الفصل الخامس
المادة الصلبة للتربة : البناء ؛ التحبب و المسامية
Soil solids: structure, aggregation and porosity

نظرة عامة         overview 

لابد في البداية من معرفة كيف تؤثر حبيبات التربة الفردية في المكون المعدني للتربة على خواص التربة الظاهرية و نادراً ما نجد أن التربة أو أفق التربة تحتوى أو توجد في صورة حبيبات تربة مفردة أو مفككة  . و طبيعياً أن نجد أن حبيبات الرمل و السلت و الطين تترابط معا في حبيبات ثانوية أو في بناء و خواص هذه الحبيبات الثانوية تؤثر بطريقة مشابهة للطريقة التي تتفاعل بها مادة التربة الصلبة مع الماء و الهواء في التربة و بالتالى كيف تستخدم و تدار أو تخدم هذه الأراضي .
في هذا الفصل سوف نستمر في فحص و اختبار الخواص الطبيعية للتربة و سوف نختبر فن عمارة أو بناء التربة و تجيب على أسئلة عديدة تعتبر مفتاح لكثير مما يتبادر في الذهن فيما يتعلق بـ :
كيف ترتبط حبيبات الرمل و السلت و الطين معا لتكون حبيبات التربة الثانوية (التجمعات peds ) .
كيف تتفاعل الحبيبات الثانوية مع الماء و النبات و كائنات التربة الدقيقة .
ما هي الوسائل أو العمليات الطبيعية و الصناعية التي تؤثر على تكوين و تكسير تجمعات التربة الثابتة
ما هو دور المسام في التربة .
كيف يؤثر بناء التربة على خواص التربة الأخرى التي تحدد استخدام و ادارة أو خدمة الأراضي مثل ثبات التربة ؛ النفاذية و قوة أو متانة التربة ؟

الأهداف      objectives 

بعد قراءة هذا الفصل لابد أن تكون قادرا على :
تسمية و وصف وتمييز أنواع بناءات التربة المختلفة .
وصف تأثيرات البناء والتحبب وتفسير دور مسام التربة في حركة الماء، اختراق الجذور، تبادل الغاز و ثبات التربة .
حساب كل من الكثافة الظاهرية، المسامية والكميات المرتبطة الأخرى باستخدام القياسات الحقلية و المعملية البسيطة .
المصطلحات   key terms 

التوزيع الحجمى للمسام         pore size distribution 
المسام المتوسطة          mesopores     المسام الكبرى           macropores
المسام الصغرى          micro pores    المسامية                       porosity           
الكثافة الظاهرية         bulk density    يتجاذب كهربيا              flocculate

بناء التربة    Soil Structure

يصف بناء التربة طريقة إتحاد و ترتيب حبيبات التربة الأولية ( رمل ؛ سلت و طين ) إلى حبيبات ثانوية أو وحدات تسمى تجمعات aggregates أو peds .و الفراغات بين التجمعات تسمى المسام و هي التي توصل وتخزن الماء و تسمح بتبادل الهواء بين التربة و الغلاف الجوى. وتقدر خواص هذه المسام بحجم وشكل المسام ومن المفيد أن نكون قادرين على وصف بناء التربة في مصطلحات قياسية .
          وصف بناء التربة          describing soil structure

توصف تجمعات التربة في مصطلحات لشكلها و حجمها و ثباتها. وأكثرالتاثيرات لها يعزى إلى شكلها لانها تؤثر بشدة على بناء المسام في التربة .
نوع البناء             structure type (shape )
يميز علماء الأراضي ستة أنواع رئيسية لبناء التربة : الحبيبي granular  الطبقى platy  ؛ الكتلى الزاوى angular blocky  ؛ الكتلي تحت الزاوي  sub angular blocky  ؛ المنشورى prismatic  و العمودى columnar  ( شكل 5-1 )

البناء الحبيبي granular 
يشير البناء الحبيبي إلى تجمعات التربة المسامية المستديرة الصغيرة نسبيا ويتراوح حجم الحبيبات من 2 إلى 5  مم و هي تتكون أساسا في آفاق التربة التي يتوفر فيها المادة العضوية و التركيزات الكثيفة نسبيا من الجذور المنتشرة خلال التربة و كنتيجة لذلك فإن هذا النوع من البناء هو الأكثر شيوعا في الافق A .

2- البناء الطبقي    platy
يشير هذا البناء إلى التجمعات التي يزيد عرضها عن طولها أي أن المحور الافقى أكبر من المحور الرأسى و الشكل المسطح لهذه التجمعات يتكون طبيعيا في التربة. وقد يكون البناء الطبقي نتيجة من تكوين الطبقات في المادة الأمية مثل طبقات الترسيب أو تتابع طبقات الصخر. ويمكن أن يتكون البناء الطبقي نتيجة للخدمة (الحرث)؛ المرور أو الخدمات الأخرى التي تضغط و تعمل على دمج التربة . و يمكن أن يتطور أو يوجد البناء الطبقي في أى مكان في قطاع التربة و لكن الأكثر شيوعا هو وجوده في آفاق E .

