תלכיד קרקע

תלכיד קרקע (soil aggregate) הוא מקבץ של חלקיקי קרקע משניים הנמשכים אחד לשני בכוח גדול יותר מחלקיקים אחרים בסביבתם כתוצאה מסוכני מלטה (cementing agents) וכוחות תילכוד. כוחות שבירה ותלכוד הפועלים על חלקיקי הקרקע מביאים להקבצות של חלקיקים בקרקע שטח מוגדר המובל מסביבתו, ושניתן להבחין בו בעין בלתי מזוינת. מאפיינים חשובים של תלכידי קרקע כוללים גודל, דחיסות, יציבות, מבנה והשפעתם על נוזלים, תמיסות, קולואידים וחום. תהליך האגרגציה הוא בעל חשיבות רבה לתכונות הקרקע, ולכן חקר תלכידי קרקע חשוב למגוון תחומים. חקר תלכידי הקרקע יכול לשפוך אור על יציבות הקרקע באזור מסוים, ולסייע בבחירת שיטות גידול לחקלאות (לדוגמה, חריש או שימוש בתוספים אורגניים). כמו כן, ניתוח והבנת מנגנוני ההיווצרות של תלכידי קרקע והשפעתם על יציבותה חשובים להבנה של בליית ואטימות הקרקע, ולכן בעלי חשיבות תכנונית והנדסית. כוחות תלכוד (aggregation forces) מושפעים ממגוון תכונות פיזיקליות, כימיות וביולוגיות של הקרקע וסביבתה). ישנם שלושה כוחות עיקרים המסייעים בתהליך התלכוד: דחיסה (compression), מתיחה (tensile) וגזירה (shear): דחיסה (compression)- דחיפה של חלקיקים אחד לשני בתהליכים שונים, כגון כוח הכובד של מישור קרקע גבוה יותר ממישור ההיווצרות של התלכיד. מתיחה (tension)- הפרדה של חלקיקים זה מזה. גזירה (shear)- כוח הפועל במקביל למישור הלחץ, ויוצר לחץ בשני כוונים מנוגדים על שטח הקרקע. תלכידי קרקע נוצרים כתוצאה מתהליכי תלכוד ושבירה, וכן כוחות משיכה ודחייה, היוצרים כוחות קוהזיביים (ראו קוהזיה) על מרקם הקרקע. כוחות אלה, הפועלים על החלקיקים שבקרקע, מייצרים תנאים בהם החלקיקים נמשכים אחד לשני בתחום מוגדר. תלכידים נוצרים באופן טבעי במרבית סוגי הקרקע. מאפיינים פיזיקליים חשובים כוללים גודל, צפיפות, יציבות ומבנה המשפיעים על הסעה של נוזלים, תמיסות, קולואידים וחום. ניתן לחלק את גורמי ההיווצרות לשלושה: גורמים פיזיקליים, גורמים כימיים וגורמים ביולוגיים. שורשים - נוכחות של שורשים בתוך הקרקע משמשמים למעשה כ"סוכן כפול" לדרגת יציבות הקרקע: היא יכולה לפגוע (לדוגמה על ידי שבירה והחלשה הקשרים הנוצרים בין החלקיקים, או על ידי הפחתת ריכוז המים בקרקע) או לתרום (לדוגמה, על ידי הידוק הקרקע או פליטת פחמן). קפיאה והפשרה (frost and thawing) - שינוי הסביבה האקלימית של הקרקע הוא גם כן גורם חשוב ביצירה תלכידים. במצב של קפיאה, התייצבות התלכיד תלוי בעיקר בהתרחבות של המים שבתוך הקרקע כאשר הם קופאים (ראו האנומליה של המים). ישנה חשיבות גם למיקום הקפיאה: אם היא נוצרת בתוך האגרגט, עליית הלחץ הפנימי תביא למצב של חוסר יציבות, ומצב של היווצרות הקפיאה מחוץ לאגרגט תיצור לחץ חיצוני אשר יסייע לתהליך האגרגציה.. כמו כן, מחקרים הראו כי גם קצב קפיאת הקרקע ישפיע על התייצבות התלכיד: כאשר מחזור ההקפאה-הפשרה (freeze and thaw cycle) מהיר האגרגציה תהיה ללא השפעה, אולם במחזור הקפאה-הפשרה איטי ישנה סבירות גבוהה יותר להיווצרות תלכידים. בנוסף, הפשרה של הקרקע מביאה להתרופפות היציבות התלכידית בשל פוטנציאל אירוזיה גבוהה לאחר שהקרקע מפשירה. מים - נוכחות של מים בקרקע איננה רק גורם פיזיקלי אלא גם סוכן כימי להכשרת התנאים להיווצרות תלכיד. בעקבות חשיפה של קרקע להרטבה חודרים חומרים כימיים שונים, כגון ברזל, קלציום קרבונט והומוס (רקבובית) המשמשים כסוכני מלטה (cementing agents). חרסית (clay) - ריכוז חרסית בקרקעות הוא עוד פקטור חשוב בהתייצבות של קרקע והתפתחות אגרגטים. החרסית משמשת כסוכן מלטה בין חלקיקי הקרקע בעיקר בשל מאפיינים כימו-פיזיקליים אשר מעודדים קוהזיביות (ראה קוהזיה) והתלכדות החלקיקים. קרקעות בריכוזי חרסית שונים תהיינה "רגישות" לאגרגציה בשל נטייתם של חלקיקי חרסית במיוחד להפתתה (Flocculation). ההפתתה מושפעת בעיקר מריכוזי האלקטרוליטים, רמת החומציות ואחוז הנתרן בקרקע. כמות החרסית