غاز التربة

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

غازات التربة ( الغلاف الجوي للتربة [ 1 ] ) هي الغازات الموجودة في الفراغات الهوائية بين مكونات التربة . تمتلئ الفراغات بين جزيئات التربة الصلبة، إن لم تكن تحتوي على الماء ، بالهواء . غازات التربة الأساسية هي النيتروجين وثاني أكسيد الكربون والأكسجين . [ 2 ] يُعد الأكسجين ضروريًا لأنه يسمح بتنفس جذور النباتات والكائنات الحية الدقيقة في التربة . تشمل غازات التربة الطبيعية الأخرى أكسيد النيتريك وأكسيد النيتروز والميثان والأمونيا . [ 3 ] تُنتج بعض الملوثات البيئية تحت سطح الأرض غازات تنتشر عبر التربة ، مثل تلك الناتجة عن نفايات مدافن النفايات وأنشطة التعدين والتلوث بالهيدروكربونات البترولية التي تُنتج مركبات عضوية متطايرة . [ 4 ] يتكون الغلاف الجوي للتربة أيضًا من مجموعة متنوعة من المركبات المتطايرة التي تُطلقها الكائنات الحية الدقيقة في التربة، مثل نواتج الأيض التنفسي ، [ 5 ] والمركبات المثبطة للنمو [ 6 ] أو الإشارات الكيميائية المستخدمة في التواصل داخل النوع الواحد [ 7 ] وبين الأنواع المختلفة. [ 8 ] التربة مصدر صافٍ لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، [ 9 ] وخاصة عندما يكون الجليد الدائم في حالة ذوبان وإطلاق للغازات تحت تأثير الاحتباس الحراري . [ 10 ]

تملأ الغازات مسام التربة في بنيتها عندما يتسرب الماء منها أو يُزال منها عن طريق التبخر أو امتصاص الجذور. تعمل شبكة المسام داخل التربة على تهويتها. [ 11 ] تُسد هذه الشبكة عندما يدخل الماء إلى مسام التربة. لا يُعد كل من هواء التربة وماءها عنصرين ديناميكيين للغاية فحسب، بل غالبًا ما تكون العلاقة بينهما عكسية. [ 12 ]

تعبير

تكوين الهواء في التربة والغلاف الجوي [ 13 ]
الغازتربةأَجواء
نتروجين79.2%78.0%
الأكسجين20.6%20.9%
ثاني أكسيد الكربون0.25%0.04%

يتشابه تركيب الغازات الموجودة في مسام التربة ، والتي يُشار إليها عادةً باسم الغلاف الجوي للتربة، مع تركيب الغلاف الجوي للأرض . [ 13 ] إلا أن تركيب غازات التربة، على عكس الغلاف الجوي، أقل ثباتًا نظرًا للعمليات الكيميائية والبيولوجية المتنوعة التي تحدث فيها . [ 13 ] ويمكن تحديد التغيرات الناتجة في التركيب من خلال مدة تغيرها (أي يوميًا مقابل موسميًا). وعلى الرغم من هذا التذبذب المكاني والزماني، تتميز غازات التربة عادةً بتركيزات أعلى من ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء مقارنةً بالغلاف الجوي. [ 13 ] علاوة على ذلك، فإن تركيز غازات أخرى، مثل الميثان وأكسيد النيتروز ، ضئيل نسبيًا ولكنه ذو أهمية في تحديد تدفق غازات الاحتباس الحراري والتأثير البشري على التربة . [ 3 ]

العمليات

نظام آلي لتبادل ثاني أكسيد الكربون لقياس تنفس التربة

تتحرك جزيئات الغاز في التربة حركة حرارية مستمرة وفقًا لنظرية الحركة الجزيئية للغازات ، كما يحدث تصادم بين الجزيئات - وهي عملية حركة عشوائية . [ 14 ] في التربة، يتسبب تدرج التركيز في حركة صافية للجزيئات من التركيز العالي إلى التركيز المنخفض، مما يؤدي إلى حركة الغاز بالانتشار . [ 15 ] يُفسر ذلك عدديًا بقانون فيك للانتشار . كما يمكن أن تحدث هجرة غازات التربة، وتحديدًا مركبات الهيدروكربون التي تحتوي على ذرة كربون واحدة إلى خمس ذرات، نتيجةً للتسرب الدقيق . [ 16 ]

