نور خورشید کمتری به سطح خاک می تابد و از تبخیر آب از سطح خاک جلوگیری می کند بنابراین آب برای مدت بیشتری در خاک باقی مانده و برای گیاه در دسترس است. عوامل دیگری مانند دما، درصد رطوبت محیط و زاویه تابش خورشید نیز بر نگهداشت آب در خاک تاثیر می گذارد.

شکل3: خاکی حاوی مواد آلی و خاک فاقد مواد آلی

شکل4: جذب رطوبت توسط مواد معدنی در خاک

عوامل موثر بر میزان نگهداشت آب در خاک

هر چه اندازه ذرات خاک کوچیک تر باشد نگهداری آب در خاک بیشتر است و هر چه اندازه ی ذرات خاک بزرگتر باشد نگهداشت آب در خاک کمتر است. خاک های رسی مدت طولانی تری نسبت به خاک های شنی آب را در خود نگهداری می کنند. خاک های درشت دانه مانند خاک های شنی دارای منافذ درشتی هستند و آب را از خود به راحتی عبور داده و نگهداشت رطوبت بسیار کمی دارند ولی خاک های رسی ریز دانه هستند و منافذ کوچکی دارند که حرکت آب در آن بسیار کند است و دیر آب را از دست می دهند(شکل5).

شکل5: تاثیر اندازه ذرات بر عبور آب

تأثیر فشردگی خاک بر میزان رطوبت خاک

هر چه خاک فشرده تر و متراکم تر باشد آب کمتری جذب می کند. خاکی که متراکم باشد تخلخل خیلی کمی دارد و منافذ آب بسته است. در نتیجه آب نمی تواند به درون خاک نفوذ کند و به صورت سیلاب در سطح خاک جریان پیدا می کند. در نتیجه عدم ورود آب به خاک میزان رطوبت موجود در خاک نیز بسیار ناچیز خواهد بود. بنابر این افزایش تراکم در خاک باعث کاهش رطوبت موجود در خاک می شود.

شکل6: تاثیر تراکم و اندازه منافذ بر نگهداشت آب

عوامل مؤثر در جذب آب توسط ریشه

جریان ممتد آب از خاک به ریشه و از آنجا به ساقه و برگ وجود دارد. همراه با انتقال آب، مواد کانی به صورت یون وارد ریشه شده و از راه آوندهای چوبی به همه نقاط گیاه حرکت می کنند. عوامل مختلفی در جذب آب دخالت دارند که عبارتند از :

1-وسعت و عمق ریشه : هرچه گسترش و پراکندگی ریشه های گیاه بیشتر بوده و در عمق زیادتری از خاک فرو رفته باشند مقدار آبی را که می توانند جذب کنند زیادتر خواهد بود.

2- قابلیت نفوذ ریشه : هرچه عمق خاک زراعی بیشتر باشد قابلیت نفوذ ریشه بیشتر بوده و در نتیجه گیاه از ذخیره آب زیادتری استفاده خواهد کرد.

3-درجه چوب پنبه ای شدن غشاء ریشه: ریشه های مویینه جوان قدرت جذب بیشتری نسبت به ریشه های پیر و چوب پنبه ای شده دارند.

4-تبخیر و تعرق گیاه : هر چقدر تبخیر و تعرق از گیاه بیشتر باشد به همان نسبت جذب آب توسط ریشه افزایش می یابد .

5-حرارت اطراف ریشه در خاک : چنانچه حرارت خاک کم باشد جذب آب کاهش می یابد و اگر حرارت خاک کم و زمین یخ زده باشد، هیچ گونه جذبی صورت نمی گیرد. هم چنین در صورتی که درجه حرارت خاک از حد معینی بالاتر باشد جذب آب کاهش می یابد.

6-تهویه خاک : با کاهش جریان هوا در اطراف ریشه مقدار جذب به وسیله ریشه گیاه کاهش یافته و در بعضی موارد سبب خفگی گیاه می شود.

7-غلظت محلول خاک : هر قدر غلظت املاح محلول در آب بیشتر باشد فشار اسمزی آن بیشتر خواهد شد و بنابراین مقدار جذب کاهش می یابد .

حرکت آب در خاک

آب به حالت جامد در خاک حرکتی نداشته ولی در حالت مایع و بخار در جهات مختلف حرکت می کند. این پدیده کنترل کننده سرعت نفوذ آب به درون خاک و میزان نگهداری آب در خاک بوده و آب مورد نیاز ریشه ها را تامین کرده و در ضمن باعث حرکت آب های زیر زمینی به طرف چشمه ها و جویبارها می شود.

جریان آب به حالت مایع در خاک : آب در خاک به دو صورت اشباع و غیراشباع می تواند وجود داشته باشد معمولا بعد از بارندگی و آبیاری حالت اشباع و تا قبل از خشک شدن حالت غیر اشباع وجود دارد. در هر دو حالت آب می تواند در دو جهت حرکت نماید.

