آزمایشگاه خاک چیست؟

استفاده علمی و اصولی از خاك، مستلزم افزایش شناخت و آگاهی نسبت به آن است برای حصول این شناخت و آگاهی لازم است بررسی‌هایی بر روی خاک مورد نظر انجام گیرد.

آزمایشگاه خاک از پرکاربردترین آزمایشگاه‌ها در شاخه مکانیک می‌باشد. در آزمایشگاه خاک به بررسی و مطالعه خواص مختلف خاک و رفتار آن در محیط‌های گوناگون پرداخته می‌شود. علم بررسی خاک علمی است که نیاز به تجربه و آزمایش دارد، خواص مهندسی خاک فقط از طریق آزمایش خاک در آزمایشگاه خاک شناسی امکان پذیر می‌باشد.

کاربردهای آزمایش خاک

  • تعیین میزان رطوبت

  • تست تراکم استاندارد

  • حد روانی

  • حد خمیری

  • تشخیص منحنی دانه بندی

  • مشخص کردن چگالی

  • آزمایش تحکیم

  • آزمایش مقاومت و نشست

  • تعیین نسبت باربری

 

مجموعه تحقیقاتی کیمیای سبز مجهز به آزمایشگاه خاک می باشد و با بهترین تجهیزات و بروز ترین تکنولوژی ها آماده است تا خاک مزارع و باغات شما را بررسی کند جهت هماهنگی در زمینه آزمایش خاک می توانید سفارش خود را ثبت کنید و یا با مجموعه کیمیای سبز تماس بگیرید.

 

روش نمونه برداری از خاک زراعی

برای انجام بررسی های لازم در آزمایشگاه خاک باید ابتدا از خاک مورد نظر نمونه برداری کرد. نمونه برداری از خاک کاری بسیار مهم است زیرا درجه دقت وصحت نتایج بدست امده از انجام آزمایش را تعیین می کند. نمونه برداشت شده از یک قطعه زمین می‌بایست به گونه ای باشد. تا بتوان آن را نماینده کل خاک آن مزرعه دانست. متداول ترین روش جهت نمونه برداری از خاک مزرعه  برای بررسی در آزمایشگاه خاک شناسی روش زیگزاگی است.

جهت کشت‌های زراعی ابتدا زمین را به قطعات ۵ هکتاری تقسیم کرده سپس نمونه بردار از یک گوشه زمین وارد شده و به صورت زیگزاگی حداقل از ۱۵ تا ۲۰ نقطه با بیل از سطح تا عمق ۳۰ سانتی‌متر نمونه برداری می‌کند. سپس خاک‌های جمع آوری شده باید با هم خوب مخلوط شوند. از مخلوط خاک یک نمونه به وزن  ۱کیلوگرم تا۲  کیلوگرم برداشته و در کیسه ای پلاستیکی تمیز ریخته می‌شود سپس مشخصات نمونه به آزمایشگاه خاک شناسی ارسال می‌گردد.
نکاتی که باید هنگام نمونه برداری خاک رعایت نمود:
۱-از جایی که کود دامی، بقایای فضولات حیوانی، کود شیمیایی وجود دارد نباید نمونه برداری انجام شود .
۲-از پای دیوار ها نباید نمونه برداری انجام شود.
۳-هنگام نمونه بردای از بیل زنگ زده یا آغشته به کود دامی ومواد شیمیایی نباید استفاده شود همچنین پلاستیک نمونه برداری باید تمیز باشد .
۴-حتما فرم مشخصات باید بطور کامل پر شده و داخل نایلون فریزر گذاشته شود وسپس نایلون فریزر حاوی فرم داخل نایلون نمونه خاک قرار داده شود.
۵- در فرم مشخصات بایستی نام کشاورز – شهرستان- روستا- نام نمونه بردار- تاریخ نمونه برداری – نوع کشت وعمق نمونه برداری- مقدار عملکرد درسال قبل ذکر شود.
۶- از قالبیت زمین، نمونه برداشته شود بطور مثال اگر در یک قطعه ۱۰هکتاری یک هکتار یا کمتر شور باشد نبایستی نمونه خاک ۹هکتار دیگر مخلوط شود.
۷- هنگامی که زمین خیلی مرطوب می‌باشد نباید نمونه برداری انجام شود.
۸- قبل از نمونه برداری سطح خاک با بیل تمیز گردد.

