خاکشناسي (Soil Science) دانش مطالعه و طبقه بندي خاک، بر اساس خصوصيات فيزيکي (مانند بافت يا ساختمان)، شيميايي (مانند هدايت الکتريکي محلول خاک و ميزان سديم موجود) و زيستي آن است. دانش خاکشناسي خاک را به عنوان ترکيب طبيعي بسيار پيچيده، که از هوازدگي فيزيکي و بيوشيميايي بوجود آمده مورد بررسي قرار مي‌دهد. يک پدولوژيست خاک را به عنوان يک ترکيب مطالعه مي‌کند و کاربردهاي آن را مد نظر قرار نمي‌دهد. خاکشناسي به ما کمک مي‌کند بهترين کاربرد ممکن را براي خاک‌هاي مناطق مختلف تعيين نماييم، از آن حفاظت کنيم و کيفيت آن را افزايش دهيم. علاوه بر اين، خاکشناسي شيوه‌هاي کشت بدون خاک گياهان (کشت هايدروپونيک) را نيز در بر مي‌گيرد. پژوهشگران رشته خاکشناسي با بررسي مواد و شرايط مورد نياز زندگي گياهان، امکان رشد گياه در محيط‌هاي بدون خاک را فراهم مي‌کنند.
کارشناسان خاکشناس ميزان مواد غذايي موجود در خاک‌هاي مناطق مختلف را بررسي مي‌کنند و بهترين راه افزايش ميزان مواد مورد نياز و کاهش آثار سوء موادي که ميزان آن از حد طبيعي بيشتر است را بيان مي‌کنند و در صورتيکه خاک از لحاظ مواد غذايي متعدد دچار کمبود باشد، راه حل‌هاي ترکيبي (مانند کود فسفات آمونيوم) ارايه مي‌دهند.
خاکشناسان مي‌توانند با شيوه‌هاي غير عادي، مثلاً با اضافه نمودن گچ به خاک سديمي و شستشوي مداوم آن، ساختار شيميايي و با شخم مناسب و اضافه نمودن کودهاي گياهي به خاک، ساختار فيزيکي آن را بهبود بخشند. آنها گياهان و جاندراني را که مي‌توانند باعث بهبود کيفيت خاک از نظر شيميايي يا فيزيکي شوند را براساس نوع خاک پيشنهاد مي‌کنند. مثلاً براي خاک‌هايي که داراي کمبود نيتروژن هستند شبدر يا يونجه پيشنهاد مي‌کنند و براي خاک‌هايي که به شدت فشرده شده‌اند ولي ساختار شيميايي مناسبي دارند کرم خاکي پيشنهاد مي‌کنند.

مقدمه

خاک، خاستگاه هستي و ميراث بشر براي آيندگان است. رشته خاک شناسي يا علم خاک يکي از رشته هاي پراهميت و پرجاذبه در مجموعه رشته هاي مختلف کشاورزي است. از آن جا که احتياجات بشر با تمام تنوع و گوناگونيهايش همه از خاک تأمين مي شود، بقاي اين موهبت الهي به روشهاي بهره برداري از آن وابسته است. استفاده مطلوب و پايدار از خاک در شرايطي امکان پذير خواهد بود که با خصوصيات خاک آشنايي کامل حاصل گردد. خاک به عنوان يک منبع طبيعي مهم بر ثروت ملتها و امنيت غذايي هر کشور تأثير گذارده، زندگي هر انساني بر روي کره زمين از آن متأثر است.
با توجه به اهميت کشاورزي در ايران و همچنين تنوع خاکها به عنوان منبع طبيعي مهم براي توليد محصولات کشاورزي، و به منظور شناخت و استفاده بهينه از خاکها در زمينه هاي مختلف کشاورزي، آب و خاک، دفع فاضلابها، مسکن و شهرسازي، جنگل و مرتع، پارک و فضاي سبز و نيز به منظور حفظ محيط زيست و جلوگيري از فرسايش و آلودگي خاک، تأمين نيروي متخصص و کارآمد در زمينه هاي مختلف علوم خاک ضروري به نظر مي رسد. در دوره کارشناسي کشاورزي، عنوان خاک شناسي به رشته اي اطلاق مي شود که با دارا بودن مجموعه اي از علوم و روشها در زمينه هاي زير کارآيي و مهارتهاي مورد نظر را تأمين نمايد:
الف- شناسايي و روابط خاک و آب و گياه و عوامل مختلف اقليمي.
ب- شناسايي مراحل پيدايش و تکامل خاکها.
ج- شناسايي و رده بندي انواع خاکهاي مورد استفاده در کشاورزي.
د- آشنايي با روشهاي مختلف حفظ و نگه داري، بهبود کيفيت و مديريت بهينه خاکها.
گرايشهاي مختلف رشته خاک شناسي: اگر چه رشته خاک شناسي در مقاطع تخصصي از نظر موضوعي به گرايشهاي: فيزيک خاک، شيمي خاک ، بيولوژي خاک، حاصلخيزي خاک، کاني شناسي خاک ، طبقه بندي و ارزيابي خاک تقسيم مي شود، اما در حال حاضر فقط يک گرايش در سطح ليسانس در دانشگاههاي ايران وجود دارد.
هدف از ايجاد دوره کارشناسي در رشته خاک شناسي تربيت کارشناساني است که بتوانند علاوه بر عهده دار شدن مسؤوليتهاي مختلف در رشته خاک شناسي و طبقه بندي اراضي، در برنامه ريزي و آموزش علوم خاک و تحقيقات در زمينه هاي خاک شناسي و ايجاد برنامه هاي مناسب بهره وري از زمين و مديريت پايدار، خدمات مفيدي را ارائه نمايند.

