خا کهای شور و سدیمی1
آنچه در این تحقیق می خوانید:
فصل اول: چگونگی پیدایش و گسترش خاکهای شور و سدیمی:
1- خاکهای شور و سدیمی در جهان
2- خاکهای شور و سدیمی در ایران
3- خاکهای شور و قلیا
4- دسته بندی سدیم موجود در خاک
5-عوامل شوری خاک
6-مبدأ و گسترش جغرافیایی خاکهای مبتلا به نمک
7- تشخیص مسائل شوری
فصل دوم: شیمی خاکهای شور و سدیمی و آب آبیاری
1-عوامل موثر در شور سدیمی شدن خاک و آب
2- اندازه گیری شوره
3- مکانیسم تنظیم کننده ی PH در خاکهای شور
فصل سوم: مشخصات خاکهای شور سدیمی و اثر آن برخصوصیات خاک ورشد گیاهان
1-طبقه بندی خاکهای شور و سدیمی در جهان
2-طبقه بندی خاکهای شور و سدیمی در ایران
3-تفاوت خاکهای شور و سدیمی
4-عکس العمل گیاه نبست به شوری
5-عوامل موثر بر تحمل گیاهان نسبت به شوری
6-تغذیه گیاه درخاکهای شور و سدیمی
فصل چهارم: کنترل و اصلاح خاکهای شور و سدیمی
1-روشهای آبیاری در ارتباط با کنترل شوری
2-اصلاح خاک (خاکهای سدیمی و خاکهای شور)
3- اصول اصلاح خاکهای شور و سدیمی
4- رسم منحنی های شوری وسدیم زدایی
5-اصلاح خاک بدون اضافه کردن مواد اصلاح کننده
6-پوشش های گیاهی مناسب جهت اصلاح و مقاومت در خاکهای شور
مقدمه
بر اساس آخرین آمار منتشر شده، بیش از 150 درصد زمین های ایران به نوعی تحت تاثیر شوری قرار دارند و متاسفانه طبق مشاهدات عینی، این رقم هر سال افزایش می یابد. زمین های کشاورزی به دلیل آبیاری با آبهای شور و بی توجهی به خصوصیات آنها در مدتی کوتاه، در معرض پیشروی قرار دارند. شوری در زمین های کشاورزی تا حدی پیشروی میکند که کشاورزان به ناچار زمین ها را رها می کنند. در زمین های رها شده نه فعالیت کشاورزی به سادگی میسر است و نه گیاهان مرتعی می روند. خطر عمده دیگران رویداد، فرسایش این نوع خاکهاست که به نوبه خود زیانهای دیگری به دنبال دارد.
اصلاح خاکهای متأثر از شوری سدیم به وسیله ی آبشویی اصلاح، توسعه سیستم زه کشی، کشت گیاهان با ریشه عمیق و یا استفاده از اصلاح کننده ها امکان پذیر است. داشتن دانش کافی درباره توسعه اراضی شور و سدیمی، خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی این خاکها، گیاهان مقاوم به شوری و غیره ما را در بهره وری بهینه از این زمین ها کمک می کند.
پروژه ی حاضر، حاوی مطالب مفیدی در جنبه های مختلف می باشد در ابتدا چگونگی پیدایش و گسترش خاکهای شور و سدیمی مورد بحث قرار گرفته است. در فصل دوم در مورد شیمی خاکهای شور وسدیمی آب آبیاری مطالبی اسائه گردیده است. در فصل سوم مشخصات خاکهای شور و سدیمی و اثر آن بر خصوصیات خاک و رشد گیاهان بحث گردیده است و بالاخره پس از بحث در مورد کنترل و اصلاح خاکهای شور و سدیمی در فصل چهارم ، منابع مورد استفاده ذکر گردیده است.
فرزانه میناوند
دانشجوی رشته مهندسی آب دانسگاه بین المللی امام خمینی(ره) قزوین
خرداد 1385
فهرست مطالب
عنوان
فصل اول: چگونگی پیدایش و گسترش خاکهای شور و سدیمی
1-1 خاکهای شور و سدیمی در جهان.........................................
1-2 خاکهای شور و سدیمی در ایران..........................................
1-3 خاکهای شور و قلیا...........................................................
1-4 دسته بندی سدیم موجود در خاک.......................................
1-5 عوامل شوری خاک...........................................................
1-6 خاکهای مبتلا به نمک _ مبدأگسترش جغرافیایی....................
1-7 تشخیص مسائل شوری....................................................
فصل دوم: شیمی خاک های شور و سدیمی و آب آبیاری....
2-1 عوامل موثر در شور و سدیمی شدن خاک و اب.................................
2-2 اندازه گیری شوری.......................................................................
2-3 مکانیسم تنظیم کننده PH در خاکهای شور Halomorphes....................
فصل سوم:مشخصات خاکهای شور و سدیمی و اثرآن بر خصوصیات خاک و رشد گیاهان .......................................
3-1 طبقه بندی خاکهای شور و سدیمی در جهان...................................
3-2 طبقه بندی خاکهای شور و سدیمی در ایران....................................
