بخشی از مقاله
چکیده
تهیه نقشه رقومی کانیهای رسی خاک از اهمیت بهسزایی در مدیریت کشاورزی برخوردار است. لذا، این مطالعه با هدف تهیه نقشه پراکنش مکانی کانیهای رسی غالب خاکهای استان اصقهان و ارتباط آن با اقلیم و ماده مادری انجام شد. فراوانی پالیگورسکیت، ایلیت و کانیهای منبسطشونده به صورت نیمهکمّی در 100 نمونه خاک سطحی برداشت شده از استان اصفهان تعیین گردید.
نقشه کانیهای رسی خاک به روش وزندهی معکوس فاصله تهیه شد. داده های درازمدت دما و بارش 21 ایستگاه سینوپتیک استان تهیه و رابطه رگرسیونی بین هر یک با ارتفاع در ایستگاهها برقرار شد. از این روابط برای تخمین مقادیر بارش و دما در نقاط نمونهبرداری استفاده گردید و نقشه بارش و دمای استان به روش کریجینگ تهیه شد. نتایج نشان داد که پراکنش کانیهای منبسطشونده و پالیگورسکیت در استان متأثر از دو عامل اقلیم و ماده مادری است. پراکنش ایلیت در خاکهای استان از روند خاصی پیروی نکرده و کانی ایلیت در تمامی مناطق استان بویژه مرکز، مشاهده میشود.
مقدمه
کانیهای رسی جزء اصلی خاک هستند و به عنوان بخشی از سطح کره زمین میتوانند اطلاعاتی را درباره فرآیندهای تشکیل خاک از ماده مادری فراهم نمایند
فراوانی کانیهای رسی مختلف و ویژگیهای ساختاری آنها به عنوان یک شاخص مهم در تعیین مراحل تکاملی خاک به شمار میرود
کانیهای رسی در تولید دامنه وسیعی از محصولات نظیر سرامیکها، کاغذ، لاستیک، کاتالیزورها، مواد آرایشی و بهداشتی و داروها مورد استفاده قرار میگیرند. کانیها نقش مهمی در بسیاری از امور و رشتهها از جمله در کشاورزی و مهندسی ایفا میکنند
کانیهای بخش رس خاک از جنبههای متفاوت در علم خاکشناسی اهمیت دارند . بنابراین، با شناخت فراوانی و توزیع مکانی کانیهای رسی، میتوان اطلاع کاملی از خاک، ویژگیها، رفتار و عملکرد آن بدست آورد
تعدادی از مطالعات، کانیهای خاک را تشخیص دادهاند اما این مطالعات به صورت محلی و در مقیاس بزرگ و بدون رفرنسدهی مکانی صورت گرفته است که مقایسه یافتههایشان را مشکل میسازد.
با توجه به اهمیت کانیهای رسی خاک، تهیه نقشه رقومی آن-ها از اهمیت بهسزایی در مدیریت دقیق مزرعه برخوردار است. نقشهبرداری رقومی خاک که شامل زمینآمار، آنالیز سرزمین و سنجش از دور میشود برای پیشبینی مکانی تغییرات خاک به کار میرود
ویسکارا راسل - 2011 - فراوانی سه کانی کائولینیت، ایلیت و اسمکتیت را در خاکهای استرالیا با استفاده از طیفسنجی مرئیBمادون قرمزنزدیک اندازه گیری کرده و سپس نقشه فراوانی نسبی و توزیع هر یک از کانیها را به صورت رقومی تهیه نمود. این محقق معتقد است که این نقشهها به محققین در زمینه حاصلخیزی خاک و تولید غذا، ترسیب کربن، تخریب اراضی، مدلسازی اقلیم و تغییرات اقلیم گذشته کمک زیادی میکند.
