ب. عوامل تكوّن التربة

لقد ركز علماء تكوّن التربة، منذ الأعمال الأولى لدوكيوشيف Do Kuchaev، الروسي؛ وهيلكارد Hilgard، الأمريكي، في تحديد العوامل المسؤولة عن تكوّن التربة؛ ووضع معادلات رياضية، تصف العلاقة بين الخصائص المختلفة للتربة وهذه العوامل. ويتفق العديد من العلماء على أن هناك خمسة عوامل رئيسية، تحدد خصائص التربة ومدى تطورها، هي: المناخ، والطبوغرافيا، والمواد الأصلية، والنبات، والزمن. أما العوامل الثانوية الأخرى فربما لا يتعدى تأثيرها بعض الاختلافات البسيطة، على المستوى المحلي.

لا بدّ من التمييز بين عوامل تكوّن التربة، وعمليات تكوّنها؛ إذا الأخيرة تكوّن التربة؛ أما الأولى، فتحدد الحالة الراهنة لنظام تلك التربة. ومن الممكن توقع خواص التربة، عندما تحدَّد جميع العوامل بدقة. لذا، اقترح العديد من المعادلات الرياضية، التي تصف خاصية معينة للتربة، بناءً على القيم المحددة لهذه العوامل الخمسة. ومن أشهر هذه المعادلات الرياضية، على الإطلاق، معادلة جيني Jenny،  أو المعادلة الأساسية لتكون التربة:

خ = دالة (م، ط، ص، ك، ز، ...)

 

خ = أي خاصية معينة للتربة.

    م = عامل المناخ.

       ط = عامل الطبوغرافيا.

    ص = عامل المواد الأصلية.

       ك = عامل الكائنات الحية.

    ز = عامل الزمن.

       ... = عوامل غير محددة.

وفي هذه المعادلة، تمثل خ المتغير التابع؛ بينما تمثل العوامل م، ط، ص، ك، ز، المتغيرات المستقلة. ومع أن هذه المعادلة، وأنواعاً أخرى من المعادلات الرياضية، قد اقترحت منذ زمن طويل، إلا أنه لم يحل أيٌّ منها؛ لأنه إذا سمح لجميع العوامل بالتغير، فإنه من المستحيل أن يتبين تأثير كل عامل على حدة، في خاصية التربة تحت الدراسة. وفي محاولة لجيني Jenny، لحل هذه المعضلة، فقد اقترح حل المعادلة لعامل واحد فقط، في كل مرة. أي انه يسمح لعامل واحد أن يتغير، بينما تبقى المتغيرات الأخرى ثابتة. لذلك، اقترح خمس معادلات مختلفة، تعرف كل واحدة منها باسم العامل المسموح له بالتغير.

1-  خ = (م، ط، ص، ك، ز، ...)              وتسمى معادلة المناخ

2- خ = دالة (م، ط، ص، ك، ز، ...)          وتسمى معادلة الطبوغرافيا

3- خ = دالة (م، ط، ص، ك، ز، ...)          وتسمى معادلة المادة الأصل

4- خ = دالة (م، ط، ص، ك، ز، ...)          وتسمى معادلة البيولوجيا

5- خ = دالة (م، ط، ص، ك، ز، ...)          وتسمى معادلة الزمن

ولكي تحل أي من هذه المعادلات، فإن العامل، الذي تحته خط في المعادلات السابقة، يسمح له بالتغير، في حين تبقى العوامل الأخرى ثابتة. ومن ثم، تطبق بعض الأساليب الإحصائية، لتحديد مدى اعتمادية خاصية معينة من خصائص التربة، على هذا العامل المسموح له بالتغير. ويُعَد عامل ما ثابتاً، في الحالتَين التاليتَين:

1- إذا كان مدى الاختلاف فيه محدوداً.

2- إذا لم يكن له سوى تأثير محدود في خاصية التربة قيد الدراسة.

ولعل أسهل الأمثلة على استخدام المعادلات الرياضية، للتنبؤ بخاصية التربة قيد الدراسة، هي معادلة الزمن. ففي دراسات مستفيضة لمعدل تراكم معادن الطين، مع الزمن، في قطاع التربة، في غرب الولايات المتحدة الأمريكية، تُوصل إلى حل لمعادلة الزمن (المعادلة الرقم 5 أعلاه) بالنسبة إلى تراكم معادن الطين في التربة. فقد أُخذ العديد من عينات التربة، في مناطق متشابهة في المناخ والطبوغرافيا، والنشاط البيولوجي، والمادة الأصل؛ إلا أن أعمار هذه الترب مختلفة، فمنها الحديث، ومنها القديم، ومنها ما بين ذلك. وعند توقيع محتوى كلِّ عينة من معادن الطين مقابل عمر التربة، على رسم بياني، تبين أن العلاقة بين الزمن وكمية الطين، في قطاع التربة، ليست دالة خطية؛ إنما دالة جاشانية Gaussion (انظر شكل تراكم الطين في قطاع التربة). لذلك، تصبح المعادلة الرقم 5 لخاصية كمية معادن الطين، في قطاع التربة، كالتالي:

 

 

 

P = كمية الطين في القطاع (جرام/ س² قطاع).

e  = السقف Sill أو أعلى قيمة، يمكن أن تصل إليها كمية الطين.

 t  = الزمن من بداية تكوّن التربة.

 A = المدى Range أو المدة الزمنية، التي يتم فيها التأثر.

وهذا النوع من العلاقة، يدل على أن معدل تراكم الطين في قطاع التربة، يكون بطيئاً، في البداية، ثم يصبح عالياً، بعد فترة من الزمن، ليعود فيتباطأ، مرة أخرى، عندما يصل إلى سقف معين.

ويمكن استعراض كيفية تأثير العوامل الخمسة في خصائص التربة، كلٌّ على حدة، كما يلي: