اصلاح خاکهای شور با گوگرد معدنی-مدیریت شوری

اصلاح خاک های شور با گوگرد

مقدمه

ویژگی متمایز کننده خاکهای شور از نظر کشاورزی این است که آنها دارای نمکهای محلول خنثیِ بسیاری هستند که بر رشد اکثر گیاهان زراعی تأثیر منفی می‌گذارند.

به منظور تعریف، خاکهای شور به خاکهایی گفته می‌شود که رسانایی الکتریکی (EC) عصاره خاک اشباع آنها، بیش از dS/m 4 در دمای 25 درجه سانتی گراد باشد. این مقدار به طورکلی در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگرچه کمیته اصطلاحات انجمن علوم خاک آمریکا مرز بین خاکهای شور و غیر شور را در عصاره اشباع به dS/m 2 کاهش داده است.

 

انواع نمک های محلول در خاک

شایع ترین نمکهای‌محلول، کلریدها و سولفاتهای‌سدیم، کلسیم و منیزیم هستند و نیترات ها نیز ممکن است در مقادیر قابل ملاحظه‌ای به ندرت وجود داشته باشد. سدیم و کلرید غالب ترین یونها هستند به ویژه در خاکهای بسیار شور، اگرچه کلسیم و منیزیم معمولاً در مقادیر کافی برای تأمین نیازهای تغذیه‌ای محصولات زراعی وجود دارند.

بسیاری از خاکهای شور، حاوی مقادیر قابل توجهی گچ (CaSO4 ، 2H2O) در آنالیز می‌باشند. کربناتهای محلول همیشه وجود ندارند. مقدار pH خمیر خاک اشباع شده همیشه کمتر از 8.2 و بیشتر نزدیک به ناحیه ی خنثی است .

نمکهای اضافی، رس خاک را در خاکهای شور در حالت لخته نگه می‌دارند. به طوری که این خاکها به طور کلی دارای خواص فیزیکی خوبی هستند. ساختار آنها به طور کلی خوب است و ویژگی های خاکورزی و نفوذپذیری نسبت به آبِ آنها حتی بهتر از خاکهای غیر شور است.

 

نمک های محلول در خاکهای شور

با این حال، هنگامی که با آب کم نمک شسته می‌شوند، برخی از خاکهای شور تمایل به پراکنده شدن دارند. در نتیجه نفوذ پذیری کمی برای آب و هوا ایجاد می‌شود، به ویژه هنگامی که خاکهای رس سنگین هستند.

شستشو همچنین ممکن است به دلیل کاهش غلظت نمک منجر به افزایش اندکی در PH خاک شود. اما خاکهای شور در صورت وجود سیستم زهکشی مناسب، به ندرت هنگام شستشو به شدت سدیمی می‌شوند. روشهای متنوعی برای مدیریت شوری زمین‌های کشاورزی وجود دارد. اصلاح خاکهای شور با گوگرد و گچ کشاورزی از جمله راههای ارگانیک و کم هزینه به شمار می‌آیند.

شناسایی خاکهای شور

در شرایط مزرعه، خاکهای شور را می‌توان با رشدِ نقطه نقطه و پراکنده محصولات زراعی و اغلب با وجود پوسته های نمکِ سفید رنگ در سطح تشخیص داد. هنگامی که مشکل نمک، خفیف است، گیاهانِ در حال رشد اغلب دارای رنگ سبز مایل به آبی هستند.

لکه های بایر و گیاهان کم رشد ممکن است در غلات یا محصولات علوفه ای که در مناطق شور رشد می‌کنند ظاهر شوند. وسعت و فراوانی لکه های بایر اغلب نشان دهنده غلظت نمک ها در خاک است. اگر میزان شوری به اندازه کافی زیاد نباشد که باعث ایجاد لکه های بایر شود، ظاهر محصول ممکن است از نظر رویشی نامنظم باشد.

با این حال شوری متوسط، به ویژه اگر تمایل به یکنواختی در سراسر زمین داشته باشد، اغلب نمی‌تواند تشخیص داده شود. زیرا هیچ صدمه آشکاری جز محدودیت رشد ایجاد نمی‌کند. برگهای گیاهانی که در مناطق پر از نمک رشد می کنند ممکن است کوچکتر و دارای رنگ آبی-سبزِ تیره تر نسبت به برگهای معمولی باشند.

افزایش آب داریِ محصول، اغلب ناشی از شوری است، به ویژه اگر غلظت یون کلرید در محلول خاک زیاد باشد. برای درک دقیقی از میزان شوری باید خاک را در آزمایشگاه آنالیز نمود. وبرای رفع شوری خاک از روش اصلاح خاکهای شور با گوگرد بهره برد.

 

خاک های شور

 

تاثیر خاکهای شور بر گیاهان

گیاهان در خاکهای تحتِ تأثیرِ نمک اغلب دارای ظاهر مشابه گیاهانی هستند که در شرایط تنش رطوبت (خشکسالی) رشد می کنند، اگرچه پژمردگی گیاهان بسیار کمتر است زیرا پتانسیل اسمزی محلول خاک معمولاً به تدریج تغییر می کند و گیاهان مقدار نمک داخلی خود را برای حفظِ ورمِ سلولهای زنده گیاهی و جلوگیری از پژمردگی، به اندازه کافی تنظیم می کنند.

علائم مسمومیت عناصر خاص، مانند سوختگی حاشیه ای یا نوک برگها، معمولاً فقط در گیاهان چوبی رخ می دهد. یونهای کلرید و سدیم و بور عناصری هستند که معمولاً با علائم سمی مرتبط هستند. گونه های غیر چوبی اغلب ممکن است به اندازه و یا بیشتر از این عناصر در برگهای خود داشته باشند، بدون اینکه آسیب ظاهری مانند گونه های چوبی نشان دهند.

تأثیر نمکهای محلول بر رشد گیاه بستگی به غلظت آنها در محلول خاک در هر زمان خاص دارد اما اندازه گیری غلظت محلول خاک در رطوبت معمولِ مزرعه به دلیل مشکلات نمونه برداری بسیار دشوار است. یک روش ساده شامل مخلوط کردن نمونه خاک با آب کافی برای تولید خمیر اشباع و سپس استخراج محلول برای اندازه گیری رسانایی است.

اندازه گیری هدایت الکتریکی (EC) عصاره اشباع دارای این مزیت است که درصد اشباع به طور مستقیم با محدوده رطوبت مزرعه ارتباط دارد. در روش اصلاح خاکهای شور با گوگرد ضمن کاهش سدیم ونمک خاک ECنیز کاهش خواهد یافت.

در محدوده بافت قابل توجهی، درصد اشباع تقریباً چهار برابر رطوبت موجود در پانزده اتمسفر است که تقریباً درصد پژمردگی را تقریب می زند. بنابراین غلظت نمک محلول در عصاره اشباع تقریباً نیمی از غلظت محلول خاک در انتهای بالای محدوده رطوبت موجود در مزرعه و حدود یک چهارم غلظت محلول خاک در انتهای خشک محدوده رطوبت موجود خواهد بود.

تشخیص علمی خاکهای شور

واحد رسانایی استاندارد، زیمنس است و هنگامی که بر واحد فاصله بیان شود، واحد استاندارد رسانایی زیمنس بر متر است. رسانایی اکثر عصاره های خمیر اشباع فقط کسری از زیمنس در متر است. بنابراین، برای سهولت، رسانایی عصاره های خاک بر حسب دسی زیمنس (mS) در متر در دمای 25 درجه سانتی گراد بیان می شود.

تکنیک چهار الکترود، برای اندازه گیری رسانایی الکتریکیِ کلیِ خاک (رودز، 1976) برای استفاده در خاکهای غرقابی و در خاکهای خشک شورِ زهکشی شده در مزرعه ایجاد شده است.