مولدر و همکاران - 2013 - از دادههای ASTER و روش-های آماری که از ویژگیهای کانیهای رسی در آزمایشگاه بدست آمده بود استفاده کرده تا نقشه توزیع فراوانی کانیهای رسی خاک را تهیه نمایند. آنها از روش XRD برای تشخیص کانیها استفاده کرده و این نتایج را نیز با دادههای ASTER از طریق رگرسیون خطی چندگانه تلفیق نمودند. به طور کلی نتایج آنها نشان داد که نقشه توزیع فراوانی کانیهای بدست آمده دارای دقت 76، 89 و 86 درصد بهترتیب برای میکا، اسمکتیت و کائولینیت میباشد.
با توجه به اهمیت کانیهای خاک، این مطالعه با هدف تهیه نقشه پراکنش مکانی کانیهای منبسطشونده، ایلیت و پالیگورسکیت خاکهای استان اصقهان و ارتباط آن با اقلیم و ماده مادری انجام شد.
مواد و روش ها
این مطالعه در کل استان اصفهان با وسعت 107045 کیلومتر مربع انجام شد. استان اصفهان بین 30œ42 تا 34œ 27 عرض شمالی و 49œ 38 تا 55œ 32 طول شرقی در بخش مرکزی ایران واقع شده است - پرتال استان اصفهان، 251 . - 1392 نمونه خاک به طور تصادفی، مرکب و از عمق 0 تا 20 سانتیمتر جمعآوری شد. آنالیزهای معمول فیزیکی و شیمیایی بر روی نمونهها انجام گرفت
به منظور آنالیزهای کانیشناسی ابتدا 100 نمونه به طور تصادفی از بین 251 نمونه اولیه انتخاب شده و گچ، کربناتها، ماده آلی و اکسیدهای آهن نمونههای خاک حذف شد و پس از جداسازی شن از سیلت و رس بوسیله الک، جداسازی رس خاک از سیلت توسط سانتریفیوژ انجام شد
رس ها پس از خشک شدن در آون با دمای 50 درجه سانتی گراد در ظروف مناسب نگه داری شدند. تیمارهای اشباع با منیزیم، اشباع با منیزیم و اتیلن گلیکول، اشباع با پتاسیم و تیمار حرارتی 550 درجه سانتیگراد اعمال شدند. دستگاه تفرق اشعه ایکس مورد استفاده از نوع بروکر - - Brucker مستقر در آزمایشگاه دانشگاه پلیتکنیک کارتاخنای اسپانیا دارای لامپ مس بوده و نمونهها در 2 معادل 3 تا 35 درجه در مجاورت اشعه ایکس با جریان 30 میلیآمپر و ولتاژ 40 کیلوولت قرار گرفتند. به منظور تعیین نیمهکمّی فراوانی سه کانی رسی پالیگورسکیت، ایلیت و کانیهای منبسطشونده از روش جونز و همکاران - 1954 - استفاده شد. بهمنظور تهیه نقشه کانیهای رسی خاک از روش وزندهی معکوس فاصله - IDW - استفاده شد.
داده های دراز مدت اقلیمی - دما و بارش - 21 ایستگاه سینوپتیک استان، از اداره هواشناسی استان اصفهان تهیه گردید.
در ایستگاههای سینوپتیک استان برقرار شد. با توجه به صحت و معنیداری روابط بدست آمده از این روابط برای تخمین مقادیر بارش و دما در نقاط نمونهبرداری 251 - نمونه - استفاده شد و سپس از روش کریجینگ برای تهیه نقشه تغییرات مکانی بارش و دمای استان استفاده شد.
توصیف آماری متغیرها، تعیین ضرایب همبستگی و تستهای نرمالیتی با استفاده از نرمافزار SPSS 16 انجام شد. شناسایی و تعیین شدت پیکهای XRD، با استفاده از نرمافزار Xpert High Score Plus صورت گرفت. ترسیم نقشهی تغییرات مکانی کانیهای رسی خاک و متغیرهای اقلیمی با استفاده از نرم افزار ArcGIS 10.2 انجام شد.