3-3 تفاوت خاکهای شور و سدیمی........................................................
3-4 عکس العمل گیاه نسبت به شوری..................................................
3-5 عوامل موثر در تحمل گیاه نسبت به شوری......................................
3-6 تغذیه گیاه در خاکهای شور و سدیمی.............................................
فصل چهارم کنترل و اصلاح خاکهای شور و سدیمی..
4-1 روش های آبیاری در ارتباط با کنترل شوری.....................................
4-2 اصلاح خاک(خاکهای سدیمی و خاکهای شور)...............................
4-3 اصول اصلاح خاک های شور و سدیمی........................................
4-4 رسم منحنی های شوری و سدیم زدایی....................................
4-5 اصلاح خاک بدون اضافه کردن مواد اصلاح کننده............................
4-6 پوشش های گیاهی مناسب جهت اصلاح و مقاومت در خاکهای کشور
فصل اول
گسترش خاکهای شور و سدیمی
1-1-خاکهای شور وسدیمی در جهان :
آبهای موجود در کره زمین دارای غلظت متفاوت نمک می باشند. تقریباً2/77 درصدآبهای سطحی زمین در مناطق یخچالی است.و 22%از آبهای کره زمین به صورت آبهای زیر زمینی است و هر دو از نظر اقتصادی قابل بهره برداری نمی باشد؛در نتیجه مقدار کمی از آب قابل استفاده باقی می ماند. (Todd/1970).
سطح ارضی کره زمین 2/13 میلیارد هکتار است که هفت میلیارد هکتار ،اراضی قابل کشت و 5/1 میلیارد هکتار تحت کشت می باشد.از اراضی تحت کشت میزان 34/0میلیارد هکتار(23درصد)اراضی شور و56/0میلیارد هکتار (37 درصد) خاکهای سدیمی میباشد.(szablocs/1989)
جدول 1-1گسترش خاکهای شور و سدیمی را در قاره های مختلف نشان می دهد. زمینهای شور و سدیمی حدود 13% از کل زمینهای قابل کشت جهان را تشکیل می دهد. ودر بیش از 100 کشور جهان وجود دارند.خاکهای شور و سدیمی نه تنها در مناطق خشک و نیمه خشک به وفور یافت می شوند،بلکه در سایرشرایط آب و هوایی، به دلیل حمل نمکها توسّط سیلابها و رسوبات بادی ،نیز یافت می شود.
جدول 1 -1 گسترش خاکهای شور و سدیمی در جهان (Szabolcs, 1979) اعداد جدول به میلیون هکتار می باشند.
|
قاره |
شور و سدیمی |
|
آمریکای شمالی |
755/15 |
|
آمریکای مرکزی و مکزیک |
965/1 |
|
آمریکای جنوبی |
163/129 |
|
آفریقا |
438/80 |
|
جنوب آسیای جنوبی |
11/85 |
|
آسیای مرکزی و شمالی |
686/211 |
|
آسیای جنوب شرقی |
983/19 |
|
استرالیا |
330/375 |
|
جمع کل زمینهای شور و سدیمی جهان |
430/901 |
واکنش شیمیایی مختلف بین بخش های محلول ،جامد و تبادل کننده ها وگازها توسّط تنجیTanji))نشان داده شد (شکل 1-1) تغییر در میزان آب خاک توسّط آبیاری ،بارندگی ویا تعریق و تعرق توسّط گیاهان ،باعث تغییر در موازنه های موجود در شکل 1-1 (به علت رسوب کردن ،تجزیه مینترالها و یا تشکیل جفت های یونی،جذب ویا دفع کاتیونی و تصعید و یا جذب گازها می شود به علاوه جفت های یونی و یونهای آزاد براحتی می توانند تحت تاثیر انتشار و یا انتقال (حرکت آب) جابجا شوند.
بررسی تاریخچۀ کشاورزی در جهان نشان می دهد که بدون در نظر گرفتن موازنه نمک آب و خاک و احداث زهکش ها، کشاورزی بخصوص در مناطق خشک و نیمه خشک، پیادار نمی باشد. مدت زمانی که سیستم کشاورزی بدون زهکشی کافی پایدار می ماند تابع هیدروژئولوژی منطقه و مدیریت آب می باشد. تجمع نمک از خاک و منطقه رشد ریشه بستگی دارد. مدیریت کشاورزی پایدار به علت محدودیتهای اقتصادی کافی نبدون آموزش مدیریت صحیح و قوانین لازم در مورد بهره وری از آب، آب بها و اثرات زیست محیطی آبیاری محدود گردیده است.
1-2 خاکهای شور و سدیمی در ایران
ایران دارای وسعتی معادل 1648800 کیلومتر مربع است که 16 درصد آن را کوههای با ارتفاع بیش از 2000 متر و 3 درصد آن را زمینهایی با ارتفاع بین 1000 تا 2000 متر از سطح دریا تشکیل می دهد. مناطق مهم فیزیوگرافی ایران عبارتند از: کوههای زاگرس، کوههای البرز، دشت مرکزی، دشت کنارۀ دریای خزر و بالاخره دشت خوزستان و سواحل جنوبی. غالب زمینهای کویر لوت از ماسه و سنگ پوشیده شده است در صورتی که کویر نمک نمکزار است. با استثنای فصول زمستان و بهار که مقداری بارندگی در این دو کویر دریاچه ها و اراضی باتلاقی فصلی را تشکیل می دهد، در سایر اوقات سال کاملاً خشک است.
