الكثافة الظاهرية للتربة
Soil Bulk Density
مقدمة:
الكثافة الظاهرية للتربة Soil Bulk Density هى كتلة المادة الجافة للتربة (على درجة 105 مئوية) منسوبة الى حجم التربة فى حالتها الطبيعية undisturbed ويعبر عنها بوحدات جرام/سم3 او كجم/متر مكعب وتتراوح قيمتها من 1.1 الى 1.8 جرام /سم3.
الكثافة الظاهرية ليست لها قيمة ثابتة للتربة فهى تتغير مع تغير احوال بناء التربة المتعلقة بالاندماج أو الكبس نتيجة عمليات الخدمة الزراعية المختلفة مثل الحرث او العزيق او التسميد خاصة التسميد العضوى. فالترب العضوية تنخفض فيها قيمة الكثافة الظاهرية بدرجة كبيرة مقارنة بالترب المعدنية وهذا معناه ان الكثافة الظاهرية ليست خاصية ذات قيمة ثابتة .
ولما كانت الكثافة تتوقف على الكتلة والحجم للمادة ولما كانت كتلة التربة ثابتة فان الكثافة الظاهرية تتغير تبعاً لتغير حجم التربة, حيث ان هذا الحجم يتغير بناءاً على عمليات الخدمة الزراعية كما سبق القول.
كتلة التربة الجافة (مجففة على درجة حرارة 105 درجة مئوية)
الكثافة الظاهرية = ---------------------------------------
حجم التربة فى حالتها الطبيعية ( الحجم الظاهرى للتربة )
والحجم الظاهرى للتربة يشمل حجم مكونات التربة الثلاثة ( الصلب + السائل + الغازى). على هذا فان معرفة الحجم الظاهرى للتربة او الحجم الكلي هام جداً لحساب الكثافة الظاهرية للتربة.
وتعتبر الكثافة الظاهرية قيمة مهمة حيث تستخدم لتحويل المحتوى الرطوبي على أساس الكتلة الى المحتوى الرطوبي على أساس الحجم حيث
المحتوى الرطوبي على أساس الحجم = المحتوى الرطوبي على أساس الكتلة * الكثافة الظاهرية للتربة
كذلك تستخدم الكثافة الظاهرية لحساب كتلة حجم معين من التربة حيث:
كتلة التربة = حجم التربة * الكثافة الظاهرية للتربة
قيمة الكثافة الظاهرية كما تم حسابها تسمى الكثافة الظاهرية فى الحالة الجافة واذا اردنا حساب الكثافة الظاهرية فى الحالة الرطبة تصبح العلاقة كالأتي:
كتلة الحبيبات الصلبة جافة + كتلة الرطوبة فى التربة
الكثافة الظاهرية فى الحالة الرطبة = ---------------------------------
حجم التربة الكلي او الظاهري
تقدير الكثافة الظاهرية للتربة بطريقة شمع البرافين (Clod Method)
الأساس النظري:
اذا وضعت كتلة من التربة فى سائل فان الكتلة سوف تؤدى الى حجوث ازاحة لجزء من السائل لكى تحل محله هذه الكتلة. حجم هذا السائل المزاح لابد ان يساوى حجم كتلة التربة وهذ مبنى على أساس قاعدة ارشميدس التى تنص على " إذا غمر جسم فى سائل فانه يلقى دفعاً من اسفل الى أعلى وهذا الدفع يساوى وزن السائل المزاح وحجم السائل المزاح يساوى حجم الجسم المغمور". وبما أن التربة مادة مسامية فلا يمكن وضعها فى الماء مباشرة ولكن يمكن تغليفها بمادة حافظة ( تمنع تفكك التربة كما تمنع دخول الماء خلال المسام) هذه المادة هي شمع البرافين Paraffin Wax على أن يؤخذ حجم الشمع فى الأعتبار عند الحساب.
