هر گونه تغییر در کیفیت خاک بر کمیت و کیفیت محصولات کشاورزی تاثیرگذار است. شوری خاک یکی از انواع اصلی تخریب خاک است که تحت تاثیر فرآیندهای طبیعی و فعالیت های انسانی ایجاد می شود. مهم ترین تنش های تجمع نمک ها و برخی ترکیبات شیمیایی در خاک باعث ایجاد شوری با انواع خاک های شور، خاک سدیمی، خاک های شور و سدیمی می گردند.
خصوصیات خاک های سدیمی و خاک های شور سدیمی
شوري آب و خاك، یکی از مشکلات عمده در سراسر جهان است که محصولات کشاورزي را به شدت تحت تأثیر قرار می دهد. بر پایه گزارش فائو (2018)، سطح کل خاك هاي متأثر از نمک در جهان حدود 1130 میلیون هکتار است که 26 درصد خاك هاي سدیمی و 14 درصد نیز خاك هاي شور-سدیمی هستند. آبیاري این اراضی باعث انتقال نمک به ناحیه رشد ریشه و در نتیجه افزایش فشار اسمزي و کاهش جذب عناصر غذایی توسط گیاه و کاهش محصول می شود. حفاظت خاك و بازسازي خاك هاي تخریب شده سدیمی و شور- سدیمی یکی از مسائل مهم کشاورزي در سراسر جهان است.
در تنش شوری ناشی از سدیم بالا در خاک، غلظت یون سدیم باعث افزایش سمیت و فشار اسمزی آب و خاک شده و تغییر در تعادل و جذب عناصر غذایی توسط ریشه و کاهش عملکرد کمی و کیفی محصول می گردد. از ﺟﻤﻠﻪ موارد مهم در این نوع خاک ها ﻣﯿﺰان ﺣﻀﻮر ﯾﻮن ﺳﺪﯾﻢ در ﻓﺎز تبادلی اﺳﺖ. زﯾﺎدي ﺳﺪﯾﻢ علاوه ﺑﺮ اﯾﺠﺎد ﻣﺴـﻤﻮﻣﯿﺖ در خاک با پراکنده کردن ذرات خاک و کاهش نفوذ پذیری و تخریب بافت و ساختمان خاک می گردد. به خاک هایی که ﻣﻘﺎدﯾﺮ زیادی ﺳﺪﯾﻢ را در ﺧﻮد نگه می دارﻧﺪ ﺧﺎك ﻫﺎي سدیمی می گویند.
اﻓﺰاﯾﺶ نسبی ﺳﺪﯾﻢ در ﺳـﻄﺢ رس خاک ﺑﺎﻋـﺚ ﺗﻮرم آن در ﺣﺎﻟﺖ ﻣﺮﻃﻮب و پراکندگی ذرات رس و از هم پاشیدگی خاکدانه های ﻣﻮﺟﻮد و ﻋﺪم تشکیل آنﻫﺎ در ﺧﺎك شده که باعث کاهش ﺟﺮﯾـﺎن آب و ﻫﻮا و ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ آبگذری ﺧﺎك می شود؛ در نتیجه آبشویی اﻣﻼح اضافی و اﺻـﻼح ﺧـﺎك ﺳـﺨﺖﺗـﺮ ﻣـی ﺷـﻮد. ﺧﺎك ﻫﺎي سدیمی، ﻓﺸﺮده و داراي ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﺗﻮده اي بوده و ﺷـﺨﻢ زدن اﯾﻦ ﺧﺎك ﻫﺎ در ﺣﺎﻟﺖ خشک ﺑﻪ سختی صورت می گیرد. شاخص سدیمی بودن خاک بر اساس اندازه گیری ﻣﻘـﺪار ﺳـﺪﯾﻢ موجود در خاک ﻧﺴـﺒﺖ ﺑـﻪ ﺳـﺎﯾﺮ کاتیون ها برآورد می شود. ﻧﺴـﺒﺖ ﺟـﺬب ﺳـﺪﯾﻢ (SAR) ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﯿﺰان کاتیون های ﺳـﺪﯾﻢ، کﻠﺴـﯿﻢ و ﻣﻨﯿـﺰﯾﻢ ﻋﺼـﺎره اﺷـﺒﺎع ﺧـﺎك ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ می شود.
