1- المناخ

لقد أدرج معظم علماء تكوّن التربة، عامل المناخ على أنه العامل الأكثر أهمية في تحديد الخصائص، في العديد من الترب. ونظرة عاجلة إلى خريطة التربة، وخريطة الحرارة أو التساقط، في قارة معينة، تجعل المرء يدرك ذلك ببساطة؛ إذ إن أغلب أصناف التربة، يقتصر على أنواع معينة من المناخ. وتعد الحرارة والرطوبة أهم عناصر المناخ تحكماً في خصائص التربة. فالرطوبة مهمة، لأن الماء يدخل في أغلب العمليات الفيزيائية والكيماوية والبيوكماوية التي تحدث في التربة. أما الحرارة، فهي تتحكم في معدل العمليات الكيماوية والبايوكيماوية. وفيما يلي ستستعرَض العلاقة بين المناخ ونوع التربة، على المستوى الإقليمي، وخصائصها التي يتحكم فيها نوع المناخ.

أ- الأنماط الإقليمية للترب، الراجعة إلى المناخ

إن العديد من خصائص التربة، تبدي نمطاً معيناً، وتغيراً ملحوظاً، مع التغير في نوع المناخ، ابتداءً من خط الاستواء إلى القطبَيين. وهذه التغيرات في خصائص التربة، ترجع إلى التفاوت في عمليات التزويد بالمواد العضوية وتحللها؛ ووجود العوامل المخلبية[1] Chelating agents أو عدمها؛ وكيماوية محلول التربة؛ ومعدل الغسل، وعمقه. وهذه العمليات، بدورها، تعتمد على نوع المناخ.

واستطراداً، فإن مناطق الغابات الاستوائية، تتسم بتجوية مركزة، وعميقة، لا تبقي في الأجزاء القريبة من سطح التربة (الآفاق السطحية)، سوى المعادن المكونة من أكاسيد وهيدروكسيدات الحديد والألمنيوم. ويكون المحتوى العضوي في هذه الترب قليلاً، نسبياً؛ مع أن كمية المواد العضوية المضافة إلى التربة، سنوياً، عالية؛ وذلك بسبب سرعة تحلل المواد العضوية، في هذا المناخ. ويبدأ هذا النمط بالتلاشي مع الاتجاه نحو الشمال أو إلى الجنوب من الإقليم الاستوائي، حيث أقاليم السافانا[2]. أما الترب في المناطق الصحراوية، فهي تتسم بقلة المواد العضوية؛ نظراً إلى محدودية الإمداد بالمواد العضوية وسرعة تحللها. كما تتسم المناطق الصحراوية بمحدودية الغسل؛ وما ينجم عنه من تراكم للكربونات الكلسية والجبس، في الآفاق السفلية من التربة.

ومع ازدياد معدل الأمطار السنوي، وانخفاض معدل التبخر والنتح، في أقاليم الأستبس[3]، مقارنة بالمناطق الصحراوية، يكون الغطاء النباتي أكثر كثافة؛ ما يجعل الأفق الأعلى من التربة غنياً بالمواد العضوية. وفي المناطق، التي يسود فيها المناخ المعتدل، المطير، يكون معدل الغسل فيها عالياً؛ بسبب معدل التساقط المرتفع، وانخفاض معدل التبخر والنتح، نتيجة لانخفاض درجة الحرارة. كما تتسم هذه المناطق بتباطؤ عمليات تحلل المواد العضوية في التربة، لانخفاض درجة الحرارة، مقارنة بالمناطق الاستوائية؛ ما يؤدي تكوّن أفق عضوي، عند سطح التربة. وإلى الشمال من هذا الإقليم، في نصف الكرة الشمالي، وإلى الجنوب منه، في نصف الكرة الجنوبي، يوجد إقليم التندرا[4]، الذي يتسم بقِلة التساقط، وانخفاض الحرارة، وتجمد الطبقة السطحية من التربة؛ ما يجعل معدل إضافة المواد العضوية إلى التربة، ومعدل تحلل هذه المواد، بطيئاً؛ الأمر الذي يغني الأفق العلوي للتربة (أفق A) بالمواد العضوية، إلى حدٍّ ما. أما إلى الشمال من إقليم التندرا، فتوجد الصحاري القطبية[5]، قليلة التساقط ومنخفضة الحرارة؛ ما يجعل محتوى التربة من المواد العضوية قليلاً جداً؛ بسبب العدم شبه الكامل للنبات، في هذا الإقليم (انظر شكل العمق النسبي للتجوية).

ب- تغيّر بعض خصائص التربة، مع المناخ

أهم خصائص التربة، المورفولوجية والمعدنية، التي تتأثر بالمناخ، هي نسبة المادة العضوية في التربة، والمحتوى من معادن الطين، ونوع معدن الطين أو أكسيد الحديد السائد، واللون، وبعض المستخلصات الكيمائية، ووجود الأملاح الكلسية والأملاح الأخرى القابلة للذوبان أو عدمها، وعمق الآفاق المتملحة في التربة.

