مطالعه تکامل خاک متاثر از اقلیم و توپوگرافی در منطقه ساردوئیه – بم (جنوب استان کرمان)

سابقه و هدف: اقلیم و توپوگرافی دو عامل مهم خاکسازی محسوب می‌شوند که پیدایش، تکامل و طبقه‌بندی خاک را تحت تاثیر قرار می‌دهند. توپوگرافی با تاثیرگذاری بر ویژگی‌هایی از جمله جهت شیب، شکل شیب، درصد شیب، میزان دریافت نزولات و نفوذ در خاک، میزان رواناب، میزان فرسایش و اختلاف در شرایط زهکشی بر تکامل خاک اثر‌گذار است. از سوی دیگر، درصد کربن آلی، مقدار و نوع رس، رنگ خاک، مقدار کربنات کلسیم، درصد اشباع بازی، عمق آبشویی و حلالیت نمک‌ها در خاک‌ ارتباط تنگاتنگی با اقلیم دارد. از این رو، هدف این پژوهش بررسی تاثیر اقلیم و توپوگرافی در تغییر خصوصیات فیزیکوشیمیایی، کانی‌شناسی و میکرومورفولوژی خاک است.مواد و روش‌ها: این پژوهش در دو منطقه ساردوئیه و بم انجام شد. منطقه ساردوئیه با میانگین ارتفاع 3500 متر از سطح دریا در رژیم رطوبتی و حرارتی زریک و مزیک قرار گرفته است؛ در حالی‌ که منطقه بم با میانگین ارتفاع 900 متر در رژیم اریدیک - ترمیک واقع گردیده است. تعداد 8 خاک‌رخ شاهد بر روی مواد مادری از نوع آذرین بیرونی با ترکیب حدواسط انتخاب، نمونه‌برداری و تشریح گردید. آنالیزهای فیزیکوشیمیایی، کانی‌شناسی و میکرومورفولوژی بر روی نمونه‌های خاک انجام شد. و خاک‌ها براساس سامانه طبقه‌بندی آمریکایی و سامانه جهانی طبقه‌بندی گردیدند. مقادیر ph، بافت خاک، هدایت الکتریکی، کربنات کلسیم معادل، ظرفیت تبادل کاتیونی و گچ اندازه‌گیری شد. 8 نمونه برای مطالعات کانی‌شناسی انتخاب شد. نمونه‌ها تحت 4 تیمار‌ اشباع‌سازی با کلرور‌منیزیم، کلرورپتاسیم، تیمار با بخار اتیلن‌گلیکول روی نمونه‌های اشباع از منیزیم و تیمار حرارتی 550 درجه سانتی‌گراد روی نمونه‌های اشباع از پتاسیم قرار گرفتند. نمودار‌های پراش پرتو ایکس تیمار‌های مختلف هر نمونه به وسیله دستگاه اشعه ایکس مدل بروکر با ولتاژ40 کیلو ولت و شدت جریات 30 آمپر تهیه گردید. آنالیز میکروسکوپ الکترونی نیز صورت گرفت. نمونه‌های دست نخورده از برخی افق‌ها برای مطالعات میکرومورفولوژی انتخاب گردید. یافته‌ها: نتایج حاکی از آن است که درصد رس، ظرفیت تبادل کاتیونی، کربن آلی، کربنات کلسیم معادل در رژیم زریک افزایش یافته؛ در مقابل در رژیم اریدیک میزان هدایت‌الکتریکی و درصد گچ افزایش نشان می‌دهد. از این رو تغییر در خصوصیات خاکی سبب تغییر در طبقه‌بندی خاک‌ها از مالی‌سول و آلفی‌سول (رژیم زریک) به اریدی‌سول (رژیم اریدیک) در سامانه آمریکایی و چرنوزم، لویسول و کلسی‌سول (رژیم زریک) به سولونچاک، ژیپسی‌سول و کمبی‌سول (رژیم اریدیک) در سامانه جهانی گردیده است. از نقاط قوت سامانه جهانی نسبت به سامانه آمریکایی توجه به طبقه‌بندی خاک‌های مدفون و استفاده از توصیف‌کننده راپتیک برای نشان دادن انقطاع سنگی است. نتایج کانی‌شناسی رسی، وجود کانی‌های ایلیت، پالیگورسکیت، کلرایت، اسمکتیت، کائولینیت، ورمیکولیت، کانی مخلوط ورمیکولیت اسمکتیت و کوارتز را نشان می‌دهد. نتایج حاکی از کاهش کانی ایلیت و افزایش مقادیر کانی ورمی‌کولیت و اسمکتیت در رژیم زریک بود؛ در حالیکه در اقلیم اریدیک مقدار کانی ایلیت افزایش نشان می‌دهد. علاوه بر این حضور همزمان کانی پالیگورسکیت و کانی مخلوط ورمیکولیتاسمکتیت را می‌توان به وجود خاک‌های پلی‌ژنتیک در منطقه نسبت داد. پدوفیچرهای غالب در مطالعات میکرومورفولوژی در رژیم زریک حاکی از پرشدگی، نادول و پوشش‌های زیر سطحی کلسیت و تشکیل پوشش رسی، پل رسی بین ذرات و کلاهک رسی متصل است. از سوی دیگر حضور توام پوشش و پرشدگی کلسیت و رس همراه با کریستال‌های منفرد گچ و صفحات درهم قفل شده نشان‌دهنده نقش اقلیم گذشته در تشکیل خاک است. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که اقلیم کنونی، اقلیم مرطوب‌‌تر حاکم در گذشته منطقه و توپوگرافی نقش کلیدی در شدت هوادیدگی، مقدار کانی‌های رسی و نوع عوارض خاک‌ساخت موجود در منطقه داشته‌اند. همچنین با توجه به عدم وجود کربنات در ماده مادری، افزایش هوادیدگی در رژیم زریک تاثیر بسزایی در دگرسانی کانی پلاژیوکلاز و افزایش کربنات کلسیم ثانویه داشته است.

