تعیین شاخص جدید هیدرومورفیک خاک (SHI) با استفاده از داده های میکرومورفولوژیکی برای خاک‌های اکوئیک در شمال ایران

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار،گروه علوم و مهندسی خاک دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران-کرج

2 استاد، گروه علوم و مهندسی خاک دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران-کرج

10.22069/ejsms.2022.19680.2046

چکیده

سابقه و هدف: مطالعه ساختار دست‌نخورده و طبیعی خاک با استفاده از تکنیک‌های میکروسکوپی اطلاعات ارزشمندی را در مورد خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و مورفولوژیکی خاک و نحوه تشکیل خاک در اختیار می‌گذارد. تعیین شاخص‌های میکرومورفولوژیکی روشی پیشرفته برای کمی کردن خصوصیات خاک و افزایش دقت و درستی نتایج مطالعات مورفولوژیکی و میکرومورفولوژیکی است. در حال حاضر برای تعیین طبقه‌بندی خاک‌های دارای رژیم رطوبتی اکوئیک یا دارای شرایط اکوییک در سامانه‌ آمریکایی طبقه‌بندی خاک معیارهای کمّی ارائه نشده است؛ به‌طوری که تفاوتی بین خاک‌های اشباع که احیا آنها ناشی از آب زیرزمینی بالا می-باشد و خاک‌هایی که اشباع و احیا آنها در اثر نفوذ آب از سطح خاک به طور موقت بوده و اشباع تنها در افق‌های فوقانی دیده می-شود، وجود ندارد. برای رفع این مشکل، هدف کلی از این پژوهش استفاده از علم میکرومورفولوژی و نرم افزارهای تخصصی آنالیز تصویر در راستای مدیریت پایدار منابع خاک از طریق شناسایی صحیح خاک‌های دارای شرایط اکوئیک می‌باشد. علاوه بر این هدف اختصاصی نیز تعریف یک شاخص هیدرومورفیک جدید (SHI) برای ارزیابی وضعیت تحول خاک در شرایط اکوئیک بر اساس ویژگی‌های میکرومورفولوژیکی خاک است.
مواد و روش‌ها: برای انجام پژوهش و تعیین شاخص میکرومورفولوژیکی خصوصیات هیدرومورفیک خاک، پس از تهیه نمونه‌های دست‌نخورده (شش خاکرخ شاهد دارای شرایط اکوئیک از شمال ایران)، مقاطع نازک آنها تهیه شد. مطالعه و تجزیه و تحلیل مقاطع نازک با استفاده از میکروسکوپ پلاریزان صورت پذیرفت. در مرحله بعد برای تعیین شاخص هیدرومورفیک برای خاک‌های دارای شرایط اکوئیک به ترتیب مراحل زیر صورت پذیرفت: 1-تهیه مقاطع نازک، 2-مطالعه خصوصیات میکروسکوپی، 3-تصویربرداری از مقاطع نازک، 4-آنالیز تصویر و کمی کردن پارامترهای میکرومورفولوژی و 5- نمره‌دهی به خصوصیات بین 0 تا 100 امتیاز 6- محاسبه شاخص هیدرومورفیک خاک
یافته‌ها: شاخص هیدرومورفیک به‌دست آمده با ساختمان میکروسکوپی، مواد نرم خاک، b-فابریک، مواد آلی، عوارض هیدرومورفیک و تغییرشکل کانی‌ها ارتباط داشت. این شاخص می‌تواند برای طبقه‌بندی خاک‌های دارای رژیم رطوبتی اکوئیک یا شرایط اکوئیک در واحدهای مختلف زمین‌نما مفید باشد. نتایج نشان داد که شاخص هیدرومورفیک از مقادیر بسیار زیاد در خاک‌های شالیزاری با رژیم رطوبتی اکوئیک تا مقادیر بسیار کم در خاک‌های غیر شالیزاری تحت کشت کیوی متغیر بود. در خاک‌های شالیزاری دارای رژیم رطوبتی اکوئیک مقادیر SHI با عمق خاک افزایش نشان داد و حداکثر آن در افق‌های عمیق‌تر دیده شد، در حالی‌که در خاک‌های غیر شالیزاری رابطه بین SHI با عمق خاک نامشخص بود.
نتیجه‌گیری: شاخص هیدرومورفیک تعریف شده در خاک‌های دارای رژیم رطوبتی اکوییک بیشتر از 35/0 بود و در کلید رده‌بندی در کلاس خاک‌های اکوئیک قرار گرفتند. در مقابل خاک‌های دارای شاخص هیدرومورفیک کمتر از 35/0 در خاک‌هایی دیده شدند که تنها دارای شرایط اکوییک بودند. بسیاری از مشکلاتی که در سامانه طبقه‌بندی آمریکایی خاک در تفکیک خاک‌های دارای رژیم رطوبتی اکوئیک از خاک‌های دارای شرایط اکوئیک وجود دارد، با تعیین شاخص هیدرومورفیک قابل حل خواهد بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of new soil hydromorphic index (SHI) using micromorphological data for aquic soils in the north of Iran