- المادة العضوية

لقد درس جيني Jenny، عالم تكوّن التربة الأمريكي، عدة مقاطع مناخية[6] Climatic transects، لتحديد نزعات تغيّر المحتوى العضوي للتربة، مع تغيّر المناخ. ووجد أن نسبة النتروجين تزداد لوغرتمياً مع زيادة الرطوبة (انظر شكل نسبة الكربون العضوي ومعدل التساقط)، وتقلّ أسياً مع ازدياد درجة الحرارة، في أقاليم مناخية مختلفة، مثل: الهند، وإقليم السهول العضمي في غرب الولايات المتحدة الأمريكية، وفي ولاية كاليفورنيا في أقصى غربها (انظر شكل نسبة النيتروجين ومتوسط درجة الحرارة). وهذا النوع من العلاقة، يعني أن عند القيم المنخفضة لكمية التساقط، أو درجة الحرارة، يكون لتغيّر أيٍّ من هذَين العاملَين، بمقدار وحدة واحدة، تأثير في محتوى التربة من النيتروجين أو الكربون؛ هو أكبر من تأثير التغير نفسه، عندما تكون كمية التساقط، أو درجة الحرارة، عالية.

- معادن الطين

مع أن المعلومات الدقيقة، عن أثر المناخ في محتوى التربة من معادن الطين، ليست متوافرة؛ بسبب عدم المقدرة على التحكم في عوامل تكوّن التربة الأخرى، التي تؤثر في تكوين معادن الطين؛ إلا أن هذه العلاقة كثيراً ما ترد في أدبيات علم تكوّن التربة (البيديولوجيا). وتعد محاولتا جيني Jenny، لتحديد العلاقة، رياضياً، بين محتوى التربة من الطين والمناخ، من أُوْلى الدراسات، في هذا المجال. فقد قدم معادلتَين: الأولى، لتأثير الرطوبة؛ والثانية، لتأثير درجة الحرارة في محتوى التربة من معادن الطين. ووجد أن هناك علاقة خطية[7] موجبة، بين محتوى التربة من الطين والرطوبة؛ وعلاقة أسية[8] Exponential موجبة، بدرجة الحرارة. وبناءً على هذا، فإنه يمكن، بالتحكم في العوامل الأخرى، إيجاد معدلات منخفضة، لتكوين معادن الطين في الأقاليم: الباردة الجافة، والباردة الرطبة، والحارة الجافة. بينما يزداد معدل تكوين الطين مع ازدياد الرطوبة، ويكون معدل تكوين الطين في التربة، هو الأعلى، في الأقاليم الحارة الرطبة.

أما الدراسة الجادة الأخرى، فهي دراسة عالم تكوّن التربة الأمريكي، مكفادن McFadden، الذي مارس تحكماً، لا بأس به، في العوامل الأخرى؛ والتي أجراها في جنوب ولاية كاليفورنيا، في أقصى غرب الولايات المتحدة الأمريكية. فقد درس تتابعات زمنية[9] Chronosequences، في ثلاثة أقاليم مناخية: أحدها جاف، والثاني شبه جاف، والآخر رطب. ووجد أن معدل تراكم الطين في التربة، يبدأ بالتباطؤ، بعدما تصل كميته إلى حدٍّ معين، في بداية التكوين؛ وهو في المناخ الرطب، أكثر سرعة منه في المناطق الجافة (انظر شكل كمية الطين البيدولوجي).

- نوعية معادن الطين

تعتمد نوعية معادن الطين، المتكونة في التربة، على كيماوية محلول تلك التربة، ومقدار الغسل، اللذَين يعتمدان، بدورهما، على نوع المناخ؛ لذلك، فإن هناك علاقة واضحة بين المناخ ونوع معادن الطين في التربة. ومن المقاطع المناخية، التي دُرس فيها علاقة نوع معادن الطين والمناخ، اتضح أن أقوى علاقة، هي تلك القائمة بين نوع معادن الطين وكمية التساقط ومقدار الغسل. فكلما ازداد معدل التساقط، باتت معادن الطين، المتكونة في التربة، عرضة لأن تكون أقلّ احتواءً على عنصر السليكا؛ لأن معدل الغسل يزيد مع معدل التساقط، فيضمحل عنصر السليكا، بتجوية المعادن وغسل حمض السلسيك H₄SiO₄ (انظر شكل معدل التساقط السنوي وفقدان السليكا). وفي المناطق الرطبة، هناك علاقة قوية، بين نوع معدن الطين وكمية التساقط؛ إذ يسود معدن المونتموريلونيت[10] Montmorillonite في المناطق الأقل تساقطاً (نحو 100سم، سنوياً)؛ ومع زيادة كمية التساقط السنوية (ما بين 100 و200سم)، يكون معدن الكالينيت[11]، هو المعدن السائد في التربة، وخاصة في الآفاق العلوية من القطاع. وعندما يكون التساقط غزير جداً (أكثر من 200 سم، سنوياً)، فإن السليكا تغسل من التربة، وتسود في آفاقها العلوية معادن أكاسيد وهيدروكسيدات الحديد والألمنيوم، مثل: الجبسيت[12] Gibbsite، والداياسبور[13] Diaspore، والبوهميت[14] Boehmite، والليمونيت[15] Limonite (انظر شكل نوعية المعادن والتساقط السنوي)

