خاک های شور و انواع آن در کشاورزی

خاک های شور خاک هایی هستند که غلظت نمک ها در آنها به قدری باشد که رشد گیاه و عملکرد محصول را کاهش دهد، به شرطی که سایر عوامل، مانعی برای رشد محصول ایجاد نکنند. بنابراین، شوری مفهومی وابسته به گیاه نیز می باشد .بدین ترتیب که غلظت نمک ها در خاک ممکن است برای یک گیاه به خصوص زیاد بوده و رشد آن را کاهش دهد، ولی همان غلظت برای گیاه دیگر مشکلی ایجاد ننماید و در نتیجه، خاک برای آن گیاه شور محسوب نشود.

انواع کلی شوری

به طور کلی دو نوع شوری وجود دارد:

– اولیه یا طبیعی 

   – ثانویه یا غیر طبیعی

شوری طبیعی یا اولیه

شوری اولیه یا طبیعی از تجمع املاح (نمک های) حاصل از فرآیندهای طبیعی و در طی زمان های طولانی، در خاک یا آب های زیرزمینی به وجود می آید. بدین ترتیب که در اثر فرآیندهای طبیعی، نمک ها آزاد و رها شده و در طول زمان در خاک ها و یا آب های زیرزمینی تجمع می کنند و به تدریج و به طور طبیعی خاک و یا آب شور می شود

شوری ثانویه یا غیرطبیعی

شوری ثانویه در اثر فعالیت های بشر و عوامل انسانی ایجاد می شود. بدین ترتیب که کارهایی که منجر به بهم خوردن تعادل هیدرولوژیکی خاک و عدم تعادل بین آب ورودی )آبیاری یا بارندگی) و آب مورد مصرف گیاه (تعرق ) می شود، باعث شور شدن خاک می گردد.

ترکیبات نمک ها

نمک ها از انواع آنیون ها  ( یون های با بار منفی) و کاتیون ها (یون های با بار مثبت) ترکیب شده اند. مهم ترین آنیون هایی که باعث شور شدن خاک می شوند عبارتند از کلر (Cl)، سولفات (^–SO₄²)، کربنات (^–CO₃²) و بی کربنات (^–HCO₃). کلر از بقیه آنیون ها فراوان تر و مهم تر می باشد.

مهم ترین کاتیون هایی که باعث شور شدن خاک می شوند عبارتند از سدیم(⁺Na)، کلسیم (⁺Ca²)، منیزیم (⁺Mg²)   و پتاسیم (⁺K) . کاتیون های سدیم، کلسیم و منیزیم از پتاسیم مهم تر هستند، به طوری که در حدود 99%  از مجموع کاتیون های خاک های شور را این سه کاتیون تشکیل می دهند. مجموع کاتیون ها را ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) می گویند.

در برخی مناطق، آنیون ها و کاتیون های آمونیوم  (⁺NH₄) و نیترات (^–NO₃) باقیمانده از کودهای شیمیایی و در مناطق آتشفشانی، بورات (^–BO₃) نیز در ترکیبات نمک ها یافت می شوند. ترکیب شیمیایی و حلالیت برخی از نمک های خاک در جدول 1 ارائه شده است. به طور کلی، نمک هایی که دارای حلالیت بیشتری هستند و وارد محلول خاک می شوند،  آسیب بیشتری را به گیاه و خاک وارد می سازند و در نتیجه، باید بیشتر مورد توجه باشند.

جدول 1- ترکیب و حلالیت برخی از نمک های موجود در خاک

نمک ها را بر اساس درجه مضری برای گیاهان، می توان به دو دسته تقسیم کرد:

1- نمک هایی که بر روی گیاهان اثر سمی دارند

Na2SO4	CaCl2	MgCl2	NaCl
	NaHCO3	Na2CO3	MgSO4

CaCO3

MgCO3

CaSo4

CaSO4.2H2O

Mg(HCO3)2

کربنات کلسیم (آهک):

حلالیت آن بسیار اندک می باشد. کربنات کلسیم یا آهک از یک باز قوی و یک اسید ضعیف تشکیل شده است. آهک pH بسیار بالایی در خاک ایجاد می کند. از این رو، آهک برای اصلاح خاک های اسیدی، که pH پایینی دارند، بسیار کاربرد دارد. ولیکن، وجود مقادیر زیاد اسید کربنیک در هوای خاک موجب کاهش قلیائیت خاک آهکی شده و pH را به 8/5 – 7/5 کاهش می دهد.

سولفات کلسیم (گچ):

سولفات کلسیم یا گچ به دلیل حلالیت کم، و در نتیجه تحرک پایین در خاک، از نظر فیزیولوژیکی خطر زیادی برای گیاه ندارد.  در برخی نقاط ممکن است مقدار گچ در خاک به بیش از 50% بالغ شود، که در این صورت تجمع توده های متراکم گچ در خاک باعث می شود که نفوذ ریشه با مشکل روبرو شود . همچنین، افق های خاک نسبت به آب و هوا نفوذناپذیر می شوند. سولفات کلسیم یا گچ در اصلاح خاک های قلیایی، سدیمی و شور-سدیمی کاربرد فراوانی دارد.

کربنات سدیم (سودا):

کربنات سدیم گاهی به مقدار زیاد در خاک تجمع می یابد و در آب های زیرزمینی نیز موجود است. کربنات سدیم بسیار محلول بوده، و هیدرولیز آن باعث ایجاد حالت شدیداً قلیایی با pH نزدیک به 12 در خاک می شود. ایجاد قلیائیت شدید در خاک و حلالیت بالای آن در آب باعث شده تا کربنات سدیم نمکی بسیار سمی برای اغلب گیاهان محسوب شود. حضور این نمک، حتی به مقدار 1 -5/0 درصد هم باعث افت حاصلخیزی خاک می شود. همچنین، به دلیل بزرگ بودن شعاع هیدراته سدیم، سودا باعث از هم پاشیدگی ساختمان خاک شده و نفوذپذیری خاک را به شدت کاهش می دهد. بیکربنات سدیم)جوش شیرین( در مقایسه با کربنات سدیم، دارای حلالیت، قلیائیت و سمیت کمتری است.

کلرید سدیم (نمک طعام):

کلرید سدیم به همراه سولفات منیزیم و سولفات سدیم از معمولترین و فراوانترین املاح خاک های شور است. انحلالپذیری و سمیت این نمک بسیار زیاد است، به طوری که حتی با وجود 1/0 درصد از این نمک در خاک، گیاه می تواند آسیب ببیند و رشد آن کاهش یابد. مقادیر 5 -2  درصد از این نمک در خاک، زمین را به شوره زار تبدیل می کند

کلریدمنیزیم:

انحلال پذیری کلرید منیزیم بسیار بالا بوده، و در نتیجه، سمیت آن قابل مقایسه با کلرید سدیم است.

بورات ها:

در خاک های تکامل یافته از رسوبات دریایی، و به ویژه در ساحل دریاها، آنیون بورات و ترکیبات اسیدی آن (H₃BO₃) دیده می شود. بورات های مهم، نمک های سدیم ( Na ) و کلسیم ( Ca ) هستند. بور یکی از عناصر غذایی میکرو و ضروری برای گیاهان می باشد. ولیکن، مقدار بیش از حد آن نیز برای گیاهان سمی است. ترکیبات زیاد و بیش از حد مجاز بورات ها را مخصوصاً در باتلاق های شور و خاک های سنگین با نفوذپذیری کم می توان مشاهده کرد. آبیاری با آب های بیش از ppm 1بور، خطر آلودگی خاک را به شدت تشدید می کند. در شمال غربی ساحل دریاچه ارومیه مقدار زیادی از بورات وجود دارد.

معیارهای طبقه بندی خاک های شور

پارامترهای مهمی که بر اساس آنها خاک های مبتلا به شوری طبقه بندی می شوند عبارتند از هدایت الکتریکی (ای سی، EC)، نسبت جذب سطحی سدیم (سار،SAR ) و درصد سدیم تبادلی (ای اس پی، ESP).

– هدایت الکتریکی  (EC)  : Electrical Conductivity

هدایت الکتریکی قابلیت رسانایی جریان الکتریکی از میان یک محلول را نشان می دهد. هر چه غلظت یون های باردار بیشتر باشد، نمک محلول در آب زیادتر است، و در نتیجه، هدایت الکتریکی محلول بیشتر و آب شورتر است. اگر محلول مورد نظر محلول خاک باشد، خاک شورتر است(جدول2).  واحد استاندارد بیان شوری محلول خاک و آب بر اساس هدایت الکتریکی، دسی زیمنس بر متر (ds/m) می باشد. برخی از آزمایشگاه ها واحد شوری خاک و یا آب را بر حسب میکروموس بر سانتیمتر، که به اختصار میکروموس می گویند، گزارش می کنند. تبدیل واحد میکروموس بر سانتیمتر به دسیزیمنس بر متر بسیار ساده است.  هر 1000 میکروموس بر سانتیمتر برابر1 دسی زیمنس بر متر است. برای مثال، شوری خاک 5500 میکروموس برابر 5/5 دسی زیمنس بر متر است.

