האגודה הישראלית למדע הקרקע הכנס השנתי 1122121.22 , קמפוס שדה בוקר
האגודה הישראלית למדע הקרקע הכנס השנתי קמפוס שדה בוקר1122121.22 , האגודה הישראלית למדע הקרקע הכנס השנתי קמפוס שדה בוקר1122121.22 , 00:25 - 00:00 00:30 – 00:25 00:55 - 00:30 03:90 – 03:90 התכנסות ורישום ברכות מושב ( Iמנחה יעל מישאל) קישור מרכיבי חומר אורגני מסיס בקרקע :השפעה על ניידות מזהמים תרופתיים עדי אורן ,חי חכם ובני חפץ 00:00 – 03:90 תשטיפי פסולת בניין -אפיון ואינטראקציות עם הקרקע בתרחישי סביבה שונים ,השפעת מצב הרדוקס מאיה גולדשטיין ,יונה חן ומשה שנקר 00:00 – 00:00 התנהגות חומרים רפואיים בקרקע חקלאית :השפעות של יישום בוצה וכימיה של התמיסה אושרי בורגמן ובני חפץ 00:90 – 00:00 תהליכי ספיחה ושחרור של חומרים מעכבי בערה לקרקע יניב אולשנסקי ,תמרה פולובסוב ובני חפץ 00:90 – 00:90 זרחן מיוצב בבוצת שפכים – דרכי ייצוב והשפעתן על תגובות הזרחן בקרקע וזמינותו לצמחים חנה איינהורן ,משה שנקר ויונה חן 00:00 - 00:55 הפסקה 02:05 - 00:00 00:00 – 00:00 מושב ( IIמנחה גיל אשל) שילוב של ספקטרוסקטפיית FTIRואיזוטופים לחקירה "מקוונת" של התמרות חנקן בקרקע ובפאזה הגזית עוז קירה ,דותן חרוש ,רויטל צולקר ,רפי לינקר ,יעל דובובסקי ואבי שביב 00:90 – 00:00 קביעת מצב ההזנה בעץ הזית באמצעות ספקטרוסקופיה בתחום הVIS-NIR - נתיב רוטברט ,אורי ירמיהו וזאב שמילוביץ 00:90 – 00:90 חמצון אמוניה בקרקעות במערכות אקולוגיות מדבריות :השפעה של דרגות צחיחות שונות יונתן שיר ,אלי צעדי ,זאב רונן ועלי נג'ידאת 00:00 – 00:90 שימושי קרקע ותפקוד מערכות אקולוגיות :בחינתם על ידי סמנים של איכות קרקע באזור ממודבר בישראל טרין פז-כגן ,ארנון קרניאלי ,משה שחק ואלי צעדי 00:00 – 00:00 שינויים עונתיים בהרכב ופעילות החברה הבקטריאלית בקרקע מושקת קולחין סמי פרנק ,דרור מינץ ויצחק הדר 2 03:55 - 02:05 הפסקת צהריים ומושב פוסטרים התאדות מקרקעות תחת השפעות צפויות של אפקט החממה; גישה ניסויית לחקירת הקשר שבין אידוי מקרקעות עם תנאי שפה ותנאי התחלה שונים ובין טמפרטורת האוויר אסף בן נריה ונועם ויסברוד כלי לחקירת בליה של מינרלים סיליקטים בידי חיידקי קרקע בתנאי חוסר ברזל יאיר פרבר ורוברט ארמון השפעת שריפה על קרקעות :תכונות פסיקליות-כימיות ומגוון מיקרוביאלי מור שחר ,נועם ויסברוד ,אלכס פורמן ואסנת גילאור שיטה חדשנית לזיהוי מזהמים אורגנים בקרקע בלתי רוויה נמרוד שוורץ ,עידית שפר ואלכס פורמן כיול של אלקטרודת TDRמוטמעת דופן לקרקעות שונות חנה ואקנין ,יעל מיוחס ואלכס פורמן השפעת פעילות מיקרוביאלית על תכונות הידראוליות טל פולק ,רביד רוזנצוייג ואלכס פורמן השפעת תוספת ביו-פחם על תכונות הידרוליות של קרקע מורן חג'אג' ואלכס פורמן פיתוח מודל עירוב הידרולוגי של נגר עירוני עם חקלאי יונתן שביט ,בני חפץ ,גיל אשל ורועי אגוזי האם חולות מתאדמות במשך הזמן? המקרה של דיונות צפון-מערב הנגב יואל רסקין ,עפר רוזנשטיין ,דן ג .בלומברג ,חיים צוער ונעמי פורת הערכת קרומי קרקע ביולוגים על מצע לס בנגב הצפוני באמצעות ספקטרוסקופיית החזרה עופר רוזנשטיין וארנון קאניאלי ספקטרוסקופיה בתחום VIS-SWIRשל קרקעות לאחר שריפה לניטור השינויים המינרלוגים המתרחשים בקרקע בעקבות שריפה רחל לוגסי ,איל בן-דור וגיל אשל מחסורי ברזל באורן הצנובר – אפיון פעילות מנגנוני קליטת הברזל בשורשים ויעילות המנגנונים בקווים גנטיים שונים תומר מלחי ומשה שנקר שינויים מרחביים ועיתיים בלחות הקרקע במערכת של דיונות חופיות באזור ים תיכוני ורד זיסו ,יצחק קטרה ופועה בר 3 05:30 - 03:55 ענייני האגודה ,פרס מוקדי ,פרס הפוסטר המצטיין ,סרט "אם תמשוך צפונה" (מנחה אורי ירמיהו) הרצאת זוכה פרס מוקדי :התמרות זרחן בקרקע מושקית קולחין איריס זוהר 05:55 - 05:30 הפסקה 01:05 - 05:55 00:00 – 00:90 מושב ( IIIמנחה :נפתלי לזרוביץ) השפעת קונבקציה תרמלית על שחלוף גז פחמן דו-חמצני בין רגבי קרקע לאטמוספירה יונתן גנות ונועם ויסברוד ומריה א .דרגילה 00:00 – 00:00 התפתחות קרקעות הידרופוביות בכרמי זיתים תאודור בוגיצ'י ,אלן גרבר ורוני וולך 00:90 – 00:00 ניקוז תת קרקעי לפתרון בעיות עודף רטיבות והמלחת הקרקע במטע תמרים בביצת אגרמן ולדימיר מורלס ויורם טורציון 00:90 – 00:90 השפעת קרומי קרקע על זמינות מים לצומח באזור חצי צחיח שי סלע ,טל סבוראי ושמואל אסולין 00:00 – 00:90 קליטת מים על ידי שורשים -כיול והשואה מבין מודלים אמפירים ומודל מכניסטי לילה קרונבי ,ירקה סימונק ,אנדרו הינל ונפתלי לזרוביץ 00:00 – 00:00 מדידה של זרימת מוהל הגזע בעצי דקל התמר – גישה משופרת לזיהוי עקת מים אור שפרלינג ,אור שפירא ,אפי טריפלר ,שבתאי כהן ,אמנון שוורץ ונפתלי לזרוביץ 01:30 - 01:05 הדלקת נרות חנוכה ופיזור 4 Selective binding of dissolved organic matter (DOM) components in soil: consequences for the mobility of pharmaceutical contaminants Adi Oren*, Hai Haham and Benny Chefetz Dept. Soil and Water Sciences, Faculty of Agriculture, Food and Environment; Hebrew University of Jerusalem Exogenous input of dissolved organic matter (DOM) into the agricultural soil system is extensive, stemming from composted materials, biosolids, and treated-wastewater irrigation. Pharmaceutical compounds are introduced to soil via similar courses in measurable amounts. Interactions of the various DOM components with surfaces of soil minerals, such as metal-oxides and clay minerals, involve various sorption mechanisms, are often selective, and may lead to fractionation of DOM and the sorptive stabilization of certain organic moieties. At the same time, the high chemical reactivity of DOM can affect the interaction of coexisting pharmaceutical compounds with the soil and hence influence their mobility and potency in soil and adjacent waters. In the first phase of this research, DOM isolated from sewage sludge compost was investigated for its sorption affinity, capacity, and degree of irreversibility in a set of naturally organic-poor soil systems covering a diverse range of soil mineral phase compositions. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was employed to investigate the molecular-level fractionation occurring in DOM during both sorption and desorption processes. Sorptive fractionation resulted mainly from the preferential uptake of aromatic and carboxylate moieties. In addition, the particularly high phenolic content of the well-matured compost source used, along with the high pH conditions (around the pKa range of phenolic groups) of both the soils and DOM, resulted with the irreversible binding of some phenolate moieties, most likely through ligand exchange complexation to metal oxide surfaces. Correspondingly, soil metal-oxide content was found to be correlated with the DOM sorption capacity of the soils, as well as with the level of sorption irreversibility. The second phase of the research focused on the interaction pathways of a representative sulfonamide antibiotic in the same set of soils, as affected by the co-presence of DOM in the system. Pre-equilibration of the antibiotic with DOM prior to soil contact resulted in decreased sorption affinity of the antibiotic. DOMrelated factors potentially responsible for the reduced sorption include: 1) the high pH of the DOM solution, affecting the ionization status of the antibiotic, the DOM, and the soil surface (electrostatic considerations); 2) the ionic strength of the DOM solution; and 3) direct DOM effects such as competitiveness for soil sorption sites and/or DOM-antibiotic interactions. The results of this study are applicable to agricultural management strategies both with respect to the irreversible binding of specific DOM-derived moieties (incorporation into the soil carbon pool), and to the fate of contaminants in the agro-ecosystem. * [email protected] 5 תשטיפי פסולת בניין -אפיון ואינטראקציות עם הקרקע בתרחישי סביבה שונים ,השפעת מצב הרדוקס מאיה גולדשטיין ,יונה חן ומשה שנקר הפקולטה לחקלאות ,מזון וסביבה ע"ש רוברט ה .סמית .האוניברסיטה העברית בירושלים פסולת הבניין כוללת מגוון גדול של חומרים והיא בעלת פוטנציאל לשחרור מזהמים שעלולים לזהם את הסביבה ומקורות המים על ידי התשטיפים הנוצרים ממנה .לאפיון התשטיפים חשיבות גבוהה בהערכת הסיכונים האלה .על פי המשרד להגנת הסביבה מיוצרים בישראל כ 5.7 -מיליון טון פסולת בניין בשנה ,יותר מכל הפסולת הביתית הנוצרת במדינה .השיטה המקובלת לטיפול בפסולת בניין היא הטמנה באתרים מוסדרים ,אולם על פי נתוני המשרד להגנת הסביבה ,רק כ 02% -מגיעים לאתרי הטמנה מוסדרים ,כ02% - הנותרים מושלכים באופן פיראטי בצדי דרכים ובשטחים פתוחים .תרחיש אחר שבו מגיעים חומרי פסולת בניין אל הסביבה הפתוחה הינו חלופת המיחזור ,המקובלת בארצות רבות כחלופה מועדפת לסילוק הפסולת. תנאי הסביבה בתרחישים השונים של סילוק הפסולת עשויים להיות שונים מאד .על פי היפותזת המחקר נבדלים תרחישים אלה קודם כל במשטר הרטיבות והאוורור השורר בגוף הפסולת ,וכתוצאה מכך נוצרים בגוף הפסולת תשטיפים בעלי אפיון שונה ובעלי פוטנציאל זיהום שונה .הנחת היסוד במחקר זה היא שהרכב התשטיפים אינו נקבע על ידי סוג הפסולת בלבד ,אלא מושפע באופן משמעותי מהתנאים השוררים בסביבה. מטרת עבודה זו הייתה לבדוק את השפעתו של מצב החמצון-חיזור על אופי תשטיפי הפסולת ולבדוק את האינטראקציות של התשטיפים עם הקרקע בתנאי אוורור שונים .תשטיפים מחוזרים נאספו מתחתית אתר ההטמנה "שפייה" ליד זכרון יעקב באופן שימנע מגע עם האוויר .פוטנציאל החמצון-חיזור ( )pe+pHשנמדד בתשטיפים היה .8.0נבחנה השפעת משטר האוורור על הרכבם הכימי של התשטיפים ונבדקה האינטראקציה של התשטיפים עם קרקע חרסיתית במצב מאוורר ומחומצן ,ובמצב של זרימה רוויה המשמר את אופיים המחוזר של התשטיפים .ניתוח גיאוכימי לתשטיפים נערך בעזרת תוכנת Visual MINTEQלקביעת סוגי המינרלים העשויים להיווצר והמזהמים העשויים לשקוע בעקבות כך .בתשטיפים המחוזרים נמצאו ריכוזים גבוהים במיוחד ,וחורגים מתקני איכות מים ,לגבי גופרית ,בורון וחנקה .חמצון התשטיפים הביא לירידה משמעותית בריכוז הסידן ,הגופרית ,הברזל והמנגן ,ולעלייה משמעותית בריכוז הנחושת pH .התשטיפים עלה עם חמצונם והמוליכות החשמלית ( )ECשל התשטיפים ירדה מעט עם חמצונם ,ככל הנראה עקב שקיעה ונידוף של יסודות .עם מעבר התשטיפים דרך קרקע טרה רוסה נצפו שינויים בולטים בהרכבם .עבור בורון שימשה הקרקע חסם יעיל ללא תלות בתנאי הניסוי ,ומכאן שזיהום הבורון יתרכז בעיקר בקרקע ,וזו תשמש כחסם יעיל כנגד תנועתו עם התשטיפים ,ללא תלות במצב החמצון-חיזור של המערכת .