غالب نزولات جوی در ایران به صورت باران است به استثنای مناطق کوهستانی که به صورت برف است. بارندگی غالباً در اواخر پاییز ، زمستان و اوایل بهار می بارد. متوسط بارندگی سالیانه از 50 میلیمتر در کویر تا بیش از 1600 میلیمتر است و بیش از 90 درصد کشور در منطقه خشک و نیمه خشک قرار دارد. تبخیر سالیانه از 700 میلیمتر در کناره دریای خزر تا بیش از 4000 میلیمتر در کویر و جنوب شرقی استان خوزستان است.
جدول 1-2 توزیع نزولات جوی در ایران
|
نزولات جوی سالیانه(mm) |
|
مساحت اراضی |
|
|
کیلومتر مربع |
درصد | ||
|
50> |
115000 |
|
7 |
|
100-50 |
103800 |
|
6 |
|
200-100 |
285000 |
|
17 |
|
300-200 |
465000 |
|
28 |
|
500-300 |
370000 |
|
23 |
|
1000-500 |
130000 |
|
8 |
|
1000< |
180000 |
|
1 |
تغییرات دما در ایران به علت وضعیت پستی و بلندی و عرض جغرافیایی، دامنه وسیعی دارد. در خوزستان هنگام تابستان دما تا 50 سانتی گراد می رسد و در زمستان دمای بسیاری از نقاط در شمال غرب ایران به 20- درجه سانتی گراد می رسد.
از مهمترین مشکلات کشاورزی در ایران، شوری اراضی است. مشکل شوری به خاطر زیاد بودن تبخیر از سطح خاک، بارندگی کم، پستی و بلندی های زمین ها، آبیاری با آب دارای کیفیت نا مناسب و سنگهای مادری است عوامل فوق باعث به وجود آمدن شوره زارهای زیادی گردیده است. جمعاً 18 میلیون هکتار و یا ده درصد خاکهای ایران را خاکهای شور و سدیمی تشکیل می دهد که از این مقدار 7 میلیون هکتار باتلاقهای شور کویر لوت و کویر نمک می باشد.مساحت خاکهای شور و خاکهای وابسته به آن در ایران بیش از 25 میلیون هکتار می باشد. در اکثر خاکهای فلات مرکزی کمتر از خاکی است که فاقد املاح فوق باشد. گاهی مقدار نمک بصورت غالب است و گاهی گچ و گاهی آهک.
در شور شدن این خاکها گاهی یون منیزیم نیز نقش مهمی ایفا نموده و حتی مقدار آن از کلسیم بیشتر می شود. بنابراین برای تعیین SAR نمی توان نقش یون منیزیم را برابر یون کلسیم در نظر گرفت. در چنین شرایطی رابطه SAR و ESP چندان با واقعیت خاک صدق نمی نماید. اندازه گیری و تعیین سدیم تبادلی نیز امری مشکل و پیچیده است.
1-3 خاک های شور و قلیا:
خاکهای شور و قلیا Halomorphic Soils خاکهای درون منطقه ای Intrazonal بوده، از خاک های شور Saline و قلیاAlkali مرکب باشد. اراضی وسیعی در ایران را این خاک ها پوشانیده، یا استعداد ان را دارد. که پس از آبیاری بی رویه و بدون تعبیه یک سیستم زهکشی، بدان تبدیل شود. این خاک ها با ترکیبات شیمیایی متفاوتی تقریباً در کلیه مناطق خشک و نیمه خشک وجود داشته، از دیرباز مورد نظر انسان بوده است.
در باره خاک های شور وقلیا مطالعات فراوانی در کشورهای مختلف صورت گرفته و سازمان بین المللی یونسکو UNESCO نیز از سال 1952 مطالب جالبی تحت عناوین مختلف ولی مربوط به مناطق خشک منتشر کرده است که آخرین و جامع ترین آن به صورت یک کتاب جامع و بین المللی در مورد آبیاری و زهکشی مناطق خشک و نیمه خشک با توجه به مسئله شوری و قلیا در سال 1972 منتشر می شود.
خاکهای شور از مشخصات عمده مناطق خشک بوده، هر چه اقلیم خشک تر باشد، شوری خاک بیشتر است.تشکیل خاکهای شور و قلیا در همه جا به یک منوال صورت نمی گیرد و مثلاً خاکهای شور ایران اغلب به علت تخریب و هوادیدگی، سنگ های رسوبی شور و یا آب سفره های آب زیر زمینی تشکیل شده و می شود.