اهميت و جايگاه در جامعه

طبق تخمين FAO (سازمان جهاني غذا) توليد مواد غذايي در کشورهاي در حال توسعه در سال 2000، بايد به حدود دو برابر ميزان توليد محصول در سال 1975 افزايش يابد تا فقط استاندارد کنوني مصرف مواد غذايي حفظ گردد. موفقيت در توليد مواد غذايي با توجه به بررسي اطلاعات موجود و ارزيابي روند فعلي کشاورزي در ايران چندان اميدوار کننده نيست؛ زيرا تاکنون همچنان از حاصلخيزترين اراضي استفاده مي شود ولي زمينهايي که در آينده مورد استفاده قرار خواهند گرفت از استعداد و حاصلخيزي کمتري برخوردار خواهند بود. اگر استفاده از خاک بر اساس شناسايي استعداد و قدرت توليدي آن و مبتني بر رعايت اصول صحيح علمي باشد منابع خاک آسيب کمتري را متحمل خواهند شد و کوچکترين اشتباهي در بهره برداري از آن موجب وارد آمدن خسارتهاي جبران ناپذير مي گردد و خاکي که براي تشکيل آن سالهاي زياد وقت لازم است در مدت بسيار کوتاهي از دست مي رود. پايين بودن ميزان توليدات کشاورزي در ايران، در مقايسه با استانداردهاي جهاني به ميزان زيادي به علت کاهش مداوم حاصلخيزي خاک است که خود ناشي از استفاده نادرست از خاک مي باشد. براي رسيدن به خودکفايي غذايي، با توجه به انفجار جمعيت و عدم توسعه اقتصادي مطلوب و وابستگي به درآمدهاي حاصل از نفت و اتمام آن در آينده نه چندان دور، توسعه کشاورزي در ايران بيش از پيش ضروري و لازم است. بنابراين به منظور بهره برداري مناسب از خاک براي رسيدن به خودکفايي، نياز به نيروي انساني کافي و کارآمد و علاقه مند به کار، ضروري است.

بيماريهاي خاكزي

بيماريهاي خاكزي و آفات خسارات بسيار زيادي را در زمينهاي كشاورزي و محصولات كشاورزي در دنيا بوجود مي آورند.در مورد گياهان جاليزي و ميوه ها و … برخي از بيماريهاي خاكزي علفهاي هرز و نماتد بطور نسبي با آفتكش ها، قارچكش ها و علف كشها در خاك كنترل شده اند مانند متيل برومايد كلر، كلرين و .
اما استفاده از ضدعفوني كننده هاي خاك براي كنترل آفات هميشه آثار زيانباري برروي جانوران و انسان داشته است و باعث شده كه علاوه بر هزينه بالا و پيچيده بورن روشهاي آفت زدايي اثرات سمي مهم برروي گياهان و خاك بجا بگذارد.
Soil solarizationيك روش غير شيميايي است كه بسياري از آفات و پاتوژنهاي خاكزاد را كنترل مي كند. از اين تكنيك ساده انرژي حرارتي خورشيد جذب ميشود و تغييرات فيزيكي و شيميايي و بيولوژيك در خاك بوجود مي آيد. صفحات پلاستيكي شفاف از جنس پلي اتيلن برروي سطح خاك مرطوب در ماههاي گرم تابستان گذاشته مي شود و درجه حرارت خاك را به سطحي مي رساند كه براي بسياري از پاتوژنهاي خاكزاد گياهي و بذر علفهاي هرز و نماتدها و جوانه هاي گياهان انگل و كنه هاي ساكن در خاك كشنده است.
اين روش براي گياهان جاليزي و يكساله بهترين نتايج بهتري را داشته است. هرچه كرت بزرگتر باشد كنترل مؤثرتر است.
مناطق بزرگتر از 30 اينچ بهتر جواب مي دهد زيرا كرتهاي كوچكتر از 30 اينچ داراي يك اثر مسيريابي در لبه هاي خارجي دارند.

عمليات soil solarization:

soil solarizationدر كارونياي جنوبي بخوبي انجام ميشود. بهمين دليل هرچه درجه حرارت در ماههاي تابستان بالاتر باشد و هر چقدر پلاستيك را بمدت بيشتري در جاي خود بگذاريم به نتايج بهتري مي رسيم. مدت زمان طولاني لازم است تا نتايج قابل قبولي براي از بين بردن علفهاي هرز مقاوم بدست آيد.
Soil solarizationشامل 5 مرحله مي باشد كه مي بايست همه را بدقت و بترتيب انجام دهيم.كه شامل مراحل زير است:

1-آماده سازي خاك

اولين گام در انجام فرايند soil solarizationشخم زدن بستر زمين و آماده سازي آن براي كشت مي باشد تا بعد از عمليات soil solarization از تغيير دادن و بهم زدن خاك جلوگيري شود. چنانچه بعدأ خاك را شخم زديم دانه هاي علفهاي هرز را به سطح خاك مي آوريم و اين در شرايطي است كه بذر برخي از علفهاي هرز كه در عمق مي باشند از بين نرفته اند.
بهترين نتايج فقط تا عمق 3-2 اينچ بالايي سطح خاك بدست مي آيد بهتر است تجهيزات آبياري و كودها را قبل از soil solarization به خاك اضافه كنيم.
بسيار مهم است كه منطقه اي كه مي خواهد عمليات soil solarization روي آن انجام صاف باشد و از دانه هاي علفهاي هرز و باقيمانده، گياهان و كلوخ پاك باشد زيرا اين مواد باعث مي شود كه پلاستيك از سطح زمين بلند شود و حداكثر ميزان حرارت موقعي بدست مي آيد كه پلاستيك به سطح زمين نزديك باشد و بايد از بوجود آمدن محفظه هاي هوايي بوسيله كلوخ هاي بزرگ و شكافهاي عميق در سطح زمين جلوگيري كرد. سطح خاك بايد مسطح و نرم شود و يك سطح صاف بوجود آيد تا در زمان آبياري آب بطور يكنواخت در خاك نفوذ كند و آنرا مرطوب سازد.

2-آبياري خاك

خاك بايد بخوبي آبياري شود و چون باعث مي شود كه ارگانيسمها به حرارت حساس تر شوند و به علاوه رطوبت باعث ميشود كه گرما سريع تر و در عمق بيشتري در خاك نفوذ كند.
خاك را مي توان پس از گذاشتن لوله هاي پلاستيكي بوسيله روش آبياري قطره اي آبياري كرد.
آبياري در زير سطح پلاستيكي معمولاً آفت ها را كمي زودتر و بمقدار بيشتري كنترل مي كند.
آبياري باراني، قطره اي بهترين نتايج را دارند. آبياري بايد بمقداري انجام كه آب روي خاك نايستد و تماماً نفوذ كند.