לגבי ברזל ומנגן במצב מחוזר ובזרימה רוויה ,המדמה את התנאים בתחתית אתר הטמנה חסר תשתית מתאימה ,נמצאו ריכוזים גבוהים ביחס לחלחול בתנאים מחומצנים ,שעשויים לדמות הזרמה או דליפה על-קרקעית של התשטיפים. ריכוז הזרחן הראה תופעה הפוכה מזו של הברזל והמנגן – בתנאים המחוזרים הקרקע מנעה את ניידותו באופן יעיל יותר. [email protected] 6 * התנהגות חומרים רפואיים בקרקע חקלאית :השפעות של יישום בוצה וכימיה של התמיסה אושרי בורגמן ובני חפץ המחלקה למדעי הקרקע והמים ,הפקולטה לחקלאות מזון וסביבה ,האוניברסיטה העברית בירושלים ,רחובות בעשור האחרון עלתה המודעות לנוכחותם של חומרים רפואיים בקולחים ובבוצת שפכים המיועדים לשימוש בחקלאות .חומרים רפואיים רבים אינם מתפרקים בתהליך טיהור השפכים וייצוב הבוצה ,וכך הם עלולים להגיע לשדות חקלאיים עקב השימוש בקולחים להשקית גידולים ויישום בוצה כדשן וגורם מטייב בקרקעות חקלאיות .בנוסף להיותם מקור לחומרים רפואיים בסביבה ,השקיה בקולחים ויישום בוצה עשויים להשפיע על התנהגותם של חומרים רפואיים בקרקע בעקבות השינויים הכמותיים והאיכותיים בחומר האורגני בקרקע ובתמיסת הקרקע .יישום בוצה מביא לתוספת של חומר אורגני מסיס ולא מסיס ,שיכול להשפיע על הספיחה, השחרור והניידות של חומרים רפואיים בקרקע .בנוסף ,התכונות הכימיות השונות של קולחים לעומת מים שפירים ,ביניהן הרכב מלחים pH ,וריכוז חומר אורגני מסיס ,עשויות גם הן להשפיע על התנהגות החומרים הרפואיים ותנועתם בפרופיל הקרקע .תנועת החומרים הרפואיים בפרופיל הקרקע ,המושפעת מיכולת הספיחה והשחרור שלהם ,מהווה גורם חשוב בקביעת גורלם בקרקע ומידת זמינותם לתהליכים חשובים אחרים ,כגון פירוק מיקרוביאלי וקליטה בצמחים .מטרת עבודה זו היא לאפיין את ההשפעה של הוספת בוצה מיוצבת (בצורת קומפוסט בוצת שפכים) ושימוש בקולחים להשקיה על התנועה של חומרים רפואיים בפרופיל הקרקע. התנועה של חומרים רפואיים בקרקע נבדקה באמצעות ניסויי עמודה .עמודות זכוכית מולאו בקרקע לס, ולחלקן הוסף קומפוסט בוצת שפכים למקטע העליון של העמודה על מנת לדמות את יישום הקומפוסט בשדה. חומרים רפואיים בריכוז של 1 mg/Lהועברו בעמודה בזרימה גרוויטציונית ברוויה .החומרים שנבדקו היו diclofenac ,)NAP( naproxen ,)CBZ( carbamazepine ,)SPD( sulfapyridine ,)SMX( sulfamathoxazole ( )DCFו ,)GFB( gemfibrozil -שכולם זוהו בקולחים ובוצות המיועדים לשימוש בחקלאות .בניסויים נבדקו ההשפעה של תוספת קומפוסט בוצה בכמויות שונות ותמיסות רקע שונות על העיכוב בתנועת החומרים הרפואיים .בנוסף ,נבדקה השפעה של חומר אורגני מסיס על תנועה של מגוון רחב של חומרים רפואיים בריכוז של ,1 µg/Lבסדר גודל דומה לריכוז שנמצא בקולחים שניוניים. הוספת קומפוסט לקרקע בעמודה גרמה לעיכוב בתנועתם של DCF ,CBZו ,GFB -דבר המעיד על חשיבות החומר האורגני בקרקע בקביעת ההתנהגות של חומרים אלו .בנוסף ,במיצוי של הקרקע לאחר הניסוי התגלה ריכוז ספוח גבוה יותר של החומרים הנ"ל בשכבת הקרקע העליונה ,שהכילה את תוספת הקומפוסט .כאשר תמיסת הרקע הוחלפה ממים שפירים לקולחים ,נראה שינוי בהתנהגות החומרים DCF ,NAPו ,GFB -והם הראו ניידות מוגברת על רקע הקולחים .שלושת החומרים הללו הינם חומצות חלשות ,וככל הנראה ניידותם הוגברה עקב ערך ה pH -הגבוה של הקולחים ביחס לשפירים .בניסויים נוספים עם תמיסות רקע שונות לא נראתה השפעה של חומר אורגני מסיס על תנועת החומרים הרפואיים ,כאשר הם הוספו בריכוז של .1 mg/L [email protected] 7 * תהליכי ספיחה ושחרור של חומרים מעכבי בערה לקרקע יניב אולשנסקי ,תמרה פולובסוב ובני חפץ המחלקה למדעי הקרקע והמים ,הפקולטה לחקלאות ,מזון וסביבה ע"ש רוברט ה.סמיט ,האוניברסיטה העברית בירושלים חומרים מעכבי בערה מסוג ) polyrominated diphenyl ethers (PBDEsנפוצים בשימוש ביתי ותעשייתי. חומרים אלו נחשבים כרעילים ויציבים בסביבה .ספיחה של מזהמים הידרופוביים לקרקע משפיעה במידה ניכרת על זמינות ביולוגית ,פירוק ותנועה של החומרים .בעבודה זו השתמשנו במעכב בערה 4,4'- ) dibromodiphenyl ether (BDE-15כחומר מודל לבחינת תהליכי ספיחה ושחרור של PBDEsבקרקע .ניסויי ספיחה של BDE-15לשלוש קרקעות והומין נערכו במתכונת .Batchקבוע ספיחה מנורמל לתכולת פחמן אורגני בקרקע ( )KOCשל BDE-15היה גבוהה פי שלושה עבור הומין לעומת שלושת הקרקעות .מנגד היסטרזה בין ספיחה לשחרור נמדדה בעיקר עבור שלושת הקרקעות .בהומין נמדדה עלייה בהיסטרזה בין ספיחה לשחרור עם עלייה בריכוז BDE-15ספוח .מהתוצאות עולה כי ל BDE-15 -וכנראה גם PBDEsנוספים אפניות ספיחה גבוהה לקרקע .בנוסף מידה נמוכה של שחרור החומר הספוח יכולה להביל להצטברות של PBDEs בשכבת הקרקע העליונה .אנו מצעים כי על אף שהומין מהווה מרכיב מרכזי בספיחה של ,PBDEsמרכיבים אחרים של החומר האורגני בקרקע מונעים שחרור של PBDEsוכך מגבילים את תנועתם בקרקע ואת זמינותם לפעילות ביולוגית. [email protected] 8 * זרחן מיוצב בבוצת שפכים – דרכי ייצוב והשפעתן על תגובות הזרחן בקרקע וזמינותו לצמחים חנה איינהורן ,משה שנקר ויונה חן הפקולטה לחקלאות ,מזון וסביבה ע"ש רוברט ה.סמית המניע העיקרי למחקר הינו הקונפליקט הקיים בין הגברת השימוש החקלאי בבוצות מכוני טיהור שפכים לבין מגמת הצטברות הזרחן בקרקעות המטופלות ,עד לרמה שעלולה לפגוע בסביבה ואף בגידולים החקלאיים. כמות הזרחן המגיעה אל השפכים העירוניים בארץ נאמדת ב 0222-טון לשנה והיא קרובה לסך צריכת הזרחן לדישון בכל השטחים החקלאיים במדינה (כ 5722-טון Pלשנה) .לאחר הטיפול במכוני הטיהור נשאר כיום מרבית הזרחן (כ )02%-בקולחים ,המשמשים ברובם להשקיית שטחים חקלאיים .יתרת הזרחן מצטברת בבוצה .עם אימוץ תקנות ועדת ענבר (קביעת סף של 5 mg/Lלריכוז הזרחן הכללי בקולחים המשמשים להשקיה) והתקדמות הטיפול בשפכים ,ישתנו היחסים ומרבית הזרחן יצטבר בבוצה .בוצות מכוני טיהור שפכים הינן מקור לחומרי הזנה וחומר אורגני שתועלתם בשדות חקלאיים רבה ,אולם עודף הזרחן הנמצא בבוצות עלול לגרום לעלית זמינותו בקרקעות המטופלות עד לרמה שתפגע בגידולים החקלאיים עקב פגיעה בזמינות ברזל ואבץ .כמו כן עלולה הצטברות הזרחן לעודד תהליכי אאוטריפיקציה בגופי מים סמוכים. השערת המחקר היא שהקטנת זמינות הזרחן בבוצות עשויה להקטין את חומרת הבעיות ולאפשר יישום רב יותר של הבוצות ללא פגיעה בסביבה ובחקלאות ,אולם אנו משערים כי מידת היציבות של הזרחן המקובע תושפע ע"י תכונות הקרקע אשר בה תיושם הבוצה .מטרת העבודה הייתה לבחון מדדי זמינות של זרחן בקרקעות שונות אשר אליהן יושמו בוצות שעברו תהליכי ייצוב כימיים (בברזל סולפט ,אלום ,או סיד חי) או ביולוגיים (קומפוסטציה) ,וכן מספר תרכובות מודל של זרחן מינרלי או אורגני. שלוש קרקעות שנבדלות זו מזו בתגובתן עם זרחן מוסף (חול חום-אדום ,לס גולמית וטרה רוסה) הודגרו למשך פרקי זמן שונים ( 57 ,81 ,5 ,8ו 880-יום) עם מקורות הזרחן השונים .לאחר כל הדגרה בוצעו בדיקות לאפיון הזרחן בקרקע :זרחן אולסן ,זרחן פעיל מסיס במים ( )SRPופרקציונציה כללית של הזרחן בקרקע. נמצא כי זמינות הזרחן שמקורו בבוצה הלא מיוצבת ,או בדשן זרחן כימי ( ,)KH2PO4או בגלוקוז-8-פוספט ( ,)G1Pירדה משמעותית על פי זרחן אולסן ו ,SRP-כלומר ,הזרחן שהוסף קובע על ידי הקרקע .בנבדל ,לאחר יישום הבוצות המיוצבות כימית או קומפוסט הבוצה ,תהליך קיבוע הזרחן בקרקע עוכב במידה רבה ובחלק מהמקרים אף חל שחרור איטי של זרחן במשך ההדגרה .המגמה הכללית הייתה דומה בשלוש הקרקעות אולם נבדלה בקצב התהליכים ובעוצמתם .בקרקע חול חום-אדום החלה מגמת הקיבוע כבר לאחר 01שעות ,ואילו בשתי הקרקעות האחרות היא בלטה בעיקר לאחר 81ימי הדגרה ואילך .בקרקעות שהודגרו עם אינוזיטול- הקסה-פוספט ( )IHPזמינות הזרחן עלתה ,מיום 81להדגרה ועד סופה ( 880יום) .תוצאות הפרקציונציה מוסיפות מידע לגבי טרנספורמציות הזרחן בקרקעות. [email protected] 9 * שילוב ספקטרוסקטפיית FTIRואיזוטופים לחקירה "מקוונת" של התמרות חנקן בקרקע ובפאזה הגזית עוז קירה ,דותן חרוש ,רויטל צולקר ,רפי לינקר ,יעל דובובסקי ואבי שביב היחידה להנדסת סביבה-מים-וחקלאות ,הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית ,טכניון לחנקן תרומה מכרעת לקיומן של מערכות צומח טבעי ובייצור מזון צמחי שמתבסס על תשומות גדולות מאד של חנקן "פעיל" שמקורו בתעשיית הדשן .תשומות אלו מלוות בשיחרור מאסיבי של צורני חנקן רעילים לסביבה כמו חילחול חנקות למי תהום ופליטה של גזים כמו N2Oאו אמוניה לאטמוספירה .למרות המחקר הרב בתחום התמרות חנקן ופליטות גזיות עדיין חסרה הבנה כמותית ומנגנונית ובעיקר בתחום איתור וכימות (nitrifier מקורות היווצרות :N2Oבניטריפיקציה? בדה-ניטריפיקציה? בניטריפקיציה מחנקת ) ?denitrificationבניטיריפקיציה מצומדת דה-ניטריפיקציה ( coupled nitrification denitrification - ?)CNDגם היכולת לתת ביטוי כמותי ל"קצבים הכוללים" ( ,)gross ratesשהם הצורה הנכונה לבטא קצבי תהליך כמו מינרליזציה וניטריפיקציה עדיין מוגבלת .הבנה טובה יותר של המקורות וכימות מדויק יותר של שטפי/קצבי תהליכים חיונית לפי תוח גישות למזעור נזק סביבתי והשגת יעילות דישון מרבית וגם חשובה לבניית מודלים מדויקים יותר לצרכי חיזוי. הגישות הכמותיות היעילות ביותר למעקב כמותי אחר התמרות החנקן ומקורות פליטת N2Oמבוססות על מעקב אחר שינויים באיזוטופים יציבים של חנקן וחמצן .הבעייתיות בגישות אלו שהופעת צורון איזוטופי מסוים תלויה במספר תהליכים בו זמניים ,שעלולים למסך את הפענוח וחלק מהבדיקות מורכבות ,צורכות זמן רב ועלות ניכרת .הכלי היותר מקובל כיום לחקירת התהליכים ולכימות התרומות של פליטות חנקן ממקורות שונים מבוסס על מדידות .)Isotope ratio mass spectrometry( IRMSהשיטה מאפשרת לקבוע את היחס האיזוטופי ביוני המגיבים וכן בצורני התוצרים הגזיים ,אך לא ניתן להשתמש בה באופן מקוון והיא דורשת שלבי הכנת דוגמאות ארוכים ,שימוש במגיבים שונים (חלקם רעילים לסביבה) וכל אלו עלולים להעלות את הסיכון לחילופים איזוטופיים בדוגמאות בטרם עברו אנליזה. קבוצתנו מתמקדת לאחרונה בפיתוח חלופה למדידת צורני החנקן האיזוטופיים על בסיס שימוש בספקטרוסקופיית .FTIRטכניקת ATR-FTIRמאפשרת מדידות ישירות של שינויי ריכוז של צורני חנקן מינרלי בעיסת הקרקע ( ,14NH4+ ,15NO2- ,14NO2- ,15NO3- ,14NO3-ו .) 15NH4+ -כמו כן קיימות טכניקות בהן מחובר מכשיר FTIRלתא מדידה בנפח שבין 2.7ל 0ליטר ( )long path cell- LPשמאפשר מעקב אחר ריכוזי צורנים בפאזה הגאזית ( 14N-15N-18O ,14N-14N-O ,14N-15N-O ,15N-14N-Oועוד) .מערכת זו מכונית .FTIR-LPהיתרון בשימוש במערכות אלו בכך שניתן לבצע המדידות במינימום הפרת דוגמאות ואפילו בצורה "מקוונת" וללא הכנת דוגמאות מייגעת ובד"כ ומרובת מגיבים ,כפי שנהוג בעת מעקב אחר תהליכים בקרקע בעזרת .IRMS ניתן לשלב מערכות המדידה בפאזת הקרקע ובפאזה הגזית למערכת אחת ( ) FTIR-ATR-LPשבה מתבצע מעקב בו זמני אחר שינויי ריכוז הצורנים האיזוטופיים בפאזה הגזית ושינויי הצורנים בקרקע. תוצאות ראשוניות של עבודה במערכות ( ATR-FTIRלמדידות בעיסת קרקע בעת הדגרה) ובמערכת FTIR-LP (למעקב אחר פליטת N2Oבניסויי הדגרה) יוצגו בהרצאה ויודגשו האתגרים בפיתוח המערכת והיתרונות הגלומים בה. [email protected] 10 * קביעת מצב ההזנה בעץ הזית באמצעות ספקטרוסקופיה בתחום ה- VIS-NIR 0 נתיב רוטברט , 8זאב שמילוביץ' ,8יפית כהן ,8ויקטור אלחנתי 8ואורי ירמיהו 8 המכון להנדסה חקלאית ,מינהל המחקר החקלאי ,מרכז וולקני ,בית-דגן 0המכון למדעי הקרקע ,מים וסביבה ,מינהל המחקר החקלאי ,מרכז מחקר גילת ההכרה הגוברת במעלות הבריאותיות של שמן זית ( )Olea eurpaeaהובילה לעלייה בצריכתו העולמית. שיפורים עדכניים בגידול ועיבוד הזית נכנסו לשימוש והביאו לגידול במטעים צפופים ,בממשק אינטנסיבי הכולל הדשייה .