3. العوامل المؤثرة في انجراف التربة

تختلف العوامل المؤثرة في مدى تعرض التربة للانجراف حسب الآلية التي يتم بها انجراف التربة.

أ. العوامل المؤثرة في انجراف التربة بالمياه

هناك العديد من العوامل المؤثرة في معدل انجراف التربة بالمياه، منها ما هو متعلق بطبيعة الأمطار الساقطة، ومنها ما هو متعلق بطبيعة التربة نفسها وتركيبها، ومنها ما هو متعلق بطبغرافية المنطقة، ومنها ما هو متعلق بالغطاء النباتي، ومنها ما هو متعلق بالنشاط البشري.

(1) حجم قطرات المطر Rain drop size

كلما ازداد حجم قطرات المطر الساقطة ازدادت الطاقة الحركية المحمولة فيها، لأن الطاقة الحركية للجسم تساوي حاصلة ضرب كتلة الجسم في مربع سرعة الجسم المتحرك، ومن ثم تكون قدرة قطرات المطر أكبر على جرف التربة العارية من الغطاء النباتي، حيث تزداد كمية حبيبات التربة المتطايرة من ارتطام قطرة المطر، وتزداد المسافة التي تقفز إليها هذه الحبيات المتطايرة.

(2) غزارة انهمار المطر Rainfall intensity

غزارة المطر عبارة عن كمية المطر الساقطة على مساحة محددة من سطح الأرض خلال زمن محدد.

وكلما ازدادت غزارة انهمار المطر ازداد معدل انجراف التربة، بسبب زيادة كمية الجريان السطحي فوق سطح التربة. فالمطر عندما يسقط على سطح التربة إما أن يتسرب إلى داخل التربة وهو ما يعرف بالرشح أو التشرب، أو يبقى على سطح التربة، ومن ثم يسيل نحو أسفل المنحدر وهو ما يعرف بالجريان السطحي. وكلما ازدادت غزارة المطر بالنسبة لمعدل تسرب الماء داخل التربة، ازداد معدل الجريان السطحي فوق سطح التربة ومن ثم ازدادت قدرته على جرف التربة.

(3) نفاذية التربة Soil permeability

كلما ازدادت نفاذية التربة ازدادت كمية المطر المتسربة إلى داخل التربة على حساب الكمية التي تكون الجريان السطحي فوق التربة، وبالتالي يقل معدل انجراف التربة بهذه المياه الجارية فوق سطح التربة.

ويقصد بنفاذية التربة مقدرتها على توصيل الماء، أو سهولة حركته، في فراغاتها. وتعتمد هذه النفاذية على المسامية، وحجم الفراغ الواحد، ومدى اتصال الفراغات بعضها ببعض.

وإذا كانت الفراغات في التربة غير متصل بعضها ببعض، فإن النفاذية تكون منخفضة، حتى لو كانت المسامية عالية، وحجم الفراغ الواحد كبيراً. كما أنه ليس، بالضرورة، أن الترب الأعلى مسامية، هي الأعلى نفاذية؛ لأنه يجب أن يتلازم ازدياد المسامية واتساع حجم الفراغ الواحد. ولذلك، فأن التربة الطينية، الأعلى مسامية من الترب الرملية، تكون أقل منها نفاذية؛ لأن حجم الفراغ الواحد، في الأولى، صغير جداً؛ ما يجعل الاحتكاك يستنفد جزءاً كبيراً من الطاقة، ويحد من سرعة حركة الماء. وهناك العديد من العوامل، التي تتحكم في حجم الفراغ الواحد في التربة، ومن ثم، في نفاذيتها. وأهمها ما يلي:

(أ) حجم حبيبات التربة

لا يؤثر حجم حبيبات التربة في مساميتها، إذا تساوت العوامل الأخرى، مثل طريقة تراصّ الحبيبات، ومدى تجانسها؛ إلا أنه كثير التأثير في نفاذيتها؛ لأنه كلما صغر حجم حبيباتها، صغر حجم الفراغ الواحد؛ والعكس صحيح (انظر شكل تأثير حجم حبيبات التربة على نفاذية التربة).

