کاهش PH خاک با گوگرد و اسیدی سازی خاک

اسیدی سازی خاک: چگونه pH خاک را کاهش دهیم

بسیاری از گونه­ های گیاهی برای رشد نیاز به شرایط خاک اسیدی دارند. دربخش عمده ای از زمین های کشاورزی کشور سطح ph خاک خنثی تا کمی قلیایی است. اسیدی سازی خاک به معنا فرایندی است که PH خاک در طی گذشت زمان کاهش می یابد و البته این فرایند با تولید محصولات کشاورزی و فعالیت های میکرو ارگانیسمی سرعت می گیرد.

از گوگرد می­توان به عنوان اصلاح کننده خاک  و برای کاهش pH خاک یا اسیدی شدن چنین خاک­هایی استفاده کرد. با توجه به قیمت مقرون به صرفه ، استفاده از گوگرد برای اسیدی شدن خاک کشاورزی از باغات تا کشتزارها کاربرد دارد. هدف از این مقاله ارائه اطلاعات نرخ­های لازم برای تغییر pH خاک به افراد علاقمند (کشاورزی و باغبانی) است.

واکنش گوگرد در خاک کند است و نباید تغییرات سریع در pH خاک را انتظار داشت. تغییر pH خاک به سطح دلخواه ممکن است چند ماه یا بیشتر طول بکشد زیرا فرآیند اکسیداسیون گوگرد (تبدیل گوگرد عنصری به سولفات) نتیجه فعالیت میکروبی است.

گوگرد عنصری باید برای افزایش سرعت اکسیداسیون بکار گرفته شود. از آنجا که اکسیداسیون گوگرد عنصری نتیجه فعالیت میکروبی است، استفاده در پاییز و زمستان توصیه نمی­شود ،می­توان این کار را انجام داد اما با توجه به استفاده از گوگرد عنصری تغییراتی چشمگیری در کاهش pH خاک رخ نمی­دهد چون برای تجزیه گوگرد عنصری واکنش های زیستی و فعالیت های میکروبی مورد نیاز است که بهترین راندمان این واکنش های زیستی در دما بالا اتفاق می افتد.

معادله ۱ فرایند شیمیایی را نشان می­دهد که طی آن کاربرد گوگرد (S) منجر به انتشار یون­های هیدروژن (H+) برای تغییر pH خاک می­شود:

معادله ۱ :

Equation 1: CO_۲ + S^۰ + ½O_۲ + ۲H_۲O   —>   CH_۲O + SO_۴^۲- + ۲H⁺

تغییر PH خاک آهکی

افزودن گوگرد به خاک دو یون هیدروژن تولید می­کند که از رابطه ۱ قابل مشاهده است (Havlin و همکاران، ۱۹۹۹). یون­های هیدروژن آزاد شده باعث کاهش pH خاک می­شود. در هر حال pH خاک بر معیار اندازه گیری غلظت یون هیدروژن در محلول خاک است و هرچه غلظت بیشتر باشد، pH خاک پایین­تر است.

اگر خاک آهکی باشد (حاوی کربنات کلسیم آزاد)، افزودن گوگرد برای خنثی سازی کربنات کلسیم آزاد مورد نیاز است. برای خنثی سازی خاکی که حاوی ۲٪ کربنات کلسیم است، به عنوان مثال، به ۶ تن گوگرد در هکتار نیاز است (این کار فقط کربنات کلسیم را خنثی می­کند؛ گوگرد اضافی برای تغییر pH خاک مورد نیاز است).

بدیهی است که استفاده از گوگرد کافی برای تغییر pH خاک، خاک­های آهکی در مقیاس میدانی غیرممکن است. بعضی از خاک­های مناطق کوهپایه ای فاقد کربنات کلسیم آزاد هستند، اما در مناطق کویری تر و خشک تر معمولا خاک­هایی وجود دارد که دارای کربنات کلسیم است. با فرض وجود هیچ کربنات کلسیم آزادی، مقدار گوگرد مورد نیاز برای کاهش pH خاک در جدول ۱ آمده است. توجه داشته باشید که مقدار گوگرد مورد نیاز برای کاهش pH خاک بسته به بافت خاک متفاوت است.