روش نمونه برداری از خاک زراعی

روش نمونه برداری از خاک باغ

نمونه برداری از باغ کاری بسیار مهم و تعیین کننده درجه دقت وصحت نتایج بدست امده خواهد بود نمونه برداشت شده از یک قطعه باغ بایستی به گونه ای باشد تا بتوان آن را نماینده کل خاک آن باغ دانست. متداول ترین روش نمونه برداری از خاک باغ جهت بررسی در آزمایشگاه خاک شناسی روش لوزی می‌باشد .

خاک هرعمق بایستی جداگانه باهم مخلوط گردد مقدار نمونه لازم از هر مخلوط ۱ تا۲ کیلوگرم می‌باشد که جهت ارسال به ازمایشگاه کافی می‌باشد. در هر قطعه باغ حداقل بایست ۴ تا۵ چاله حفر گردد خاک‌های جمع آوری شده باید پس از مخلوط شدن در کیسه ای پلاستیکی تمیز ریخته و پس از انداختن فرم مشخصات به داخل آن به ازمایشگاه خاک شناسی ارسال گردد.


نوع درخت عمق نمونه برداری
هسته دار و دانه دارو هر نوع درخت بارده ۹۰-۶۰-۳۰-۰
درختان فضای سبزی مانند چنار ۱۲۰-۹۰-۶۰-۳۰-۰
درخچه ها و درختان فضای سبزی کوتاه قامت ۹۰-۶۰-۳۰-۰

هنگام نمونه برداری از خاک باغ باید به تمام نکات گفته شده در بالا دقت کرد و همچنین این نکته را به خاطر سپردکه برای درختان پایه مالینگ یا نهال و درختان با ریشه های سطحی نیاز به نمونه برداری از عمق ۳۰-۶۰ نمی باشد و حتما باید و در فرم مشخصات علاوه بر موارد گفته شده سن درخت نیز ذکر شود.

روش نمونه برداری از خاک گلخانه

با توجه به اینکه کشت گلخانه ای در فضای محدود صورت می‌گیرد لازم است قبل از احداث گلخانه از هر ۵۰۰۰ متر مربع یک نمونه خاک از عمق ۳۰-۰ سانتی‌متری برداشته شود .

نمونه برداری باید به صورت مرکب وتصادفی انجام گیرد به این ترتیب که از ۸ تا ۱۰ نقطه به صورت تصادفی تا عمق ۳۰ سانتی‌متر کنده سپس خاک این ۸ تا ۱۰ نقطه را باهم مخلوط کرده وحداقل یک کیلوگرم از این مخلوط را به آزمایشگاه خاک شناسی جهت انجام آزمایشات مربوطه ارسال کرد.
 

در هنگام نمونه برداری از خاک گلخانه ها باید علاوه بر توجه به نکات گفته شده توجه داشت که در گلخانه هایی که قبلا کشت در آن‌ها صورت گرفته بهتر است پس از شخم زدن گلخانه نمونه برداری صورت گیرد و بایستی از سالن‌ها بصورت جداگانه نمونه برداری شود .

روش نمونه برداری از خاک گلخانه

وسایل مور نیاز در آزمایشگاه خاک شناسی

۱ - پمپ وکیوم آزمایشگاهی  ( Mini Vacuum Pump)

یکی از وسایلی که در آزمایشگاه خاک شناسی استفاده می شود پمپ وکیوم است. پمپ وکیوم آزمایشگاهی برای استفاده آون خلا، وکیوم روتاری اواپراتور(تقطیر در خلا) و ایجاد محیط خلا در شیشه های آزمایشگاهی استفاده می‌شود.

پمپ وکیوم آزمایشگاهی

۲ - همزن مکانیکی ( Mechanical Shaker)

همزن مکانیکی برای هم زدن و مخلوط کردن مواد در آزمایشگاه خاک شناسی بکار می‌رود. دارای دورسنج دیجیتال، تایمر، شفت استنلس استیل (جهت جلوگیری از خوردگی و فرسایش در اثر مواد اسیدی) ، میله، پایه و گیره اتصال می باشد. این دستگاه به دو صورت گیربکسی و معمولی ارائه می‌شود.
دستگاه گیربکسی دارای ۲۰۰۰ دور در دقیقه و دستگاه معمولی دارای ۱۵۰۰ دور در دقیقه می‌باشد.
شفت به صورت ۴ پره بوده که در صورت سفارش به شکل های مختلف قابل تغییر می‌باشد.

