بخشی از مقاله
مقدمه
فشردگی خاك بیانکننده کیفیت فیزیکی و ساختمان خاك میباشد. چگالی ظاهري - BD - 1 کمیتی است که معمولاً براي توصیف درجه فشردگی و وضعیت ساختمانی خاك بهکار میرود. با افزایش فشردگی، تخلخل کل خاك کاهش یافته و به تبع آن مقدار BD افزایش مییابد. علیرغم ارتباط تنگاتنگ BD با درجه فشردگی یا ساختمان خاك، استفاده از مقادیر مطلق آن به عنوان شاخص کیفیت فیزیکی خاك کارایی چندانی ندارد و گاهی اوقات گمراهکننده است. زیرا نتایج پژوهشهاي متعدد نشان میدهد که مقادیر بحرانی یا بهینه BD براي رشد گیاه یا تولید محصول در خاكهاي مختلف متفاوت است. براي نمونه، BD برابر 1/4 Mg m-3 ممکن است براي رشد گیاه در یک خاك ریزبافت محدودکننده باشد اما در یک خاك درشتبافت محدودیتی براي رشد ریشه گیاه ایجاد نکند - هکنسون، 1990؛ دکستر و همکاران، . - 2007 براي فائقآمدن بر این مشکل استفاده از کمیتی نسبی که مقادیر آن مستقیماً قابل مقایسه براي تمامی خاكها باشد، ضروري است. براي این منظور از چگالی ظاهري نسبی - RBD - 2 که نسبت BD طبیعی به BD مرجع - BDref - 3 است استفاده میشود.
کارتر - 1990 - و داسیلوا و همکاران - 1994 - از چگالی ظاهري بیشینه بدستآمده از آزمون پروکتور - BDProctor - به عنوان BDref استفاده کردند. هکنسون - 1990 - چگالی ظاهري خاك تحت تنش محوري 200 kPa در فشردگی محصور - BD200kPa - را به عنوان BDref به کار گرفت. چگالی ظاهري نسبی محاسبهشده از این طریق درجه فشردگی - DC - 4 نیز نامیده میشود. هرچند ارتباط قوي بین RBD محاسبهشده با دو روش وجود دارد اما به علت بزرگتربودن مقادیر BDref بدستآمده از آزمون پروکتور، مقدار RBD با BDref=BDProctor کوچکتر از RBD یا DC با BDref=BD200kPa بدست میآید - هکنسون، . - 1990 شاخصهاي مختلفی توسط پژوهشگران علوم خاك براي ارزیابی کیفیت فیزیکی خاك پیشنهاد شده است. دکستر - 2004 - شاخص S - شیب منحنی مشخصه رطوبتی خاك در نقطه عطف - را براي ارزیابی کیفیت فیزیکی خاك ارائه داد. هر چه مقدار این شاخص بزرگتر باشد کیفیت فیزیکی خاك در ارتباط با رشد ریشه، خاكورزي و جریان آب در خاك بهتر میشود. تخلخل پر از هوا - AFP - 5 و مقاومت فروروي - Q - 6 نیز از دیگر شاخصهاي مهم ساختمان خاك میباشند که به طور مستقیم رشد گیاه و مقدار محصول را تحت تاثیر قرار میدهند. هدف از این پژوهش بررسی قابلیت استفاده از RBD در مقایسه با BD طبیعی براي بیان کیفیت فیزیکی و وضعیت ساختمان خاك میباشد.
