اصلاح خاک های شور و خاک های قلیایی

مساله اساسی در اصلاح خاک های قلیا خرابی ساختمان آن ها و مسمومیت ناشی از وجود سدیم است. اولین قدم در اصلاح این خاک ها جایگزین کردن سدیم به وسیله کلسیم می باشد.

---

اصلاح خاک های شور و قلیایی (Improvement of alkaline saline soils)

خاک های اسیدی

خاک در نواحی مرطوب مداوما توسط آب باران شسته می شود . شستشوی خاک موجب خروج کلسیم ، منیزیم ، سدیم و پتاسیم از خاک گشته و یون های هیدروژن و آلومینیوم جای آن ها را روی کلوئیدهای خاک می گیرند . پی اچ خاک با افزایش غلظت یون هیدروژن در خاک کاهش یافته و خاک اسیدی می گردد . اصطلاحات خاک های اسیدی ، خنثی و قلیایی بدون تعریف اولیه گویا نیستند . اسیدی بودن خاک به علت وجود غلظت نسبتا زیادی یون هیدروژن در محلول خاک است . غلظت هیدروژن موجود در محلول خاک را اسیدیته فعال گویند . یون های هیدروژنی که روی کلوئیدها قرار دارند ، اسیدیته ذخیره نام دارد ، زیرا غلظت هیدروژن محلول خاک را در صورت خنثی شدن ترمیم و از افزایش پی اچ خاک جلوگیری می کند . اضافه نمودن مقدار زیادی از کودهایی که یون هیدروژن را بطور مستقیم و یا در اثر فعل و انفعالات بعدی آزاد و به خاک اضافه می کنند ( مانند اوره ، نیترات آمونیوم و سولفات آمونیوم که نیتروژن آن ها در جریان تبدیل به نیترات ، هیدروژن به خاک اضافه می کند ) پی اچ خاک را کاهش می دهند . سولفات آمونیوم در کاهش پی اچ موثرتر است ، زیرا SO4 حاصل با کلسیم و منیزیم ترکیب شده و آن ها را رسوب می دهد و از غلظت آن ها می کاهد.

غلظت یون هیدروژن در خاک می تواند بر فعالیت میکروارگانیسم ها و رشد گیاه موثر باشد . کمبود عناصر فسفر ، کلسیم ، منیزیم ، پتاسیم و مولیبدن و همچنین زیادی غلظت آلومینیوم و منگنز در خاک های اسیدی بر رشد گیاه و میکروب ها اثر می کنند . حساسیت گیاهان نسبت به پی اچ خاک متفاوت است . بعضی از گیاهان مثل آزالیا (azaleas) و زغال اخته (blue berries) خاک های اسیدی را به خوبی تحمل می کنند و بعضی دیگر مانند یونجه در خاک های اسیدی رشد نمی نمایند . اغلب گیاهان در خاک های خنثی بهتر رشد می کنند . اما رابطه بین پی اچ و رشد گیاه در ارقام مختلف یک گیاه نیز فرق می کند . به همین جهت ، منابع مختلف با هم هماهنگ نیستند . شرایط خاک و از جمله پی اچ آن یکی از عوامل موثر در سازگاری ارقام یک گیاه به شرایط محیطی خاص است . با این حال ، بعضی از گیاهان به علت وابستگی های خود به موجودات دیگر ، دچار محدودیت هایی هستند . مثلا رشد مطلوب و اقتصادی بقولاتی مثل یونجه به تثبیت نیتروژن توسط ریزوبیوم ها وابسته است . پی اچ خنثی یا کمی قلیائی و فراوانی کلسیم ، مولیبدن و کبالت برای فعالیت این باکتری ها ضرورت دارند . به همین جهت یونجه در خاک های اسیدی عملکرد مطلوب و اقتصادی نمی دهد.

اصلاح خاک های اسیدی

گفته شد که خاک های خنثی برای اغلب گیاهان مطلوب می باشند . برای اصلاح خاک های اسیدی که پی اچ آن ها کمتر از 6 است و رساندن پی اچ به 6 تا 6.2 ، از املاح کلسیم مانند سولفات کلسیم ، کربنات کلسیم و دولومیت استفاده می کنند . برای این عمل املاح کلسیم را تا سر حد امکان پودر کرده و در سال اول به میزان چندین تن در هکتار و سپس هر 4 تا 5 سال یک بار نیز حدود 1 تا 2 تن از املاح کلسیم رابه خاک اضافه می کنند . اضافه کردن منیزیم همراه با کلسیم برای جلوگیری از پیدایش کمبود منیزیم در اثر زیادی مقدار کلسیم ضرورت دارد . برای تعیین مقدار کلسیم مورد نیاز از روی پی اچ موجود خاک ، پی اچ مورد نظر ، ظرفیت تبادل کاتیونی و عکس العمل خاک به کتاب های خاکشناسی مراجعه فرمایید.