3-كندن شيار ( گودال )

مي بايست يك گودال به عمق 8-6 اينچ دور تا دور محيط كرت خود حفر كنيم كه براي قرار دادن لبه هاي پلاستيك درون آن مورد استفاده قرار ميگيرد.

4-پوشاندن

سطح خاك را با پلاستيكي كه توسط اشعه uv تشعشع ديد را مي پوشانيم. اين پلاستيك ها مي بايست شفاف باشند ( نه سياه و نه رنگي ) و داراي ضخامت 4-1 متر مي باشند.
پلاستيك را تا آنجا كه ممكن است مي كشيم و وقتي كاملاً در محل خود قرار گرفت گودال را از خاك پر مي كنيم و لبه هاي پلاستيك را مي پوشانيم.
اين كار باعث ميشود كه پلاستيك در جاي خود ثابت بماند و از رفتن هوا به زير آن يا دزيدن و حركت هوا در زير آن جلوگيري مي كند.
چنانچه از يك پلاستيك در لوله استفاده شود تأثير soil solarization بيشتر ميشود. و در اينصورت بهتر است كه يك فاصله هوايي بين دو لوله وجود داشته باشد. مي توانيم با قرار دادن دو جسم كوچك بين پلاستيكها اين فاصله را بوجود آوريم.
مدت زماني لازم است تا به سطح بالايي از كنترل برسيم بستگي به درجه حرارت دارد. با استفاده از پلي اتيلن شفاف نور خورشيد مستقيماً از پلاستيك عبور كرده و خاك را گرم مي كند.
پلاستيك شفاف و نازك به قطر 2-1 ميلي متر به نور خورشيد بيشتر اجازه مي دهد كه از آن عبور كند. پلاستيك شفاف و نازك بيشتر از پلاستيك سياه به اشعه خورشيد اجازه عبور مي دهد و خاك بيشتر گرم ميشود.
پلاستيك بمدت 8-4 هفته در گرمترين ماههاي تابستان در محل مورد نظر مي بايست قرار گيرد.
در كاروليناي جنوبي بهترين زمان برا ي انجام soil solarization از ماه ژوئن تا آگوست ميباشد.
ميزان موفقيت soil solarization بستگي به ميزان درجه حرارت خاك و ميزان تشعشع دارد.
افزايش زمان در زير soil solarization براي كرت مضر نيست. چنانچه نخواهيم كه زمين را زير كشت ببريم باقي گذاشتن پلاستيك ميتواند كنترل را بيشتر كند و بعنوان يك مانع بر عليه آلودگي مجدد عمل كند

5-بر داشتن پلاستيك وكشت

پس از اينكه كرت ما بمدت 8-4 هفته در معرض تشعشع خورشيد قرار گرفت مي توان سطح پلاستيكي را برداشت . برداشتن پلاستيك بايد با دقت خاص و بدون آسيب زدن به خاك همراه باشد . هيچگاه خاك را دوباره شخم نزنيم زيرا باعث مي شود بذرهاي گياهان هرز و ارگانيسمهاي بيماريزا كه در اعماق زمين بوده اند و تحت تا ثير حرارت قرار نگرفته اند دوباره كرت را آ لوده كنند . به همين دليل است كه آماده سازي خاك و اضافه كردن كودهاي شيميايي و يا قرار دادن تجهيزات سيستم هاي آبياري بايد قبل از پو شاندن سطح زمين بوسيلة پلاستيك صورت گرفته باشد رها سازي پلاستيك در محيط باعث الوده سازي محيط زيست ميشود .
پلاستيك پلي اتيلن شفاف قادر است كه در مقابل درجات بالاتري از حرارت نسبت به پلاستيك سياه مقاومت كند . ميتوان پلاستيك را برداشت و براي بار دوم ازآن استفاده كرد . براي استفاده مجدد از پلاستيك در برخي موارد براي گياهاني نياز به درجه حرارت بالاتري براي كشت دارند مي توان پلاستيك را به رنگ سفيد در آورد در مورد گياهاني به خاك خنك تري نياز دارند بايد به موقع پلاستيك را برداشت تا خاك قبل از كشت خنك شود زماني كه پلاستيك را برداشتيم مي توانيم كشت را شروع كنيم .

فاكتورهاي مؤ ثر در ميزان موفقيت :

مشخصات خاك مانند رنگ خاك ، ساختار و عمق تا ثير زيادي بر روي soil solarizationدارند. خاك تيره گرماي بيشتري را نسبت به خاك روشن جذب مي كند . خاكهاي داراي خلل و فرج باعث مي شود حرارت بخوبي از خاك عبور داده شود و حرارت به اعماق نفوذ كند
كنترل در چند اينچ بالايي خاك بسيار بهتر از اعماق خاك انجام مي شود و سطح كنترلي كه به دست مي آيد بستگي به تركيب ، طول مدت زمان انجام soil solarization ، ميزان درجه حرارت و ميزان حساسيت گروههاي علفهاي هرز به حرارت دارد قارچهايي مثل Rhizoctonia كه در 3-2 اينچ بالايي خاك زندگي مي كنند در اين روش بهتر كنترل ميشوند .
فوايد انجام soil solarization براي كنترل بيماريها:
انجام دادن soil solarization در ماههاي ژوئن يا ژولاي درجه حرارت خاك را تا 140 درجه فارنهايت در دو اينچي و 102 فارنهايت در 18 اينچي بالا مي برد . در نتيجه بسياري پاتوژنهاي بيماري زا حتي در عمق 18 اينچي از بين ميروند .
در كاليفرنيا پروژة soil solarization كنترل بسيار بالا و خوبي براي بيماريها به وجود آورده است . اين كنترل براي حد اقل يك فصل رويش ادامه مي يابد. برخي شواهد نشان ميدهد كه برخي از پاتوژنها ممكن است كه خاك soil solarization شده را دوباره كنند اما با سرعت كمتري نسبت به خاكهاي soil solarization شده اين عمل انجام مي شود .

