اصلاح خاکهای شور و سدیمی با گچ

اصلاح خاکهای شور و سدیمی با گچ

پیشگفتار

امروزه به علت محدودیت منابع خاک مناسـب، آب متعـارف، خشکسالی و شوری در بخش بزرگی از اراضی تحت کشت کشـور ، استفاده از منابع آب و خاک شور برای تولید برخی محصولات کشاورزی و تأمین نیـاز غذایی جامعه گریزناپذیر است. در چنین شرایطی با توجه به اثرات منفـی شوری و سدیمی بـودن خاک بـر تولید محصول ، استفاده از مواد اصلاح کننده ضـروری اسـت. یکی از پرکاربرد ترین مواد اصلاحی در دسترس در مناطق خشک “گچ” می باشد. هدف اصلی از مصرف گچ برای اصلاح خاک ، ورود مقادیر بیشتر کلسیم به خاک و جایگزینی آن بـا سدیم اضافی موجود روی سطوح تبادلی ذرات خاک اسـت. بر همین اساس محاسبه ی مقدار ، زمان و نحوه ی مصرف مناسب ایـن اصلاحگر بسیار بایسته بوده و کمک شایانی به سودمندی کاربرد آن مینماید. از سویی استفاده غیرکارشناسانه و بی رویه از این ماده اصلاح کننده ، همانند مواد اصلاح کننده ی دیگر، اثرات زیانباری بر محیط زیست داشته و میتواند منجر به کاهش حاصلخیزی خاک شود.

خصوصیات خاکهای شور ، سدیمی و شور- سدیمی

خاک شور به خاکی گفته می شود که غلظـت یـونهای موجـود در ناحیـه ریشه به اندازه ای باشد که رشد و عملکرد گیاه را تحت تاثیر قرار دهـد. وجـود انـواع یونها با بار مثبت و منفی در محلول خاک ، باعث ایجاد شوری می شـود. فراوانـی حضور یونها به عنوان شاخص شوری با اندازه گیری هدایت الکتریکـی محلول (EC) صورت می پذیرد. پس در محلول همه خاکها شاهد حضور شوری هستیم ولـی ایـن حضور زمانی اهمیت پیدا میکند که باعث اختلال رشد گیـاه و کـاهش عملکـرد آن شود. با توجه به درجه تحمل و واکنش متفاوت گیاهان نسـبت بـه سـطوح مختلـف شوری ، هر میزان شوری میتواند برای یک گیاه خاص مشکل آفرین باشد و در همـان حال برای گروه دیگری از محصولات محدودیتی ایجاد نکند. پس شـاید نتـوان عدد خاصی را برای مرز خاک شور و غیر شور در نظر گرفـت و بهتـر اسـت بـرای تفسـیر شوری محلول خاک و یا آب آبیاری به نوع گیاه و آستانه کـاهش عملکـرد (حـداکثر شوری که در مقادیر کمتر از آن گیاه کاهش عملکرد نشان نمیدهد) مربوط بـه آن توجه کرد. یکی از اهداف اصلی در مدیریت شوری محیط ریشه این است که میـزان شوری در محیط ریشه در مقادیر کمتر از آستانه کاهش عملکـرد و یـا در نزدیکـی آن کـه کـاهش عملکرد قابل تحمل است نگهداشته شود. مثلاً آستانه کاهش عملکرد برای گنـدم ، شوری 6 دسی زیمنس بر متر عنوان شده که با هر واحد افزایش شوری بعـد از آن 10 درصـد از میزان محصول کاهش می یابد . افزون بر وجود یونهای دارای بارهای مثبت و منفی ؛ بافت خاک ، اقلـیم ، توپوگرافی ، کیفیت آب آبیاری ، وضعیت زهکشی خاک و … از عوامـل اصلی شورشدن خاکها می باشند. بیشترین مشکل در خاکهای شور مربوط به نمکهای بسیار محلول است (نظیـر NaCl، MgCl₂، CaCl₂ و MgSO₄ ) کربناتهای کلسیم و منیزیم و گچ حلالیت کمی داشـته و از این جنبه مشکل چندانی برای رشد گیاه ایجاد نمیکنند.

