مكونات الأرض Soil Constituents

الأرض نظام يتكون من ثلاث صور: صلبة , سائلة وغازية. والصورة الصلبة هي خليط من الحبيبات المعدنية والعضوية ملتصقة ببعضها مكونة نظام مقفول من المسام متصل بالجو الخارجي. والفراغات المسامية في الأرض تملأ نسبياً بالماء والهواء . وبينما تكون الصورة الصلبة من الأراضي ثابتة نسبياً , فتوجد الصور الأخرى في حالة متغيرة. فعندما يزيد الماء في مسام الأرض يقل الهواء والعكس, فعندما يقل الماء يزيد الهواء. والصور الثلاثة المكونة لنظام الأرض تعمل بصفة مستقلة وبصفة متضامنة في تحديد خواص وسلوك الأرض وتعتبر الأرض المثالية (الشكل ادناه) هي التي تحتوي على 50% مادة صلبة (45% حبيبات معدنية , 5% مادة عضوية) , 25% ماء , 25 غازات.

المكون الأساسي للصورة الصلبة في الأرض هي المادة المعدنية المفتتة الناتجة بعمليات التجوية للصخور الصلبة. والحبيبات المعدنية الناتجة بالتجوية تختلف في الحجم وهي توجد في ثلاث مجاميع مختلفة الحجم هي الرمل والسلت والطين. فحبيبات الرمل كبيرة ويتراوح قطرها بين 0.05 الى 2 ملم ويمكن رؤيتها بالعين المجردة كما يمكن احساسها باللمس عند فركها بين الأصابع في صورة مفردة ولكن لا يمكن إحساس حبيبات السلت (0.002 – 0.05 ملم) عند فركها بين الأصابع ويمكن رؤيتها بالميكروسكوب العادي. أما حبيبات الطين فقطرها أقل من 0.002 ملم وبالرغم من أن الرمل والسلت والطين هي الحجوم السائدة لحبيبات الأرض المعدنية, إلا أنه قد يوجد أيضاً حبيبات كبيرة مثل الحصى والزلط والأحجار في كثير من الأراضي. ووجود هذه الأحجام الكبيرة غير مرغوب فيه عادة, خاصة ف الأراضي المستعملة في الزراعة فهي تجعل زراعة الأرض صعبة, كما تقلل من قدرة الأرض على تخزين وإمداد الماء والعناصر الغذائية للنبات. وتتأثر طبيعة الأرض بشدة بنسب كميات الرمل والسلت والطين التي يوجد بها. فالمحتوى النسبي لهذه الأنواع الثلاثة من الحبيبات تحدد القوام Texture أو درجة الخشونة او النعومة للأرض. فالأراضي ذات القوام المختلف تختلف في حجم وترتيب فراغاتها وبالتالي في حركة الماء والهواء فها. ويتأثر سلوك الأرض أيضاً ببناء الأرض Soil structure أو الطريقة التي تتجمع فيها حبيبات الأرض مع بعضها في صورة محببة.

والمادة العضوية عادة تكون جزء بسيط من الصورة الصلبة للأراضي. فهي تتجمع في داخل الهيكل المعدني لجسم الأرض كنتيجة لهدم وانحلال جذور النباتات والأوراق وأنسجة السيقان. والجزء الأعظم من المادة العضوية يجد في صورة مادة دقيقة لونها أٍود تسمى الدبال Humus. ويتكون الدبال من مركبات عضوية متغيرة مشتقة من النبات مع مركبات جددة مخلقة بالكائنات النشطة في عملية الانحلال. وبالمقارنة بالمادة العضوية الطازجة, فالدبال ثابت تقريباً في بيئة الأرض ويمكن مهاجمته بالكائنات الدقيقة وهدمها, حتى تمتص تدريجياً ما لم يستمر إمداد الأرض بالبقايا العضوية الطازجة. وعمليات الانجراف الشديدة للأراضي تقلل محتوى الأراضي من الدبال بسبب فقد الطبقة السطحية من الأرض الذي يجتمع فيه الجزء الرئيسي من هذا المحتوى القيم.