خاک های شور و خاک های قلیا

مساله اساسی در اصلاح خاک های قلیا خرابی ساختمان آن ها و مسمومیت ناشی از وجود سدیم است. اولین قدم در اصلاح این خاک ها جایگزین کردن سدیم به وسیله کلسیم می باشد. جایگزینی سدیم با کلسیم از طریق اضافه کردن مقادیر زیادی کلسیم به صورت ذرات ریز سولفات کلسیم و به میزان چندین تن در هکتار به خاک انجام می شود. هر چه ذرات سولفات کلسیم ریز تر بوده و یکنواخت تر با خاک مخلوط شده باشد، جایگزینی سدیم با کلسیم بهتر و سریع تر انجام می شود. پس از آنکه ساختمان خاک در اثر اضافه کردن کلسیم بهبود یافت و نفوذپذیری خاک افزایش پیدا کرد، همانند خاک های شور عمل کرده و خاک را شستشو می دهند. از این پس کلیه عملیات لازم مشابه خاک های شور می باشد

خاک های شور

هوازدگی و تخریب مداوم کانی های خاک منجربه آزاد شدن املاح کلسیم ، منیزیم ، سدیم ، بی کربنات ها ، سولفات ها و کلرورها می گردد . این املاح در خاک های نواحی مرطوب به علت بارندگی شسته و از خاک خارج می گردند ، اما در نواحی خشک در لایه خاک زراعی باقی مانده و تجمع می یابند . هرگاه غلظت کل املاح خاک زیاد و بیش از 2560 میلی گرم در کیلوگرم خاک باشد ، به طوری که قابلیت هدایت عصاره الکتریکی اشباع خاک بیش از 4 دسی زیمنس بر متر بوده و درصد کمی ( کمتر از 15 درصد ) از ظرفیت تبادل کاتیونی خاک را سدیم اشباع کرده باشد ، خاک را شور گویند . خاک های شور ممکن است دارای پودر سفیدی از املاح بر سطح خود باشند و یا نوارهای سفیدی از نمک در کناره جوی ها آبیاری یا پشته های موجود در این زمین ها مشاهده شود.

خاک شور

خاک های قلیایی

خاکی را "قلیا” گویند که غلظت کل املاح آن ها پایین ، اما بیش از 15 درصد ظرفیت تبادل کاتیونی خاک را سدیم اشغال کرده باشد . پی اچ این خاک ها معمولا بیش از 8.5 است . در شرایطی از پی اچ بالا و زیادی غلظت سدیم ، ذرات هوموس پراکنده شده ، به سطح خاک آمده و رنگ قهوه ای تیره و چربی به خاک می دهند . ظاهر چنین خاکی شبیه آن است که گازوئیل بر روی آن پاشیده شده باشد.

خاک های شور و قلیایی

به خاک هایی که قابلیت هدایت عصاره الکتریکی ان ها از 4 دسی زیمنس بر متر بیشتر و سدیم بیش از 15 درصد ظرفیت تبادل کاتیونی را اشغال کرده باشد ، خاک های” شور و قلیا” گفته می شود . پی اچ این خاک ها معمولا بین 8 تا 8.5 می باشد. ظاهر خاک های شور و قلیا شبیه خاک های شور است. به غیر از هوازدگی و تخریب مداوم کانی های خاک، عوامل دیگری نیز منبع نمک خاک به شمار می روند.

نکته : خاک مبتلا به شوری از نوع سدیم با خاکی که شوری و قلیاییت آن از نوع منیزیمی است متفاوت می باشد. متاسفانه علی رغم بزرگی معضل قلیاییت منیزیمی در آنالیزها و ارزیابی ها فقط به سدیم و خطرات آن توجه می گردد. شاخص خطر منیزیم چند برابر سدیم است . کاتیون منیزیم دارای دو بار مثبت بوده و شعاع کریستاله آن نسبت به سدیم کوچکتر می باشد . دانسیته بالای بار مثبت در مورد کاتیون منیزیم موجب افزایش شعاع هیدراته آن در محلول خاک و به تبع آن انهدام بیشتر خاکدانه ها و ساختمان خاک می گردد.

خاک شور و قلیا که اصطلاحا گازوئیلی شده است

خاک های شور و قلیایی و درجه بندی آن ها

خاک ها را از نقطه نظر استعداد زراعی به درجات زیر تقسیم کرده اند:

1. درجه صفر: این گونه خاک های عاری از نمک بوده و هیچ گونه محدودیتی از نظر رشد گیاه ندارند.