خاک سدیمی
خاک سدیمی، ﺧﺎکی است که در آن نسبت جذب سدیم توسط ذرات خاک بیشتر از 13 (SAR>13) و هدایت الکتریکی خاک کمتر از 4 دسی زیمنس بر متر (EC<4) ﺑﺎﺷـد. در ﺷـﺮاﯾﻂ ﺧـﺎص، عوامل دیگری مانند بافت خاك، ساختمان خاك، نوع خاك، شرایط زهکشی و شوري آب آبیاري نیز باعث ایجاد مشکلات ﻓﯿﺰﯾکـی ﺧـﺎك و آثار مخرب سدیم بالا می گردد.
خاك هاي شور- سدیمی
در این نوع خاک ها، نسبت جذب سدیم بیشتر از 13 (SAR>13) و هدایت الکتریکی بیش از 4 دسی زیمنس بر متر (EC<4) و درصد سدیم تبادلی بیش از 15 (ESP> 15) است. در نتیجه مشکل مضاعف این خاك ها، بالا بودن مقدار نمک هاي محلول و درصد سدیم تبادلی است. هنگام اصلاح و بهسازي این نوع خاك ها، باید دقت کافی داشت؛ زیرا ممکن است در فرایند آبشویی نمک هاي محلول از بافت خاك، یون سدیم در محلول خاك غالب شده و موجب گرایش احتمالی این خاك ها به سمت سدیمی شدن گردد و اسیدیته از 8 بالاتر رفته و سبب از هم پاشیدگی خاکدانه شود.
اثرات سدیمی بودن بر خاک و گیاه
زیادي یون سدیم در خاک، اثرات مستقیم و غیرمستقیم بر رشد و عملکرد گیاه دارد که بسیاري از این اثرات ناشی از عکس العمل خاك نسبت به زیادي این یون میباشد. البته گیاهان گوناگون نسبت به مقادیر مختلف یون سدیم واکنش هاي متفاوتی نشان داده و برخی از آنها مقاوم ترند.
- اختلالات تغذیه اي: کمبود نیتروژن، فسفر و عناصر کم مصرف در گیاهان، اغلب در خاك هاي سدیمی قابل مشاهده است. زیادي سدیم در محلول خاك باعث جذب توسط ریشه گیاه به جای یون پتاسیم می شود. در حالی که گیاهان معمولی سعی در ممانعت از ورود آن به گیاه دارند ولی در محیط هاي شور، سدیم به گیاه وارد می شود. در گیاهان شورپسند روش متفاوتی در پیش گرفته می شود که طی آن سدیم، به گیاه وارد شده و در داخل واکوئل به عنوان تولیدکننده پتانسیل اسمزي به کار می رود و به این صورت به جذب آب کمک می کند.
- مسمومیت گیاه: لکه لکه شدن و زردی بین رگبرگی و از بین رفتن نوك، لبه و بین رگبرگ ها از علائم مسمومیت سدیم است. البته لب سوختگی برگها در ابتدا می تواند مربوط به جذب کلر توسط گیاه باشد.
- تخریب ساختار فیزیکی و شیمیایی خاك: زیادي سدیم در خاك هاي سدیمی، باعث تخریب ساختمان و سله بستن خاک و پراکندگی ذرات رس شده و در نهایت کاهش تهویه و نفوذپذیري آب را به دنبال دارد. البته نکته مهم در این میان نقش شوري است به صورتی که با افزایش میزان هدایت الکتریکی آب آبیاري و یا عصاره اشباع خاك، اثر سدیم تبادلی کاهش پیدا می کند. به همین دلیل هنگام اصلاح خاك هاي شور با آبشویی باید این نکته را مد نظر داشت که کاهش شدید شوري بدون کاربرد مواد اصلاح کننده می تواند موجب افزایش خطر سدیم گردد.
گیاهان از نظر مقاومت به شوری حاصل از سدیم موجود در خاک متفاوت می باشند و به سه دسته گیاهان حساس، نیمه مقاوم و مقاوم تقسیم بندی می شوند که نمونه ای از این گیاهان در جدول زیر نشان داده شده است.