معادله اصلاح وتغییر PH خاک با گوگرد

برای تبدیل نرخ­های توصیه شده از پوند در هکتار به پوند در ۱۰۰۰ فوت ۲ ، مقادیر جدول ۱ را بر ۴۳.۵۶ تقسیم کنید. برای تنظیم pH خاک با حجم قابل اندازه گیری، از معادله ۲ برای تعیین میزان گوگرد مورد نیاز استفاده کنید:

معادله ۲: نرخ محاسبه شده (lb/volume) = مقدار گوگرد توصیه شده (lb/A) ÷ ۳۷۶۳۵۷۲۲  x  حجم خاک (in3)

Equation 2: Calculated rate (lb/volume) = sulfur recommendation (lb/A) ÷ ۳۷,۶۳۵,۷۲۲ x soil volume (in^۳)

جدول ۱. میزان گوگرد عنصری مورد نیاز برای کاهش pH خاک تا عمق ۶ اینچ

هنگام استفاده از معادله ۲، مقدار توصیه شده گوگرد از جدول ۱ تعیین می­شود و حجم خاک، (بر حسب اینچ مکعب) حجم خاک در ظرف است. در صورت اسیدی شدن کل حجم خاک (که ممکن است در صورتی که ظرف به اندازه کافی کوچک باشد امکان پذیر است) ، گوگرد را با خاک کاملاً مخلوط کنید.

اگر گوگرد را نمی­توان به میزان کافی با کل حجم خاک مخلوط کرد، مساحت ظرف (در اینچ مربع – عرض * طول) را تعیین کنید و برآورد کنید که گوگرد در چه عمقی می­تواند وارد شود (اندازه گیری بر حسب اینچ). حجم خاک را محاسبه کنید (in^۳) و از معادله ۲ برای تعیین میزان گوگرد جدید استفاده کنید.

به عنوان مثال، اگر بخواهید خاک را در ظرفی به قطر ۳۶ اینچ تا عمق ۸ اینچ و میزان توصیه شده گوگرد (بر اساس pH اولیه خاک) ۳۶۰ پوند گوگرد در هکتار است، به ۰.۰۸ پوند گوگرد با ۸ اینچ بالای خاک (۳۶۰ ÷ ۳۷۶۳۵۷۲۲ x 8143) مخلوط شود، نیاز دارید. برای یک محصول ریشه­ دار عمیق ممکن است کل حجم خاک را اسیدی نکند، بنابراین احتمالاً چندین بار استفاده در طول زمان و به توالی لازم خواهد بود.

به یاد داشته باشید، تنظیم pH خاک به سرعت اتفاق نمی­افتد، بنابراین باید به مواد واکنش های آن زمان دهید تا واکنش نشان دهند.

اصلاح pH خاک با گوگرد

تنظیم pH خاک با گوگرد باید در طول زمان با نمونه برداری و تحلیل معمول خاک کنترل شود. این کار اطمینان می­دهد که گوگرد اعمال شده تأثیر مطلوبی بر pH خاک دارد. خاک­هایی که در اثر استفاده از گوگرد (pH خاک کمتر از حد مطلوب است) بیش از حد اسیدی شده­ اند باید آهک زده شوند تا pH خاک به سطح pH مورد نظر خنثی شود. خاک­هایی که به مقدار کمی اسیدی شده­اند (pH خاک بیشتر از حد مطلوب است) باید گوگرد اضافی دریافت کنند. هنگامی که pH خاک به میزان دلخواه اسیدی شد، pH خاک باید برای مدت نسبتاً طولانی (بیشتر از ۵ سال) پایین بماند. ممکن است قطعی نباشد، بنابراین نظارت بر pH خاک با نمونه برداری از خاک مهم است.