شناسایی و آشنایی بیشتر مدیریت شوری و سدیمی شدن خاک

توسعه خاکهای تحت تاثیر نمک

چه نمک های عامل شوری خاک هستند و چگونه در خاک تجمع می یابند؟ نمک یک ترکیب محلول در آب است که در خاک ممکن است شامل کلسیم (Ca+2) ، منیزیم (Mg+2) ، سدیم (+Na) ، پتاسیم (+K) ، کلرید (-Cl) ، بی کربنات (HCO-3) ، یا سولفات ( SO4- 2) باشد.

به عنوان مثال ، Ca+2 و SO4 -2 برای ایجاد گچ نمک (CaSO4 · 2H2O) تشکیل می شوند.

نمک های موجود در خاک می توانند از هوازدگی مواد معدنی اولیه ایجاد شده و یا توسط باد یا آب که نمک ها را از مکان های دیگر حمل می کند ، رسوب کنند.

عوامل ایجاد شوری خاک

مناطق آلوده به نمک عموماً در آب و هوای نیمه خشک و خشک مشاهده میشوند که در آن بارندگی برای شستشوی نمک ها کافی نیست و باعث می شود آنها در ساختمان خاک باقی بمانند.

شور شدن ، فرآیند تجمع نمک ، اغلب در جایی اتفاق می افتد که خاک اطراف یا مواد اصلی حاوی سطوح بالایی از مواد معدنی محلول است ، جایی که زهکشی از طریق خاک ضعیف است ، جایی که حوضچه ها و تبخیر آب ، یا جایی که سطوح کم عمق اجازه می دهد آبهای زیرزمینی شور به سمت بالا حرکت کنند. و نمک ها را در اثر تبخیر رسوب می کند.

شور شدن همچنین زمانی رخ می دهد که آب آبیاری حاوی مقادیر زیادی نمک های محلول به مدت طولانی در زمین اعمال شود. علاوه بر این ، برخی کودها ، اصلاح کننده ها و کودهای دامی می توانند به تجمع نمک در مناطق محلی کمک کنند

یکی از مهم ترین عوامل شوری شورنشت است، به این شکل که آب آبیاری از یک سو ، و بارندگي از سويي ديگر، آب را بيش از مقدار مورد نياز گياه فراهم ميسازند. اين آب اضافي باعث بالا آمدن سطح ايستابي شده و نمكهاي رسوبي در اعماق زيرين خاك را به منطقه ريشه منتقل ميسازد.

گياه آب را جذب و نمك را باقي ميگذارد. اين روند ادامه مييابد تا هنگامي كه خاك به قدري شور ميشود كه ديگر ريشه گياه قادر به جذب آب نخواهد بود. بالا آمدن سطح ايستابي نيز ادامه مييابد، و وقتي كه به اندازه كافي به سطح زمين نزديك شود، آب تبخير شده و نمكها به صورت پودري سفيد رنگ بر جاي ميماند، كه به آن شورنشت ميگويند.

خاکهای شور

خاکهای شور دارای غلظت بیش از حد نمکهای محلول  کربنات ، کلرید و سولفات هستند که باعث می شود سطح EC از 4 mmhos/cm فراتر رود. اگرچه نمکهای نسبتاً نامحلول مانند کربناتهای Ca و Mg باعث ایجاد EC بالا نمی شوند ، اما اغلب در خاکهای شور وجود دارند و ممکن است منجر به تشکیل پوسته سفید در سطح خاک شود. چالش اصلی خاکهای شور در زمینهای کشاورزی تأثیر آنها بر روابط گیاه و آب است.

نمک های اضافی در ناحیه ریشه ، میزان آب موجود در اختیار گیاهان را کاهش می دهد و باعث می شود گیاه انرژی بیشتری را صرف حذف نمک ها و جذب آب خالص کند. علاوه بر این ، اگر شوری محلول خاک به اندازه کافی زیاد باشد ، ممکن است آب از سلول گیاهی به محیط خاک کشیده شود و باعث خروج آب از ریشه و جمع شدن ریشه شوند.

