رویان

بزرگترین مجله کشاورزی اینترنتی

رویان

بزرگترین مجله کشاورزی اینترنتی

خا کهای شور و سدیمی2

خا کهای شور و سدیمی2

فصل دوم

شیمی خاکهای شور و سدیمی و آب آبیاری

 2_1_ عوامل موثر در شور و سدیمی شدن خاک و آب

به طور کلی عوامل  موثر در شور و سدیمی شدن خاک و آب و هوا دیدگی کانیها،  رسوبات ثانویه، رسوبات موٌاد  معلٌق در هوا فعٌالیتهای بشر می باشد.

2_1_1_ هوادیدگی

اوٌلین عامل موثر در میزان نمک آبها و خاکها، پدیده  هوا دیدگی ژئو شیمیایی سنگهای موجود در سطح کره زمین می باشد. هوادیدگی یک پدیده خود به خودی است و باعث تبدیل کانیهای اولیه  به کانی های ثانویه دیگر می شود عوامل موثر در هوادیدگی ژئو شیمیایی عبارتند از: آب موجود در اتمسفر، اکسیژن و دی اکسید کربن. مواد آلی می توانند  باعث تولید دی اکسید کربن و اسید های آلی و در نتیجه باعث افزایش هوادیدگی  گردند.

اگر چه هوادیدگی پدیده ای دائمی است و در همه جا اتفاق می افتد ولی شدت آن تابع  آب و هوای منطقه است. آب علاوه بر تسهیل انتقال املاح، در حل کردن آنها نیز دخالت دارد.

2_1_2_ رسوبات ثانویه یا فسیلی

در طی دوران های مختلف زمین شناسی آب شور دریا مناطق وسیعی را در بر  گرفته است و این موضوع می تواند یکی از عوامل ایجاد نمک در خاکها باشد.

2_1_3_ فرو نشستهای جوی

موٌاد معلٌق در هوا، حاصله از دریا، می تواند هر سال در سواحل دریا 100 تا 200 کیلوگرم ورد مناطق دور از دسترس 10 تا 20 کیلو گرم نمک درهکتار به خاک اضافه کند میزان نمک اضافه شده توسط این پدیده می تواند به 10 تا 25 درصد کل نمک اضافه شده در اثر هوادیدگی برسد (Bresler et al. 1982).

2_1_4_ فعالیت بشر

توسعه صنعت باعث افزایش ازت و گوگرد در جو می شود و افزایش ازت و گوگرد در جو، باعث تولید بارانهای اسیدی شده، در نتیجه شدٌت هوادیدگی را افزایش می دهد آبیاری یکی دیگر از فعٌالیتهای بشر است که باعث افزایش املاح خاک می شود. تمام آبهای مورد استفاده برای آبیاری حاوی املاح هستند . در صورت در نظر نگرفتن نیاز آبشویی مناسب، باعث شوری اراضی می گردند.

2_2_1_ اندازه گیری شوری

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاکهای شور و سدیمی تابع مقدار و نوع نمک می باشد. اگر چه استفاده از حس گرها یا سنسورها جهت اندازه گیری شوری در مزرعه به طور روزافزون متداول می شود، ولی  اندازه گیری  قابلٌیت هدایت الکتریکی (ECe) عصارۀ اشباع  هنوز هم روش رایح در سراسر جهان است که در این جا به آن اشاره شده است.

اولین روش تعیین میزان املاح محلول، استفاده از تبخیر حجم معینی آب و یا عصارۀ خاک و اندازه گیری وزن موٌاد باقیمانده است به مقدار مواد باقیمانده اختصاراً TDS[1] گفته می شود و بر حسب میلی گرم در لیتر یا گرم در لیتر بیان می گردد. اگر چه این روش هنوز هم مورد استفاده قرار می گیرد، ولی معمولاً به جای  آن از اندازه گیری EC[2] استفاده می شود. قابلٌیت هدایت الکتریکی محلول،متناسب با غلظت یونها در محلول می باشد. یکی از واحدهای متداول هدایت الکتریکی در مسایل شوری  خاک mmhos می باشد که برابر با یک هزارم mhos است. در سیستم بین المللی واحدها[3] از واحد زیمنس (S) استفاده می شود اندازه گیری هدایت الکتریکی توسط دو الکترود صورت می گیرد. این دو الکترود موجود در محفظه[4] یا سلول قرار دارند. با استفاده از جریان الکتریسیته ای که بین الکترودها برقرار می کنند، مقاومت محلول موجود بین دو الکترود  اندازه گیری می شود. در پتانسیل الکتریکی ثابت، شدٌت جریان با مقاومت محلول رابطه عکس دارد و می تواند آن را به وسیله یک پل مقاومت  اندازه گیری کرد.هدایت عکس مقاومت می باشد. نتایج حاصله را معمولاً در ثابت محفظه یا سلول  ضرب نموده، نتایج را به صورت  EC یا (هدایت الکتریکی در واحد حجم از محلول بر حسب زیمنس بر متر، گزارش می دهند. به عنوان مثال اگر مقاومت محلول 2000 اهم باشد، هدایت الکتریکی آن 2000/1 (عکس اهم) یا 0005/0 موس است. مقدار زیمنس در خاکشناسی بسیار بزرگ است و در نتیجه از واحد میلی زیمنس بر سانتی متر mS/cm استفاده می کنند[5] اما به علٌت اینکه واحد طول سیستم بین المللی متر است. واحد توصیه شده برای EC دس زیمنس بر متر (d s m-1)  می باشد.

