متن کامل عملیات آبیاری را می توانید از لینک زیر دانلود کنید کنید.

خلاصه‌ای از مطالب:

هر خاکی را که برداریم یک نمونه از آن دارای سه جزء می‌باشد .خاکی برای زراعت خوب است که هر سه جزء را داشته باشد (آب، هوا ، ذرات خاک روابط بین آب و خاک و ذرات جامد حائز اهمیت است یا نه ؟)

- پایداری و مقاومت خاک.

- میزان نیاز آبی گیاه.

- به لحاظ نفوذ پذیری خاک .

- به لحاظ فشردگی خاک.

آزمایش تعیین رطوبت خاک:

100× خاک/ آب نسبت = میزان درصد رطوبت خاک

روش‌های موجود:

- مستقیم: با انجام یک آزمایش مستقیم میزان رطوبت را به‌دست می‌آوریم.

- غیر مستقیم: یک جزء را به‌دست آورده، وجزء دیگر را از روی آن به‌دست می‌آوریم.

نوع آزمایش:

مستقیم وزنی، استاندارد.

روش کار:

- ظرف نمونه‌گیری را وزن کرده و آن را P₁ می‌نامیم .

- از مزرعه یا محیط کشت نمونه‌گیری کرده وآن را P₂ می‌نامیم.

- نمونه را به‌مدت 24 ساعت در آون و در دمای 105 درجه سانتي‌گراد قرار داده و بعد از تهیه نمونه خشک آن را وزن نموده وP₃ می‌نامیم.

چرا از درجه حرارت بالا استفاده نمی‌کنیم؟ به‌علت اینکه در درجه حرارت بالا، ذرات خاک حالت خود را از دست داده و ممکن است مواد آلی بشکنند.

تهیه نمونه ازمحیط کشت یا مزرعه:

به لحاظ هر عارضه‌ای باید زمین را تقسیم‌بندی کرد:

نمونه‌برداری از عمق:

منطقه توسعه ریشه به‌عنوان عمق نمونه‌گیری در نظر گرفته می‌شود که برای گیاهان مختلف متفاوت می‌باشد.

بعد از مشخص شدن نتایج احتمال خطا در نمونه‌گیری را یاداشت خواهیم کرد:

- در نمونه‌گیری اشتباه نماییم.

- در توزین اولیه اشتباه نماییم.

- در محاسبات اشتباه نماییم.

- نمونه را کامل خشک نکنیم.

- در انتقال نمونه اشتباه نماییم.

-در توزین ثانویه تاخیر نماییم.

ارزیابی:

- محاسن کار: ساده بودن نوع و وسایل آزمایش، ارزان قیمت، نتیجه خوب و...

- دقت کم، زمانبر، سخت بودن به لحاظ کارکرد، و...

- محاسن.

- معایب.

مقدمه

آب متداول‌ترین و حیاتی‌ترین ماده طبیعی است که مقدار آن رابطه مستقیمی با نزولات آسمانی دارد. به‌طور متوسط مقدار سالانه نزولات آسمانی در سطح کره زمین در حدود 66 سانتی‌متر برآورد شده است. خاک که در حد واسط اتمسفر و لیتوسفر قرار گرفته نقش مهمی در ذخیره آب و ایجاد جریان‌های سطحی ایفا می‌کند. مقدار آبی که عملا" در چرخه‌های این ماده حیاتی وجود دارد درصد بسیار ناچیزی از آب موجود در سطح زمین را تشکیل می‌دهد. کمتر از 3 0/0 آب سطح زمین شیرین است که قسمت عمده آن هم به‌صورت توده‌ها و یا ورقه‌های یخی است. مقدار آبی که در هوا، خاک، دریاچه‌ها و رودخانه‌ها وجود دارد نیز فقط 03/0 درصد کل آب سطح زمین می‌باشد. بنابراین مقدار 005/0 آب موجود در خاک‌ها با توجه به اینکه ذخیره آب مورد نیاز گیاهان می‌باشد از اهمیت زیادی برخوردار است.

در ادامه به‌طور خلاصه مفاهیم و اصولی را که نقش خاک را دراستفاده و بهره‌برداری از آن روشن می‌سازد مورد بحث قرار خواهیم داد.

مفهوم انرژی آب درخاک

آب همواره از نقطه‌ای که انرژی بیشتری است به سمت نقطه‌ای که انرژی کمتر است حرکت می‌کند. با توجه به این نکته برای درک اعمال چگونگی آب در خاک می‌باید نیروهائی را که در تعیین حالت فیزیکی یا مقدار انرژی آب دخالت دارند مورد بررسی قرار دهیم.

نیروهای مؤثر در حالت فیزیکی آب در خاک

تغییر شکل آب از حالت بخار به حالت مایع همراه با کاهش حرکت مولکول‌ها و در نتیجه تقلیل محتوی انرژی آنها می‌باشد. انرژی حاصل از این تغییر به‌صورت حرارت آزاد می‌شود. به‌همین ترتیب در نتیجه تشکیل قطرات باران مقداری حرارت آزاد می‌شود. که منشأ انرژی لازمه برای سیستم‌های طوفان‌زا می‌باشد. هنگامی‌که قطرات باران به سطح خاک برخورد می‌نمایند نیز از انرژی آنها کاسته می‌شود. در نتیجه تحرک مولکول‌های آب کاهش می‌یابد، این‌گونه تغییرات انرژی را می‌توان با در نظر گرفتن نیروهای موجود بین ذرات خاک و مولکول‌های آب مورد بررسی قرار داد.

مولکول‌های آب (H₂O)علی‌رغم اینکه از نظر بار الکتریکی خنثی هستند ولی به‌علت عدم توزیع نامتقارن بارهای مثبت و منفی، مولکول آب قطبی است، در نتیجه بارهای مثبت بیشتر به یک سو و بارهای منفی در سوی دیگر متمرکز است بدین ترتیب قطب منفی یک مولکول به قطب مثبت مولکول دیگر چسبیده و با ایجاد پیوند هیدروژنی چندین مولکول به‌هم متصل میشوند.

ذرات خاک نیز دارای بار الکتریکی منفی و مثبت بوده و تمایل بسیار زیادی برای جذب مولکول‌های آب دارند. بنابراین هنگامی‌که آب در مجاورت خاک خشک قرار می‌گیرد به صورت غشاء نازکی و با نیروی بسیار زیادی (نیروی ادهیسیون) جذب سطحی ذرات خاک می‌شود. جذب مولکول‌های آب درسطح خاک باعث می‌شود که:

- تحرک مولکول‌های آب کاهش یابد

- انرژی آب کاهش یابد

- در نتیجه انتقال آب به سطوح پایین‌تر انرژی مقداری انرژی به‌صورت حرارت آزاد گردد. پدیده اخیر یعنی آزاد شدن انرژی به‌صورت حرارت رامي‌توان با افزودن مقداری آب به خاکی که در اتو خشک شده است مشاهده نمود و افزایش درجه حرارت خاک را احساس کرد. به انرژی که در اثر خشک شدن خاک آزاد می‌شود، گرمای خیس شدگی می‌گویند.

اگر خاک خشک‌شده در اتو را در مجاورت هوای مرطوب قرار دهیم، رطوبت اتمسفر با نیروی زیادی جذب سطحی ذرات خاک خشک می‌شود، به این رطوبت، رطوبت ادهسیون می‌گویند که مقدار آن از چند لایه مولکولی تجاوز نمی‌کند. حرکت این آب خیلی ناچیز است و یا شاید اصلا" تحرکی نداشته باشد در هر حال عده‌ای از دانشمندان معتقدند که داخلی‌ترین لایه‌های که چسبیده به ذرات خاک است دارای ساختمان کریستالی و بلوری شبیه به یخ می‌باشد. این آب قابل استفاده گیاهان نبوده و همیشه در خاک و حتی ذرات گرد و غبار نیز وجود دارد ولی می‌توان با خشک کردن خاک در اتو آن را خارج نمود. دورتر از حوزه اعمال نیروی جذب سطحی ذرات خاک (نیروی ادهیسیون)مولکول‌های آب بوسیله پیوند هیدروژنی بین مولکولهای خود به ذرات خاک متصل هستند. به این غشاء آب که سطحی‌تراست آب کوهیسیون گفته می‌شود. مولکول‌های آب کوهیسیون نسبت به آب ادهیسیون دارای تحرک بیشتر و انرژی بیشتری بوده و آسان‌تر از نقطه‌ای به نقطه دیگر حرکت می‌کنند. آب کوهیسیون و آب ادهیسیون جمعا" ضخامتی معادل 20 تا 25 مولکول آب دارا می‌باشند. آب کوهیسیون درون میکروپورها نیز وجود داشته و نیروی نگهدارنده آن در این حالت نیروی مکش سطحی است. آب موجود در میکروپورها به‌اضافه 3/2 بخش آب غشائی قابل استفاده گیاهان بوده و منشاء اصلی آب مورد نیاز گیاهان را تشکیل می‌دهد.

آب ادهیسیون وآب کوهیسیون درون میکروپوره قرار داشته و نیروی وارده بر آنها بیش از نیروی ثقل است. در صورتی که آبی که درون ماکروپورها نیروی نگهدارنده آنها خیلی ضعیف بوده و به آسانی تحت تأثیر نیروی ثقل به خارج از خاک منتقل می‌گردد (البته به استثنای مواردی که لایه محدود کننده در خاک وجود دارد) به این رطوبت آب ثقلی می‌گویند چون نیروی جاذبه خاک برای نگهداری آن به مراتب کمتر از نیروی ثقل می‌باشد.