تاثیر نمک ها بر جذب آب توسط گیاهان. جذب آب توسط گیاه در خاک غیر شور (A) و جذب در خاک شور (B).

تأثیر این فرایندها تنش “اسمزی” برای گیاه است. علائم استرس اسمزی بسیار شبیه علائم تنش خشکی است و شامل توقف رشد ، جوانه زنی ضعیف ، سوختگی برگ ، پژمردگی و احتمالاً مرگ می شود. شوری همچنین می تواند با ایجاد اثرات یونی خاصی (یعنی کمبود مواد مغذی یا سمیت ، NM 9) روی پوشش گیاهی تأثیر بگذارد و یا حتی خود نمک خود غلظت های بالا می تواند برای گیاهان سمی باشد.

در خاک ترکیبات نمکی زیادی وجود دارد اما ترکیباتی که روی گیاه اثر سمی دارند شامل Na2CO3 (سدیم کربنات) ، Na2SO4 (سولفات سدیم) ، NaCl (سدیم کلرید)، NaHCO3 (بی کربنات سدیم یا همون جوش شیرین) ، MgSO4 (سولفات منیزیم) ، MgCl2 (کلرید منیزیم) و CaCl2  (کلرید کلسیم هستند)

خاکهای سدیمی

برخلاف خاکهای شور ، خاکهای سدیمی دارای EC نسبتاً پایینی هستند ، اما مقدار زیادی Na+ محل های تبادل را اشغال می کند ، که اغلب باعث می شود pH خاک در مقدار 8.5 یا بالاتر باشد. در این خاک ها کلوئیدهای خاک پراکنده هستند و منافذ خاک را مسدود کرده و به طور موثر توانایی خاک در انتقال آب و هوا را کاهش می دهد. در نتیجه خاکی با نفوذ پذیری کم آب ایجاد می شود که باعث ماند آبی (ponding) و سله بستن (Crusting)  می شود

خاکهای شور و سدیمی

خاکهای شور سدیمی خاکهایی هستند که دارای ویژگیهای شیمیایی خاکهای شور (EC بیشتر از 4 mmhos/cm و pH کمتر از 8.5) و خاکهای سدیمی (ESP بیشتر از 15) هستند. بنابراین ، رشد گیاهان در خاکهای شور شور هم تحت تأثیر نمکهای اضافی و هم Na+ اضافی قرار می گیرد.

راهنمای جدول نسبت جذب سدیم (SAR) و برای درصد سدیم تبادلی (ESP ) هست

مدیریت خاکهای دارای نمک

اولین قدم در مدیریت خاکهای تحت تأثیر نمک ، تعیین مشکل و شناسایی علت یا منبع آن است. در صورت مشاهده علائم مشکوک به شوری، نمونه های خاك و آب بايد به صورت سالانه جمع آوري شده و از نظر EC ، ESP ويا SAR و pH مورد تجزيه و تحليل قرار گيرند. پارامترهای دیگر مانند درصد مواد آلی ، محتوای خاک رس ، CEC و وجود آهک نیز ممکن است مفید باشد.

شناسایی علت یا منبع مشکل نمک می تواند تا حدودی دشوار باشد ، به ویژه اگر عوامل متعددی در آن دخیل باشند. بنابراین ، جمع آوری و مشاهده هر چه بیشتر اطلاعات در مورد منطقه آسیب دیده مفید است. اطلاعات باید شامل تاریخچه استفاده از اراضی ، زمین شناسی محلی ، محل ایجاد مشکل با توجه به چشم انداز اطراف (به عنوان مثال ، در بالای تپه یا در منطقه ای کم ارتفاع) و منشاء هر گونه آب کاربردی باشد.

