تعریف شوری خاک و راه های مقابله با آن
افزایش شوری خاک در اراضی کشاورزی، به ویژه اراضی تحت کشاورزی آبی، در مناطق خشک و نیمه خشک امری اجتناب ناپذیر است ولیکن، شدت و سرعت افزایش شوری بستگی به عواملی دارد که در تعامل با یکدیگر هستند، مانند مقدار نمکهای محلول در آب آبیاری و اقلیم محلی، با این حال با مدیریت مناسب رطوبت خاک، یکنواختی و راندمان سیستم آبیاری، زهکشی خاک و انتخاب مناسب گیاهان زراعی و باغی، میتوان شوری خاک را برای تداوم باروری و حاصلخیزی مزرعه، مدیریت کرد.
هر چند آبشویی و زهکشی دو عملیات مکانیکی متفاوت میباشند، اما به علت اهمیت موضوع و وابسته بودن این دو عملیات با یکدیگر، در یک بخش مورد بحث قرار گرفته شده است. برای اصلاح موفقیتآمیز و مناسب خاکهای شور دو عامل مهم و ضروری، که مکمل یکدیگر نیز میباشند، باید وجود داشته باشند:
1) وجود آب کافی با کیفیت مناسب برای آبشویی
2) احداث سیستمهای زهکشی کارآمد و مناسب
آبشویی
تاکنون شناخته شدهترین روش اصلاح خاکهای شور (نه سدیمی) آبشویی است. شستشوی املاح و نمکهای اضافی از منطقه ریشه خاک با آب را آبشویی میگویند. در واقع آبشویی با هدف کنترل شوری خاک در منطقه محیط ریشه در حد تحمل به شوری گیاه زراعی یا باغی مورد نظر، انجام میشود در خاکهایی که با مشکل سدیم مواجه هستند (خاکهای شور-سدیمی و سدیمی)، آبشویی با آب غیرشور مشکل را بدتر خواهد کرد. در این نوع خاکها، حتی آب باران (مانند بارندگی های شدید بهاره) نیز ممکن است باعث شود تا مزرعه حالت ماندابی گرفته و به مدت زیادی خیس باقی بماند، و در نتیجه منجر به شیوع بیماری پوسیدگی طوقه نیز بشود. در این مواقع اول باید با افزودن مواد اصلاحکننده نسبت به رفع مشکل سدیم اضافی در خاک اقدام نمود، و سپس عمل آبشویی خاک را انجام داد.
در شکل زیر الگوی کلی آبشویی نمک از محیط ریشه نشان داده میشود:
آبشویی میتواند در سطح کل مزرعه یا باغ انجام شود (مانند آبیاری غرقابی)، یا به صورت موضعی(مانند آبیاری قطرهای) در واقع بسته به مقدار آب موجود و نوع کشت، میتوان با روشهای مختلف آبیاری آبشویی را انجام داد، که هر یک معایب و محاسن خود را دارند.
الگوی توزیع نمک در روشهای مختلف آبیاری در شکل زیر قابل مشاهده است.
1-1- نیاز آبشویی
آبشویی کلید استفاده موفق از آب شور برای آبیاری و همچنین اصلاح خاکهای شور میباشد. با توجه به مطالبی که بیان شد، مشخص میشود که برای کنترل یا مدیریت شوری خاک و برقراری توازن شوری، باید مقداری آب بیشتر از نیاز آبیاری مصرف گردد تا نمکهای اضافی از محیط ریشه خارج شوند، یا به عبارت دیگر آبشویی شوند.
سؤال مهم این است که چه مقدار آب برای آبشویی مورد نیاز است به آب مورد نیاز برای آبشویی نمکهای خاک برای اصلاح خاکهای شور میگویند. نیاز آبشویی به عنوان حداقل جزیی از کل آب (LR) و مدیریت شوری منطقه ریشه محصول، نیاز آبشویی مصرفی تعریف شده است که بایستی از منطقه ریشه در خاک عبور نماید تا از کاهش عملکرد محصول ناشی از تجمع زیاد نمکها در منطقه ریشه جلوگیری نماید.
عوامل زیر بر مقدار نیاز آبشویی یک مزرعه و یا باغ اثرگذار هستند:
روش آبیاری: نیاز آبشویی در روشهای مختلف آبیاری و مدیریتهای مختلف متفاوت است. لذا در موقع محاسبه نیاز آبشویی باید به روش آبیاری، راندمان و هدر رفت احتمالی ناشی از کارکرد سیستم توجه شود و در صورت بیشتر شدن حجم تلفات نسبت به برآوردهای نیاز آبشویی آن مزرعه از اعمال مقادیر مجزای آب برای آبشویی نمکهای خاک پرهیز گردد.