همزن مکانیکی

۳- هیتر آزمایشگاهی با همزن مغناطیسی ( Hot Plates Magnetic Stirrer)

دستگاهی که برای مخلوط کردن (با همزن مغناطیسی) و حرارت دادن محلول‌ها در آزمایشگاه خاک شناسی بکار می رود.

هیتر آزمایشگاهی با همزن مغناطیسی

۴-  کوره الکتریکی Electrical Oven) (

دستگاهی است که دارای محفظه ای کاملاً عایق شده همراه با آجر نسوز، سیمان نسوز و پنبه نسوز می‌باشد. این محفظه توسط عناصر قوی در اطراف و یا سقف دستگاه‌، دمایی بالا تا حدود ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد و یا ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد ایجاد می‌کند که جهت ذوب برخی مواد و نیز گرفتن خاکستر برخی دیگر از مواد کاربرد دارد. مجهز به ترموستات و ترمومتر دیجیتال است و قابلیت نصب تایمر دیجیتال را نیز دارد. جنس بدنه خارجی از ورق روغنی با پوشش رنگ الکترواستاتیک است. دقت نمایشگر در محدوده دمایی ۲۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد حدود ۱۰ الی ۱۵ درجه می‌باشد.

کوره الکتریکی

۵- اوگر (Auger)

می‌توان به وسیله آن خاک را از عمق‌های مورد نظر بیرون آورده و به عنوان نمونه انتخاب کرد. اوگرها اکثراٌ به دوصورت دو نوع  توخالی و مته ای می‌باشند که در اوگرهای توخالی خاک در وسط محفظه موردنظر جمع می‌شود و در مته ای خاک در شیارهای مته جمع می‌گردد.

اوگر

 ۶- شیکر الک (Sieve Shaker)

این دستگاه مانند دیگر شیکرها جهت سرند مواد و مصالح بکار می‌روند. سیستم کارکرد این دستگاه توسط مگنت یا آهن ربا است. به گونه ای که با قطع و وصل شدن جریان داخل مگنت صفحه اصلی دارای لرزشی می‌شود که با تنظیم سرعت تناوب جریان، مقدار لرزش کمتر و یا بیشتر می‌شود همچنین با کم و زیاد کردن جریان می توان مقدار کورسی لرزشی را تنظیم کرد .

شیکر الک

۷- کاساگرانده ( Casgrande)

حدود اتربرگ، یک معیار تعریف شده جهت اندازه گیری میزان رطوبت خاک است. بر اساس این معیار سه حد برای مقدار رطوبت موجود در آب تعریف می شود: حد انقباض SL)) ، حد خمیری و حد روانی. خاکهای ریزدانه بر اساس مقدار آب جذب شده توسط آنها حالت‌های مختلفی به خود می‌گیرند. این سه حد مرز میان چهار حالت خاک که عبارتنداز : سفت (جامد) و نیمه سفت (نیمه جامد) و خمیر (پلاستیک) و مایع (روان)، می‌باشند.

کاساگرانده  

۸- فلیم فتومتر ( Flame Photometer)

فلیم فتومتری برای تعیین کمی و کیفی چندین نوع کاتیون، به خصوص فلزهایی که به آسانی تحریک می‌شوند و با دمای شعله نسبتاً کم به سطوح انرژی بالاتر می‌روند (مانند سدیم، پتاسیم، کلسیم) مناسب است.

در این روش از یک شعله استفاده می‌شود که محلول را بخار و نیز فلز را تصفیه می‌کند و پس از آن باعث انتقال الکترون ظرفیت به یک سطح انرژی بالاتر می‌شود. با برگشت الکترون به حالت اولیه (گراند استیت) نوری با یک طول موج مشخص برای هر فلز تولید می‌شود. فلیم فتومترها از فیلترهای نوری برای مانیتور کردن و جستجوی نور با طول موج خاص استفاده می‌کند. به این وسیله می‌توان با بررسی این طول موج‌ها و مقایسه آن‌ها با طول موج‌های مربوط به فلزات شناخته شده، نوع فلز‌های موجود در نمونه مورد بررسی را تعیین کرد. بنابراین شدت نور تابیده شده مستقیماً متناسب با غلظت نمونه می‌باشد.