پس از تعیین مشکل و علت آن ، مرحله دوم تعیین برنامه مدیریت است. انتخاب نحوه مدیریت  شوری و استفاده از تکنیک های مختلف به عوامل مختلفی بستگی دارد ، از جمله سیستم های کشت ، در دسترس بودن آب و هزینه.

• کنترل شوری با آب آبیاری

در صورت لزوم ، می توان از آب آبیاری در شرایط شوری طوری استفاده کرد که حداکثر عملکرد محصول بدست آید و با استفاده از آب اضافی برای تخلیه از طریق ریشه و نمک های شستشو به دست آورد. براي كنترل يا مديريت شوري خاك و برقراري توازن شوري، بايد مقداري آب بيشتر از نياز آبياري مصرف گردد تا نمكهاي اضافي از محيط ريشه خارج شوند، يا به عبارت ديگر، آبشويي شوند.

سؤال مهم اين است كه چه مقدار آب براي آبشويي مورد نياز است؟

با استفاده از فرمول زیر میتوان نیاز آبشویی را محاسبه کرد ، نياز آبشويي LR  مساوی است با ECiw که مربوط به EC آب آبیاری است و ECt برای هر محصول عددی ثابت است مثلا برای یونجه 2.0، برای چغندر 7 و برای گندم 8 هست.

 نگران نباشید، راه های آسون تری هم هست. نیازی نیست که کل محیط ریشه آبشویی شود. آبشویی یک دوم تا یک سوم ناحیه ریشه کافی هست. زمانی باید آبشویی انجام شود که مطمئن شوید زهکشی خاک درست است. ایده آل آن است كه با هر بار آبياري، يا حداقل هر چند نوبت آبياري، نياز آبشويي در نظر گرفته شود، به ويژه اگر گياه نسبت به شوري حساس باشد. آبشويي تا حدودي در مواقع كليدي در طي فصل رشد انجام مي شود، مخصوصاً زماني كه كشاورز ممكن است مقادير كافي از آب با كيفيت در اختيار داشته باشد.

جدول پایین به شما کمک میکنه تا عمق مناسب برای آبشویی را متوجه شوید و برای انجام این عمل اقدام کنید

توجه کنید که برای مدیریت شوری، بهترین کار مدیریت کاشت و نحوه ی آبیاری است، در شکل های بالا انواع روش های ابیاری بررسی شده، بهتر است در ناحیه حداکثر شوری چیزی کاشته نشود

• استفاده از گیاهان مقاوم به شوری

در مناطقی که آبشویی امکان پذیر یا اقتصادی نیست ، کاشت محصولات زراعی یا علوفه هایی که قادر به رشد در شرایط شور کم تا متوسط هستند ممکن است از نظر اقتصادی گزینه مناسبی باشد.

• استفاده از مالچ یا خاکپوش

تبخير آب از خاك، و در پي آن حركت و رسوب نمكهاي محلول در آب از اعماق خاك در محيط ريشه، از عمدهترين داليل شور شدن زمينهاي كشاورزي است.

بنابراين، پيشگيري از حركت رو به باالي آب، از جمله راهكارهاي مهم و كارآمد مديريتي براي كنترل شوري خاك، به ويژه پس از برنامه آبشويي نمكها از محيط ريشه است. استفاده از انواع مالچ يا خاكپوش كارآمدترين روش براي دستيابي به اهداف فوق ميباشد.

اصلاح کننده های سدیم خاك

• کلرید کلسیم و نیترات کلسیم

حلالیت اين اصلاح كننده ها در آب بسيار بالا بوده و اثر اندكي بر پ هاش )pH ) خاك دارند. وليكن، اين دو ماده به دو دليل زياد مورد استفاده قرار نگرفته و توصيه نميشوند: گراني و بالا بودن محتواي نمك آنها.