یونهای موجود در محلول خاک که باعث ایجاد شوری میشوند، بـا بخـش تبادلی و نمکهای جامد خاک در تعادل بوده و به همین علت در بررسی اثرات آنها بر خاک و گیاه این بخش نیز باید مورد توجه قرار گیرد. از جمله مهمترین این مـوارد میزان حضور یون سدیم در فاز تبادلی است. زیادی سدیم افزون بر ایجاد مسـمومیت در صورت ورود به گیاه ، با قرارگرفتن در فاز تبادلی خاک می تواند با پراکنده کردن ذرات خاک باعث اثرات تخریبی بر ساختمان شده و در نهایت نفوذپذیری خاک را کاهش دهد. به همین دلیل گروهی از خاکها که مقادیر بالای سدیم را در خود نگـه میدارند به خاکهای سدیمی معروف شده اند. افزایش نسبی سدیم در سـطح رس باعـث تورم آن در حالت مرطوب شـده و ایـن خـود می توانـد باعـث پراکنـدگی ذرات رس و از هم پاشیدگی خاکدانه های موجود و عدم تشکیل آنها در خاک شود. این امـر جریـان آب و هوا را محدود کرده و کاهش شدید قابلیت آبگذری خاک را در پی دارد. به همین دلیـل آبشویی املاح اضافی با مشـکل مواجـه شـده و اصـلاح خاک نیـز سـختتـر میشـود. خاکهای سدیمی اغلب فشرده و دارای ساختمان مکعبی یا توده ای هستند و شـخم زدن این خاکها در حالت خشک به سختی صورت میگیرد. مقـدار سدیم نسـبت بـه سـایر کاتیونها به عنوان شاخص سدیمی بودن انـدازه گیـری میشـود. نسـبت جـذب سدیم (SAR) با استفاده از میزان کاتیونهای سدیم، کلسـیم و منیـزیم عصـاره اشـباع خاک محاسبه میشود و به طور اجمال خاکی که در آن SAR>13 و یـا ESP>15 باشـد خاک سدیمی گفته میشود. لیکن چند نکته در این باره باید مورد توجه قـرار بگیـرد؛ اول ایـن که مشاهدات میدانی نشان داده است که در شـرایط خـاص مشـکلات فیزیکـی خاک و تخریب ساختمان خاک در مقادیر کمتر نیز میتواند اتفاق بیفتد ، و از طرف دیگـر شـدت آثار مخرب سدیمِ بالا، به عوامل متعدد دیگر ماننـد بافت خاک ، سـاختمان خاک ، نـوع خاک ، شرایط زهکشی و شوری آب آبیاری نیز بستگی دارد.

خاکهای شور – سدیمی دارای هدایت الکتریکی بیش از 4 دسی زیمنس بر متر و درصد سدیم تبادلی بیش از 15 است. در نتیجه مشکل مضاعف این خاکها ، بالا بودن مقدار نمکهای محلول و درصد سدیم تبادلی است و از آنجـا کـه غلظـت املاح محلول فاز مایع خاک قابل ملاحظه است، در نتیجه pH کمتر از 8.5 می باشد. هنگام اصلاح و بهسازی این نوع خاکها، باید دقت کافی داشت، زیرا ممکن است در فرایند آبشویی نمکهای محلول از نیمرخ خاک ، یون سدیم در محلول خاک غالـب شده و موجب گرایش احتمالی این خاک ها به سمت سدیمی شدن گردد و در نتیجه مقدار pH خاک از 8.5 بالاتر رفته و سبب از هم پاشیدگی خاکدانه شود.

تشکیل خاکهای شور و سدیمی

راه های متعددی بـرای تشکیل خاکهای شـور وجـود دارد. هوادیـدگی سنگهای مادری و عدم انتقال نمک به دلیل بارندگی کم از اصلیترین دلایل شوری اولیه در خاک مناطق خشک و نیمه خشک اسـت. تجمع نمک بـه دلیـل مدیریت نامناسب آبیاری و یا استفاده از آبهای بـا کیفیت نامناسب از عمده ترین دلایل گسترش شوری در اراضی آبی جهان می باشد. انتقال نمک توسط باد از نقاط شور و خشک مجاور و یا ذرات ریز آب دریا به سایر نقاط و یا انتقال نمکها از طریق آب زیرزمینی تحت تاثیر نیروی مویینگی نیز در برخـی منـاطق اهمیـت پیـدا می کنـد. افزایش پی در پی سدیم و یا خـروج کلسـیم در اثـر رسـوب آهـک در خاک ، باعـث افزایش نسبی یون سدیم بـر روی ذرات خاک و تشـکیل خاک سدیمی می شود. آبهای آبیـاری مناسـب دارای نسـبت کلسـیم بـه منیـزیم بزرگتـر از یـک هسـتند .(Ca/Mg>1) البته در برخی از منابع آب آبیاری، میزان یون منیزیم از کلسیم بـالاتر میباشد.

اثرات شوری بر گیاه

اثرات شوری بر گیاه از جنبه های مختلفی قابل بررسی است ولی می توان آنها را به گروه های زیر تقسیم بندی کرد:

کاهش آب قابل استفاده گیاه : به عبارت دیگر در خاکهای شور ، گیاهان زودتر دچار پژمردگی می شوند که این پدیده را اصطلاحاً خشکی فیزیولوژیکی می گوینـد. به دلیل شور بودن خاک و افزایش غلظت یونهای محلول ، گیاهان نمی توانند آب خاک را جذب کنند و یا باید انرژی زیادتری برای جذب آب صرف نمایند کـه باعـث کاهش رشد می گردد.

سمیت ویژه : بعضی از یونها به مقدار زیاد در خاکهای شور وجود دارند و بر اثر جذب زیادشان توسط گیاه ، ایجاد مسمومیت می کنند کـه از مهمترین آنها می توان کلر ، سدیم و بر را نام برد.