رابطه بین انرژی و فشار آب

آب موجود در خاک دارای مقادیر مختلف انرژی بوده و مقدار انرژی آّب را می‌توان برحسب فشار بیان نمود. از طرفی تعیین فشار آب به‌مراتب راحت‌تر از تعیین مقدار انرژی آن است. بنابراین آب رابر اساس فشارآن درنظر می‌گیرند وبدین جهت درک رابطه بین فشار آب و مقدار انرژی آن ضروری می‌باشد. چنانکه یک زیردریائی را در نظر بگیریم مشاهده خواهیم کرد که بدنه آن بسیار محکم است تا بدین وسیله بتواند فشار آب را در اعماق اقیانوس تحمل نماید. چنانکه فشار آبی که به یک زیردریائی وارد می‌شود و یا به‌عبارت دیگر ستون آب بالای زیردریائی بر روی تیغه‌های یک توربین قرار بگیرد این نیروی عظیم از آب می‌تواند در تولید الکتریسیته به‌کار گرفته شود. هر قدر فشار آب بیشتر باشد حرکت آب نیز بیشتر خواهد بود و آب کار بیشتری انجام خواهد داد به‌همان نسبت محتوای انرژی آن نیز بیشتر خواهد بود. بنابراین رابطه بین انرژی آب و فشار آب مشخص می‌گردد.

حرکت آب در خاک

حرکت آب درخاک از نظر تبخیر رطوبت از سطح خاک، زهکشی و خروج آب (از خاک مرطوب به خاک خشک) و یا حرکت آن به‌طرف ریشه (و سپس برگ‌ها و اتمسفر) حائز اهمیت است. حرکت آب در خاک‌های اشباع به‌صورت مایع و در خاک‌های غیراشباع به‌صورت مایع و بخار است. عوامل کنترل‌کننده حرکت آب در خاک در هر دو حالت یکی هدایت آبی و دیگری اختلاف پتانسیل آب در دو نقطه متفاوت می‌باشد.

حرکت آب در خاک اشباع

در حالت اشباع همه خلل و فرج خاک پر از آب شده و آب در خلل و فرج درشت با سرعت بیشتری حرکت می‌کند. در این حالت پتانسیل ماتریک خاک برابر صفر بوده و نیروی اصلی حرکت آب در خاک پتانسیل ثقلی است. در خاک‌های اشباع قسمت اعظم آب از طریق حفرات بزرگ خاک جابجا می‌شود و در نتیجه چون تعداد حفرات خاک‌های شنی خیلی بیشتر از خاک‌های رسی است. بنابراین در حالت اشباع هدایت آبی آنها خیلی بیشتر از خاک‌های رسی می‌باشد، بعلاوه چون در حالت اشباع کلیه خلل و فرج خاک از آب پر می‌باشد، بنابراین هدایت آبی هر نوع خاکی در این حالت ثابت است مگر اینکه یا حجم حفرات خاک کم شود و یا اندازه آنها تغییر یابد.

حرکت آب در خاک غیر اشباع

هرگه خاک اشباعی بتواند زهکشی پیدا کند، آب به‌سرعت از خلل و فرج درشت خارج شده و هوا جایگزین آن می‌گردد. این رطوبت که تحت تأ ثیر پتانسیل ثقلی خارج می‌شود به‌نام آب ثقلی معروف است و در بیشتر خاک‌ها حدودا" بعد از یک روز پس از اشباع خاک از آن خارج می‌گردد. پس از خروج این رطوبت، آب باقیمانده را رطوبت زراعی می‌گویند. بدین ترتیب رطوبت ظرفیت زراعی حداکثر رطوبتی است که پس از خروج آب ثقلی در خاک باقی می‌ماند و خروج آن از خاک مطلقا" و یا خیلی کم تابع اختلاف پتانسیل ثقلی است.

هنگامی که آب اشباع یا رطوبت ثقلی از خاک خارج شد حرکت باقیمانده رطوبت در خاک (در خاک غیر اشباع ) به‌سرعت کاهش پیدا می‌کند زیرا آب باقیمانده یا درون خلل و فرج ریز است و یا به‌صورت غشائی در اطراف ذرات خاک و در تماس با هوا می‌باشد. در این حالت نیروی محرکه آب اختلاف پتانسیل ماتریک خاک می‌باشد و با کم شدن پتانسیل ماتریک خاک، هدایت آبی ممکن است تا ^6-10 مرتبه هم کاهش پیدا کند. بنابراین هنگامی‌که خاک به زیر ظرفیت زراعی می‌رسد، به‌دلیل کاهش شدید هدایت آبی حرکت آب بسیار ناچیز می‌گردد.

در خاک‌های غیراشباعی که پتانسیل ماتریک خاک نزدیک صفر است (خاک خیس) هدایت آبی خاک شنی به‌مراتب بیشتر از خاک رسی است ولی زمانی که خاک خشک می‌شود و پتانسیل ماتریک چندین‌بار کاهش می‌یابد، غشاء آب اطراف ذرات خاک به‌صورت ناممتد در می‌آید و مانع حرکت آب می‌گردد. ایجاد غشاء ناممتد آب در اطراف ذرات در خاک‌های شنی نسبت به خاک‌های رسی در پتانسیل ماتریک بالاتری به‌وقوع می‌پیوندد. به‌عبارت دیگر در حالت خشک هدایت آبی خاک‌های رسی بیشتر از خاک‌های شنی است.

به‌طوری که قبلا"گفیتم با کاهش پتانسیل ماتریک در خاک‌های غیراشباع، هدایت آبی خاک به‌سرعت کاهش می‌یابد. در این حالت حداکثر مسافتی را که رطوبت می‌تواند طی کند تا به ریشه برسد و جذب گردد از چند سانتیمتر تجاوز نمی‌کند، بنابراین هنگامی که پتانسیل ماتریک خاک کمتر از 0.3- تا 0.1- بار می‌گردد حرکت رطوبت در خاک عمدتا" متوقف گردیده و در این حالت ریشه باید بتواند به تمام نقاط خاک پنجه دوانیده و رطوبت موجود را کسب نماید. در سطح آب زیرزمینی (بخشی که از آب اشباع است) پتانسیل ماتریک خاک خیلی بالا و تقریبا" نزدیک صفر است. حرکت صعودی آب از این قسمت توسط نیروی کاپیلاریته صورت گرفته و به‌طور متوسط تا یک متری از سطح سفره آب زیرزمینی می‌رسد.

روابط آب و خاک و گیاه

مقدار آبی که گیاه در یک روز تابستان به‌صورت تعریق از دست می‌دهد ممکن است بیش از چند برابر وزن گیاه باشد. از طرفی آبی که جذب ریشه گیاهان می‌گردد به‌صورت آزاد در خاک جریان نداشته و در نتیجه عمل اسمز به‌تدریج به درون ریشه‌ها انتشار می‌یابد. بنابراین باید سطح تماس بین ریشه وذرات خاک می‌باید به‌قدری زیاد باشد که گیاه بتواند آب مورد نیاز خود را جذب نماید.

جذب رطوبت و نقطه پژمردگی

پتانسیل رطوبتی خاک در نقطه ظرفیت زراعی به‌طور نسبی بالا است، بنابراین ریشه‌ها به‌راحتی می‌توانند آب را از خاک جذب نمایند. هنگامی که ریشه‌ها با عمل اسمز آب را از خاک جذب می‌کنند، خاک خشک تر شده و به‌طوری که قبلا" هم گفته شد با خشک تر شدن خاک هدایت آبی خاک هم به‌شدت کاهش یافته و در نتیجه حرکت آب به‌طرف ریشه و جذب آب کندتر می‌گردد. سرانجام در صورتی که آبی به خاک اضافه نگردد سرعت از دست دادن رطوبت توسط گیاه بیش از سرعت جذب آن به‌وسیله ریشه خواهد بود و در نتیجه کمبود رطوبت ابتدا به‌صورت عارضه و در نهایت به‌صورت پژمردگی در گیاه ظاهر می‌گردد (به‌استثنای گیاهانی که قدرت تطابق ویژه داشته و در مقابل کمبود رطوبت همانند بسیاری از گیاهان مناطق کویری عمل تعریق در آنها متوقف می‌شود).

رطوبتی که حد فاصل بین رطوبت ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی است به‌نام رطوبت قابل استفاده گیاه معروف است. مطالب فوق‌الذکر نکات مهمی را بدین شرح روشن می‌سازد:

1- قدرت گیاه برای جذب رطوبت از خاک بستگی به پتانسیل ماتریک خاک دارد نه به میزان رطوبت خاک.

2- زمان آبیاری از روی پتانسیل ماتریک خاک تعیین می‌شود نه از طریق میزان رطوبت خاک . بنابراین پتانسیومترها در امر تعیین زمان آبیاری حائز اهمیت زیادی می‌باشند. نقطه پژمردگی هم مثل نقطه ظرفیت زراعی نقطه ثابت و مشخصی نبوده و بسته به نوع خاک، نوع گیاه و شرایط محیطی متغییر است. مثلا"درجه حرارت بالا و باد شدید ممکن است بعضی گیاهان در پتانسیل ماتریک2- بار به نقطه پژمردگی برسند. هنگامی که رطوبت خاک به حد نقطه پژمردگی می‌رسد، کاهش بیشتر رطوبت منجرب کاهش بسیار سریع پتانسیل ماتریک خاک می‌گردد.