این یک روش نسبتاً جدید است که پتانسیل بالایی برای اندازه گیری شوری خاک در مزرعه بدون نمونه برداری از خاک و آنالیزِ آزمایشگاهی بعدی دارد. از این تکنیک می توان برای تشخیص و نظارت بر تغییرات شوری ناشی از فصل یا شیوه های فرهنگی از جمله کشت و غیره استفاده کرد.

 

شوری و رشد گیاه

شوری بیش از حد خاک باعث ایجاد سطح ضعیف و پراکنده محصولات، رشد ناهمگون و توقف رشد و عملکرد ضعیف می شود که میزان آن بستگی به میزان شوری دارد. اثر اولیه شوری بیش از حد این است که آب کمتری در اختیار گیاهان قرار می دهد، اگرچه مقداری هنوز در ناحیه ریشه وجود دارد. زیرا فشار اسمزی محلول خاک با افزایش غلظت نمک افزایش می یابد.

جدا از اثر اسمزی نمک ها در محلول خاک، غلظت بیش از حد و جذب یون های جداگانه ممکن است برای گیاهان سمی باشد و/یا جذب سایر مواد مغذی ضروری گیاه را به تاخیر بیاندازد.

هیچ نقطه بحرانی مشخصی در اندازه شوری وجود ندارد که گیاهان در آن رشد نکنند، با افزایش شوری رشد کاهش می یابد تا زمانی که گیاهان کلروتیک شده و می میرند. توانایی گیاهان در تحمل نمک های موجود در خاک بسیار متفاوت است. قبل از رسیدن به شرایط بحرانی باید برای مدیریت شوری خاک برنامه ریزی نمود. در اصلاح خاک شور با گوگرد میتوان ضمن کاهش شوری و سدیم خاک امکان جذب عناصر دیگر را فراهم نمود.

 

اثر شوری خاکها بر گیاهان

 

روش های احیا و مدیریت خاکهای شور

 

 

 

میزان کاهش عملکرد محصول به عواملی مانند رشد محصول، میزان نمک خاک، شرایط آب و هوایی و غیره بستگی دارد. در موارد شدید که غلظت نمک ها در ناحیه ریشه بسیار زیاد است، ممکن است از رشد محصول به طور کامل جلوگیری شود.

برای بهبود رشد محصول در چنین خاکهایی، نمکهای اضافی باید از منطقه ریشه حذف شوند. اصطلاح احیای خاک های شور به روش هایی برای حذف نمک های محلول از ناحیه ریشه اشاره دارد. روشهایی که معمولاً برای تحقق این امر اتخاذ یا پیشنهاد می شود شامل موارد زیر است:

 

لیچینگ در اصلاح خاکهای شور

 

جمع آوری مواد زاید

حذف نمکهایی که در سطح خاک با روشهای مکانیکی انباشته شده اند تنها موفقیت محدودی داشته است، اگرچه بسیاری از کشاورزان به این روش متوسل شده اند. اگرچه ممکن است این روش به طور موقت رشد محصول را بهبود بخشد، اما دفع نهایی نمک ها هنوز یک معضل عمده است.

شستشوی فشاری

شستشوی سطح نمکهای انباشته شده با شستشوی فشاری روی سطح، گاهی اوقات برای نمک زدایی خاکهایی که دارای پوسته نمک سطحی هستند استفاده می شود. از آنجا که مقدار نمک های قابل شستشو از خاک نسبتاً کم است، این روش اهمیت عملی چندانی ندارد.

آبشویی

این روش موثرترین روش برای حذف نمک ها از منطقه ریشه خاک است. آبشویی، اغلب با تجمع آب شیرین در سطح خاک و اجازه نفوذ به آن انجام می شود. آبشویی، زمانی موثر است که آب زهکشی شور از طریق زهکشی های زیر سطحی تخلیه شود که نمک های شسته شده را از منطقه تحت عملیات احیا خارج کند.