اختلالات تغذیه ای : در خاکهای شور به دلیل غلظت زیاد بعضی از یـون ها ، تغذیه گیاه دچار مشکل می شود. به عنوان مثال در یک خاک شور ، بـه دلیل غلظت زیاد کلر در محلول خاک و جذب آن بوسیله ی گیاه ، جذب نیترات و سولفات توسط گیاه کم می شود. در صورتیکه نیترات و سولفات از یونهای بسیار ضروری در تغذیه گیاه هستند.

اثرات سدیمی بودن خاک

زیادی یون سدیم ، اثرات مستقیم و غیرمستقیم بر رشد و عملکرد گیاه دارد کـه بسیاری از این اثرات ناشی از عکس العمل خاک نسبت به زیادی این یون می باشد. البته همانگونه که انتظار میرود گیاهان گوناگون نسـبت بـه مقادیر متفاوت یون سدیم واکنشهای مختلفی نشان داده و برخی از آنها مقاوم ترنـد.

جـدول 1 گـروه بندی برخی از گیاهان را در این مورد نشان میدهد. در این بخش به قسمتی از ایـن اثرات پرداخته میشود.

اختلالات تغذیه ای : کمبود نیتروژن ، فسفر و عناصر کم مصرف در گیاهان ، اغلب در خاکهای سدیمی قابل مشاهده است. زیادی سدیم در محلول خاک برای گیاهان مشکل ساز میشود. سدیم از راههای عمومی و در بعضی مواقع بـه علـت مشـابهت بـا پتاسیم به جای این یون به ریشه وارد میشود. در حالیکه گیاهان معمولی سـعی در ممانعت از ورود آن به گیاه دارنـد ولی در محـیط های شـور ، سدیم بـه گیـاه وارد میشود. در گیاهان شورپسند روش متفاوتی در پیش گرفتـه میشود کـه طـی آن سدیم ، به گیاه وارد شده و در داخل واکوئل به عنوان تولیدکننده پتانسیل اسمزی به کار میرود و به این صورت به جذب آب کمک میکند.

مسمومیت گیاه : لکه لکه شدن برگ و یا زردی بین رگبرگی و در ادامـه از بـین رفتن نوک ، لبه و بین رگبرگها از علائم مسمومیت سدیم است. البتـه بـا توجـه بـه ورود و تحرک راحتتر یون کلر به گیاه معمولا اولین علائم ظاهری شوری که شـامل لب سوختگی برگها میباشد مربوط به تجمع یون کلر است.

ایجاد شرایط نامطلوب فیزیکی و شیمیایی خاک : زیادی سدیم در خاکهای سدیمی ، موجب پـراکنش ذرات رس ، تخریب ساختمان و تشکیل سله را در ایـن خاکها فراهم نموده و در نهایت باعث کاهش تهویه و نفوذپذیری آب در این خاکها می شود. البته نکته مهم در این میان نقش شوری اسـت بـه صـورتی کـه بـا افـزایش میزان هدایت الکتریکی آب آبیاری و یا عصاره اشـباع خاک ، اثـر سدیم تبـادلی در تخریب ساختمان شده و خاکدانه های خاک کاهش پیدا میکند (شکل 2). به همین دلیل هنگام اصلاح خاک های شور با آبشویی باید این نکتـه را مدنظر داشـت کـه کاهش شدید شوری بدون کاربرد مواد اصلاح کننده میتواند موجـب افـزایش خطـر سدیم گردد (شکل 3) و یا بطور مثال اگـر شوری آب آبیـاری 5 باشـد بایـد نسـبت جذب سدیم بیش از 30 باشد تا نیاز به مصرف مواد اصلاح کننده وجود داشته باشد. به نظر میرسد پاسخ مثبت به مواد اصلاح کننده مانند گچ در شرایط با نسبت جذب سدیم کمتر از 30 میتواند به سـنگین بـودن بافت خاک و اثـر تغذیه ای کلسیم مربوط باشد.

اصلاح خاکهای شور

روشهای زیادی برای اصلاح خاکهای شور وجود دارد. عملیات مدیریتی که به کنترل شوری و اصلاح خاک کمک میکنند شامل به کارگیری موارد زیر است:

1 – استفاده از مقدار بیشتر آب آبیاری به منظور رقیق کردن محیط و یا شستشوی نمک از محیط رشد ریشه. آبشویی مهمترین راه خارج کردن نمک اضافی موجود در محلول خاک است. مشروط به اینکه محدودیت زهکشی (طبیعی یا مصنوعی) وجود نداشته باشد. در صورت محدودیت زهکشی اولویت با احداث زهکش میباشد.

2 – انتخاب گیاهان متحمل به شوری با توجه به شوری تعادلی منطقه ریشه بعد از آبشویی.

3 – استفاده از روشهای خاص کاشت که تجمع نمک را در اطراف بذر و رشد ریشه به حداقل ممکن کاهش دهد.

4 – افزایش مواد آلی به خاک و شخم زدن آن همراه با بقایای گیاهی بـه منظـور افزایش نفوذپذیری و آبشویی موفقیت آمیز خاک.

5 – پایین بردن سطح آب زیرزمینی به عمقی که ریشه تحت تـاثیر آن قـرار نگیرد و خروج آب اضافی از منطقه ریشه با احداث زهکش.