وكثير من خواص الأرض يرجع الى قوى التجاذب والإدمصاص التي توجد على سطوح حبيبات الطين والمادة العضوية. هذه القوى مسؤولة عن مسك جزيئيات الماء والأيونات وخصائص اخرى للأرض. وحيث أن هذه القوى تصاحب السطوح الصلبة, فهي أكثر وضوحاً وتأثيراً في الأراضي العالية في محتوى الطين والدبال , فهذه الحبيبات ذات مساحة سطوح كبيرة لكل وحدة ووزن مقارنة بحبيبات السلت والرمل.

ومعظم حبيبات الطين والمواد العضوية تحمل شحنات سالبة وهي المسؤولة عن قابلية هذه الحبيبات لادمصاص الأيونات الموجبة الشحنة (الكاتيونات) من المحلول بها. والكاتيونات المدمصة على سطوح الحبيبات تكون ممسوكة بدرجة تسمح لها بالتبادل مع كاتيونات اخرى من المحلول. وظاهرة ادمصاص ومسك الكاتيونات في صورة متبادلة لها أهمية كبيرة للنباتات, حيث أنه يمكن مسك الكاتيونات الغذائية في صورة يمكن للنبات ان يستخدمها كما أنها تحد من سهولة فقدها في الماء الراشح خلال مسام الأرض. والمعادن الت تدخل في تركيب الأراضي يمكن تقسيمها على أساس الأصل الى معادن أولية Primary minerals ومعادن ثانوية Secondary minerals وتتكون المعادن الأولية من المجما المنصهرة, أي أنها المعادن المكونة للصخور النارية. أما المعادن الثانوية فهي مركبات جديدة نتجت من تجوية المعادن الأولية. والمركبات التي تعمل كمادة لاحمة في الصخور الرسوبية الصلدة هي معادن ثانوية في حالة عرويه مثل معظم معادن الطين في الأرض.

شكل يبين نظام الأرض , الصورة المصلبة غاليا ما تتكون حبيبات معدنية مع نسبة صغيرة من المادة العضوية. ويوجد بين الحبيبات الصلدة فراغات تحتوي هواء او ماء أو الأثنين معاً بنسب مختلفة. وظروف التربة المثالية لنمو النبات هي التي يكون بها نصف الفرغات مملوءة بالماء والنصف الآخر هواء.

وتقسم المعادن الى مجاميع حسب محتواها الكيميائي, أي تبعاً لنوع ونسب العناصر التي تحتويها. والتقسيم العام يأخذ في الاعتبار ثماني عناصر فقط (جدول 1) تدخل في تركيب معادن الأرض. ومن هذه العناصر , السليكون ,والأكسجين , يكونان حوالي 75% بالوزن و95% بالحجم من كل المادة المعدنية الموجودة في الأرض. وعلى هذا الأساس فان معظم المعادن سواء كانت أولية أو ثانوية تتركب من السليكون والأكسجين وتسمى السليكات Silicates التي تنقسم الى ثلاث مجاميع رئيسية كما يلي :

        الكوارتز Quartz.

        الألومينو سليكات Aluminosilicates.

        الحديد وماغنسيوم سليكا Ferromagnesiam silicates.

وكما يتضح في جدول (2), يحتوي الكوارتز على السليكون والأكسجين فقط. ويحتوي الالومينو سليكات على الألومونيوم, بينما يحتوي الحديد وماغنسيوم سليكات على الحديد والماغنسيوم كمكونات رئيسية بالإضافة الى السليكون والأكسجين. ويجب الأخذ في الاعتبار أن الكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم هي مكونات هامة لمعادن مجاميع الألومينو سليكات والحديد وماغنسيوم سليكات.

ويتكون 95% من القشرة الأرضية (طبقة سمكها 15 كم) من معادن أولية, 90% من هذه المعادن يتكون فقط من الخمس أنواع الموضحة في جدول (3). والمعادن الثانوية وبالإضافة الى المعادن الموجودة في جدول (4) تميل الى أن تتركز في طبقة رقيقة رسوبية على السطح الخارجي للقشرة الأرضية. وتوجد معادن سليكات الثانوية والأكاسيد Oxides أساساً كحبيبات طين في الصخور الرسوبية والأراضي. وطين الألومينو سليكا الوجبسيت هي نواتج تجوية معادن الألومينو سليكا الأولية, وأكاسيد الحديد المشتقة من معادن الحديد وماغنسيوم سليكات.