سایر ضرایب رطوبتی خاک

در نقطه پژمردگی هنوز مقداری رطوبت در خاک وجود دارد که غیر قابل استفاده برای گیاه می‌باشد. برای خارج نمودن این رطوبت هرگاه خاک را به‌مدت 24 ساعت در اتو در حرارت 105 درجه قرار دهیم، اختلاف وزن حاصل نتیجه خروج این رطوبت می‌باشد. حال اگر خاک خشک شده در اتو را در مجاورت هوای اشباع از رطوبت قرار دهیم تا به حال تعادل در آید مقدار رطوبتی که از هوای اشباع جذب خاک می‌گردد به نام رطوبت هیگروسکوپیک موسوم می‌گردد. البته این نوع رطوبت از نظر رشد و نمو گیاه فاقد اهمیت است ولی از نظر اندازه‌گیری کمِّی سطح رویه خاک مهم است.

میزان رطوبت خاک‌ه

اندازه‌گیری وزن خاک خشک شده در اتو خیلی آسان بوده واز آن به‌عنوان مقیاسی در بیان مشخصات مختلف خاک نظیر میزان مواد آلی، میزان رس، میزان گوگرد و غیره استفاده می‌گردد. به‌عنوان مثال هرگاه وزن یک نمونه خاک لومی در حد رطوبت ظرفیت زراعی 120 گرم باشد و مقدار رطوبت آن در حدود 20 گرم باشد. درصد رطوبت این خاک نسبت به وزن خاک خشک در اتو به طریق زیر محاسبه می‌شود:

بهتر است میزان رطوبت خاک بر حسب حجمی بیان گردد زیرا در آن صورت می‌توان مستقیما" میزان آب مورد نیاز برای آبیاری، میزان افزایش رطوبت خاک رابه‌وسیله باران و میزان آب مصرفی گیاهان را در روز یا در هفته نسبت به رطوبت موجود در خاک سنجید در مواردی که وزن مخصوص ظاهری خاک مساوی وزن مخصوص آب است درصد وزنی و حجمی رطوبت یکی است. ولی در اکثر موارد وزن مخصوص ظاهری خاک با وزن مخصوص آب (یعنی 1) فرق می‌کند، در آن صورت جهت تبدیل رطوبت وزنی به رطوبت حجمی از رابطه زیراستفاده می‌گردد:

در نتیجه در خاک مذکور که رطوبت وزنی آن 20 0/0 است هرگاه وزن مخصوص ظاهری خاک مساوی 1.25 گرم در سانتیمتر مکعب باشد درصد حجمی رطوبت آن مساوی 25 0/0 خواهد گردید. این مقدار رطوبت در بیشتر خاک‌های لومی متداول بوده و معنی آن اینست که در این رطوبت 25 0/ 0 درصد حجم خاک (و حدودا" 50 0/0 حجم خلل و فرج ) را آب اشغال کرده است. در یک خاک لومی حدودا" 60 0/0 رطوبت ظرفیت زراعی رطوبت قابل استفاده گیاه می‌باشد ( مقدار رطوبتی که در فاصله پتانسیل ماتریک 0.3 –تا 15- بار قرار دارد). بنابراین در چنین خاکی گیاه قادر است فقط تا حدود 15 سانتیمتر آب از خاکی به ضخامت 100 سانتیمتر استخراج نماید. به‌عبارت دیگر هنگامی که رطوبت خاک به حد ظرفیت پژمردگی برسد مقدار 15 سانتیمتر آب آبیاری یا آب باران لازم است تا رطوبت خاک را تا عمق 100 سانتیمتری به حد ظرفیت زراعی برساند.

تأثیر بافت خاک برروی رطوبت قابل استفاده گیاه

ظرفیت نگهداری رطوبت در خاک به دو عامل بستگی دارد، یکی سطح رویه ذرات و دیگری حجم خلل و فرج خاک می‌باشد. بنابراین ظرفیت نگهداری رطوبت هم به بافت و هم به ساختمان خاک هر دو وابسته است. در رابطه با بافت، خاک‌های ریز بافت حد اکثر ظرفیت نگهداری آب را دارا می‌باشند لکن حد اکثر رطوبت قابل استفاده مربوط به خاک‌های دارای بافت متوسط و به‌ویژه خاک‌هائی است که مقادیر زیادی سیلت و شن خیلی ریز در ترکیب بافت آنها وجود دارد.

پتانسیل آب در خاک و رابطه آن با رشد گیاه

در مباحث قبلی گفته شد که در پتانسیل ماتریک خیلی بالا (نزدیک صفر) کمبود هوا احتمالا" رشد و نمو گیاه را مختل می‌کند. در ظرفیت زراعی یا نزدیک به آن رشد و نمو گیاه حد اکثر است چون از طرفی مقدار اکسیژن کافی در اختیار گیاه قرار دارد و از طرف دیگر جذب رطوبت توسط گیاه با سرعت انجام می‌گیرد. به‌تدریج که رطوبت جذب گیاه می‌گردد از ضخامت لایه آب اطراف ذرات خاک کاسته شده، پتانسیل ماتریک خاک کم می‌شود و مقدار آبی که توسط گیاه جذب می‌شود نقصان پیدا می‌کند. معمولا" کاهش پتانسیل ماتریک خاک در فاصله بین نقطه ظرفیت زراعی و پزمردگی توأم با کاهش عمل فتوسنتز و رشد در گیاهان است.

اهداف آزمایش

اندازه‌گیری رطوبت خاک به‌منظور آگاهی از آن در جهت زمان‌بندی دقیق آبیاری گیاهان با توجه به نیاز آبی آنان در طول روز ودر طی فصل زراعی برای رشد بهتر گیاهان و آفزایش بازدهی محصول آنان می‌باشد.

وسایل آزمایش:

- بیل یاهر وسیله‌ای برای کندن زمین و تهیه نمونه از خاک.

- ظرف نمونه‌گیری که باید قابلیت تغییر حالت در برابر دمای زیاد را نداشته باشد.

- اتو برای خشک کردن نمونه.

- ترازوی دقیق برای اندازه‌گیری و توزین نمونه.

نوع روش به‌کار رفته در آزمایش

متد اندازه‌گیری گراویمتری (مستقیم وزنی، استاندارد).

روش کار:

ساده‌ترین و در عین حال معمول‌ترین متد اندازه‌گیری آب در خاک می‌باشد. در این متد نمونه مورد نظر را بعد از تهیه وزن نموده و یادداشت می نمائیم و سپس در درجه حرارت 105 الی 110 درجه سانتی‌گراد در درون اتو به‌مدت 24 ساعت قرار می‌دهیم تا کا ملا" خشک بشود پس از کاهش وزن ظرف خاک خشک خالص را به‌دست آورده و سپس درصد وزنی آن را محاسبه می‌نماییم، برای تبدیل مقدار درصد وزنی به حجمی کافی است آن را در چگالی ظاهری (1.5) ضرب نماییم.

محاسبات:

نتایج آزمایش:

با توجه به اینکه بافت خاک باغ رُِِز جنب ساختمان آبیاری لومی می‌باشد و با نگرشی در مطالب بالا این نوع خاک‌ها بیشتر خاصیت خاک‌های شنی از خود بروز می‌دهند و همان طوری که در مطالب بالا ذکر شد هدایت آبی خاک‌های رسی در حالت خشک نسبت به خاک‌های شنی بیشتر است. در نمونه حاضر نیز 100 0/0 درصد آب ثقلی خارج شده است و درصد آب کوهیسیون لایه‌ای که از آن نمونه تهیه شده نیز رو به کاهش می‌باشد. در چنین شرایطی در صورتی که گیاهان سیستم ریشه‌ای طویلی برای نفوذ به‌عمق بیشتر نداشته باشند دچار پژمردگی موقت ودر صورت ادامه و عدم آبیاری به‌موقع دچار پژمردگی دائم شده و از بین خواهند رفت.

در حالت عادی در بیشتر خاک‌های لومی در شرایط رطوبتی مناسب درصد حجمی رطوبت 25 0/0 می‌باشد که این در نمونه ما در حد 13.5 % بوده که این گویای آین مطلب می‌باشد که بوته‌های رُِز باغ دچار کمبود آب می‌باشند.

منابع احتمال خطا:

- اشتباه در نمونه‌گیری

- اشتباه در توزین اولیه

- اشتباه در حین انتقال نمونه

- اشتباه در وسایل اندازه‌گیری

- اشتباه در محاسبات

ارزیابی آزمایش و روش اندازه‌گیری:

محاسن: ساده بودن وسایل و روش آزمایش، ارزان قیمت، دقت و نتیجه خوب

معایب: بالا بودن زمان آزمایش، سختی به لحاظ کارکرد

منابع:

1- محمودی ، شهلا و مسعود ، حکیمیان ( ترجمه ) .مبانی خاکشناسی .انتشارات دانشگاه تهران.1380

2- پاشائی ، عباس . . فیزیک خاک .انتشارات دانشگاه جندی شاپور اهواز . مهر ماه 1351

تعیین رطوبت خاک به روش حجمی

دو روش برای به‌دست آوردن رطوبت حجمی وجود دارد؟

- مستقیم (با استفاده از نمونه دست نخورده):

روش کار:

- وزن ظرف نمونه برداری (P1)

- وزن نمونه تهیه شده (P2)

- وزن نمونه خشک شده(P3)

- حجم ظرف نمونه ((V

- روش رابطهای یا روش فرمولی :

سوال: با وجود دو روش بالا کدام یک بهتر می‌باشد؟

روش رطوبت وزنی راحت‌تر و ساده‌تر می‌باشد.