(ب)  طريقة تراصّ حبيبات التربة

طريقة تراصّ حبيبات التربة، تؤثر في مساميتها، ونفاذيتها معاً. ففي التراصّ المكعبي Cubic، تكون المسامية عالية، وحجم الفراغ الواحد كبير؛ ما يجعل النفاذية عالية. أما إذا تراصّت حبيبات التربة، على شكل سداسي موشوري Rhombohedral، فإن مساميتها تنخفض، ويصغر حجم الفراغ الواحد؛ ما يجعل نفاذيتها منخفضة (انظر شكل طريقة رص حبيبات التربة).

(ج) مدى تجانس حجم حبيبات التربة

يؤثر مدى تجانس حجم حبيبات التربة، في كل من نفاذيتها ومساميتها؛ إذ كلما كان حجم الحبيبات أكثر تجانساً، كانت مسامية التربة عالية، وحجم الفراغ الواحد كبيراً؛ ما يجعل نفاذيتها عالية. وإذا كان حجم الحبيبات غير متجانس، فإن الأصغر حجماً منها، تسد الفراغات بين كبيراتها؛ ما يحد من مسامية التربة، ويقلل من حجم الفراغ الواحد؛ فيضيق نفاذيتها (انظر شكل تجانس حجم حبيبات التربة).

(د) مدى اتصال مسام التربة

إذا لم يكن هناك اتصال بين مسام التربة، فإن الماء، لا يستطيع الحركة في هذه المسام المسدودة. وهو ما يعتري، عادة، الصخور؛ إلا أنه قد ينتاب التربة، بسبب انسداد بعض مساماتها بالمواد اللاحمة، مثل: السليكا SiO2، والكلس CaCO3، وأكاسيد الحديد Fe2O3، والجبس CaSO4. 2H2O.

وعادة تكون الترب الرملية عالية النفاذية مما يقلل من نسبة الجريان السطحي لماء المطر فوق سطح التربة في الترب الرملية وبالتالي انخفاض احتمال انجرافها. أما الترب الطينية فتكون نفاذيتها، عادة، مدنية ما يجعل نسبة المطر التي تصرف على شكل جريان صفائحي أو في مسيلات فوق سطح التربة تزداد على حساب نسبة ماء المطر المتسرب إلى داخل التربة، ومع ازدياد نسبة الجريان السطحي في الترب الطينية تزداد فرص انجراف التربة مع هذه المياه الجارية فوق سطح التربة.

(4) حجم حبيبات التربة Particle size

كلما ازداد حجم حبيبات التربة ازدادت كتلتها، ومن ثم صعب على المياه الجارية فوق سطح التربة جرفها، وذلك راجع إلى زيادة قوة مقاومة هذه الحبيبات.

قوة المقاومة = وزن الحبيبة × جتا زاوية الانحدار × معامل الاحتكاك

وزن الحبيبة = كتلة الحبيبة × التسارع بالجاذبية الأرضية

لذلك يكون هناك تناسباً عكسياً بين معدل انجراف التربة وحجم حبيبات التربة إذا تساوت الظروف الأخرى. فنجد أن الترب التي يكون سطحها يغطى بفرشاة من الحصبى والحصيات تكون مقاومة للانجراف بالمياه الجارية، والعكس صحيح، بالنسبة للترب التي يكون قوام طبقتها السطحية ناعم.

(5) التحام حبيبات التربة

يزيد تلاحم حبيبات التربة من مقاومتها للانجراف بالمياه الجارية، لأن هذا التماسك سواء بالمواد العضوية أو الأملاح أو المعادن الطينية يحول دون اقتلاع هذه الحبيبات مع الماء الجاري. لذلك، نجد أن الترب المفككة سواء كانت مفككة بشكل طبيعي بسبب فقرها بهذه المواد اللاحمة أو مفككة بفعل الإنسان أكثر عرضة للانجراف بالجريان السطحي.