در صورت وجود زهکشی طبیعی کافی، به عنوان مثال مانداب بدون بالا بردن سطح آب، سطح شوری در غیاب زهکش های مصنوعی کاهش می یابد.

ترجیحاً آبشویی باید زمانی انجام شود که میزان رطوبت خاک کم و سطح آبهای زیرزمینی عمیق باشد. آبشویی در ماه های تابستان، بطور کلی کمتر موثر است زیرا مقدار زیادی آب در اثر تبخیر از بین می رود.

با این حال، انتخاب زمان به در دسترس بودن آب و سایر ملاحظات بستگی دارد. به عنوان مثال ، در برخی از مناطق هند، آبشویی بهتر است در ماه های تابستان انجام شود، زیرا این زمانی است که سطح آب عمیق ترین است و خاک خشک است. این زمان، همچنین تنها زمانی است که مقادیر زیادی آب شیرین می تواند برای اهداف احیاء هدایت شود.

 

ابشویی خاکهای شور

مقدار آب جهت آبشویی

مهم است که برآورد قابل اعتمادی از مقدار آب مورد نیاز برای انجام آبشوییِ نمک داشته باشید. میزان نمک اولیه خاک، میزان مطلوب شوری خاک پس از آبشویی، عمق مورد نیاز برای احیا و ویژگی های خاک از عوامل اصلی تعیین کننده میزان آب مورد نیاز برای احیا هستند.

یک قاعده مفید این است که یک واحد عمق آب تقریباً 80 درصد نمک ها را از یک واحد عمق خاک حذف می کند. بنابراین آب با ارتفاع 30 سانتی متری از  سطح روی خاک تقریباً 80 درصد نمک های موجود در 30 سانتی متر عمق از سطح خاک را حذف می کند.

به طور مشابه، برای کاهش میزان نمک به حدود 20 درصد از عمق 60 سانتی متری از خاک ، نیاز به غرقابی با ارتفاع حدود 60 سانتی متر آب است. با این حال، برای برآوردهای معتبرتر، انجام آزمایشات آبشوییِ نمک در یک منطقه محدود و تهیه منحنی های آبشویی، مطلوب است.

 

 

اصلاح خاک شور با استفاده از گوگرد معدنی ارگانیک

روش‌های آبشویی که در بالا به آن اشاره شد برای خاکهای دارای ph ما بین ۷ تا ۸ مناسب می باشد. اما با توجه به اینکه ما در اغلب مناطق ایران با مناطق گرم و خشک و نیمه بیابانی مواجهیم. که مناطقی با شاخصه هایی چون کمبود بارش و میزان تبخیر بالا هستند.

از طرفی دیگر عمق چاه های آب قابل بهره برداری نیز افزایش یافته است و بنابراین املاح محلول بسیاری وارد خاک های ما گشته است. در نتیجه آن اغلب خاک های ما دارای ph بالاتر از ۸ میباشند.

در این صورت در ابتدا نیاز به استفاده از مکمل ها و ترکیباتی حاوی کلسیم و گوگرد برای احیا و اصلاح خاک قبل ازعملیات آبشویی است تا غلظت سدیم خاک را کاهش دهیم. در اصلاح خاکهای شور با گوگرد معدنی ضمن کاهش پی اچ خاک، سدیم خاک با کلسیم خاک معدنی تبادل می شود.

اصلاح خاکهای شور و قلیایی با گوگرد معدنی

 

انواع خاکهای شور و روشهای احیا خاک شور

ما در این مناطق به طور کلی با دو دسته از خاک های شور مواجه هستیم: نمکی-سدیمی و آهکی -سدیمی

احیا خاکهای نمکی و سدیمی

در این دسته خاک های نمکی و خاک های سدیمی قرار دارند. بر طبق تعریف خاکهای نمکی به خاکهایی گفته می شود که فقط دارای نمک محلول در خود می باشند. اما خاک های سدیمی خاک هایی هستند که دارای یون سدیم قابل تبادل هستند. درمان و احیای این گونه از خاکها باید با استفاده از ترکیبات کلسیمی از جمله ژیپس یا گچ کشاورزی یا کلسیم مایع انجام پذیرد.