رابطه واحد های مختلف بیان کننده شوری به صورت زیر است:

dSm-1 = mS cm-1 = mmhos cm-1

همانطور که ذکر گردید یکی از این روشها، عصاره اشباع می باشد که:

از نسبتهای متفاوت خاک و آب می توان برای به دست آودن  عصارۀ نمونۀ خاک استفاده کرد. میزان آب در خاک در حال اشباع(درصد اشباع) تابع یافت خاک، سطح ویژه، رس و ظرفیت تبادل کاتیونی خاکها باشد(Merrill et al 1987)؛ به همین دلیل از روش مکش برای به دست آوردن عصاره اشباع بطور گسترده ای استفاده می شود.

عصارۀ اشباع  برای اندازه EC و سایر عناصر  محلول استفاده می شود(Richards, 1954)  اگر جه بدست آوردن عصارۀ خاک،  با استفاده از نسبتهای خاک به آب 1:1 و 1:2 و غیره ساده تر است، ولی ارتباط آنها با شرایط مزرعه کمتر از رطوبت اشباع می باشد. میزان EC خاک تابع دمای محلول می باشد. و با افزایش هر درجه سلسیوس (در دماهای بین 15 تا 35 درجه) یه میزان 2% افزایش می یابد. چون EC را در دمای 25 درجه سانتی گراد گزارش می دهند. (EC25)، در نتیجه تصحیح تقریبی دما به دو روش صورت می گیرد که یک روش آن در زیر آمده است:

EC25=ECt-0.02(t-25)ECt

ECt عبارت است از قابلیتهای هدایت الکتریکی محلول اشباع در درجه حرارت t

EC25=ECt * Ft

EC25 هدایت الکتریکی در دمای 25 درجه سلسیوس،ECt هدایت الکتریکی قرائت شده و Ft ضریب مربوط به تصحیح دما می باشد مقدار Ft را می توان از جدول 2_1 بدست آورد(U.S.Salinity Lab, 1954)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

2_2_2 اندازه گیری شوری و قلیابیت خاک( به روش علمی):

غالباً برای اندازه گیری PH از گل اشباع و برای اندازه گیری شوری و کاتیونهای محلول خاک، از عصاره اشباع استفاده می کنند. برای این منطور، ابتدا گل اشباع تهیه و حداقل یک شب به حال خود رها می کنند و سپس با کمک پمپ تخلیه عصاره اشباع تهیه می گردد.

در عصاره ی اشباع، هدایت الکتریکی(EC)  را قرائت و اگر مقدار آن از 4 دسی زیمنس بر متر (ds/m) تجاوز نماید خاک شور است و اگر PH  در گل اشباع از 5/8 تجاوز نماید خاک سدیمی و در محدوده ی 7.5 الی 8.5، خاکهای آهکی و شور قرار دارند. PH خاکهای آهکی و شور قرار دارند. PH خاکهای آهکی کشور ما غالباً در محدوده ی 7.8 تا 8.2 می باشد.

در صد رطوبت خاک در گل اشباع چنین محاسبه می شود:

100* وزن خاک خشک – وزن خاک مرطوب = SP

                      وزن خاک خشک

برای اندازه گیری غلظتهای کاتیونهای محلول(کلسیم، منیزیم، سدیم و پتاسیم) مستقیماً از عصاره ی اشباع خاک به شرح زیر استفاده می کنند:

1000* نرمالیته ورمین * حجم ورمین(میلی متر) = Ca + Mg (meg/100gn)

                 حجم عصاره (میلی متر)

غلظت سدیم یا پتاسیم محلول که با روش فلیم فتومتری قابل قرائت است به شرح زیر محاسبه می شود:

حجم عصاره(درجه وقت) * مقدار سدیم ازمنحنی استاندارد=(meg/lit)سدیم یا پتاسیم محلول

حجم اولیه عصاره اشباع                      23

درصدرطوبت در گل اشباع)sp*غلظت کاتیونهابرحسب میلیمتراکیوالنت درلیتر=(meg/100gr)مقدار کاتیونهای محلول