בתנאים אלו להזנה השפעה על יבול ואיכות שמן הזית .דישון בחסר פוגע ביבול ואילו דישון בעודף יכול לפגוע ביבול באיכות בשמן ובסביבה .עלויות הדשנים המאמירות מחדדות את הצורך בניטור מינראלי ההזנה בעצי הזית .כיום ,קביעת המצב ההזנתי של העץ מבוסס על אנליזות כימיות של דוגמאות עלים ,במעבדה .אנליזות אלו יקרות ודורשות זמן עבודה מרובה ולכן נערכות ,במקרה הטוב ,אחת לשנה. לאור כל זאת ,דרושה שיטת מדידה יעילה מהירה ואמינה הזית להערכת ריכוז המינרלים בעלים .חישה ספקטראלית בתחומים הנראה והאינפרא אדום הקרוב ( )nm 122-0722נפוצה לשימוש בהערכת מרכיבים פנימיים בפירות כגון :סוכרים ,תכולת שמן ותכולת מינראלי הזנה בעלים בכמה סוגי גידולים .בעבודה הנוכחית נבחנה שיטה המבוססת על ספקטרוסקופיה בטווח ה (400-1700nm) VIS-NIR-להערכת חנקן ,זרחן ואשלגן בעלי זית ככלי לניהול דישון יעיל במטעי זיתים .נבחן מערך אופטי וספקטראלי למדידת ספקטרום החזרה של עלים בודדים טריים ,עלים טריים טחונים ,ואבקת עלים יבשים .המערך מבוסס על ספקטרומטר, סיבים אופטיים להעברת האור ממקור אור הלוגן והחזרתו לספקטרומטר .דוגמאות עלי זית מזן ברנע נלקחו מעצים בהם התבצע ניסוי דישון ,כך שהתאפשר לבחון טווח רחב של היסודות בעלים .בנוסף ,נדגמו עלים בחלקות ניסוי ברחבי הנגב הצפוני .ההחזרה הספקטראלית של דוגמאות עלים טריים נבחנה מדי חודשיים בין השנים 0225ל .0282-מדידות ההחזרה נוטרו בעזרת שלושה ספקטרומטרים USBHR2000 :בעבור (450- LIGA ,1000) VISNIRבעבור ,(1000-1700nm) NIR-SWIRו .)1100-2500nm) Luminar 5030 -ריכוזי חנקן ,זרחן ואשלגן ,מאותן דוגמאות נקבעו אנליטית כייחוס לשם כיול וחיזוי במודל רגרסיה רב משתנים. ניתוח ספקטראלי נערך באמצעות )Partial Least Square Regression) PLSRהמשולבת בתוכנת .MATLAB הספקטרה עברה עיבודים מתמטיים לפני ניתוח ב PLSR-כגון :החזרה ( D1 (log (1/R)) ,log (1/R) , D1R ,(R ו .D2 (log (1/R)) -ריכוז החנקן הוערך בצורה המיטבית במצב שבו העלים היו כאבקה בעזרת הספקטרומטר Luminar 5030עם RMSECV=0.11% ,R2=0.91ו .RPD = 5.11-ריכוז הזרחן הוערך בצורה המיטבית במצב של אבקת עלים בעזרת הספקטרומטר USB 2000עם RMSECV=0.03% ,R2=0.49ו .RPD= 1.55 -ריכוז האשלגן הוערך בצורה המיטבית במצב של אבקת עלים בעזרת הספקטרומטר Luminar 5030עם RMSECV=0.14% ,R2=0.48ו .RPD= 1.82החלוקה להקבצות ריכוז ,במודל לחנקן בעלים יבשים ,הוערך על ידי מטריצת בלבול ומבחן קאפא של כהן .הדיוק הכולל עמד על 2.05%וערך קאפא כהן של ( 2.517מובהק). החנקן בעלים טריים טחונים ,הוערך מיטבית בעזרת ספקטרומטר LIGAעם RMSECV=0.08 ,R2=0.76ו- .RPD=2.6לסיכום ,ספקטרוסקופיה בתחום ה VIS-NIR-יכולה לשמש להערכת מינרלים בעלי זית .בבדיקות של אבקת עלים היה שיפור בביצועי המודלים בצורה משמעותית בהשוואה לעלים טריים (שלמים או טחונים) עם יתרון להערכה של חנקן טובה משמעותית בהשוואה לזרחן ואשלגן .הדיוק של המודלים הספקטראליים נבחן כיום להערכת הפוטנציאל שלהם לשמש ככלי לניהול ממשק דישון. [email protected] 11 * חמצון אמוניה בקרקעות של מערכות אקולוגיות מדבריות :השפעת דרגת הצחיחות 8 יונתן שיר , 8אלי צעדי ,0זאב רונן 8ועלי נג'ידאת .8המחלקה להידרולוגיה ומיקרוביולוגיה ,אוניברסיטת בן-גוריון בנגב ,קמפוס שדה בוקר .0המחלקה למשאבי טבע ,מרכז המחקר גילת ,מינהל המחקר החקלאי שינויי אקלים גלובליים ,כגון עלייה בטמפרטורות ,שינויים במשטרי הגשמים ועצמתם ,צפויים להיות בעלי השפעה רחבה על מערכות אקולוגיות .מערכות אקולוגיות צחיחות ,בהן יש מאזן שלילי של מים ,הן בעלות רגישות רבה לשינויים אלה ועלולות להיפגע ביתר שאת ממערכות אקולוגיות אחרות .במערכות אקולוגיות צחיחות יש לפעילות הביולוגית בקרקע תפקיד מרכזי במחזורי החומרים ופוריות הקרקע .פעילויות ביולוגיות אלה ממוקדות לנקודות זמן מסוימות ,קרי ימי הגשם ,אשר מאפשרים עלייה בזמינות הנוטריינטים והחומר האורגאני עקב העלייה בתכולת המים של הקרקע .כמו כן ,פעילות ביולוגית בקרקע של מערכות אקולוגיות צחיחות ממוקדות לנקודות מסוימות במרחב ,תחת החופה של שיחים רב שנתיים ,אשר הנשר שלהם מהווה מקור לחומר אורגאני ונוטריינטים .תהליך הניטריפקציה בקרקע הינו בעל חשיבות רבה במערכת אקולוגית, כיוון שבאמצעותו אמוניה ,מקור חנקן מחוזר שנקשר היטב לחלקיקי הקרקע ,מחומצן לניטראט ,מקור חנקן מחומצן שמסולק ביתר קלות מהקרקע ,אם ע"י שטיפה מהקרקע או ע"י חיזורו לחנקן גזי ע"י דהניטריפיקציה .תהליך הנטריפיקציה מתבצע בשני שלבים :אמוניה מחומצן לניטריט ע"י מחמצני אמוניה בקטריאליים וארכיאליים ובשלב השני ,נטריט מחומצן לניטראט ע"י מחמצני נטריט. מחקר זה בחן את הפעילות ומגוון האוכלוסיות של מחמצני האמוניה בקרקע של מערכות אקולוגיות באזור צחיח (עבדת ,ממוצע של כ 822-מ"מ גשם לשנה) ובאזור צחיח למחצה (פארק סיירת שקד ,ממוצע של כ022- מ"מ גשם לשנה) .על פי אנליזת מבנה אוכלוסיות מחמצני האמוניה ,בשיטת ,DGGEנמצא כי מבנה אוכלוסיית מחמצני האמוניה הבקטריאליים אינו שונה משמעותית בין שני אזורי הדיגום ,לעומת הבדלים במבנה אוכלוסיית מחמצני אמוניה ארכיאליים .על פי ניסוי החלפת קרקע בין שני אזורי הדיגום למשך שנה נמצא כי מבנה אוכלוסית מחמצני האמוניה הארכיאליים אינו תלוי בתנאי האקלים. תוצאות ראשוניות מצביעות על כך שנקודות זמן בהן יש עליה בלחות הקרקע מאד חשובות לפעילות מחמצני האמוניה הבקטריאליים .בעזרת שיטת ,qPCRנמצא כי מספר מחמצני האמוניה הבקטריאליים יורד לאחר הגשמים ,אם כתוצאה משטיפה או התפוצצות התאים כתוצאה משוק-אוסמוטי .לעומת זאת ממדידת ביטוי גן הקשור לחמצון האמוניה בקטריאלי בקרקע ,שנבדקה באמצעות ,RT-qPCRנמצא כי ישנה עלייה בביטויו לאחר הגשמים. בעשרים השנים אחרונות ישנם שינויים במשטרי הגשמים אשר הביאו לשינויי הכיסוי השיחי ב"-פארק סיירת שקד" ,שמתבטא בתמותה של שיחים דומיננטיים .בתצפית על קרקעות מסיירת שקד בשנים שחונות ופחות שחונות וקרקעות תחת חופת השיחים חיים ומתחת לשיחים מתים ,נמצא כי למרות שבשנה שחונה יותר יש ירידה בפעילות חמצון האמוניה ,הצטברות הניטראט בקרקע גבוהה יותר ,וביתר שאת תחת השיחים המתים. דבר המעיד על עמידות מחמצני האמוניה ,ביחס לפעילויות ביולוגיות אחרות בקרקע שצורכות חנקן ,לשינויים במשטרי אקלים. [email protected] 12 * שימושי קרקע ותפקוד מערכות אקולוגיות :בחינתם על ידי סמנים של איכות קרקע באזור ממודבר בישראל 2 טרין פז-כגן , 8ארנון קרניאלי ,8משה שחק 1ואלי צעדי .8המעבדה לחישה מרחוק ,המכונים לחקר המדבר ע"ש בלואושטיין ,אוניברסיטת בן גוריון בנגב מדרשת בן גוריון .0מינהל המחקר החקלאי ,מרכז מחקר גילת שימושי קרקע המירו שטחים טבעיים נרחבים מפני כדור הארץ לשטחים המנוהלים ע"י אדם .שינויים אילו גרמו באזורים מסוימים לדילול (דגרדציה) של הקרקע שבעקבותיו חלה ירידה באיכות הקרקע ,במגוון הביולוגי ,ובייצור ראשוני של המערכת האקולוגית .עוצמת השימוש שעושה האדם בקרקע משפיעה על המערכת האקולוגית .הבדלים בעוצמת השימוש עשויים להשפיע על יציבות המערכת האקולוגית וליצור שינויים במבנה ובתפקוד בטווח הארוך .בהרצאה זאת אציג את מדדי איכות הקרקע ( )Soil Qualityשנבחרו להערכת מצבי תפקוד של מגוון שימושי קרקע בעוצמת שימוש שונה ,בצפון הנגב .המדדים שנבחרו להערכת איכות הקרקע כוללים פרמטרים ביולוגים :חומר אורגני ,פחמן פעיל ,חנקן פוטנציאלי למינרליזציה ובריאות שורשים; פרמטרים פיזיקאליים :טקסטורה ,יציבות תלכידי הקרקע ,מים זמינים ,דחיסות קרקע ,חלחול לקרקע; ופרמטרים כימיים EC ,K-P-N ,pH :ומיקרו-אלמנטים בקרקע. במחקר זה נבחנו אינדיקאטורים לאיכות הקרקע בארבע שימושי קרקע מרכזיים המאופיינים לאזור המדברי למחצה בצפון הנגב )8( :מערכת קציר נגר (שיחים); ( )0ייעור; ( )5רעייה מסורתית בדואית של כבשים ועיזים בשטחים טבעיים; ו )1(-רעייה אינטנסיבית של כבשים ועיזים בשטחים חקלאיים עם מרעה זרוע .לארבעת שימושי הקרקע בוצעה הערכה של מדדי איכות הקרקע תוך שימוש במדידות שדה ישירות ומדידות באמצעות חישה מרחוק היפר-ספקטראלית ( .)HSRנבחן המתאם בין המדידות הישירות ונתונים ספקטראליים קרקעיים .מטרת המבחן לאפשר מעבר משטחים קטנים לשטחים נרחבים ( ) Up scalingלאפיון איכות הקרקע תוך שימוש במדידות מוטסות של חישה HSRותצלומי לווין. נמצא כי ישנו קשר חזק ,הפוך ומובהק בין חידור פני הקרקע וחלחול לקרקע בשימושי הקרקע השונים ,חידור וחלחול מהווים סמנים טובים להערכת מצבי התפקוד והיציבות של מערכת האקולוגית .החידור הגבוהה ביותר נמצא במערכת קציר נגר (תלולית) ובשדה חיטה. כמו כן נמצא כי ישנו קשר מובהק בין חלחול ,חידור ,וביומאסה צימחית ,פרט לשני מקרים )8( :מערכת קציר נגר אשר יוצרת חלחול גבוה של מים באזור התלולית וכנראה מגבירה את הזרימה התת קרקעית והנגר העלי לאזור המבולע; ( )0בחלקות הרעיה הטבעית המשפעות מרמיסת הקרקע ומהסרת הצומח. ההבדלים בקריאות הספקטראליות בין שימושי הקרקע נמדדו בעזרת ספקטרומטר שדה ) (ASDבעל טווח ספקטראלי של 2.1-0.7מיקרומטר בתנאי מעבדה מבוקרים .ניתוח הסטטיסטי לבחינת ההבדלים בין שימושי הקרקע השונים נעשה ע"י ) .General Discriminant Analysis (GDAהתוצאות מראות הבדלים משמעותיים בין שימוש הקרקע השונים בעיקר בתחומי 2.1-8.57( VIS-NIRמיקרומטר). לסיכום ,השימוש בנתוני שדה ובנתוני חישה מרחוק היפר-ספקטראלית להערכת איכות הקרקע נמצא עדין בשלבי בדיקה לפיכך נציג בעיקר את הכלים הקונספטואליים ,הכלים המתודולוגיים להערכת מבנה ותפקוד של מערכות אקולוגיות בגראדינט שימושי קרקע בצפון הנגב. [email protected] 13 * שינויים עונתיים בהרכב ופעילות החברה הבקטריאלית בקרקע מושקת קולחין 8 סמי פרנק , 0,8יצחק הדר 0ודרור מינץ .8המכון למדעי הקרקע ,המים והסביבה ,מינהל המחקר החקלאי ,משרד החקלאות .0המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה ,הפקולטה לחקלאות ,האוניברסיטה העברית מי קולחים ברמות שונות של טיפול משמשים להשקיה באזורים רבים בעולם הן במדינות מפותחות והן במדינות מתפתחות .השקיה במי קולחין כתחליף למים שפירים מהווה גורם חשוב ביותר בניהול משק המים ועם ירידת זמינות המים השפירים יהווה בעתיד מקור עיקרי למי השקיה .יחד עם היתרונות במים זמינים ישנם גם השפעות שליליות בשימוש במי קולחים ,בניהם ניתן למנות את הצטברות המלחים בקרקע, הידרופוביות והמצאות מינראלים בריכוז גבוה מהרצוי (לעיתים בורון או מתכות כבדות) .יחד עם ההשפעות הכימיות והפיסיקליות של קולחים על הקרקע ישנה גם השפעה על הביולוגיה של הקרקע .במהלך מחקר זה נבדקו השפעות השקיה בקולחין על המיקרוביולוגיה של הקרקע הן בהיבט של פעילות החברה והן בהיבט של הרכב החברה. במהלך השנים האחרונות דגמנו קרקעות משני ניסויי שדה גדולים האחד באזור בית אורן במטע אפרסמונים והשני באזור קרית מלאכי במטע זיתים .בניסויים אלו הושוו דוגמאות קרקע אשר הושקו במי קולחים אל מול מים שפירים (ניסוי ראשון) וקרקעות שהושקו במי קולחים ,מי קולחים עם תוספות חומרי דשן ומים שפירים עם תוספות חומרי דשן (ניסוי שני) .