كنترل علفهاي هرز:

بذر و جوانه هاي بسياري از علفهاي يكساله و چند ساله به روش soil solarizationكنترل شده اند.
بذر برخي از علفهاي هرز بسيار حساس به soil solarization هستند و برخي براي كنترل نياز به رطوبت بالا و پلاستيك كاملا پوشانده و نزديك به سطح زمين و تشعشع گرماي زياد براي كنترل دارند. كنترل گونه هاي علفهاي هرز زمستاني معمولاً براي بيش از يك سال امكان پذير است در حاليكه علفهاي هرزي مانند melilotus alba ،cyperus esculentus،c. rotundus نسبتاً كنترل مي شوند .
چنانچه soil solarization در فصلهاي سرد انجام شود معمولاً رشد علفهاي هرز افزايش ميث يابد و گاهي اوقات قبل از شخم زدن زمين soil solarization انجام مي شود.

كنترل نماتدها:

soil solarizationجمعيت نماتدها را كاهش مي دهد اما به قارچها و علفهاي هرز بيشتر اثر ميكند . نماتدها در برابر گرما مقاوم ترند و كنترل كردن آنها در خاكهايي با عمق بيشتر از 12 اينچ سخت است.
در نتيجه soil solarization در مورد گياهان با ريشه كوتاه و با غنچه هاي خانگي با صرفه تر است و معمولاً نبايد از آن براي كاهش جمعيت نماتدها به ميزان 99% -90 % درعمق 18 اينچ خاك استفاده كرد.

افزايش رشد گياه:

در مناطق شده گياهان معمولاً سريعتر رشد مي كنند و برگهاي بيشتري، با كيفيت تري از نظر ظاهر بوجود مي آورند.
اين پديده را ميتوان به از بين رفتن پاتوژنها و علفهاي هرز نسبت داد اما تا اندازه زيادي غير قابل توجيه مانده است.براي مثال زمانيكه از هر نوع آفتي عاري است
اگر پديده Soil solarization انجام شود باز هم رشد قابل ملاحظه اي در گياه مشاهده ميشود.
يك توجيه نسبي براي اين پديده را مي توان به تركيب چند مكانيسم ارائه داد:
1-به دليل اينكه زماني كه پاتوژنهاي اصلي كنترل مي شوند. پاتوژنهاي غيراصلي و كوچك هم كنترل مي شوند
2- در خاكي كه شده برخي از مواد مغذي قابل حل در آب مانند نيتروژن ، كلسيم(ca++ ) ، NH4,NO3) ),منيزيم( mg++ )افزايش مي يابد و بمقدار بيشتري در دسترس گياه قرار ميگيرد.
3-برخي از ميكروارگانيسم هاي سودمند مانند قارچهاي mycorrhizal و Trichoderma sp. و اكتينوميست ها و برخي از باكتري هاي مفيد طي فرايند soil solarization زنده مي مانند و سريع وارد خاك مي شوند كه اين علاوه بر از بين بردن پاتوژنها باعث افزايش تحريك رشد گياه مي شود.

ترميم خاك

سه روش اصلي براي پاکسازي خاک وجود دارد:
1-ميتوان خاک را تا عمق مشخصي حفر کرد از منطقه مورد نظر دور کرد و سپس آن را ترميم کرد.
2-ميتوان خاک را در همان منطقه اي که وجود دارد به صورت درجا ترميم کرد.
3-روش ديگر، روشي است که خاک را در منطقه نگه ميدارند و به آن مواد کمکي براي جلوگيري از گسترش آلودگي به گياهان، جانوران و انسان وارد ميکنند.
معمولاً براي جلوگيري از انتشار آلودگي خاک بر روي خاک پلاستيک بزرگي ميکشند تا آب باران به درون آن نفوذ نکند و آلودگي به ساير مناطق راه پيدا نکند.
روشهاي ترميم خاک شامل استفاده از آب براي خارج کردن آلاينده ها از خاک، استفاده از حلالهاي شيميايي يا هوايي، يا از بين بردن آلاينده ها با کمک سوزاندن، کمک به ارگانيسمهاي طبيعي براي شکستن اتمهاي آلاينده ها، اضافه کردن مواد به خاک براي محافظت آن و جلوگيري از انتشار آلودگي به ساير نقاط

تعريف الودگي خاک:

خاک يکي از منابع مهم و ارزشمند طبيعت است. بدون داشتن خاک سالم حيات و زندگي روي زمين امکانپذير نخواهد بود. 95% غذاي انسان از زمين حاصل ميشود. برنامه ريزي براي داشتن خاکي سالم و توليد کننده لازمه بقاي انسان است. ورود مواد، ارگانيسمهاي زيستي يا انرژي به درون خاک سبب تغيير کيفيت خاک ميشود. همين مسئله باعث ميشود که خاک از حالت طبيعي خود خارج شود.
خاک از دو بخش تشکيل شده است. يکي بخش زنده خاک و ديگري بخش مرده خاک ميباشد. بخش مرده خاک شامل سنگهاي هوازده و مواد معدني حاصل از پوسيدگي گياهان و جانوران ميباشد (که مواد آلي يا هوموس ناميده ميشود) و هوا و آب نيز در اين بخش قرار ميگيرند. اما خاک زنده، خاکي است که داراي جانوران کوچک همچون حشرات و کرمها است و در آن گياهان، قارچها، باکتريها و ساير ميکروبها قرار دارند. نمونه بارز خاک 50% مواد معدني و آلي و 50% هوا و آب دارد که فضاهاي خالي موجود در خاک را پر ميکند و ارگانيسمهاي زنده خاک را نگه ميدارد.
بر اثر فعاليتهاي مختلف انساني، خاک دچار آلودگي ميشود. اکثر اين آلودگي ها بر اثر تصادف وسايل نقليه اي که مواد آلوده کننده جا به جا ميکنند، اتفاق مي افتد.
آلوده کننده هاي ديگري که سبب آلودگي خاک ميشوند شامل اتومبيلها، کاميونها و هواپيماهايي هستند که زباله جا به جا نميکنند ولي موادي از قبيل سوخت حمل ميکنند، که بر اثر ريخته شدن و خارج شدن آنها از وسيله نقليه آلودگي خاک رخ ميدهد.
عواملي مانند فعاليتهاي انساني نيز باعث آلودگي خاک ميشوند. ريختن مواد سمي مانند انواع حلالها، مواد رنگي و شوينده ها آلودگي زمين و خاک را گسترش ميدهند.
خاک ها به عنوان پالاينده هاي طبيعت محسوب مي شوند . علاوه بر اينکه تأمين کننده مواد غذايي هستند ، خاصيت تصفيه کنندگي نيز دارد . اين خاصيت خاک در اثر خواص فيزيکي آنها ( عمل نفوذ آب از منافذ ) ، خواص شيميايي آنها ( جذب سطحي و تبخير ) و خواص زيستي آنها ( تجزيه و فساد مواد آلي ) حاصل مي گردد .