اصلاح خاک های سدیمی
مبناي اصلاح خاك هاي سديمي جـايگزين نمـودن سديم تبادلي توسط كلسيم است. سديم جايگزين شده بـا آبشويي از ناحيه ريشه يا پروفيل خاك خـارج مـي شـود. دو روش در اصلاح خاك هـاي سدیمی وجود دارد كه شامل 1) افـزودن منبـع حـاوي كلسـيم در خاك هاي غيرآهكي و 2) افزايش حل پذيري كلسيم موجود به ويژه در خاك هاي آهكي است.
مشکل خاك هاي سدیمی ناشی از فراوانی این یون بر روي ذرات خاك می باشد که میزان آن نیز به حضور نسبی آن در محلول خاك مربوط می شود. با افزایش نسبت سدیم به سایر کاتیون ها، به ویژه کلسیم و منیزیم در محلول خاك، نسبت آن بر روي ذرات رس افزایش یافته و مشکلات فیزیکی و شیمیایی در خاك به وجود می آورد. به همین دلیل برای اصلاح خاك هاي سدیمی، اولین مرحله خارج کردن سدیم از روي سطوح تبادلی (سطوح داراي بار منفی رس و مواد آلی ) و سپس خارج کردن سدیم از محلول خاك به خارج از محیط ریشه است.
بهترین جایگزین یون سدیم در سطح تبادلی رس، یون کلسیم است که با افزایش مقدار کلسیم در محلول خاك، به راحتی جانشین سدیم شده که با این واکنش تبادلی، هر یون کلسیم جانشین دو یون سدیم از سطح رس به داخل محلول خاك می شود. آهک یا کربنات کلسیم و گچ یا همان سولفات کلسیم برای اصلاح این خاک ها استفاده می شود که مشکل اصلی آهک حلالیت بسیار کم در خاك است.
در خاك هاي آهکی با افزایش اسیدیته و حلالیت آهک غلظت یون کلسیم افزایش و میزان سدیم تبادلی کاهش یافته و در حقیقت خاك اصلاح می گردد. یکی از منابع مفید تجاري قابل دسترس در کشور براي کاهش اسیدیته خاك، گوگرد است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد. گوگرد در خاك بایستی به فرم یون سولفات تبدیل شود تا بتواند باعث افزایش انحلال آهک شود.
گوگرد در طی مسیرهاي شیمیایی و بیولوژیکی خاص که کند بوده و عملا نامناسب بوده اکسید می شود. در روش بیولوژیک اکسید گوگرد وجود باکتری اکسید کننده تیوباسیلوس در خاک، رطوبت و حرارت مناسب رشد باکتری در خاک و مقدار کافی ماده آلی در خاک مورد نیاز می باشند. به همین علت توصیه می شود در مناطق گرم و خشک گوگرد همراه با مواد آلی مخلوط شده و در باغات ترجیحا در چالکود از گوگرد گرانوله مصرف گردد. در ادامه برای اصلاح این خاک ها راهکارهای مفید و مطلوبی ارائه می گردد.
راه های اصلاح خاک های سدیمی
- استفاده از مواد اصلاح کننده شیمیایی شامل: گچ، اسید سولفوریک، کلسیت، کلرید کلسیم
- اصلاح این خاك ها به وسیله آبشویی املاح
- توسعه سیستم زهکشی
- کشت گیاهان با ریشه عمیق
- استفاده از اصلاح کننده هاي آلی (کودهاي دامی، کود سبز)
نکات مهم در استفاده از گچ برای اصلاح خاک های سدیمی
- در خاك هایی با درجه سدیمی متوسط، بهتر است گچ در سطح خاك پخش شده و سپس با دیسک و یا شخم با خاك سطحی (حداکثر تا عمق 10 سانتیمتر) مخلوط گردد. این اختلاط راندمان مصرف گچ را نسبت به پخش سطحی افزایش می دهد.