2. درجه 1 : نمک موجود در خاک در حدی است که در وضع رشد گیاهان حساس اثر گذاشته ولی در رشد گیاهان نمک دوست بی تأثیر است.

3. درجه 2 : مقدار نمک خاک در حدی است که از رشد معمولی هر گونه گیاهان می کاهد.

4. درجه 3 : نمک خاک زیاد است و فقط عده محدودی از گیاهان در این گونه خاک ها مقاومت می کنند (گیاهان مقاوم به شوری ).

نکته : معیار تشخیص درجات ذکر شده قابلیت هدایت الکتریکی (E.C) که تبعیت از مقدار درصد نمک موجود در خاک می کند می باشد.

نکته : در بررسی خاک های شور و قلیایی لازم است PH خاک نیز اندازه گیری شود . در اغلب خاک هایی که PH آن ها بیشتر از 9 است حکایت از وجود سدیم قابل تعویض زیاد می نماید . چنانچه این گونه خاک ها از طریق آبیاری شستشوی حاصل نماید معدنی های رس آن ها تورم حاصل کرده و ذرات رس به صورت پراکنده در می آیند ولی چنانچه PH خاک حدود 8.5 الی 9 باشد به معنی این است که این گونه خاک های محتوی ژیپس نیز می باشد لذا شستشوی این خاک ها به علت تعویض یون های دو ظرفیتی کلسیم به سدیم بدون خطر است.

بلور های نمک تشکیل شده بر روی خاک

مهم ترین عوامل موثر بر افزایش نمک خاک عبارتند از:

1. آب آبیاری : هیچ آبی بدون نمک نیست. حتی آب باران نیز مقداری املاح دارد. بعضی آب های جاری و آب های چاه ها مقادیر زیادی املاح دارند. آبیاری با آب های شور نه تنها باعث خروج املاح اضافی از خاک نمی شود ، بلکه مقدار زیادی نیز املاح به خاک اضافه می کند . هر چه شوری آب آبیاری زیادتر و مقدار آب داده شده به خاک در هر آبیاری کمتر باشد ، احتمال شور شدن خاک زیادتر خواهد بود . زیان آب های مختلف نیز یکسان نیست . آب هایی که دارای سدیم زیاد باشند و یا املاح سمی مثل بر داشته باشند ، زیان بیشتری به خاک وارد می سازند . شوری خاک ناشی از آبیاری با آب شور در نواحی خشک ، که میزان تبخیر زیاد است بیشتر مشاهده می گردد . تحمل گیاهان به شوری آب آبیاری از شوری خاک کمتر است.

2. آب زهکشی اراضی بالادست : آبی که از لایه های سطحی خاک عبور و به طبقات زیرین نفوذ می کند ، به آب زهکش مرسوم است . غلظت املاح در آب زهکش زیاد می باشد . آب زهکش از زمین های مرتفع به لایه سطحی و یا سطح زمین های پست نفوذ می کند و نمک خود را پس از تبخیر بر جای می گذارد . شدت خسارت این منبع نمک به وضعیت پستی و بلندی زمین ، نفوذ پذیری زمین های مرتفع و پست و ساختمان فیزیکی – شیمیایی اراضی مورد نظر بستگی دارد.

3. آب تحت الارض : گاهی آب های تحت الارض به سطح زمین نزدیک بوده و ساختمان فیزیکی خاک نیز اجازه صعود این آب ها را به سطح زمین از طریق خاصیت موئینگی می دهد . آب ، پس از نفوذ به سطح خاک تبخیر گشته و نمک خود را بر جای می گذارد . شدت خسارت این آب ها به عمق آب تحت الارض از سطح زمین ، ساختمان فیزیکی خاک و میزان شوری آب تحت الارض بستگی دارد.

4. باران و برف : نمک ها می توانند هسته لازم برای تشکیل باران باشند . نزول برف و باران ، بخصوص در نواحی ساحلی ، مقدار قابل توجهی املاح به خاک اضافه می کند . مقدار املاح در آب باران نواحی ساحلی به 50 تا 200 میلی گرم در لیتر می رسد.

5. مصرف زیاد و بی رویه کود : گاهی مقدار کود شیمیائی مصرفی بسیار بیشتر از نیاز گیاه است . این عمل می تواند در بالا بردن نمک خاک موثر بوده و به گیاه خسارت وارد سازد.

6. اثرات سوء نمک در خاک: اثرات نامطلوب نمک در خاک به شرایط فیزیکی – شیمیایی خاک بستگی داشته و از خاکی به خاک دیگر فرق می کند . بطور کلی ، اثرات نمک را می توان به شرح زیر گروه بندی نمود :

الف - پی اچ بالای این خاک ها بر فعالیت میکروارگانیسم ها و میزان محلول بودن و جذب عناصر اثر می گذارد.