نیاز آبی محصول مورد نظر: نیاز آبی گیاهان با یکدیگر متفاوت بوده و لذا، مقدار آب مورد نیاز برای آبشویی نیز متغیر است. همچنین، نیاز آبی یک محصول در طول فصل رشد نیز متغیر بوده و در نتیجه نیاز آبشویی نیز ممکن است در طول فصل متغیر باشد.
عمق خاک مورد نظر برای آبشویی: توصیه بر آبشویی ½ بالایی منطقه توسعه ریشه محصول مورد نظر است زیرا که اکثر ریشه های فعال در آنجا قرار دارند. (عمق توسعه ریشه گیاهان با یکدیگر متفاوت است)
شوری خاک مزرعه و یا باغ موزد نظر: معمولا هر چه شوری خاک بیشتر باشد، نیاز آبشویی بیشتر است.
تحمل به شوری محصول مورد نظر: معمولاً هر چه تحمل به شوری محصول مورد نظر بیشتر باشد، نیاز به آبشویی کمتر است. ولیکن آبشویی برای کنترل شوری منطقه ریشه در حد دامنه تحمل به شوری گیاه مورد نیاز خواهد بود.
شوری آب موجود برای آبیاری و آبشویی: هر چه شوری آب آبیاری زیادتر باشد، معمولاً نیاز آبشویی بیشتر است. ولیکن اگر شوری آب بیشتر از حد تحمل به شوری محصول مورد نظر باشد، امکان دارد آبشویی کارآیی لازم را نداشته باشد.
همانطور که قبلاً ذکر گردید، برای کنترل یا مدیریت شوری خاک و برقراری توازن شوری، باید مقداری آب بیشتر از نیاز آبیاری مصرف گردد تا نمکهای اضافی از محیط ریشه آبشویی شوند.
این مقدار آب اضافی، همان نیاز آبشویی است که معمولاً به عنوان درصدی از نیاز آبی محصول مورد نظر محاسبه میشود. محاسبه نیاز آبی یک محصول زراعی و یا باغی، روشهای متعدد و مختلفی دارد که بر اساس خصوصیات فیزیکی خاک، گیاه و یا اقلیم منطقه میباشند. به دلیل پیچیدگی این نوع محاسبات و نیاز به اندازهگیری دادهها، تعیین نیاز آبی گیاهان کاری تخصصی بوده که توسط کارشناسان آبیاری و بعضاً خاکشناسی (فیزیک خاک) انجام میپذیرد.
بنابراین، برای تعیین دقیق نیاز آبشویی، اول باید نیاز آبی محصول به درستی محاسبه شود به همین دلیل محاسبه نیاز آبشویی نیز بهتر است که توسط کارشناسان و متخصصان آبیاری و یا خاکشناسی انجام گیرد.
هر چند تعیین مقدار نیاز آبشویی (LR ) بهتر است که توسط کارشناسان خبره مشخص شود، ولیکن توصیههایی به عنوان یک راهنمای کلی برای کشاورزان توسط کارشناسان ارائه شده است. جدول 1 برآوردی کلی از مقدار آب مورد نیاز برای آبشویی نمکها را به دست میدهد.
در این برآورد، کیفیت آب، باید شیرین و یا با شوری کم (زیر 5 / 1 دسیزیمنس بر متر) باشد البته، کاهش واقعی شوری خاک بستگی به کیفیت آب، بافت خاک و وضعیت زهکشی خاک دارد.
2-1- ملاحظات کیفیت آب مورد استفاده در آبشویی
سه عامل در کیفیت آب آبیاری برای آبشویی مهم بوده و باید در نظر گرفته شوند (1) شوری آب، (2) مقدار نسبت جذب سدیم (SAR) و (3) میزان بیکربنات در آب. شوری آب آبیاری در کارآیی آبشویی اثرگذار بوده، و مقادیر SAR و بیکربنات آب بر نفوذپذیری و ساختمان خاک، و در نتیجه، باز هم بر کارآیی و اثربخشی عمل آبشویی اثرگذار هستند.
