آشنایی با شوری خاک + انواع و روش های اصلاح آن

شوری خاک به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک جهان به عنوان یک موضوع مهم شناخته شده است و یکی از محدودیت های اصلی است که رشد گیاهان و بهره وری کشاورزی را تضعیف می کند. سرعت افزایش خاک های شور در سراسر جهان، تهدیدی جدی برای امنیت غذایی، محیط زیست و تنوع زیستی به شمار می رود.

شوری خاک یک خطر زیست محیطی گسترده و عامل اصلی تخریب زمین و بیابان زایی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک است. اولین قدم در یافتن چنین راه حلی، ارائه اطلاعات دقیق در مورد شدت و میزان گسترش شوری در مناطق آسیب دیده است. این را می توان با ترسیم هدایت الکتریکی (EC) خاک انجام داد. استفاده از پتانسیل تصاویر ماهواره ای با وضوح بالا همراه با تکنیک های سنجش از دور روشی امیدوارکننده برای نقشه برداری از شوری است، زیرا امکان نظارت در مقیاس بزرگ را فراهم می کند و دقت و کارایی بالایی را ارائه می دهد.

شوری شدن را می توان با تجزیه و تحلیل سطح خاک، سرعت نفوذ آب و وضعیت پوشش گیاهی به صورت بصری متوجه شد. با ادامه شوری، علائم شدیدتر می شوند. به عنوان مثال، سفید شدن جزئی روی سطح به کریستال های نمک متمایز تبدیل می شود. جدای از تغییرات بصری، شاخص های غیرمستقیم غلظت نمک اضافی نیز وجود دارد. هنگامی که دام به دلیل طعم شور از نوشیدن آب امتناع می کند، اینها کیفیت آب یا رفتار حیوانات ضعیف تر است.

بارندگی – نمک‌های موجود در هوا ناشی از بخارات اقیانوس و آلودگی در رطوبت اتمسفر حل می‌شوند و هنگام بارندگی روی زمین رسوب می‌کنند.

هوازدگی – مواد معدنی تشکیل دهنده سنگ ها شکسته می شوند و یون هایی آزاد می کنند که قادر به تشکیل نمک هستند.

کودهای نامناسب کشاورزی

رسوبات بادی – باد گرد و غبار و نمک را از سطح خاک و دریاچه می گیرد و منتقل می کند و آن را توزیع می کند.

نمک همبسته – در طول رسوب، نمک به رسوبات دریایی وارد شده است یا در مناطق زهکشی داخلی، نمک در طول زمان زمین شناسی به دلیل فرآیندهای انتقال و تبخیر انباشته شده است. این مناطق ممکن است بعداً به منابع نمک تبدیل شوند.

مزارع – شوری می تواند رشد گیاه و کیفیت آب را کاهش دهد و در نتیجه عملکرد محصول کمتر و ذخایر آب تخریب شود. نمک اضافی بر سلامت کلی خاک تأثیر می گذارد و بهره وری را کاهش می دهد. گیاهان را خشک می کند و خاک خالی از پوشش گیاهی باقی می گذارد که مستعد فرسایش است.

تالاب ها – با افزایش شوری در طول زمان، تالاب ها تخریب می شوند و گونه های تالاب را به خطر می اندازند و تنوع زیستی را کاهش می دهند. در جایی که نمک های سولفات وجود دارد، خطر تشکیل خاک اسید سولفات وجود دارد.

رودخانه‌ها – افزایش حجم (بار) و/یا غلظت (رسانایی الکتریکی یا EC) شوری در نهرها و نهرها منابع آب شهر را کاهش می‌دهد، بر کشاورزی آبی و باغبانی تأثیر می‌گذارد و تأثیرات نامطلوبی بر اکوسیستم‌های رودخانه‌ای دارد.

آب آشامیدنی – وقتی منبع آب آشامیدنی شورتر می شود، ممکن است به تصفیه گسترده و گران قیمتی نیاز باشد تا شوری در سطوح مناسب برای استفاده انسان حفظ شود.

ساختمان‌ها، جاده‌ها و لوله‌ها – شوری به زیرساخت‌ها آسیب می‌زند، عمر آن را کوتاه می‌کند و هزینه‌های نگهداری را افزایش می‌دهد.