يمكن عزو التركيب المتغير للهواء الجوي للتربة وحركته المستمرة إلى عمليات كيميائية مثل الانتشار والتحلل ، وفي بعض مناطق العالم، الذوبان ، من بين عمليات أخرى. ويؤدي انتشار هواء التربة مع الغلاف الجوي إلى استبدال غازات التربة بهواء الغلاف الجوي بشكل تفضيلي . [ 13 ] والأهم من ذلك، أن التغير في تركيب غازات التربة نتيجة للتغيرات الموسمية، أو حتى اليومية، في درجة الحرارة و/أو الرطوبة يمكن أن يؤثر على معدل تنفس التربة . [ 17 ]

بحسب وزارة الزراعة الأمريكية ، يُشير تنفس التربة إلى كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة منها. [ 18 ] وينتج هذا الفائض من ثاني أكسيد الكربون عن تحلل المواد العضوية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة ، في وجود الأكسجين . [ 17 ] ونظرًا لأهمية غازي التربة للحياة فيها ، فإن أي تقلب كبير في تركيزي ثاني أكسيد الكربون والأكسجين قد يؤدي إلى تغيرات في معدل التحلل، [ 17 ] بينما قد تؤثر التغيرات في وفرة الكائنات الحية الدقيقة عكسيًا على تركيب غازات التربة. [ 19 ]

في المناطق التي يشيع فيها تجمد التربة أو الجفاف ، يؤثر ذوبان التربة وإعادة ترطيبها نتيجة للتغيرات الموسمية أو المناخية على تدفق الغازات في التربة . [ 3 ] تعمل كلتا العمليتين على ترطيب التربة وزيادة توافر العناصر الغذائية ، مما يؤدي إلى زيادة النشاط الميكروبي. [ 3 ] ينتج عن ذلك زيادة في تنفس التربة ، ويؤثر على تركيب غازات التربة. [ 17 ] [ 3 ]

الدراسات والبحوث

استُخدمت غازات التربة في العديد من الدراسات العلمية لاستكشاف مواضيع مثل التسرب الدقيق [ 16 ] ، والزلازل [ 20 ] ، والتبادل الغازي بين التربة والغلاف الجوي [ 21 ] [ 3 ] . يشير التسرب الدقيق إلى إطلاق كميات محدودة من الهيدروكربونات على سطح التربة، ويمكن استخدامه للبحث عن رواسب النفط بناءً على افتراض أن الهيدروكربونات تهاجر عموديًا إلى سطح التربة بكميات صغيرة [ 16 ] . كما يمكن دراسة هجرة غازات التربة، وتحديدًا غاز الرادون ، كمؤشرات أولية للزلازل [ 20 ] . علاوة على ذلك، في عمليات مثل ذوبان التربة وإعادة ترطيبها، على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي التغيرات المفاجئة الكبيرة في تنفس التربة إلى زيادة تدفق غازات التربة مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان ، وهما من غازات الدفيئة [ 3 ] . ويمكن تحليل هذه التدفقات والتفاعلات بين غازات التربة والهواء الجوي بشكل أكبر حسب المسافة من سطح التربة [ 21 ] .

