9.1: פרופילי קרקע ותהליכים

Last updated

Oct 31, 2023
Page ID
207640
Save as PDF
- 9: חקלאות קונבנציונאלית ובת קיימא
- 9.2: אינטראקציות קרקע-צמח

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

מהי אדמה?

המילה "אדמה" הוגדרה באופן שונה על ידי דיסציפלינות מדעיות שונות. בחקלאות ובגננות, אדמה מתייחסת בדרך כלל למדיום לצמיחת צמחים, בדרך כלל חומר בתוך המטר העליון או שניים (איור $\PageIndex{1}$ ). נשתמש בהגדרה זו בפרק זה. הקרקע מורכבת בעיקר מחומר מינרלי, אך מכילה גם חומר אורגני (חומוס) ואורגניזמים חיים. חללי הנקבוביות בין גרגרי המינרלים מלאים בפרופורציות שונות של מים ואוויר.

בשימוש נפוץ, המונח אדמה מוגבל לפעמים רק לאדמה העליונה הכהה שבה אנו שותלים את הזרעים או הירקות שלנו. בהגדרה רחבה יותר, מהנדסים אזרחיים משתמשים במונח אדמה לכל חומר לא מאוחד (רך כאשר רטוב) שאינו נחשב לסלע. תחת הגדרה זו, אדמה יכולה להיות בעובי של כמה מאות מטרים! קרקעות עתיקות, לפעמים קבורות ונשמרות בתת הקרקע, מכונות פליאוזולים (איור $\PageIndex{2}$ ) ומשקפות את תנאי האקלים והסביבה בעבר.

חשיבות הקרקע

אדמה חשובה לחברה שלנו בעיקר מכיוון שהיא מספקת את הבסיס לחקלאות וייעור. כמובן, אדמה היא גם מרכיב קריטי למערכות אקולוגיות יבשתיות, ולכן חשובה לבעלי חיים, צמחים, פטריות ומיקרואורגניזמים.

אדמה ממלאת תפקיד כמעט בכל המחזורים הביוגיאוכימיים על פני כדור הארץ. מחזוריות גלובלית של אלמנטים מרכזיים כגון פחמן (C), חנקן (N), גופרית (S) וזרחן (P) עוברים כולם באדמה. במחזור ההידרולוגי, הקרקע מסייעת לתווך את זרימת המשקעים מפני השטח אל מי התהום. מיקרואורגניזמים החיים באדמה יכולים להיות גם מרכיבים חשובים במחזורים ביו-גיאוכימיים באמצעות פעולת פירוק ותהליכים אחרים כמו קיבוע חנקן.

גורמים ליצירת קרקע

ניתן לסווג את הגורמים הבסיסיים המשפיעים על יצירת הקרקע לחמישה יסודות: אקלים, אורגניזמים, הקלה, חומר אב וזמן. אפשר לומר שההקלה, האקלים והאורגניזמים מכתיבים את סביבת הקרקע המקומית ופועלים יחד כדי לגרום לבליה וערבוב של חומר האב בקרקע לאורך זמן. ככל שנוצרת אדמה יש לה לעתים קרובות שכבות מובחנות, המתוארות רשמית כ"אופקים". אופקים עליונים (המסומנים כאופקי A ו- O) עשירים יותר בחומר אורגני ולכן הם חשובים בצמיחת הצמחים, בעוד שכבות עמוקות יותר (כגון אופקי B ו- C) שומרות יותר מהתכונות המקוריות של הסלע למטה (איור $\PageIndex{3}$ ).

איור $\PageIndex{3}$ . תמונות אלה מציגות את האופקים השונים, או השכבות, באדמה. *עבודה זו* *של *וילסונביגס* *מורשית תחת CC BY-SA* 4.0*

אקלים

תפקיד האקלים בהתפתחות הקרקע כולל היבטים של טמפרטורה ומשקעים. קרקעות באזורים קרים מאוד עם תנאי פרמפרוסט נוטות להיות רדודות ומפותחות חלש בגלל עונת הגידול הקצרה. אופקי שטח עשירים אורגניים נפוצים באזורים נמוכים עקב פירוק מוגבל. בקרקעות טרופיות חמות, קרקעות נוטות להיות עבות יותר, עם שטיפה נרחבת ושינוי מינרלים. באקלים כזה, פירוק חומרים אורגניים ובליה כימית מתרחשים בקצב מואץ.

אורגניזמים

לבעלי חיים, צמחים ומיקרואורגניזמים יש תפקידים חשובים בתהליכי פיתוח הקרקע, במתן אספקה של חומר אורגני ו/או במחזור חומרים מזינים. תולעים, נמטודות, טרמיטים, נמלים, גופרים, שומות וכו 'כולם גורמים לערבוב ניכר של אדמה ועוזרים למזג אדמה, לאוורר ולהבהיר את האדמה על ידי יצירת נקבוביות (המסייעות לאגירת מים ואוויר).

חיי הצומח מספקים חומר אורגני לאדמה ועוזרים למחזר חומרים מזינים עם ספיגה על ידי שורשים בתת הקרקע. סוג חיי הצומח המתרחש באזור נתון, כגון סוגי עצים או עשבים, תלוי באקלים, יחד עם חומר האב וסוג הקרקע. עם הנפילה השנתית של עלים ומחטים, עצים נוטים להוסיף חומר אורגני למשטחי האדמה, ועוזרים ליצור אופק A או O דק ועשיר באורגני לאורך זמן. לעשבים, לעומת זאת, יש מסות שורש ומשטח ניכרות המוסיפות לאדמה בכל סתיו לצמחים חד-שנתיים ולצמחים רב-שנתיים קצרי מועד. מסיבה זו, לקרקעות עשב יש אופקי A עבים בהרבה עם תכולת חומר אורגני גבוהה יותר, והן יצרניות יותר מבחינה חקלאית מאשר קרקעות יער.