سنگ گچ :

گچ به علت ارزان و غيرسمي بودن، رايجترين ماده اصالحكننده سديم مورد استفاده است. گچ پس از واكنش با سديم قابل تبادل خاك، سولفات سديم توليد ميكند كه با آب شوري كه SAR پايين دارد، آبشويي خواهد شد.

سنگ آهك/دولومیت:

سنگ آهك كربنات كلسيم بوده، و دولوميت مخلوطي از كربنات كلسيم و كربنات منيزيم است. در مواقعي كه پ هاش (pH) خاك كمتر از 7.2 و آب آبياري داراي بيكربنات كمي است، اصلاح كننده مناسبي خواهد بود، زيرا، در آب و خاك داراي پ هاش بيش از 7.2 بسيار كند حل ميشود.

يكي از خواص آهك اين است كه پ هاش خاك را افزايش ميدهد. لذا، استفاده از آن در خاكهايي كه داراي پ هاش بیشتر از 7.2 هستند (مانند اكثر خاكهاي ايران)، توصيه نميشود.

گوگرد، آهك-گوگرد:

انواع مختلف گوگرد در كشور توليد شده و در بازار فراهم است. درجه خلوص گوگردهاي پااليشگاهي بين 99/99-98 درصد و درجه خلوص گوگردهاي معدني كه از كانسارها استخراج ميشوند، بين 40-25 درصد متغير هستند.

براي آنكه گوگرد و مشتقات آن كارآيي داشته باشند، ابتدا بايد در معرض واكنشهاي ميكروبي قرار گيرند، تا سرانجام در واكنش با آب، اسيد سولفوريك توليد كند. لذا، سرعت عمل گوگرد در اصالح خاكهاي مبتال به سديم، كندتر از اسيد سولفوريك است.

اسید سولفوریك:

اسيد سولفوريك و مشتقات آن سريع عمل ميكنند، ولي احتياط در جابجايي و كاربرد اسيد بسيار ضروري است. درجه خلوص اسيد سولفوريك در بازار معموالً بين 98-38 درصد متغير ميباشد.

اسيد سولفوريك با آهك خاك (CaCO3) واكنش داشته و گاز كربنيك (CO2) و كربنات سديم (CaSO4) كه همان گچ است را توليد مينمايد. گچ حاصله نيز به عنوان منبع كلسيم براي تبادل سديم خاك عمل خواهد كرد.

اوره-اسید سولفوریك:

آن دسته از مواد اصلاح كننده سديم كه حاوي نيتروژن هستند، به عنوان كود نيتروژنه نيز كاربرد دارند. به طور كلي پايه اين مواد، تركيب اوره با تركيبات گوگردي و يا اسيد سولفوريك است كه كارخانههاي مختلف با درصدهاي مختلف نيتروژن تحت برندها و ماركهاي مختلف توليد مينمايند.

ستفاده از اوره-اسيد سولفوريك تا حدي از مصرف اسيد سولفوريك ايمني بيشتري دارد و در سيستمهاي قطرهاي، همزمان به عنوان كود و هم منبع اسيد براي كاهش پ هاش و رفع گرفتگي سوراخهاي قطرهچكانها قابل استفاده است.

نکته : قابل ذكر است كه از مواد اسيدي مايع (مانند انواع اسيدها، اسيد سولفوريك، اوره-اسيد سولفوريك)، علاوه بر اصلاح خاكهاي مبتلا به سديم، براي اصلاح آبهاي مبتلا به بي كربنات زيادي و كاهش پ هاش (pH) آبهاي آبياري نيز، به خصوص در گلخانه ها، استفاده ميشود.

محاسبه مقدار مورد نیاز اصلاح کننده ها

اولين قدم براي تعيين و محاسبه مقدار مورد نياز اصالحكنندههاي سديم، آزمايش خاك براي تعيين وضعيت سديم خاك مزرعه يا باغ (ESP يا SAR ) توسط آزمايشگاه است، تا مشخص شود كه آيا خاك مبتلا به سديم است يا خير؟