به کارگیری یک روش اصلاحی برای همه خاکهای شور مناسب نبوده و توصیه نمی گردد. بسیاری از شرایط موجود بایستی مدنظر قرار گیرند. منبع شوری ، بافت خاک ، شیب زمین ، عمق سفره آب زیرزمینی ، در دسترس بودن مواد اصلاح کننده و نوع گیاه از جمله مواردی هستند که قبل از اصلاح خاکهای شـور و انتخـاب روش صحیح بایستی مورد توجه قـرار گیرنـد. معمـولاً تلفیقی از روشهای مدیریت در کنترل شوری موثرتر خواهند بود.

اصلاح خاکهای سدیمی

همانگونه که ذکر شد مشکل خاکهای سدیمی به فراوانی این یون بر روی ذرات خاک بر میگردد که میزان آن نیز به حضور نسبی آن در محلول خاک مربوط می شود. با افزایش نسبت سدیم به سایر کاتیونها ، بـویژه کلسیم و منیزیم در محلول خاک ، نسبت آن بـر روی ذرات رس افزایش یافتـه و مشـکلات فیزیکـی و شـیمیایی در خاک ایجاد می شود. به همین دلیل به منظور اصلاح خاکهای سدیمی ، اولین قدم خارج کردن سدیم از روی سطوح تبادلی (سطوح دارای بار منفی رس و مـواد آلـی) و قدم دوم خارج کردن آنها از داخل محلول خاک به خارج از محیط ریشه است. بهترین جانشین یون سدیم در سطوح تبادلی رس ، یون کلسیم است چون با افزایش میزان آن در محلول خاک ، به سادگی جانشین یون سدیم شده و در طی عمل تبادل ، هر یون کلسیم دو یون سدیم را از سطح رس به داخل محلول خاک می فرستد.

ورود کلسیم به محلول خاک از طـرق انحلال کانی های حاوی کلسـیم امکانپذیر است. دو کانی اصلی حاوی کلسیم که در مناطق خشک و نیمه خشک بـه وفور وجود دارند، شامل آهک یا کربنـات کلسـیم (CaCO3) و گـچ (CaSO4) اسـت. مشکل اصلی آهک حلالیت بسیار کم (0.014 گرم در لیتر) آن در شـرایط معمـول خاک است. آهک خاک با اسیدی شدن شرایط و یا افزایش فشار گاز کربنیک در خاک افزایش پیدا میکند در حالیکه افزایش دما حلالیت آنرا کاهش می دهد. بـه همین دلیل میتوان نتیجه گرفت در خاکهای آهکی بـا اسیدی کـردن شـرایط و افزایش حلالیت آهک میتوان غلظت یون کلسیم را افزایش و میزان سدیم تبادلی را کاهش داد و در حقیقت خاک را اصلاح کرد.

وجود آهک حتی در مقادیر کم در خاک (زیر یـک درصـد) باعـث افزایش اسیدیته خاک به بالاتر از 7 میشود و کاهش معنی دار اسیدیته در کل خاک عمـلاً غیرممکن می باشد. به همین علـت بـا راهکارهای ارائـه شـده معمـولاً pH بـه طـور موضعی کاهش یافته و حلالیت آهک و ورود کلسیم بیشتر به محلول خاک افزایش می یابد. بسیاری از کودهای شیمیایی و یا آلی دارای بنیان اسیدی هسـتند ولـی بـا توجه به میزان مصرف در خاک نمی توانند باعث کاهش اسیدیته خاک شوند.

یکی از منابع مفید تجاری قابل دسترس در کشور برای کاهش اسیدیته خاک ، گوگرد است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد. گوگرد عنصری در خاک باید به فرم یون سولفات در آید تا بتواند باعث افزایش انحلال آهک شود. گوگرد در طی مسیرهای شیمیایی و بیولوژیکی خاص اکسید می شود. مسیر شیمیایی بسیار کند بوده و عملاً مناسب نیست. در روش بیولوژیک سه شرط اساسی برای انجام سریع و کامل اکسیداسیون لازم است:

1 – وجود باکتری اکسیدکننده از جنس تیوباسیلوس در خاک (این باکتری به صورت تجاری در دسترس می باشد).

2 – رطوبت و حرارت مناسب رشد باکتری در خاک

3 – مقادیر کافی مواد آلی به منظور تامین نیاز باکتریها. بـه همین علـت توصـیه میشود در مناطق گرم و خشک گوگرد همراه با مواد آلی مخلوط شـده و در باغـات ترجیحاً در چالکود مصرف گردد.

کانی دیگری که انحلال آن باعث ورود مقادیر مناسبی از یـون کلسـیم به خاک میشود ، کانی سولفات کلسیم (CaSO4, nH2O) یا اصطلاحاً گچ است. گـچ بـه دو شکل سولفات کلسیم آبدار (ژیپس یا گچ خام) و سولفات کلسیم بدون آب (آنهیدریت یا گچ پخته) در طبیعت یافت میشود. گچ خام موجود در طبیعـت معمـولاً حاوی دو ملکول آب است. نکته کلیدی درباره گچ بالاتر بودن انحلال آن در آب نسـبت به آهک است. انحلال گچ تحت تاثیر اسیدیته خاک و یا فشار گاز کربنیک قرار نداشـته و در دمای معمول خاک نیز تقریباً ثابت میباشد. لازم به یادآوری است که محلول اشـباع از گچ خالص دارای شوری در حدود 2.5 دسی زیمنس بر متر است. این شوری معمـولاً در شرایطی که گچ به عنوان اصلاح کننده به کار میرود مشکل خاصی ایجاد نمیکنـد و از طرف دیگر افزایش شوری محلول نسبت به این مقدار نشانه وجود نمکهای محلول بـه عنوان ناخالصی در آن است.