בין המשתנים אשר נבדקו ניתן למנות נשימה מיקרוביאלית בקרקע, חימצון-חיזור ,פרוק מקרומולקולות וחמצון אמוניה .כמו כן בניסויים אלו נבדקו קבוצות שונות של חיידקים בקרקע הכוללות את כלל הבקטריות בקרקע (על בסיס גן ה ,)16S -כלל מחמצני אמוניה בקטריאליים (על בסיס גן ה )amoA -וכלל האאוקריוטים (על בסיס גן ה .)18S -כמו כן נבדקו גם קבוצות הבקטריות הפעילות, תחת השקיה במי קולחין ומים שפירים (שניהם בתוספת דשן) ,על פי נפיצות ה RNA -הריבוזומלי בקרקע. נתונים אלו הושוו גם לנתונים כימים פיזיקאלים של הקרקע בכדי להבין מהם הגורמים המרכזיים המנעים את התנודות בחברה הבקטריאלית. בשני הניסויים ניתן היה לראות כי החברות הבקטריאליות בקרקע משתנות על פי דפוס עונתי קבוע .בעונת החורף (ללא השקיה) ניתן לראות כי ישנה דומיננטיות של קבוצת האקטינובקטריה ואין הבדלים משמעותיים בין קרקעות אשר הושקו בקולחים בעונת ההשקיה הקודמת .במהלך עונת ההשקיה (קיץ) ובעיקר לקראת סופה ניתן לראות כי בקרקעות מושקות מים שפירים יש ירידה בנפיצות קבוצת האקטינובקטריה ועליה של אוכלוסיות מקבוצות שונות אחרות .לעומת זאת ,בקרקעות מושקות קולחים השינויים דרמטיים יותר וגורמים לחברות להיות שונות משמעותית מאלו שנראו בחורף וקרקעות מושקות שפירים בקיץ .השינויים בהרכב החברות זמני ,כפי שצוין ,ובמהלך העונה הגשומה חוזרות חברות הקרקע להרכב זהה בכל הטיפולים. [email protected] 14 * תהליך האידוי תחת השפעות צפויות של אפקט החממה; גישה ניסויית לחקירת הקשר שבין אידוי מקרקעות עם תנאי שפה ותנאי התחלה שונים ובין טמפרטורת האוויר 5 אסף בן נריה , 8נעם ויסברוד ,8שמואל אסולין ,0אורי שביט .8המחלקה להידרולוגיה ומיקרוביולגיה סביבתית ,מכון צוקרברג לחקר המים ,אב"ג. .0המכון למדעי הקרקע ,המים והסביבה ,מרכז וולקני. .5היחידה להנדסת הסביבה מים וחקלאות ,הטכניון. שינוי אקלים כחלק מהשלכות אפקט החממה צפוי לגרום לתמורות ניכרות במחזור ההידרולוגי .בין היתר צפויות תמורות בזרימת מי הנגר ,מפלס מי התהום ,תהליכי הטרנספירציה והאידוי ועוד רבים נוספים .תהליך האידוי תלוי במידה רבה בפרמטרים מטאורולוגים כגון קרינת השמש ,טמפרטורת הסביבה ,לחות האוויר, משקעים ולחות הקרקע ולכן בתהליך זה צפויים שינויים כמותיים משמעותיים שיגברו עם השינויים בטמפרטורת הכדור .אם נניח לרגע שכל שאר הפרמטרים האקלימיים נותרים ללא שינוי ,או ששינויים אלה הינם בממוצע קטנים ,העלייה בטמפרטורת האוויר שנרשמה בשנים האחרונות אמורה הייתה להביא לעלייה בקצבי האידוי מקרקעות .יכולת נשיאת הלחות של האוויר עולה עם הטמפרטורה לפי קשר אקספוננציאלי, ולכן אוויר חם יותר הוא לרוב גם יבש יותר .אולם האידוי בפועל מקרקע הוא תהליך מורכב בו מעורבים הן פרמטרים מטאורולוגיים והן תכונות הידראוליות ומבניות של הקרקע .עובדה זו מדגישה את המורכבות והחשיבות בהערכת תהליך האידוי ומכאן גם צרכי מים עתידיים בעולם מתחמם .מטרת העבודה היא הבנה וכימות הגורמים המשפיעים על הקשר שבין טמפרטורת הסביבה וקצב אידוי המים מהקרקע. סדרה של ארבעה ניסויים איזותרמליים שמטרתם להשוות את קצבי האידוי ואובדן המים המצטבר מתצורות הנבדלות אחת מהשנייה בתנאי התחלה ותנאי השפה נערכה בחדר מבוקר אקלים .בכל ניסוי איזותרמלי נמדדו קצבי האידוי מ )8( :משטח מים פריאטי; ( )0עמודות חול עם מפלס מים רדוד ( -82ס"מ); ( )5עמודות חול עם מפלס מים עמוק ( -07ס"מ); ו ( )1עמודות חול בתנאי רוויה תחילים ויבוש חופשי .תוצאות הניסוי מראות כי כאשר מפלס המים רדוד ואלו אינם הגורם המגביל בתהליך האידוי ,האידוי בפועל מקרקע עוקב במידה רבה אחרי האידוי הפוטנציאלי (כפי שנמדד ממשטח המים הפריאטי) ועלייה בטמפרטורת האוויר תוביל להאצת תהליך האידוי מהקרקע .אולם כאשר מפלס המים עמוק ואלו הופכים להיות הגורם המגביל בתהליך ,עלייה בטמפרטורת הסביבה מעל טמפרטורת סף מסוימת וכתוצאה מכך הגברת קצב האידוי הפוטנציאלי תוביל לירידה דרמטית באידוי ובאובדן המים המצטבר מהקרקע עקב קיומו של משוב שלילי כתוצאה מירידה חדה במוליכות ההידראולית של התווך בין פני הקרקע לבין חזית הייבוש . קשר ברור בין אורכו של השלב הראשון ,המהיר ,של תהליך האידוי ובין טמפרטורת האוויר נצפה בעמודות החול המתייבשות ,כאשר זה נמשך בין 0.7 - 55יום בניסויים בהם נשמרה טמפרטורה של 7 -57 °Cבהתאמה. מעניין לציין כי תצפיות ראשוניות מצביעות כי מנגנון המעבר בין השלב הראשון לשני (שלב הדעיכה ההדרגתית) של תהליך האידוי אינו תלוי בטמפרטורה באופן ישיר. [email protected] 15 * כלי לחקירת בליה של מינרלים סיליקטים בידי חיידקי קרקע בתנאי חוסר ברזל יאיר פרבר ורוברט ארמון הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית ,היחידה לחקלאות מים וסביבה ,טכניון ,חיפה רוב המסה של מעטפת כדור-הארץ מורכבת ממינרלים סיליקטים ( )silicateמסוגים שונים וכבר משנות ה72- של המאה ה 02-ידוע כי מלבד בליה ( )weatheringפיסית של מינרלים סיליקטים המשפיעה על תהליכי היווצרות קרקע ,קיימת תופעה של בליה ביולוגית – בליה הנוצרת כתוצאה מפעילות חיידקים ,עובשים, פטריות ואצות .חוקרים גילו כי אוכלוסיות של מיקרואורגניזמים מקדמות פירוק מינרלים סיליקטים במטרה ליהנות מהיסודות הכלואים בהם כמו זרחן ,אשלגן ,ברזל ,מגנזיום ומיקרו-יסודות נוספים אשר דרושים לקיום תהליכי החיים במיקרואורגניזמים אלו .את קבוצת חיידקי הקרקע המקדמת פירוק מינרלים סיליקטים בעזרת מנגנונים מגוונים נהוג לכנות בשם "חיידקי סיליקט" ( ,)silicate bacteriaובין משפחות החיידקים הנחשבים כ silicate bacteria -ניתן לציין את Azotobacter ,Arthrobacter ,Burkholderia וחיידקי Bacillusשהם החיידקים הנחקרים ביותר בהקשר של פירוק סיליקטים .על-ידי שימוש בחיידק הקרקע מקבע החנקן Bacillus mucilaginosusכמודל ובעזרת סינתזה של תהליך סול-ג'ל ( )sol-gelפותחה שיטה לבחינת פירוק ( )degradationשל סיליקטים מלאכותיים כתלות בברזל – שהוא אלמנט חיוני לתהליכי החיים בתא החיידק .בעזרת שיטות כימיות ופלורוסנטיות התגלה כי חוסר בברזל במצע הגידול של החיידק מקדם פירוק של סיליקטים טבעיים ומלאכותיים ,ככל הנראה בעזרת הפרשת סידרופורים ()siderophores ע"י החיידק שהן תרכובות אשר גורמות לפירוק הסליקט במהלך תהליך הקשירה ( )Chelationשל יוני ברזל מתוכו ,או בעזרת ייצור אקסו-פוליסכריד ( )extracellular polysaccharidesאשר מגביר את קצב פירוק הסליקט הן בגלל שהוא מכיל סכרידים חומציים והן בעזרת יצירת מיקרו-אזור המרכז את החומצות אורגניות שהחיידק מפריש .השיטה שפותחה עבור הוכחת פירוק סיליקטים מלאכותיים בידי החיידק היא ייחודית והיא כללה כליאה של סמן פלורוסנטי הקשור ליוני ברזל בתוך המטריצה המלאכותית ומעקב אחר שחרורה מהמטריצה בעזרת מיקרוסקופ קונפוקלי .המיקרוסקופ הקונפוקלי מאפשר צילום מדויק של אתר הפירוק בטווחי אור נוספים ומאפשר בכך להשוות בין תבנית הפירוק לבין מורפולוגית תאי החיידק. [email protected] 16 * השפעת שריפה על קרקעות :תכונות פיסיקליות-כימיות ומגוון מיקרוביאלי מור שחר , ¹נעם וייסברוד ,¹אלכס פורמן ²ואסנת גילאור¹ .8המחלקה להידרולוגיה ומיקרוביולוגיה סביבתית ,מכון צוקרברג לחקר המים ,המכונים לחקר המדבר ,אוניברסיטת בן גוריון בנגב .0הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית ,הטכניון ,חיפה שריפות משפיעות רבות על המערכת האקולוגית של היער .השריפה גורמת לטמפרטורת הקרקע לעלות ,דבר המביא לשינוי במאפיינים הכימיים והפיסיקליים של הקרקע .כפועל יוצא ,מתרחש שינוי גם באוכלוסייה המיקרוביאלית ובתכולת המינרלים בקרקע .שריפת הצמחייה בפרט והתכסית בכלל הופכת את הקרקע לחשופה יותר להשפעות השריפה והחום .מעבר החום אל פני השטח ומשם לעומק הקרקע עשוי לגרום לשינוי בתהליכים הפיסיקליים -כימיים -ביולוגים בקרקע .התפלגות הטמפרטורה לעומק הקרקע תלויה בעוצמת השריפה ,במשך השריפה ובתכונות הקרקע (תכולת רטיבות ,מינרלים ונקבוביות) .במקביל ,השינויים בתכונות הפיסיקו-כימיות של הקרקע ,ב pH-ובריכוזי מינרלים ונוטריאנטים בקרקע משפיעים על תהליכים מיקרוביאליים ועל המגוון המיקרוביאלי בקרקע .בטווח הזמן הקצר השריפה גורמת לירידה משמעותית בביומסה המיקרוביאלית בקרקע .מטרתו של מחקר זה לכמת את התפשטות גל החום אל תוך פרופיל הקרקע כתוצאה משריפת יער ואת השפעת גל החום על התכונות הפיסיקו-כימיות של הקרקע והמגוון המיקרוביאלי. מקרה הבוחן למדידות השדה הוא אזור הכרמל בעקבות השריפה שהתרחשה בדצמבר .0282 מחקר זה מבוצע על ידי סדרה של מדידות שדה באזור שעבר שריפה (עין הוד) וניסויי מעבדה מבוקרים .שימוש מושכל בשתי שיטות העבודה ,תוך ניצול היתרונות היחסיים של כל שיטה ,יאפשר אנליזה מלאה ומדויקת של הקרקע לאורך זמן מתחילת השריפה ועד לכמה חודשים אחריה. מערכת הניסוי מורכבת מעמודת קרקע מבודדת שלעומקה ממוקמים חיישני טמפרטורה ומעליה גוף חימום. הניסוי מדמה חימום פני הקרקע עקב שריפת יער .בידוד העמודה מאפשר יצירת תנאים חד מימדיים עבור מפל הטמפרטורה כתלות בעומק הקרקע .במקביל לניסוי המעבדה בוצעה סימולציה המדמה מעבר חום בהולכה במימד אחד באמצעות תוכנת .MATLABמתוצאות הסימולציה ניתן לחזות את השתנות הטמפרטורה לעומק הקרקע לאורך זמן עבור טמפרטורות פני שטח שונות .הסימולציות והניסויים יאפשרו חיזוי של תנועת החום כתלות בתכונות הקרקע. [email protected] 17 * שיטה חדשנית לגילוי מזהמים אורגנים בקרקע לא רוויה 8 נמרוד שוורץ , 0Sander Huisman , 8עידית שפר 8ואלכס פורמן .8הנדסה אזרחית וסביבתית ,הטכניון ,חיפה IBG 3 – Agrosphere, Forschungszentrum Julich, Germany .0 זיהום קרקע על ידי חומרים אורגנים הינה בעיה סביבתית חמורה ,וזאת עקב השימוש הנרחב בחומרים אלו והעובדה כי חלק נכבד מהם ידוע כמחולל מחלות מסוכנות .כאשר מזהמים אורגנים משתחררים לקרקע הם מתפזרים בפאזות השונות שלה ויכולים להימצא כפאזה עצמאית ,כמומסים בתמיסת הקרקע ,כחומר ספוח על פני הפאזה המוצקה וכפאזה גאזית .השיטות המקובלות לגילוי של מזהמים אורגנים בקרקע כוללות הוצאת דגימות מים/קרקע ו או גז ,ואנליזה במעבדה .למרות העובדה כי בשיטות אלו ניתן לקבל אפיון מלא של המזהם וריכוזו ,השיטות המסורתיות סובלות ממספר חסרונות בולטים ,ובעיקר מכך שתוצאות האנליזה נכונות לנקודה שממנה נלקחו הדגימות ובכדי לקבל את הפירוס המרחבי של הזיהום יש לבצע מספר רב של דגימות בצפיפות גבוהה .לאחרונה התגבר השימוש בשיטות גיאו-חשמליות למטרות סביבתיות ,ומחקרים רבים מעידים על הפוטנציאל של שיטות אלו ככלי לגילוי הפירוס המרחבי של זיהומי קרקע שונים .בכדי לנתח את תוצאות הסקר הגיאו-חשמלי יש צורך בהבנת המנגנונים המשפיעים על החתימה החשמלית של הקרקע. בעבודה זו בחנו את השפעה של מזהמים אורגנים שונים על החתימה החשמלית של קרקעות לא רוויות. מטרתה העיקרית של העבודה היא ללמוד על המנגנונים השונים המשפיעים על החתימה החשמלית של קרקע לא רוויה מזוהמת בחומרים אורגנים .בשורה של ניסויים בחנו את ההשפעה של מזהמים אורגנים שונים (דלק, שמן מנוע ,ואנילין) על החתימה החשמלית של קרקע לא רוויה .תוצאות הניסויים מצביעות על כך כי מצד אחד הוספה של מזהמים אורגנים מעלה את המוליכות החשמלית של הקרקע ומצד שני מורידה את הפולאריזציה שלה .נוסף על הניסויים החשמליים בחנו את השפעת המזהמים על הכימיה של תמיסת ומוצקי הקרקע ומצאנו כי רכיבים פולאריים המצויים במזהמים האורגנים נספחים לפאזה המוצקה בקרקע ומשחררים יונים אנאורגניים לתמיסת הקרקע .