زمین های ورزشی – زمین های نمکی ممکن است تمام پوشش چمن خود را از دست بدهند و زمین های بازی را غیرقابل استفاده کنند.

شور شدن خاک بر رشد گیاه تأثیر منفی می گذارد و باعث تخریب زمین می شود. مدیریت شوری خاک در مراحل اولیه به معکوس کردن آن کمک می کند. با این حال، آلودگی شدید منجر به از بین رفتن کامل زمین‌های کشاورزی و بیابان‌زایی به دلیل تأثیر منفی شوری بر ویژگی‌های خاک می‌شود.

شور شدن خاک زمانی اتفاق می افتد که نمک های محلول در زمین باقی می مانند. این امر یا به طور طبیعی یا به دلیل فعالیت های نادرست انسان زایی، به ویژه شیوه های کشاورزی اتفاق می افتد. علاوه بر این، برخی از زمین ها در ابتدا به دلیل انحلال و حذف کم نمک شور هستند. دلایل شوری خاک عبارتند از:

آب و هوای خشک و بارندگی کم زمانی که نمک های بیش از حد از زمین خارج نمی شوند.

سرعت تبخیر بالا، که نمک ها را به سطح زمین اضافه می کند.

زهکشی ضعیف یا غرقابی زمانی که نمک ها به دلیل عدم انتقال آب شسته نمی شوند.

آبیاری با آب غنی از نمک، که محتوای نمک را در زمین تقویت می کند.

حذف پوشش گیاهی با ریشه عمیق و در نتیجه افزایش سطح آب.

نشت از رسوبات زمین شناسی و نفوذ به آب های زیرزمینی؛

هنگامی که نمک های دریا به سرزمین های پایین تر نفوذ می کنند، سطح دریا بالا می رود.

نسیم در نواحی ساحلی که توده های هوای شور را به مناطق مجاور می وزاند.

غوطه ور شدن آب دریا و به دنبال آن تبخیر نمک.

استفاده نامناسب از کودها زمانی که نیتریفیکاسیون بیش از حد باعث تسریع شوری خاک می شود.

شور شدن خاک، تجمع بیش از حد نمک های محلول در آب است. به طور معمول، نمک طعام NaCl است. این فهرست بسیار گسترده‌تر است و شامل ترکیبات مختلف سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، سولفات‌ها، کلریدها، کربوهیدرات‌ها و بی‌کربنات‌ها است. به طور کلی، زمین های متاثر از نمک بسته به محتوا به دو دسته شور، سدیم و نمکی-سدیک تقسیم بندی می شوند.

مهمترین اثر شوری خاک بر رشد گیاه، دستکاری در جذب آب است. حتی با رطوبت کافی خاک، محصولات به دلیل ناتوانی در جذب آب کافی از بین می روند و می میرند. در یک گستره جهانی، طبق گزارش پلتفرم علمی-سیاست بین دولتی در زمینه تنوع زیستی و خدمات اکوسیستمی :

حدود 190 میلیون هکتار به طور کامل از بین رفته است.

150 میلیون هکتار آسیب دیده است.

2.5 میلیارد هکتار تحت تأثیر شوری قرار گرفته است.

شاخص های مرتبط با شوری در پوشش گیاهی

پژمرده شدن گیاه؛

از دست دادن محصول؛

کاهش تنوع زیستی؛

ظهور گیاهان مقاوم به نمک در منطقه و تسلط بیشتر آنها.

اشباع آب در گیاهان به میزان املاح آب های زیرزمینی و خود گیاه بستگی دارد. آب در فرآیند اسمز جذب می شود و از نواحی با غلظت کمتر نمک به مناطق غلیظ تر جریان می یابد. وقتی غلظت نمک خیلی زیاد باشد، به این معنی است که پتانسیل اسمزی خاک اساسا منفی است. گیاهان زمانی که آب را جذب نمی کنند، حتی زمانی که در خاک وجود دارد، دچار تنش اسمزی می شوند. اساساً فرآیند مشابه تنش خشکی به دلیل کمبود رطوبت در زمین است.

