بخشی از مقاله
مقدمه
خاک يکي از مهمترين منابع طبيعي و عوامل توليد است . روز به روز که بر تعداد جمعيت کره زمين افزوده مي شود و قدرت خريد مردم بالا مي رود و بشر مترقي مي گردد , توقعات انسان از اين منبع بزرگ طبيعي و عامل مهم توليد بيشتر مي شود .
شواهد نشان مي دهد , زمين از موقعي که مورد بهره برداري انسان قرار گرفته است , حاصلخيزي آن بر اثر عدم توجه و اقدامات نامناسب کاهش يافته است . انسان در بسياري از مناطق جهان بر اثر آبياري زياد با آب نامناسب و شور , باعث شور شدن سطح وسيعي از زمينهاي غير شوره شده است . منابع زيادي در دست است که در بسياري از کشورها منجمله هندوستان , پاکستان , مصر و ايران به ويژه از نيمه دوم قرن نوزدهم که آبياري شياري معمول شد , سطحهاي
وسيعي از زمينهائي که روزي از حاصلخيزترين خاکها بوده , بر اثر آبياري بي رويه با آبهاي نامناسب , حاصلخيزي خود را از دست داده و به کلي ويران و متروک شده است . همچنين زمينهاي باير و شوري که پشتيبان با هزاران زحمت و صرف هزينه زياد آنها را آباد و قابل استفاده کرده بودند , بر اثر عدم اطمينان عاملين بعدي از اصول صحيح کشاورزي , مجددا شور و ويران شده است .
يکي از ويژگيهاي مناطق خشک و نيمه خشک , که تقريبا اکثر نقاط ايران را شامل مي شود , شوري و سديمي بودن اراضي و منابع آبهايي است که براي آبياري مصرف مي شود . به عبارت ديگر وضعيت آب و هوايي در اين مناطق باعث شده است که دو عامل مهم در زراعات , يعني آب و خاک , از کيفيت چندان خوبي برخوردار نباشند . هنگامي که زارع با صرف هزينه نسبتا سنگين , چاهي را حفر مي کند و به آب نسبتا شور برخورد مي کند , همواره اين سوال براي وي مطرح است که آيا مي تواند اين آب را براي کشاورزي مصرف کند يا نه ؟ جواب اين است که اگر با آب شور به نحو صحيحي برخورد نشود سرانجام چيزي جز ناکامي به دنبال نخواهد داشت . بهره برداري از آب شور مستلزم اعمال روشهاي خاصي است .
اما براي اين روشها بدوا لازم است ماهيت مساله روشن گردد . هدف از تهيه اين مجموعه آشنايي و شناخت نسبي کيفيت آب آبياري در ارتباط با خصوصيات فيزيکي خاک به ويژه شور بودن خاک مي باشد .
شناسايي مسائل شوري در ايران
منابع آبي ايران محدود و کيفيت آن براي آبهاي سطحي 250 تا 7000 ميکروموس در سانتيمتر و تا 70000 ميکروموس در سانتيمتر براي آبهاي زير زميني است و از گذشته جهت فائق آمدن بر مشکلات شوري , محصولات مقاوم به شوري را کشت مي کرده اند . ايران با وسعتي حدود 164880 ميليون هکتار , 13% آن مناطق خشک , 61% نيمه خشک 17% نيمه مرطوب , 8% نيمه مرطوب وايل به مرطوب و 1% مرطوب است , و مقدار کم آبياري در اثر کمي باران در اراضي شور , عامل ديگر شور شدن است . 5/23 ميليون هکتار , يعني 1/14% اراضي ايران مشکل شوري دارند , که به 5 گروه تقسيم مي شوند .
1- ليتوسل آهکي متشکل از مارنهاي گچي و نمکي ( 3/0 ميليون هکتار )
2- خاکهاي شور و قليايي ( به وسعت 3/7 ميليون هکتار )
3- خاکهاي باتلاقي شور ( 2/8 ميليون هکتار )
4- بياباني و سيروزوم , توام با خاکهاي شور ( 6/2 ميليون هکتار )
5- رسي شور ( 1/5 ميليون هکتار ) که گروههاي 1 و2 جهت اصلاح خوب نبوده , و گروه 3 با بررسي زياد قابل اصلاح است و گروههاي 4 و 5 مناسبترين اراضي جهت اصلاح هستند .
نمک و مبناي آن
جمع شدن مقدار معيني از نمک محلول در قشر سطحي زمين که در اثر آن قشر خاکي صلاحيت خود را به عنوان محل رشد و نمو گياه از دست مي دهد , به شوري زاري معروف است و مهمترين نمکها از آنيونهاي و....... کاتيونهاي و.... است . در عمل سه کاتيون سديم , منيزيم , کلسيم و چهار آنيون باعث توقف بيولوژي مي شود و نمکهائي چون گچ و آهک آسيب عمده اي به گياه نرسانده ولي کربنات و بيکربنات , حتي گياه را نابود مي کند . در مورد مبناي دو نظريه است :
1- آزادي نمکهاي محلول , در نتيجه عمليات تجزيه و تخريب فاکتورهاي جوي روي سنگهاي آذرين .