مراجع

  1. ↑ "هواء التربة" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يوليو 2025 .
  2. ↑ بيرزينسكي، غاري م.؛ سيمز، ج. توماس؛ فانس، جورج ف.، محرران. (2005). التربة وجودة البيئة ( الطبعة الثالثة). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يوليو 2025 . 
  3. 1 2 3 4 5 6 7 كيم، دونغ جيل؛ فارغاس، رودريغو؛ بوند-لامبرتي، بن؛ توريتسكي، ميريت ر. (2012). "تأثيرات إعادة ترطيب التربة وذوبانها على بذور الكتان الغازية: مراجعة للأدبيات الحالية واقتراحات للبحوث المستقبلية" . علوم الأرض الحيوية . 9 (7): 2459-83 . Bibcode : 2012BGeo....9.2459K . doi : 10.5194/bg-9-2459-2012 .
  4. ↑ مارين، دون ل.؛ كيرفوت، هنري ب. (1988). "تقنيات مسح غازات التربة: طريقة جديدة للكشف عن الملوثات العضوية المتطايرة في باطن الأرض" . العلوم والتكنولوجيا البيئية . 22 (7): 740-745 . doi : 10.1021/es00172a001 . PMID 22195653. تاريخ الاسترجاع: 8 يوليو 2025 . 
  5. ↑ كوباياشي، ميتشيوشي؛ ماتسو، يوشي؛ تاكيموتو، أكيكو؛ سوزوكي، ساواكو؛ مارو، فومياكي؛ شون، هيروفومي (يناير 2018). "تبادل غازات الدفيئة بين التربة والغلاف الجوي: تفاعلات العوامل الفيزيائية للتربة والعمليات البيولوجية" . المجلة الأوروبية لعلوم التربة . 69 (1): 10-20 . Bibcode : 2018EuJSS..69...10S . doi : 10.1111/ejss.12539 . تاريخ الاسترجاع: 8 يوليو 2025 .
  6. ↑ كونغ، تشوي هوا؛ لي، إتش بي؛ هو، إف؛ شو، شياو هوا؛ وانغ، بنغ (11 أغسطس 2006). "المواد الكيميائية المتبادلة التي تطلقها جذور الأرز ومخلفاته في التربة" . النبات والتربة . 288 ( 1-2 ): 47-56 . Bibcode : 2006PlSoi.288...47K . doi : 10.1007/s11104-006-9033-3 . تاريخ الاسترجاع: 9 يوليو 2025 .
  7. ↑ سالمون، ساندرينا؛ ريبوفات، سيلفي؛ برادو، سويزيك؛ سابلييه، ميشيل؛ دهايز، سيريل؛ صن، جيان-شنغ؛ بونج، جان-فرانسوا (16 سبتمبر 2016). "التواصل تحت سطح الأرض: تأثيرات المركبات العضوية المتطايرة من فطريات التربة على الكائنات الحية الأخرى التي تعيش في التربة" . علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والتكنولوجيا الحيوية . 100 (20): 8651-65 . doi : 10.1007/s00253-016-7792-1 . PMID 27638017. تاريخ الاسترجاع: 9 يوليو 2025 . 
  8. ↑ فيرنر، ستيفاني؛ بول، أندريا؛ برينكمان، نيكول (20 مايو 2019). "التواصل الكيميائي في ذوات الذيل القافز: مراجعة للحقائق والآفاق" . بيولوجيا وخصوبة التربة . 55 (5): 425-438 . Bibcode : 2019BioFS..55..425S . doi : 10.1007/s00374-019-01365-8 . تاريخ الاسترجاع: 9 يوليو 2025 .
  9. ↑ سميث، كيث أ.؛ بول، توم؛ كونين، فرانز؛ دوبي، كارين إي.؛ ماشيدر، ج.؛ ري، آنا (يوليو 1996). "نزع النتروجين، نوع جديد من استقلاب التنفس في ميتوكوندريا الفطريات" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 271 (27): 16263-16267 . doi : 10.1074/jbc.271.27.16263 . PMID 8663075 . 
  10. ^ روجيرو، ليفيو؛ سيارا، اليساندرا؛ مازيني، أدريانو؛ فلوريندو، فابيو؛ ويلسون، غاري S.؛ تارتاريلو، ماريا كيارا؛ مازولي، كلاوديو؛ أندرسون ، جاكوب ث. رومانو، فالنتينا؛ ورثينجتون، راشيل. بيجي، سابينا؛ ساسي، رافائيل؛ سيوتولي ، جيانكارلو (25 مارس 2023). "إزالة الغازات من التربة الصقيعية في القطب الجنوبي في وادي تايلور من خلال تحقيق واسع النطاق في غاز التربة" . علم البيئة الشاملة . 866 161345. بيب كود : 2023ScTEn.86661345R . دوى : 10.1016/j.scitotenv.2022.161345 . بميد 36603636 . تم الاسترجاع 9 يوليو 2025 . 