شوری آب آبیاری:
به طور کلی، هر چه شوری آب آبیاری زیادتر باشد، نیاز آبشویی نیز بیشتر است. شوری مفهومی وابسته به گیاه نیز محسوب می شود، بدین ترتیب که ممکن است یک آب برای محصولی که به شوری حساس است، شور محسوب شود، و همان آب برای محصولی که به شوری متحمل است، شور محسوب نشود.
بنابراین، اگر شوری آب بیشتر از حد تحمل به شوری محصول مورد نظر باشد، امکان دارد آبشویی کارآیی لازم را نداشته باشد، و یا از نظر عملی و اقتصادی توجیهپذیر نباشد. در این صورت، یکی از منطقیترین و عملیترین راهکارها، تغییر گیاه و کشت محصولی که به شوری متحملتر باشد، است. همچنین کشاورز ممکن است درصدی از افت عملکرد را در اثر شوری قبول کند، و به استفاده از آن منبع آب شور ادامه دهد. این در صورتی است که افت عملکرد محصول، هنوز اقتصادی باشد و برای کشاورز درآمد مقبولی را به همراه داشته باشد. در مورد شوری آب آبیاری و اثرات آن بر نیاز آبشویی در بخشهای قبلی این نشریه توضیحات مبسوط ارائه شد.
نسبت جذب سدیم:
استفاده از آبی که SAR بالایی دارد برای آبشویی خاکهای شور، ممکن است باعث تخریب ساختمان خاک، و در نتیجه مختل شدن نفوذپذیری خاک شده، و همچنین خاک شور را به خاک شور-سدیمی و سدیمی تبدیل نماید. لذا، کشاورزان باید نسبت به این عامل در آب آبیاری توجه کامل نموده، و قبل از مصرف آن، برای رفع این مشکل اقدام لازم را نماید.
برای کاهش SAR آب آبیاری، از انواع مختلف مواد شیمیایی به عنوان اصلاحکننده سدیم، که در واقع همان مواد اصلاحکننده سدیم در خاک هستند، استفاده میشود تا میزان کلسیم در آب را افزایش و در نتیجه SAR آب را در حد مناسب کاهش دهند.
غلظت بی کربنات در آب:
آبهای آبیاری حاوی مقادیر زیاد بیکربنات باعث افزایش غلظت آنیون خطرناک بیکربنات در خاک خواهند شد. بیکربناتها سبب رسوب کلسیم و منیزیم، و همچنین، افزایش زیاد pH خاک میشوند. به همین دلیل، غلظتهای بالای بیکربناتها وکربناتها در خاک، خطر سدیم را از مقادیر پیشبینی شده توسط SAR افزایش میدهند به طوری که ممکن است SAR یک خاک در حد مطلوب اندازهگیری شده باشد، ولیکن رسوب شدید کلسیم در حضور بیکربناتها و باقی ماندن سدیم، سبب افزایش زیاد مقادیر SAR خاک خواهد شد. در نتیجه، ممکن است خاک شور به خاک شور-سدیمی یا سدیمی تبدیل شود. با افزایش بیکربنات و متعاقب آن، افزایش SAR خاک، ساختمان خاک در معرض تخریب قرار گرفته و در نتیجه، این اراضی با مشکل نفوذپذیری و ماندابی مواجه میشوند.
با بروز مشکل نفوذپذیری در خاک، آبشویی نمکها به خوبی انجام نخواهد یافت، و در نتیجه، عملیات آبشویی موفقیتآمیز نخواهد بود. در جدول 2 حدود بهینه بیکربنات در آب آبیاری ارائه شده است. برای کاهش مشکلات بیکربنات در آب آبیاری، از مواد حاوی کلسیم (مانند گچ) و مواد اسیدزا مانند اسید سولفوریک میتوان استفاده کرد. همچنین در این شرایط میتوان به خاک نیز مواد حاوی کلسیم (مانند گچ) و مواد اسیدزا (مانند گوگرد و اسید سولفوریک) اضافه نمود.
3-1-عمق مناسب خاک برای آبشویی:
تحقیقات متعدد نشان داده است که از نظر عملی و اقتصادی، نیازی به آبشویی کل محیط ریشه نیست. نتایج یک تحقیق پنشان داد که آبشویی خاک در ½ بالایی محیط ریشه عملکرد یونجه را کاهش نداد، در حالی که شوری خاک در ½ پایینی محیط ریشه برابر 35-30 دسیزیمنس بر متر بود
تحقیق دیگر نشان داده شد که آبشویی ½ بالایی محیط ریشه یونجه کافی بوده است.