תהליך זה גורם לעלייה במוליכות החשמלית של תמיסת הקרקע ולכן לעלייה במוליכות החשמלית של הקרקע כולה .כמו כן ספיחה של חומרים אורגניים על פני המוצק מורידה את הפולריזציה של הקרקע ,כיוון שמוביליות האלקטרופורטית של חומרים אלו נמוכה יותר .על בסיס תוצאות העבודה ניסחנו מודל קונספטואלי הקושר בין הימצאותם של חומרים פולאריים במזהמים האורגניים לעליה במוליכות החשמלית ולירידה בפולריזציה של הקרקע .תוצאות העבודה מאפשרות ניתוח של סקרים גיאו- חשמלים לגילוי זיהומים אורגנים בתת הקרקע. [email protected] 18 * כיול של אלקטרודת TDRמוטמעת דופן לקרקעות שונות חנה ואקנין ,יעל מיוחס ואלכס פורמן הטכניון ,מכון טכנולוגי לישראל ,הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית ה TDR-הינו מכשיר למדידת תכולת הרטיבות בקרקע ,מהווה מדידה ישירה ונוחה ,ובמינימום כיול לקרקעות ספציפיות .המדידה כוללת שליחת גל אלקטרומגנטי לקרקע לאורך אלקטרודה .שבירת הגל בקצה האלקטרודה וחישוב זמן החזרה מאפשרים לחשב את המקדם הדיאלקטי .תוך שימוש במשוואת Topp et al. ) (1980ניתן לקשור בין המקדם הדיאלקטרי לתכולת הרטיבות של הקרקע .במקרים מסוימים הימצאות אלקטרודת ה TDR-בקרקע יכולה להוות הפרעה לזרימה בקרקע ,וליצור תנאי רוויה מקומיים תחת האלקטרודה או מעליה .מדידת ה TDR-מבצעת מיצוע של המקדם הדיאלקטרי לאורך האלקטרודה ובחתך אובלי בקירוב סביבה שגודלו תלוי בקונפיגורציה של האלקטרודה ובמרחק שבין המוטות .כשהאלקטרודה עוברת דרך שכבות בקרקע המדידה תהיה מיצוע אריתמטי של המקדם הדיאלקטרי של השכבות .במסגרת מחקר זה נבחנה האפשרות להטמיע את אלקטרודת ה TDR -בדופן קיר פרספקס של תא זרימה על מנת לגרום להפרה מינימאלית של הקרקע ולמשטר הזרימה. במסגרת המחקר בוצע ניסוי בתנאי מעבדה עבור מגוון קרקעות המשווה מדידות של אלקטרודות מוטמעות דופן עם אלקטרודות המוחדרות לתוך דגימת הקרקע .לשם כך נבנתה תיבת פרספקס בגודל 02x82x82ס"מ. בתוך אחת הדפנות נחרצו חריצים באורך של 87ס"מ ,קוטר של 2.5ס"מ ובמרחק של 8.0ס"מ .בתוך החריצים הוטמעה אלקטרודת -TDRמוט בכל חריץ ,אלקטרודת ה TDR -חוברה למערכת Campbell ( TDR100 .)Scientific, Logan, UT, USAעד כה נבדקו 1קרקעות -חול ,קוורץ ,לס וחמרה .כל קרקע נארזה בתוך הקופסא ידנית ,ובשמירה על צורת אריזה קבועה .נלקחה מדידה באמצעות אלקטרודה מוטמעת דופן ולאחר מכן באמצעות אלקטרודה חופשית ,ששימשה כאלקטרודת ייחוס .הגלים נשמרו ונותחו מאוחר יותר באמצעות תוכנת ( winTDRגרסה .)0.8עבור כל קרקע נבחנו רטיבויות שונות החל מ 7% -תכולת רטיבות נפחית ועד לרוויה ,כאשר עבור כל רטיבות בוצעו 5חזרות מלאות. עבור כל הקרקעות התקבל קשר לינארי בין המדידה באמצעות האלקטרודה המוטמעת למדידה באמצעות האלקטרודה החופשית הן מבחינת תכולת הרטיבות והן מבחינת המקדם הדיאלקטרי .המדידה באמצעות האלקטרודה המוטמעת היתה מוטה לערך נמוך יותר שכן היא מיצעה בין תכולת הרטיבות המשתנה בקרקע, לדופן הפרספקס שערכו נשאר קבוע (ערכו של המקדם הדיאלקטרי של הפרספקס הינו ] .(3[F/mיש לציין כי כל הקרקעות הראו מגמה דומה ,והקרקעות חול ,קוורץ וחמרה הראו אף ערכים דומים שהתיישבו על ישר אחד .נמצא שמדידה באמצעות אלקטרודת TDRמוטמעת דופן אפשרית ודורשת כיול מינימאלי ,לפחות עבור קרקעות קלות. [email protected] 19 * השפעת פעילות מיקרוביאלית על תכונות הידראוליות של קרקע לא רוויה 0 טל פולק , 0רביד רוזנצוייג ואלכס פורמן .0מחלקת ביוטכנולוגיה ,אורט בראודה ,כרמיאל. .0הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית ,טכניון ,חיפה. בטבע ,מיקרואורגניזם עשוי לגדול בצורה של חיידק פלקטוני חופשי או בתצורה של קהילת חיידקים המכונה ביופילם .ביופילם מוגדר כקהילה של מיקרואורגניזמים הצמודים אחד לשני ולמשטח בכוחות אדהזיה .במהלך המעבר מתא פלקטוני לביופילם החיידק עובר שינויים מהותיים המתרחשים כתגובה לסיגנלים סביבתיים, ומבוטאים כתכונות פזיולוגיות ומורפולוגיות חדשות .הבנת אופי ומנגנון השפעת היווצרות הביופילם בקרקע לא רוויה על תכונותיה ההידראוליות חשוב עבור תהליכים בהם נעשה שימוש בפעילות מיקרוביאלית ,כמו השקיה בקולחים ,טיפול ביולוגי בזיהום קרקע ומי תהום ,ומערכות סינון טבעיות ומלאכותיות .שמירה על שטף מים מתאים הכרחי ליעילות תהליכים אלו ,ולכן חשוב לחקור את השפעת הביופילם על התכונות ההידראוליות של הקרקע ומכאן על שטף המים. השפעת הביופילם על התכונות ההידראוליות של הקרקע נחקרת זה מספר שנים רב ,אך מרבית הידע והמחקר שבוצעו עד היום התייחסו לקרקעות רוויות .מטרות העבודה הן אפיון התכונות הידראוליות של קרקעות לא רוויות ובחינת השפעת היווצרות ביופילם על התכונות ההידראוליות שלהן .מטרות אלו יושגו ע"י ניסויי אידוי מים מעמודות קרקע עם ביופילם בתנאי קירור. מערכת הניסוי למדידת תכונות הידראוליות בשיטת ההתאדות (מסוג )HYPROP, UMS, Germanyכוללת צילינדר המכיל דגימת קרקע ,ראש מדידה ובו שני טנסיומטרים בגבהים שונים החודרים לדגימת הקרקע .היניקה בשני הטנסיומטרים ומשקל הדגימה כולה מנוטרים באופן קבוע כך שניתן בכל רגע נתון לקבל גרדיאנט עומדים בעמודה (ע"י שימוש בהפרש היניקות בין הטנציומטרים) ,שטף מים (ע"י השינוי במשקל העמודה בזמן) ,ויניקה ממוצעת. מנתונים אלו ניתן לכייל תכונות הידראוליות של הקרקע בתום ניסוי האידוי .דגימות הקרקע הודגרו עם מזרע חיידקים ( )Pseudomonas putidaותמיסת הזנה למשך כ 9 -ימים על מנת ליצור ביופילם בקרקע .בסיום ההדגרה נארזה דגימת הקרקע בצילינדרים שהועברו לתא אקלים (עם סחרור אוויר) בו נשמרה טמפ' של 0מעלות ולחות יחסית של כ .90% -הטמפרטורה הנמוכה דרושה על מנת לצמצם למינימום דינאמיקה של הביופילם .הלחות הנמוכה וסחרור האויר דרושים על מנת לקצר זמן הניסוי ,ובכך כאמור לצמצם למינימום דינאמיקה של הביופילם. בניסוי נבחנו דגימות שגודלו ב 00% -וב 00% -רוויה ,ודגימות ביקורת ללא חיידקים. מתוצאות הניסויים עד כה ,לא נמצאו הבדלים משמעותיים בתכונות ההידראוליות בהשוואה בין קרקעות המכילות ביופילם לבין קרקעות הביקורת .ניתן להבחין בחלק מהניסויים כי תכולת הרטיבות בקרקעות המכילות ביופילם גדולה מזו שבקרקעות הביקורת ,וכי היניקה המקסימאלית שנמדדה בקרקעות הביקורת גבוהה מזו שמדדה בקרקעות המכילות ביופילם .תוצאות אלו תואמות את הנחת העבודה ,אך אינן עקביות עבור כל הניסויים ולכן לא ניתן להסיק מהן מסקנות כוללות .מדידות של תכולת ביופילם (חלבון וספירה חיה) לא היו עקביות ואנו מניחים כי לא בכל המקרים התפתח ביופילם כפי שקווינו .לסיכום ,לא ניתן בשלב זה של העבודה להגיע למסקנה גורפת לגבי רמת ההשפעה של ביופילם על התכונות ההידראוליות של קרקע לא רוויה .יש לבחון תנאים נוספים (למשל ,שנוי אחוזי הרוויה ושנוי ריכוז תמיסת ההזנה בגידול) בכדי להגדיל את כמות הביופילם הנוצרת בדוגמת החול ,ובכך לקבל טווח רחב יותר של תוצאות. [email protected] 20 * השפעת הוספת ביופחם על התכונות ההידראוליות של קרקע מורן חג'ג' ואלכס פורמן הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית ,טכניון ,חיפה ההתחממות הגלובלית מהווה את אחת הבעיות המאתגרות ביותר עמם נאלץ העולם המודרני להתמודד. ההאצה בעליית גזי החממה בעקבות עליה בפליטות גזים אלו ממקור אנתרופוגני מעודדים מחקרים ליצירת אנרגיה חלופית ,אשר תקטין את פליטתם .אחת הדרכים ליצירת אנרגיה שכזו היא שריפה של חומר אורגני בטמפרטורות גבוהות יחסית בנוכחות מועטה של חמצן (פירוליזה) ליצירת ביודלק .בעצם יצירת הביודלק נוצרים תוצרי לוואי גזיים ,נוזליים ומוצקים .תוצר הלוואי המוצק של תהליך הפירוליזה נקרא ביופחם. ביופחם הנה אבקה אשר ,כאמור ,נוצרה בעת פירוליזה של חומר אורגני בטמפרטורות גבוהות (עד .)5222C הביופחם מאופיין בריכוז גבוה של פחמן ,ובשטח פנים גבוה ,גורמים אשר מאפשרים לו להיות משפר קרקע. הוספת ביופחם לקרקע עשויה להוות תחליף לדישון שנתי של הקרקע ,שכן הוא מעודד יצירת פעילות ביולוגית ומיקרוביאלית בקרקע ,קיבוע חנקן וכן נשאר בקרקע לאורך זמן ואינו מתפרק. ניתן לשער כי הוספת הביופחם לקרקע תגרום לשיפור בתכונות ההידראוליות של הקרקע .שטח הפנים של הביופחם מהווה גורם חשוב בהשפעתו על התכונות ההידראוליות של הקרקע .בעת הוספתו לקרקע ,בשל שטח הפנים שלו (< m2g-1 82ב ,)4500cהוא גורם לשינוי בתפרוסת הנקבובים בקרקע ובכך עשוי להשפיע על תאחיזת המים בקרקע והמוליכות ההידראולית שלה .מטרת המחקר הנה לבחון כיצד משפיע ביופחם בכמויות שונות על התכונות ההידראוליות של קרקעות שונות .מטרה זו תושג על ידי מספר ניסויים ובהם תערובות שונות של קרקע עם ביופחם .בהצגה הנוכחית נציג את תכנית המחקר. המחקר יתבצע בעזרת ביופחם שנוצר על ידי פירוליזה של גפת ( תוצרי לוואי של בתי בד) ב . 1722Cתערובות הקרקע השונות יכילו אחוזי ביופחם שונים ( .)2,2.8,2.07,0%על מנת לבחון את התכונות ההידראוליות של כל תערובת ייערכו מספר ניסויים ,חלקם סטטיים וחלקם דנאמיים ,חלקם בסקאלת המעבדה וחלקם בשדה .בכך תושג תמונה מלאה של השינוי בתכונות ההידראוליות של הקרקע ע"י תוספת ביופחם. עקום התאחיזה של התערובות יתואר ראשית על ידי ניסוי תאי יניקה ( .)hanging columnsניסוי זה יבוצע ביניקות נמוכות על ידי שינוי גובה התא לאחר הגעת כל תערובת לשוו"מ .בחינת עקום התאחיזה בלחץ גבוה יותר יתואר על ידי נסוי בתא לחץ ,אליו יוכנסו דגימות רוויות ויופעל לחץ חיוצני גבוה להוצאת המים מן הדגימות .המוליכות ההידראולית של הקרקע והשינוי בה כתלות ביניקה יתוארו על ידי ניסוי בעזרת Tension .Infiltrometerמכשיר זה מורכב מצילינדר ובתחתיתו פלטת חרס ,אשר יוצרת רצף של מים מהצילינדר, ביניקה קבועה מראש אל הקרקע בזמן ובקצב מסויים .השימוש בכלי זה ייעשה במעבדה ,בעזרת יניקות נמוכות ובשלב מאוחר יותר בניסוי יעשה בשדה ניסוי ,של קרקע משופרת על ידי ביופחם ,ביניקות גבוהות יותר. הניסויים הקודמים התייחסו אל עקום התאחיזה ופונקצית המוליכות ההידראולית בנפרד .ניסוי נוסף ייבחן את התכונות ההידראוליות מתוך ניסוי זרימה דינאמי בעמודת קרקע המאובזרת בזוגות של חיישני רטיבות וטנסיומטרים .מתוך צירוף הניסויים השונים אנו מקוים לקבל תמונה מלאה של השפעת הביופחם על התכונות ההידראוליות של הקרקע. [email protected] 21 * אפיון איכויות נגר עילי באגן ניקוז עם שימושי קרקע מעורבים: מקרה בוחן נחל פולג המזרחי יונתן שביט , 8בני חפץ ,0גיל אשל 5ורועי אגוזי.5 .8התוכנית למשאבי מים והידרולוגיה,המכון לחקר כדה''א ,האוניברסיטה העברית ירושלים. .0החוג לקרקע והמים ,הפקולטה למדעי החקלאות ,המזון ואיכות הסביבה ,האוניברסיטה העברית ירושלים ברחובות. .5התחנה לחקר הסחף ,משרד החקלאות ופיתוח הכפר. אגני ההיקוות המערביים בישראל מאופיינים בשימושי קרקע מעורבים .השינוי בשימושי הקרקע באגן ההיקוות משטחים פתוחים לשטחים בנויים משנה את המשטר ההידרולוגי ואיכות מי הנגר העילי .שימושי קרקע חקלאיים ועירוניים מזוהים כמקורות זיהום לא נקודתיים לגופי מים עיליים הן של סחף והן של מזהמים מומסים .על כן בעת זרימת נגר עילי במערכת הניקוז הנחלית (טבעית או מוסדרת) מתקבלים הן נפחי נגר והן ריכוזי חלקיקים מרחפים ומומסים המושפעים משימושי הקרקע החקלאים ומשימושי הקרקע העירונים .