1-حرکت آب از بالا به پایین : در حالت اشباع آب در اثر نیروی ثقل جریان می یابد در این حالت خلل و فرج بزرگ محتوای آب بوده و آب با سرعت از طریق این خلل و فرج رو به پایین حرکت می نماید. در حالت غیر اشباع خلل و فرج بزرگ از آب تخلیه شده در نتیجه عامل نیروی ثقل اهمیت خود را از دست می دهد و در این صورت آب تحت نیروی کشش سطحی به صورت لایه هایی در اطراف ذرات خاک جریان می یابد و حرکت آن کندتر از حالت اشباع می باشد.

عواملی که در مقدار جریان آب از بالا به پایین تأثیر دارد شامل بافت خاک، ساختمان خاک، مقدار کلوئید های آلی و معدنی خاک و غیره می باشد. جریان آب از بالا به پایین از نظر آبیاری و زهکشی اهمیت داشته باعث ذخیره باران و همچنین نفوذ آب به خاک و جلوگیری از فرسایش می شود.

شکل7: جریان آب از بالا به پایین

۲- حرکت آب از پایین به بالا: در اثر خاصیت مویینگی منافذ خاک، آب به طرف بالا صعود می کند. خلل و فرج خاک منافذ بسیار نازکی در خاک ایجاد می نمایند که مانند لوله های مویین عمل می کند. به علت وجود نیروی پیوستگی و چسبندگی، آب از این لوله ها بالا می رود هر چه قطر لوله های مویین کمتر باشد ارتفاع صعود آب بیشتر خواهد بود. این پدیده باعث می شود آب از سطح آب های زیرزمینی به طرف بالا حرکت کرده، آب مورد نیاز گیاهان را تأمین نماید. اگر سطح آب زیرزمینی پایین تر از عمق یک متری نباشد جریان صعودی آب برای آبیاری زیرزمینی محصولات زراعی کافی است(شکل8).

شکل8: جریان از پایین به بالا از سطح آب زیرزمینی

٣- حرکت افقی آب : در یک نقطه مشخص از سطح خاک یک گلدان قطره قطره آب بریزید پس از مدتی که این عمل را انجام دادید چه مشاهده می کنید؟ مشاهده خواهید کرد که آب تمام سطح خاک گلدان را مرطوب کرده است یعنی آب در جهت افقی حرکت داشته است علت حرکت افقی آب چیست؟ اکثر مواقع آب تحت تأثير شيب رطوبتی خاک حرکت می کند یعنی در خاک آب از قسمت هایی که میزان آن زیاد است به قسمت هایی که آب کمتری دارد انتشار می یابد .

تبخیر و تعرق گیاهان

هر چه تبخیر و تعرق گیاه بیشتر باشد خاک رطوبت بیشتری را از خاک جذب می کند.

تبخیر: فرآیند تبدیل آب مایع به بخار را تبخیر گویند. تبخیر ممکن است از سطوح آزاد آب و یا از سطح مرطوب خاک صورت گیرد.

شکل9: تبخیر

تعرق: گیاهان، مقداری آب به صورت بخار، از راه روزنه های هوایی و بشرة نازک برگ ها و جوانه ها و ساقه های جوان، دفع می کنند. این عمل، تعرق نام دارد.

شکل10: تعرق

منابع

1-کتاب فیزیک خاک-نویسنده:دکتر امین علیزاده(1393)

2-کتاب رابطه آب و خاک و گیاه-نویسنده:دکتر فرید اجلالی(1390)

3-کتاب آب و خاک- نویسنده:جعفر مدرس صادقی(1384)

 

لطفا دانش و تجربه خود در این مورد را به اشتراک بگذارید

لطفا پیش از ایجاد مطلب جدید موارد زیر را به دقت مطالعه نمایید:
پایگاه دانش این وب سایت محلی برای تبادل دانش و تجربه و بیان راهکارهایی برای ارتقای صنعت کشاورزی است. هنگام درج مطلب به نکات زیر توجه بفرمایید:
۱. برای درج عکس به داخل متن ، عکس را از گوشی یا کامپیوتر کپی نموده و در پنجره ویرایشگر سایت ، paste نمایید.
۲. در صورت نیاز ، مطلبی که ارسال می کنید را ویرایش کنید تا ابعاد عکس ها و اندازه و رنگ فونت ها ، هماهنگ با دیگر مطالب وب سایت بشود.
برچسب مناسب متن را از بین برچسب های تعریف شده انتخاب کنید و اگر مطلب شما نیاز به برچسب جدیدی داشت، مطلب را درج کنید و برچسب پیشنهادی را از بخش تماس با ما به مدیریت وب سایت اطلاع بدهید تا به لیست برچسب ها افزوده گردد.

فایل با فرمت های ( 'gif','jpg','png', 'jpeg', 'pdf', 'mp4', 'mkv' ) قابل آپلود می باشد.
فایل های پیوست:

نظر
آخرین نظر