  11. ↑ ستيبنيفسكي، ويتولد؛ غلينسكي، يان؛ بول، بروس سي. (1994). "تأثيرات الرص على خصائص تهوية التربة". في: سوان، بي دي؛ فان أوويركيرك، شانتيل (محرران). رص التربة في إنتاج المحاصيل . التطورات في الهندسة الزراعية. المجلد 11. أمستردام، هولندا: إلسيفير . الصفحات 167-189 . doi : 10.1016/B978-0-444-88286-8.50016-7 . ISBN   978-0-444-88286-8ISSN 0167-4137 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يوليو 2025 . 
  12. ↑ بينغ، شينغ؛ بروسو، مارك ل. (مارس 2005). "تأثير نسيج التربة على مساحات التماس بين الهواء والماء في الأوساط الرملية المسامية غير المشبعة" . بحوث موارد المياه . 41 (3): W03021. Bibcode : 2005WRR....41.3021P . doi : 10.1029/2004WR003233 .
  13. 1 2 3 4 5 راسل، إدوارد جون؛ أبليارد، ألفريد (1915). "غلاف التربة: تركيبه وأسباب تباينه" . مجلة العلوم الزراعية . 7 (1): 1-48 . doi : 10.1017/S0021859600002410 . ISSN 1469-5146 . S2CID 83540675. تاريخ الاسترجاع: 10 يوليو 2025 .  
  14. ↑ غانوت، يوناتان؛ دراغيلا، ماريا إي؛ وايزبرود، نوام (15 يناير 2014). "تأثير الحمل الحراري على تدفق ثاني أكسيد الكربون عبر حدود الأرض والغلاف الجوي في التربة ذات النفاذية العالية" . مجلة الأرصاد الجوية الزراعية والحرجية . 184 : 12-24 . doi : 10.1016/j.agrformet.2013.09.001 . تاريخ الاسترجاع: 10 يوليو 2025 .
  15. ↑ كلوف، تيم جيه؛ شيرلوك، روبرت آر؛ رولستون، دينيس إي. (مايو 2005). "مراجعة لحركة ومصير أكسيد النيتروز في التربة التحتية" . دورة المغذيات في النظم الإيكولوجية الزراعية . 72 : 3-11 . doi : 10.1007/s10705-004-7349-z . ISSN 1385-1314 . تاريخ الاسترجاع: 10 يوليو 2025 . 
  16. 1 2 3 ديمبيكي الابن، هاري (2017). "الكيمياء الجيولوجية السطحية". في ديمبيكي الابن، هاري (محرر). الكيمياء الجيولوجية البترولية العملية للاستكشاف والإنتاج . أمستردام، هولندا: إلسيفير . ص 217-252 . ISBN  978-0-12-803350-0تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يوليو 2025 .
  17. 1 2 3 4 سينغ، جيه إس؛ غوبتا، إس آر (1977). "تحلل النباتات وتنفس التربة في النظم البيئية الأرضية" . المجلة النباتية . 43 (4): 449-528 . Bibcode : 1977BotRv..43..449S . doi : 10.1007/BF02860844 . ISSN 1874-9372 . S2CID 40310421. تاريخ الاسترجاع: 10 يوليو 2025 .  
  18. ↑ "تنفس التربة" (ملف PDF) . يناير 2009. تم الاطلاع عليه في 10 يوليو 2025 .
  19. ↑ أندرسون، أو. روجر (نوفمبر 2011). "تنفس التربة، وتغير المناخ، ودور المجتمعات الميكروبية" . بروتيست . 162 (5): 679-90 . doi : 10.1016/j.protis.2011.04.001 . تاريخ الاسترجاع: 10 يوليو 2025 .
  20. باباستيفانو ، قسطنطين (2002). "نظرة عامة على أجهزة قياس الرادون في غاز التربة والمياه الجوفية" . مجلة النشاط الإشعاعي البيئي . 63 (3): 271-283 . Bibcode : 2002JEnvR..63..271P . doi : 10.1016/S0265-931X(02)00034-6 . ISSN: 0265-931X . PMID: 12440516. تاريخ الاسترجاع: 10 يوليو 2025 .  
  21. 1 2 باليسدنت، جيروم؛ بازيل-دولش، إيزابيل؛ شادوف، جويل؛ كورنو، صوفي؛ ديرين، دلفين؛ فيكياكوفا، زوزانا؛ هاتيه، كريستين (2018). "انتقال الكربون بين الغلاف الجوي والتربة كدالة لعمق التربة" . مجلة نيتشر . 559 (7715): 599-602 . Bibcode : 2018Natur.559..599B . doi : 10.1038/s41586-018-0328-3 . ISSN 1476-4687 . PMID 29995858. S2CID 49669782. تاريخ الاسترجاع : 10 يوليو 2025 .