به طوری که با اضافه کردن آن به خاک یون های کلسیم در تبادل با ترکیبات سدیمی جایگزین سدیم خاک می شوند و سپس می توان با استفاده از عملیات آبشویی سدیم آزاد شده را به عمق پایین تر خاک هدایت نمود. ژیپس یا گچ کشاورزی رایج ترین اصلاح کننده برای احیا و اصلاح خاکهای نمکی سدیمی می باشد که  فاقد هیچ گونه منابع کلسیم یا کربنات و آهک هستند.

اصلاح خاک های سدیمی و شور با گوگرد معدنی

 

احیا خاکهای سدیمی و آهکی

در دسته دوم خاکهایی قرار دارند که علاوه بر وجود منابع سدیم دارای منابع فراوان و چشمگیری از آهک و کربنات کلسیم می‌باشند. که متاسفانه ما در کشورمان اغلب با این دسته از خاک ها  سرو کار داریم. که در نتیجه آن اصلاح این گونه از خاکها کاری دشوار وهزینه‌ بر و زمان بر می‌باشد. علت آن این است که در اینگونه خاکها  به دلیل وجود ترکیبات کربناتی و ph بالای خاک، این منابع کلسیم قابل حل در خاک نیستند و در نتیجه نمی‌توانند جایگزین سدیم خاک شود.

درمان و اصلاح این دسته از خاک ها باید با استفاده از ترکیبات و اسیدهای گوگردی به تنهایی یا استفاده همزمان با کلسیم با توجه به آنالیز خاک شما انجام پذیرد تا کربنات آزاد خاک تبدیل به ترکیبات گچی شود. در این راه می‌توان از سولفوریک اسید، گوگرد عنصری، آهن سولفات یا  آلومینیوم سولفات و یا گوگرد معدنی ارگانیک بهره برد به طوری که این افزودنی ها می‌توانند در خاک واکنش نشان دهند و تولید اسید رقیق کنند.

این اسید سپس می‌تواند با کلسیم کربنات یا همان آهک موجود در خاک واکنش نشان دهد تا کلسیم سولفات یا همان  ژیپس (گچ) را شکل دهد و در ادامه فرآیند یون های کلسیم جایگزین یونهای سدیم موجود در خاک می شوند و در نهایت با آبشویی میتوان  سدیم را به عمق پایین تر هدایت کرد.

 

اصلاح گر های خاکهای شور

 

توصیه آخر

با توجه به اینکه در این فرآیند واکنشی اصلاح خاک نیاز به حضور همزمان گوگرد و کلسیم می‌باشد. از طرفی استفاده غیر اصولی از اسیدهای سولفوریک آسیب های جبران ناپذیری را ممکن است برای کشاورزان به همراه داشته باشد. بهترین گزینه ای که ما به کشاورزان و باغداران محترم پیشنهاد می‌کنیم، اصلاح خاکهای شور با گوگرد با استفاده از گوگرد معدنی ارگانیک با درصد بالای گوگرد عنصری و محلول میباشد.

زیرا گوگرد معدنی سولفیران معدن سمنان دارای ده درصد کلسیم یا همان ژیپس به طور طبیعی در خود می‌باشد و بهترین ومقرون به صرفه‌ترین و همچنین پربازده‌ترین گزینه در اصلاح خاک های شور وسدیمی است.

 

منابع:

https://www.finegardening.com/article/amendments-that-can-give-your-soil-a-boost

https://www.fao.org/3/x5871e/x5871e04.htm

https://agrilifeextension.tamu.edu/library/gardening/managing-soil-salinity/

دیدگاهتان را بنویسید