بنابراین با توجه به یافتههای علمی و عملی مستند اگر ½ بالایی محیط ریشه که اکثر ریشههای فعال در آن قرار دارد به درستی آبشویی شود و آبیاری کافی انجام گردد، کاهش عملکرد در حد صفر یا بسیار کم خواهد بود.
از نظر کاربردی، برای آبیاری گیاه و آبشویی از عمق توسعه ریشه استفاده میشود و آن عمقی است که 60 الی 80 درصد ریشهها در آن گسترش و فعالیت دارند.
با توجه به مطالب فوق، برای مثال اگر عمق منطقه ریشه یک گیاه 90 سانتیمتر باشد، آبشویی 30 الی 40 سانتیمتر از آن کافی بوده و گیاه مورد نظر رشد و عملکرد مطلوب خواهد داشت.
قابل ذکر است که عمق توسعه ریشه، یک فاکتور متغیر است و در زمانهای مختلف برای گیاهان و همچنین بین گیاهان نیز متفاوت است.
4-1- مدیریت زمان و نحوه آبشویی:
پس از آنکه از زهکشی مناسب زمین اطمینان حاصل شد، آبشویی را میتوان شروع کرد. آبشویی یا قبل از کشت انجام میشود و یا در طول فصل رشد. آبشویی قبل از کشت به دلیل تلفات بیشتر آب و نیز از دست دادن احتمالی تاریخ کاشت مناسب محصول، معمولاً توصیه نمیشود. آبشویی در طول فصل رشد به معنی مصرف مقداری آب مازاد بر نیاز آبی محصول، به منظور شستشوی نمکهای موجود در خاک منطقه ریشه و کاهش اثرات منفی شوری آب آبیاری بر گیاه است. البته به دلیل راندمان پایین آبیاری در سطح مزرعه، همواره درصدی از آب مصرفی از منطقه ریشه خارج شده و عملاً صرف آبشویی نمکهای خاک می شود. ایدهآل آن است که با هر بار آبیاری، یا حداقل هر چند نوبت آبیاری، نیاز آبشویی در نظر گرفته شود، به ویژه اگر گیاه نسبت به شوری حساس باشد. آبشویی تا حدودی در مواقع کلیدی در طی فصل رشد انجام می شود، مخصوصاً زمانی که کشاورز ممکن است مقادیر کافی از آب با کیفیت در اختیار داشته باشد.
اگر تحمل گیاه به شوری متوسط باشد و یا از نظر مقدار آب محدودیت وجود داشته باشد، کشاورز میتواند به انتخاب خود و با در نظر گرفتن شرایط مزرعه، آبشویی را به تأخیر بیاندازد.
برای تعیین زمان آبشویی، باید مراحل رشد و حساسیت به شوری گیاه را نیز در نظر گرفت. در جاهایی که کشاورز دارای منابع مختلف آب با کیفیتهای مختلف باشد، توصیه میشود که برای آبشویی در دورههای کلیدی حساس به شوری محصول خود، برنامهریزی بنماید. اکثر محصولات زراعی در مراحل سبز شدن و گیاهچهای نسبت به شوری بسیار حساس هستند (به عبارت دیگر در اوایل فصل رشد). معمولاً وقتی که گیاه این مراحل را پشت سر بگذارد، تحمل به شوری آن افزایش یافته و میتواند در شرایط شوری بالاتر به خوبی رشد کند. بنابراین، میتوان از آبهای با کیفیت در اوایل دوره رشد (مراحل رشدی حساس به شوری) و از آبهای شورتر در مراحل بعدی رشد (اواسط تا انتهای فصل رشد) بهرهبرداری
کرد. همچنین میتوان پس از برداشت محصول، آبشویی را با آب با کیفیت انجام داد تا نمکها به انتها و یا زیر منطقه ریشه منتقل شده و زمین برای کشت بعدی آماده گردد. معمولاً اواخر فصل پاییز و فصل زمستان زمان مناسبی برای انجام آبشویی است، زیرا که احتمالاً آب بیشتری برای کشاورز فراهم است. ولیکن، شرایط هر مزرعه یا باغ خاص است و کشاورز باید شرایط خاک، محصول، زهکشی، کیفیت و مقدار آب فراهم و سیستم آبیاری مزرعه یا باغ خود را در نظر بگیرد و بعد اقدام به آبشویی مناسب نماید.