نویسندگان [English]

  • Alireza Raheb 1
  • Ahmad Heidari 2
1 Assistant Professor, soil science department, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
2 Professor, soil science department, Faculty of Agricultural Engineering and Technology College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Microscopic techniques provide invaluable information about soil genesis and also physicochemical and morphological properties of undisturbed natural soil structure. Determination of micromorphological indices is an advanced method of quantifying soil properties and increasing the accuracy of morphological and micromorphological studies. At present, there are no quantitative criteria in the American soil classification system to determine the classification of soils with an aquic moisture regime or with aquic conditions; so that there is no distinction between saturated soils and their reduction due to high groundwater and soils which saturation and reduction due to water infiltration from the soil surface is temporarily saturated only in the upper horizons. To prevent this problem, the general purpose of this research is to use micromorphology and image analysis in order to manage soil resources through the correct identification of soils with aquic conditions. In addition to the specific purpose, a new hydromorphic index (SHI) for soil evolution in aquic conditions based on micromorphological features was proposed.
Materials and methods: To do this research and determine the micromorphological index of soil hydromorphic properties, after preparing intact samples from different horizons of the studied profiles (six control pedons with aquic conditions from northern Iran), their thin sections were prepared. In the following, thin sections were prepared and analyzed using a polarizing microscope. To determine the soil hydromorphic index (SHI) for aquic soils the following steps were then performed in the following order: 1-Preparation of thin sections, 2-Study of the micromorphological properties, 3-Preparation of necessary images, 4- Image analysis and quantification of micromorphological parameters, 5- Score attributes between 0 and 100 points and 6-Calculation of soil hydromorphic index (SHI).
Results: The obtained hydromorphic index was correlated with microstructure, fine soil materials, birefringence fabric, organic materials, hydromorphic features and mineral alteration. This index can be useful for correlation of soils with aquic horizons formed on different landscape units. The results showed that the hydromorphic index varied from very high values in paddy soils under aquic moisture regime to very low values in non-paddy soils under kiwifruit cultivation. In paddy soils under aquic moisture regime, SHI values increased with soil depth and its maximum was seen in deeper horizons, whereas in non-paddy soils, the relationship between SHI and soil depth was unclear.
Conclusion: The defined hydromorphic index in soils under aquic moisture regime was more than 0.35 and in the soil taxonomy keys were in the aquic soils class. In contrast, soils with a hydromorphic index of less than 0.35 are found in soils that have only aquic conditions. Finally, many of the problems that exist in the American Soil Classification System in distinguishing soils with aquic moisture regime from soils with aquic conditions can be solved by determining the hydromorphic index.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Image analysis
  • Micromorphological properties
  • Hydromorphic index
  • Aquic condition