به‌دست آوردن وزن مخصوص ظاهری (Soil density)

- تبدیل رطوبت وزنی به رطوبت حجمی

- تعیین میزان تخلخل خاک

- (تسطیح) میزان خاک‌برداری یا خا ک‌ریزی

- تعیین ارتفاع آب آبیاری

- سبکی یا سنگینی خاک

-آزمایشات گلخانه‌ای

روش‌های تعیین وزن مخصوص ظاهری:

- تهیه نمونه دست نخورده

- تهیه به روش پارافین

- شن استاندارد

- روش باد کنکی

تهیه نمونه دست نخورده با سیلندر:

- تعیین وزن ظرف نمونه برداری

- تعیین وزن نمونه برداشته شده

- بعد از 24 ساعت تعیین وزن نمونه خاک خشک

- حجم ظرف نمونه‌برداری

As درخاک‌های زراعی درحدود 1.3 الی 1.4 در سانتیمتر مکعب تغییر پیدا می‌نماید .اگر میزان رس بالا باشد تا 1.1 و اگر میزان شن بالا باشد تا 1.6 نیز ممکن است تغییر نمایند. یک خصوصیت مطلق در خاک می‌باشد و تا زمانیکه عملیات خا ک‌ورزی در روی آن انجام نشده ثابت خواهد بود ولی رطوبت در حال تغییر می‌باشد و از امروز به فردا حتما" تغییر خواهد کرد.

تعیین رطوبت خاک به روش حجمی

مقدمه

اندازه‌گیری مقدار رطوبت خاک با روش‌های گوناگون در فواصل زمانی متفاوت ودر طول دوره رشد می‌تواند یکی از روش‌های بسیار موثر در تنظیم مقدار آب آبیاری مورد نیاز گیاه در طول دوره رشد باشد و منجربه عملکرد مناسب و افزایش بازده زمین‌های زراعی گردد و از طرفی می‌توان با این اندازه‌گیری‌ها و به‌کارگیری روش‌های آبیاری مناسب به‌میزان قابل توجهی از تلفات آب جلوگیری کرد.

در خاک‌های غیر اشباء که پتانسیل ماتریک آنها نزدیک صفر می‌باشد (خاک خیس)هدایت آبی خاک‌های شنی به‌مراتب بیشتر از خاک‌های رسی می‌باشد ولی زمانی که خاک خشک می شود و پتانسیل ماتریک چندین بار کاهش می‌یابد، غشاء آب اطراف ذرات خاک به‌صورت ناممتد در می‌آیند و مانع حرکت آب می‌گرد. ایجاد غشاء ناممتد در اطراف ذرات خاک‌های شنی نسبت به خاک‌های رسی در پتانسیل ماتریک بالاتری به‌وقوع می‌پیوندد. به‌عبارت دیگر در حالت خشک هدایت آبی خاک‌های رسی بیشتر از خاک‌های شنی می‌باشد. از طرفی با کمی دقت به وزن مخصوص ظاهری خاک‌های رسی (ریز بافت ) که در حد فاصل 1 تا 3/1 گرم در سانتیمتر مکعب و خاک‌های شنی یا درشت بافت که می‌تواند در حد فاصل 3/1 تا 8/1 گرم در سانتیمتر مکعب باشد نتیجه گرفت که دلیل اصلی کمتر بودن وزن مخصوص ظاهری خاک‌های ریز بافت وجود مقدار خلل و فرج بیشتر و در نتیجه فضای بیشتر می‌باشد که این حالت باعث شده مقدار آبی که این خاک‌ها در خود نگهداری می‌کنند نسبت به خاک‌های شنی بیشتر باشد و یکی از دلایل اصلی بالا بودن میزان رطوبت حجمی در این خاک‌ها همین موضوع می‌باشد.

هدف از آزمایش :

هدف از آزمایش تعیین رطوبت خاک به روش حجمی ومقایسه آن از لحاظ کارکرد با روش تعیین رطوبت به روش وزنی می‌باشد.

وسایل آزمایش :

- استوانه فلزی تهیه نمونه

- وسایل جانبی برای کندن زمین و برداشت نمونه (بیل و کاردک)

- ترازو به جهت اندازه‌گیری

- اتو برای خشک کردن نمونه

روش کار :

- روش مستقیم (استفاده از نمونه دست نخورده)

- روش رابطه ای یا فرمولی

که در هر دوی این روش‌ها باید اصول زیر را رعایت نمائیم:

- اندازه‌گیری وزن استوانه تهیه نمونه (P1 )

- تهیه نمونه و اندازه‌گیری وزن نمونه به همراه استوانه نمونه‌گیری (P2)

- قرار دادن نمونه در اتو برای از دست دادن کامل رطوبت

- خارج کردن نمونه از اتو و اندازه‌گیری ظرف و نمونه حاوی آن (P3)

- قراردادن اعداد در روابط و به‌دست آوردن رطوبت حجمی نمونه

محاسبات :

نتایج آزمایش با توجه به تئوری :

با توجه به وزن مخصوص ظاهری ( 1.5 ) در صورت درست بودن محاسبات این نوع خاک‌ها دارای مقادیر زیادی شن هستند و قابلیت نگهداری آب در آنها بسیار پایین میباشد‌. در این

اندازه‌گیری چون از سطح خاک نمونه‌برداری شده نمی‌توان در رابطه با علائم کمبود آب و ارتباط آن با گیاه مورد نظر بررسی‌هایی انجام داد چرا که برای یک اندازه‌گیری خوب و مناسب باید

از تمام افقهای مد نظر برای تو سعه ریشه نمونه‌برداری کرده و نتیجه‌گیری نمود.

منابع احتمال خطا:

- در هنگام نمونه‌برداری خاک فشرده شده و باعث ایجاد خطا در اندازه‌گیری وزن مخصوص ظاهری شود.

- در مسیر ممکن است در نتیجه بی‌دقتی مقداری از نمونه ریخته و کاهش بیابد.

- ممکن است وسایل اندازه‌گیری و یا خود فرد با دقت لازم اندازه‌گیری نکنند.

- مدت زمان لازم برای خشک شدن کامل نمونه (24) ساعت رعایت نشود.

- در توزین ثانویه وسایل و یا فردی که نمونه را اندازه‌گیری می‌کند از دقت لازم برخوردار نباشد.

ارزیابی آزمایش:

محاسن:

- سادگی آزمایش و وسایل مورد استفاده

- هزینه کم انجام آزمایش

- در صورت دقت نتیجه خوبی خواهد داشت

معایب:

- نیاز به دقت و توجه بالائی دارد

- سختی به لحاظ کارکرد

منابع:

1- محمودی، شهلا و مسعود، حکیمیان (ترجمه).مبانی خاکشناسی. انتشارات دانشگاه تهران.1380

2- پاشائی، عباس. فیزیک خاک. انتشارات دانشگاه جندی‌شاپور اهواز. مهر ماه 1351

تعیین وزن مخصوص ظاهری:

وزن خاک شنی بیشتر از نوع رسی می‌باشد. در خاک‌های متفاوت وزن مخصوص نیز بسته به نوع خاک متفاوت می‌باشد و بستگی به عوامل مختلفی دارد از جمله:

- بافت خاک

- ساختمان خاک

- تراکم خاک

به روش ایجاد حفره (شن استاندارد):

وسیله مورد نیاز برای این کار اُگر نمونه‌برداری می‌باشد. قابل ذکر می‌باشد که شن استاندارد شنی است که ما بین الک 30-50 بماند. از خصوصیات این نوع شن که بسیار مهم می‌باشد:

- دانه‌بندی یکنواخت می‌باشد.

- قابل تراکم نخواهد بود.

- ساییده و خورده نخواهد شد.

- جاذب‌الرطوبت هم نیست.

روش کار:

- تعیین رطوبت یک مزور. وزن مزور یا مدرج (W c)

- مقداری شن استاندارد را در داخل مزور پر می‌کنیم. ( ( sand W c

- وزن شن اولیه W( sand) = W(sand) – W c

- حجم مزور را تعیین می‌کنیم . V t ) )

- وزن مخصوص ظاهری شن:

6- با اُگر یک نمونه از محیط کشت تهیه می‌کنیم.

6-1- وزن ظرف خالی P1

6-2- وزن نمونه تهیه شده با ظرف P2

6-3- بعد از 24 ساعت و دمای 105 درجه

6-4- وزن نمونه خشک شده با ظرف P3

7- مقداری از شن توزین شده را در داخل حفره ایجاد شده می‌ریزیم.

