شوری خاک و راه های مقابله با آن

شوری خاک معیاری از مقدار تجمع مواد معدنی و نمک های قابل حل در آب در لایه های مختلف خاک می باشد. در بیشتر موارد، یون های معدنی به ترتیب اهمیت شامل سودیم، کلر، کلسیم، سولفات، بی کربنات، پتاسیم، منیزیم و نیترات می باشند که در خاک یافت می شوند. افزایش شوری در خاک اثرات منفی و مخربی بر ساختار، سرعت و کیفیت حرکت آب، نفوذ پذیری خاک، تنوع میکروبی، تنوع میکرو ارگانیسم ها و تنوع گیاهی می گذارد. شور شدن خاک با استفاده از اندازه گیری هدایت الکتریکی (Ec) آب استخراج شده از عصاره اشباع خاک اندازه گیری می شود. غلظت بیش از حد یون های سودیم در خاک باعث ایجاد عدم تعادل در نسبت کاتیون های تک ظرفیتی به کاتیون های دو ظرفیتی می شود.

روش های اندازه گیری شوری خاک

1-روش استاندارد اندازه گیری شوری در خاک، تهیه گل اشباع از نمونه خاک و سپس استخراج آب از گل اشباع می باشد. برای جدا سازی آب از گل اشباع با اعمال فیلتراسیون و ایجاد خلاء، آب را از گل اشباع خاک جدا نموده و سپس این آب مورد آزمایش قرار می گیرد. متأسفانه، روش استخراج برای تعیین شوری زمان بر بوده و محدود به آزمایشگاه می باشد.

2- استفاده از سنسورهای Ec سنج بوده که به صورت دایمی در خاک و در عمق های مختلف که اطلاعات را برای پردازنده اصلی ارسال می کند و این اطلاعات در اختیار اپراتور قرار می دهد.

2-روش دیگر برای اندازه گیری میزان شوری در خاک استفاده از دستگاه های ای سی (Ec) متر قابل حمل می باشد. در این نوع اندازه گیری، شوری خاک با سرعت خیلی زیاد و به راحتی اندازه گیری می شود. در این روش در صورت استفاده از دستگاه های مناسب و دقیق، اطلاعات بسیار دقیقی در احتیار کاربر قرار می گیرد.

دلایل شوری خاک

دلایل و منابع بی شماری برای شور شدن خاک وجود دارد. شوری طبیعی خاک معمولا در آب و هوای گرم، خشک، و نیم خشک با بارندگی سالانه کمتر از 27 سانتی متر رخ می دهد. خاک ها و زمین هایی که دارای آب سطحی کم تری نسبت به استاندارد هستند، به دلیل تبخیر بیش از حد آب و در نتیجه افزایش غلظت و تجمع نمک ها و مواد معدنی در سطح خاک می تواند موجب شور شدن خاک های کشاورزی گردند. کیفیت پایین آب و شیوه های نادرست و سنتی آبیاری باعث شور شدن هزاران هکتار از زمین های کشاورزی در سراسر جهان می شود.

پیش بینی می شود که شوری خاک در سال های آینده در جهان رو به افزایش باشد. افزایش میزان شوری در خاک نیز با افزایش شوری منابع آب همراه خواهد بود.این پدیده باعث تغییر و تاثیر منفی بر روی حاصلخیزی خاک می گردد. در صورت ادامه دار بودن و عدم کنترل و شوری در نهایت منجر به بایر شدن زمین های زراعی و باغی و در نهایت ضرر اقتصادی به کشاورز و دولت می گردد.

استفاده بیش از حد از کودهای معدنی به صورت ریشه ای موجب افزایش شوری در خاک های کشاورزی و باغی می گردد. همچنین آب های زیر زمینی را نیز شور می کند. در صورت استخراج و استفاده از آب های زیر زمینی شور، موجب افزایش مقدار شور شدن خاک های دیگر و در صورت استفاده در همان زمین موجب شورتر شدن خاک می گردد. افزایش شوری هنگامی که با سمیت عناصر غذایی مخصوصا بور همراه باشد، تاثیرات بسیار مخربی بر روی رشد گیاهان می گذارد. برخی از کودهای غیر استاندارد معدنی نیز دارای آلودگی فلزات سنگین و مواد شیمیایی سمی مانند آمونیاک می باشند.