ب - معمولا خاک های قلیا و شور و قلیا دچار کمبود فسفر ، آهن ، منگنز ، روی ، مس و بر می باشند.

ج - غلظت زیاد نمک باعث کاهش پتانسیل اسمزی محلول خاک شده و این امر میزان آب قابل استفاده گیاه را کاهش می دهد.

د - زیادی کلسیم و یا سدیم در خاک می تواند در جذب سایر عناصر و یا متابولیسم گیاه ایجاد اختلال می نماید.

ه - وجود مقدار زیادی سدیم باعث خرابی ساختمان خاک شده و نفوذپذیری خاک را نسبت به آب و هوا به شدت کاهش می دهد و سله بستن خاک را تشدید می نماید.

و - زیادی نمک در خاک باعث عقب افتادگی رشد گیاه ، کوچکی برگ ها و بوته ها ، سوختگی برگ ها و بالاخره عدم تولید مثل گیاه می گردد.

مقاومت گیاهان به شوری خاک

تمام گیاهان مقاومت نسبت به شوری ندارند. دقت شود که مرز بین گروه ها مطلق نبوده و مقاومت گیاهان نسبت به نوع املاح خاک نیز مطلق نیست. به همین جهت اعداد ارائه شده در منابع مختلف با یکدیگر متفاوتند. حتی گیاهان مقاوم به شوری نیز در مرحله جوانه زنی تا اوایل رشد نسبت به شوری خاک حساس می باشند ، اما در مراحل بعدی رشد مقاوم ترند . آبی که از سطح خاک تبخیر می شود ، نمک خود را بر جای می گذارد . تجمع نمک در سطح خاک سهم مهمی در تشدید حساسیت گیاه در اوایل دوره رشد دارد . ارقام مختلف یک گیاه نیز ممکن است حساسیت متفاوتی نسبت به غلظت زیاد یک عنصر در خاک نشان دهند . میزان خسارت به بافت خاک نیز بستگی پیدا می کند . گیاهان معمولا میزان بالاتری از نمک را در خاک های دارای بافت ریز نسبت به خاک های دارای بافت درشت تحمل می کنند . زیرا در یک پتانسیل ثابت ، مقدار آب موجود در خاک های دارای بافت ریز بیشتر از خاک های بافت درشت می باشد و در نتیجه غلظت نسبی نمک در خاک های دارای بافت ریز پایین خواد بود . با این حال ، لازم است توجه نمود که شوری طبیعی در خاک های دارای بافت درشت کم است ، زیرا خاک های دارای بافت درشت بهتر شسته می شوند و نمک آن ها زودتر قابل جذب است.

اصلاح خاک های شور و قلیایی

1. شستشوی خاک : مهمترین راه مقابله با نمک در خاک های شور شستشوی خاک است. برای شستشوی خاک های شور آب زیادی به آن ها اضافه می کنند . نمک های خاک در آب حل شده و به طبقات تحت الارض انتقال می یابند. اما نفوذپذیری لایه تحت الارض خاک های شور معمولا کم است و یا سطح آب زیرزمینی دز این خاک ها بالا می باشد. یکی از عملیات اصلی در اصلاح این خاک ها تعبیه زهکش مصنوعی است.

2. ایجاد سیستم زهکشی موثر: یکی سیستم زهکشی موثر شرط اصلی در اصلاح خاک های شور و جلوگیری از تکرار مجدد مشکل شوری است . زهکشی مصنوعی، آبی را که در خاک وارد می شود، از خاک خارج می سازد و همچنین سطح آب تحت الارض را پائین نگه می دارد. زهکش مصنوعی ممکن است به صورت کانال های عمیق و کم عرضی باشد که آن ها را با زاویه کمی نسبت به خطوط تراز و در فواصلی از یکدیگر به وجود می آورند و یا لوله های سفالی منقطع و یا لوله های پولیکا باشد که دارای سوراخ های کوچکی در پایین لوله هستند. برای اینکه خاک وارد لوله نشود و سوراخ ها گرفته نشوند، در اطراف لوله لایه ای از شن درشت قرار می دهند. برای جلوگیری از عبور ذرات خاک از لایه شن و ورود این ذرات به داخل لوله، ممکن است فیلتر کاغذی بر روی شن قرار داد . اما احتمال دارد منافذ فیلتر توسط ذرات ریز خاک مسدود شود ، که بسیار مشکل ساز خواهد بود. بنابر این بهتر است از قرار دادن فیلتر بر روی شن خودداری نمود.

