1. הנושא: קרקעות קרקע מהי? הגורמים יוצרי קרקע פרופיל הקרקע ומאפייניו
המורפולוגיה של הקרקע
מיון קרקעות

2. מדע הקרקע מהו – Pedology – the soil science
כיצד רואים את הקרקע אנשים מתחומי דעת שונים?
החקלאי
המהנדס
הגיאולוג
הגיאומורפולוג

3. ההתייחסות המודרנית למדע הקרקע - הרעיון הדינמי
Dokuchaev – 1883 – אבי מדע הקרקע בתבניתו המודרנית - הדינמית
הקרקע מורכבת ממספר שכבות
תכונות הקרקע משתנות עם גורמים סביבתיים:
אקלים, צמחיה, חומר מקור
הרעיון הדינמי במדע הקרקע:
קרקע: סביבה תהליכים פדוגניים מאפייני הפרופיל
Jenny – הקרקע היא גוף אנאיזוטרופי
התפוצה המרחבית של מאפייני הקרקע אינה מקרית אלא תלויה בכיוון מסוים – ציר Z.
האיאיזוטרופיות = פרופיל הקרקע

4. גוף זה מתאים את עצמו לתנאי הסובב המשתנים ללא הרף.
הגדרה: לה שלשה מרכיבים
הקרקע היא גוף אנאיזוטרופי המתפתח בתהליכי טבע שונים ממצב בראשיתי של חומר האם.
גוף זה מתאים את עצמו לתנאי הסובב המשתנים ללא הרף.
בכל שלב התפתחותה משקפת הקרקע את התכונות המהוות תוצאה של כל הגורמים שפעלו בשעת תהליך ההיווצרות - הפדוגנזה.
S = f ( p, cl, b, r, t, m)
למרכיבי הקרקע

5. מרכיבי הקרקע
פזה מוצקה – א. חומר אורגני: שיירי צמחים (litter), רקבובית (humus) – התוצר של הצטברות ופרוק של שיירי הצמחים, מיקרו ומקרו אורגניזמים. ב. חומר אנאורגני: שברי סלע אם וחומרי בליית הסלע בגדלים שונים.
פזה נוזלית – תמיסת הקרקע – המים שבין חלקיקי הקרקע המוצקים, משמשת אמצעי הובלה לחומרים מוצקים ולמומסים.
פזה גאזית – האויר בחללים שבים חלקיקי הקרקע המוצקים.
לתהליכים הפועלים ליצירתה

6. פזה נוזלית את המים שבקרקע ניתן לחלק לשלשה חלקים:
מים נימיים או מים היגרוסקופיים – שכבת מים דקיקה הנמצאת ספוחה על החלקיקים ואין אפשרות להוציאם אלא על ידי ייבוש בתנור. מים אלה אינם זמינים לצומח.
המים הזמינים – מי קיבול שדה – המים המצויים בתוך החללים שבין חלקיקי הקרקע המוצקים, אינם מתנקזים בהשפעת כוח הכובד והם זמינים לצומח.
מים העוברים את פרופיל הקרקע ומתנקזים ניקוז גרוויטטיבי לכיוון מי התהום.
חזרה למרכיבי הקרקע

7. התהליכים העיקריים הפועלים ליצירת קרקע
תשומות: מים, חומר אורגני, אבק, אורגניזמים (מיקרו, מקרו)
בליית הסלע עליו מתפתחת הקרקע
תנועת חומרים בקרקע
leaching – מעבר מים ומומסים דרך פרופיל הקרקע
eluviation – שטיפת מרכיבים דקים (מוצקים) כלפי מטה
illuviation – צבירת מרכיבים דקים
לדיאגרמת השלבים

8. שלבים ביצירת קרקע
לפרופיל קרקע אופייני

9. מורפולוגיה של הקרקע
אופקים – horizons
צבע – colour
מירקם – texture
מבנה – structure
סומך – consistence
קרומים ותצבירים –
חומר אורגני – organic matter

10. התפתחות אופקים - התמיינות
הצטברות חומר אורגני ופירוקו
גידול או הפחתה בכמות המלחים והמינרלים
שינויים מינרלוגיים והתהוות קרומים ותצבירים
פיתוח סטרוקטורות אופייניות
המשך – לפרופיל אופייני
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