مشکلات شوری خاک

اکثر گیاهان پتانسیل ژنتیکی خود را که شامل جوانه زنی، رشد و باردهی می باشد را در شرایط تنش شوری کامل و یا به طور چشمگیری از دست می دهند. این فقدان در نهایت منجر به کاهش ارزش اقتصادی و تجاری زمین های کشاورزی می گردد. شوری خاک یکی از دغدغه های بزرگ در کیفیت خاک و آب در زمینه کشاورزی می باشد. به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک که تقاضای آب روز به روز برای کشاورزی افزایش می یابد.

مناطق خشک و نیم خشک مناطقی هستند که دارای بارندگی کافی برای شستشوی نمک و یون های سودیم اضافی از خاک کشاورزی نمی باشند. اکثر خاک های شور حاوی کلسیت و نمک های کلسیم با حلالیت بسیار کم هستند. خاک های سودیمی و نمکی شور تقریباً در 75 کشورهای جهان وجود دارد و در کشورهای کشاورزی خشک و نیم خشک به طور پیوسته، هر ساله در حال افزایش می باشد.

شوری و سودیمی بودن خاک می تواند تأثیرات بسیار زیادی بر روی ساختار فیزیکی و شیمیایی خاک بگذارد. ساختار خاک یا چیدمان ذرات خاک بر قدرت نفوذپذیری خاک بسیار تاثیر گذار و مهم می باشد. به نفوذ آب به لایه های زیرین، از سطح خاک را نفوذپذیری خاک می گویند. مقادیر زیاد سودیم در خاک موجب کاهش شدید سرعت و مقدار نفوذ پذیری خاک به دلیل پراکندگی دانه های رس (تخریب خاک) می گردد. شوری سودیمی خطرناک ترین نوع شوری می باشد. زیرا شوری سودیمی باعث تخریب شدید بافت خاک کشاورزی شده و از نظر فیزیکی بعد از مدتی، غیر قابل کشاورزی می گردد.

تحمل شوری خاک توسط گیاهان

میزان تحمل و رشد در محیط های شور در گونه های گیاهی خیلی متفاوت می باشد. قدرت رشد نسبی گیاهان در محیط شور را مقاومت گیاه به شوری خاک می نامند. معمولاً میزان شوری با تاثیر نمک و مواد معدنی بر سرعت هدایت الکتریکی در خاک اندازه گیری می شود. واحد متریک شوری خاک، ای سی (Ec) و دسی زیمنس بر متر (dS/m) می باشد. هر چه این عدد بزرگ تر باشد نشان دهنده تجمع بیشتر نمک و مواد معدنی و در نتیجه شورتر بودن خاک می باشد.

سطح شوری در خاک از محیطی به محیط دیگر بسیار متفاوت است. بنابراین، طبقه بندی آن ها نیز ممکن است مختص به منطقه باشد. داده های عمومی در مورد هدایت الکتریکی در اعماق مختلف خاک نیز متفاوت می باشد. برای همین اندازه گیری Ec در باغ ها، از عمق های مختلف انجام می شود ولی برای صیفی کاری و سبزی کاری، عموما تا 30 سانتی متر خاک (به دلیل رشد ریشه در عمق های مختلف) قابل قبول می باشد.

شوری خاک و احیای اراضی شور

شوری خاک، در تمام مناطق و فصول مختلف، یک متغیر پیوسته می باشد. خاک های شور دارای دامنه هدایت الکتریکی می باشند و روش های اندازه گیری شوری و همچنین استانداردهای متنوعی در کشورهای مختلف وجود دارد. معمول ترین روش اندازه گیری، روش عصاره گیری از گل اشباع و اندازه گیری هدایت الکتریکی از آب استخراج شدخ می باشد.

بسته به ابزار Ec متر مورد استفاده، شوری را می توان در عمق های مختلف نسبت به سطح خاک را گیری کرد. برای ایجاد نقشه توزیع شوری در مناطق مختلف می توان از ترکیب تصاویر ماهواره‌ ای با اطلاعات ارتفاعی (توپوگرافی) و میدانی در فصل های مختلف، برای پیش ‌بینی توزیع و تغییر زمان و میزان شوری (فصلی) را انجام داد. باید توجه داشت در مواقع خشک سال، شوری خاک و منظقه بیشتر خواهد شد ولی در فصل سرد و دارای بارندگی، شوری کاهش خواهد یافت.