בקרקע והמאפיינים הכימיים הללו משפיעים על התייצבות הקרקע והיווצרות תלכידים. מינרלוגיה- מרכיב נוסף ביציבות התלכיד הוא ההרכב המינרלוגי של החרסית כמינרל. אף על פי שהשפעת החרסית על היווצרות תלכידים איננה חד משמעית, ההנחה היא שקרקעות בעלות אחוז חרסית גבוה ינטו פחות לתילכוד. מלבד החרסית, גם נוכחות של גבס וקלציום קרבונט צוינו כבעלי חשיבות לתהליך התלכוד. שורשים- ראו "גורמים פיזיקליים". חומרים אורגניים בקרקע - חומרים שונים בקרקע הנוצרים לרוב בעקבות פירוק של חומרים אורגניים על ידי מיקרו-אורגניזמים שונים (ריקבון), הידועים באופן כולל יותר כSoil Organic Matter, משפיעים על תהליך האגרגציה בדרכים שונות. לדוגמה, שאריות של צמחים מתים מהוות מעין שכבת מגן לקרקע ובכך מונעות ממנו חשיפה לכוחות בלייה וסחיפה. דרך נוספת שבה חומרים אורגניים משפיעים על הקרקע בצורה עקיפה הן אפשור של תנאים נוחים למיקרופאונה (כגון חיידקים ופטריות), ומאקרו-פאונה (כגון תולעים ורימות), אשר מגדילים את הנקבוביוּת (porosity) של הקרקע ומאפשרים חדירה של מים. להוציא המרכיבים הטבעיים שהוזכרו, ישנה גם חשיבות רבה לפעילות האדם והשפעתו על הקרקע. פעולות כגון חריש, תנועת רכבים ורעייה משפיעים על מבנה הקרקע והפוטנציאל להיווצרות תלכידים. לדוגמה, פעולת חריש מורידות את רמת הנקבוביות של הקרקע ומונעות ממים להצטבר בחללים ובכך לסייע לתלכוד. כמו כן, לחץ מכני כתוצאה מתנועת רכבים ובעלי חיים מפרק את תלכידי הקרקע הקיימים. תלכידי הקרקע הם אחד הגורמים החשובים ליציבות קרקע. קרקע בעלת ריכוז תלכידים גבוה תחשב קרקע שאיננה רגישה לבליה, סחיפה ולגלישת קרקע, ולכן בעלת פוטנציאל חקלאי ותעשייתי גבוה. Nimmo, J.R., 2004, Aggregation: Physical Aspects, in Hillel, D., ed., Encyclopedia of Soils in the Environment: London, Academic Press. Aggregate Stability Dynamics as Affected by Soil Temperature and Moisture Regimes Author(s): H. Lavee, P. Sarah and A. C. ImesonSource: Geografiska Annaler. Series A, Physical Geography, Vol. 78, No. 1 (1996), pp. 73-82Published by: Wiley on behalf of the Swedish Society for Anthropology and GeographyStable URL: http://www.jstor.org/stable/521136 . The Influence of Frost Action on Soil-Aggregate Stability Author(s): Rorke B. BryanSource: Transactions of the Institute of British Geographers, No. 54 (Nov., 1971), pp. 71-88Published by: The Royal Geographical Society (with the Institute of British Geographers)Stable URL: http://www.jstor.org/stable/621363 . Oztas, T., & Fayettorbay, F. (2001, November 30). Effect of freezing and thawing processes on soil aggregate stability. Esevier Bryan, R:Transactions of the Institute of British Geographers, No. 54 (Nov., 1971), pp. 71-88 Bryan, R:Transactions of the Institute of British Geographers, No. 54 (Nov., 1971), pp. 71-88 Oztas, T., & Fayettorbay, F. (2001, November 30). Effect of freezing and thawing processes on soil aggregate stability. Esevier E. Amézketa (1999) Soil Aggregate (Stability: A (Review, Journal of Sustainable Agriculture, 14:2-3, 83-151 E. Amézketa (1999) Soil Aggregate (Stability: A (Review, Journal of Sustainable Agriculture, 14:2-3, 83-151, E. Amézketa (1999) Soil Aggregate (Stability: A (Review, Journal of Sustainable Agriculture, 14:2-3, 83-151 E. Amézketa (1999) Soil Aggregate (Stability: A (Review, Journal of Sustainable Agriculture, 14:2-3, 83-151 Transactions of the Institute of British Geographers, No. 54 (Nov., 1971), pp. 71-88 Oztas, T., & Fayettorbay, F. (2001, November 30). Effect of freezing and thawing processes on oil aggregate stability. Esevier