در نتیجه، پوشش گیاهی از بین می رود. شوری جذب نیتروژن را نیز مختل می کند که رشد گیاه را کند می کند و باعث کاهش عملکرد می شود. یکی دیگر از اثرات شوری خاک بر کشاورزی، تنش یونی ناشی از یون های مضر موجود در نمک های خاک، به عنوان مثال، کلرید یا سدیم است. جدا از تأثیر سمی آنها، این یونهای دارای بار مثبت مانع از جذب سایر یونهای دارای بار مثبت می شوند که برای رشد محصول حیاتی هستند (به ویژه پتاسیم و کلسیم). نتیجه مانند تنش اسمزی ناشی از شوری است – پوشش گیاهی می میرد.

مشکل شور شدن این است که نمک‌ها نه تنها در زمین‌ها تجمع می‌کنند، بلکه به آب‌های شیرین اولیه نیز نفوذ می‌کنند و منجر به شور شدن آنها می‌شوند. آب آشامیدنی و آبیاری را خراب می کند و به شور شدن بیشتر زمین های دیم می افزاید.

شوری خاک خود یک مشکل جدی است، اما به ندرت به تنهایی رخ می دهد. شوری باعث مرطوب شدن مداوم سطح زمین و کمبود پوشش به دلیل شرایط نامناسب رشد گیاه می شود. اینها زمین ها را به شدت مستعد فرسایش می کند.

افزایش سطح آب به دلیل شور شدن، توانایی زمین برای نفوذ آب را کاهش می دهد. با بارندگی‌های شدید یا طغیان رودخانه‌ها، خاک‌ها نمی‌توانند با مقادیر زیاد جریان آب مقابله کنند. بنابراین، جذب ناکافی منجر به رواناب و سیل می شود. جریان های شدید آب ساختمان ها را خراب می کند، به زمین های کشاورزی آسیب می رساند.

بهترین راه برای مقابله با شور شدن خاک این است که اجازه ندهید این اتفاق بیفتد. در صورت انجام، مهم است که مشکل را ریشه کن کنید – هر چه زودتر، بهتر، قبل از اینکه عواقب خیلی شدید شود. بنابراین، محلول های شوری خاک با پیشگیری و مدیریت سروکار دارند.

پیشگیری از شور شدن خاک مبتنی بر اجتناب از نفوذ بیش از حد نمک است. اگرچه گیاهان برای رشد به مقدار مشخصی نمک نیاز دارند، اما نیاز آنها در مقایسه با محتوای موجود در خاک‌های متاثر از نمک ناچیز است. در اینجا چند روش معمول برای جلوگیری از شور شدن خاک وجود دارد:

آبیاری را بهینه کنید (مصرف آب شور را کاهش دهید، آبیاری قطره ای را اجرا کنید، از آب نمک زدایی، بازیافتی و بارانی استفاده کنید و بیش از حد آبیاری نکنید).

برای حفظ رطوبت و کاهش آبیاری، مواد آلی و کود دامی را اضافه کنید.

از خاک‌ورزی عمیق/ ماشین‌های سنگین خودداری کنید تا نمک‌های خاک را به ناحیه ریشه منتقل نکنید، که باعث شور شدن می‌شود.

برای محافظت از سطح زمین از گیاهان پوششی یا مالچ استفاده کنید.

زهکشی را برای شستشوی بهتر (برای حذف نمک از سطح زمین) افزایش دهید.

برای مدیریت خطرات اقتصادی و اطمینان از پوشش زمین، محصولات مقاوم به شوری بکارید.

کریستال های نمک را به صورت مکانیکی از سطح جدا کنید.

تعادل را از طریق اصلاحات شیمیایی بازیابی کنید

 (به عنوان مثال، گچ یا اسید سولفوریک).

.تبخیر را با مالچ یا بقایای محصول کاهش دهید.

محصولاتی را پرورش دهید که بتوانند رطوبت را به خوبی جذب کنند تا از مرطوب شدن طولانی مدت زمین ها جلوگیری شود.

کودها را به طور منطقی اعمال کنید، زیرا استفاده بیش از حد از برخی مواد شیمیایی باعث شور شدن می شود.