8- شن باقی مانده با ظرف را حساب می‌کنیم:

9- حجم شن باقی‌مانده را حساب می‌کنیم:

10- حجم شن مصرفی :

11- وزن مخصوص ظاهری خاک:

به روش ایجاد بادکنک:

سیلندر اصلی مدرج و حاوی آب می‌باشد و در ته سیستم دارای بادکنکی می‌باشد که این باد کنک در داخل حفره قرار می‌گیرد و آب را از داخل سیلندر آزاد کرده تا بادکنک پر از آب شده

و به‌طور کامل حفره ایجاد شده را احاطه کند و ما در نهایت حجم آب داخل سیلندر را خوانده و حجم خاک را به‌راحتی می‌توانیم به‌دست آوریم.

با تهیه نمونه دست نخورده (پارافین):

نکته: به نمونه‌ای که ساختمان آن به هم نخورده نمونه دست نخورده می‌گویند.

نکته: قانون ارشمیدوس بیان می‌کند اختلاف وزن جسم غوطه‌ور در آب با حجم آن برابر است.

روش کار:

- تهیه نمونه دست نخورده (کلوخ P1 )

- نمونه تهیه شده را با نخ می‌بندیم و P2 وزن نخ می‌باشد که اگر وزن آن ناچیز باشد می‌توان آن را محاسبه نکرد.

- مقداری پارافین را گرم می‌کنیم و نمونه را پارافین اندود می‌کنیم.

نکته: اگر پارافین خیلی داغ باشد و ما بیش از حد نمونه را در آن نگهداری کنیم باعث خواهد شد که مقداری از پارافین به داخل خلل و فرج نفوذ کرده و باعث تغییر در حجم داخلی بشود.

- وزن نمونه پارافین اندود شده P3 خواهد بود.

- وزن پارافین مصرفی : ? P3 – P1=

- با توجه به اینکه (As par = 0/83) حجم پارافین مصرفی را به‌دست می‌آوریم.

- یک مزور مدرج برداشته و تا حجم مشخصی به آن آب می‌یزیم تا ارتفاع(h1 ).

- نمونه پارافین اندود را در داخل آب مزور غوطه‌ور می‌کنیم و ارتفاع آب را یادداشت می‌کنیم (h2) .

- حجم نمونه پارافین اندود از طریق ( h2 – h1 ) تعیین می‌گردد.

- حجم نمونه دست نخورده از تفاضل اعداد ردیف 8 و 5 به‌دست خواهد آمد.

- وزن مخصوص ظاهری نمونه:

تعیین وزن مخصوص ظاهری

مقدمه

برای بیان وزن مخصوص خاک دو اصطلاح به‌کار برده می‌شود. یکی وزن مخصوص حقیقی که در واقع وزن ذرات جامد خاک است و دیگری وزن مخصوص ظاهری و یا وزن مخصوص خاک در حالت طبیعی و همراه با خلل و فرج.

وزن مخصوص ظاهری خاک

وزن مخصوص ظاهری عبارت از وزن واحد حجم خاک خشک شده در کوره الکتریکی است و واحد آن معمول" بر حسب گرم بر سانتیمتر مکعب بیان می‌شود. برای تهیه نمونه خاک جهت

اندازه‌گیری وزن مخصوص ظاهری از استوانه‌های مخصوصی استفاده می‌شود. در نمونه‌برداری باید سعی شود که ساختمان خاک از بین نرود زیرا هرگونه تغییر ساختمان در میزان خلل و فرج و در نتیجه در چگالی خاک تأ ثیر می‌گذارد.

برای بدست آوردن نتیجه صحیح و قابل اعتماد تهیه 4 یا تعداد بیشتری نمونه از هر افق خاک ضروری می‌باشد. استوانه‌های حاوی نمونه را برای خشک‌کردن و توزین به آزمایشگاه حمل نموده و محاسبات براساس رابطه زیر محاسبه می‌گردد:

وزن مخصوص خاک‌های ریز بافت در حدود 1 تا 3/1 گرم در سانتیمتر مکعب و وزن مخصوص خاک‌های درشت بافت بین 3/1 الی 8/1 گرم در سانتیمتر مکعب متغییر است. دلیل کمتر بودن

وزن مخصوص خاک‌های ریز بافت وجود خاکدانه‌های بیشتر و در نتیجه فضای بیشتر در خاک می‌باشد. تذکر این نکته که خاک‌های ریز بافت به‌علت وجود خلل و فرج زیاد دارای وزن

مخصوص ظاهری کمتری می‌باشند، در صورتی صحیح و قابل تعمیم است که شرایط تشکیل خاکدان‌ها به‌طور یکنواخت فراهم باشد. به‌عنوان مثال وزن مخصوص نمونه‌های خاک لایه

شخم را می‌توان فقط بایکدیگر مقایسه کرد و مقایسه آنها با نمونه‌های سایر افق‌ها جایز نمی‌باشد. از طرفی خاک‌هایی که محتوای رس آنها بسیار زیاد است اکثر آب قابل استفاده گیاه

را در برندارند زیرا که قسمت اعظم این آب در خلل و فرج خاک ذخیره می‌گردند. وزن مخصوص خاک‌های آلی یا هیستوسول در مقایسه با خاک‌های معدنی خیلی کم است. تغییرات وزن

مخصوص این خاک‌ها زیاد بوده. به نوع و ماهیت مواد آلی و مقدار آب موجود در هنگام نمونه‌برداری بستگی داشته و معمولا" بین 1/0 تا6/0 گرم در سانتیمتر مکعب متغییر است.

اهداف آزمایش:

مقایسه روش‌های مختلف به‌دست آوردن وزن مخصوص ظاهری

- روش تهیه سیلندر

- روش ایجاد حفره یا شن استاندارد

- به روش ایجاد بادکنک

- با تهیه نمونه دست نخورده (پارافین) و معرفی مناسب‌ترین روش اندازه‌گیری.

وسایل آزمایش:

- نمونه خاک خشک (کلوخ)

- ترازو

- مزور مدرج که تا حجم مشخصی از آن آب وجود دارد.

- نخ برای بستن نمونه خاک

با تهیه نمونه دست نخورده (پارافین :

نکته: به نمونه‌ای که ساختمان آن به‌هم نخورده نمونه دست نخورده می‌گویند.

نکته: قانون ارشمیدوس بیان می‌کند اختلاف وزن جسم غوطه‌ور در آب با حجم آن برابر است.

روش کار:

- تهیه نمونه دست نخورده (کلوخ P1= 14/92)

- نمونه تهیه شده را با نخ می‌بندیم و P2 وزن نخ می‌باشد که اگر وزن آن ناجیز باشد می‌توان آن را محاسبه نکرد.

- مقداری پارافین را گرم می‌کنیم و نمونه را پارافین اندود می‌کنیم.

نکته: اگر پارافین خیلی داغ باشد و ما بیشاز حد نمونه را در آن نگهداری کنیم باعث خواهد شد که مقداری از پارافین به داخل خلل و فرج نفوذ کرده و باعث تغغر در حجم داخلی بشود.

- وزن نمونه پارافین اندود شده P3=18/07 ) ) خواهد بود.

- وزن پارافین مصرفی : P3 – P1=3/15

- با توجه به اینکه ( As par = 0/83) حجم پارافین مصرفی را به‌دست می‌آوریم.

- یک مزور مدرج برداشته و تا حجم مشخصی به آن آب می‌ریزیم تا ارتفاع (h1 ).

- نمونه پارافین اندود را در داخل آب مزور غوطه‌ور می‌کنیم و ارتفاع آب را یادداشت می‌کنیم (h2) .

- حجم نمونه پارافین اندود از طریق (h2 – h1=915 – 900 = 15 ml&mgr&1/5gr ) تعیین می‌گردد.

- حجم نمونه دست نخورده از تفاضل اعداد ردیف 8 و 5 به‌دست خواهد آمد.

11- وزن مخصوص ظاهری نمونه :

محاسبات :

نتایج آزمایش بر اساس تئوری:

با توجه به وزن مخصوص خاک‌های ریز بافت (رسی) که در حدود 1 تا 3/1 گرم در سانتیمتر مکعب می‌باشد در صورت درست بودن محاسبات و درصد اشتباه کم خاک ما از نوع خاک‌های رسی می‌باشد با توجه به‌نسبت بالای خلل و فرج در این خاک‌ها قسمت قابل توجهی از آب مصرفی در درون این خلل و فرج قرار گرفته و از دست‌رس گیاه دور می‌باشد. برای آبیاری این نوع از زمین‌ها به‌نظر می‌رسد فاصله آبیاری زیاد ولی مقدار آب در هر آبیاری باید بالا باشد تا گیاهان ما دچار مشکل از نظر آب آبیاری نشوند.

ارزیابی روشهای تعیین وزن مخصوص ظاهری :

	منابع احتمال خط	مزای	معایب
روش تهیه سیلندر	- خشک نشدن کامل نمونه - اندازه گیریه	- راحتی انجام آن برای افراد - دقت بال	- زمانبر - نیاز به دقت زیادی در حین انجام کار دارد .
شن استاندارد	- حجم حفره کاملا" پر نباشد . - در تهیه شن استاندارددقت لازم به عمل نیاید.	- سادگی روش - دقت بال - نتیجه خوب	- در دسترس نبودن شن استاندارد و نحوه تهیه - وابسته بودن دقت به اندازه دقیق شنهای استاندارد
بادکنکی	- پر نبودن کامل سیلندر از آب - بادکنک حجم حفره را کامل احاطه نکرده باشد .	- سادگی روش - دقت بال - نتیجه خوب	- قابل مشاهده نبودن نحوه عملکرد بادکنک و آگاهی از درست یا نادرستی موضوع
پارافین	- نمونه کامل پارافین اندود نشده و در هنگام فرو بردن در آب مقداری از آن را جذب کند . - ناخالص بودن پارافین - نفوذ پارافین داغ به داخل نمونه	- امکان انجام برای افراد مختلف وجود دارد - نیاز به ابزار پیچیده ای نیست.	- انجام این آزمایش برای نمونه های حجیم دشوار و مشکل می باشد .