تجزيه خاك

تجريه خاك براي تمام محصولات كشاورزي اساس توصيه كودي مي‌باشد. نمونه‌هايي كه از مزارع آزمايشي گرفته مي‌شود از اهميت خاصي برخوردار است. چه اين نمونه‌ها اساس آزمايشات را تشكيل مي‌دهند. نمونه‌هاي خاك از نظر مقدار مواد غذايي و ساير مواد مربوطه مورد تجزيه قرار مي‌گيرند.

نمونه خاك

ايده‌آل‌ترين نمونه خاك بايستي حداقل 400 گرم وزن داشته باشد مگر اينكه مقدار بيشتر از 400 گرم درخواست شده باشد. نمونه‌ها بايستي داخل يك پاكت پلاستيكي ريخته شود و خود داخل پاكت ديگري قرار گيرد. اطلاعات هر نمونه را بايستي طوري روي پاكت نوشت كه پاك نشده و بتوان آن را خواند. اطلاعات بايستي شامل محل نمونه‌برداري، نام زارع يا مشتري و نوع محصول باشد.
به‌عنوان يك قاعده كلي مزارعي كه تا 10 هكتار وسعت داشته باشند را به‌عنوان يك واحد نمونه‌برداري مي‌توان محسوب كرد. با توجه به اين نكته كه كل مزرعه از بابت جنس خاك، نوع زراعت قبلي و نوع كود استفاده شده يكسان باشد. مزارع بزرگ و مزارعي كه از يك‌دستي برخوردار نيستند بايد به قطعات كوچكتر يك‌دست تقسيم و از هر قسمت جداگانه نمونه‌برداري كرد.
وسايل مورد نياز نمونه‌برداري
1- مته نمونه‌برداري چرخشي (در صورت در دسترس نبودن بيل و يا بيلچه ترجيحا" از جنس ضدزنگ)
2- سطل پلاستيكي بزرگ
3- پاكت پلاستيكي نمونه‌برداري
4- برچسب بزرگ

نمونه‌برداري از خاك باغات مركبات و ميوه‌جات

نمونه‌اي كه به آزمايشگاه‌هاي فوسين ارسال مي‌گردد بايستي نماينده تمامي منطقه‌اي باشد كه در آن آزمايش پياده مي‌گردد. زمين محل آزمايش بايستي كاملاً يكنواخت بوده و هيچ تفاوت آشكاري در آن ديده نشود. براي تهيه يك نمونه بايستي در مسيري به شكل " w " در سطح مزرعه نمونه‌هاي فرعي تهيه گردد.
توصيه مي‌شود كه براي تهيه هر نمونه 20 تا 30 نمونه فرعي گرفته شود. نمونه‌هاي فرعي بايستي كاملاً مخلوط شده و از آن يك نمونه 400 گرمي براي ارسال به آزمايشگاه تهيه شود.
مسير گرفتن نمونه‌هاي فرعي

نمونه‌برداري خاك براي باغات مركبات وميوه‌جات بايستي از عمق 25 تا 30 سانتيمتري تهيه گردد و قبل از نمونه‌برداري پنج سانتيمتر از  پوشش روي خاك برابر شكل زير كنار زده شود.

در باغات مركبات و ميوه‌جات تهيه نمونه‌هاي فرعي بايستي به روش " w " شكل باشد و محل گرفتن آنها بايستي از محيط اطراف برابر شكل زير باشد.نمونه‌برداري بايستي از منطقه‌اي در زير تاج درخت گرفته شود.

نمونه‌ها بايستي طوري از زمين اطراف درخت گرفته شود كه نماينده خاك پاي درخت باشد. قابل توجه است كه خاك بين رديف درختان وضعيت متفاوتي از خاك زير درخت دارد. بايستي بخاطر داشت كه وسائل نمونه‌برداري طوري تميز باشد كه مانع آلودگي نمونه‌ها گردد. همچنين نمونه‌برداري نبايستي بعد از كود پاشي صورت گيرد.

محل آزمايش

نمونه خاك بايستي نماينده منطقه مورد آزمايش باشد. شرايط منطقه مي‌بايست يكنواخت باشد. اندازه مزرعه آزمايشي با توجه به روش مصرف فرآورده و همچنين هدف آزمايش كه تحقيقاتي و يا ترويجي باشد متفاوت است.
طرز نمونه‌برداري از خاك مزارع

1-انتخاب مسير نمونه‌برداري

با استفاده از شكل W مي‌توانيم مسير نمونه‌برداري خود در مزرعه را تعيين كنيم. با توجه به شكل‌هاي پايين Wفرضي را طوري روي زمين تصوير مي‌كنيم كه شروع و پايانش دور از محل ورود به مزرعه باشد و همچنين از نقاطي كه نمايانگر كل زمين نيست نيز نگذرد (مثل كنار پرچين‌ها، محل انبار شده كود حيواني، محل‌هاي آغشته به ذغال و خاكستر چوب و غيره).