11. פרופיל קרקע אופייני פרופיל הקרקע מתחלק לשלשה אופקים דיאגנוסטיים:
אופק A – אופק שטיפה
אופק B – אופק צבירה
אופק C – אופק מעבר לסלע אב
אופק O – לעיתים מציינים אופק שהוא על טוהרת החומר האורגני.
התכונות של האופקים השונים, וכן עוביים (כפי שבאים לידי ביטוי במורפולוגיה של הקרקע) הם תוצר של הגומלין בין התשומות המשתנות לפני השטח והתהליכים יוצרי הקרקע.
מתוך:
למורפולוגיה של הקרקע

12. על פי שיטת מונסל צבע של קרקע נקבע על ידי שלשה פרמטרים:
צבע הקרקע נקבע על פי סקלה סטנדרטית – טבלת הצבעים של מונסל – Munsell (1915).
על פי שיטת מונסל צבע של קרקע נקבע על ידי שלשה פרמטרים:
גוון – (hue), ערך (value), עוצמת הגוון (chroma)
hue value/chroma
המשך
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

13. צבע (המשך 1)
גוון – הצבע השליט בתחום – אורך הגל הדומיננטי של העצם הנראה. הגוונים העיקריים הם: צהוב (Y), ירוק (G), כחול (B), ארגמן (P) ואדום (R). קיימים גם גווני ביניים.
ערך – מידת ההחזרה של האור מן העצם, בתחום שבין צבע ככה מושלם (שחור) לבין צבע לבן מושלם על סקלה של 10 דרגות מכהה ללבן.
עוצמת הגוון – מידת האפרוריות או הטוהר היחסי של הצבע, על סקלה רדיאלית מאפור במרכז עד צבע נקי בהיקף.
המשך
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

14. צבע (המשך 2)
הצבע נקבע על ידי השוואה בין צבע הקרקע במצב לח (מעט) לבין טבלאות הצבעים הסטנדרטיות.
הדף הוא של צבע קרקע שהגוון שלה המוגדר כ- 10YR מספר הבא בהגדרה הוא הערך שמופיע על הסקלה האנכית ולאחר מכן עוצמת הגוון המופיעה על ציר ה- X.
הגדרת הצבע לקרקע המסומנת במלבן תהיה עם כן, 10YR 5/8
המשך – על מה מעיד הצבע
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

15. צבע (המשך 3) מה ניתן ללמוד מצבע הקרקע
מידת הבגרות של הקרקע: מידת הדמיון בין צבע הקרקע לצבע חומר האב ממנו החלה הקרקע להתפתח מעידה על משך זמן פעילותם של תהליכים יוצרי קרקע. ככל שהקרקע בוגרת יותר הדמיון בצבע לחומר האב הולך ונעלם.
תנאי השטיפה וסוג התשומות: אקלים לח וגשום, חומר אורגני רב – צבעים כהים; אקלים מדברי יבש, אבק – צבעים בהירים צהבהבים עם האדמה מועטה.
תנאי ניקוז: ניקוז לקוי – תנאים מחזרים – צבעים כחלחלים-אפורים בגלל הברזל הדו-ערכי; ניקוז טוב – תנאים מחמצנים – צבעים עם גוון אדום בגלל ברזל תלת ערכי.
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

16. מבנה - structure
יחידת המבנה הקטנה ביותר של הקרקע היא התלכיד – אגרגט – פד – ped
את תלכידי הקרקע ניתן לקבץ ל- 4 קבוצות:
1. מבנה לווחי – platy
2. מבנה אגוזי –angular blocky
3. מבנה פריזמטי או עמודי – prizmatic or columnar
4. מבנה גרגרי – granular
כאשר מאפיינים את סוגי התלכידים חשוב לציין גם שני פרמטרים נוספים:
א. גודל התלכיד: גס, בינוני, דק (טווח הגדלים ס"מ)
ב. מידת העמידות של התלכיד לפירוק (durability): חזקה, חלשה
המשך
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