יחד עם זאת ,קיים מידע חסר לגבי תרומתם היחסית של כל מאחד משימושי הקרקע השונים על זרימת נגר עילי באגן היקוות בעל שימושי קרקע מעורבים. מאחר ואגני ההיקוות המערביים של מישור החוף מאופיינים בשימושי קרקע מעורבים ,ישנו קושי בלימוד התרומה היחסית של כל שימוש קרקע .אגן היקוות פולג מזרחי (אגן חאבל) ,נבחר כמקרה בחן מהסיבה שבו מבודדים הידרולוגית שימושי הקרקע השונים .אגן חאבל ,מנקז שטח של כ 01-קמ''ר ,המחולק לשני תתי אגנים הנבדלים אחד ממשנהו בשימושי הקרקע ,עירוני אל מול חקלאי .מטרת המחקר היא פיתוח מודל עירוב מי נגר לאגן ניקוז מעורב ,על בסיס ספיקות מים ואיכותם מתתי האגנים בשימושי קרקע חקלאי ועירוני. בפוסטר נציג את מערך המחקר ,מודל עירוב ותוצאות דיגום מחורף . 0282/88 [email protected] 22 * Sand grain rubification with time? The case of the Sinai-Negev Erg Joel Roskin1*, Ofer Rozenstein2 , Dan G. Blumberg1, Naomi Porat3 and Haim Tsoar1 1. Dept. of Geography and Environmental Development, Ben-Gurion University of the Negev, Israel. P.O.B. 653, Beer-Sheva, 84105, Israel. 2. Blaustein Institutes for Desert Research, Ben-Gurion University of the Negev, Sde Boker Campus 84990, Israel. 3. Geological Survey of Israel, 30 Malkhe Israel St., Jerusalem, 95501, Israel. The redness index (RI) (RI = R2/(B*G3) of aeolian sand has been shown to be a promising qualitative spectroscopic method to define sand grain redness intensity, which reflects the extent of iron-oxide quartz grain coatings(1,2), a process know as rubification. This study investigates the relationship between redness intensity and optically stimulated luminescence (OSL) based depositional ages of sand samples taken from exposed and fully-drilled vegetated linear dunes in the northwestern Negev dunefield, Israel at the downwind end of the Sinai Negev Erg and analyzes the source of the sands. Sand redness intensity did not vary greatly along the Negev sand transport paths and dune sections dated to be active during the Late Pleistocene, late Holocene, and modern times. No correlation was found between RI intensity (i.e., redness) and the depositional age of the sand. The relatively uniform RI values and sedimentological properties along most of the dunes suggest that sand grain rubification, have probably been minimal since the Late Pleistocene. Though the sand-grain rubification process is not fully understood, it is possible that RI values increased rapidly following deposition in a wetter Late Pleistocene climate as the drier and less stormy Holocene does not seem conducive to sand-grain rubification. Based on analyses of northern Sinai sand samples, remote sensing, and previous studies, we suggest that the attributes of the sand grain RI have been inherited from upwind sources. We propose that the sand grain coatings are early diagenetic features that have been similarly red since their suggested aeolian departure from the Nile Delta. References (1) Ben-Dor et al., 2006. Quantitative mapping of the soil rubification process on sand dunes using an airborne hyperspectral sensor. Geoderma, 131:1-21. (2) Tsoar et al., 2008. Formation and geomorphology of the north-western Negev sand dunes. In: Breckle, S.W., Yair, A. & Veste, M. (eds.), Arid dunes ecosystems: The Nizzana sands in the Negev Desert. Springer, 475 pp. * [email protected] 23 הערכת קרומי קרקע ביול וגים על מצע לס בנגב הצפוני באמצעות ספקטרוסקופיית החזרה עופר רוזנשטיין וארנון קאניאלי המעבדה לחישה מרחוק ,המכונים לחקר המדבר על שם בלאושטיין ,אוניברסיטת בן-גוריון בנגב קרומי קרקע ביולוגיים מכסים שטחים נרחבים במדבריות חשופות בכל רחבי העולם .קרומי קרקע ביולוגיים מורכבים משילובים שונים של חברות מיקרופיטים הכוללות בקטריות ,טחבים ,חזזיות ,אצות ,ופטריות .לקרומי הקרקע הביולוגיים תפקיד מפתח במערכות צחיחות; החל בייצוב הקרקע ,הגנה מבליה של רוח ומים ,ועד לקיבוע חנקן ופחמן, ותמיכה ברשתות מזון ,השפעה על נביטת זרעים והתבססות צמחיה .משום שקרומי קרקע ביולוגיים מסוגלים להפעיל תהליכי פוטוסינתזה אפילו עם מעט מאוד מים (מערפל ,טל ,ואף לחות אטמוספרית) ,הם לרוב הראשונים להתבסס על פני קרקע חדשה שנוצרה או לאחר הפרעה בקרקע .התחדשותם של קרומי הקרקע הביולוגיים מהירה מאוד ,ובמקרים של הסרת קרום מלאה צפויה התחדשות מלאה תוך שנים בודדות. ציאנובקטריות הן הראשונות להתבסס במערכות צחיחות בזכות כושר השרידות המופלא שלהן ועמידותן בטמפרטורות גבוהות pH ,גבוה ,ומליחות .עם זאת ,פעמים רבות נמצא ציאנובקטריות בליווי מיקרופיטים נוספים .מחקרים קודמים באמצעי חישה מרחוק הראו שכאשר קרומי קרקע רטובים ,החזרתם הספקטראלית דומה לזו של צמחיה עילית. בעקבות כך ,האות מהקרומים עשוי להתפרש בטעות כאות מצמחיה עילית ולגרום להערכת יתר של פרודוקטיביות המערכת .כמו כן ,הודגם במחקרים קודמים שימוש באמצעים ספקטרוסקופים כדי לנטר את מגמת הסוקצסיה בחברות מיקרופיטים לאחר הפרעה. מטרתו של המחקר הנוכחי לזהות את מצב הקרום הביולוגי ,קרי את השלב הסוקצסיוני שלו ,באמצעים ספקטרוסקופיים .נחקרת ההבחנה הספקטראלית בין קרקע לס חשופה (חסרת קרום ביולוגי) ,לקרקע לס המכוסה בקרומים שונים .בחרנו להציב את חלקות המחקר בתוך התחום המגודר של בסיסי חיל האוויר בחצרים ובנבטים ,בשל אופיים השמור .בנוסף למדידות מעבדה ,נערכות גם מדידות קרקעיות באמצעות ספקטרומטר שדה. [email protected] 24 * ספקטרוסקופיה בתחום VIS-SWIRשל קרקעות לאחר שריפה לניטור השינויים המינרלו גים המתרחשים בקרקע בעקבות שריפה 5 רחל לוגסי , 8,0איל בן-דור 8וגיל אשל .8בית ספר ללימודי סביבה על שם פורטר ,אוניברסיטת תל-אביב. .0המעבדה לחישה מרחוק ו ,GISהחוג לגיאוגרפיה וסביבת האדם ,אוניברסיטת תל-אביב. .5התחנה לחקר הסחף ,משרד החקלאות ופיתוח הכפר. במהלך שריפה מתרחשים שינויים בפאזה המינרלית והאורגנית של הקרקע המשפיעים על תכונות הקרקע כלכידות ,מוליכות הידראולית ,תאחיזת המים בקרקע וצבעה .שינויים אלה מוערכים כיום באמצעות אנליזות מעבדה ותיקות ומקובלות כ DTAו .XRDספקטרוסקופיה של קרקעות ידועה זה מכבר ככלי לאפיון תכונות קרקע כהרכב מינרולוגי ומכיוון שתהליכים בעקבות שריפה מתרחשים בעיקר בחלקה העליון של הקרקע ,אשר בה חישה מרחוק היפרספקטלית מסוגלת לאתר שינויים ממטוסים או לווינים ,יש חשיבות לשלב בין הידע הרב שנצבר אודות השינויים אלה בקרקע לאחר שריפה ובין יכולת הספקטרוסקופיה לתאר את מאפייני הקרקע. במחקר זה ,נבחן הקשר בין השינויים המתרחשים במינרלי הקרקע ובין השינויים בספקטרום ההחזרה של הקרקע לאחר חימום .המחקר הינו מחקר תשתית בסיסי ,המקיף מגוון קרקעות (לס ,טרה רוסה ,רנדזינה, גרומוסול וחמרה) בישראל ,ומינרלים השכיחים בקרקעות אלה (גיאוטיט ,המטיט ,מונטמורילוניט ,איליט, קאוליניט וקלציט) וטווח טמפרטורות רחב האופייני לשריפות. במחקר נעשה חימום מבוקר (בתנור) של הקרקעות והמינרלים בטמפרטורות בין ( 150-1000°Cבאינטרוולים של )50ºCובמשכי זמן של 02-102דקות וספקטרום ההחזרה של תוצרי החימום נמדד על ידי ספקטרומטר .ASDלאישוש הממצאים ,המינרלים ,הקרקעות ותוצרי חימום נבדקו בשיטות מעבדה מקובלות שכללו אנאליזות DTA-TGו ,XRDפרוס גודל חלקיקי הקרקע וניסויים להערכת לחות הקרקע. מהממצאים במחקר זה עולה כי שינויים בספקטרום הקרקע לאחר חימומה קשורים לשינויים במינרלוגיה שלה וכי ניתן באמצעות המידע הספקטרלי להעריך את התהליכים התרמיים שהקרקע חוותה ,כמו גם את הטמפרטורה שהקרקע הגיעה אליה .טווח השינויים הספקטרלים היה רחב והממצאים כללו: .1שינויים ספקטרלים בתחום ה VIS-NIRהקשורים להיווצרות המטיט בקרקע בשל התמרה של גיאוטיט להמטיט והתחמצנות יוני ברזל המצויים בשכבה האוקטהדרית של מינרלי החרסית במהלך קריסתם.2 . שינויים ספקטרלים בתחום ה SWIRהקשורים להרס הדרגתי של מינרלי חרסית ולפרוק הקלציט בקרקע.3 . שינויים בכלל ערכי ההחזרה (האלבדו) של הקרקע ,נמצאו קשורים לשינויים בצבע ,לחות וגודל חלקיקי הקרקע. אינדקסים להערכת הטמפרטורה שהקרקעות חוו ,פותחו מתוך המידע הספקטרלי ונמצאו תואמים את השינויים הספקטרליים ומבטאים את השינויים במינרלוגיה של הקרקע. תרומה עיקרית וחשובה של מחקר זה ,היא בהדגמת יכולת הספקטרוסקופיה להתחקות אחר תהליכים תרמיים שהקרקע חוותה ,יכולת שאומתה בשיטות מעבדה ותיקות ומקובלות .להערכתנו ,שיטה זו יכולה להוות תחלופה טובה לאנאליזות מעבדתיות יקרות כמו DTAו .XRD אנו מקווים כי מחקר זה יוליד דיספלינה חדשה וחשובה בניטור הסביבה בארץ ובעולם של קרקעות לאחר שריפה באמצעות ספקטרוסקופיה .הממצאים והשיטות שפותחו יהוו בסיס למחקר עתידי בו תבחן יכולת זו על נתוני חישה מרחוק היפרספקטרלית על כל מורכבותם. [email protected] 25 * Iron deficiency of P. Pinea: Evaluation of iron uptake mechanisms and comparison of different genetic lines Tomer Malchi* and Moshe Shenker Department of Soil and Water Sciences, The Robert H. Smith Faculty of Agriculture, Food an Environment, Hebrew University Since its founding the forestation authority of Israel has worked to reforest Israel. The authority has planted over 200 million trees in Israel including Aleppo pine (Pinus halepensis) and Stone pine (Pinus pinea). Recently it has become increasing noticeable that many Stone pines develop leaf chlorosis which often leads to the tree dying. The phenomenon has been found to occur exclusively on calcareous pale Rendzina soils on which iron deficiency in many plants is common. Up until now there have been no studies that confirm what mechanism pines activate in response to iron deficiency. In order to better understand the cause of death the aim of this study was to determine the coping mechanism of Stone pine with iron deficiency and to identify genetic lines that are more tolerant to conditions where iron is unavailable and the limiting factor for plant growth. We examined the survival patterns of 4-5 year old Stone pine trees that were planted in two plots, near Aviezer (Moshav near Bet Shemesh), Israel. We statistically analyzed the survival rates of 14 different genetic lines in two different plots in order to differentiate and rank their sensitivity to iron deficiency. Soil characteristics, including lime content and Fe availability were assessed as well. Based on field results, three genetic lines that emerged as Fe-efficient and three lines that were deemed Fe-susceptible were chosen for a hydroponic system to compare activation of mechanisms that enable iron acquisition. In the hydroponic study, we examined the mechanisms