2-چگونگي انجام عمل نمونه‌برداري

در مسير W فرض شده بر روي زمين حداقل 20 نمونه (و نه به هيچ وجه كمتر) با فاصله‌هاي مناسب به شرح زير برمي‌داريم. ابتدا 5 سانتيمتر رويه خاك را كاملاً كنار مي‌زنيم كيلو از خاك در عمق 15 سانتيمتري (15 سانتيمتر بعد از برداشتن 5 سانتميتر رويه خاك) را برداشته داخل سطل پلاستيكي مي‌ريزيم.
بنابراين حداقل بيست بار نمونه‌برداري حدود 10 كيلوگرم خاك داخل سطل است. خاك داخل سطل را به‌خوبي به‌هم مي‌زنيم و سعي مي‌كنيم خاكي از درون سطل بيرون نريزد از خاك مخلوط شده داخل سطل بيشتر از نصف كيسه پلاستيكي نمونه‌برداري (حدود 1000-750 گرم) را پرمي‌كنيم و سر كيسه را محكم مي‌بنديم. سپس روي كيسه برچسب زده، مشخصات مزرعه از قبيل جنس خاك، نوع محصول، محصول مورد كشت در آينده، كشت قبلي، اسم مزرعه، محل مزرعه، تاريخ نمونه‌برداري و نام نمونه‌بردار را ذكر مي‌كنيم.

نكات كلي و مهم در نمونه‌برداري

1-خاك نمونه‌برداري شده نمي‌بايست حاوي برگ و ساقه گياهان باشد.
2-قبل از شروع به نمونه‌برداري از تميز بودن وسايل نمونه‌برداري (مته يا بيل، بيلچه، سطل) مطمئن شويم.
3- بعد از دادن كود به زمين نمونه‌برداري نكنيم. بهترين زمان نمونه‌برداري بعد از برداشت محصول است.
4- يكي از مهمترين نكات اطمينان از صحت مشخصات ذكر شده بر روي برچسب است.
ژئواستاتيستيك شاخه اي از علم آمار كاربردي است كه با استفاده از اطلاعات حاصله از نقاط نمونه برداري شده، قادر به ارائه مجموعه وسيعي از تخمينگرهاي آماري بمنظور برآورد خصوصيت مورد نظر در نقاطي كه نمونه برداري نشده اند مي باشد. يكي از ابزار مطالعات ژئواستاتيستيكي تابعي آماري بنام واريوگرام است كه امكان تجزيه و تحليل ساختار، مقياس و شدت تغييرات مكاني متغيرهاي ناحيه اي را فراهم مي آورد. چنانچه واريوگرام بدرستي تعيين گردد از آن نه تنها جهت تخمين آماري بلكه بمنظور طراحي و اصلاح شبكه نمونه برداري نيز مي توان استفاده كرد. بطور كلي كريجينگ را مي توان يك تخمينگر ممتاز بحساب آورد زيرا نه تنها منجر به تخمين نااريب مي شود بلكه برآوردي از حداقل خطاي تخمين نيز ارائه مي دهد. وجود انواع مختلف تكنيك هاي كريجينگ (مانند كريجينگ معمولي، كوكريجينگ، كريجينگ گسسته و ...) باعث انعطاف پذيري و دامنه وسيع كاربري ژئواستاتيستيك در تجزيه و تحليل بسياري از مسائل موجود در علوم محيطي شده است

خصوصيات و کاربرد مهندسي خاکها

بطور کلي از نظر مهندسي ساختمان و مکانيک خاک به مجموعه مواد سنگي که نتواند بيش از 14 کيلوگرم
بر سانتيمتر مربع فشار را تحمل نمايد، خاک گفته مي شود.اين معيار يک قراداداست و هيچگونه مبناي علمي ندارد .در عرف به ماد ريز دانه ، خاک گفته مي شود.در زمين شناسي تعريف خاصي براي خاک وجود ندارد.
اجزاي تشکيل دهنده توده خاک را مي توان به شرح ذيل خلاصه نمود:
1-کاني ها 2- آب 3- هوا 4- بقاياي موجود زنده 5- موجودات زنده
مواد معدني خاک داراي ابعاد و اندازه مختلفي است و خاک با تکيه بر ابعاد و اندازه مواد معدني مشخص مي شود.
فراوان ترين ماده معدني خاک عبارتند از:
کوارتز( سيليس) اکسيد سيليسيم
فلد سپات( سيليکات مضاعف آلومينيوم با سديم يا پتاسيم ويا کلسيم)
ورقه هاي ميکا ( سيليکات فرو منيزيم)
کلسيت ( کربنات کلسيم)
گچ( ژيپس و اندريت)
دو لوميت (کربنات مضاعف کلسيم و منيزيم)
گاهي کانيهاي آهن (عمدتاً اکسيدهاي آهن)مواد آلي هوموس نام دارد با وجود مواد آلي( هوموس )، رنگ خاک سياه و خاکستري و قهوه اي خواهد بود. ترکيب هواي درون خاک با وجود زمين يکي نيست. فعل وانفعالات درون خاک با جو زمين يکي نيست.فعل وانفعالات درون خاک باعث مي شود که مقدار گاز کربنيک هواي داخل خاک به مراتب بيشتر از هواي خارج آن باشد.ترکيب شيميايي آب دائماً در حال تغيير است.آب زير زميني مواد غذايي را حل و شرايط جذب آن را توسط گياهان فراهم مي سازد.در چنين مواردي اگر مقدار مواد معدني زياد باشد خاکها از نوع سفيد قليايي خواهد بود واگر
مقدار هوموس خاک زياد باشد خاکهاي تورب دار و اگر مقدار مواد معدني و آلي هر دو کم باشد خاکهاي ماسه اي گسترش مي يابد.