رسوب املاح در خاکهای مختلف با نوع خاصی از پستی و بلندی همراه است و به طور کلی زمین های شور و قلیا همیشه در نقاط پست مانندمسیل، دلتا، تراس های رود خانه ای یا دریاچه ای وجود دارد. سفره آب زیر زمینی در این مناطق نیز چندان عمیق نبوده، صعود شعریه ایrise Capillary تبخیر آب را در سطح خاک ممکن می سازد. در این اراضی، هرزآب یا آبدوی سطحی Runoff قابل توجه نیست و افت یا خیز سطح ایستایی آب زیر زمینی نیز در حیطه تبخیر و تعرق است.
شدت تبخیر و تعرق سالیانه در مناطق خشک و نیمه خشک ایران تا سه هزار میلی متر و بیشتر از آب بالغ می شود ولی باران سالیانه، بندرت از سیصد میلی متر تجاوز می کند. اگر عمق آب زیر زمینی در حدود 2 تا 3 متری از سطح خاک باشد. شرایط جوی به نحوی است که می توان تا 2700 میلی متر در سال از آب سفره زیر زمینی را از سطح خاک یا برگ گیاهان تبخیر کند. چون اکثر آب های زیر زمینی سطحی ایران شور است لذا پس از تبخیر شوری آب به خاک افزوده می شود و بتدریج آنرا از حیز انتفاع ساقط می سازد. بنابراین تعبیه یک سیستم زهکشی مناسب که از بالا آمدن آب جلوگیری کرده، ضمناً آب اضافی خاک را انتقال دهد، در کلیه پروژه های عمرانی چنین مناطقی بایستی در نظر گرفته شود تا نتایج سو گذشته تکرار نشود.
آب های طبیعی انواع ترکیبات محلول را در خود دارند و تبخیر و تعرق، سبب تغلیظ آب زیر زمینی و افزایش املاح کم محلول مانند کانی های رسی، سیلیس، سزگوئی، یا افق سیمانی شده Cemented Horizon مشاهده می شود. کربنات ها، سولفات ها، کلرورها و نیتراتهای فلزات قلیائی و قلیائی خاکی در محلول خاک، شوره یا پوسته سطح زمین و آب زیر زمینی متمرکز می شود.
تبخیر آب های سطحی، زیر زمینی، دریا و دریاچه ها مهمترین عامل رسوب املاح و تشکیل گچ و آهک بوده، نکات زیر در این مورد قابل توجه است:
1- غلظت بحرانی آب زیر زمینی_
عبارت از غلظت آبی است که چون در اثر صعود شعریه ای به سطح خاک برسد، آنرا شور سازد. این غلظت بسته به نوع املاح متفاوت است. مثلاً اگر املاح آب زیر زمینی بطور عمده از کلرور و سولفات باشد،غلظت بحرانی در حدود 2 تا 3 گرم در لیتر ولی در مورد املاح سدیم، حد غلظت بحرانی به 7/0 تا یک گرم در لیتر تنزل می کند. اگرشوری آب زیر زمینی از ارقام فوق تجاوز نکند، اغلب خاک خوبی تشکیل می شود که امکان کشت و زرع گیاهانی چون پنبه، جغندر قند و نیشکر در آن وجود دارد ولی اگر غلظت املاح از حدود مذکور تجاوز نماید. بتدریج شور شدم Salinization و قلیائی شدن Alkalization خاک آغاز شده، حاصلخیزی خاک کاهش می یابد.
2-عمق بحرانی آب زیر زمینی_
عبارت از عمقی است که از آن آب می تواند تحت تاثیر نیروی شعریه ای به سطح خاک صعود هر چه غلظت املاح در آب زیر زمینی بیشتر باشد، عمق بحرانی نیز بیشتر می شود. معمولاً با غلظتهای 10 تا 15 گرم در لیتر که در خاکهای مناطق خشک ایران یافت می شود، عمق بحرانی در حدود 2 تا 5/2 متری از سطح خاک است. عمق بحرانی تابعی از شدت تبخیر نیز هست و با رابطه زیر که از آن کوودا Kovda (1968) است، مشخص می شود.
Y=170+8T + 15
-
سدیم در خاک به دو صدرت وجود دارد:
1-سدیم تبادلی: سدیم مانند کاتیونهای دیگر جذب رس و هوموس می شود البته قدرت جذب آن کمتر از کلسیم و منیزیم است. سدیم در مجاورت آب به صورت هیدراته در آمده و عامل بالا رفتن pH خاک می شود هنگامیکه مقدار سدیم تبادلی بیش از 20 درصد کل کاتیونها (یا از 80 میلیگرم درصد گرم) تجاوز نماید خاک را سدیمی می نامند.
خاکها از نظر سدیم می توان به سه قسمت تقسیم نمود:
خاکهای فقیر از سدیم:در این خاکها مقدار سدیم تبادلی کمتر از 15 درصد کل کاتیونهای تبادلی است.
خاکهای شور و سدیم دار: در این خاکها مقدار سدیم بین 15 تا 20 درصد کل کاتیونها است.