آب با فرآیندی به نام اسمز به ریشه های گیاه منتقل می شود که توسط سطح املاح موجود در آب خاک و آب موجود در گیاه کنترل می شود. اگر سطح املاح موجود در آب خاک خیلی زیاد باشد، ممکن است آب از ریشه گیاه به داخل خاک برگردد. این امر منجر به کم آبی گیاه و کاهش عملکرد و یا حتی مرگ گیاه می شود. کاهش عملکرد محصول ممکن است رخ دهد حتی اگر اثرات شوری آشکار نباشد. تحمل نمک یک محصول خاص به توانایی آن در استخراج آب از خاک های شور شده بستگی دارد. شوری با تداخل در جذب نیتروژن، کاهش رشد و توقف تولید مثل گیاه، بر تولید در محصولات، مراتع و درختان تأثیر می گذارد. برخی از یون ها (به ویژه کلرید) برای گیاهان سمی هستند و با افزایش غلظت این یون ها، گیاه مسموم شده و می میرد.

در چند دهه گذشته کشاورزی فشرده (استفاده از انواع کودهای شیمیایی، آفت‌کش‌ها و حشره‌کش‌ها) اثرات نامطلوبی بر محیط خاک اعم از ساختاری و میکروبی داشته و نیاز مبرمی به احیای آن وجود دارد. کشاورزی فشرده در مقیاس بزرگ منجر به مشکلات فیزیکی و فیزیولوژیکی متعددی در خاک شده است و همچنین مسئول آلودگی خاک و محیط زیست است. کودهای شیمیایی بیش از حد به شکل غیرقابل دسترس وجود دارد که در خاک باقی می مانند و این باقیمانده ها نمی توانند توسط گیاه جذب شوند. اگر بلافاصله پس از مصرف کودهای شیمیایی در مزارع بارندگی رخ دهد، شسته شده و در آب انباشته شده و باعث آلودگی آب ها می شود. برای به حداقل رساندن این اثر نامطلوب کودهای شیمیایی، کودهای آلی در حال حاضر ترویج می شوند و مفهوم کشت ارگانیک را به وجود می آورند. کودهای آلی شامل کمپوست (کمپوست روستایی، کمپوست شهری، کمپوست سنبل آبی و ورمی کمپوست)، کود دامی (کود دامی، کودهای گوسفندی و مرغی)، کود سبز (گیاهی و غیر لگومینه)، کودهای زیستی (کود زیستی جلبکی، کود زیستی قارچی) است. کود زیستی باکتریایی یا ریزوباکتری های محرک رشد گیاه (PGPR) و غیره). کودهای آلی از دیرباز برای بهبود خواص فیزیکی شناخته شده اند. کاهش سدیمیت، کاهش چگالی ظاهری، سرعت نفوذ آب، افزایش تخلخل و هوادهی، بهبود آبشویی آب شور و خواص شیمیایی، یعنی کاهش اسیدیته. با افزایش محتوای هوموس، تغییراتی در خواص بیولوژیکی خاک ایجاد می شود که به شکوفایی درشت و میکروارگانیسم های مفید کمک می کند. اصلاحات ارگانیک محتوای کربن و نیتروژن خاک را افزایش می دهد که منجر به افزایش حاصلخیزی خاک و بهره وری محصول می شود و همچنین سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه است.

شوری خاک یکی از مهم ترین تهدیدها برای کشاورزی و امنیت غذایی است. نمک بیش از حد بر ساختار خاک و حاصلخیزی، رشد گیاه، عملکرد محصول و میکروارگانیسم ها تأثیر منفی می گذارد. ناشی از فرآیندهای طبیعی مانند آب و هوای خشک و بارندگی کم، میزان تبخیر زیاد، غرقابی ضعیف و عوامل انسانی مانند شیوه‌های آبیاری نامناسب، سیستم‌های زهکشی ضعیف و استفاده بیش از حد از کودها است.