قبل از مصرف هرگونه ماده اصلاح کننده به خاک باید به این چند سـوال پاسـخ دقیق داد تا علاوه بر دستیابی به بهترین نتیجـه ، کمتـرین هزینـه و اثرات جانبی احتمالی را تحمل کرد.

الف – نوع ماده اصلاح کننده

ب – میزان مورد نیاز

ج – زمان مصرف

د – روش مصرف

در این پست سعی می شود به سوالات فوق با در نظر گرفتن “گچ” به عنوان ماده اصلاح کننده خاک جهت اصلاح خاکهای شور و سدیمی ، پاسخ داده شود. اصولاً مواد اصلاح کننده مصرفی بـرای خاکهای سدیمی و یا دارای منیزیم زیاد را میتـوان در دو گـروه اصلی قـرار داد. گروه اول که یون “کلسیم” را مستقیماً به محلول خاک اضافه میکنند ماننـد گـچ و گروه دوم مانند انواع اسیدها و یا گوگرد که با کـاهش دادن اسـیدیته خاک موجـب انحلال آهک موجود در خاک و آزاد شدن کلسیم آن میشوند. بـا توجـه بـه فراوانـی گچ در بسیاری از مناطق کشور بویژه منـاطق دارای مشـکل شوری و قلیائیت، ایـن کانی اغلب به عنوان انتخاب اول برای اصلاح خاک انتخاب میشود.

با مصرف گچ برخی دیگر از ویژگیهای فیزیکـی و شـمیایی و حتـی بیولوژیکی خاک نیز اصلاح میشود و بـه همین دلیـل در منـاطقی کـه مصرف گچ بـا انجام آزمایشهای مناسب ضروری تشخیص داده شود، افزایش رشد و عملکرد بـه صورت معنی داری مورد انتظار بوده و مصرف آن باید در اولویت قرار گیـرد. افزون بـر این موارد ، گچ در بهبود شرایط نامناسب ناشی از سمیت بور نیز مؤثر است. یکـی از روش های اصلاح خاک هایی که مقدار بور در آنها به حد سمیت رسیده است، آبشویی بـا آب فراوان است. به لحاظ این که معمولا این شرایط در مناطقی وجود دارد که مقدار آب در آن ها نیز با محدودیت مواجه است، استفاده از گچ میتواند به کاهش مقدار آب لازم برای آبشویی حتی در برخی موارد تا یک سوم مقدار مورد نیاز کمک کنـد. گچ میتواند همه یا برخی از فواید زیر را به طور مستقیم و غیرمستقیم داشته باشد:

– اصلاح نسبت سدیم در فاز تبادلی و محلول

– افزایش راندمان آبشویی و کاهش سریعتر شوری خاک

– بهبود تهویه و نفوذپذیری خاک

– کاهش pH خاکهای سدیمی

– جلوگیری از تشکیل سله در سطح خاک پس از آبیاری

– تامین عناصر غذایی پرمصرف کلسیم و گوگرد

– بهبود و استحکام ساختمان خاک

– کاهش تراکم خاکهای رسی و کاهش جرم مخصوص ظاهری خاک

– افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک ، بهبود نفوذ ریشه در خاک و افزایش راندمان آبیاری

– افزایش پایداری مواد آلی در خاک

– اصلاح نسبت کلسیم به منیزیم در فاز تبادلی و محلول

– کمک به جذب بهتر عناصر غذایی توسط گیاه

– افزایش رشد و فعالیت بیولوژیکی خاک بویژه کرمهای خاکی

– کاهش نیاز آبشویی در شرایط مسمومیت بور

– کاهش مسمومیت آلومینیوم در خاک های اسیدی

محاسبه مقدار گچ مورد نیاز جهت اصلاح خاکهای شور و سدیمی

هدف اصلی مصرف گچ در اصلاح خاکهای شور و سدیمی ، ورود مقادیر بیشتر کلسیم به خاک و جایگزینی آن با سدیم اضافی موجود روی سطوح تبادلی ذرات خاک است. با علم به اینکه واکنش تبادلی طبق قوانین معمول شیمی با اکی والانهای برابر صورت میگیرد ، با محاسبه میزان سدیم اضافی خاک میتوان گچ مورد نیاز را بر اساس رابطه (1) محاسبه کرد. در این بخش روابط مورد نیاز برای محاسبه نیاز گچی بـا عنایت بـه پارامترهای در دسترس و در قالب دو مثال ذکر میگردد.