وزن مخصوص حقیقی (چگالی حقیقی): (Particle density)

اگر يك خاك در ابعاد 1.1.1 داشته باشيم و اين خاك را به‌قدري بكوبيم كه ديگر در آن آب و خلل و فرجي باقي نماند در اين صورت اگر خاك را وزن كنيم، وزن مخصوص حقيقي به‌دست خواهد آمد. وزن مخصوص حقيقي در خاك‌هاي معدني بين 2.6 الي 2.7 و براي خاك‌هاي زراعي كه بيش از 3% مواد آلي نداشته باشند در حدود 2.65 و براي خاك‌هاي آلي 1.3 آلي 1.8 و براي خاك‌هاي رسي 2.2 آلي 2.9 مي‌باشد و به‌طور كلي هر چقدر ميزان مواد آلي خاك افزايش پيدا كند حجم افزايش و در نهايت وزن مخصوص حقيقي كاهش مي‌يابد.

روش كار:

- پيكنومتر را تا خط نشان پر از آب مقطر كرده و آن را وزن مي‌كنيم (P1) .

- مقداري از خاك خشك را وزن مي‌كنيم (W1) .

- آب پيكنومتر را تا يك حدي خالي كرده و خاك را درداخل آن مي‌ريزيم.

- بعد از آبشويي در داخل دسيكاتور به‌مدت 10الي 20 دقيقه قرار مي‌دهيم.

- مقدار آب را تا خط نشان بالا مي‌آوريم.

نكته:

- براي كنترل وزن مخصوص حقيقي آن را در رنج‌هاي خاص و تعيين شده قرار مي‌دهيم.

- قراردادن در فرمول تخلخل از روش‌هاي كنترل مي‌باشد.

تعيين وزن مخصوص حقيقى

مقدمه

اندازه‌گيرى وزن مخصوص حقيقى صرفا" بر اساس وزن ذرات جامد است بنابراين وزن مخصوص حقيقى در يك نوع خاك همواره ثابت بوده و با تغيير مقدار خلل و فرج خاك تغيير پيدا نمى‌كند.

اين نوع وزن مخصوص عبارت است از وزن ذرات جامد در واحد حجم و معمولا" بر حسب گرم در سانتيمتر مكعب بيان مى‌گردد. وزن مخصوص حقيقى در اكثر خاك‌ها به‌طور متوسط در حدود

2.6 گرم در سانتيمتر مكعب مى‌باشد و تغييرات آن در خاك‌هاي مختلف به‌استثناى مواردى كه مقدار مواد آلى يا انواع به‌خصوصى از كاني‌ها وجود دارد ناچيز مي‌باشد. وزن مخصوص

حقيقى در خاك‌هاى معدنى بين 2.6 الي 2.7 و براى خاك‌هاى زراعى كه بيش از 3% مواد آلى نداشته باشند در حدود 2.65 و براي خاك‌هاى آلى1.3 آلي 1.8 و براى خاك‌هاى رسى

2.2 آلى 2.9 مى‌باشد و به‌طور كلى هر چقدر ميزان مواد آلى خاك افزايش پيدا كند حجم افزايش و در نهايت وزن مخصوص حقيقى كاهش مي‌يابد.

اهداف آزمايش:

به‌دست آوردن وزن مخصوص حقيقى

وسايل آزمايش:

- آب مقطر

- پيكنومتر

- ترازوى دقيق

- نمونه خاك

- دستگاه يا سيستم ايجاد مكش (دسيكاتور)

روش كار:

- پيكنومتر را تا خط نشان پر از آب مقطر كرده و آن را وزن مى‌كنيم (P1) .

- مقدارى از خاك خشك را وزن مى‌كنيم (W1) .

- آب پيكنومتر را تا يك حدى خالى كرده و خاك را درداخل آن مى‌ريزيم.

- بعد از آبشويى در داخل دسيكاتور به‌مدت 10 الي 20 دقيقه قرار مي‌دهيم.

- مقدار آب را تا خط نشان بالا مى‌آوريم و پيكنومتر را وزن مى‌كنيم ( P2).

محاسبات:

نتايج آزمايش براساس تئورى:

براساس مطالب اشاره شده و نتايج حاصل ميزان وزن مخصوص حقيقى در حد فاصل 1.3 الى 1.8 قرار داشته و در صورت درست بودن اعداد به‌دست آمده نمونه خاك مورد نظر جزو خاكهاى آلى مى‌باشد يعنى مقدار مواد آلى اين خاك بالاست و از نظر نگهدارى هوا و آب نسبت به خاك‌هايى كه از نظر مواد آلى فقير هستند شرايط مناسبت‌ترى (از نظر نگهداری آب و تهويه) را براى گياه فراهم مى‌آورد.

ارزيابى آزمايش تعيين وزن مخصوص حقيقى:

منابع احتمال خط	دراندازه گيرى نمونه	كم و يا زياد ريختن مقدار آب	رعايت نكردن مدت زمانى كه نمونه بايد در دسيكاتور قرار بگيرد.
محاسن	ساده	راحتي انجام كار براى افراد مختلف	ارزان بودن وسايل مورد استفاده
معايب	........	.........	........

منابع:

1- محمودی ، شهلا و مسعود، حکیمیان (ترجمه) .مبانی خاکشناسی .انتشارات دانشگاه تهران.1380

2- پاشائی، عباس. فیزیک خاک. انتشارات دانشگاه جندی‌شاپور اهواز. مهر ماه 1351

اندازه‌گيرى جريان

مقدمه:

هيدرو متري (آب‌سنجي) و روش‌هاي اندازه‌گيري دبي جريان

هيدرومتري يا آب‌سنجي، اقدامي است كه اگر صورت نگيرد، هيچ نوع اقدام نظري و عملي روي پروژه‌هاي عمراني نمي‌تواند انجام شود. اصولا" با سنجش مقدار آب است كه مي‌توان موارد استفاده آن را مشخص كرد. اندازه گيري آب با استفاده از وسايل مختلف و به‌طرق متفاوت صورت مي‌گيرد. محل اندازه‌گيري آب در نقطه دلخواه مي‌تواند باشد، ولي اندازه‌گيري جريان‌هاي سطحي غالبا" در محل خروجي يا تمركز حوزه انجام مي‌شود. به محل يا ايستگاهي كه در آن وسايل اندازه‌گيري نصب شده، ايستگاه هيدرومتري مي‌گويند. در ايستگاه‌هاي هيدرومتري، آنچه را كه از آب اندازه‌گيري مي‌شود سرانجام منتج به محاسبة دبي جريان آب مي‌شود. با توجه به دبي جريان، هيدرو گراف را نصب نموده و مورد ارزيابي و تحليل قرار مي‌دهند.

طبق تعريف، به حجم جريان آبي كه در واحد زمان از مقطع مشخص يك رودخانه، نهر، كانال و يا يك لوله كه عمود بر جهت جريان باشد عبور كند، دبي يا بده آب مي‌گويند. براي محاسبه دبي، همواره دو پارامتر مورد نياز مي‌باشد: يكي سرعت متوسط جريان آب ( ) ، و مساحت مقطع (A) دبي جريان آب را به‌دست مي‌آورند. در صورتي كه سرعت جريان به متر بر ثانيه و مساحت مقطع متر مربع اندازه‌گيري شود، دبي متر مكعب در ثانيه خواهد بود.

در رودخانه‌ها و انهار طبيعي اندازه‌گيري دو پارامتر مزبور، مشكلاتي در بر خواهد داشت. در مورد سرعت آب، مشكل اين است كه همة مولكول‌هاي آب در مقطع جريان با سرعت يكسان حركت نمي‌كنند. مولكول‌هايي كه در سطح حركت مي‌نمايند، از بالا با هوا در تماس هستند و از پائين و اطراف با مولكول‌هاي آب، پس با مولكول‌هاي پائين‌تر خود، داراي سرعت‌هاي متفاوتي هستند. مولكول‌هايي كه در كف بستر و كناره‌هاي آن حركت مي‌كنند با آنهايي كه در وسط جريان قرار دارند تفاوت سرعت خواهند داشت. به‌همين دليل در محاسبه دبي، سرعت متوسط جريان آب را حساب مي‌كنند.

اندازه‌گيري سرعت جريان آب به دو شكل انجام مي‌شود:

الف: اندازه‌گيري سرعت آب با مولينه

ب: اندازه‌گيري سرعت آب با جسم شناور

ج: با استفاده از مواد رنگي و شيميايي

كه در اينجا ما از روش اندازه‌گيري سرعت آب با جسم شناور استفاده خواهيم كرد.