توصیه میشود که زمان اقدام برای آبشویی را همزمان با دورهای که مقدار نیتروژن خاک (بقایای کودی) و بقایای آفتکشها در خاک حداقل هستند، هماهنگ بشود. لذا از این نظر نیز اواخر پاییز و زمستان احتمالاً زمان مناسبی برای آبشویی نمکها به زیر منطقه ریشه باشد.
نیاز آبشویی را میتوان در یک مرحله یا چند مرحله انجام داد. یعنی اگر برای کاهش شوری به حد مورد نظر 100 سانتیمتر آب مورد نیاز باشد، میتوان آن را در یک نوبت ( 100 سانتیمتر)، دو نوبت ( 50 سانتیمتر در هر نوبت) یا چهار نوبت (هر نوبت 25 سانتیمتر) انجام داد.
تحقیقات متعدد نشان داده است که آبشویی در چند نوبت کارآیی و راندمان بسیار بالاتر و بهتری در اصلاح خاکهای شور نسبت به آبشویی در یک نوبت دارد. بنابراین توصیه میشود که کشاورزان در صورت امکان، آبشویی را در چند مرحله انجام دهند.
یکی از روشهای مطلوب آبشویی این است که نیاز آبشویی در طول فصل رشد محصول و همراه با آب آبیاری انجام گردد. به عبارت دیگر، کشاورز به صورت کنترل شده با هر بار آبیاری محصول، نیاز آبشویی را نیز در نظر گرفته و به آب آبیاری اضافه مینماید. به طور کلی، نمکها تحت شرایط آبیاری با دورههای کوتاهتر (فواصل آبیاری کوتاهتر و در نتیجه، تعداد دفعات بیشتر آبیاری) به طور مؤثرتری آبشویی میشوند. با بالا نگه داشتن میزان رطوبت خاک در بین دو آبیاری، غلظت نمکها به طور مؤثری در منطقه ریشه رقیق میشود، و در نتیجه، خطرات شوری برای محصول کاهش مییابد. ولیکن، استراتژی فوق وابسته به کارآیی سیستم آبیاری است. اکثر سیستمهای آبیاری سطحی (غرقابی یا فارویی) نمیتوانند طوری کنترل شوند که کمتر از 8 تا 10 سانتیمتر آب در هر نوبت آبیاری کنند، و لذا به طور کلی مناسب این روش کنترل و مدیریت شوری نیستند. از طرفی، به دلیل تلفات آب آبیاری و راندمان پایین آبیاری در سیستمهای آبیاری سطحی، نیاز آبشویی تا حد زیادی تأمین میگردد. اما سیستمهای آبیاری بارانی و سیستمهای آبیاری کم فشار (مانند قطرهای و بابلر) بهترین کنترل را برای مدیریت شوری به روش فوق (تعداد دفعات بیشتر آبیاری با کمترین تلفات آب) فراهم میسازند. بنابراین، کشاورزانی که از این نوع سیستمها استفاده نماید، با این روش نیز میتوانند آبشویی را در اراضی خود انجام دهند.
5-1- توصیه های متفرقه در آبشویی:
ممکن است حتی با به کار بردن نیاز آبشویی، شوری خاک مزرعه به تدریج افزایش یابد. لذا بهتر است که هر از چند مدت، شوری خاک مزرعه اندازهگیری و بررسی شود. اگر لازم باشد که مقدار آب مورد نیاز برای آبشویی کم شود و یا مقادیر کافی از آب آبیاری در اختیار نباشد، راهکارهای زیر را میتوان در نظر گرفت:
1 - انتخاب گیاهان متحمل به شوری
2 - استفاده از روشهای آبیاری با راندمان بالا
3 - افزایش راندمان سیستم آبیاری و کاهش پرت آب از چاه تا مزرعه و در مزرعه
4 - در صورت وجود شکاف و ترک در خاک، یکنواخت کردن خاک توسط شخم
5 - یکنواختسازی و تسطیح خوب اراضی، باعث افزایش راندمان مصرف آب و آبشویی میشود. علاوه بر آن، تسطیح خوب اراضی راندمان مصرف نهادههای دیگر، مانند بذر و کود را نیز افزایش میدهد.
توصیههای کودی مناسب برای کاهش اثرات سوء شوری؛ میتوان به کود آنتی سالت، انواع کودهای هیومیک اسید و اسپارتان اشاره کرد، که بهتر است زیر نظر کارشناس مربوطه مورد مصرف قرار گیرد.