Soil evolution affected by climate and topography in Sardooeyeh-Bam Region (south of Kerman)

Background and objectives: Climate and topography are two important soilforming factors that affect the genesis, evolution, and classification of soils. Topography may influence soil evolution through attributes such as the direction, shape, and percentage of the slope, the amount of precipitation, penetration, and runoff, the rate of erosion, as well as the difference in the drainage conditions. On the other hand, organic carbon, the amount and type of clay, soil color, calcium carbonate, base saturation, leaching depth, and solubility of salts in the soil are closely related to the climate. Hence, this study aimed to investigate the effect of climate and topography on changing physicochemical, mineralogical, and micromorphological properties of soil.Materials and Methods: This research focused on two regions including, Sardooeyeh and Bam. The Sardooeyeh region, with the soil moisturetemperature regime of xericmesic, is about 3500m above sea level. However, the mean elevation in the Bam region, with the aridicthermic regime, is 900m. Eight representative pedons on the extrusive igneous parent material with an intermediate composition were selected, sampled, and described. Physicochemical, mineralogical, and micromorphological analyses performed on the soil samples, and the soils were classified using Soil Taxonomy and World Reference Base for Soil Resources (WRB). Soil pH, particle size distribution, electrical conductivity, equivalent calcium carbonate, cation exchangeable capacity, and gypsum were measured, then eight samples were selected for clay mineralogy investigations. A Bruker Dh8 Advance Xray diffractometer at 30 mA and 40 kW was used to analyze the samples. Scanning electron microscopy was performed. The undisturbed soil samples from horizons were selected for micromorphological observations.Results: The results revealed the increase in the clay percentage, cationexchange capacity, organic carbon, and equivalent calcium carbonate in the elevations with the xeric regime. On the other hand, an increase in the amount of electrical conductivity and gypsum percentage in the aridic regime was determined. Thus, changes in soil properties caused different soils, including a range of Mollisols and Alfisols (xeric regime) to Aridisols (aridic regime) in the Soil Taxonomy and the Chernozems, Luvisols, and Calcisols (xeric regime) to Solonchaks, Gypsisols and Cambisols (aridic regime) in the WRB system to be classified. One of the strengths of the WRB system compared to the Soil Taxonomy is the classification of buried soils and the use of the &Raptic& qualifier to indicate the lithologic discontinuity within the pedon. The results of clay mineralogy elucidate the presence of illite, palygorskite, chlorite, smectite, kaolinite, vermiculite, smectitevermiculite interstratified minerals, and quartz. In the xeric regime, the illite mineral decreased, and vermiculite and smectite increased. However, the amount of illite increased in the aridic climate. Furthermore, the simultaneous presence of palygorskite and smectitevermiculite interstratified minerals can be the result of the presence of polygenetic soils in this region. Calcite infilling, nodule, and calcite internal hypocoating, with clay coatings, clay bridges, and link clay capping were among the dominant micromorphological pedofeatures observed in the xeric moisture. On the other hand, the simultaneous presence of calcite and clay coatings and infillings together with gypsum infillings and the interlocked gypsum plates prove the role of paleoclimate in soil formation. Conclusions: Results of this study showed that the current climate, the paleoclimate prevailing in the region, and topography have key roles on the intensity of weathering, the amount of clay minerals, and the type of pedofeatures in the region. Besides, due to the lack of carbonate in the parent material, it seems that the increase of weathering in the xeric regime part of the area significantly influenced on the alteration of plagioclase mineral which in turn, increased secondary calcium carbonate.