نتایج و بحث
جدول 1 توصیف آماری درصد کانیهای غالب خاکهای سطحی استان اصفهان را نشان میدهد. مقادیر کانیهای مورد بررسی، طیف وسیعی از تغییرات را نشان میدهند. میانگین درصد کانیهای پالیگورسکیت، ایلیت و کانیهای منبسط شونده به ترتیب7، 29 و 28 میباشد. مقادیر چولگی دو کانی پالیگورسکیت و کانیهای منبسط شونده مثبت میباشد و نشان دهنده اینست که مقادیر کمتر این دو کانی در خاکهای سطحی استان فراوانی بیشتر دارند. این درحالیست که توزیع فراوانی ایلیت در خاکهای استان نرمال بوده و مقدار چولگی و آزمون کولموگروف-اسمیرونوف نیز مؤید این مطلب میباشد.
جدول -1 توصیف آماری درصدکانیهای خاک در 100 نمونه مورد مطالعه
الف - نقشه پراکنش پالیگورسکیت در خاکهای استان اصفهان و ارتباط آن با اقلیم و ماده مادری
بررسی مقادیر کانی پالیگورسکیت در 100 نقطه منطقه مطالعاتی نشان داد که نزدیک به 70 درصد از خاکهای منطقه مطالعاتی کمتر از 5 درصد از این کانی را در خود دارند. 18 درصد از خاکهای استان مقدار کانی پالیگورسکیت بین 5 تا 20 درصد و 12 درصد از خاکهای نیز بین 20 تا 50 درصد پالیگورسکیت دارند. شکل 1 نقشه پراکنش کانی پالیگورسکیت را در خاکهای سطحی استان اصفهان نشان میدهد. مقادیر بالای این کانی عموماً در شرق، شمال و جنوب شرق استان مشاهده میشود.
با توجه به نقشه پراکنش دما و بارش استان اصفهان - شکل 2 الف و ب - ، میتوان نتیجه گرفت که مقادیر بالای کانی لیگورسکیتپا عموماً در مناطق خشک استان با دمای بالای مشاهده میشود. در مناطق غربی، جنوب غربی و جنوبی استان که شهرستانهای فریدن، فریدونشهر و سمیرم قرار دارند کانی پالیگورسکیت در خاک وجود ندارد. نقشه زمینشناسی استان اصفهان - شکل نشان داده نشده است - نیز نشان میدهد که عمده رسوبات قرمز بالایی، قرمز تحتانی و قم که مربوط به دوران زمینشناسی میوسن و پلیوسن هستند در مناطق شرقی و شمالی استان قرار دارند و حاوی مقادیر قابل توجهی کانی پالیگورسکیت هستند. بنابراین، پراکنش پالیگورسکیت در استان علاوه بر اقلیم تا حد زیادی به نوع ماده مادری خاک ارتباط دارد.
جدول 2 ضرایب همبستگی اسپیرمن ویژگیهای خاک و مقادیر کانیهای مورد مطالعه را نشان میدهد. مقادیر پالیگورسکیت خاکهای استان با مقادیر ماده آلی و درصد رس و سیلت خاک خاکهای استان همبستگی منفی و معنیدار نشان میدهد. درحالیکه همبستگی مقادیر پالیگورسکیت با درصد آهک و گچ مثبت و معنیدار است. در مناطقی که مقدار ماده آلی خاک بیشتر است، مقادیر پالیگورسکیت، درصد آهک و گچ خاک کمتر میباشد. این مسئله به طور غیرمستقیم به اقلیم منطقه ارتباط دارد. در مناطق با اقلیم خشک، بارش باران برای شستشوی املاح محلول و گچ از خاک کافی نبوده و مقادیر زیادی از املاح و گچ در خاک تجمع یافته و شرایط برای تولید کانیهای فیبری نظیر پالیگورسکیت فراهم میگردد.
شکل -1 تغییرات مکانی درصد پالیگورسکیت خاکهای سطحی استان اصفهان
جدول -2 همبستگی ویژگیهای خاک با مقادیر نیمهکمّی کانیهای مورد مطالعه