فلیم فتومتر

۹-  استریوسکوپ (Stereoscope)

استریوسکوپ دستگاه ساده ای است که با استفاده از آن می‌توان از منطقه پوشیده توسط یک زوج عکس هوایی پوشش دار که به طور افقی و موازی در زیر استریوسکوپ قرار داده شده اند تصویر برجسته به دست آورد. به طور کلی دو نوع استرویوسکوپ وجود دارد، یکی نوع کوچک یا جیبی که شاملا دو عدسی بزرگنماست و به نام انکساری معروف است و دیگری نوع بزرگ یا رومیزی که در آن علاوه بر عدسی، آینه هم به کار رفته است و انعکاسی یا آیینه دار خوانده می شود. هر یک از این دو نوع استریوسکوپ، برحسب احتیاج، دارای مدلهای مختلفی هستند. برای کارهای دقیق بهتر است دستگاههایی را به کاربرد که به بهترین نوع عدسی مجهز باشند و میدان دید عدسی چشمی آنها خیلی بزرگ و روشن و از نظر خطای دید کاملاً اصلاح شده باشند.

استریوسکوپ

 10- عصاره گیر گل اشباع (Distillation of saturated soil)

پایه عصاره گیر جهت اندازه گیری از گل اشباع شده جهت اندازه گیری هدایت الکتریکی و PH خاک ، آنیون و کاتیون به روش اشباع می باشد و باید با استفاده از پایه عصاره گیری و قیف ریچارد به کمک پمپ خلاء عصاره گیری نمود، تا بتوان در عصاره حاصله کلسیم ، سدیم و پتاسیم ، کلر ، بی کربنات و کلیه کاتیون ها و آنیون ها را قرائت نمود.

 

عصاره گیر گل

11- حمام آبی (water bath)

یک وسیله پر شده از آب مقطر است و زمانی که نیاز به حرارت غیر مستقیم باشد، از این دستگاه استفاده می‌شود که روی درجه حرارت های گوناگون برای هدف‌های مورد نظر تنظیم می‌شود.

حمام آبی

12- شیکر ( Shaker)

شیکر یکی از وسایل پرکاربرد آزمایشگاه خاک شناسی است. این وسیله با حرکت دورانی در سطح افقی نمونه داخل ظرف را مخلوط می نماید و برای یکنواخت کردن محتوای داخل ظروف مناسب می‌باشد.

شیکر

13- سانتریفیوژ یخچال‌دار ( Centrifuge)

این وسیله باستفاده از نیروی موتور خود، نمونه مایع را با سرعت بسیار زیادی به چرخش در می‌آورد. بطوریکه باعث جدا شدن مواد به دو نوع ناحیه کم تراکم و پر تراکم می شود. این وسیله قابلیت تنظیم دما و عملکرد در دمای پایین را دارد.

سانتریفیوژ یخچال‌دار

14- شیکر انکوباتور (Shaker Incubator)

این وسیله با حرکت دورانی در سطح افقی نمونه داخل ظرف را مخلوط می کند و برای یکنواخت کردن محتوای ظروف در دمای قابل تنظیم مناسب است.

شیکر انکوباتور

15- آون (Oven)

این وسیله حرارت خشک ایجاد می‌کند. دارای بدنه با ورق فولادی و رنگ کوره ای می‌باشد که محفظه داخلی از جنس استیل ضدزنگ با طبقات متحرک است.

آون

16- کلدال (Kjeldahl)

این وسیله برای اندازه گیری کمی نیتروژن می‌باشد.

کلدال

17- ترازوی دیجیتال (Digital Counting scale)

جهت توزین نمونه‌ها با دقت سه رقم اعشار استفاده می‌شود.

ترازوی دیجیتال

۱۸ - اسپکتروفتومتر (Spectrophotometer)

جذب یا عبور طول موج‌های مشخصی از انرژی تابشی را در یک محلول تعیین می‌کنند. اساس کار این دستگاه بر اندازه گیری میزان نور جذب شده توسط یک محلول رنگی است که برابر قانون بیر-لامبرت میزان جذب نور ( OD ) متناسب با غلظت ماده حل شده در محلول است.

اسپکتروفتومتر

۱۹ - ترازو دیجیتال  (Digital Counting scale)

جهت توزین نمونه‌ها با دقت چهار رقم اعشار استفاده می‌شود.