(6) انحدار السطح Slope

كلما ازدادت زاوية انحدار السطح ازداد معدل انجراف التربة سواء من طريق القفز بتأثير قطرات المطر الساقطة أو من طريق المياه الجارية فوق سطح التربة. فزيادة الانجراف الناتج عن قطرات المطر الساقطة راجع إلى أن المسافة التي تقفزها الحبيبات المتطايرة في اتجاه المنحدر تزداد مع ازدياد زاوية الانحدار (انظر شكل زاوية انحدار سطح التربة). أما زيادة انجراف التربة بالمياه الجارية مع زيادة زاوية انحدار التربة فيرجع إلى ازدياد قوة دفع الماء الجاري الذي تتناسب طردياً مع جيب زاوية الانحدار.

إضافة إلى تدني مقاومة حبيبات التربة للانجراف التي تتناسب تناسباً طردياً مع جيب تمام زاوية الانحدار.

قوة المقاومة = وزن الحبيبة × معامل الاحتكاك × جيب تمام زاوية الانحدار

لذلك نجد أن ترب المناطق الجبلية ذات الانحدار العالي تعاني كثيراً من انجراف التربة ما لم يكون هناك إجراءات مضادة لتخفيف انحدار السطح مثل بناء المدرجات على السفوح الجبلية المنتشر كثيراً في مثل هذه المناطق الجبلية كتلك المنتشرة منذ قدم الزمان في منطقة عسير الجبلية بجنوب غرب المملكة العربية السعودية ومرتفعات اليمن.

(7) طول المنحدر Slope Length

يؤثر طول المنحدر على معدل انجراف التربة من طريق تزايد كمية الجريان السطحي كلما اتجهنا أسفل المنحدر والتي بدورها تزيد من معدل انجراف التربة، خاصة وأن قدرة دفع السيل تتناسب تناسباً طردياً مع عمقه، كما هو واضح في المعادلة في الفقرة أعلاه.

(8) شكل المنحدر Slope Shape

يقصد بشكل المنحدر النمط الذي تتغير به درجة الانحدار على طول المنحدر. فتكون التعرية كبيرة في المنحدرات المحدبة Convex (معدل انجراف التربة من المنحدر المحدب)، حيث إن درجة الانحدار تبلغ أقصاها عند أسفل المنحدر التي تكون فيها كمية الجريان السطحي قد زادت. أما المنحدرات المقعرة Concave فيكون معدل انجراف التربة فيها أقل لأن الجزء من المنحدر الأكثر انحداراً يقع في أعلى المنحدر قبل أن تزداد كمية الجريان السطحي (انظر شكل معدل انجراف التربة من المنحدر المقعر).

(9) الغطاء النباتي

يساعد الغطاء النباتي على خفض معدلات انجراف التربة بشكل كبيرة، ويتناسب ذلك طردياً مع كثافة هذا الغطاء. فالغطاء النباتي يمنع قطرات المطر الساقطة من الارتطام بسطح التربة وبذلك يكون قد حال دون انجراف التربة من طريق الحبيبات المتطايرة من ارتطام القطرات بسطح التربة. كذلك يعمل الغطاء النباتي على زيادة تماسك التربة ومقاومتها للتعرية من طريق شبكة الجذور، أما الجزء العلوي من النبات فوق سطح التربة فيعمل على الحد من سرعة الجريان السطحي وبالتالي يخفض قدرته على جرف التربة كما أن جذور النباتات تساعد على إيجاد مسام كبيرة داخل التربة ما يزيد من نفاذية التربة وبالتالي زيادة الجزء المتسرب من الأمطار داخل التربة على حساب الجريان السطحي وهو ما يحد من معدل انجراف التربة. لذلك نجد أن مناطق الغابات التي تم قطع أشجارها من أجل بيع الأخشاب أو من أجل الزراعة مكانها تعاني بشكل كبير من انجراف التربة، حيث يُعد من أهم عوامل التصحر في العالم. كذلك نجد أن الحقول الزراعية التي تكون عارية من الغطاء النباتي بعد الحصاد وقبل اكتمال نمو المحصول الجديد تتعرض لانجراف التربة بشكل كبير، خاصة إذا توافقت هذه الفترة مع الموسم المطير.