زهکشی زیرزمینی نوعی زهکشی اراضی کشاورزی است که از قدیم به اشکال مختلف استفاده شده است. این نوع زهکشی، با اهداف جمع آوری و کنترل رواناب سطحی، کنترل سطح آب زیرزمینی و آبشویی نمکها در منطقه توسعه ریشه گیاه و به منظور افزایش بهره وری خاك و بهبود عملکرد گیاه استفاده می شود. بر این اساس اهداف زهکشی را میتوان به سه بخش تقسیم نمود:

1 – زهکشی به منظور جمع آوری رواناب سطحی حاصل سیلاب های فصلی و یا آبیاری سنگین (منظور آبیاری است که در آن حجم آب واردشده به زمین بیش از مقدار آبی است که از طریق نفوذ عمقی به اعماق پایین خاك منتقل میشود و نتیجه آن ایجاد روانآب است)

2 – زهکشی به منظور بهبود تهویه خاك سطحی در شرایط ماندابی و وجود سطح ایستابی کم عمق (نزدیک به منطقه توسعه ریشه)

3 – زهکشی به منظور کنترل شوری خاك. زهکشی با این هدف خود به دو منظور انجام میشود:

الف) شوری ناشی از سطح ایستابی کم عمق و شور،

ب) شوری ناشی از آبیاری با آب شور.

زهکشی بر اساس هرکدام از این اهداف در نقاط مختلف ایران دیده می شود. بهطور مثال در بخشهای مرکزی ایران که سطح ایستابی کم عمق و شور کمتر دیده میشود، دو هدف 1 و 2 بیشترین دلایل احداث زهکشی است و در اراضی شیبدار و باکلاس بافت خاک سنگین یا به نسبت سنگین هدف اول بیشترین کاربرد را دارد. لیکن شاید در تنها منطقه ای از کشور که هر سه هدف باهم جمع می شوند، جلگه خوزستان است.

از مزایای زهکشی زیرزمینی میتوان به مواردی از جمله کمک به افزایش تولید، بهبود مدیریت اراضی و کاهش سطح ایستابی فصلی اشاره نمود. لیکن برای آن معایبی نیز ذکرشده است که ازجمله میتوان به هزینه زیاد اجرا و نگهداری شبکه زهکشی زیرزمینی، تولید زه آب و پیامدهای زیست محیطی آن و عدم امکان استحصال آب زیرزمینی باکیفیت مناسب برای جبران کمبود آب آبیاری در فصول خاصی از سال، اشاره نمود. علیرغم مزایای زهکشی زیرزمینی در عرصه تولید و بهره برداری پایدار از خاك، چنانچه طراحی (محاسبه عمق، فاصله و شیب مناسب)، احداث و تعمیر و نگهداری شبکه های زهکشی به شکل نامناسب انجام شود، پیامدهای سویی مشاهده خواهد شد.

کاهش عملکرد زهکشها و شور شدن تدریجی خاك از جمله این موارد هستند. البته چنین اثرات نامطلوبی فقط به ضعف در مدیریت اجرایی لوله های زهکشی زیرزمینی مربوط نیست؛ بلکه میتواند به علت افزایش غلظت نمک و متلاشی شدن ذرات خاك ناشی از اثرات سدیم زیاد نیز باشد. با افزایش سدیم در خاك ساختمان خاك تخریب و ذرات آن پراکنده می شود. این مسئله سبب مسدود شدن منافذ واقع در لوله های زهکش زیرزمینی شده و زهکشی به صورت ناقص انجام می شود. لیکن به هر دلیل، کارایی ضعیف زهکش های زیرزمینی می تواند محدودیت اقتصادی معنی داری بر توسعه پایدار کشاورزی داشته باشد.

با توجه به موارد یاد شده لازم است پیش از طراحی و اجرای زهکشهای زیرزمینی بررسی ها و مطالعات دقیقی انجام شود، این اقدامات عبارتند از:

1 –  شناخت نوع خاك در اراضی که برنامه طراحی و اجرای زهکش در آن پیش بینی شده است.

2 –  ارزیابی ویژگیهای شیمیایی، فیزیکی و هیدرولیکی خاك

3 –  ارزیابی ویژگی های خاك متناسب با لوله های زهکش زیرزمینی نصب شده

4 – انطباق این اطلاعات با شرایط طبیعی (با استفاده از نمونه برداری از اعماق مختلف خاك). با تجزیه و تحلیل اطلاعات به دست آمده میتوان از اجرای زهکشی زیرزمینی در مناطقی که احتمال کارایی کم برای آن وجود دارد، اجتناب نمود.