 ترازو دیجیتال

 PH -20 متر (pH meter)

این وسیله جهت تعیین میزان اسیدی و یا بازی بودن یک محلول می‌باشد.

PH متر

۲۱ EC -متر (EC meter)

EC متر دستگاهی است که برای اندازه گیری هدایت الکتریکی مایعات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه بیشتر از همه در کشاورزی هایدروپونیک کاربرد دارد و البته ممکن است در هر آزمایشگاه دیگری هم یافت شود.

 EC -متر

۲۲- دستگاه تحکیم (Soil Consolidation)

دستگاه تحکیم عبارت است از کاهش حجم تدریجی یک خاک اشباع با نفوذپذیری کم در اثر زهکشی بخشی از آب موجود در حفرات که نهایتاً منجر به تغییر ضخامت و نشست خاک می‌شود. زهکشی (تغییر در فشار آب حفره‌ای) ارتباط تنگاتنگی با مقوله‌ی تحکیم و نشست خاک دارد. از زمانی که در اثر فشار سربار در داخل خاک اضافه فشار آب حفره‌ای به وجود می‌آید، پدیده تحکیم آغاز شده و تا زمانی که این اضافه فشار در اثر زهکشی زائل می‌شود ادامه خواهد یافت.

دستگاه تحکیم

دستگاه تحکیم شامل چند بخش اصلی می باشد:

بدنه اصلی تحکیم:

که از جنس آلومینیوم ریخته گری صلب ساخته شده است. یاتاقانها و اهرم متحرک و سل تحکیم روی این بدنه قرارمی گیرد.

اهرم متحرک تحکیم:

قسمتی از تحکیم است که وزنه ها بر روی آن قرار می‌گیرند. این اهرم به گونه ای ساخته شده است که در صورت گذاشتن وزنه در یک طرف آن اعمال نیرو را با سه نسبت متفاوت قابل تنظیم (۹:۱، ۱۰:۱ و ۱۱:۱) بر روی نمونه اعمال می کند. جنس اهرم متحرک از آلومینیوم سخت می‌باشد. در انتهای اهرم یک وزنه ثابت تعبیه شده است که وظیفه تعادل اهرم را بر عهده دارد.

سل تحکیم:

از دیگر اجزای دستگاه تحکیم می باشد که خود شامل محفظه ای از جنس پلکسی گلاس و کاتر و سنگ تخلخل... می باشد. سل تحکیم باید کاملاً آببند باشد تا آب درون سل از آن خارج نشود.

۲۳- بار ثابت، با‌ر افتان

دستگاه نفوذسنج با ایجاد اختلاف فشار در هر دو انتهای یک نمونه خاک اشباع شده و سنجش نتیجه جریان آب، نفوذ پذیری را تعیین می نماید. در سیستم بار ثابت، نمونه خاک بطور معکوس در هولدر قرار گرفته و جریان آب از پایین به درون نمونه جریان پیدا می کند. باتغییر سطح آب درون مخزن به میزان مشخص، می توان همواره بار ثابتی را بر روی نمونه اعمال نمود. با بالاتر بردن سطح آب از سطح نمونه، فشار بیشتری اعمال شده و بر شدت عبور آب از نمونه افزوده خواهد شد. آب خارج شده از نمونه توسط سنسورهای ویژه ای اندازه گیری شده و اطلاعات بدست آمده، نهایتاً در محاسبه Ks بکار برده خواهد شد. نمونه خاک مورد استفاده در این دستگاه می بایستی تا حد ممکن ساختمان اصلی خود را حفظ نماید. بدین منظور از رینگ نمونه برداری برای برداشتن نمونه استفاده می‌شود. نمونه پس از اشباع کامل در یک نگهدارنده رینگ (هولدر) جای می‌گیرد و یک دیسک صافی بر روی آن قرار داده می‌شود. در ادامه نگهدارنده رینگ بر روی سینی مخصوص قرار می‌گیرد. شیلنگ های متصل به هولدر، آب خارج شده از نمونه را به ابزارهای اندازه گیری هدایت می‌نمایند. با اندازه گیری حجم آب خارج شده یک بازه زمانی مشخص، ضریب نفوذ پذیری (فاکتور K ) نمونه از طریق یک فرمول محاسبه می‌شود.

 نفوذسنج