مکانیسم جریان آب در خاک
مکانیسم جریان آب در خاک:جذب مداوم آب برای رشد و ادامه حیات گیاه الزامی است. فقط معدودی از گیاهان مناطق حاره ای گرم و خشک وجود دارند که میزان تعرق در آنها به قدری کم است که می توانند بدون جذب آب یکی دو روز را به حیات خود ادامه دهند. اگر قسمت اعظم آبی که توسط تعرق از گیاه خارج شده فوری جایگزین نشود، گیاه طی یک یا چند روز تلف می شود.
مهیائی آب در خاک
برای آنکه آب بتواند توسط ریشه ها جذب شود، باید وضعیت خاصی را در خاک پیدا کرده باشد. همانطور که ریشه نمی تواند هر رطوبتی را از خاک جذب کند خاک نیز اجازه ورود رطوبتی را به داخل ریشه نمی دهد. لذا باید وضعیت فیزیکی خاک به نحوی باشد که اجازه حرکت آب به سمت ریشه ها را بدهد. زیرا ریشه به سمت آب حرکت نخواهد کرد و مقدار و سرعت حرکت آب در خاک تا حد زیادی بستگی به نوع خاک دارد:
۱- خاک های شنی
ذرات درشت دارند که قطر ذرات آنها ۱ میلی متر یا بیشتر است. سطح ویژه این ذرات بسیار کم و لذا فضاهای موجود در بین ذرات خاک بزرگتر است.
۲- خاک های رسی
حال آنکه خاک های رسی ذرات ریز و کوچکتر از ۲ میکرون داشته و سطح ویژه بسیار زیاد آنها باعث می شود که منافذ بین ذرات خاک بسیار کوچک باشد.
ظرفیت زراعی خاک
منافذ بین ذرات خاک یا از هوا و یا از آب پر شده اند. در حالت معمولی در این منافذ هم آب و هم هوا وجود دارد. هنگامی که خاک آبیاری می شود بخشی از آب از طریق نیروی ثقل به سمت پایین رانده می شود اما بخشی از آن در خاک باقی می ماند. مقدار آبی را که در خاک باقی می ماند، ظرفیت زراعی آن خاک گویند.
مقدار رطوبت در ظرفیت زراعی برای خاک های رسی زیاد و برای خاک های شنی کمتر می باشد. ولی این بدان معنی نیست که تمام رطوبت موجود در ظرفیت زراعی بتواند مورد استفاده گیاه شده و وارد ریشه ها شود. آبی که در هنگام ظرفیت زراعی در خاک باقی می ماند با دو نیروی عمده در خاک مقید شده و آزادانه قابل حرکت به سمت ریشه ها نمی باشد.
مکانیسم جریان آب در خاک
اگر گرفتار شدن آب در خاک را با پتانسیل آب توصیف کنیم به دلیل:
۱- حل شدن مواد معدنی مانند نمک در آن است که تولید فشار با پتانسیل اسمزی می کند. پتانسیل اسمزی نیز بر جذب آب توسط ریشه ها موثر است که مقدار آن نسبت به پتانسیل ماتریک معمولا اندک می باشد.
۲- چسبندگی آب به ذرات خاک است که به آن پتانسیل ماتریک گویند.
اگر آب موجود در خاک، شوری کمی داشته باشد، فشار اسمزی حدود ۰/۰۱ مگاپاسکال خواهد بود و قابل صرف نظر کردن است. اما در خاک های شور این مقدار تا ۲۰ برابر یعنی ۰/۲ مگا پاسکال هم می رسد. از طرف دیگر پتانسیل ماتریک بستگی به رطوبت خاک دارد. بطوریکه در خاک های خیلی مرطوب و نزدیک اشباع مقدار آن صفر است ولی در خاک های خشک این مقدار به ۳- مگاپاسکال یا کمتر هم می رسد، که به طور حتم گیاه در این وضعیت نمی تواند آبی را از خاک جذب کند.
در خاک های مرطوب که هوا در لابلای منافذ وجود دارد و هم آب، مانند آن است که آب با هوای آزاد در تماس باشد. وقتی آب با هوای آزاد تماس داشته باشد در سطح آن کشش سطحی ایجاد می شود. هنگامی که خاک خشک می شود ابتدا منافذ درشت از آب تخلیه می شوند و آب به دلیل نیروهای چسبندگی به سطح ذرات خاک می چسبد و لذا با خشک شدن خاک سطح جانبی بسیار وسیعی بین آب و ذرات خاک ایجاد می شود. بموازات اینکه محتوای آب خاک کاهش می یابد آب به فضاهای بین ذرات خاک و سطح بین آب و هوا محدود می شود و به حالت یک سطح محدب در می آید. این سطح باعث بوجود آمدن کشش یا فشار منفی شدید می شود که مقدار آن عبارت است از:
P= -2S÷r
که در آن S کشش سطحی آب و r شعاع تحدب انحناء لایه آب می باشد.
عوامل موثر در سرعت جریان آب در خاک
۱- هدایت هیدرولیکی خاک
هدایت هیدرولیکی خاک نیز خود بستگی به نوع خاک دارد. خاک های رسی هدایت هیدرولیکی پایینی دارند، در حالی که هدایت هیدرولیکی در خاک های شنی بالاست. هدایت هیدرولیکی در خاک های غیراشباع عدد ثابتی نیست و لذا بهتر است که بجای آن از واژه هدایت مویینگی استفاده شود. در هر حال هدایت هیدرولیکی بستگی به پتانسیل ماتریک خاک هم دارد و هرچه خاک خشک تر باشد، هدایت آب کمتر خواهد بود.
۲- مقدار شیب پتانسیل ماتریک
با جذب آب توسط تارهای کشنده خاک مجاور ریشه ها از آب خالی شده و این امر پتانسیل ماتریک را در نزدیک ریشه ها کاهش می دهد. کاهش رطوبت در اطراف ریشه ها باعث می شود که بین محیط اطراف ریشه و مناطق همجوار آن در خاک شیب پتانسیل ماتریک برقرار شد و آب بصورت جریان توده ای به سمت ریشه ها حرکت کند.
منبع : کتاب رابطه آب و خاک و گیاه، موسسه چاپ و انتشارات آستان قدس رضوی.
دیدگاهتان را بنویسید