for iron uptake of Stone pine. We assumed that pines rely on strategy I for iron acquisition and tested the efficiency of its mechanisms to cope with Fe-stress – increased proton extrusion, activation of an iron reducing membrane bound enzyme, and increased rates of reductants release by the roots. We also tested for chlorophyll content and iron concentrations in the pine needles. We concluded that Stone pine does in fact depend on strategy I mechanisms to cope with inadequate iron availability. The efficiency of the mechanisms varied between the selected genetic lines. Stone pine plants that originated from seeds collected in Abu Gosh, Israel, and assigned as Fe-efficient based on their survival rate on calcareous soil were found to be more resistant to iron deficiency than Stone pine plants from other selected locations in Israel and Spain. * [email protected] 26 Water Regime and Vegetation Pattern in a Coastal Sand Dune Ecosystem in the Mediterranean Region Vered ziso*, Itzhak Katra and Pua Bar Department of Geography & Environmental Development, Ben Gurion University The mobile sand dunes along the Israeli shoreline, which are the main source for rain water inputs, are about to disappear due to changes in land use and natural stabilization processes. The coverage and the distribution of perennial plants in the dunes and interdunes, changes over time and space and depends on several parameters. On the other hand, the vegetation determines the degree of stabilization of the dunes and affects soil properties. The purpose of this study is to examine the soil moisture and its dynamics in the different dune types, interdunes and patches (open space vs. under shrub) in the coastal sand dune ecosystem in Nittzannim nature reserve. Soil properties which are examined are: penetration and hydraulic conductivity, litter amount, and soil texture. Preliminary results show that after rain events mobile dunes keep the water in depth longer than stabilized dunes. Moreover, the hydraulic conductivity is slower under shrubs and in the stabilize dunes compared to open spaces and mobile dunes, respectively. * [email protected] 27 התמרות זרחן בקרקע מושקית קולחין איריס זוהר (זוכת פרס מוקדי לשנת )0288 המחלקה להנדסת סביבה ,מים וחקלאות ,הנדסה אזרחית וסביבתית הטכניון שימוש בקולחין לשם השקיית קרקעות חקלאיות עונה על הצורך בחסכון במים שפירים וכן בדישון; אולם, נמצא כי דישון אורגני עלול להוות איום סביבתי ,עקב הצטברות זרחן מסיס ,שאינו קשור היטב ('זרחן לבילי') למרכיבי הקרקע ,אשר עלול להשטף לגופי מים עיליים סמוכים ולהפר את שווי המשקל האקולוגי בהם ,עד כדי 'אוטרופיקציה'. במחקר הנוכחי ניסינו לקבוע האם קרקעות המושקות במי קולחין אכן מכילות יותר זרחן לבילי בהשוואה לקרקעות המושקות במים שפירים ומטופלות בדשן כימי ומהם המנגנוננים האחראיים לעודף לביליות הזרחן. מטרות משנה במחקר כללו הערכת תפקיד החומר האורגני והמתכות בהתמרות הזרחן בקרקע וכיצד גורמים אלו משפיעים על קשירת הזרחן; הבנת תפקיד צורוני הזרחן האורגני במחזור הזרחן בקרקע ובדיקת סבירות השימוש בסמן איזוטופי של חמצן בזרחה לשם מעקב אחר התמרות הזרחן בקרקע .נעשה שימוש בשיטות מחקר גאוכימיות קלאסיות כגון מיצוי הדרגתי וניסויי קשירה ושיחרור ,כמו גם בטכנולוגיות חקירה חדישות כמו סימון איזוטופי (הרכב החמצן בפוספאט )18Op ,ותהודה מגנטית גרעינית ( .)31P NMRהמחקר התמקד בצמד קרקעות מחוות הנסיונות בעכו (קרקע חרסיתית אלוביאלית (גרומוסול)) ,שנדגמו מחלקות ניסוי בתירס ,המטופלות במי קולחין או במים שפירים ודשן .כמו כן ,נחקרו צמדי קרקעות (גרומוסול וסיין חולי (חמרה)) מניסוי ליזימטרים בטכניון. בכל צמדי הקרקעות שנחקרו ,תכולת הזרחן בכלל והלבילי בפרט הייתה גבוהה יותר בקרקע מטיפול קולחין לעומת קרקע מטיפול שפירים .למרות מאפייני קרקע דומים מאד בין קרקעות המודל (כפי שיפורט למטה), ביישום ריכוז זהה של זרחן במים מזוקקים ,קשירת הזרחן הייתה נמוכה יותר וחלשה יותר בקרקע הקולחין לעומת הקרקע השפירים. מגוון עדויות ,לרבות חישובי שיווי משקל גאוכימי ,הצביעו על כך שהמערכת המינראלית בצמד קרקעות המודל מעכו ,היא הקובעת את ריכוז הזרחן הלבילי ביותר (מסיס במים) ,בניגוד לתפיסה רווחת כי הריכוז נקבע לפי שיווי משקל עם מאגרי זרחן ספוח; ההבדל בלביליות נעוץ ככל הנראה בקיום מינראלי סידן-זרחן בעלי יציבות נמוכה יותר בקרקע הקולחין לעומת קרקע שפירים ,עקב נוכחות יתר של חומר אורגני הומי ופולבי בקרקע קולחין המפריע לשיקוע מינראלים יציבים .כמו-כן ,נמצא כי למרות שהפרקציה המינראלית (הממוצה ב )HCl -נחשבת יציבה ובלתי זמינה ביולוגית ,הרי שפרקציה זו הגיבה לשטיפת הקרקע לאורך זמן (הן בשדה והן במעבדה בניסוי מדמה גשם) יותר מאשר הפרקציות המשויכות לקשירה בספיחה חלשה וחזקה (פרקציות הממוצות בדו-פחמה וב ,NaOH -בהתאמה) .הזרחן הלבילי ביותר (הממוצה במים) השתנה לאורך התקופה בהתאם לשינויים המינראלוגיים הצפויים מחישובי שיווי המשקל. שינויים משמעותיים בפרקציה המינראלית של הקרקעות נצפתה גם בניסוי הסימון האיזוטופי .פותחה פרוצדורה מיוחדת כדי לאפשר ,לראשונה ,להבחין ב 18Op -של מאגרי זרחן שונים בקרקע .בעוד שה18Op - של הזרחן המסיס במים הצביע על שיווי משקל איזוטופי עם מולקולות המים ,דבר המלמד על פעילות אנזימטית מהירה של אוכלוסיות בתמיסה ,הרי שה 18Op -של פרקציות הממוצות ב NaOH -ו( HCl -זרחן הקשור לתחמוצות ולמינראלים ,בהתאמה) עבר שינויים איזוטופיים דרמטיים במהלך השבועיים הראשונים להדגרה ,ככל הנראה כעדות לגידול מיקרוביאלי של אוכלוסיות על פני השטח של חלקיקי הקרקע .מגמות השינוי ב 18Op -של פרקציות הקרקע היו דומות מאד בשתי הקרקעות אך עוצמתיות יותר בקרקע הקולחין, [email protected] 28 * דבר המלמד על פעילות מיקרוביאלית יותר משמעותית בקרקע זו .גם לפי ממצאי ה 31P NMR -תרכובות הזרחן בקרקע הקולחין היו שונות מהתרכובות שנמצאו בקולחין המיושמים ,דבר המצביע על מיחזורו המהיר של הזרחן המיושם בקרקע זו; גם ממצאי ה 31P NMR -לגבי תרכובות הזרחן בפרקציות הקשירה השונות מצביעים על הדמיון הרב בין קרקעות הקולחין והשפירים. התמרות הזרחן האורגני מקושרות ככל הנראה למחזורי נוטריינטים אחרים (למשל ,פחמן וחנקן) ולמחזורי גדילה ביולוגיים והוא משמש כמאגר ביניים לתוצרי הפירוק של תרכובות אורגניות ולתוצרי התמרות הזרחן בכלל .מאידך גיסא יש לזכור כי גם התמרות הזרחן האיאורגני יכולות להיות מושפעות באופן עקיף מהפעילות הביולוגית ,דרך גורמים אחרים ,כגון ,pHהמשפיעים ישירות על המנגנונים המכתיבים את זמינותו ומסיסותו של הזרחן האיאורגני. 29 The effect of thermal convection on Earthatmosphere CO2 gas exchange in aggregated soil Yonatan Ganot 1*, Noam Weisbrod1, Maria I. Dragila2 1. Department of Environmental Hydrology & Microbiology, Zuckerberg Institute for Water Research, Jacob Blaustein Institutes for Desert Research, Ben-Gurion University of the Negev, Sede Boker Campus, Midreshet Ben-Gurion, 84990, Israel. 2. Department of Crop and Soil Science, 3017 Agriculture and Life Sciences Bldg, Oregon State University, Corvallis, OR 97331. Gas transport in soils and surface-atmosphere gas exchange are important processes that affect different aspects of soil science such as soil aeration, nutrient bio-availability, sorption kinetics, soil and groundwater pollution and soil remediation. Diffusion and convection are the two main mechanisms that affect gas transport, fate and emissions in the soils and in the upper vadose zone. In this work we studied CO2 soil-atmosphere gas exchange under both day-time and night-time conditions, focusing on the impact of thermal convection (TCV) during the night. Experiments were performed in a climatecontrolled laboratory. One meter long columns were packed with matrix of different grain size (sand, soil aggregates and empty column as control). Air with 2000 ppm CO2 was injected into the bottom of the columns and CO2 concentration within the columns was continuously monitored by an Infra Red Gas Analyzer. Two scenarios were compared for each soil: (1) isothermal conditions, representing day time conditions; and (2) thermal gradient conditions, i.e., atmosphere colder than the soil, representing night time conditions. Our results show that under isothermal conditions, diffusion is the major mechanism for surfaceatmosphere gas exchange for all grain sizes; while under night time conditions the prevailing mechanism is dependent on the air permeability of the matrix: for sand it is diffusion, while for soil aggregates it is TCV. Calculated CO2 flux for the soil aggregates column shows that the TCV flux was two orders of magnitude higher than the diffusive flux. * [email protected] 30 התפתחות קרקעות הידרופוביות בכרמי זיתים 8 תאודור בוגיצ'י , 8אלן גרבר 0ורוני וולך .8הפקולטה לחקלאות ע"ש רוברט סמית ,האוניברסיטה העברית .0מינהל המחקר החקלאי קרקעות דוחות מים (הידרופוביות) הן קרקעות שאינן נרטבות באופן ספונטני אלא לאחר זמן ממושך של מגע עם מים )בין שניות ספורות לשעות( עקב אפיניות חלשה בינן לבין המים .ידוע שסוגים שונים של צמחים גורמים לקרקעות מסויימות להפוך להידרופוביות .מהספרות ידוע שהזית אינו נכלל ברשימה זו .מדידות של זמן חידור טיפה ) (WDPTשבצענו במספר כרמי זיתים הצביעו על כך שסוגי קרקע שונים בעלי הרכב מכני שונה מהגליל, השפלה ומהנגב הפכו להידרופוביים .במחקר פרטני שהתבצע בכרם רביבים ושכלל מספר שיטות להערכת דרגת ההידרופוביות בחנו את השפעת גיל הכרם על דרגת ההידרופוביות בהשוואה לקרקע בור סמוכה .המדידות הצביעו על כך שקרקע בחלקה הבוגרת היא בעלת רמת הידרופוביות גבוהה באופן בולט מהקרקע שבחלקה הצעירה ושתיהן נבדלות מקרקע הבלתי מעובדת שהייתה בת -הרטבה לחלוטין .התוצאות של אנליזות כימיות שכללו את ריכוזי החומר האורגני וחומצות השומן שנועדו לבחון את ההשערה שחומצות השומן הן גורם מרכזי בהפיכת הקרקע לדוחת מים לא גילו קשר מובהק לרמת דחיית המים של הקרקעות .מדידות ישירות של זווית המגע בין המים לקרקע באופן ישיר (צילום) ובאופן עקיף (עלייה קאפילרית) הראו שבקרקע הכרם הבוגר זווית ה מגע היא הגבוהה ביותר וגם קצב השינוי שלה עם הזמן איטי יותר בהשוואה לקרקע החלקה הצעירה .בניסויי שדה ומעבדה באינפילטרומטר יניקה נמצא קשר חזקה בין ה WDPT-לערכי הספוגיות ) (Sorptivityולערכי שטף החידור בזמנים ארוכים בקרקעות אלה .ניסויים בתאי זרימה שקופים שבהן נבדקה ההשתנות המרחבית והעיתית של פירוס הרטיבות ממקור מים נקודתי בפני הקרקע הצביעו על הבדלים גדולים ומהותיים בין שלושת הקרקעות הנ"ל .