                                 1000

مقدار کاتیونهای تبادلی از طریق عصاره گیری با کمک استات آمونیوم یک نرمال و رساندن عصاره ها به حجم معین قابل محاسبه اس(مشابه تهیه نمونه ی خاک برای اندازه گریری ظرفیت تبادلی کاتیونی)

حجم نهایی عصاره * غلظت کاتیونها = مقدار تبادلی  و محلول (meg/100gr)

 

 


 

            وزن خاک خشک

برای اینکه تشخیص داده شود که خاکی سدیمی است یا خیر لازم است درصد سدیم تبادلی (ESP) آن اندازه گیری شود اندازه گیری ESP از دو راه امکان پذیر است یگی ازطریق رابطه زیر و دیگری از راه فرمول تجربی آزمایشگاه شور آمریکا.

ESP=

در حالتی که مقدار سدیم محلول و تبادلی  خاک بسیار بالا و یا ندازه گیری CEC خاک دشوار باشد درصد سدیم تبادلی خاک از رابطه تجربی زیر قابل محاسبه خواهد بود:

ESP=

که در آن SAR از رابطه زیر محاسبه می گردد:

SAR=

در ارتباط با مفهوم نسبت جذب سدیم (SAR)  ذکر این نکته ضروری است که جهت ارزیابی کیفیت آب آبیاری و یا استفاده از آن برای برآورد ESP خاک، این شاخص می بایست تصحیح و تعدیل گردد.

2_3_مکانیسم تنظیم کننده  p H  در خاکهای شور Halomorphes

خاکهای شور و سدیمی از املاح غنی هستند هنگامیکه املاح خاک از ترکیب اسیدهای قوی  با بازهای قوی حاصل می گردد (سولفاتها،کلرورها، نیتراتهای کلسیم، منیزیم و سدیم)  pH کمی قلیایی شده و مقدار آن از 5/8 بیشتر نمی گردد بعکس هنگامیکه نمک حاصله از اسید ضعیف(کربناتها) حاصل می گردد  pH به 10 می رسد در خاکهای شور یونهایی که در محلول خاک فراوان هستند عبارتند از Na+ , Mg2+ , Ca2+ , K+, SO42- , Cl- ,OH-, CO32-,HCO3- , NO3-  در بین یونهای فوق CO32- و HCO3- با  H3O+ ترکیب شده و پرتون جذب می کند

HCO3-  + H3O+      H2CO3 + H2O

CO32- + 2H3O+         H2CO3 + 2H2O

در این حالت تعادل یونیزانسیون تغییر یافته و باعث آزاد شدن یونهای OH- گردیده و در نتیجه pH افزایش می یابد. بنابراین هرچه کربناتها بیشتر pH بیشتر خواهد بود.

مجموع جبری واکنش فوق از قرار زیر خواهد بود. Bruckert et al (1994)

 (Alcalinite)Alc = ] HCO3-[ + 2 ] CO22-[ + 2] OH[ - - ] H[-

با قبول قانون توازن الکتریکی، قلیائیت یک محلول را می توان بطریق زیر نشان داد:

Alc = ] Na+[ + ] Ka+[ + 2] Ca2+[ + 2] Mg2+[ - ] Cl-[ - 2] SO4 2-[

بنابراین تغییرات pH در خاکهای شور تحت تاثیر فلیائیت و فشار گاز CO2 است یا:

pH = log Alc – log p CO2 + 7/82 ( Van beck_Van breemen 1973)

فشار  گاز CO2  فصلی یاعث تغییرات pH خاوهد بود. معهذا کاتیونهای خاک با CO2   ترکیب شده و pH را کنترل می نمایند. دو ظرفیتهای مانند Mg2+ و Ca2+ کربانتهایی را که حلالیت کمی دارند تولید نموده و از افزایش pH جلوگیری می نمایند. در حالیکه یک ظرفیتها مانند Ka+  و Na+، pH را افزایش می دهند. زیرا املاح کربناتها و بیکربناتها در محلول باقی مانده و در اثر هیدرولیز OH- ایجاد می نمایند. مثلاً در فشار گاز کربنیک برابر  2-10 آتمسفر در محلولی که CA2+ فراوان است pH در حدود 3/7 خواهد بود ولی بالعکس هنگامیکه Na+ فقط وجود دارد pH به 9 می رسد در نتیجه هر چه محلول رقیق تر گردد pH بیشتر خواهد بود.


 

[1] Total Dissolved Solids

[2] Electrical Conductivity

[3] System International d. Units (SI Units)

[4] Cell

[5]  Mho یک واحد ابداعی است و عکس واحد مقاومت نسبی ohm می باشد ولی در علم الکتریسته برای هدایت الکتریکی واحدی وجود دارد به نام Siemens که در همه حال می توان بجای mho بکار برد.

نظرات 0 + ارسال نظر
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد