دانلود تحقیق تعیین نفوذپذیری

بخشی از نزولات جوی پس از رسیدن به سطح زمین به داخل خاک نفوذ کرده(infiltration) پدیده نفوذ فقط شامل وارد شدن آب به داخل خاک است.

نفوذ آب در خاک باید از دو جهت مورد بررسی قرار گیرد، یکی شدت نفوذ و دیگری مقدار نفوذ.

شدت یا سرعت نفوذ به مقدار آبی گفته می شود که اگر در روی زمین وجود می داشت می توانست در واحد زمان (فرضاً یک ساعت) در زمین نفوذ کند.

سرعت نفوذ یکی از خصوصیات فیزیکی خاک بوده و به عوامل متعددی بستگی دارد.

با توجه به اینکه سیلاب های حاصل از بارندگی ها علاوه بر شدت بارندگی به سرعت نفوذ آب در خاک نیز بستگی دارد.لذا، برآورد سرعت نفوذ آب در خاک در حوزه های آبخیز حائز اهمیت فراوان است.

ورود آب به خاک در نتیجه تاثیر توام نیروهای ثقلی و موئینگی صورت میگیرد.

نیروی ثقل فقط در جهت قائم عمل می کند.

ولی نیروی موئینگی در ابتدا که خاک و منافذ موئین خالی از آب است، هم در جهت عمودی و هم در جهت افقی عمل می کند.

ولی به تدریج که منافذ موئین از آب اشباع شد تنها نیروی ثقل دخالت کرده ، و جریان نفوذ تقریباً فقط عمودی است.

به همین دلیل سرعت نفوذ در ابتدای وارد شدن آب به خاک زیاد و سپس به تدریج تقلیل یافته و به مقدار ثابتی که فقط نتیجه عمل بر روی ثقل است ، می رسد.

بنابراین مقدار آبی که در زمین نفوذ می کند صرف نظر از وضعیت سطح خاک به صورت تجمعی با زمان افزایش می یابد.

تعیین مقدار کلسیم برای تعیین مقدار کلسیم 5 سانتیمتر عصاره را با 20 سی سی آب مقطر و 5 قطره NaoH4 نرمال و 2 گرم سورکسید اضافه می کنیم و بعد مقداری EDTA اضافه می کنیم تا تغییر رنگ را ملاحظه کنیم.

تعیین سدیم Na هر گاه میزان املاح محلول در آب یک خاک به حد زیان آوری برای گیاه برسد خاک را شور می نامند .

چنانچه سدیم قابل تبادل خاک تا حد زیان آوری برسد خاک را سدیمی می نامیم .

این گونه خاک ها خاص مناطق خشک و نیمه خشک هستند .

مناطقی که میزان بارندگی سالانه آنها کمتر از جمع تبخیر بالقوه سالانه رطوبت از سطح خاک است .

خاک های شور و قلیایی از نظر منشا شوری به دو دسته تقسیم می شوند : الف ) خاک های که به طور طبیعی شور بودند و یا از اول شور بودند ب) خاک های که در اثر مدیریت ناصحیح شور شدند یا خاک های شور ثانویه .

خاک های قلیایی یا سدیمی خاک های هستند که در اثر وفور سدیم قابل تبادل در سطح کلوئید های خاک ، تخریب شدند و رشد و نمو گیاه در آنها مواجه با مشکل است .

نام جدید خاک های قلیایی خاک های سدیمی است .

تعیینPH خاک در شرایط طبیعی از هر 10 مولکول آب یکی تجزیه شده و تولید یون های H و OH می نماید.

هر گاه محیط بتواند یکی از این دو یون را از محلول خارج و یا بدان وارد نماید، نسبت یون دیگر در محلول افزایش یا کاهش پیدا می کند و محیط تابع فعالیت یون غالب می گردد.

این عامل را با PH نشان می دهند که پتانسیل یون های هیدروژن موجود در محلول است .

تعیین هدایت الکتریکی (EC) مقدار املاح محلول در خاک را معمولاً توسط اندازه گیری قابلیت هدایت الکتریکی عصاره از آن خاک تعیین می نما یند.

اساس کار این است که آب خالص،یک هادی الکتریکی بسیار ضعیف می باشد در صورتی که آب حاوی املاح تجزیه شده( املاحی که به طور عادی در خاک وجود دارند ) جریان را متناسب با مقدار نمک موجود در خاک هدایت می نماید.