إذاً، فإن الترب، التي يكون فيها معدل الغسل منخفضاً، يسود فيها معدن المونمورونايت Montmorillonit، على بقية معادنها؛ ومع ازدياد مقدار الغسل، يصبح معدن الطين السائد، هو الكالينيت Kaolinite. أما إذا كان مقدار الغسل عالياً جداً،، فإن جميع السليكا تفقد، ولا يبقي سوى المعادن المكونة من أكاسيد الألمنيوم وأكاسيد الحديد. أما معادن الطين الشعرية[16]، مثل: الباليجرسكايت Palygorskite، والسبيوليت Sepiolite، فهي مرتبطة بالمناخ الجاف، حيث يكون معدل الغسل منخفضاً إلى أبعد حدٍّ؛ ويكون الأس الهيدروجيني[17] لمحلول التربة مرتفعاً؛ إضافة إلى تركيز عالٍ لأيون الماغنسيوم Mg²⁺ في محلول التربة، وخاصة في الأفقَين [18]K وBk[19].

- مقدار تجوية المعادن الأصلية

يتضح مدى تأثير المناخ في مقدار تجوية المعادن الأصلية، المكونة للمادة الأم للتربة، عند مقارنة مقدار التجوية في ترب مختلفة المناخات، لكنها تتساوى في العمر. وكلما كان المناخ رطباً، ومعدل الغسيل عالياً، كان مقدار التجوية للمعادن الأصلية أكبر، أي أن تجوية المعادن في التربة في المناخ الحار الرطب، والمناخ المعتدل الرطب، تكون ناشطة جداً؛ بينما تكون، في المناخ الصحراوي، بطيئة. وهذا راجع إلى مقدار الغسل، الذي يتحكم في تركيز الأيونات في محلول التربة، ومدى تشبعه، بالمعادن الأصلية، ومعدل تحللها. فعندما يكون معدل التساقط عالياً، مقارنة بمعدل التبخر والنتح، فإن مقدار الغسل يكون كبيراً؛ ما يبقي تركيز الأيونات في محلول التربة أكثر انخفاضاً، من مستوى التشبع بالمعادن الأصلية، التي يصبح معدل ذوبانها عالياً. كما أن مقدار الغسل يؤثر في مستوى قلوية[20] محلول التربة، الذي يتحكم في معدل ذوبان كثير من المعادن؛ لأن أيون الهيدروجين، الصغير الحجم، العالي الشحنة، يؤدي دوراً أساسياً في عملية التحلل.

- كربونات الكالسيوم، والمعادن الأكثر ذوباناً

العديد من خصائص تراكمات كربونات الكالسيوم CaCO₃، في التربة، مرتبط بالمناخ، وخاصة بكمية التساقط، التي تتغلغل في أسفل التربة، والمعروفة بمقدار الغسل Leaching. وظهور كربونات الكالسيوم، في قطاع التربة، مرتبط بكمية التساقط السنوية. كما أن عمق الأفق الكلسي، وسرعة تكوّنه، مرتبطان بمقدار التساقط والغسل. ففي الأقاليم الرطبة، يكون مقدار الغسل، أو الجزء من التساقط، الذي يتسرب في التربة، عالياً، يزيل الأيونات المكونة لكربونات الكالسيوم؛ ما يؤدي عدم تركزها في المحلول إلى القدر المطلوب، لتشبع محلول التربة بمعدن الكالسايت CaCO3، ثم ترسوبه. أما في الأقاليم شبه الصحراوية، فإن معدل التساقط السنوي، يكون أقلّ بالطبع. ويصاحب ذلك ارتفاع في معدل التبخرنتح الإمكاني؛ ما يجعل جزءاً كبيراً من التساقط، يتبخر ثانية، على حساب مقدار الغسل؛ إلا أنه تبقى كمية بسيطة من الغسل، وخاصة في الآفاق العلوية من قطاع التربة. لذا، فإن كربونات الكالسيوم، ترسب في ترب الأقاليم شبه الصحراوية؛ لكن في أسفل القطاع. وفي الأقاليم الصحراوية، تقلّ كمية الأمطار السنوية ويزداد معدل التبخرنتح الإمكاني، فينخفض مقدار الغسل؛ ما يجعل محلول التربة مشبعاً بمعدن الكالسايت، الذي يرسب معدن الكالسايت، في تلك الأقاليم، حتى في الآفاق العليا من قطاع التربة (انظر شكل التساقط السنوي ونوع الملح الراسب). وفي عمق الإقليم الصحراوي، يكون الغسل شبه معدوم، وتركيز الأملاح في محلول التربة مشبعاً بمعدن الكالسايت والمعادن الأخرى الأكثر قابلية للذوبان، مثل: الجبس CaSO₄ . 2H₂O، ومعدن الهاليت (ملح الطعام) NaCl؛ ما يجعلها ترسب في قطاع التربة، مكونة آفاقاً محلية.