(10) حرث التربة

عندما يتم حرث التربة بالجرارات من أجل زراعة المحاصيل فإن التربة تكون أ:ثر عرضة للانجراف بالمياه الجارية لأن الحرث يقلل من التحام وتماسك حبيبات التربة. وتبرز مشكلة انجراف التربة بسبب الحرث بشكل كبير في المناطق الجبلية حيث تكون درجة انحدار السطح عالية. وتتفاقم هذه المشكلة عندما يتزامن موعد الحرث مع موسم سقوط الأمطار الغزيرة.

ب. العوامل المؤثرة في انجراف التربة بالرياح

تتحكم عدة عوامل في معدل انجراف التربة بالرياح، فمن هذه العوامل ما هو متعلق بخصائص الرياح، ومنها ما هو متعلق بطبيعة التربة نفسها خاصة خصائصها الفيزيائية، ومنها ما هو متعلق بنوعية الغطاء النباتي وكميته، ومنها ما هو متعلق بالنشاط البشري وممارساته لتدمير أو الحفاظ على التربة.

(1) سرعة الرياح Wind speed

عندما تهب الرياح على سطح التربة المكونة من حبيبات غير متماسكة، فإن هناك سرعة حدية تبدأ عندما حبيبات التربة في التحرك. وهذه السرعة الحدية التي تبدأ عندها حركة الحبيبات تعتمد على قطر الحبيبة وكثافتها وكثافة الهواء.

السرعة الحرجة =

 

 

وهذه العلاقة الرياضية لا تنطبق على حبيبات التربة التي يقل قطرها عن 0.1 مليمتراً لأن قوى التلاحم بين هذه الحبيبات الصغيرة تكون كبيرة، ولأن خشونة سطح التربة المكونة من هذه الحبيبات الصغيرة يكون متدنياً. كما أن هذه العلاقة الرياضية تتوقف عندما يزيد قطر الحبيبة عن 0.84 مليمتراً حيث لا يمكن للرياح تحريك هذه الحبيبة لوحدها، إنما تحتاج إلى قوة إضافية مستمد من اصطدام حبيبات التربة الأقل حجماً القافزة بالرياح (انظر شكل السرعة الحرجة للرياح).

(2) حجم حبيبات التربة Particle size

كلما ازداد حجم حبيبات التربة ازدادت مقاومتها للانجراف بسبب الزيادة في الوزن المصاحب لذلك. وحيث إن قدرة الرياح محدودة في حمل أو تحريك المواد على سطح التربة فإن الحبيبات الدقيقة مثل الطين والغريت هي التي يتم تعليقها في الهواء أثناء هبوب الرياح، أما الرمل فلا تستطيع الرياح حمله إنما تحركه من طريق القفز أو الدحرجة فوق السطح، ومع تزايد حجم الحبيبات أكبر من حجم الرمل، فإن الحصباء الصغيرة لا تتحرك إلا من طريق الدحرجة فوق السطح، أما الحبيبات الأكبر من ذلك فإن الرياح لا تستطيع جرفها. لذلك نجد أن كثير من المناطق قد جرفت الرياح مواد التربة الناعمة منها ثم توقفت عملية الانجراف بعد أن أصبح السطح مغطى بفرشاة من الحصى الذي كان متفرقاً بين مواد التربة الناعمة التي تم تذريتها بالرياح، وذلك فيما يعرف بظاهرة الحماد (انظر شكل توقف التذرية).