الأدوات المطلوبة:
1- كتل تربة بأحجام مختلفة
2- فرن كهربي
3- علب رطوبة
4- خيط رفيع
5- شمع برافين
6- ميزان حساس ذو قنطرة
7- كأس زجاجي
طريقة العمل:
1- خذ جزء من كتلة التربة المراد حساب الكثافة الظاهرية لها وقدر محتواه الرطوبى بطريقة التجفيف فى الفرن على درجة 105 مئوية لمدة 24 ساعة
2- خذ جزء آخر من كتلة التربة واربطه بخيط رفيع وعلقه فى كفة الميزان لايجاد وزنه فى الهواء (ك1)
3- أصهر شمع البرافين على حمام مائي واتركه يبرد قليلا حتى حوالى 60 درجة مئوية
4- أغمس كتلة التربة فى شمع البرافين المصهور والرفعها بسرعة لتعريضها للهواء
5- اعد غمس كتلة التربة فى شمع البرافين المصهور مرة اخرى حتى تتاكد من تكوين غشاء من شمع البرافين حول كتلة التربة يحميها من وصول الماء اليها
6- زن كتلة التربة وهى مغلفة بشمع البرافين ومعلقة فى الهواء (ك2)
7- زن كتلة التربة بعد ذلك وهى مغلفة يشمع البرافين وذلك بعد غمسها فى كاس به ماء موضوع على قنطرة خشبية حول كفة الميزان مع مراعاة ان تكون كتلة التربة مغموسة فى الماء تماما ولا تلامس جدران الكاس او قاعدته (ك3)
8- أحسب الكثافة الظاهرية ()
الحسابات
وزن كتلة التربة فى حالتها الطبيعية معلقة فى الهواء = ك1 جرام
وزن كتلة التربة + شمع البرافين المغلف لها وهى معلقة فى الهواء = ك2 جرام
وزن كتلة التربة + شمع البرافين المغلف لها وهى مغموسة فى الماء = ك3 جرام
وزن كتلة الشمع المغلف للتربة = ك2 – ك1 جرام
( ك2 – ك1 )
حجم كتلة شمع البرافين = ---------------------------
كثافة شمع البرافين ( 0.9 جرام/سم3)
قوة الدفع = ( وزن كتلة التربة+ الشمع فى الهواء) – ( وزن كتلة التربة + الشمع فى الماء)
= وزن السائل المزاح = ك2 – ك3 جرام
حجم السائل المزاح = حجم الجسم المغمور = (حجم كتلة التربة + الشمع )
حجم كتلة التربة فقط = قوة الدفع – حجم الشمع = ح سم3
ك2 – ك3
= (ك2 – ك1 ) – ( ------------ ) سم3
0.9
كتلة التربة الرطبة *100
كتلة التربة الجافة تماماً = ---------------------------- = ك جرام
( 100 + نسبة الرطوبة الكتلية)
كتلة التربة الجافة تماماً ( ك)
الكثافة الظاهرية للتربة ( ) = ----------------------- جرام / سم3
حجم كتلة التربة ( ح)
المسامية الكلية
Total Porosity
المسامية الكلية للتربة تعبر عن نسبة المسام الموجودة فى كتلة التربة منسوبة الى الحجم الكلي للتربة أي أن :
حجم المسام (سم3)
المسامية الكلية = -----------------
حجم التربة الكلي (سم3)
الحجم الظاهرى (الحجم الكلي) – الحجم الحقيقي ( حجم الحبيبات الصلبة)
المسامية الكلية = -------------------------------------------
الحجم الظاهرى للتربة ( الحجم الكلي )
الحجم الحقيقي
المسامية الكلية = 1 - --------------------
الحجم الظاهرى
بالقسمة على كتلة التربة الجافة
الكثافة الظاهرية ( )
المسامية الكلية = 1 - ---------------------
الكثافة الحقيقية ( )
الكثافة الحقيقية للتربة ( كثافة الحبيبات الصلبة ) هى قيمة تقريباً ثابتة للتربة وتؤخذ على أساس انها تساوى 2.65 جرام/سم3 كقيمة متوسطة.
اسم الطالب:
الرقم الجامعي:
رقم الشعبة:
الكثافة الظاهرية للتربة
الهدف:
تدريب الطلاب على كيفية تقدير الكثافة الظاهرية للتربة معملياً بطريقة شمع البرافين ومن ثم حساب المسامية الكلية للتربة.
النتائج:
وزن كتلة التربة في حالتها الطبيعية معلقة في الهواء ( ك1 ) = جرام
وزن كتلة التربة + شمع البرافين المغلف لها وهى معلقة في الهواء ( ك2 ) = جرام
وزن كتلة التربة + شمع البرافين المغلف لها وهى مغموسة في الماء( ك3 ) = جرام
الحسابات:
وزن كتلة الشمع المغلف للتربة ( ك2 – ك1 ) = جرام
حجم كتلة شمع البرافين = سم3
قوة الدفع ( ك2 – ك3)= جرام
حجم كتلة التربة فقط ( قوة الدفع – حجم الشمع) = سم3
كتلة التربة الجافة تماماً = جرام
الكثافة الظاهرية للتربة ( ) = جرام / سم3
المسامية الكلية
الكثافة الظاهرية ( )
المسامية الكلية(%) = (1 - ---------------------------) X100
الكثافة الحقيقية ( )
المسامية الكلية = سم3/سم3