3- البناء الكتلي      blocky
نوعى البناء الكتلي الزاوي  angular وتحت الزاوي subangular هما التجمعات التي تشبة المكعبات بمعنى أن تقريبا لها نفس الحجم في كل الأبعاد .  و الفرق بين النوعين هو أن  تجمعات الكتلى الزاوى لها حواف حادة أو غير مستديرة وواضحة تماماً بينما الكتلي تحت الزاوي هو أكثر استدارة وحواف أقل وضوحا. وبصفة عامة هو أكبر من البناء الحبيبي و تتكون هذه التجمعات حيث ينخفض تواجد المادة العضوية والجذور ولكن يزيد محتوى الطين و يوجد هذا البناء بصفة أساسية في أفق B مع التجمعات الكتلية الزاوية مصاحبا لمحتوى طين عالي .

البناء المنشورى و العمودي prismatic and columnar
كل من البناء المنشورى و العمودي يشير إلى التجمعات التي يزيد فيها المحور الرأسى  (الطول) عن المحور الأفقى (العرض) و تجمعات البناء المنشورى لها قمم مسطحة نسبيا بينما تجمعات البناء العمودى مستديرة. وهذة التجمعات الكبيرة نسبياً لا تنتشر أولا توجد بصورة شائعة في التربة و يميل تواجدها في طبقات القطاع العميقة حيث يندر تواجد المادة العضوية وجذور النباتات. يتواجد البناء المنشورى بصفة كبيرة في أفاق الطبقات الصماء والغير منفذة المندمجة. ويتواجد البناء العمودى بصفة أساسية في المناخات الأكثر جفافاً حيث تتراكم أو تتجمع الأملاح الذائبة في التربة .

الأراضي عديمة البناء strctureless
ليست كل أفاق التربة لها تجمعات أووحدات بنائية يمكن وصفها فالأراضي الرملية والتي يزيد فيها نسبة الرمل ولا تحتوى على طين كاف أوأى مواد لاحمة تعمل على ربط الحبيبات الأولية معاً ففى هذه الحالة نصف التربة على انها حبيبات مفردة single grain  وأيضاً الأراضي ناعمة القوام يمكن أن نصفها بأنها ليست ذات بناء محدد.  في الأراضي الحديثة أو البكر وخصوصا في طبقة تحت التربة حيث لا تملك التربة الوقت الكافى لنمو وتطور التجمعات الثابتة stable aggregates  بينما التربة التي تنكسر إلى أجزاء منفصلة لا تكون منتظمة في ذلك و يطلق على هذه التربة مندمجة أو متكتلة massive  . والأراضي عديمة البناء تكون محصورة في أفق C بالتحديد إذا كان البناء موجود سوف يكون في أفق B.

حجم (رتبة) و ثبات (درجة) البناء    structure (class) and stability ( grade ) 

يوصف البناء بجانب الشكل في مصطلحين هامين وهما الحجم والثبات ويوصف حجم التجمعات بخمسة أقسام أو درجات : ناعم جدا؛ ناعم؛ متوسط؛ خشن وخشن جدا و تختلف حدود هذه الدرجات تبعا لنوع البناء كما يوضحها جدول (5-1) .
جدول (5-1) : العلاقة بين شكل وحجم البناء
 

رتبة حجم التجمعات
     شكــــــــــــــــــل البنــــــــــــــــــــــــاء      
     طبقى
مم    منشورى أو عمودى مم    كتلى
مم    حبيبى
مم      
ناعم جدا أو رقيق جدا    <1    <10    <5    <1      
ناعم أو رقيق    1 - 2    10 - 20    5 - 10    1 - 2      
متوسط     2 - 5    20 - 50    10- 20    2 - 5      
خشن أو سميك     5 - 10    50 - 100    20 - 50    5 - 10      
خشن جدا أو سميك جدا     >10    >100    >50    >10     
في وصف البناء الطبقى يستخدم رقيق thin  و سميك thick 

فالبناء الحبيبى اساساً صغير بينما البناء المنشورى و العمودى طويل كثيراً .
و تشير درجة البناء إلى ثبات التجمعات و يرجع ذلك لأهمية المسام الموجودة بين التجمعات و بالتالى فإن قوة البناء سوف تكون دالة على ثبات المسام و يقسم البناء إلى قوى strong والذى يشيرإلى التجمعات الثابتة والواضحة في القطاع والتى لا تسقط عند عمل القطاع و أخذ العينات يدويا. والدرجة الثانية هي متوسط moderate وتكون واضحة في القطاع ولكن بعض التجمعات قد تسقط أوتتفتت عند أخذها من القطاع ووضعها في اليد ويعتبر البناء ضعيف weak عندما تكون التجمعات واضحة بالكاد في القطاع وتسقط تماما عند أخذها من القطاع ووضعها في اليد. وهذه الحدود في ثبات الوحدات البنائية يساعد في الاستدلال على كيفية استجابة تجمعات التربة إلى الإثارة ففي البناء الضعيف تتكسر أوتتفتت التجمعات تحت أى ضغط ولكن البناء القوى يبقى متماسك تحت درجات الإثارة الكبيرة .
نظرة على بناء التربة    focus on soil structure