بنابراین اندازه گیری قابلیت هدایت الکتریکی عصاره معیار دقیق از غلظت کل اجزای یونیزه شده این املاح بدست می آید.

اندازه گیری قابلیت هدایت الکتریکی بر این اساس است که مقاومت الکتریکی بین دو الکترود موازی که در داخل عصاره فرو می نماییم اندازه می گیریم، در چنین سیستمی محلول ما بین الکترود در حکم یک هادی الکتریکی عمل نموده و قوانین فیزیکی مربوطه در مورد آن قابل اجراست.

بافت خاک مطالعه فیزیکی خاک از تجزیه مکانیکی آن آغاز می شود که عبارت از تفکیک ذرات خاک از روی وزن آن ها.

خاک از ذراتی به ابعاد مختلف تشکیل شده است که عبارتند از :شن سیلت و رس .منظور ما دراینجا نیز ذرات اولیه و بنیادین خاک است نه خاکدانه ها.

بافت خاک عامل نگهداری رطوبت و تنظیم کننده غلظت محلول خاک حاوی عناصر غذایی وتغذیه گیاه است.از این رو در تعیین حاصلخیزی خاک و قابلیت بهره برداری از آن نقش اساسی دارد.به همین خاطر در ارزیابی خاک ها و طبقه بندی آنها.

مطالعه و برسی بافت لایه های گوناگون نیم رخ خاک ضرورت دارد .بهترین خاک از نظر بافت کشاورزی خاکی است که حاوی 10تا20 درصد مواد آلی و مابقی نیز به تساوی از سن وسیلت باشد .

خاک های متوسط , خاک های سنگین و..

خاک های متوسط : خاک هایی هستند که مقدار رس آن ها 30-10 درصد می باشد.

این خاک ها حاصلخیزی نسبتاً بالایی دارند و رطوبت خود را نسبتاً خوب حفظ می نمایند.

بافت های لوم ، لوم لای، لوم رس ماسه ای در این گروه جای دارند.

خاک های سنگین : میزان رس این خاک ها بیش از 30 درصد است.

این خاک ها قدرت نگهداری آب بالایی دارند.

حاصلخیزی خوب و بالایی دارند ولی به دلیل جذب آب به مدت طولانی، از نظر تهویه برای گیاهان مشکل ایجاد می نمایند.

تعیین بافت خاک به روش صحرایی (روش لمسی) : در این روش مقدار کمی از خاک را با آب مخلوط کنید تا گل نسبتاً سفتی به وجود آید، آن را بین انگشت شست و اشاره فشار دهید اگر حالت زبری احساس شد خاک شنی، اگر حالت چسبندگی داشت خاک رسی و اگر حالت صابونی داشت خاک سیلتی است.

ساختمان خاک ترتیب قرار گرفتن ذرات خاک(شن، لای،رس) در مجاورت یکدیگر و تشکیل ذرات بزرگتر (خاکدانه) را ساختمان خاک می گویند.

سهولت نفوذ ریشه ، فعالیت های موجودات ذره بینی خاک ، تهویه و استفاده گیاهان از مواد غذایی، همگی تحت تأثیر ساختمان خاک هستند.

در تشکیل ساختمان خاک، عوامل مختلف فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی و آب و هوایی مؤثر می باشد.

درتخریب ساختمان خاک عواملی نظیر فشار، گرما ، باران شدید، نوع زراعت و غیره نقش به سزایی دارند.

خاک ها ممکن است بدون ساختمان یا دارای ساختمان باشند.

در خاک های بدون ساختمان خلل و فرج بسیار کم است و عمل تهویه در آن ها به خوبی انجام نمی شود در حقیقت در این خاک ها هیچ گونه خاکدانه ای تشکیل نمی شود.

خاک های بدون ساختمان به صورت تک دانه ای یا توده ای دیده می شوند.

خاک های متوسط , خاک های سنگین و..خاک های متوسط :خاک هایی هستند که مقدار رس آن ها 30-10 درصد می باشد.

بافت های لوم ، لوم لای، لوم رس ماسه ای در این گروه جای دارند.خاک های سنگین :میزان رس این خاک ها بیش از 30 درصد است.

حاصلخیزی خوب و بالایی دارند ولی به دلیل جذب آب به مدت طولانی، از نظر تهویه برای گیاهان مشکل ایجاد می نمایند.تعیین بافت خاک به روش صحرایی (روش لمسی) :در این روش مقدار کمی از خاک را با آب مخلوط کنید تا گل نسبتاً سفتی به وجود آید، آن را بین انگشت شست و اشاره فشار دهید اگر حالت زبری احساس شد خاک شنی، اگر حالت چسبندگی داشت خاک رسی و اگر حالت صابونی داشت خاک سیلتی است.ساختمان خاکترتیب قرار گرفتن ذرات خاک(شن، لای،رس) در مجاورت یکدیگر و تشکیل ذرات بزرگتر (خاکدانه) را ساختمان خاک می گویند.

خاک های بدون ساختمان به صورت تک دانه ای یا توده ای دیده می شوند.چسبندگی خاکیکی از ویژگی های پایداری خاک ، چسبندکی خاک است که در آن دو عامل بافت خاک و رطوبت خاک مؤثر می باشد.

ذرات خاک در حالت خشک با داشتن نیروی کوهیژن (دگر چسبی) نسبتاً شدید، مولکول های دو قطبی آب را به طرف خود جذب می کنند.

در نتیجه یک قشر نازک آب بر روی ذرات تشکیل می شود که شدت جذب آن به ذرات خاک بسیار زیاد است.

مولکول های آب در اثر نیروی ادهیژن (هم چسبی) به این لایه می چسبند.

خاک هایی که دارای رس نیستند بدون کوهیژن (غیرچسبنده) می باشند و خاک هایی که دارای رس هستند چسبنده می باشند و ظرفیت نگهداری آب افزایش می یابد.

وجود چسبندگی در خاک شخم و سایر عملیات ورزی را با شکل روبرو می کند.وزن مخصوص خاک1 – وزن مخصوص ظاهری وزن یک سانتی متر مکعب از خاک خشک در شرایط طبیعی را «وزن مخصوص ظاهری» می گویند.

برای تعیین این شاخص از استوانه های مخصوص استفاده می شود.

این استوانه ها را آرام و با دقت و بدون ضربه زدن وارد خاک می کنند پس از قرار دادن نمونه خاک استوانه در اتو و 105 درجه ، نمونه خاک خشک شده را وزن نموده و وزن مخصوص را با فرمول زیر محاسبه می کنند:2 – وزن مخصوص حقیقی :وزن یک سانتی متر مکعب خاک خشک بدون خلل و فرج را وزن مخصوص حقیقی می گویند.

وزن مخصوص حقیقی خاک ها بسته به نوع خاک 75/2 تا 5/2 گرم در سانتی متر مکعب متغیر است.

برای تعیین این شاخص، از وسایل آزمایشگاهی مخصوص بهره می گیریم.حرکت ماشین ها در زمین های کشاورزی باعث متراکمشدن خاک و کم شدن خلل و فرج آن می گردد و وزن مخصوص ظاهری آن را افزایش می دهد.نفوذ پذیری خاکدر بعضی از خاک ها، آب به سرعت نفوذ می کند در حالی که در بعضی دیگر، ورود آب به کندی صورت می گیرد.

مقدار آبی که (بر حسب ارتفاع آب «سانتی متر یا میلی متر» در واحد زمان (دقیقه یا ساعت) از سطح خاک به داخل آن وارد می شود «نفوذ پذیری» خوانده می شود.جدول 2-3 میزان سرعت نفوذ آب در خاک های مختلف را نشان می دهد.علت اهمیت میزان نفوذ پذیری در انتخاب روش آبیاری است .

برای خاک هایی که نفوذپذیری زیاد (بیش از 30 میلی متر در ساعت) دارند آبیاری قطره ای و بارانی و برای خاک هایی که نفوذ پذیری کم دارند، آبیاری کرتی و نشتی مناسب می باشد.

برای تعیین نفوذ پذیری از استوانه های مضاعف استفاده می شود.( شکل 9-3 ص 74)PH (واکنش ) خاکیکی از خصوصیات مهم خاک ، PH خاک می باشد.

فعالیت موجودات زنده خاک و قابل جذب بودن عناصر غذایی خاک توسط ریشه تحت تأثیر واکنش خاک می باشد.