رابطه (1)

که در آن :

– GR : نیاز گچی ( کیلوگرم در هکتار)

– ESP_i : درصد سدیم تبادلی اولیه خاک

– ESP_f : درصد سدیم تبادلی مورد انتظار بعد از اصلاح

– CEC : ظرفیت تبادل کاتیونی خاک (میلی اکی والان در صد گرم خاک (meq/100gr soil

– a : سطح (هکتار)

– d : عمق خاک مورد نظر برای اصلاح (متر)

– p_b : جرم مخصوص ظاهری خاک (گرم بر سانتیمتر مکعب)

– b : درصد خلوص گچ مورد استفاده

محاسبه درصد سدیم تبادلی (ESP)

درصد سدیم تبادلی با استفاده از داده های آزمایشگاهی شامل مجموع کاتیونهای تبادلی (CEC) و سدیم تبادلی (Na_x) نیاز است که اندازه گیری این پارامترها خصوصا در شرایط شور عملاً با دشواری های زیادی همراه است ، به صورتی که پیشنهاد میشود اگرچه SAR برای آب آبیاری محاسبه میشود ، در صورتی که نتایج تجزیه خاک در دسترس باشد ، بر اساس ترکیب محلول اشباع خاک مقادیر SAR محاسبه شده و با استفاده از رابطه (3) ESP بدست می آید.

رابطه (2)

واحدهای مورد استفاده در رابطه 2 میلی اکی والان در لیتر (meq/l) است. در صورتی که واحدها بر اساس میلی گرم در لیتر گزارش شده باشد ، باید ابتدا آنها را به میلی اکی والان در لیتر تبدیل کرد ( مثال دو).

رابطه (3)

در این رابطه Na_x میزان سدیم در فاز تبادلی است که اندازه گیری آن در خاکهای شور و یا سدیمی سخت می باشد. در صورت عدم دسترسی به نتایج آزمایشهای خاک ، مقادیر SAR را میتوان با استفاده از مقادیر کاتیونهای کلسیم ، منیزیم و سدیم موجود در آب آبیاری نیز برآورد کرد. (این برآورد در صورتی که ترکیب محلول خاک با آب آبیاری به تعادل نرسیده باشد، دارای خطای زیادی می باشد اصولاًو از این رابطه در موارد آبیاری طولانی مدت خاک با آب و رسیدن به حالت تعادل و با توجه به خطای موجود و در صورت عدم دسترسی به ترکیب محلول خاک میتوان استفاده نمود).

برآورد ظرفیت تبادل کاتیونی

با توجه به عدم دسترسی به اطلاعات مربوط به ظرفیت تبادل کاتیونی در بسیاری از موارد ، از رابطه زیر به منظور تخمین میزان آن میتوان سود برد. این رابطه یک رابطه تجربی است که از روی داده های آزمایشگاهی داخل کشور در شرایط خاکهای مناطق خشک بدست آمده است. بدیهی است با تغییر شرایط و بویژه کمیت و نوع مواد آلی و رس ، ضرایب معادله هم تغییر خواهد کرد. پیشنهاد می شود اگر رابطه مناسب برای منطقه شما وجود دارد از آن استفاده گردد.

رابطه (4)

clay%*OM%+0.904*CEC=0.124

با توجه به اندازه گیری درصد کربن آلی (%OC) در نتایج آزمون خاک از رابطه زیر به منظور تخمین درصد مواد آلی (%OM) استفاده میشود.

رابطه (5)   

برآورد جرم مخصوص ظاهری خاک

جرم مخصوص ظاهری خاک ، وزن حجم خاک است و بافت خاک و مواد آلی از جمله عوامل اساسی تعیین کننده آن است. اندازه گیری این پارامتر با استفاده از استوانه های مخصوص که حجم معینی از خاک را در خود جا میدهند انجام میشود. جدول زیر میتواند در مناطقی که این پارامتر در خاک اندازه گیری نشده است راهنمای مناسبی باشد.

مثال (1) : یک خاک سدیمی فاقد گچ دارای ظرفیت تبادل کاتیونی 15 میلی اکی والان در 100 گرم ، جرم مخصوص ظاهری 1.5 گرم بر سانتی متر مکعب و ESP= 20% باشد مقدار گچ مورد نیاز برای اصلاح این خاک به عمق 50 سانتی متر و رسیدن به ESP =10% چند تن در هکتار میباشد؟ میزان خلوص گچ را 80 درصد در نظر بگیرید.

مثال (2) : میزان گچ 100 درصد خالص لازم برای اصلاح 10 هکتار باغ به عمق 100 سانتی متر و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی زیر چند تن می باشد (50 درصد کاهش SAR در نظر گرفته شود).

در حالتهای خاص در صورتی که از اصلاح کننده های دیگر مانند گوگرد برای اصلاح خاک استفاده شود (Miyamoto, 1975) باید از جدول 4 به منظور محاسبات کمک گرفت. در این جدول مقادیر معادل گچ نشان داده شده است.