הפירוס המרחבי של תכולת הרטיבות בפרופיל הקרקעות ההידרופוביות הצביע על התפתחות זרימה לא יציבה המתאפיינת בגרדיינט רטיבות שלילי בין מקור המים לחזית ההרטבה ) .(saturation overshootניתוח של מכלול התוצאות מצביע על כך שכרמי זיתים הופכים בהדרגה קרקע בת הרטבה לקרקע הידרופובית .קרקעות אלה מעלות את הסיכוי להייוצרות נגר עילי מוגבר ,ומשפיעות על הפירוס המרחבי והעיתי של תכולת הרטיבות בפרופיל הקרקע ועל זמינות המים לעצים. [email protected] 31 * ניקוז תת קרקעי לפתרון בעיות עודפי רטיבות והמלחת הקרקע במטע תמרים בביצת אגרמן ולדימיר מירלס , 8יורם טורציון 0 .8התחנה לחקר הסחף ,משרד החקלאות ופיתוח הכפר ,עמק חפר " .0מטר" הנדסה חקלאית יורם טורציון ,גבעת אבני שטח ביצת ארגמן נמצא בצד המזרחי של כביש 02כ 8.7-ק"מ דרומית למושב ארגמן מאופיין בעליית מי תהום עונתיים ומלוחים הגורמים לנזקים במטעי תמרים .תמרים דורשים ניקוז תת קרקעי על כל השטח ואספקת מים להשקיה באיכות מים טובה ולא במים מליחים .בשנת 0220חלה עליית מים דרמטית בקטע הצפוני של הביצה בשטחי ארגמן .המים עלו עד 0.5מטר מפני הקרקע וגרמו להתרוחחות השכבה העליונה והגבלה מוחלטת של העבירות במטע .באותה שנה ,לצורך הנמכת מפלס מי התהום בקטע זה ,בוצע ניקוז חירום בשאיבה ,אולם פתרון זה הוא חלקי .על מנת למצוא מערכת ניקוז תת קרקעי יעילה וזולה יותר לפתרון בעיות עודף רטיבות והמלחת הקרקע השתמשנו במודל של תנועת מי התהום בשכבות הקרקע העליונות בשטח המטע .התנאים והפרמטרים ההידרוגיאולוגיים לבניית המודל של תנועת מי התהום התקבלו מתוצאות הסקר ההידרוגיאולוגי של האזור .על סמך תוצאות הסקר בוצע אפיון ליטולוגי של שכבות קרקע עד לעומק של 87-02 מ' ,חושבו ערכי מוליכות ההידראולית של שכבות הקרקע בעומקים שונים ,אופיין משטר מי התהום שנתי, נבנה בהתאם מודל של תנועת מי התהום .באמצעות המודל נבחרה מערכת ניקוז תת-קרקעי האופטימאלית מבחינת יכולתה להוריד את מפלסי מי התהום עד לעומק של 5מ' מפני קרקע בשטח המטע .הליטולוגיה של הקרקע מאופיינת בשכבות החרסית וחוור חרסיתי בצבע אפור בהיר .קיימות שכבות של סילט חולי חרסיתי עם עדשות חוליות דקות ושכבות טרורטין .השתנות במוליכות הידראולית של שכבות הקרקע היא גדולה. שכבת החרסית העמוקה מאופיינת בערכים של מוליכות הידראולית בין 2.2208לבין 0.5מ'/יום .שכבות הקרקע העליונות מאופיינות בערכי מוליכות הידראולית יותר גבוהים (בין 2.7לבין 02מ'/יום) .מוליכות הידראולית מרבית נמצאה ליד התעלה וליד בור שאיבה ומאפיינת את העדשות החוליות ושכבות סילטיות עם אבנים .מודל של תנועת מי התהום בשטח ביצת ארגמן כולל שלוש שכבות מחושבות ,דו-ממידיות ,הטרוגניות, המאפיינות את חתך הקרקע מפני השטח עד לתקרה של שכבה חרסיתית שחורה-אפורה ,אטומה .המודל לוקח בחשבון את התנאים ההידרוגיאולוגיים של שטח ביצת ארגמן ,את פעילות הניקוז התת-קרקעי הקיימת, השקיה בשדה וגשמים .הדיוק הממוצע של המודל לגבי הפרשים בין מפלסי מי התהום הנמדדים והמחושבים הוא ±2.5מ' .עם ההתאמה והרצת המודל קיבלנו פירוט של ערכי מוליכות ההידראולית של שכבות שטח ביצת ארגמן ומאזן מי התהום מתאימים לתנאי השטח הקיימים .זרימת מי התהום בשטח שווה ל712 - מ"ק/יום בתקופת החורף ו 8217-מ"ק/יום בתקופת הקיץ .כמעט כל ספיקת מי התהום מתבצעת עקב היזון- חוזר על ידי השקיה וגשם .בקיץ כ 02%-מהספיקה מתאדים ממפלסי מי התהום הקרובים לפני קרקע .על סמך התוצאות של החיזויים במודל התברר שעל מנת לפתור את הבעיות במטעי תמר בביצת ארגמן מתחייב ניקוז תת-קרקעי נוסף -ניקוז משולב .מערכת הניקוז כוללת נקזים מאוד עמוקים ( 1.7מ' עומקם) ונקזים עמוקים (5 מ' עומקם) ויכולה להוריד את מפלס מי התהום עד לעומק של 5מ' מפני קרקע במקומות שהמפלסים נמצאים קרוב לפני השטח .מערכת הניקוז התת קרקעי שנבחרה במודל סייעה לצמצם את כמות ואורך הנקזים ולהוזיל את הפרויקט ב .52% -מערכת הניקוז מומלצת לתכנון ולביצוע. מודלים של תנועת מי התום שמתבססים על סקרים הידרוגיאולוגיים יתאפשרו לתכנן הרכבת מערכת ניקוז תת-קרקעי האופטימאלית למטעים אחרים באזור למניעת בעיות של מפלסי מי התהום גבוהים במטעים. [email protected] 32 * השפעת קרומי קרקע על זמינות מים לצומח באזור חצי צחיח שי סלע , 8טל סבוראי 8ושמואל אסולין 0 .8המחלקה לגאוגרפיה ופיתוח סביבתי ,אוניברסיטת בן גוריון בנגב ,באר שבע .0המכון למדעי הקרקע והמים ,מרכז וולקני ,בית דגן מחקרים רבים ,רובם אמפיריים בחלקות נגר ,מצאו כי נוכחות קרומי קרקע מגבירה היווצרותו של נגר עילי הגורם לסחיפת קרקעות מואצת ודלדול קרקע מרחבי .קרומי קרקע סטרוקטוראליים אלו משנים לחלוטין את הדינמיקה של הלחות בקרקע ועם זאת ,מעטות העבודות המרחביות הנותנות להם ביטוי .העבודות על השפעת קרומי קרקע על תכולת הרטיבות התרכזו עד כה בהשפעת הקרומים על חדור לקרקע ,והזניחו את השפעת הקרומים על ייבוש הקרקע .מטרתו של מחקר זה אם כן הינה לבחון השפעת ביטוי שכבת הקרום בפני הקרקע על משטר המים בקרקע ברמת המדרון ,בדגש על פאזת הייבוש לאחר סופות גשם .באזור המחקר ארוך טווח ) ,(LTERבגבעות להבים שבצפון הנגב ,נבחר מדרון מייצג ( 2.85קמ"ר) בעל טופוגרפיה מורכבת ומפנים משתנים .כמות המשקעים הממוצעת עומדת על 002מ"מ ,הקרקע מורכת ליתוסול חום בעומקים משתנים ,עם כתמי מסלע גיר אאוקני חשוף וקבוצות שיחי סירה קוצנית ( .)Sarcopoterium spinosumנאסף בסיס נתונים מרחבי מקיף של תכונות קרקע ומשתנים סביבתיים (כגון גובה ,שיפוע ,אבניות ,עומק קרקע ,צפיפות גושית וקרינה) מבוסס על דגימות שדה ואינטרפולציות Kriggingבכלי ממ"ג .בסיס נתונים זה שימש כקלט המאפיין 0012תאים מרחביים במדרון ( 5X5מטר) ,אשר הוזנו במודל נומרי הפותר את משוואות הזרימה )(Hydrus 1D לחיזוי במרחב ובזמן של תכולת הרטיבות בקרקע במשך סופה בודדת ועונה שלמה .אימות המודל מבוסס על דגימות חוזרות של לחות קרקע ב 00-מיקומים אשר נבחרו אקראית ,לפני ואחרי 0סופות בעונת הגשם .0282-88תוצאות המחקר מראות כי הכללת קרומי קרקע משפרת את החיזוי מול מדידות שדה ,בדגש על פאזת הייבוש של הקרקע ( .(R2=2.00סדרת סימולציות סינטטיות מראה כי קרומי הקרקע מתייבשים מהר יותר מאשר קרקע לא מופרת ,ולאחר 5-7ימים (כתלות בתכולת הרטיבות בקרקע) מהווים חוצץ בין הפרופיל העמוק לאטמוספרה ומגנים עליו מאידוי ,בהתאמה למדידות שדה .נמצא כי באינטרוול ייבוש של 81יום תהליך זה מוריד כ 70% -משטפי האידוי ובכך מסייע לפרופיל מקורם לשמר 80%יותר לחות ,למרות איבוד כ- 87%מהגשם לנגר באירוע הגשם עצמו .למנגנון זה השפעה מרחבית נרחבת המשנה את האזורים בתכולת רטיבות גבוהה במדרון .מאחר ובאזור המחקר רוב הגשם חודר לקרקע בסופות חלשות וממוצעות והמרווח הממוצע בין סופות הינו 0ימים (מבוסס על ניתוח אקלימי של 52שנה) ,נמצא כי הלחות מתחת לקרום בפרופיל מקורם תמיד תהיה גבוהה יותר מאשר פרופיל לא מופר .למנגנון הקרום אם כן תרומה דואלית לניהול מערכת חקלאית :בסופות חזקות הקרום תורם משמעותית ליצירת נגר וסחיפה ,אך בסופות ממוצעות וחלשות הינו תורם לזמינות המים לצומח ,בעיקר לצומח בעל שורשים לטרליים רדודים. [email protected] 33 * קליטת מים על ידי שורשים תחת השקיה גירעונית :כיול והשוואה בין מודלים 4 לילה קרונבי , 2ירקה סימונק ,3אנדרו הינל ,1ונפתלי לזרוביץ 22המחלקה לגאוגרפיה ,אוניברסיטת בן-גוריון בנגב ,באר שבע Tucson, Arizona ,University of Arizona ,Department of Hydrology and Water Resources 21 Riverside, CA ,UC Riverside ,Department of Environmental Sciences 23 24מכון לחקלאות וביוטכנולוגיה של אזורים צחיחים ע"ש שוחרי צרפת ,המכונים לחקר המדבר ע"ש בלאושטיין, אוניברסיטת בן-גוריון בנגב מחקר זה בוחן את היכולת של שני מודלים אמפיריים ומודל מכניסטי לחזות קליטת מים על ידי שורשים בהשקיה מלאה ותנאי גרעון ,בשתי קרקעות שונות (לס וחול דק) ,עם שלושה גידולים שונים (חיטה ,עגבניות, וסורגום) ,שלכל לצמח ,פירוס שורשים ייחודי .כיול המודלים נעשה על ידי שימוש באלגוריתם שמבצע אופטימיזציה גלובלית ( )DREAMבעזרת מודל ספרתי ( )HYDRUS-1Dהפותר את זרימת המים בקרקע וקליטתם על ידי שורשים .האופטימיזציה נעשתה עבור פרמטרים של התכונות ההידראוליות של הקרקע ופרמטרים גיאומטריים ופיזיים של מערכת השורשים .משתני המערכת ששימשו כקלט הינם פוטנציאלי המים בקרקע בזמן ובמרחב כפי שנמדדו בעמודות קרקע שבתוכם גידלנו את הצמחים .אימות המודל נעשה בעזרת השוואה בין הדיות הנמדדת של הצמחים שגודלו בתנאי גרעון בתוך מערכת ליזמטרים ניידת לזאת אשר חושבה בעזרת המודל .כמו כן נבחן גם טיב המודל בהתייחסות לדרגות שונות של פיצוי בקליטת מים וגם השפעת פוטנציאל המים ההתחלתי לאורך עמודות הקרקע .ממחקר זה ,הסקנו שטיב המודל מושפע מתכונות הקרקע ,פירוס השורשים ,ומשטר ההשקיה .בשל כך ,גישה מכניסטית למידול קליטת מים על ידי השורשים מתאימה יותר מגישה אמפירית. [email protected] 34 * מדידה של זרימת מוהל הגזע בעצי דקל התמר – גישה משופרת לזיהוי עקת מים 8 אור שפרלינג , 8אור שפירא ,0אפי טריפלר , 5שבתאי כהן ,1אמנון שוורץ 0ונפתלי לזרוביץ .8 .0 .5 .1 המכון לחקלאות וביוטכנולוגיה של אזורים צחיחים ע"ש שוחרי צרפת ,המכונים לחקר המדבר ע"ש בלאושטיין ,אוניברסיטת בן-גוריון בנגב המכונים למדעי הצמח וגנטיקה בחקלאות ,פקולטה לחקלאות ,האוניברסיטה העברית בירושלים המחלקה למדעי הקרקע והמים ,פקולטה לחקלאות ,האוניברסיטה העברית בירושלים המכון לחקר הקרקע ,מים וסביבה ,מכון וולקני למחקר חקלאי ,בית דגן בעולם של מאגרי מים מדלדלים ודרישה מתגברת למזון ,תפקידה של חקלאות מדייקת נהייה חשוב מאי-פעם .לכן, פיתוחם ויישומם של חיישני עקת מים בצמחים נמצא בהאצה מתמדת .שיטת פיזור החום ) ,(heat dissipationאשר פותחה לראשונה על-ידי גרנייר ( ,)Granier 0300מוצגת כאן לאחר התאמה ושיפור לחישת זרימת מוהל בגזע עץ דקל התמר. בהיותם גדלים בתנאים צחיחים ,צורכים עצי התמר כמויות גדולות של מים על-מנת להפיק יבול מיטבי .בדרום הערבה, מושקים מטעי התמרים עד כ 0722-מ"מ בשנה .מכאן ,במציאות בה מתרחבים אזורי העיבוד בעוד אספקת המים מוגבלת ,יעילות ההשקיה הופכת לגורם מגביל .היות וצריכת המים משתנה עונתית כמו-גם יומית ,מעקב קבוע אחר יעילות צריכת המים הינו חשוב ביותר על-מנת להיטיב את תזמוני ההשקיה .אלא שבשל גובהן של הצמרות ,מדידות חילוף גזים לקביעת קצב הדיות הינן קשות ביותר לבצוע .מכאן שחשוב ביותר להעריך את יישום המים באיבר צמחי נגיש ומייצג ,להלן הגזע. חיישני פיזור החום זיהו דעיכה בזרימת המוהל בהתאמה למרחק ממרכז הגזע ,ובזאת חיזקו מדידות מקדימות של מוליכות הידראולית אשר בוצעו על דגימות גזע .תיאור יומי של דיות מעץ התמר ,אשר זוהה על-ידי החיישן הראה דיות אפסית במהלך הלילה ,עלייה חדה בקצב הדיות במהלך הבוקר המוקדם ,ודיות מרבית בצהריי היום .בהמשך נראתה ירידה הדרגתית בקצב הדיות עד השעה שמונה בערב ,כאשר הזרימה פסקה .תוצאות אלו נמצאו מתאימות למדידות חילוף גזים בעלווה ,חישוב אידוי פוטנציאלי מנתונים סביבתיים ,ודיות אמיתית אשר נמדדה בליזימטר שקילה .מכאן שהחיישן נמצא מתאים ומדויק כאשר הוא מותקן בעץ דקל התמר ,ויוכל לשמש למגוון רחב של יישומי גידול ומחקר בענף. [email protected] 35 *
© Copyright 2024