نصب زهکش زیر سطحی

انواع سیستم های زهکشی

از دیدگاههای متفاوت، زهکشها را به انواع مختلفی تقسیم بندی می نمایند .در صورتی که نوع زه آب از نظر سطحی یا زیر سطحی مورد توجه باشد، زهکشها را به دو دسته زهکشهای سطحی و زیر سطحی تقسیم بندی می نمایند. در شرایطی که سازه های زهکشی مورد توجه باشند، زهکشها را به دو دسته زهکشهای روباز و زهکشهای لوله ای(زیر زمینی) تقسیم بندی می نمایند که در مورد اخیر زهکشی قائم ( چاه زهکش ) را نیز در بر میگیرد. توجه به این نکته ضروری است که زهکشهای روباز علاوه بر زه آبهای سطحی، پروفیل خاک را نیز زهکشی می نمایند . هر سیستم زهکشی دارای اجزایی است که بسته به نوع سیستم، ابنیه ابی متفاوتی را شامل می شود.

سیستم زهکشی سطحی: برای مناطق مرطوب بیشترین کاربرد را دارد و به خاطر اینکه بارندگی در سطح زمین تجمع پیدا میکند، این سیستم بصورت کانالهای عریض و کم عمق( شبکه نهرهای قابل گذر) بکار میرود بطوریکه ماشین آلات هم میتوانند براحتی از روی آن حرکت کنند.

کانال های روباز زهکش

سیستم زهکشی زیرزمینی : بصورت کانال روباز عمیق تا عمق حدود 2 متر و یا لوله گذاری زیرزمینی است. زهکشی زیر زمینی بصورت عمودی نیز میتواند باشد ( حفر چاه ) لوله های زهکش زیر زمینی بصورت قطعه قطعه می باشند که یا بصورت ساده است و یا بصورت نرو مادگی.

زهکش زیر سطحی با لوله ی سفالی

3. کاشت گیاهان مقاوم به شوری : حذف نمک در خاک های شور در کوتاه مدت و به یکباره عملی نیست. معمولا پس از شستشوی مقدماتی (که مدت و شدت آن بستگی به شوری خاک دارد) و پس از کاهش شوری، زمین را زیر کاشت گیاهان مقاومی مثل جو می برند، تا ضمن انکه محصولی به دست می آید، با انجام آبیاری های متوالی از میزان نمک خاک کاسته می گردد. پس از آن ممکن است زمین را زیر کشت برنج ببرند. در این صورت غرقاب بودن مداوم زمین باعث تداوم شستشوی خاک می شود. در هر حال زیر کشت آبی نگهداشتن مستمر اراضی شسته شده (با حداقل آیش فصلی) و بهبود ساختمان فیزیکی این خاک ها ضرورت دارد.

دیگر جنبه های گیاهی عبارتند از:

1. توسعه واریته های گیاهان متحمل به شوری از طریق اصلاح نباتات ، انتخاب ، پیوند زدن و مقاوم سازی

2. استفاده صحیح و مناسب کودها و مواد اصلاح کننده جهت جلوگیری از تجمع بقایایی ناخواسته در خاک

3. کنترل بیماریهای گیاهی ، حشرات و دیگر آفت ها (گیاه سالم مقاومت بیشتری نسبت به تحمل شوری دارد.)

4. کنترل علفهای هرز که در جذب آب و مواد غذایی با گیاهان زراعی در رقابت هستند

5. استفاده از کود سبز : برای بهبود ساختمان فیزیکی خاک می توان از کود سبز استفاده کرد. بهترین کود سبز برای این اراضی جو می باشد. هزینه زهکشی و عمر موثر شستشوی خاک از مهمترین مسائل اقتصادی در اصلاح خاک های شور و خاک های قلیا است

6. استفاده از ترکیبات اصلاح کننده آب و خاک شور: استفاده از مواد اصلاح کننده خاک نظیر گچ(Caso۴۲H۲O)، آهک (Caco۳)، گوگرد(S)، واسید سولفوریک (H۲So۴).

خاکهای شور و قلیایی و نیز آبهای با EC بالا متاسفانه بخش عمده منابع طبیعی و مورد استفاده در کشاورزی کشور مارا تشکیل می دهد.ترکیبات سدیم دار بخصوص کلرید سدیم شاخص ترین عامل شور شدن خاکهای کشاورزی می باشد که علاوه بر فشردگی و تخریب بافت و ساختمان خاک باعث کاهش تبادل یونی بین خاک و ریشه گیاه و درنتیجه کاهش رشد گیاه می شود. همچنین ترکیبات سدیم باعث مسمومیت گیاه و باز شدن بیش از حد روزنه ها و از دست دادن آب توسط گیاه می شود که در نتیجه شاهد سوختگی گیاه خواهیم بود. خوشبختانه ترکیبات کلسیم فعالیت رقابتی بسیار زیادی با سدیم دارند و مصرف اینگونه ترکیبات در آب و خاک می تواند جذب سدیم را به شکل کاملا چشمگیری در گیاه کاهش دهد. درگذشته نیز مصرف گچ در اینگونه آب و خاکها توصیه می شده است که دلیل آن همان وجود کلسیم در گچ می باشد.

