العلاقات الكمية لمكونات الأرض

1. العلاقات الكمية لمكونات الأرض الباب الثاني

2. علاقة الهواء و الماء و الجزء الصلب علاقة الحجم: حجم الهواء يتناسب عكسيا مع حجم الماء حجم المواد الصلبة يتناسب عكسيا مع المسامية حجما. علاقة الكتلة: كتلة الهواء تتناسب عكسيا مع كتلة الماء . كتلة الجزء الصلب تتناسب عكسيا مع المسامية كتلة

3. علاقة الهواء و الماء و الجزء الصلب Vt الحجم الكلى Mt الوزن الكلى

4. الكثافة الحقيقية والظاهرية الكثافة الحقيقةReal Density (s) : وهي كثافة الحبيبات الصلبة الكثافة الحقيقية (ث.ق)= (كتلة حبيبات الأرض/ حجم الحبيبات الصلبة فقط) s=(Ms/Vs) = …..Kg m-3

5. العوامل التي تؤثر على قيمة الكثافة الحقيقية • المادة العضوية. • المواد المعدنية. • نوع معدن الطين. • وتقدر ث.ق. عمليا بواسطة قنينة الكثافة.

6. الكثافة الظاهريه Bulk Density (b) الكثافة الظاهرية = كتلة حبيبات الأرض ÷ الحجم الكلي أو الظاهري ρb=(Ms/Vt)=[(Ms)/(Vs +Vw +Va)]

7. الأهمية العملية للكثافة الظاهرية • تعبر عن مدى تماسك أو تفكك الأرض. • تعبر عن نظام ترتيب الحبيبات (بناء التربة). • مقياس لمدى كفاءة عمليات الخدمة الزراعية للأرض الواحدة. • دليل على نوع قوام الأرض. • دليل على مسامية الأرض. • يمكن استخدام الكثافة الظاهرية لتقدير كميات مياه الري . • حساب وزن الأرض لأي غرض.

8. العوامل التي تؤثر على قيمة الكثافة الظاهرية (ث.ظ) • نظام ترتيب الحبيبات في الأرض "التفكك و التزاحم ”. • نظام البناء الأرضي . • المادة العضوية . • نسبة الرطوبة في التربة. • قوام التربة. • نوع معدن الطين. • عمق الأرض ”الطبقة السطحية أو التحت سطحية“.

9. طرق تقدير الكثافة الظاهرية • باستخدام اسطوانة التربة المستخدمة في أخذ العينات. • طريقة كتلة الأرض و تقدر بتغطية مكعب من التربة بشمع البرافين. • عن طريق معرفة وزن السائل المزاح يمكن حسا ب ث.ظ.

10. المسامية Porosity (E) المسامية حجما ؛ المسامية كتله المسامية حجما = حجم المسام ÷ الحجم الكلي للأرض E =(Vv/Vt)=[(Vw+Va)/(Vs+Vw+Va) ويمكن حسابها باستخدام الحجم الظاهري والحجم الحقيقي للتربة =[(Vb- Vt)/Vb وبالتعويض بها تستخدم الكثافات الحقيقية والظاهرية ومنها: ويعبر عنها كنسبه عشرية أو كنسبة مئوية بضرب قيمة E x 100. pb ps Ps - pb ps Ps - pb ps 1 - = E =

11. أهمية دراسة المسامية • التهويةوإمداد الأكسجيناللازم للجذور والميكروبات. • حركة الماء بالتربة. • الاحتفاظ بالماء اللازم للنبات و الميكروبات. • وتتراوح قيمة المسامية بين 30-60% . • تختلف حسـب قوام التربة فهي فيالرملية أقل منها في الطينية.

12. أنواع المسام • مسام كبري Macro pores هي ذات قطر أكبر من 100ميكرومتر وهي المسئولة عن التهوية و الصرف السريع. • مسام وسطي Meso pores أقطارها تتراوح بين 30-100 ميكرومتر(30-100μm) وهي المسئولة عن حركة الماء بالتربة بعد الصرف السريع وتتولى هذه المسام إعادة توزيع الماء والهواء بقطاع التربة. • مسام صغري Micro pores ذات أقطار أقل من 30 ميكرومتر "30μm" وهي المسئــولة عن الاحتفــاظ بالماء في التربة لتغطية إحتياج النبات.

13. تسود المسام الكبرى بالأرض الرملية. • تسود المسام الصغرى بالأرض الطينية. • العلاقة عكسية بين المسامية و الكثافة الظاهرية. • المسامية الكلية للأرض لا تعطي فكرة عن التوزيع الحجمي للمسام Pore size distribution أي نسبة أحجام المسام ذات الأقطار المختلفة.

14. نسبة المسام Void Ratio “e” • نسبة المسام = (حجم المسام ÷ حجم الحبيبات الصلبة فقط). • يعبرعنها كنسبة. • تتراوح قيمتها ما بين (0.3 -2.0). • قيمة نسبة المسام أعلى من المسامية. Vv Vs Vw + Va Vs e = =

15. العلاقة بين المسامية ونسبة المسام E 1-E e 1+e or e = E=

16. المسامية الهوائية = (حجم المسام المملوءة هواء ÷الحجم الكلي للأرض) Va Va +Vw +Vs Va Vt Ea = = • هي نسبـــة حجم الهواء المملوءة بالهواء إلى الحجم الكليللأرض. • يعبر عنها كنسبة عشرية أو كنسبة مئوية إذا ضرب 100×Ea . • تعبر عن تهـوية الأرض. • المساميــة النموذجيــة تتراوح بين 0.1 -0.12 على الأقل بعد يوميــن وثلاثة أيــاممن الري أوالمطر الغزير.

17. المحتوى الرطوبي Moisture Content “θ” المحتوى الرطوبي Moisture Content “θ” المحتوى الرطوبي Moisture Content “θ” المحتوى الرطوبي على أساس الكتلة =كتلة الماء ÷ كتلة الأرض الجافة تماما لذا يعبر عن المحتوى الرطوبي إما على أساس الكتلة θm أو على أساس الحجم .θv Mw Ms θm= المحتوى الرطوبي على أساس الحجم =حجم الماء ÷ الحجم الكلى للأرض Vw Va +Vw +Vs Vw Vt θv = = = =

18. درجة التشبع”S” Saturation Percentage درجة التشبع = حجم الماء ÷ حجم المسام بالأرض درجةالتشبع = المحتوى الرطوبي في أي وقت ÷ المحتوى الرطوبى عند التشبع Vw Vv S = θ w θw(sat.) θ v θ v (sat.) S= =

19. هو دليل يعبر عن نسبة حجم الماء إلى حجم المسام الكلي بالأرض. • قيمته تتراوح من صفر عند الجفافالتام إلى 100% في حالة التشبع. • العلاقة بين المسامية والمسامية الهوائية و المحتوى الرطوبي: Ea = E- θv = E(1-S)

20. مثــــال وتدريب محلول • استخدمت اسطوانة لأخذ عينات طبيعية من التربة ذات قطر 10سم وارتفاع 10سم وكان وزن الأرض Mt 1.45كجم ووزن الأرض بعد تجفيفها على 105°م لمدة 24 ساعة Ms 1.2كجم احسب الآتي: • 1- الكثافة الظاهرية. • 2- المسامية. • 3- المحتوى الرطوبي عند التشبع ودرجة التشبع. • 4- المحتوى الرطوبي على أساس الوزن و الحجم معبرا عنه كعمق الماء. • 5- المسامية الهوائية. • 6- نسبة المسام. • 7- وزن الفدان لعمق 80سم من الأرض وحجم الماء به.

21. الحــــ(1)ــــل D=10 cm = 0.1 m r = 0.1/2 = 0.05 A= πr2 = (22/7) . (0.05)2 = 7.85 x 10-4 m3 Ms = 1.2 Kg Mw = 1.45 – 1.2 = 0.25 Kg 1- calculate Bulk Density: ρb= Ms/Vt = [(1.2)/(7.85 x 10-4)] = 1529 Kg m-3 2- Calculate porosity: E= 1- ( ρb/ ρs) = 1- (1529/2650) = 0.423 = 42.3 %

22. 3- Caculate Moisture Content and Saturation Percentage: Vw = Mw/ ρw = (0.25/1000)=2.5 x 10-4 m3 θm = Mw/Ms = 0.25/1.2 = 0.208 = 20.8% θv = Vw/Vt = (2.5 x 10-4)/(7.85 x 10-4) = 0.318 = 31.8 % De = Vw/A = (2.5 x 10-4)/(7.85 x 10-3) = 0.032 m = 3.2 cm E = 0.423=42.3% 4-Calculate Depth of water (De): S = [(θv)/(E-θv sat.)] = 0.318/0.423=0.75=75%

23. 5-Calculate Air Porosity: Ea=E- θv = E (1-S) 0.423-0.318 = 0.105 =10.5% 6- Calculate Void Ratio : e = [(E)/(1-0.423)=0.733 7-Calculate Weight of Feddan &Water volume: Feddan area = 4200m2 Vt feddan = 4200 x 0. 8 = 3360 m3 Vw feddan = 3360 x 0.318 = 1068.5 m3/feddan

24. ويمكن حساب المسامية و السامية الهوائية و نسبة المسام بطريقة أخرى • و ذلك بحساب حجم كل مكون على حدة: • Vw =2.5x 10-4 m3 • Vt = 7.85x10-4 m3 • Vs = Ms/ρs=1.2kg /2650 kgm3=4.53x10-4 m3 • Va = (Vt-(vs+ vw) =7.85x10-4-(2.5x10-4 +4.52x10-4) • = 8.2x10-5 m3 • E = (Vw +Va)/Vt • = 0.423=42.3% • Ea =Va/ Vt • = 0.104 =10.4% • e = (Vw + Va)/Vs • = 0.733