به طور مثال باکتری ها تولید کننده نیترات (تبدیل ازت هوا به ازت آلی ) در PH بالاتر از 5/5 فعال می باشند و یا آهن منگنز در PH کم تر از 6 قابل جذب است.

با توجه به مفهومی که از PH در فصل آب شرح داده شد، انواع خاک ها از نظر PH در شکل 10-3 مشاهده می شود در نواحی مرطوب خاک ها معمولاً اسیدی و در نواحی خشک قلیایی هستند.

در کشور ما در بخشی از منطقه لاهیجان که به کشت چای اختصاص دارد خاک اسیدی است.

خاک اسیدی PH کم تر از 7 دارد.

خاک های آهکی : PH این خاک ها بیشتر از 7 می باشد و در نواحی خشک و نیمه خشک تشکیل می شوند.

بخش اعظمی از کشور ما خاک آهکی دارد.

در صورتی که PH خاک به حدود 10 برسد «قلیایی» نامیده می شود.

اکثر گیاهان در محدوده 6-8= PH به خوبی رشد می کنند.سخت لایه ها در خاکبه لایه های محکمی که به صورت طبیعی و یا در اثر حرکت بیش از حد ماشین ها و ادوات کشاورزی در بسیاری از خاک ها در زیر افق (A) تشکیل می شوند، سخت لایه ها گفته می شود.

این لایه ها، از نفوذ ریشه گیاهان به اعماق خاک جلوگیری نموده، با کاهش رشد ریشه، امکان جذب آب و مواد غذایی از سوی گیاهان کاهش می یابد و در نتیجه، میزان رشد و نمو گیاهان و عملکرد محصول کم می شود.

در سخت لایه های طبیعی، تجمع املاح کربنات کلسیم و منیزیم و یا سولفات کلسیم، باعث اتصال محکم ذرات خاک به یکدیگر می شود و سخت لایه های بسیار محکمی را تشکیل می دهد.

عبور ماشین ها و ادوات کشاورزی (در مزراع یونجه، در کشت های جوی پشته ای) نیز باعث تراکم خاک در محل عبور چرخ ها شده، عمق شخم عملیات زراعی بعدی هم به حدی نیست که آنها را متلاشی نماید.

در نتیجه در زیر خاک به تدریج لایه سخت پدید می آید.حاصلخیزی خاک و عوامل مؤثر در آنبه توانایی خاک برای تولید محصول به مقدار فراوان و به صورت مستمر حاصلخیزی خاک گفته می شود.

بعضی از خاک ها به طور طبیعی حاصلخیزند، این خاک ها در اثر کشت و کار مداوم و انجام عملیات زراعی بدون بهره مندی از اصول علمی، به تدریج حاصلخیزی خود را از دست می دهند.

یک کشاورز می تواند حداکثر تأثیر را در حاصلخیزی خاک مزرعه اش داشته باشد.

همچنین عملیات خاک ورزی می تواند ساختمان خاک را اصلاح و یا تخریب کند.

کودهای شیمیایی از ابزارهای مناسب در بهبود باروری خاک هستند، اما کاربرد نامعقول آن ها می تواند آسیب های جبران ناپذیری به حاصلخیزی خاک وارد سازد.

آبیاری می تواند موجب شکوفایی اراضی کویری و بیابانی شود.

در حالی که این عمل به طور صحیح انجام نپذیرد می تواند مناطق حاصلخیز خاک را به بیابان غیرقابل کشت تبدیل نماید.

نتیجه این که هیچ عاملی به تنهایی حاصلخیزی خاک را به سطح مطلوب ارتقاء نمی دهد مگر اینکه سایر عوامل هم مورد نظر قرار گیرند: 1- ویژگی های فیزیکی مؤثر در حاصلخیزی خاک : • تأثیر بافت خاک : خاک های دارای بافت شنی تهویه خوبی دارند.

عملیات شخم در آنها راحت است.

اما به دلیل کمبود رس و لای حاصلخیزی کمی دارند.

این خاک ها نمی توانند آب را نگهداری نمایند بنابراین عناصر غذایی آن ها ناچیز است.

خاک های رسی حاصلخیزند.

آب و عناصر را به خوبی نگهداری می کنند.

ولی به هنگام خشک شدن بسیار سخت و هنگام مرطوب بودن چسبنده شده، تهویه در آنها کاهش می یابد.

با این وصف، خاک هایی که بافت متوسط دارند مرغوبترند.

