بررسي كمي ويژگي‌هاي هندسي خلل و فرج خاك با استفاده از روش رنگ آميزي فلورسنت

Quantifying soil pores geometric properties using fluorescent dye method

تخلخل خاك در پيدايش و كنترل فرايندها، برهمكنش با محيط و نگهداشت و انتقال آب و املاح نقش اصلي را بر عهده دارد. در روش­هاي مرسوم خصوصيات ناهمگن اجزاء تشكيل دهنده تخلخل خاك، با اعمال يك سري فرضيات از قبيل فعال و كروي همه حفرات ساده­سازي مي­شوند. روش­ ميكرومورفولوژي با مشاهده­ي مستقيم و تعيين خصوصيات هندسي حفرات خاك امكان توصيف دقيق­تري از خلل و فرج خاك فراهم مي­آورد. هدف از اين مطالعه استفاده از روش رنگ­آميزي فلورسنت در كمي­سازي خصوصيات هندسي خلل و فرج خاك مي­باشد. 39 نمونه­ خاك دست نخورده با مخلوط رزين­-­استون حاوي ماده فلورسنت تلقيح، خشكانده و برش داده شدند. سپس با روش تصوير برداري متوالي زير نور فرابنفش، 40 تصوير رقومي از هر نمونه تهيه شد. تصاوير توسط نرم­افزار Image Tool آستانه­­بندي و حفرات با رنگ روشن از بخش جامد تفكيك شدند. حفرات بر اساس مساحت، محيط، كشيدگي، فشردگي، گردشدگي، قطر معادل، قطر بزرگ و همچنين قطر كوچك كلاس­بندي شدند. نتايج عددي به صورت فايل Excel از نرم­افزار استخراج و تعداد و درصد حفرات در هر كلاس تعيين شد. حفرات با مساحت كمتر از 100 ميكرومترمربع در لايه شخم ( < 35 سانتي­متر) كمتر از 16% تخلخل بود كه در كفه شخم به بيش از 29% ­رسيد. حفرات با مساحت بيش از 100 ميكرومترمربع در لايه شخم به بيش از 80% تخلخل كل بالغ گرديدند. كلاس غالب از نظر فشردگي خاك در همه اعماق كلاس 5/0-3/0 بود و حداكثر آن (94/56%) در عمق 35-30 سانتي­متر به دست آمد. كشيده­ترين حفرات (كلاس 1/0>) در لايه­ 10-0 سانتي­متر به دست آمد كه در عمق 35-30 سانتي­متري به حداقل خود (8/33%) كاهش يافت. از نظر گردشدگي بيش از 55 درصد حفرات داراي شاخص گردشدگي 1/0-05/0 بودند. بر اساس پارامترهاي قطر معادل، قطر بزرگ و قطر كوچك فراواني حفرات ريز، متوسط و درشت تعيين گرديدند. نتايج نشان داد روش ميكرومورفولوژي در مطالعات تخلخل و شكل حفرات بسيار توانمند است و ثابت نمود كه فرضيات اعمال شده در مورد شكل حفرات خاك در روابط فيزيكي با واقعيت­هاي موجود اختلاف قابل توجهي دارند و بايد اصلاح شوند.

Soil porosity plays the major role in relation with soil genesis, soil processes control and its interactions with the environmental factors and translocation of water and solutes. The heterogeneity of soil porosity components is simplified by considering some assumptions such as taking into accounr all of the pores do actively and are spherical. Micromorphological approaches by direct observation and determination of soil pores geometry prepares detailed characterization of soil pores. The aim of this study was quantifying soil pores geometric properties using flouerecent dye method. 39 undisturbed soil samples impregnated with a mixture of resin-acetone containing flouerecent dye, dryed out and cut. Then 40 digital images were taken from each sample under ultraviolet light. The images were thresholded until the soil pores distinguished as white from the matrix. The results of pores based on area, perimeter, elongation, compaction, roundness, ferret diameter, long and short axis diameters were classified visually. The quantitative results of pores area showed that the pores smaller than 100 μm2 in the plough layer (depth < 35 cm) were less than 16% while it increases to > 29% in the plough pan due to compaction. Pores with > 100 μm2 area in plough layer increases > 80% of total porosity. The dominant compaction class was the (0.3-0.5 unit less) that its maximum percent was (56.94%) in the depth of 35-30 cm. According to the elongation index the most elongated pores (the class <0.1) was observed in the surface layers (0-10 cm) while it decreased to 33.8% in 30-35 cm. From the roundness point of view more than 55% of pores in all studied depths showed the roundness index of 0.05-0.1.