اندازه‌گيري سرعت آب با جسم شناور:

هنگامي كه انسان امكانات زيادي در اختيار ندارد، يكي از ساده‌ترين و عملي‌ترين روش‌هاي اندازه‌گيري سرعت جريان آب استفاده از جسم شناور مي‌باشد؛ گرچه روشي است تقريبي و با خطاي نسبتا" زيادي همراه مي‌باشد‌. وسايل مورد نياز در بدترين شرايط عبارتند از يك كرنومتر و يا ساعت داراي ثانيه شمار، يك متر‌، يك خط‌كش و يك جسم شناور (كه مي‌تواند يك قطه چوب باشد). معهذا بايد دانست كه براي اين منظور جسم‌هاي شناور پيش ساخته در بازار وجود دارد.

نحوة عمل به اين صورت است كه دو نفر در دو نقطه از مسير تقريبا مستقيم جريان آب كه فاقد گياهان و قطعه‌هاي بزرگ سنگ باشد قرار مي‌گيرند و جسم شناوري را در آب رها مي‌كنند. اگر فاصلة بين دو نقطه يا دو شخص (L)، و زمان طي شده توسط جسم شناور (t) باشد، سرعت جريان آب با استفاده از رابطة V= l/t به‌دست مي‌آيد. از آنجايي كه جسم شناور ممكن است دقيقا"در عمق مورد نظر ( 0.5 تا 0.7 هر واحد اندازه گيري ) قرار نگيرد و با جريان آب حركت نمايد، لذا سرعت به‌دست آمده را در ( K) ضرب مي‌كنند كه در آن صورت سرعت متوسط آب ، خواهد بود.

معمولا ضريب ( K ) را بين 0.65 تا 0.75 در نظر مي‌گيرند.

روش انجام كار:

-ابتدا قسمتي از نهر را به‌منظور تعيين دبي آن انتخاب نموده ( 9.5 ) متر

- با توجه به دبي نهر وسيله اندازه‌گيري را انتخاب كنيد.

- حداقل زمان طي شده توسط جسم شناور را تعيين كنيد.

- با استفاده از رابطه ((V= l/t سرعت را محاسبه كنيد.

- با استفاده از فرمول متوسط سرعت را به‌دست آوريد. ( k=0.85 )

- تعيين مساحت سطح مقطع عبوري آب به نسبت محل 2 الي 3 مرتبه در نظر مي‌گيريم.

- با توجه به سرعت و سطح مقطع به‌دست آمده از رابطة زير دبي را محاسبه مي‌كنيم.

نكات:

- د ر اين آزمايش بجاي تعيين سرعت در زمان‌هاي مختلف به‌علت اختلاف زياد از كمترين زمان به‌دست آمده در فرمول استفاده شده است .

- بجاي ( K = 0.65 & 0.75 ) ، ( K = 0.85 )

- بجاي تعيين متوسط سطح مقطع از متوسط اعماق اندازه گيري شده استفاده كرده ايم .

محاسبات:

محاسبات متوسط سطح مقطع در نقطه a :

محاسبات متوسط سطح مقطع در نقطه b :

محاسبة سرعت متوسط و سطح مقطع متوسط :

منابع:

1- محمودی، شهلا و مسعود، حکیمیان ( ترجمه ) . مبانی خاکشناسی .انتشارات دانشگاه تهران.1380

2- پاشائی، عباس . فیزیک خاک. انتشارات دانشگاه جندی‌شاپور اهواز. مهر ماه 1351

3- ولايتي، سعدالله. جغرافياي آبها و مديريت منابع آب. انتشارات دانشگاه فردوسي مشهد.1374

اندازه‌گيرى پتانسيل ماتريك و رطوبت خاك

در محيط غير اشباع با نام پتانسيل ماتريك و در محيط اشباع با نام پتانسيل فشار مشهور است .

روش كار در تانسيومتر:

- قسمت بلوك سفالي تانسيومتر را در داخل آب به‌مدت (مشخص) براي هر تانسيومتر

- قسمت لوله تانسيومتر را پر ازآب مي‌كنيم تانسيومتر پتانسيل ماتريك و اسمز را با هم نشان مي‌دهد و از طرفي آب داخل تانسيومتر مشابه آب داخل محلول آب است.

- جهت بهتر ديده شدن حباب‌هاي موجود و جلوگيري از جلبك زدن از مواد ويژه‌اي استفاده مي‌شود.

- هواي داخل تانسيومتر را با تلمبه معكوس و ضربات ملايم خالي مي‌كنيم و قسمت خالي شده را مجددا" پر مي‌كنيم.

- با اگر هم قطر تانسيومتر حفره‌اي در زمين ايجاد مي‌كنيم و تانسيومتر را در داخل حفره طوري قرار مي‌دهيم كه قسمت سطحي با خاك كاملا" در تماس باشد.

- پتانسيل ماتريك برابر خواهد بود با:

- با تانسيومتر مي‌توان 0.85 بار را اندازه‌گيرى كرد. و براي پتانسيل‌هاي بيشتر از دستگاه صحفات فشاري استفاده مي‌كنيم.

نکته: آبياري به پتانسيل ماتريك بستگي دارد نه به درصد رطوبت. براي مثال مقدار انرژی صرف شده از طرف گياه براي جذب آب در پتانسيل يكسان و رطوبت متفاوت برابر خواهد بود.

اندازه گيرى پتانسيل ماتريك بوسيله تانسيومتر

تانسيومتر جيوه اى

مقدمه

تانسيومتر مكش خاك را اندازه‌گيرى مى‌كند. از زمانى كه براى اولين بار مكش‌سنج‌ها را دكتر(L.A.Richards) و دكتر (Willard Gardner) در دانشگاه ايالتى يوتا ساختند تا كنون پيشرفت‌هاى قابل توجهى در تكنولوژى ساخت اين وسيله به‌وجود آمده است. در حال حاظر مكش‌سنجهاى بسيار خوبى در بازار موجود است.

تانسيومتر از يك محفظه متخلخل سراميكى به طول تقريبى 7.5 سانتيمتر (اندازه‌هاى ديگرى نيز به‌طور تجارى عرضه شده است)، يك لوله فلزى يا PVC و يك فشار سنج مانند شكل (1) تشكيل مى‌شود. در هنگام نصب لوله تانسيومتر را از آب مقطر پركرده و انتهاى آن را با درب پلاستيكى مى‌بنديم. لازم به‌ذكر است قبل از نصب محفظه سراميكى آن را مدتى در آب قرار دهيم (براى انواع تانسيومتر اين زمان متفاوت مى‌باشد) تا كاملا" اشباع از آب شود و بعد از بستن محفظه و پر كردن آب مقطر در صورتى كه مى‌خواهيم از تانسيومتر براى مدت زمان طولانى استفاده كنيم از مواد شيميايى مختلف براى جلوگيرى از توليد جلبك‌ها در آب استفاده نماييم و نيز سعى شود قبل از استفاده و براى بهبود كارايى با كمك تلمبه هوا، هواى اضافى را از محفظه خارج نماييم و در پايان در تانسيومتر را محكم ببندیم تا از ورود هوا به داخل آن جلوگيرى كنيم.

وقتى تانسيومتر در خاك نصب مى‌شود آب درون محفظه سراميكى با خشك شدن خاك به خارج حركت مى‌كند و در نتيجه در داخل لوله تانسيومتر خلاء ايجاد مى‌شود كه به وسيله فشارسنج نشان داده مى‌شود.

فشارسنج تانسيومتر مكش خاك را نشان مى‌دهد. در آبيارى وقتى مكش معينى فرا مى‌رسد آبيارى را انجام مى‌دهيم، بنابراين تانسيومتر براى اندازه‌گيرى مكش خاك در شرايط مزرعه و برنامه‌ريزى آبيارى به‌كار مى‌رود.

محفظه سراميكى تانسيومتر بايد هدايت آبى زيادى داشته باشد. براى اينكه هدايت آبى محفظه بالا باشد اندازه خلل و فرج جداره محفظه بايد تا حد امكان بزرگ باشد ولى هوا نبايد به داخل محفظه نفوذ نمايد. معمولا" در مكش يك اتمسفر هوا از ديواره محفظه تانسيومتر عبور مى‌كند. بنابراين تانسيومتر تا مكش 0.85 به‌خوبى قابل استفاده است. اگر بخواهيم تانسيومتر را در مكش‌هاى بالاتر به‌كار ببريم بايد اندازه خلل و فرج جداره محفظه سراميكى کوچکتر باشد كه باعث كم شدن هدايت آبى كوزه و در نتيجه دير كرد زمانى بين مكش داخل محفظه و مكش خاك مى‌شود. محفظه سراميكى را معمولا" از رس پرسلين مى‌سازند. لوله فلزى تانسيومتر نيز در اندازه‌هاى مختلف يافت مى‌شود. لازم به‌ذكر است فشارسنج تانسيومتر براى نشان دادن مكش‌هاى كمتر از يك اتمسفر مدرج شده است.

تانسيومتر را از آب مقطر يا آب جوش پر كنيد تا از ورود حباب هوا جلوگيرى شود و بعد آن را در منطقه ريشه‌هاى فعال گياه نصب كنيد. در هنگام نصب تانسيومتر بايد دقت كرد محفظه سراميكى كاملا" با خاك در تماس قرار گيرد.

آزمايش تانسيومتر

قبل از نصب تانسيومتر بايد آنرا دقيقا" آزمايش نمود.