برای مثال در صورتی که به جای گچ بخواهیم از گوگرد استفاده کنیم در مثال یک مقدار گوگرد مورد نیاز برای هر هکتار زمین برابر است با (درجه خلوص گچ 80 درصد بود):

زمان و نحوه مصرف گچ جهت اصلاح خاکهای شور و سدیمی

مصرف گچ نیز همانند دیگر عملیات اصلاحی بهتر است در دوره خواب گیاه و در طول دو فصل پاییز و زمستان انجام شـود. البته در صورت فراهم بـودن شرایط و وجود آب به مقدار کافی ، میتوان در هر فصلی از سال گچ را به خاک اضافه کرد. گچ ماده ای با حلالیت متوسط و دارای ضریب نمکی نسبتاً پایینی می باشد، بنابراین چنانچه در دوره رشد گیاه نیز بـه خاک داده شـود از لحـاظ ایجـاد شوری مشکلی ایجاد نمیکند.

به طور کلی گچ با توجه به شکل در دسترس ، درجه خلوص ، شدت سدیمی بودن خاک ، عمق مورد نظر برای اصلاح می تواند به صورتهای زیر استفاده شود:

– محلول در آب آبیاری

– پخش در سطح خاک بدون اختلاط

– اختلاط در سطح (تا 10 سانتیمتری با دیسک) و یا عمق (تا 30سانتیمتری با شخم)

شکل 4 نمایی از معادن گچ موجود در طبیعت ، بلور گچ خالص و دو شکل تجاری موجود در بازار که به طور مستقیم و یا همراه با آب آبیاری جهت اصلاح خاکهای شور و سدیمی مصرف میشود را نشان میدهد.

نکات مهم

در بیشتر حالات و در خاک با درجه سدیمی متوسط ، بهتر است گـچ در سـطح خاک پخش شده و سپس با دیسک و یا شخم با خاک سطحی (حداکثر تا عمـق 10 سانتیمتر) مخلوط گردد. این اختلاط راندمان مصرف گچ را نسبت به پخش سـطحی افزایش میدهد.

– اختلاط گچ در ضخامت کمتری از خاک بـویژه هنگـامی کـه مقـادیر گـچ در دسترس به اندازه مقادیر محاسبه شده نیست، نتیجه مناسبتری نسبت بـه اخـتلاط آن با عمق زیاد خاک دارد. این وضعیت بویژه برای اراضـی تحـت کشـت محصـولات زراعی مشاهده میشود.

– در صورت وجود لایه محدودکننده رسی در خاک ، اختلاط گـچ تـا عمـق زیـاد خاک همزمان با اختلاط لایه های مختلف خاک میتواند نتیجه مناسبی در بهبود هدایت هیدرولیکی خاک داشته باشد.

– در باغهای پسته که نیاز به مصرف گچ برای اصلاح خاک وجود دارد عمـدتاً ، گچ را به صورت نواری به پهنای 1.5 متر در دو طـرف درختان ریخته و سپس بـا خاک مخلوط و یک یا دو آبیاری سنگین انجام میدهند.

– از جمله نکات مهم دیگری که در زمان مصرف گـچ برای اصلاح خاکهای شور و سدیمی بایـد مـورد توجـه قـرار بگیرد اندازه ذرات گچ مورد استفاده است. با کوچکتر شدن اندازه ذرات گچ ، انحلال آن سریعتر و بیشتر اتفاق میافتد. البته با توجه به هزینه اینکار ، انـدازه انتخـابی بـه مسائل اقتصادی نیز بستگی دارد. وانگهی این بدان معنی نیست که در همـه حـالات مصرف گچ پودری میتواند بهترین نتیجـه را داشـته باشـد. ذرات گـچ کـوچکتر از 2 میلیمتر ، با توزیع وسیع اندازه ذرات به خوبی میتواننـد عمـل آزادسـازی کلسـیم و جایگزینی با سدیم تبادلی را بدون ایجاد رسوب انجام بدهند.

محدود بودن حلالیت گچ در آب (2.4 گرم در لیتر) عامل کاهش سرعت اصلاح خاک می باشـد. ذرات گـچ با اندازه درشتتر خود میتواند تا زمان انحلال باعث نفوذپـذیری بهتـر آب در خاک شود. گچ پودری را می توان به راحتی در آب آبیاری در محل استخر و یا ورودی کرت حل کرده و آب محتوی گچ محلول به طور یکنواخت و همراه با آب وارد کرت شـود. این روش در باره اراضی با محدودیت سدیم متوسط و پایین موثرتر میباشـد. مقـدار مصرف گچ در این روش نسبت به انواع قبلی به مراتب کمتر می باشد. به طور مثال اگر آب موجود در استخر از گچ اشباع باشـد ، بـا مصـرف 1000 مترمکعب آب آبیاری ، معادل 2.4 تن گچ خالص وارد خاک شده است. امروزه گچ بـه صورت محلول و قابل استفاده در سیستمهای تحت فشار نیز در دسترس میباشد.