رده بندي خاکها:

خاکها را از ديدگاه هاي مختلف و بر حسب کاربرد طبقه بندي مي کنند .مانند:
رده بندي از نظر ذرات تشکيل دهنده آن
طبقه بندي از نظر منشاء تشکيلات
رده بندي از نظر ترکيب شيميايي و عناصر تشکيل دهنده آن
طبقه بندي از نظر کاربرد در کشاورزي
رده بندي از نظر کاربرد در کارهاي ساختماني
طبقه بندي از ديدگاه توسعه جغرافيايي
* در اين قسمت به توضيح وتشريح دو نوع طبقه بندي که در رشته هاي ساختمان و راه وعمران کاربرد دارد اکتفا مي شود:
طبقه بندي از نظر منشأتشکيل
منشأ اصلي خاکها ، سنگهاي سه گانه آذرين ،رسوبي،دگرگوني مي باشدکه از منظر فرآيند تشکيل ،
اين خاکها به دو دسته تقسيم مي گردند:خاکهاي انتقالي وخاکهاي درجا

1-خاکها ي انتقالي

اين خاکها به وسيله عوامل انتقال از قبيل ، آب ،يخچال، بادو غيره از جاي تشکيل به محل ديگري انتقال يافته و ته نشين شده اند.خاکهاي انتقالي به چندين دسته تقسيم مي شوند:
آبرفتهاي رودخانه اي : عامل انتقال در اين رسوبات،آب رودها ،سيلابها و نهرهااستو مواد تخريبي را آب با خود حمل مي کند و در جاي ديگري با بافت فيزيکي جديد بر جاي مي گذارد.از مبدأ به طرف مقصد مواد شروع به ته نشين شدن مي نمايند.دانه هاي درشتتر در ابتدا و دانه هاي ريز تر درشيبهاي کمتر رسوب مي نمايند.خصوصيات اينگونه آبرفتها به شرح زير مي باشد:
الف- سنگدانه ها در اين رسوبات گرد گوشه اند
ب- رسوبات داراي لايه بندي است
ج- عموماً لايه ها از نظر بافت (درشت –متوسط –ريز) بطور متناوب رسوب نموده اند.
تناوب لايه بدي معلول جريانهاي سريع وکند آب در فصول مختلف سال مي باشد.البته لايه لايه بودن مي تواند معلول رسوب گذاري سيلابهاي موقت نيز باشد.
2-رسوبات آبعاي شيرين دريايي:مواد ته نشين شده در اين مکان شامل دو خاستگاه است. قسمتي از آن مربوط به موادي است که از طريق حمل رودها وارد آن مي گردد و بخشي از آن مربوط به تخريب ساحل درياچه هاي آب شيرين است.تبخير دراينگونه محيطها نسبتاً کم است.از رسوبات تبخيري که در بخش سنگ شناسي شرح آن گذشت در اين محيطها کمتر ديده مي شود.
رسوب گذاري در دريا نيز تابع عمق مي باشدرسوبات درشت نزديک ساحل و رسوبات ريزتر در عمقهاي پائين تر قرار مي گيرند. به طور کلي خصوصياتي که براي آبرفتهاي رودخانه اي برشمرده شد در اين رسوبات نيز ديده مي شود.تناوب لايه بندي معلول پيشروي وپسروي آب دريا است.
رسوبات آبهاي شور دريايي:علاوه بر مواد حمل شده توسط آبهاي جاري و تخريب ساحل ،رسوبات تبخيري و شيميايي نيز در اين محيطها به وفور وجود دارند:مارن
پيشروي وپسروي دريا
آب درياها پيشروي وپسروي در ساحل دارد.اين عمل باعث تغيير عمق سبت به سطح دريا و نتيجتاً تغيير نوع رسوب گذاراري است.هنگام پيشروي آب به طرف ساحل نقاطي که در تصرف آب نبوده در محيط رسوب گذاري وا قع مي شوند . لذا رسوباتي که قبلاٌ در ساحل ته نشين مي شدند حال در منطقه آب فرا گرفته رسوب مي نمايند . با اين تر تيب روي رسوبات ساحلي قبلي رسوباتي ريز تر مربو ط به ناحيه عميق تر رسوب مي نمايد در هنگام عقب نشيني دريا حالت عکس اتفاق مي افتد . تکرار پيشروي وعقب نشيني دريا باعث لايه بندي محيط دريايي مي شود که حالت تناوب مواد دارد .
خاکهاي يخچالي : عمل انتقال توسط يخچالهاي طبيعي صورت مي گيرد . رسوبات بر جاي مانده مورن نام دارد . اين رسوبات داراي مشخصات کلي زير مي باشند :
1-رسوبات مورني فاقد لايه بندي مي باشند.
2- عموماٌ سنگدانه ها مخطط مي باشند .
3-سنگهاي سرگردان در اين رسوبات ديده مي شود . سنگهاي سرگردان سنگهايي هستند که در قلل مرتفع در ميان يخچال قرار مي گيرند و پس از انتقال يخچال به نقاط کم ارتفاع تر و ذوب يخچال سنگها در ميان رسوبات ريز بر جاي مي مانندکه از نظر اندازه همخواني با سنگدانه هاي اطراف خود ندارنند.
4-خاکهاي باد رفتي: عامل انتقال در تينگونه رسوبات ، باد مي باشد .در سواحل اقيانوسها ، درياها ،درياچه ها،رودخانه هاي بزرگو بيابانهااين رسوبات بر جاي گذاشته مي شود.تپه هاي ماسه اي ساحلي و تپه هاي ماسهاي صحرايي و بياباني از جمله اين رسوبات هستند. خصوصيات عمومي اين رسوبات به شرح زير است:
1-سنگدانه ها ريز هستند
2-ازنظر تراکم ،توده خاک سست است
3-دانه ها در اثر حمل وسايش ،گرد گوشه شده اند
4-در هر مکان قطر سنگدانه ها بهم نزديک مي باشد و تقريباً بافت خاک يکنواخت است
5-در بسياري از نقاط بياباني ،اين رسوبات به نحوي ته نشين ميشوند که تشکيل خاکهاي رمبنده و" مسئله ساز"را مي دهد که در مطالعات ژئو تکنيک و بررسي توانمندي زمين از نظر تحمل بار ،بايد مورد توجه خاص قرار گيردو در صورت نياز و اجبار به استفادهاز چنين زمينهايي لازم است با روشهاي مهندسي زمين اصلاح و بهينه گرددسپس بار گذاري روي آن صورت گيرد.
اين توده هاي خاک که عموماً سيلتي هستندبه نام لس معروفند.ضخامت اين رسوبات در صحراي گپي چين ،بالغ بر 400 متراست.
سيليسيم داراي 4 ظرفيت مثبت است با 5 ظرفيت منفي گوشه هاي چهار وجهي مجموعه واحد سيليکا ،داراي يک بار منفي است زيرا از چهار اکسيژن سيليکا ،سه يون اکسيژن با سه سيليکاي ديگر پيوند اشتراکي داردو سهم ظرفيتي اين سه اکسيژن براي هر سيليکا 3- مي شود که با2- اکسيژن راس سيليکا ،جمعاً 5- ظـرفيت منفي اکسيژن در مجموعه وجود دارد.