گروه شوری خاک	Ece (دسی زیمنس بر متر)	تأثیر بر رشد گیاهان زراعی
غیر شور	0-2	اثرات ناچیز شوری بر عملکرد گیاهان
شوری کم	2-4	عملکرد گیاهان حساس به شوری ممکن است کاهش یابد.
شوری متوسط	4-8	عملکرد بسیاری از گیاهان کاهش می یابد
شوری زیاد	8-16	فقط عملکرد گیاهان متحمل به شوری قابل قبول است
شوری بسیار زیاد	16‹	عملکرد تعدادی از گیاهان بسیار متحمل به شوری قابل قبول است.

2- نسبت جذب سطحی سدیم (SAR)Sodium Adsorption Ratio

نسبت جذب سطحی سدیم  (SAR) یکی از معیارهای بررسی وضعیت سدیم تبادلی خاک است. جذب سدیم در سطح ذرات خاک صورت می گیرد. با استفاده از معادله1، و اندازه گیری غلظت های سدیم، کلسیم و منیزیم   SAR محاسبه می شود. از SAR برای بررسی وضعیت سدیم هم در آب )مانند آب آبیاری( و هم در خاک می توان استفاده کرد

علامت  [ ] به معنای غلظت است.

طبقه بندی خاک های شور

خاک های مبتلا به شوری به سه کلاس خاک شور، خاک شور-سدیمی و خاک سدیمی طبقه بندی می شوند. برای مثال، خاک شور-سدیمی خاکی است که شوری آن بیشتر از 4 دسی زیمنس بر متر(dS/m) و  SAR آن بالاتر از 13 باشد. لازم به ذکر است که در این مثال، هر دو شرایط باید وجود داشته باشند تا خاک شور-سدیمی محسوب شود. خاک سدیمی، خاکی است که شوری (ECe) آن کمتر از 4 دسی زیمنس بر متر بوده ولی    SAR  آن بالاتر از 13 است (جدول 3). قابل ذکر است که در ایران، خاک های تحت آبیاری که سدیمی باشند، بسیار نادر هستند. اکثریت خاک های مبتلا به شوری کشور خاک شور، و بعضاً خاک شور-سدیمی می باشند.

معیار	خاک غیرشور	خاک شور	خاک شور–سدیمی	خاک سدیمی
EC	4>	4<	4<	4>
SAR	13>	13>	13<	13<
pH	5/8>	5/8≥	5/8≥	(10-9) 5/8<
شرایط فیزیکی	طبیعی	طبیعی	متغییر	ضعیف
رنگ	طبیعی	روشن – سفید	سفید – خاکستری	تیره- سیاه

جدول 3- راهنمای طبقه بندی خاک های شور

علائم ظاهری خاک های مبتلابه شوری

بسته به نوع و میزان نمک غالب در خاک، خاک های مبتلا به نمک یا شور به سه دسته تقسیم می شوند : 1-خاک های شور2- خاک های شور-سدیمی 3-خاک های سدیمی. تذکر مهم این است که بسیاری از خاک های شور از نظر ظاهری ممکن است با خاک های غیرشور و معمولی تفاوت ظاهری نداشته باشند. همچنین، اکثر خاک های شور و شور-سدیمی، از نظر ظاهری مشابه یکدیگر می باشند. بنابراین، آزمایشات شیمیایی برای تشخیص شوری و نوع خاک های مبتلا به شوری الزامی است. همچنین، از آنجا که شوری خاک و آب از گستردگی زیادی در ایران برخوردار است، در آنالیزهای خاک و آب، اندازه گیری شوری نیز اکیداً توصیه می شود

علائم ظاهری خاک های شور وشور-سدیمی

1- پودری شدن سطح خاک و مشاهده بلورهای نمک در قسمت های برآمده مزرعه و شیب دیواره جوی ها

2- پیدایش منافذ رشته ای شکل توخالی با دیواره سفید در داخل خاک

3-ایجاد سله در سطح خاک

4- رشد و مشاهده گسترده گیاهان بومی متحمل به شوری و شورپسند )مانند خار شتر، سالسولا، شوره گز، سالیکورنیا و غیره(، که نشان از شوری بالای زمین دارد.

خاک های سدیمی علاوه بر موارد فوق که ذکر شدند، ممکن است علائم زیر را نیز دارا باشند.