ماذا يعنى مصطلح بناء التربة ؟
كيف تصف بناء التربة ؟
كم عدد الأشكال الأساسية المعروفة لبناء التربة ؟
ما هي الأراضي عديمة البناء ؟
إلى ماذا تشير درجة البناء ؟

العمليات التي تؤثر على البناء الارضى
Processes that influence structural stability

تكوين بناء التربة يتم تشجيعه عن طريق الطين والمواد العضوية ومركبات الحديد والألومنيوم والنشاط البيولوجى مثل نمو جذور النباتات والنشاط الميكروبى وتحلل المادة العضوية. التجمعات ذات الشكل المسطح الصغيرة و خواص الشحنة لحبيبات الطين تحدث تجاذب كهربى للحبيبات المنفردة في تجمعات صغيرة (ترتبط حبيبات الطين المشحونة بالشحنة السالبة مع الأيونات موجبة الشحنة بين الطبقات المنفردة للطين أومع حواف حبيبات الطين الأخرى المشحونة بشحنة موجبة).
المجموعات الكبيرة لحبيبات الطين يمكن أن تكون قناطر بين حبيبات الطين الكبيرة لتنشأ تجمعات تربة ثابتة نسبيا. وبطريقة مشابهة معادن أكاسيد الحديد والألومنيوم والمركبات العضوية سواء مفردة أوفي إتحاد مع حبيبات الطين تربط حبيبات الرمل و السلت معا.
إن نمو الجذور التي تشبه الخيوط وكائنات التربة الأخرى (الفطريات والبكتريا) تعمل على ربط حبيبات التربة طبيعيا مع بعضها البعض. وبطريقة مشابهة فإن عملية تحلل المادة العضوية تنتج مركبات لاصقة تشجع عملية التحبب aggregation
أى عملية تسبب ضغط لحبيبات التربة المفردة معاً مثل ضغط الجذور وأنفاق الحيوانات (الديدان الأرضية) ودورات الجفاف و الإبتلال ودورات التسخين و التجميد أيضا تشجع تكوين التجمعات والتحبب .الضغط الناشئ على حبيبات التربة المجاورة للجذور والحيوانات المتحركة خلال التربة تشجع التلامس التام بين حبيبات التربة وتعطى قابلية لحبيبات الطين والمركبات الأخرى التي تشجع التحبب لتتماسك.
هناك عمليات أخرى تهدم بالفعل بناء التربة، فنشاط حيوانات الأنفاق يمكن أن تنتج خليط معنوى داخل قطاع التربة و أكثرها شيوعا النشاط الإنسانى مثل الخدمة أو الحرث والعزيق  أوعمليات إثارة التربة الأخرى يمكن أن تفتت التجمعات الثابتة . وأيضاً المرور على التربة يمكن أن يؤدى الإندماج والذى يفسد بناء التربة ولكى نحافظ على بناء التربة في الأراضي المخدومة يمكن إضافة المصلحات مثل الجبس ( كبريتات الكالسيوم ) أو البوليمرات العضوية والتى تعمل على تثبيت تجمعات التربة بصورة ملحوظة أو المواد العضوية (الكمبوست والأسمدة العضوية) والتى تشجع النشاط البيولوجى.

نظرة على العمليات التي تؤثر على ثبات البناء .
ما هي أنواع الأشياء التي تساعد على تطور البناء الارضى ؟
كيف تساعد الكائنات الحية في تطور البناء ؟
ما هي أنواع الأنشطة التي تهدم البناء ؟

لماذا يعتبر البناء مهم ؟ why is structure important ?        

يعتبر بناء التربة مهم لأسباب عديدة وعلى العموم البناء الأكثر ثباتاً يعنى تربة أكثر صلابة و الذى يؤدى إلى وزن أكثر. والتأثير الأكثر أهمية للبناء من خلال تأثيرها على المسامية (الفراغات بين الحبيبات الصلبة) و بصورة مبسطة فإن الماء والهواء يتحرك حول التجمعات بسهولة أكثر من حركته خلال التجمعات ويؤثر حجم وشكل واتصال التجمعات على شكل وحجم واتصال مسام التربة وهذه المسام هي القنوات التي يتحرل الماء والهواء خلالها في التربة وبالتالى فإن البناء يؤثر على رشح الماء داخل التربة وعلى الرشح العميق أوالصرف للماء خلال التربة وعلى تبادل الهواء بين