خاکهای سدیم دار واقعی: در این خاکها، یون سدیم بیش از 30 درصد کل کاتیونها ست. در مواقعی که یون سدیم بیش از 50 درصد خاک به حالت پراکنده در آمده و پخش می گردد . در این حالت سدیم، عامل تخریب ساختمان خاک می باشد.
2-سدیم محلول: قسمت مهمی از سدیم بصورت نمکهای کلرور سدیم استثنائاً بصورت کربنات و بیکربنات و سولفات سدیم در خاکهای شور مشاهده می شود املاح کلرور سدیم در فصل گرم و خشک در سطح خاکهای شور، ورقه های نازک و پوکی تولید می نمایند(اطراف دریاچه قم و رضائیه)
1-5 عوامل شوری خاک
طبق محاسبات و نظریات متخصصان FAO(1994) خاکهای شور در جهان مساحتی بین 260 میلیون و 340 میلیون هکتار را به خود اختصاص داده اند. علل شوری وجود کلرورها، سولفاتها، کربناته ها و سایر املاح در خاک می باشد. منشاء شوری در خاک را می توان به چند عامل مربوط دانست:
1-منشاء دریایی
بالا آمدن آب در اثر جزر و مد و پر شدن برکه های سواحل نزدیک دریاها یکی از عوامل شور شدن اراضی مجاور می باشد بدیهی است محدوده خاکهایی که به این طریق شور می شوند در مقایسه با خاکهایی که از طرق دیگر شور می شوند کمتر است.
2-منشاء زمین شناسی
معمولاً نهشته های دریایی متعلق به دوران سوم، الیگوسن_ میوسن از املاح شور و آهک و گچ غنی هستند. نهشته های فوق پس از عقب نشینی اقیانوسها، دریاها و در اثر عوامل تکتونیک و حرکات پوسته خارجی زمین، به صورت کوهها مخصوصاً به صورت تپه ماهورها منظره مناطق خشک را تحت الشعاع خود قرار داده اند. تپه های گنبدی شکل فوق العاده فرسایش پذیر هستند. در اثر فرسایش، شیارها و کانالهای کوچک و برزگی به صورت موازی با شیب در سطح تپه ها ایجاد گردد. مواد و ترکیبات تپه ها توسط سیل و طوفان بحرکت در آمده و تمام اراضی تحت نفوذ خود را که ممکن است کیلومترها دورتر از آن باشد به خاکهای شور و گچی و نمکی تبدیل نماید.(مناطق دشتی اطراف دریاچه قم)
3- منشاء آتشفشانی
گازهای کلرور و مخصوصاً گوگرد همراه با گدازه های آتشفشانی در هنگامیکه آتشفشانها فعالیت دارند در شوری خاک نقش مهمی ایفا میکنند.
4-منشاء فرسایش بادی
بادهای کم و بیش سریع که بروی برکه ها و دریاهای کم عمق عبور می نمایند قطرات و ذرات نمک را با خود حمل نموده و پس از طی مسافتی این ذرات را روی خاکهای غیر شور ریخته و خاکها را شور می نمایند Gaucher(1975) این فرایند در شمال خلیج قره بغاز باعث شور شدن قسمتی از خاکهای جمهوری آسیای مرکزی شده است.
1-6 خاکهای مبتلا به نمک
خاکهای مبتلا به نمک در مناطق خشک و نیمه خشک، یعنی در مناطقی که میزان بارش در آنها برای نیازهای تبخیری و تعرقی گیاهان کافی نیست، وجود دارند. در نتیجه نمک از خاک آبشویی نمی شود و در مقادیر مضری برای گیاهان در خاکها تجمع می یابد. اما، در هر حال مسائل مربوط به نمک محدود به مناطق خشک و نیمه خشک نیست؛ بلکه این مشکل می تواند در مناطق نیمه مرطوب نیز تحت شرایط مخصوص به خود توسعه یابد.
مبدأ و گسترش جغرافیایی
خاکهای مبتلا به نمک اغلب در زمینهای تحت آبیاری به وجود می آیند. برآورد مقدار زمینهای تحت آبیاری مبتلا به نمک در ایالات متحده، به ویژه در 17 ایالات غربی آن، 5 میلیون هکتار است. یک بررسی جدید نشان می دهد که یک سوم تمام زمینهای تحت آبیاری جهان ( حدود 70 میلیون هکتار) ممکن است با مشکلات ابتلا به نمک درگیر باشند. اگر مسائل حاصل از نمک در اراضی غیر آبیاری مناطق نیمه خشک و مرطوب، محصولات گلخانه ای، مواد زاید معادن و زباله نیز به این ارقام افزوده شوند، ابعاد مسئله حقیقتاً محسوستر خواهد بود.
سه منبع اصلی طبیعی شوری خاک را تخریب کانیهای خاک، بارش اتمسفری و نمکهای فسیل(نمکهایی که از محیطهای دریایی یا دریاچه ای قدیمی مانده اند) تشکیل می دهند. فعالیت بشر از قبیل آبیاری و استفاده از آبهای کاملاً شور یا مواد زاید صنعتی نیز باعث افزایش نمک در خاک می شود.