براى آنكه مطمئن شويد تانسيومتر نسبت به هوا غير قابل نفوذ است لوله آن را از آب پر كنيد و انتهاى لوله را با درب لاستيكي مسدود كنيد. محفظه سراميكى را در بالاى اجاق برقى بگيريد تا آب تانسيومتر از سطح محفظه تبخير بشود. با خروج آب از محفظه تانسيومتر فشار سنج افزايش مكش را نشان مى‌دهد. اگر تانسيومتر معیوب باشد عقربه فشار سنج قبل از اينكه به 0.85 اتمسفر برسد به عقب بر مى‌گردد كه نشان دهنده ورود هوا به داخل تانسيومتر است.

هدايت آبى محفظه تانسيومتر را مى‌توان با نصب يك تانسيومتر در خاك و يادداشت نمودن مكش و رطوبت خاك در هنگام خشك شدن آزمايش نمود. رقم تانسيومتر بستگى به رطوبت دارد. تانسيومتر در آب بايد رقم صفر و در شرايط ظرفيت مزرعه رقم 0.15 الى 0.30 را نشان بدهد.

نصب تانسيومتر شكل(1)

وسايل لازم :

اُگر يا لوله توخالى با لبه تيز، چكش ، تانسيومتر ، ميخ چوبى

روش كار :

محل نصب تانسيومتررا در مزرعه طورى انتخاب كنيد كه در مسير عمليات زراعى واقع نشود و تانسيومتر را قبل از نصب آزمايش كنيد.

1- استفاده از لوله توخالى سوراخى تا عمق مورد نظر در زمين حفر كنيد. قطر لوله توخالى را به اندازه‌اى انتخاب كنيد كه تانسيومتر نصب شده با خاك در تماس قرار بگيرد و اطراف آن حفره‌اى باقى نماند.

2- تانسيومتر را در سوراخ وارد كنيد به طوريكه محفظه سراميكى آن در تماس با خاك قرار گيرد .

3- خاك اطراف تانسيومتر را بفشاريد و با خاك برآمدگى كوچكى بسازيد تا از تجمع آب در اطراف لوله تانسيومتر و نفوذ عمودى آن در طول لوله تانسيومتر جلوگيرى شود.

4- با نصب ميخ‌هاى چوبى محل تانسيومتر را در مزرعه مشخص كنيد .

مكش خاك از روى فشار سنج تانسيومتر تعيين مى‌شود. اگر تانسيومتر به مونو متر مجهز باشد از فرمول ) h = - ( 12.55X –Y –Z براى محاسبه مكش استفاده مى‌شود كه در اين رابطه h مكش خاك بر حسب سانتيمتر، X ارتفاع صعود جيوه در لوله مونومتر برحسب سانتيمتر، Y فاصله سطح خاك تا سطح جيوه در مخزن و Z فاصله مركز تانسيومتر تا سطح خاك بر حسب سانتيمتر مى‌باشد.

در صورتيكه تانسيومتر فاقد مونومتر بوده و فقط فشار سنج داشته باشد مكش خاك از فرمول زير به دست مى‌آيد.

منابع

1- عالمى، محمدحسن. طراحى سيستم‌هاى آبيارى. انتشارات دانشگاه تهران.

2- عليزاده، امين. اصول طراحى سيستم‌هاى آبيارى. انتشارات استان قدس رضوی. 1377

3- ابريشمى، سيدمحمدحسين (ترجمه). اصول و عمليات آبيارى. انتشارات استان قدس رضوی. 1371

4- محمودى، شهلا و مسعودحكيميان (ترجمه). مبانى خاكشناسى. انتشارات دانشگاه تهران. 1380

اندازه گيرى دبى جريان با استفاده از پارشال فلوم

مقدمه

به‌همان نسبتى كه ارزش آب بالا مى‌رود اهميت اندازه‌گيري‌هاى جريان آب در آبيارى افزايش مى‌يابد.

نظارت صحيح بر اين منبع كه اهميت آن روز به روز افزايش مى‌يابد مستلزم اندازه‌گيري‌هاى دقيق مى‌باشد.

در ميان وسايلى كه به اين منظور ساخته شده است پارشال فلوم بيشتر از همه آنها مورد قبول و استفاده قرار گرفته است. هرچند كه اصولا" پارشال فلوم در سيستم‌هاى آبيارى مورد استفاده قرار مى‌گيرد ولى از آن مى‌توان جهت اندازه‌گيرى‌هاى جريان آب در هر كانال رو بازى استفاده نمود.

دو ويژگى مطلوب پارشال فلوم آنست كه به‌طور رضايت بخشى با افت بسيار كمتر از سر ريز كار مى‌كند و همچنين تحت شرايط نرمال، جريان آب را در محدوده دقت بين 2 تا 5 درصد اندازه‌گيرى مى‌نمايد. ولى پارشال فلوم مستلزم مخارج بيشترى از سرريز مى‌باشد. جريان در پارشال فلوم موقعى آزاد تلقى مى‌گردد كه جريان پائين دست جريان در بالا دست را تحت تأ ثير قرار ندهد كه در اين حالت با اندازه‌گيرى عمق آب در بالا دست دبى را مي‌توان تخمين زد. ولى زمانيكه شرايط پائين دست به‌نحوى باشد كه با تغيير آن جريان بالا دست تحت تأثير قرار بگيرد در اين حالت جريان مستغرق مى‌گردد. در جريان مستغرق اندازه‌گيرى هردو عمق هم در بالا و هم در پائين دست ضرورى مى‌باشد، معمولا" پارشال فلوم در شرايط جريان آزاد كار مى‌كند.

پارشال فلوم ( Parshall flume )

يكى از وسايل متداول اندازه‌گيرى آب در ايران و مناطق ديگر جهان پارشال فلوم است كه به نام مبتكر آن رالف پارشال ( Ralph parshall )، ناو پارشال ناميده مى‌شود. در اندازه‌گيرى با اين روش پارشال فلوم در نهر قرار مي‌گيرد و شكل جريان را تغيير مى‌دهد، بعد با اندازه‌گيرى عمق آب در دستگاه و استفاده از جدولهاى ‌بده جريان به‌دست مى‌آيد.

پارشال فلوم از سه بخش همگرا، واگرا، و گلويى تشكيل شده است(شكل 1). در بخش همگرا ديوارها به‌هم نزديك مى‌شوند. كف اين قسمت كاملا" تراز است. در بخش گلويى كه قسمت موازي پارشال فلوم است، كف داراي شيب تند است. در بخش واگرا كف شيب منفى دارد. آب وارد بخش همگرا مى‌شود، و بر اثر تنگ شدن مجرا و بالا رفتن شيب در بخش گلويى سرعت آب زياد مى‌شود و جريان شكل ديگريى مى‌يابد. با اندازه‌گيرى عمق، آب در يك يا دو نقطه بده محاسبه مى‌شود.

براي اندازه‌گيرى عمق آب يك چاهك در قسمت ورودي پارشال فلوم (a) و چاهك ديگرى در گلوى آن (b) تعبيه مى‌شود. هريك از چاهك‌ها بوسيله منفذى كه اندكى بالاتر از كف قرار دارد با پارشال فلوم ارتباط دارد و آب به آساني وارد آنها و اندازه گيرى مى‌شود. عمق آب در چاهك a با Ha و در چاهك b با H b نشان داده مى‌شود.

پارشال فلوم b سپرهايي نيز دارد كه در جلو با زاويه 45 درجه و در عقب با زاويه 90 درجه نسبت به محور نهر قرار مى‌گيرد. اين سپرها در خاك ديواره‌هاى كنارى و كف نهر فرو مى‌روند. پارشال فلوم‌ها در ابعاد مختلف ساخته و بر مبناى پهلوى گلويى به سه دسته تقسيم مى‌شوند .

دسته اول : عرض گلويى 1 ، 2 ، 3 ، 6 و 9 اينچ

دسته دوم : عرض گلويى 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 و 8 فوت

دسته سوم: عرض گلويى 10 ، 12 ، 15 ، 20 ، 25 ، 30 ، 40 و 50 فوت

براى اينكه بده با يك اندازه‌گيرى عمق آب (Ha) تعيين شود، بايد نسبت (Hb/Ha ) در پارشال فلوم‌هاى دسته اول كوچكتر يا مساوى 0.6 و در پارشال فلوم‌هاى دسته دوم ( Hb/Ha ) كوچكتر و يا مساوى 0.7 و در پارشال فلوم‌هاى دسته سوم ( Hb/Ha ) كوچكتر و يا مساوى 0.8 باشد. با اين شرايط جريان آزاد و در غير اين شرايط جريان مستغرق مى‌باشد.

انتخاب پارشال فلوم

در انتخاب پارشال فلوم بايد موارد زير رعايت بشود:

- تعيين بده حداكثر و حداقل كه بايد اندازه‌گيرى بشود.

- انتخاب پارشال فلوم‌هايى كه مى‌توانند اين بده‌ها را اندازه‌گيرى كنند از جدول (1) .

- به‌ازاى جريان حداكثر، Ha از جدول‌هاى مربوطه براى هر پارشال فلوم به‌دست آيد.

- مقدارHb براى هر پارشال فلوم چنان محاسبه شود كه جريان آزاد باشد .

- فاصله سطح آب د،گيرى مى‌كند.

	عرض گلويى بر حسب اينچ	ظرفيت اندازه گيرى آب
		حداقل ( ليتر در ثانيه )	حداكثر ( ليتر در ثانيه)
دسته اول	<p dir="rtl" align="center