-پیدایش یک لایه سیاه رنگ و یا لکه های چربی شکل سیاه رنگ در سطح خاک

تخریب ساختمان خاک و کاهش شدید نفوذپذیری آب در خاک:  ساختمان خاک معمولاً به شکل ستون های منشوری با سر مدور هستند

فرسایش خاک مزرعه:  به دلیل مختل شدن نفوذپذیری آب در خاک و روان شدن آب در سطح خاک در جهت شیب مزرعه

انقباض و انبساط شدید خاک در مراحل تر و خشک شدن

اصلاح ومدیریت خاکهای مبتلابه شوری

خصوصیات انواع سه گانه خاک های مبتلا به شوری )شور، شور-سدیمی و سدیمی( یکسان نبوده، و لذا اصلاح و مدیریت بهره برداری های کشاورزی از آنها نیز یکسان نیست، هر چند مشابهت هایی نیز دارند. اصلاح و مدیریت همه جانبه خاک های مبتلا به شوری شامل اقدامات و عملیات مکانیکی، شیمیایی و بیولوژیکی می باشد )شکل 1). توصیه می شود که کشاورزان این اقدامات را در ترکیب با یکدیگر و همزمان در مزارع و باغات به کار ببرند تا نتایج بهتری حاصل شود.

شکل1-اصول اصلاح ومدیریت جامع وهمه جانبه خاکهای مبتلابه شوری

اصلاح خاک های شور آسان ترین و اصلاح خاک های سدیمی دشوارترین انواع خاک های مبتلا به شوری می باشند. شوری خاک های سدیمی پایین است ولیکن، به دلیل تخریب ساختمان خاک)پراکندگی ذرات خاک(، نفوذپذیری خاک به شدت کاهش می یابد، که این مشکل اصلاح خاک های سدیمی را بسیار دشوار و طولانی مدت می کند. بنابراین، لازم به تذکر است که اصلاح خاک های مبتلا به شوری باید به صورت پلکانی و مرحله به مرحله صورت گیرد و سلسله مراتب باید رعایت گردد )شکل(  . در غیر اینصورت، ممکن است نه تنها خاک اصلاح نشود، بلکه وضعیت آن از قبل بدتر نیز بشود.

برای اصلاح خاک های شور (یعنی خاک هایی که غلظت نمک های آنها بالا است و مشکل سدیم ندارند) و پایین آوردن شوری در حدی که بتوان در آن کشت و زرع کرد، باید شستشوی نمک ها از محیط ریشه خاک که به آن آبشویی می گویند، با مقادیر کافی از آب غیرشور (یا شیرین)  همراه با زهکشی مناسب انجام گیرد. ولیکن، همین عمل با خاک های شور- سدیمی و سدیمی موجب تخریب بیشتر خاک خواهد شد.

اصلاح خاکهای سدیمی و شور- سدیمی

خاک های سدیمی و شور-سدیمی، هر دو دارای غلظت های بالای سدیم، و در نتیجه، ESP و SAR بالایی هستند. تفاوت آنها از نظر خصوصیات فیزیکی این است که خاک های  سدیمی به دلیل تخریب ساختمان خاک، دارای نفوذپذیری بسیار ضعیف و نامطلوبی هستند، ولی خاک های شور-سدیمی دارای ساختمان خاک مناسب بوده و مشکل نفوذپذیری ندارند.

مسئله بسیار مهم این است که اگر خاک های شور-سدیمی با آب های باکیفیت (غیرشور یا شیرین) و یا دارای مقادیر پایین کلسیم  (Ca) و منیزیم  (Mg) آبشویی شوند، و حتی با مقادیر کافی از آب باران، نمک ها شستشو شده و خاک تبدیل به خاک سدیمی می شود، و ساختمان آن تخریب و نفوذپذیری آب به شدت کاهش خواهد یافت. در نتیجه، نه تنها خاک اصلاح نشده، بلکه وضعیت از اول مشکل تر و خراب تر شده است (شکل ).

بنابراین، برای اصلاح این خاک ها، ضروری و اجباری است که در ابتدا ESP خاک کاهش یابد. برای انجام این کار از انواع مختلف مواد شیمیایی به عنوان اصلاح کننده سدیم خاک استفاده می شود .هدف از استفاده از اصلاح تبادل سدیم با کلسیم در خاک است تا ESP خاک کاهش یابد . با کاهش کافی ESP ، خاک شور- سدیمی تبدیل به خاک شور می شود، که برای اصلاح آن می توان با آب های باکیفیت اقدام به آبشویی نمود.

منبع:

خرسندی، ف. و هاشمی نژاد، ی. 1397. کشاورزی در شرایط شور.