1-6-1 تخریب کانیها
منبع نهایی تمام نمکهای خاک همان سنگها و کانیهای موجود در قشر زمین هستند که نمکها در طول زمان در اثر هوازدگی شیمیایی و فیزیکی از آنها آزاد شده اند نمکهای محلول در مناطق مرطوب توسط آب برای نفوذی به اعماق پایینتر نیمرخ خاک انتقال می یابند و نهایتاً به اقیانوسها یا دریاهای داخلی وارد می شوند. در مناطق خشک عمل آبشویی عموماً موضعی تر است. و در چنین وضعی نمکها به علت کمبود بارندگی تبخیرو تعرق زیاد و یا توپوگرافی تجمع حاصل می کنند.
بدون آبشویی املاح ، تخریب درجا[1] در کانیهای اولیه ممکن است به تدریج تا حد خطرناکی به تجمع نمکها ی محلول منجر می شود؛ وای چنین حالتی به ندرت اتفاق می افتد نمکها در اثر هوازدگی به طور مداوم از خاکهای مناطق خشک آزاد می شوند. به طور مثال کانیکهای مافیک[2] (کانیهای تیره و غنی از آهن و منیزیم) که در خاکهای مناطق خشک متداول اند اگر به مقدار کافی موجود باشند, این کاینها می توانند غلظت نمک را در آبهای کند نفوذ تا مقدار 3 تا me5 در لیتر افزاریش دهند. کانیها به ندرت به طور هماهنگ (به نسبت واقعی ترکیب خود) محلول می شوند. آنها ابتدا محلولترین ناخالصی را آزاد می کنند. و بنابراین یک کانی حاوی کلسیم و منیزیم زیاد ممکن است ابتدا مقادیر قابل ملاحظه ای از سدیم و پتاسیم به داخل محلولهای نفوذ کننده آزاد کند. آبی که سبب هوازدگی کانیها می شود، معمولاً به قدری است که می تواند مقادیر زیاد نمکهای محلول حاصل را به نقاط دیگر حمل کند.
1_6_2 نمکهای فسیل
نمکهایی که به نمکهای فسیل معروف اند قادرند که مقادیر قابل ملاحظه ای شوری حتی به داخل مقادیر کم آب خاک وارد می کنندو این موضوع توسط گزارشهای پروژه آبیاری ولتون موهاک[3] آریزونا ارائه شد که بعد از آبیاری سطح آب زیر زمینی در دره کوچکی که بر رسوبات نمکی قرار گرقته بود به علت ریزش آبهای شور زیر زمینی به داخل رودخانه گیلا[4] بالا آمد. کشاورزانی که در مجاورت سراشیب این رودخانه در نواحی مکزیکائی[5] زراعت می کردند هنگامی که آب شورتر سبب از بین رفتن محصولات زراعی تحت آبیاری آنها شد، مورد خسارت شدید قرار گرفت.
نمکهای فسیل در مواقعی که ذخایر آبی یا ساختمانهای انتقال آبی بر رسوبات شور قرار می شوند همچنین قادرند که وارد محلول شوند. ذخایر آبی لیک مد[6] در پشت سر هوور[7] واقع در جنوب ایالت نوادا بر رسوبات گچی قرار گرفته اند انحلال این گچ سبب افزایش شدید شوری آب در روخانه کلورادو[8] شده است
1_6_3 نمکهای اتمسفری
میزان قابل ملاحظه ای از نمکها همچنین قادرند از طریق اتمسفر به هر ناحیه ای وارد شوند اگر چه بارش درون بری خودنسبتاً عاری از نمک است، ولی در مواقع قطرات باران در اطراف هسته منقبض نمک یا ذرات گرد و غبار تشکیل می شود غلظت کم نمک در باران ممکن است در نزدیکی ساحل دریا 50 تا mg200 در لیتر شود اما به سرعت کاهش می یابد. و در قاره ها فقط به چند میلی گرم در لیتر می رسد الگوی دقیق کاهش به چگونگی عوارض محلی و شرایط آب و هوایی بستگی دارد و با ترکیبات باران تغییر می کند. نمکهای موجود در باران نزدیک سواحل دریا در مقادیر سدیم، کلرید و منیزیم غنی هستند اما در باران درون بری سولفاتها و بیکربناتهای کلسیم و منیزیم غالب می شوند. مقادیر نمکی که از اتمسقر به مناطق خشک و نیمه خشک افزوده می شود در سال ممکن است فقط به چند کیلوگرم در هکتار برسد اما مقادیری که در طول مدت دهها تا هزاران سال وارد خاکها می شود. می تواند قابل ملاحظه باشد رستنیها در چنین مناطقی طبیعتاً با بارش ورودی متعادل می شوند و نمکها در میانگین عمق رطوبی خاک به تجمع تمایل پیدا می کنند این نمکها را حتی در غلظتهای نسبتاً زیاد به خصوصدر مواقعی که بارندگیهای شدید رخ می دهد و یا هنگامی که فعالیت بشر در توازن سالیانه آب باعث تغییراتی می شود می توان خاک را آبشویی کرد. چنین تغییراتی در تشکیل تراوشات نمکی در بعضی بوته زارهای تحت کنترل و در مراتع بیش از حد چرانیده استرالیا در مناطق تحت آیش گرم تابستانی گندم در مشرق ایالات مونتانا و در ایالات های داکوتا سهیم هستند. سرعتهای ورود نمک و تبخیر و تعرق در تراوشات نمکی ارز سرعتهای آبشویی یا جریان آب در سرا شیب بیشتر است.