2- واحد گيبسيت Al(OH)

واحد گيبسيت که همان اکسيد همان اکسيد آلومينيوم مي باشد داراي ساختمان 8 وجهي است .در واقع شکل آن دو هرم مربع القاعده که از طريق قاعده بهم چسبيده انداست.که در گوشه ها ي آن يونOH منفي قرار دارد و در مرکز ساختمان 8 وجهي گيبسيت ،يون آلومينيوم مثبت مي باشد.واحد گيبسيت داراي بار مثبت است زيرا هر يون هيدروکسيل OH پيوند اشتراکي (کووالانسي ) با دو هيدروکسيل از دو گيبسيت ديگر دارد.بنا براين سهم ظرفيت منفي هر هيدروکسيل براي هر گيبسيت 1/3 - خواهد بودبا توجه به اينکه آلومينيوم با ظرفيت 3 مثبت در مرکز هيدروکسيل قراردارد با 2 ظرفيت منفي OH هاي آن (-1/3*6=-2) بار مجموعه گيبسيت 1 مثبت مي شود.
در صورتي که شبکه بوجود آورنده سيليکات هيدراته آلومينيوم (رس) داراي تعداد مساوي سيليکا و گيبسيت باشدمجموعه اين کاني از نظر بار الکتريکي خنثي خواهد بود،در حاليکه چنين نيست و تعداد سيليکا از تعدادگيبسيت بيشتر است لذا اين مجموعه داراي بار منفي مي باشد.
سطوح ذرات (ورقه هاي )رس داراي بار منفي است و وجود بار ذره اي منفي سبب جذب يونهاي مثبت آب و قرار گرفتن آنها در فضاهاي خالي بين دانه اي ميشود.مولوکولهاي آب به دليل پيوند هيدروژني و قطبي بودن ،جذب سطح ذرات رس که بار منفي دارد مي شوندو در اطراف ذرات باقي مي مانند.بنابراين توده کاني رس به دليل سطح زياد و بار الکتريکي منفي مي تواند آب زيادي را جذب و در خود نگهدارد.
لازم به ذکر است ه ذراتي وجود دارند که از نظر اندازه ،هم اندازه رس هستند ولي خواص و رفتار رس را ندارندو رفتار وحالاتي که رس از خود نشان ميدهدخاص ساختمان فيزکو شيميايي رس مي باشد.
جذب آب به وسيله يک کاني دو پارامتر عمده لازم داردکه عبارتنداز: سطح نيروي جذب در رسها اين دو پارامتر جايگاه ويژه اي دارند.نيروي جاذبه پولکها به دليل دارا بودن بار منفي و سطح مخصوص زياد آنها عامل بسيار مهمي براي جذب و نگهداري مي باشد.
و-پيت(Pit ) : خاکي است تشکيل يافته از اجزاء ميکروسکوپي حاصل از تجزيه بقاياي گياهان که بسيار تراکم پذير وتغيير شکل پذير است.نشست آن ساليان متمادي ادامه پيدا ميکند لذا احداث ساختمان بر وري چنين خاکي جايز نيست و بايد اين خاک برداشته شودو به جاي آن خاک منتخب ريخته و متراکم گردد.
توضيح1) به تخته سنگها و قلوه سنگها و شن و ماسه اصطلاحاً مصالح سنگي درشت دانه و به سيلت (لاي) و رس مصالح سنگي ريز دانه گفته مي شود.
توضيح2) نامگذاري مخلوطها: اغلب در صحرا مصالح سنگي مخلوطي از دو يا بيشتر موادذکرشده در طبقه بندي از نظر مواد تشکيل دهنده مي باشد. بنابراين براي بيان نام و معرفي مخلوط مصالح سنگي بايد ترتيبي وجود داشته باشد.که اين ترتيب به شرح زير است: در زبان فارسي نام بخشي از مواد که از همه بيشتر است اول سپس نام بخشي از مواد که از همه بيشتر است اول سپس نام بخش کم و بعد کمتر وسپس کمترين ذکر مي گردد.مثلاً اگر مخلوطي 60% شن و 25% ماسه و 15% لاي داشته باشد نام فارسي آن شن ماسه اي لاي دار و معرفي آن به زبان انگليGravel Silty Sandy است.
تشخيص ميزان درصد مواد در صحرا تقريبي و بيشتر مقايسه اي است و بر اساس تجربه و ديد مهندسي صورت مي گيرد مقدار درصد دقيق مواد تشکيل دهنده مخلوط در آزمايشگاه و از طريق آزمايش دانه بندي است و براي طبقه بندي خاک با توجه به ميزان خاصيت پلاستيسيته آن صورت مي پذيرد.
توضيح 3) مقاومت ظاهري خاک: توده هاي خاک و زمين ها را از نظر مقاومت ظاهري چنين معرفي مي نمايند:
الف-خاکهاي درشت دانه : (مخلوط قلوه سنگها ،شن ، ماسه و غيره که بيش از 50% سنگدانه هاي آن درشت تر از 074/0 ميليمتر است) اين خاکها بسته به ميزان ترکم به گروههاي زير تقسيم مي شوند:
1-سست (غير متراکم ( Loos )
2-متوسط ( Medium )
3-متراکم (Dense )
4-خيلي متراکم ( Very Dense )
ب- خاکهاي ريز دانه( مخلوطي که 50% يا بيشتر از 50% سنگدانه هاي آن ريزتر از 074/0 ميليمتر است) اين خاکها بر اساس سفتي (قوام) بشرح زير تقسيم مي شوند:
1-نرم ( Soft )
2-متوسط (Mediom )
3-سفت ( Stiff )
4-بسيار سفت(سخت ( Hard )
5-خيلي سخت ( Very Ha

منابع:

1-http://forum.p30world.com
2-http://forum.jtkhco.com
3-http://www.crop.blogsky.com
4-http://daneshnameh.roshd.ir

/س