• تأثیر ساختمان خاک خاک های دارای ساختمان (کروی و اسفنجی) در سطح خاک و سایر انواع افق ها در لایه های زیرین، شرایط مناسبی را برای جوانه زدن بذر و رشد ریشه فراهم می نمایند.

تهویه این خاک ها مناسب تر است (حاصل خیزترند) خاک هایی که ساختمان آنها ثبات و پایداری ندارند پس از آبیاری سله بسته، از خروج بذر جوانه زده جلوگیری می نمایند.

در خاک هایی که رس و سیلت آن ها زیاد است این وضعیت حادتر می شود.

در این وضعیت، بذرها فقط در شکاف ها و ترک هایی که پس از خشک شدن خاک ایجاد می گردند می توانند رشد نمایند که آنها نیز در تماس با هوا خشک شده از بین می روند.

• تأثیر وزن مخصوص : وزن مخصوص ظاهری خاک، شاخص خوبی برای بیان میزان خلل و فرج آن است.

هر چه این شاخص بیشتر باشد تخلخل آن کمتر و ساختمان آن نامناسب تر است.

2 – خواص شیمیایی مؤثر در حاصلخیزی خاک : * تأثیر واکنش یا PH خاک : در نواحی کم باران، مجموعه کلوییدهای خاک بیشتر حاوی کلسیم، منیزیم، سدیم ، پتاسیم است.

بنابراین، این خاک ها حاصلخیزی خوبی دارند در حالی که در نواحی پر باران، بیشتر این عناصر در اثر شست و شو از خاک خارج شده، حاصلخیزی آن ها کاهش می یابد.

از طرف دیگر، PH خاک میزان فعالیت باکتری های مفید آن را هم کنترل می نماید.

در خاک های کمی اسیدی فعالیت باکتری های جذب کننده ازت هوا و در خاک های خنثی تا حدود قلیایی PH=6/5-7/5 میزان فعالیت قارچ ها و اکتینومیست ها افزایش می یابد.

* تأثیر شوری : وجود املاح و تجمع آن ها در خاک ، حاصلخیزی خاک ها را کاهش می دهد، علت این امر، افزایش فشار اسمزی محلول خاک و عدم امکان جذب آب از سوی ریشه بسیاری از گیاهان است.

به استثناء گیاهان مقاوم در برابر شوری که قدرت جذب آب در خاک های شور را دارند.

3 – سایر عوامل مؤثر در حاصلخیزی : وجود کلوییدها در خاک : وجود کلوئیدهای خاک (رس و مواد آلی) حاصلخیزی خاک را افزایش می دهد.

زیرا به علت دارا بودن بار الکتریکی منفی می توانند کاتیون های (یون های مثبت) کلسیم، منیزیم، پتاسیم و آمونیوم را (که جزء عناصر غذایی مورد نیاز گیاه اند) به خود جذب کنند.

این کاتیون ها در صورت نیاز گیاه به راحتی از سطح ذرات کلوئیدی جدا شده و جذب می شوند.

فعالیت موجودات ذره بینی : شامل میکروارگانیسم ها است که انواع قارچ ها و باکتری ها و اکتینومیست ها و ...

می باشند.

این موجودات با جذب ازت و با تجزیه باقی مانده گیاهان و جانوران موجب تشکیل هوموس در خاک می شوند.

بنابراین هر چه تعداد و فعالیت آن ها در خاک بیشتر باشد آن خاک ها حاصلخیزتر خواهد بود.

افزودن مواد آلی به خاک و وجود شرایط رطوبت و حرارت مناسب باعث ازدیا تعداد این موجودات می شود.

در حالی که دمای بالا و رطوبت بسیار کم ، از تعداد آن ها می کاهد.

• تناوب زراعی : در کشاورزی سنتی ، کشت یک گیاه به صورت دایم و بدون رعایت تناوب، متداول است .

کشاورزی تک کشتی، اثرات نامطلوبی را در حاصلخیزی خاک به همراه دارد که مهمترین آنها عبارتند از : گسترش امراض و آفات، توسعه و شدت عمل فرسایش و تخریب خاک • آیش زمین : نگاشت گذاشتن زمین (آیش) به منظور استراحت دادن در یک دوره رشد یا در سال های متمادی ، تدریجاً باعث افزایش فرسایش خاک و کاهش حاصلخیزی آن می شود