کاربرد اسید در اصلاح خاک های شور و قلیا : اسید سولفوریک غلیظ یکی از ارزان ترین و در دسترس ترین مواد اصلاحی است که برای اصلاح خاک های شور و قلیا توصیه می شود. اسید اضافه شده به آب آبیاری با کربنات کلسیم موجود در خاک واکنش داده و منجربه تشکیل سولفات کلسیم آبدار یا همان گچ کشاورزی می شود.

نکته : تفاوت گچ خام که به صورت انبوه به سطح خاک اضافه می شود با گچ حاصل از واکنش اسید سولفوریک با آهک موجود در خاک در سرعت تاثیر آن ها در اصلاح خصوصیات نامطلوب خاک های شور و قلیا می باشد. تاثیر استفاده از گچ خام کشاورزی در اصلاح شوری خاک بعد از دو تا سه سال اثر خود را نشان می دهد ولی در مورد اسید سولفوریک این مدت زمان به چند روز کاهش می یابد.

7. شخم و شیار و تخریب سله خاک به منظور جلوگیری از تبخیر شدید و در نتیجه تجمع نمک ها در سطح خاک

کاربرد اسید سولفوریک در اصلاح خاکهای شور و قلیا

اسید سولفوریک غلیظ یکی از ارزانترین و در دسترس ترین مواد اصلاحی است که برای اصلاح خاکهای شور و قلیا توصیه می‌شود. مکانیسم اثر اسید سولفوریک از طریق واکنش با نمک‌های کربناته(آهک) موجود در خاک می‌باشد.

H2SO4 + CaCO3 = CaSO4.۲H2O+CO2(g) 

اسید اضافه شده به آب آبیاری با کربنات کلسیم موجود در خاک واکنش داده و منجر به تشکیل سولفات کلسیم آبدار یا همان گچ کشاورزی می‌شود. تفاوت گچ خام که به صورت انبوه به سطح خاک اضافه می‌شود با گچ حاصل از واکنش اسید سولفوریک با آهک موجود در خاک در سرعت تاثیر آن‌ها در اصلاح خصوصیات نامطلوب خاک‌های شور و قلیا می‌باشد. استفاده از گچ خام کشاورزی بعد از دو تا سه سال حداکثر اثر اصلاحی گچ مشاهده می‌شود. ولی در مورد اسید سولفوریک این مدت زمان به حداقل چند روز بعد از اعمال اسید کاهش می‌یابد.

سیستم زهکشی زیر سطحی

اثرات اسید سولفوریک در خاک کشاورزی

مشکل اصلی خاک های شور و قلیا مریوط به سدیم چسبیده به سطح ذرات کلوییدی خاک است. واکنش اسید سولفوریک با آهک موجود در خاک تشکیل سولفات کلسیم آبدار یا همان گچ کشاورزی می‌باشد. کلسیم حاصل از انحلال گچ جایگزین سدیم چسبیده به سطح ذرات خاک می شود. سدیم آزاد شده که وارد محلول خاک شده است با آنیون سولفات آزاد شده از سولفات کلسیم نمک محلول سولفات سدیم را می‌سازد. همراه با آب آبیاری سدیم آزاد شده شسته شده و به تدریج از دسترس ریشه گیاه خارج می‌گردد. میزان اسید مورد نیاز برای اصلاح یک هکتار خاک بسته به هدفی که داریم و نوع و میزان مشکل متغیر است. به عنوان مثال خاک مبتلا به شوری از نوع سدیم با خاکی که شوری و قلیاییت آن از نوع منیزیمی است متقاوت می‌باشد. متاسفانه علی رغم بزرگی معضل قلیاییت منیزیمی در آنالیزها و ارزیابی ها فقط به سدیم و خطرات آن توجه می‌گردد. شاخص خطر منیزیم چند برابر سدیم است. کاتیون منیزیم دارای دو بار مثبت بوده و شعاع کریستاله آن نسبت به سدیم کوچکتر می‌باشد. دانسیته بالای بار مثبت در مورد کاتیون منیزیم موجب افزایش شعاع هیدراته آن در محلول خاک و به تبع آن انهدام بیشتر خاکدانه ها و ساختمان خاک می‌گردد.