کاهش شوری خاک در اراضی زراعی با آبیاری و مدیریت بهینه آب برای دستیابی به خنثی سازی تخریب زمین ضروری است. مدیریت آب شامل برنامه ریزی، توسعه، توزیع و بهینه سازی منابع آب برای به حداقل رساندن آسیب و به حداکثر رساندن استفاده کارآمد و سودمند است. روش‌های مختلف مدیریت آب، از جمله آبیاری، مدیریت آب‌های زیرزمینی و تخصیص آب، می‌توانند بر تغییرات مکانی و زمانی شوری خاک تأثیر بگذارند. تا به امروز، دانش ما در مورد تأثیر استراتژی های مدیریت آب در مقیاس کلان بر شوری محدود است. در برناماه های کشاورزی در زمین های تحت آبیاری، مقادیر شوری خاکها باید تا میزان مطلوب، به منظور بازده اقتصادی تولیدات زراعی و باغی کاهش داده شده و کنترل گردد.

یکی از روش های مؤثر جهت جلوگیری از تجمع شوری و املاح نمک در محیط ریشه گیاهان و خسارات ناشی از آن بر گیاهان، استفاده از آبشویی اراضی است. آبشویی می تواند با کاهش دادن تجمع املاح نمک در محیط ریشه، شرایط مناسبی را برای رشد گیاهان زراعی فراهم کند، از این رو برآورد زمان و میزان آب مصرفی می تواند در جلوگیری از تجمع نمک های مضر در محیط ریشه مفید باشد.

قبل از شستشوی خاک های شور، ابتدا باید آنها را با مواد شیمیایی تیمار کنید تا میزان سدیم کاهش یابد. برای حذف یا تعویض سدیم با عنصری دیگر، کلسیم را به شکل محلول مانند گچ اضافه کنید. تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی می تواند تعیین کند که چه مقدار کلسیم باید اضافه شود.

پس از تیمار با کلسیم، سدیم را می توان به همراه سایر نمک های محلول از طریق خاک شسته شود. گچ رایج ترین اصلاحیه ای است که برای اصلاح خاک های شور که فاقد منبع کلسیم مانند گچ یا کربنات های آزاد هستند استفاده می شود. این مواد در فروشگاه های لوازم کشاورزی در دسترس هستند. ماده دیگر، کلرید کلسیم است که در برخی جاها استفاده می شود.

بسیاری از خاک ها حاوی غلظت قابل توجهی از سنگ آهک آزاد هستند که حاوی کربنات کلسیم است. متأسفانه این منابع کلسیم در خاک هایی با pH بالا حل نمی شوند و بنابراین نمی توانند به کاهش سطح سدیم کمک کنند.

اگر خاک منطقه شما حاوی کربنات های آزاد است، می توانید اسیدهایی را به آن اضافه کنید تا گچ تشکیل شود که با خاک واکنش داده و سدیم قابل تعویض را حذف کند.

می توانید اسید سولفوریک، گوگرد، سولفات آهن و سولفات آلومینیوم را اضافه کنید که در خاک واکنش داده و اسید تولید کند. سپس اسید با کربنات های کلسیم (سنگ آهک) واکنش داده و سولفات کلسیم (گچ)، آب و دی اکسید کربن را تشکیل می دهد. اسیدیته نیز ممکن است مقداری از سدیم را جابجا کند.

جهت آشنایی با روش های آزمایش برگ و نمونه آزمایش آن مقاله مربوطه را مطالعه نمایید.

در کشور ما خاکهای شور در سطح بسیار وسیعی گسترش یافتهاند و خاکهای سدیمی نیز در درجه بعدی اهمیت قرار دارند. در بسیاری از این خاکها کشاورزی صورت می گیرد. به همین دلیل ضرورت دارد تا از طرفی دانش و آگاهی کافی از کشت وزرع در شرایط شور وجود داشته باشد و از طرفی نیز توجه ویژهای به مدیریت خاک و جلوگیری از افزایش شوری و سدیمی بودن آنها و نیز اصالح خاکها گردد. تلفیق روشهای نوین همراه با راهکارهای ساده میتواند تاثیر بسزایی در این امر داشته باشد.