گچ مناسب برای اصلاح خاک می بایست ویژگیهای زیر را داشته باشد:

الف – شوری آن کمتر از 3 دسی زیمنس بر متر باشد (شوری محلول اشباع گچ خالص در حدود 2.5 دسی زیمنس بر متر است. نوع ناخالصی موجود در گچ در شوری نهایی محلول ، اهمیت ویژه ای دارد به صورتی که وجود نمک های محلولی مانند سدیم کلراید در مقادیری مثلاً کمتر از 2 درصد باعث افزایش شدید شوری میشود در حالیکه درجه خلوص گچ بالا است و از طرف دیگر ناخالصی هایی مانند ذرات شن گرچه درصد خلوص را کم میکند ولی باعث افزایش شوری نشده و قابل تحمل است. در بسیاری از مواقع مصرف گچ مخلوط با شن به علت کم بودن شوری و هزینه پایین استخراج می تواند با صرفه بوده و در خاکهای دارای بافت سنگین اثر اصلاح کننده بیشتری داشته باشد).

ب – مقدار منیزیم آن بالا نباشد (نسبت کلسیم به منیزیم آن حداقل 4 باشد).

ج – ذرات گچ ترجیحاً کوچکتر از 2 میلیمتر باشند (اندازه مناسب ذرات به عوامل اقتصادی و روش مصرف نیز بستگی دارد که توضیح داده شد).

گچ به هر شکلی که مصرف شود بایستی همراه با آبیاری سنگین باشد تا سدیم آزاد شده از سطوح تبادلی با مصرف آب آبیاری کافی از محدوده ریشه خارج گردند. نکته مهم اینکه آب لازم برای انحلال مقدار مشخص گچ معمولاً بر اساس حلالیت گـچ در آب آزاد محاسبه میشود. بر این اساس ، مثلاً برای انحلال حدود 12 تن گچ در یک هکتار بـه 50 سانتیمتر آب نیاز است. در عمل بعد از مخلوط کردن گچ با خاک ، انحلال پـذیری آن افزایش یافته و نیاز به آب بسیار کمتر خواهد بود. ولی به هر حال بعد از مصرف گـچ بایـد مقادیر کافی آب به منظور خارج ساختن سدیم اضافی از محدوده ریشه مصرف گردد. بـه همین علت و برای دسترسی به این مقدار آب لازم، مصرف گچ در مناطق خشک و نیمـه خشک در زمستان صورت میگیرد.

نقش مواد آلی در اصلاح خاک

مصرف مواد آلی باعث بهبود ساختمان خاکدانه و افزایش راندمان آبشویی در خاکهای شور و سدیمی میشود. البته در این میان مصرف کودهای دامی نتایج بهتری داشته است. بین مصرف گچ و مواد آلی نیز اثر متقابل مشاهده شده ، به صورتی که مواد آلی میتواند کمبود برخی عناصر بویژه عناصر کم مصرف را که با مصرف گچ تشدید شده جبران کند و یا با اسیدی نمودن محیط ، انحلال آهک را افزایش دهد. به هر حال مصرف مواد آلی تنها و یا همراه با سایر اصلاح کننده ها در این خاکها مفید می باشد. با مصرف مقادیر کافی از مواد آلی میتوان نیاز گچی را به طور معنیداری کاهش داد.

مصرف گچ و حاصلخیزی خاک

اصولاً افزایش میزان کلسیم محلول خاک به هر صورت از جمله مصرف گچ میتواند باعث تشکیل ترکیبات نامحلول عناصر غذایی خاک مانند فسفر و یا سایر عناصر کم مصرف شده و آنها را از دسترس گیاه خارج کند. به همین دلیل قبل از مصرف گچ نکات زیر به دقت بررسی و رعایت گردد :

– مصرف گچ در صورت تایید نتایج آزمایشگاهی علیرغم هزینه های آن ضروری است و باید در اولویت عملیات زراعی قرار گیرد.

– میزان مصرف باید با عنایت به نتایج آزمایشگاه تعیین 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 حاصلخیزی خاک بویژه هدر روی فسفر خاک و کاهش عملکرد نیز جلوگیری شود.

– محلولپاشی ترکیبات فسفره و عناصر کم مصرف در باغها پس از مصرف مقادیر زیاد گچ میتواند تا حدود زیادی خطر کمبود این عناصر را کاهش دهد.

با عنایت به شرایط شیمیایی بسیاری از خاکهای تحت کشاورزی و آبهای آبیاری مورد استفاده ، مصرف گچ میتواند از اولویت های عملیات اصلاح خاکهای شور و سدیمی بوده و افزایش عملکرد ناشی از آن معنی دار باشد. البته همانگونه که نشان داده شد ، مصرف گچ باید تحت نظر کارشناسان مجرب و با استفاده از نتایج آزمایشگاه صورت گیرد تا بهترین نتیجه بدست آید.

[megadl]
مقاله اصلاح خاک شور با گچ

• PDF دانلود فایل
• منابع مقاله

[/megadl]

[megadesc]
توضیحات

• فرمت : PDF
• حجم فایل : 2.147 مگابایت
  • نگارندگان : فرهاد دهقانی و سعید سعادت عضو هیات علمی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان یزد ، عضو هیات علمی موسسه تحقیقات خاک و آب
  • تهیه شده در : وزارت جهاد کشاورزی سازمان تحقیقات ، آموزش و ترویج کشاورزی ، مؤسسه تحقیقات خاک و آب
• سازنده PDF : شرکت کشاورزی و دامپروری سرافراز هزارمسجد

[/megadesc]