17. Information provided by the USDA-NRCS Soil Survey Staff
Information provided by the USDA-NRCS Soil Survey Staff.  The diagram above is from the Field Guide published by USDA, version 1.1.
המשך לדוגמא

18. דוגמא לתלכידים
המשך

19. מבנה - structure (המשך)
ההתארגנות של מרכיבי הקרקע לתלכידים קשורה ישירות למרקם הקרקע. כלומר: ליחסים שבין המקטעים : החול – הסילט – החרסית.
כאשר אחוז החול גבוה – אין התארגנות לאגרגטים.
הגורמים המלכדים את מכיבי הקרקע:
כוחות תאחיזה בין החלקיקים הבונים את התלכיד.
ציפויים דקים של חרסיות או של תחמוצות (ברזל או מנגן) או של חומרים אורגניים. ציפויים אלה נקראים קוטנים (cutans).
תנועת המים בקרקע (כלפי מטה – בכוח הכובד וכלפי מעלה – עליה נימית) מאפשרת את יצירתם של הקוטנים בתנאי שמתקיימים התנאים המתאימים של יחסי המקטעים חול – סילט – חרסית.
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

20. הרכב הקרקע מבחינת גודל החלקיקים הבונים אותה.
מרקם – texture
הרכב הקרקע מבחינת גודל החלקיקים הבונים אותה.
חלקיק חרסית
חלקיק סילט
קטע מקוטרו של חלקיק חול עדין
חצצים - > 2 mm
חול – mm
סילט – mm
חרסית - < mm
יחסי הגודל בין גודלי הגרגר של קרקע
המשך – משולש המרקם
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

21. מרקם – texture (המשך)
המרקם של קרקע נקבע על פי האחוזים לפי משקל של שלשת המקטעים של גודלי הגרגר.
המשך
מתוך:
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

22. מרקם – texture - קולואידים
קולואידים – חלקיקים קטנים מ- 1 מיקרון, בעלי שטח פנים סגולי גדול מ- 25 מ2 לגרם קרקע, אינו מסיס ובעל טעינה חשמלית על שטח הפנים (חרסיות וחומר אורגני).
שטח פנים סגולי – שטחם הכולל של חלקיקי הקרקע הבודדים בגרם אחד של קרקע יבשה.
שטח פנים סגולי תלוי בשני גורמים:
גודל החלקיק: שטח הפנים נמצא ביחס הפוך לגודל החלקיק. ירידה בגודל – עליה בשטח הפנים.
צורת החלקיק: לחלקיקים שטוחים שטח פנים גדול יותר מאשר לחלקיקים עגולים.
ככל שעולה שטח הפנים הסגולי כן עולה קיבול הקטיונים החליפים.
המשך למינרלי חרסית
למורפולוגיה של הקרקע

23. מרקם – texture שטח פנים סגולי כתלות בגודל
שטח פנים סגולי גדול
שטח פנים סגולי קטן
המשך
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

24. מרקם – texture שטח פנים סגולי כתלות בצורה
שטח פנים סגולי גדול
שטח פנים סגולי קטן
המשך
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

25. יחידות היסוד של מינרלי החרסית
  Silicate clay minerals
        a.  building blocks
    
מתוך:
המשך למבנה T-O

26. דוגמא למינרל בעל מבנה T-O
      a.  example of 1:1 type mineral- Kaolinite
מתוך:
למבנה T-O-T

27. מבנה T-O-T ii. 2:1 type minerals- general structure
מתוך:
המשך לדוגמא

28. דוגמא למינרל בעל מבנה T-O-T
מבנה המונטמורילוניט
מתוך:
למטען השלילי של הקולואידים

29. מהו מקור המטען החשמלי השלילי במינרלי החרסית?
חוסר איזון חשמלי בתוך המבנה הגבישי עצמו כתוצאה מהחלפת יון עם מטען נמוך ביון עם מטען גבוה. בשכבת הטטרהדרונים מוחלף יון הצורן – Si4+ ביון אלומיניום Al3+ או ביון ברזל תלת ערכי Fe3+ . בשכבת האוקטהדרונים מוחלף האלומיניום Al3+ ביון Fe2+ או 2+ Mg או Zn .
שבירה של קצות המינרלים.
רמת ה- pH
מטענים עודפים אלה מושכים אליהם קטיונים המצויים בתמיסת הקרקע ומכתיבים את קיבול הקטיונים החליפיים – CEC (Cation Exchange Capacity).
CEC
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