1_7 تشخیص مسائل شوری
1_7_1 پارامترهای تشخیصی
مسائل شوری موجود یا بالقوه معمولاً با استفاده از تجزیه آب آبیاری زه آب یا تجزیه عصاره های به دست آمده از خمیر یا گلهای خاک اشباع شده تشخیص می دهند. هنگام نفسیر تجزیه های آب آبیاری زه آب باید به خاطر داشت که غلظت نمک محلول خاک به هنگام استخراج آب توسط گیاهان با افزایشهایی که به طور همزمان در نسبت به جذب سدیم (SAR) انجام می شود افزایش می یابدو آبهای آبیاری با مقادیر بالایی از SAR ممکن است شرایط را برای ایجاد خاک شور فراهم آورد حتی اگر مقادیر SAR زه آب آنها به دلیل پدیده تبادل یونی در ستون خاک فوقانی در سطح پایینی باقی بماندو
پارامترهای اصلی پیش بینی شده در مسائل شوری عبارت اند از رسانندگی الکتریکی (EC) و SAR به علاوه تجربه بور در مناطقی که این عنصر دیده شده یا گمان می رود مسئله ساز باشد باید انجام شود برای درختان میوه خص و توتها، تجزیه سدیم، کلر و لیتیم را در هر زمانی که آب بالقوه خطرناک با شرایط بالقوه خطر ناک در خاک وجود داشته باشد باید در نظر گرفت.
1_7_2 شرایط شوری
ملاک متداول تشخیص شرایط شوری، معمولاً رسانندگی الکتریکی(EC) عصاره های اشباع تهیه شده از خمیر یا گلهای اشباع شده خاک است. تقسیم سنتی خاکهای شور و غیر شور در رسانندگی الکتریکی گل اشباع شده برابر 4 میلی مهو بر سانتی متر (4mmho/cm) تعیین شده است. ولی، در سالهای اخیر کمیته واژه یابی انجمن خاک شناسی امریکا پیشنهاد کرده است که این حد به 2 میلی مهو بر سانتی متر کاهش یابد زیرا تعداد بسیاری از درختان میوه، سبزیها و گیاهان زینتی هستند که در شرایط شوری با رسانندگی الکتریکی(EC) گل اشباع شده بین 2 تا 4 میلی مهو بر سانتی متر خسارت می بینند.
به علاوه با تاکید روز افزون در زمینه ((جواب گویی)) مدیریت با شیوه اداره شوری پیشنهاد شده که سعی شود آب بسیار کمتری از درون خاک گذرانده شود تا مقدار کمتری اّب شور به شبکه های رودخانه ای با لایه های آبده زیر زمینی برگردانده شود. این عمل به تجمع مقادیر زیادید از نمک در افقهای زیرین خاک می انجامد. در چنین شرایطی مخزن ذخیره نمک خاک گسترده می شود. به طوری که حتی تغییراتی مختصر در مدیریت آب باعث می گردد در نقاطی که قبلاً تنها مشکلاتی جزئی وجود داشت اکنون مسائل جدی برگشت شوری مشاهده گردد.
مقادیر EC تقریباً 80 درصد آبهای مورد استفاده در غرب ایالات متحده کمتر از 5/1 میلی مهو بر سانتی متر است [4] ولی این آبها قبل از آنکه به صورت زه آب از منطقه تحتانی ریشه گیاه خارج شود معمولاً 2 تا 20 برابر غلیظ می شوند. از این رو EC زه آب ممکن است به اندازه 2 تا 20 برابر بیشتر از آب آبیاری خود باشد. با بیشتر شدن درجه غلظت در منطقه ریشه، حتی هنگامی که از آبهای آبیاری نسبتاً خالص استفاده می شود مشکلاتی به وجود می آید آب آبیاری یا آب باران با غلظتهای کم نمک نیز ممکن است مقادیر معتنابهی از شوری پس مانده خاک را روی زمین بار دیگر توزیع کرده مسائل جدی را در زمینه شوری در مناطقی با تجمع قابل توجه زه آب به وجود آورد.
1_7_3 شرایط سدیمی
علاوه بر تشخیص شوری که بر پایه اندازه گیری های EC انجام می شود، SAR آب آبیاری یا SAR محلول خاک، یا ESP خود خاک در پیش بینی وجود شرایط سدیمی خاک به کار می روند. ملاک گذشته برای تشخیص شرایط سدیمی و غیر سدیمی عبارت بود از درصد سدیمی قابل تبادل (ESP) مساوی 15 یا بیش از 15 درصد CEC خاک، اما به علت وجود خطاهای بالقوه متعدد در تعیین CEC و ESP سنتی، حالتهای بسیاری نیز وجود دارد که مقادیر ESP اندازه گیری شده به طور جدی خطا باشد. در نتیجه و همچنین به منظور کاهش زمان و هزینه تشخیص، کمیته واژه یابی انجمن خاک شناسی آمریکا پیشنهاد کرده است که نسبت به جذب سدیم(SAR) در عصاره اشباع برای توصیف صفات اختصاصی خاکهای سدیمی به کار رود گرچه ESP و SAR از لحاظ عددی دقیقاً با هم مساوی نیستند.