ومعظم معادن الجير Lime تكونت كرواسب من ماء البحر, فهي تعتبر المادة اللاحمة الأساسية في الصخور الرسوبية. ويتكون الجير عدما ينتج الكالسيوم والماغنسيوم كنواتج من تجوه المعادن على الأرض واتحادها مع الكربونات الموجودة في ماء البحر. والجير مكون هام لكثر من الأراضي, ولكنه يكون اكثر انتشارا في اراضي المناطق الجافة. ويتكون الجبس أيضاً في اراضي المناطق الجافة ويعتبر أكثر ذوباناً من الجير ووجوده في أراضي المناطق الجافة محدود وغير شائع مثل الجير.

جدول (1) : محتوى العناصر الأساسية كنسبة من الوزن الكلسي والحجم الكلي للمادة المعدنية في القشرة الأرضية.

جدول (2): المعادن الأولية الهامة

واماء كمكون أساسي للصورة السائلة له الأهمية الأولى بسبب تأثيره على نمو النبات. فهي المكون الأكبر لعصير الخلية ويستخدم مباشرة في تخليق عديد من المكونات العضوية اللازمة لنمو ونضج النباتات. والماء في الأرض له دور كبير في إطلاق العناصر الغذائية الضرورية للنبات والعناصر الأخرى من ذوبان المعادن ومن انحلال المادة العضوية. ويكون الماء مع هذه المواد المذابة ما يسمى محلول الأرض Soil solution. ويهيئ الماء المسار الأساسي لانتقال العناصر الغذائية الضرورية لنمو النبات الى جذور هذه النباتات.

والماء يرتبط بالصفات الطبيعية للأراضي. فعلى سبيل المثال, الأراضي الرملية تكون مفككة ويسهل إثارتها عندما تكون جافة, ولكنها تكون ملتصقة أو ملتحمة مع بعضها أكثر عندما تكون رطبة. وبعكس الأراضي الرملية. فالأراضي ذات المحتوى الاعالي من الطين تكون صلبة جداً عندما تكون جافة ولينة في وجود الماء. وإذا لم تكن المياه موجودة بكمية كافية في هذه الأراضي فلا يمكن زراعتها بسهولة ويسر. أما اذا كانت مبتلة جداً, تصبح لزجة وبلاستيكية وصعبة الاستخدام.

جدول (3) : المحتوى التقريبي للمعادن الأولية الرئيسية في القشرة الأرضية.

جدول (4): المعادن الثانوية الهامة.

أما الصورة الغازية في الأرض, فهي مثل الجو الخارجي فيتكون من النيتروجين والأكسجين مع كمية أقل من ثاني أكسيد الكاربون وبعض الغازات الأخرى. والنيتروجين غالباً ما يتواجد بكمية كبيرة في هواء الأرض وهو ضروري لغذاء النبات ولكن النبات الراقية لا تستطيع الاستفادة منه مباشرة في صورة غازية. ومع ذلك فبعض الميكروبات يمكنها أن تستخدم غاز النيتروجين وتحويله في اجسامها الى مواد بروتينية تظهر في الجزء العضوي من الأرض . والأكسجين, العنصر الثاني في التواجد في جو الأرض ضروري لجميع العمليات الحيوية التي تحدث في الأرض. فجذور النباتات وكائنات الأرض الاخرى تحتاج الى إمداد مستمر من الأكسجين للتنفس, واستمرار العمليات الحيوية التي تمدهم بالطاقة. ومعدل التنفس يعتمد على تركيز الأكسجين في هواء الأرض, والذي يتوقف على معدل التبادل الغازي بين الأرض والهواء الجوي. وحيث أن تدفق الغاز في الأراضي يتوقف على متوسط حجوم المسام ودرجة امتلاء المسام بالماء,  فإن حالة التهوية والتي تتحدد بتركيز الأكسجين في الأرض تكون محكومة بالصورة الصلبة والسائلة.

المصدر

ماهر جورجي نسيم. 2008. الزراعة العضوية (اساسيات وتقنيات).