(3) رطوبة التربة Soil moisture

تتناسب رطوبة التربة تناسباً عكسياً مع سهولة تذرية الرياح لحبيبات التربة، فكلما ازدادت رطوبة التربة في المنطقة السطحية كلما ازداد تماسك هذه الحبيبات مع بعضها البعض ما يقلل من فرصة الرياح في انتشالها أو دحرجتها. لذلك نجد أن التعرية الريحية تتلاشى في المناطق الصحراوية بعد العواصف المطرية وفي المناطق التي تكون رطبة تربتها نظراً لقربها من المياه الجوفية التي تجذب إلى سطح التربة بواسطة الخاصية الشعرية (انظر شكل توقف التذرية عند مستوى المنطقة الرطبة).

(4) تصلب قشرة التربة بالأملاح Soil Surface crusting

في بعض المناطق الصحراوية يكون هناك إمداد مستمر من المياه الجوفية أو مياه الري الزراعي للتبخر من سطح التربة، ما يجعل الأملاح تتركز في محلول التربة إلى أن تصل إلى درجة التشبع ومن ثم الترسب في فراغات التربة على شكل مادة لاحمة مكونة قشرة سطحية تتسم بالتماسك، ما يجعلها مقاومة لانجراف التربة بالرياح، كما هو الحال في السبخات.

(5) كثافة الغطاء النباتي Vegetation cover

يعمل الغطاء النباتي على الحد من انجراف التربة بالرياح من طريق عدة آليات. فكلما ازدادت كثافة الغطاء النباتي ازداد احتكاك الرياح وبالتالي انخفضت سرعتها في الطبقة القريبة من سطح التربة وبالتالي قلت قدرتها على تذرية مواد التربة. كذلك تعمل جذور النبات على تماسك التربة ما يزيد من مقاومتها لعمليات التذرية بالرياح. أما الآلية الثالثة يحد بها الغطاء النباتي من انجراف التربة بالرياح فتمثل في حجزها لحبيبات الرمل القافزة والمتدحرجة بواسطة الأغصان والأوراق، ما يقلل من معدل الانجراف.

(6) تدمير الإنسان لسطح التربة المستقرة

لقد تزايدت معدلات انجراف التربة بالرياح مؤخراً في المناطق الصحراوية القريبة المدن ومناطق الاستقرار والنشاط البشري بسبب تدمير الطبقات السطحية للتربة التي قد وصلت إلى مرحلة استقرار وتوازن بيئي بحيث لم تعد الرياح قادرة على تذريتها كما هو الحال في مناطق الحماد المنتشرة في المناطق الصحراوية. لكن استخدام الإنسان غير المسؤول لوسائل النقل الحديثة، خاصة السيارات، عمل على تفتيت وكشط هذه الطبقات السطحية للتربة ما جعل عملية انجراف التربة تتسارع من جديد في هذه المناطق.

(7) قطع الأشجار

يعمد الإنسان في بعض المجتمعات بالمناطق الصحراوية وشبه الصحراوية إلى قطع الأشجار بشكل غير مسؤول لأغراض عدة ما يؤدي إلى تراجع كثافة الغطاء النباتي في المنطقة، أو ما يعرف بالتصحر، ما يجعل سطح التربة مكشوفاً للرياح التي تصبح قادرة على تذرية مكونات التربة.

(8) الرعي الجائر

يؤدي الرعي الجائر أو رعي الأغنام والماشية بشكل أكبر من أن تتحمله المراعي الطبيعية خاصة في المناطق الصحراوية وشبه الصحراوية التي تراجع كثافة الغطاء النباتي وتماسك التربة ما يجعلها عرضة للتذرية بالرياح. وعادة تسود هذه المشكلة في المناطق التي لا تمارس فيها إدارة جيدة للمراعي.