اسید سولفوریک اضافه شده به خاک بلافاصله با آهک های موجود در خاک واکنش داده و خنثی می شود. واکنش اسید سولفوریک با کربنات های موجود در خاک عمدتا منجر به تولید سولفات کلسیم آبدار (گچ کشاورزی) و به مقدار خیلی کمتری سولفات منیزیم و سولفات مضاعف کلسیم و منیزیم می شود. به دلیل سریع بودن واکنش فوق الذکر (خنثی شدن اسید سولفوریک با آهک) اسید در خاک ماندگار نمی باشد که قادر به خسارت به ریشه گیاه بشود و همچنین اقتصادی ترین راه برای اصلاح خصوصیات نامطلوب یک خاک رسی استفاده از اسید سولفوریک است. به طور مثال اسید سولفوریک 98 درصد در مزارع و باغات کشاورزی به منظور کاهش میزان قلیایی بودن آب و خاک به ویژه در باغات پسته استان کرمان مصرف می شود. که با استفاده از اسید سولفوریک به عنوان یک ماده اصلاحی پس از دو تا سه تکرار، نفوذ پذیری خاک افزایش یافته و مشکل تهویه خاک هم همزمان مرتفع می  باشد. با بهبود وضعیت تهویه یک خاک رسی، شرایط رشد و توسعه بخش مهمی از عوامل ایجاد کننده بیماری های خاکزاد از بین می رود.

پس بطور خلاصه می توان اثرات اسیدسولفوریک در کشاورزی را اینگونه عنوان کرد:

• کاهش میزان قلیائیت(PH)  خاک و آب
• اصلاح شوری خاک  (EC)
• بهبود وضعیت تهویه در خاکهای رسی
• قابلیت تشکیل سولفات‌های آلی در خاک و آب

نحوه استفاده از اسید سولفوریک در آبیاری

با توجه به خطر سوختگی شدید در اثر تماس با بدن رعایت نکات ایمنی کاملا لازم و ضروری می‌باشد. به عنوان مثال استفاده از دستکش و لباس مخصوص ضد اسید، چکمه پلاستیکی و عینک مخصوصی که تمام صورت را می‌پوشاند توصیه می‌گردد. بهترین روش استفاده از اسید سولفوریک برای تزریق در آب آبیاری استفاده مستقیم از گالن محتوی اسید می‌باشد. بدین منظور درب یکی از گالن ها را سوراخ کرده و شیلنگ نازکی به اندازه تقریبی شیلنگ ست سرم از سوراخ تعبیه شده عبور داده به نحوی که به کف گالن برسد. با کج کردن ظرف محتوی اسید به میزان کم چگالی بالای اسید منجر به جریان اسید در شیلنگ می‌شود. انتهای شیلنگ را کف کانال یا هر محلی که در نظر گرفته شده است قرار می‌دهیم. بهتر روی شیلنگ را با قرار دادن جسم سنگینی مثل سنگ در کف کانال آب تثبیت نماییم. در ارتباط با میزان اسید مصرفی آن مقداری اسید وارد آب آبیاری شود که pH آب به 5 تا 5.5 برسد. برای تعیین PH میتوان از کاغذ تورنسل یا PH متر استفاده کرد. لازم به ذکر است که محل اندازه گیری PH آب آبیاری با محل تزریق اسید حداقل هشت تا ده متر فاصله داشته باشد. این نکته به خاطر اختلاف چگالی اسید و آب است. برای مخلوط شدن کامل اسید و آب به مدت کمی زمان و یا فاصله نیاز می‌باشد.

زمان مصرف اسید سولفوریک به عنوان ماده اصلاح کننده:

از نظر زمان مصرف اسید سولفوریک هیچ محدودیت زمانی وجود ندارد. درتمام طول سال میتوان از اسید سولفوریک برای اصلاح خاک استفاده کرد. البته چنانچه در طول زمستان که هوا خنک بوده و تبخیر هم کم است، اسید مورد استفاده قرار گیرد بهتر است. دلیل این موضوع امکان انجام آبیاری سنگین تر در طول زمستان می‌باشد. از نظر خطر استفاده از اسید برای ریشه درخت در طول فصل رشد هیچ مشکلی در این رابطه وجود ندارد. معمولا میزان اسید سولفوریک توصیه شده به حدی است که واکنش PH آب آبیاری در نقطه انتهایی کرت بین 5 تا 5.5 باشد. این محدوده PH هیچ خطری برای ریشه گیاه ایجاد نمی‌کند. بطور طبیعی PH محلول خاک در ریزوسفر کمتر و بعبارتی اسیدی تر از مقدارPH توصیه شده می‌باشد( منظور از ریزوسفر محدوده خاکی اطراف ریشه گیاه است که به هر طریقی متاثر از فعالیت ریشه بوده و جمعیت میکروارگانیسم ها در این محدوده بیشتراز نقاط با فاصله زیادتراز ریشه می‌باشد). دلیل اسیدی بودن واکنش یا PH خاک اطراف ریشه گیاه تولید گاز دی اکسید کربن در اثر تنفس ریشه می‌باشد. گاز دی‌اکسید کربن تولیدی با آب اطراف محیط ریشه واکنش داده و تولید اسید ضعیف اسیدکربنیک می‌کند. علاوه بر اثر اسیدکربنیک تولید شده درکاهش واکنش ریزوسفر، تعداد زیادی اسیدهای آلی به صورت ترشح از ریشه وارد محلول خاک اطراف ریشه می‌شوند. بنابراین خطر استفاده از اسید سولفوریک برای ریشه های گیاه در طول فصل رشد توجیه فنی ندارد.