הקלה (טופוגרפיה וניקוז)

לנוף המקומי יכולה להיות השפעה חזקה באופן מפתיע על הקרקעות הנוצרות באתר. לטופוגרפיה המקומית (הקלה) יכולות להיות השפעות מיקרו אקלימיות חשובות כמו גם להשפיע על שיעורי שחיקת הקרקע. בהשוואה לאזורים מישוריים, באזורים עם מדרונות תלולים בסך הכל יש יותר שחיקת קרקע, יותר נגר של מי גשמים ופחות חדירת מים, כל אלה מובילים להתפתחות קרקע מוגבלת יותר באזורים הרריים או הרריים מאוד. בחצי הכדור הצפוני, מדרונות הפונים דרומה חשופים לזוויות אור שמש ישירות יותר ולכן הם חמים ויבשים יותר ממדרונות הפונים צפונה. למדרונות הקרירים והלחים יותר הפונים צפונה יש קהילת צמחים דינמית יותר עקב פחות אידוי, וכתוצאה מכך, חווים פחות שחיקה בגלל השתרשות צמחים של אדמה והתפתחות קרקע עבה יותר.

ניקוז הקרקע משפיע על הצטברות ושימור חומרים אורגניים, וסוגי צמחייה מקומיים. ^{קרקעות סחוטות היטב, בדרך כלל על גבעות או צלעות צד, חומות או אדמדמות יותר עקב המרת ברזל ברזל (Fe ²⁺) למינרלים עם ברזל ברזל (Fe 3+).} קרקעות מנוקזות יותר גרוע, בשפלה, במישורי סחף או בשקעים גבוהים, נוטות להיות יותר אפרפרות, ירקרקות אפורות (בהירות) או בצבע כהה, עקב הפחתת ברזל (ל- Fe ²⁺) והצטברות ושימור של חומר אורגני באזורים הנוטים לכיוון אנוקסי. אזורים עם ניקוז לקוי נוטים גם להיות שפלה שאליה חומר אדמה עשוי להישטף ולהצטבר מהרמות שמסביב, ולעתים קרובות וכתוצאה מכך אופקי A או O מעובים יתר על המידה. לעומת זאת, אזורים משופעים תלולים ברמות הגבוהות עלולים לחוות שחיקה ובעלי אופקי שטח דקים יותר.

חומר הורה

חומר האם של אדמה הוא החומר ממנו התפתחה האדמה, בין אם מדובר בחולות נהר, מרבצי קו חוף, מרבצי קרחונים או סוגים שונים של סלע אם. בקרקעות נעורים, לחומר האב יש קשר ברור לסוג הקרקע ויש לו השפעה משמעותית. עם הזמן, ככל שתהליכי בליה מעמיקים, מערבבים ומשנים את האדמה, חומר האב הופך פחות מזוהה ככל שתהליכים כימיים, פיזיים וביולוגיים נכנסים להשפעתם. סוג חומר האב עשוי להשפיע גם על מהירות התפתחות הקרקע. חומרי אב בעלי מזג אוויר גבוה (כגון אפר וולקני) יהפכו מהר יותר לקרקעות מפותחות מאוד, ואילו חומרי אב עשירים בקוורץ, למשל, ייקח יותר זמן להתפתח. חומרי אב מספקים גם חומרים מזינים לצמחים ויכולים להשפיע על הניקוז הפנימי של הקרקע (למשל חימר אטום יותר מחול ומעכב את הניקוז).

זמן

באופן כללי, פרופילי הקרקע נוטים להיות עבים יותר (עמוקים יותר), מפותחים יותר ומשתנים יותר עם הזמן. עם זאת, קצב השינוי גדול יותר עבור קרקעות בשלבי התפתחות צעירים. מידת השינוי וההעמקה בקרקע מואטת עם הזמן ובשלב מסוים, לאחר עשרות או מאות אלפי שנים, עשויה להתקרב למצב שיווי משקל בו שחיקה והעמקה (הסרות ותוספות) מאוזנות. קרקעות צעירות (פחות מ -10,000 שנה) מושפעות מאוד מחומר אב ובדרך כלל מפתחות אופקים ואופי במהירות. קרקעות בגיל בינוני (בערך 10,000 עד 500,000 שנה) מאטות בהתפתחות הפרופיל והעמקתן, ועשויות להתחיל להתקרב לתנאי שיווי משקל. קרקעות ישנות (בנות 500,000 שנה) הגיעו בדרך כלל לגבול שלהן בכל הנוגע לאופק הקרקע ולמבנה הפיזי, אך עשויות להמשיך להשתנות כימית או מינרלוגית.

התפתחות הקרקע לא תמיד מתמשכת. אירועים גיאולוגיים יכולים לקבור במהירות קרקעות (מפולות, התקדמות קרחונים, עבירת אגם), עלולים לגרום להסרה או לקיצוץ קרקעות (נהרות, קווי חוף) או לגרום לחידוש קרקע עם תוספות של משקעים שהופקדו לאט המוסיפים לאדמה (מרבצי רוח או שיטפון). ערבוב ביולוגי יכול לפעמים לגרום לרגרסיה בקרקע, היפוך או בליטה בכביש לדרך הרגילה של התפתחות גוברת לאורך זמן.

תורמים וייחוסים

יסודות מדעי הסביבה מאת קמלה דורשנר מורשה תחת CC BY 4.0. שונה מהמקור על ידי מתיו ר 'פישר.