برای سهولت کار، چنین مقرر شد که عدد 15 به عنوان خط جدا سازی شرایط سدیمی و غیر سدیمی در نظر گرفته شود. همان طور که در حد شوری (با رسانندگی الکتریکی) بیشتر به عنوان زنگ خطر کلی در نظر گرفته می شود تا به عنوان عددی صرفاً خاص، مقادیر SAR نیز در گستره کلی 10 تا 20 را باید بالقوه خطرناک تلقی نمود و موضع را باید با توجه با شرایط مدیریت پیش بینی شده دقیقتر بررسی کرد مقادیر بزرگتر SAR و (ESP) را می توان در خاکهای کم رس یا در خاکهای حاوی مقادیر کم کانیهای بارس متورم(اسمکتیت) تحمل کرد. مقادیر SAR کمتر را می توان برای خاکهای دارای رس زیاد، به ویژه اگر حاوی مقادیر متوسط تا زیاد کانیهای اسمکتیت باشند، تحمل کرد.
اگر قرار باشد شرایط بالقوه خطرناک خاک سدیمی از روی تجزیه آب آبیاری یا زه ارزیابی گردد، تغییر SAR را در جهت افزایش غلظت سیستم خاک (به دلیل انتقال آّب) باید در نظر گرفت.
با غلیظ شدن آب افزوده شده به منطقه ریشه ار ( 2 تا 20 برابر)، که بر اثر خروج مداوم آب و همراه با رشد گیاه صورت می گیرد. مقادیر SAR محلولهای همان خاک به ترتیب از 5/1 تا 5/4 برابر افزایش می یابد حتی اگر همزمان با این امر از کانیهای کربناتی یا تبخیر شدنی هیچ گونه رسوبی ایجاد نشود چون در مدت جریان آب به درون خاک رسوب و انحلال کانی نیز به طور معمول مشاهده می شود، پیش بینی مقادیر SAR محلول خاک از روی مقادیر SAR آّب افزوده شده از پیش بینی سطوح EC تطبیقی حتی مخاطره آمیز است.
در سیستمهای اولیه طبقه بندی آب معمولاً گفته می شود که در سطح معینی از SAR آبهای حاوی غلظت زیاد نمک(با توجه به ایجاد شدن خاک سدیمی) از آبهای حاوی غلظت کم نمک خطرناکترند. ممکن است این موضوع در وهله اول ضد و نقیض به نظر برسد زیرا در اثر های سدیم تبادلی بر تورم کانی . کاهشهایی که به دنبال آن در زمینه نفوذ پذیری خاک به وجو می آید در غلظتهای کم نمک، در مقایسه با آبهایی با EC کمتر، به شکل آسانتری گرایش دارند تا بر طرفیتهای بافری خاک غلبه یابند و بنابراین سریعتر به ایجاد وضع سدیمی تمایل دارند از آبهای حاوی مقادیر شوری کمتر، حتی با داشتن مقادیر نسبتاً زیاد SAR، قبل از اینکه ESP تعادلی خاک آنقدر بالا رود که سبب مسائل ویژه خاکهای سدیمی را به وجود آورد می توان سالهای سال به طور موفقیت آمیز استفاده کرد.
1_7_4 دیگر مسائل شوری:
بور، کلرید، سدیم و لیتیم
برای محصولات زراعی حساس، اگر سطوح بور قابل حل از 1 تا 2 میلی گرم در لیتر
یا سطوح سدیم و کلرید از 20 تا 40 میلی گرم در لیتر (6/0 تا 7/1 میلی اکی والان در لیتر ) تجاوز کند چنین عنصرهایی را باید بالقوه خطرناک تلقی کرد. هرگاه مقادیر این گونه عنصرها در آبهای آبیاری در این محدوده قرار گیرد، برای تعیین اینکه آیا خطرهای بالقوه ای وجود دارد یا نه عملیات مدیریت و گونه های گیاهی را باید با دقت زیر نظر گرفت. در صورتی که خطر بالقوه ای وجود داشته باشد. برای حصول اطمینان از اینکه عملیات مدیریت آب و محصول سطح مواد حل شده سمی را زیر سطوح خطرناک نگاه می دارد باید دقیقاً ترکیبات محلول خاک و زه آب را پی گیری کرد.
[1] In_situ
[2] Mafic
[3] Weltom_Mohawk
[4] Gila River
[5] Mexicali
[6] Lake mead
[7] Hoover
[8] Colorado river
سلام
این مطلب برای من که بسیار مفید بود.
ممنون