نقش اسید سولفوریک غلیظ در افزایش نفوذ پذیری خاک های رسی و سنگین

یکی از عمده ترین مشکلات و محدودیت‌های خاک‌های رسی کند بودن نفوذپذیری این خاک‌ها نسبت به آب و حرکت هوا می‌باشد. در خیلی از خاک‌های رسی بعد از چندین روز از گذشت آبیاری باز هم خاک خیس بوده و اشباع از آب است. تجمع بلندمدت آب منجر به مختل شدن تهویه خاک شده و ریشه گیاه به واسطه نبود اکسیژن کافی دچار صدمه می‌گردد. میزان صدمه به ریشه در مورد گیاهانی مثل درخت پسته که ریشه آن نسبت به شرایط تهویه فوق العاده حساس است، شدیدتر می‌باشد. یکی از عمده‌ترین دلایلی که بهترین بافت خاک را برای احداث باغ پسته، بافت‌های متوسط متمایل به شنی ( لوم شنی تا شن لومی) عنوان کرده‌اند همین حساسیت ریشه درخت پسته نسبت به کمبود اکسیژن می‌باشد. برای بالا‌بردن نفوذپذیری خاک‌های رسی نسبت به آب و بهبود شرایط تهویه در این خاک‌ها راه‌های مختلفی بیان شده است. متداول‌ترین راه، استفاده از شن برای اصلاح بافت خاک است که طی سال‌های اخیر شدیدا رواج پیدا کرده است. از نظر فنی و اقتصادی هیچ توجیهی برای اصلاح بافت خاک‌های رسی با استفاده از دادن شن به این خاک‌ها وجود ندارد. همانطور که دیده می‌شود طی یک تا دو سال پس از اضافه کردن شن به خاک‌های رسی اثری از شن حتی در سطح خاک دیده نمی‌شود. شن اضافه شده در بین ذرات رس خاک گم می‌شود. از نظر تعریف بافت خاک به درصد نهایی ذرات معدنی تشکیل دهنده خاک شامل شن  (sand)، سیلت یا لای (silt ) و رس (clay )اطلاق می‌گردد. تفاوت بین سه کلاس ذرات خاک یعنی شن، سیلت و رس فقط اندازه فیزیکی این ذرات است. در کل، خاک به ذرات کوچکتراز دو میلیمتر گفته می‌شود. ذرات بزرگتر از دو میلیمتر موجود در خاک جزء خاک به حساب نمی‌آیند. درصد نسبی هر کدام از این سه گروه ذرات خاک است که بافت خاک را تعیین می‌کند. برای اصلاح و تغییر بافت خاک بایستی با اضافه کردن خاکی که محتوی آن ذره می‌باشد به خاک باغ اصلی اقدام شود. به عنوان مثال برای اصلاح بافت یک خاک رسی و سنگین بایستی خاک شنی به خاک مورد نظر اضافه شود. برعکس برای اصلاح خاک‌های شنی می‌توان از خاک‌های دارای درصد زیادی رس استفاده کرد. نکته حائز اهمیت در اینجا مقدار خاکی است که باید برای تغییر یک تا دو درصد شن یا رس به خاک اصلی اضافه شود. مقدار شن مورد نیاز برای اصلاح بافت یک خاک رسی تا عمق نیم متر چند هزار کامیون شن می‌باشد که اصلا توجیه‌پذیر نیست .این در صورتی است که تغییر یک تا دو درصدی یک جزء بافت خاک هیچ تاثیر معنی داری بر تغییر ماهیت خاک اولیه ندارد.با توجه به موارد فوق الذکر و پاره ای موارد دیگر اقتصادی‌ترین راه برای اصلاح خصوصیات نامطلوب یک خاک رسی استفاده از اسید سولفوریک است. با استفاده از اسید سولفوریک به عنوان یک ماده اصلاحی پس از دو تا سه تکرار نفوذپذیری خاک افزایش یافته و مشکل تهویه خاک هم همزمان مرتفع می‌شود. با بهبود وضعیت تهویه یک خاک رسی، شرایط رشد و توسعه بخش مهمی از عوامل ایجاد کننده بیماری‌های خاکزاد ازبین می‌رود.