- اختلاط گچ در ضخامت کمتري از خاك به ویژه هنگامی که مقادیر گچ در دسترس به اندازه مقادیر محاسبه شده نیست، نتیجه مناسب تري نسبت به اختلاط آن با عمق زیاد خاك دارد. این وضعیت به ویژه براي اراضی تحت کشت محصولات زراعی مشاهده می شود.
- در باغ هاي پسته که نیاز به مصرف گچ براي اصلاح خاك وجود دارد ، عمدتا یک متر در دو طرف درختان ریخته و با خاك مخلوط و یک یا دو آبیاري سنگین انجام می دهند.
- اندازه ذرات گچ مورد استفاده از جمله نکات مهم دیگري است که در زمان مصرف گچ باید مورد توجه قرار بگیرد. با کوچک تر شدن اندازه ذرات گچ، انحلال آن سریع تر و بیشتر اتفاق می افتد. ذرات گچ کوچکتر از 2 میلیمتر، با توزیع وسیع اندازه ذرات به خوبی می توانند عمل آزادسازي کلسیم و جایگزینی با سدیم تبادلی را بدون ایجاد رسوب انجام بدهند.
- گچ پودري را می توان به راحتی در آب آبیاري در محل استخر یا ورودي کرت حل کرده و آب محتوي گچ محلول به طور یکنواخت و همراه با آب وارد کرت شود. این روش در باره اراضی با محدودیت سدیم متوسط و پایین موثرتر می باشد.
- میزان مصرف گچ باید با توجه به نتایج آزمون خاک مشخص شود. در صورتی که میزان مورد نیاز بسیار زیاد بود، مقدار توصیه شده در دو یا سه سال مصرف گردد تا افزون بر افزایش راندمان و کاهش هزینه از ضعف شدید حاصلخیزي خاك به ویژه هدر روي فسفر خاك و کاهش عملکرد نیز جلوگیري شود.
- محلول پاشی ترکیبات فسفره و عناصر کم مصرف در باغ ها پس از مصرف مقادیر زیاد گچ می تواند تا حدود زیادي خطر کمبود این عناصر را کاهش دهد.
نتیجه گیری
استفاده از مواد اصلاح کننده نظیر گچ، کودهای اسیدی مثل اسید فسفریک و اسید نیتریک، کودهای گرانوله گوگردی و یا کربنات کلسیم در خاک های سدیمی و شور-سدیمی دارای فواید مستقیم و غیرمستقیم بر روی اصلاح شوری ناشی از سدیم بالا در خاک بوده که شامل: اصلاح نسبت سدیم در فاز تبادلی و محلول، افزایش راندمان آبشویی و کاهش سریعتر شوري خاك، بهبود تهویه و نفوذپذیري خاک، کاهش اسیدیته، جلوگیري از تشکیل سله در سطح خاك پس از آبیاري، تامین عناصر غذایی پرمصرف کلسیم و گوگرد، بهبود و استحکام ساختمان خاك، بهبود نفوذ ریشه در خاك و افزایش راندمان آبیاري، افزایش پایداري مواد آلی در خاك و کمک به جذب بهتر عناصر غذایی توسط گیاه می باشد. مصرف گچ می تواند از اولویت هاي عملیات اصلاحی بوده و افزایش عملکرد ناشی از آن چشمگیر است.
همچنین استفاده از اصلاح کننده های آلی با افزایش ارگانیسم های خاکزی و همچنین آزادسازي کلسیم و منیزیم، غلظت آنها در محلول خاك را افزایش داده و به جایگزینی سدیم تبادلی در محلول خاك کمک می کند و از هدر رفت آن در طی آبشویی جلوگیري می کند. بنابراین موجب کاهش در مقدار سدیم تبادلی می شود و رشد گیاهان مقاوم به شوری را بهبود می بخشد. در نتیجه استفاده از کودهای آلی نظیر کود پلت مرغی و کربن آلی نیز در جهت بهبود و اصلاح خاک های سدیمی و شور-سدیمی توصیه می گردد. همچنین می توان از ترکیب کود پلت مرغی با ترکیب گچ برای اصلاح خاک های شور-سدیمی به خصوص در محصول پسته استفاده نمود. از ترکیبات آنتی سالت نیز می توان در راستای بهبود و کاهش شوری خاک استفاده نمود.