30. קיבול קטיונים חליפים - CEC
מדד ליכולתם של הקולואידים (חרסיות וחומר אורגני) בקרקע לספוח אליהם קטיונים
מחזיק יונים מסיסים בתוך הקרקע ואינו מאפשר להם להישטף לעומק.
הקטיונים הספוחים הם מקור המזון לצומח.
עליה ב- pH מעלה את קיבול הקטיונים החליפים.
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

31. סומך - Consistence
מדד לעמידותם של תלכידי הקרקע והתנגדותם לדפורמציה או פרור.
מבחינים בין מצב לח ומצב יבש של הקרקע.
הבדיקה היא על פי מידת הלחץ שמפעילים על תלכיד הקרקע המצוי בין שתי אצבעות. המושגים לתאור:
שפיך, פריך, מסיבי, קשה, רפה, צמיג, פלסטי.
למורפולוגיה של הקרקע

32. קרומים ותצבירים –
קרומים ותצבירים נוצרים כתוצאה משקיעה של מלחים המצויים כתמס בתוך מי הקרקע, אם הגעת התמיסה לרוויה במלח מסויים או כתוצאה מהתאדות המים.
המצאות קרומים ותצבירים של מלחים בפרופיל הקרקע תלויה במידת השטיפה, כלומר היא תלויית אקלים.
גודל התצבירים מראה על משך הזמן בו התקיימו תנאי הסביבה המאפשרים יצירת התצבירים.
הימצאותם של תצבירים שתנאי היווצרותם אינם תואמים את התנאים הקיימים – עדות לשינויי אקלים.
לתצבירי גיר
לגבס
חזרה למורפולוגיה של הקרקע

33. הצטברות CaCO3
חזרה לתצבירים

34. הצטברות גבס והתעוותות כתוצאה מהרטבה
חזרה לקרומים

35. פליאוסולים – עדויות לשינויי אקלים
פליאוסולים – עדויות לשינויי אקלים? או אולי רק לשינויים בקצב אספקת הלס לנגב?
הצטברות של CaCO3 יכולה להתרחש בתנאי גשם של מ"מ ומעלה ובעומק של כ-50 ס"מ.
על מה מעיד קיומם של תצבירי גיר בעומק רב יותר כאשר מעליהם שכבה נטולת גיר?
חתך הקרקעות בנתיבות, צילום רבקה אמית
למורפולוגיה של הקרקע

36. קרקעות טרה רוסה – על סלע גיר קשה או דולומיט

37. תופעת הביו-טורבציה למה גורמת תופעת הביו-טורבציה? ערבוב בין אופקי הקרקע
העלאת חומרים (הן חומרי בלית והן מלחים) משכבות קרקע עמוקות אל פני השטח.
יצירת "צנרת" לחדירת מים לעומק.
לתמונות מאזור שדה בוקר

38. פעילות האיזופודים בשדה בוקר
צינור לעומק הסלע ולאחר גשמים מלא במים.
"קוביות" האיזופודים, חומר מוכן להסעה
צילום: אהרון יאיר

39. עומק הרטבה קטן באזורי מדבר וצבעים בהירים
עומק הרטבה קטן באזורי מדבר וצבעים בהירים

40. קרקע טרה רוסה שהוסעה והושקעה במקום אחר ממקום היווצרותה

41. צבעים שונים לקרקעות
תנאי שטיפה טובים פחות, סלע אב קרוב לפני השטח, מעט האדמה.
צבעים אדומים – תנאי חימצון ושטיפה טובים

42. קרקע של מלחה – מי תהום גבוהים

43. קרקע בתנאים מחזרים קרקע מאיזור ביצות בבריטניה.
החלק התחתון של הקרקע בעל צבע אפור –כחלחל מעיד על תנאי חיזור.
מתוך:

44. מרקם – הקבוצות העיקריות מתוך משולש המרקם
הקולואידים