مواد و روشها
مقادیر BD طبیعی 20 خاك کشاورزي در استان همدان با وضعیت ساختمانی متفاوت و با دامنه رس بین 13 الی 42 درصد با استفاده از سیلندرهاي نمونهبرداري با حجم 100 cm3 با 10 تکرار اندازهگیري شده و از آنها میانگینگیري شد. نگهداشت آب در 13 مکش ماتریک - h - توسط دستگاههاي جعبه شن و صفحه فشار اندازه-گیري شده و مدل ونگنوختن - 1980 - بر دادههاي منحنی مشخصه رطوبتی خاك برازش داده شد. تخلخل پر از هوا - AFP - از تفاضل رطوبت اشباع - θs - و گنجایش زراعی - FC - بدست آمد. چون مکش ماتریک 100 hPa براي FC در نظر گرفته شد، AFP با AFP100 نشان داده شد. مقاومت فروروي خاك - Q - در مکش ماتریک hPa - Q1000 - 1000 با استفاده از ریزفروسنج مخروطی با زاویه و قطر مخروط 30 درجه و 3 میلیمتر روي نمونههاي دستنخورده اندازهگیري شد. مقادیر BDref بدستآمده از آزمون استاندارد پروکتور براي محاسبه RBD با رابطه RBD=BD/BDref به کار گرفته شد. شاخص دکستر - S - از رابطه زیر بدست آمد - دکستر، : - 2004 که در این رابطه ws و wr بهترتیب رطوبت وزنی اشباع و باقیمانده بر حسب kg kg-1 و n شاخص توزیع اندازه منافذ خاك در مدل ونگنوختن میباشد. چون S همیشه منفی است، مقادیر قدر مطلق آن بکار رفت. در نهایت ارتباط بین شاخصهاي کیفیت فیزیکی و ساختمان خاك و BD یا RBD مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
نتایج و بحث
ارتباط شاخص S با BD و RBD در شکل 1 نشان داده شده است. شاخص S با بسیاري از ویژگیهاي ساختمانی خاك مانند فراوانی منافذ ساختمانی و کیفیت فیزیکی خاك در ارتباط با رشد ریشه، خاكورزي و جریان آب در خاك در ارتباط میباشد - دکستر، . - 2004 از اینرو رابطه قويتر S با RBD نسبت به BD نشانگر توانایی بهتر RBD براي بیان کیفیت فیزیکی و وضعیت ساختمان خاك در مقایسه با BD میباشد. یافته جالب این است که S آستانه برابر 0/03 - دکستر، - 2004 تقریباً نظیر RBD برابر 0/8 است - شکل . - 1
ارتباط AFP100 با BD و RBD در شکل 2 نشان داده شده است. AFP100 به عنوان معمولترین شاخص نشاندهنده وضعیت تهویه خاك رابطه معنیداري با RBD داشت درحالی که رابطه معنیداري بین آن و BD در خاكهاي مورد بررسی برقرار نشد. مقادیر AFP100 کمتر از 0/1 cm3 cm-3 براي رشد اغلب گیاهان محدودکننده بوده و باعث افزایش امراض ریشه میشود - دروري و همکاران، . - 2008 جالب این است که AFP آستانه برابر 0/1 تقریباً نظیر RBD برابر 0/84 است - شکل - 2 که با یافتههاي هکنسون - 1990 - ، کارتر - 1990 - و داسیلوا و همکاران - 1994 - درباره چگالی ظاهري نسبی بهینه و بحرانی براي رشد گیاه و آب قابل استفاده خاك براي گیاه همخوانی دارد. در حالی که چنین نتیجهگیري براي BD امکانپذیري نیست.
هرچند مقدار Q1000 با افزایش BD و RBD افزایش یافت اما رابطه Q1000 با RBD قويتر بود - شکل . - 3 به طور کلی مقدار Q اندازهگیريشده براي یک خاك با افزایش مکش ماتریک خاك افزایش مییابد. با فرض مناسب بودن مکش ماتریک 1000 hPa براي اندازهگیري مقدار Q، مقاومت فروروي برابر 1/5 MPa به عنوان آستانه محدودیت مقاومت فروروي خاك براي ریشه - گرونولت و همکاران، - 2001 نظیر RBD برابر 0/82 است - شکل . - 3 عسگرزاده و همکاران - 2010 - نشان دادند که RBD در مقایسه با BD روابط قويتري با دامنه رطوبتی با حداقل محدودیت - LLWR - 1 ایجاد میکند. نتایج بدستآمده نشاندهنده کارایی بهتر RBD در مقایسه با BD طبیعی براي بیان کیفیت فیزیکی و وضعیت ساختمان خاك براي رشد ریشه و گیاه است.