دسته بندی میزان شوری خاک

اگرچه شوری یک متغیر پیوسته است، اما می‌توان آن را از شیرین (غیر شور) تا بسیار شور دسته بندی کرد. تحمل فیزیولوژیکی گیاهان نسبت به شوری متفاوت می باشد. به طوری که برخی از گونه های گیاهی تحمل استرس شوری را ندارند. در حالی که برخی دیگر می توانند در محیط های فوق شور نیز زنده بمانند و رشد کنند. تحمل گیاهان به شوری دارای طیف وسیعی می باشد که از گیاهان علوفه ای، باغی و چوبی تا مرتعی دسته بندی می شود. تنوع زیاد در تحمل گونه‌های مختلف گیاهی در برابر شوری، یکی از عوامل و فاکتورهای بسیار مهم برای مدیریت کشاورزی در مناطق شور می باشد.

همان طور که قبلا توضیح داده شد، یکی از دلایل اصلی شور شدن خاک، استفاده از نمک (کودهای معدنی) در آبیاری می باشد. شوری را می توان به آسانی از طریق اندازه گیری هدایت الکتریکی (Ec) اندازه گیری کرد، زیرا رسانایی با افزایش غلظت یونی افزایش می یابد. صرفا جهت یادآوری، شوری در حاک یک متغیر پیوسته است. اما برای راحتی تعیین کیفیت آب، در یک جدول، استاندارد و دسته بندی می شود (جدول بالا). با این حال، دستگاه ای سی متر، در نوع شوری (عوامل شوری) تبعیض قائل نمی شود و شوری را به طور کلی نشان می دهد. شوری تحت تأثیر کاتیون ها (Ca2+، Mg2+، Na+و K+) و آنیون ها (CO2, SO4, HCO3,Cl- و… ) قرار می گیرد.

کنترل شوری خاک

راه های شیمیایی و غیر شیمیایی زیادی برای کنترل و از بین بردن شوری وجود دارد. این روش ها میبایست در مدت زمانی طولانی باید انجام شود. روش های شیمیایی برای محیط زیست مضر بوده و مخرب بافت خاک هستند. همچنین این روش ها هزینه بسیار زیادی به دنبال خواهد داشت. رایج ترین روش های کنترل و کاهش میزان شوری شامل:

• گچ پاشی در زمین زراعی.
• اسید شویی که طی آن تمامی عناصر و عوامل شور کردن خاک از بین می رود. این روش باعث تخریب مواد آلی خاک، آسیب فیزیکی به بافت خاک و کاهش شدید جمعیت میکرو ارگانیسم ها و باکتری های مفید خاک می شود. البته استفاده از اسید با دوز کم و به صورت دوره ای، خطر تخریب بافت خاک و سایر آسیب ها را کاهش می دهد.
• استفاده از گوگرد به صورت دوره ای. این روش ظاهرا کم خطرترین راه و شیوه کنترل شوری می باشد.
• چند مرحله آبیاری بسیار سنگین با آب شیرین (آب شویی). این روش یکی از بهترین روش های مرسوم می باشد که هزینه های زیادی برای کشاورز و دولت ها خواهد داشت. در این روش به صورت معمول دسترسی به آب شیرین در مناطق خشک و نیمه خشک بسیار محدود و سخت می باشد.
• تغذیه و تامین مواد غذایی با ترکیب دو روش تغذیه ای ریشه ای و اسپری (محلول پاشی). استفاده به اندازه از کودهای معدنی به صورت خاک کاربرد (ریشه ای) و تامین عناصر غذایی به صورت اسپری (محلول پاشی).
• ایجاد تناوب زراعی و کاشت گیاهانی که نیاز آب کمی دارند.
• کاشت گیاهانی که موجب کاهش شوری می گردد.
• استفاده از دستگاه های آب شیرین کن و تصفیه آب های شور موجب شیرین شدن خاک در طولانی مدت می گردد.

آستانه تحمل شوری خاک برای گیاهان مختلف

آستانه تحمل شوری برای گیاهان به چهار دسته مقاوم، نسبتا مقاومت، نسبتا حساس و بسیار حساس تقسیم بندی می شود. جدول زیر نمایشگر دسته بندی برخی از انواع گیاهان و میزان آستانه تحمل شوری آنها میباشد.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/soil-salinity