2- ايجاد نمک بصورت گاز , بخار , مواد مذاب از کوههاي آتشفشان و ورود به دريا و انباشته شدن .
نقل و انتقال نمک در طبيعت
در اين مورد عوامل چند دخالت دارند .
1- فاکتور ژئولوژي :
تبخير درياچه هاي مناطق خشک , کويرهاي نمک وسيعي را بوجود آورده است , مانند کوير نمک در ايران ويا در اثر تخريب سنگهاي آذرين و تجمع آنها در يک محل , مانند کوير بزرگ ايران .
2- ژئوشيمي :
آبهاي زير زميني در حين بالا آمدن داراي فعل و انفعالاتي هستند که در نتيجه , گچ رسوب مي کند .
3- اثر ژئومورفولوژي:
در مناطق گرم و خشک در جلگه هاي پست و دشتهاي آلوويال ( دشت خوزستان ) و دره هاي پست و مصب رودخانه ها , آب تبخير شده , و لذا نمک در سطح زمين انباشته مي شود .
4- رودخانه ها و ساير آبهاي سطحي :
رودخانه ها در تمام مناطق آب و هوايي , نمکهاي محلول را از سرچشمه جمع آوري , و تا پايان مسير که به درياها , با تلاقها منتهي مي شوند , منتقل مي نمايند . در بين راه مقداري نمک در اطراف سيل گيرها و سيل خيزها انباشته مي شود .
5- اثر باد :
باد در دشت خوزستان ساليانه 50-20 تن نمک را از محلي به محل ديگر حمل مي کند و باد شديد , قطرات آب را از سطح اقيانوسها کنده و بصورت مه يا ذرات ريز به مناطق ساحلي ( سالانه 40-35 کيلوگرم نمک در هکتار ) وارد مي کند , مانند ناحيه استپي قفقاز روسيه .
6- عامل بيولوژيکي :
گياهاني , چون سالسولاها , 500 کيلو نمک در هکتار در اندام هوايي خود ذخيره مي کنند و بعد از مرگ هم در سطح زمين انباشته مي کنند . در اين مورد چهار گروه اصلي داريم :
گروه –A هالو فيتهاي تيپيک :
سالسولاهاي با برگهاي گوشتي آبدار که مصرف سولنچاکهاي داراي سطح آب تحت الارض بسيار بالايند , و آب را از طريق ريشه جذب و از ساقه و برگ به روي زمين مي آورد .
گروه –B هالوفيتهاي نيمه خشک :
مخصوص سولونچاکهاي با آب تحت الارض عميقند , چون گروه اول است , ولي شدت کمتري دارد .
گروه – C هالوفيتهاي خشک :
که درجه شوري ضعيف و آب تحت الارض عميقتر از 5 تا 7 متر را دارند .
گروه – D گرامينه ها و لگومينوزها :
که يونهاي خراب شده را به کمک تجديد بنا مي کنند .
7- شرايط آب و هوايي :
درجه حرارت بالا و رطوبت کم سبب کم شدن رطوبت نسبي شده که تبخير را بالا برده , و نمک را به سطح مي آورد مانند خوزستان .
پراکندگي انواع نمک از لحاظ آب و هوائي
1- حوزه کلريدي :
مخصوص مناطق شديدا کويري است و نمکهاي است , مانند خوزستان .
2- حوزه سولفات – کلريدي :
بسيار گرم , ولي رطوبت آن از کلريدي بيشتر است , مانند مناطق کويري تا نيمه کويري .
3- حوزه کلريد سولفاتي :
مناطق استپ که داراي باران بيشتري است .
4- حوزه سولفات کربناتي :
در ايران به شمال شرقي محدود شده و باران زياد و تبخير کافي در تابستان دارد .
ديناميک نمک در آب تحت الارض
اگر سرچشمه آب تحت الارض از سنگ آتشفشان باشد , غلظت املاح از 5/0 گرم در ليتر کمتر است , و آنيون شاخص است , ولي اگر آب به لايه هاي رسوبي برسد , بيکربنات فراوان مي شود . با کم شدن شيب زمين , غلظت 5-3 گرم در ليتر شده و حوزه نمکي سولفات کربنات خواهيم داشت و با ورود آب به جلگه سطح حوزه سولفات – کلريدي شده و رسيدن غلظت به 80-50-25 گرم در ليتر , نمک اصلي NaCl است و رسيدن به 150-100 گرم در ليتر , منطقه به شوره زار مي شود .
کلياتي راجع به خاکهاي شور و خاکهاي قليايي ( خاکهاي سديمي )
هر خاکي داراي مقداري نمک است , حتي در خاکهاي باصطلاح (( شيرين )) هم مقداري نمک وجود دارد . اما خاکي را مي گويند شور است يا شور شده است که مقدار نمکهاي مضر براي خاک و گياه در آن , از يک ميزان معيني که موجب نامرغوبي خاک و کاهش محصول ميگردد , تجاوز کرده باشد . خاکهائيکه ميزان
سديم تبادلي تا حد ضرر براي گياه باشد , خاک قليا و خاکهائي که هم از لحاظ ميزان املاح محلول و هم از لحاظ ميزان سديم تبادلي براي گياه مضر باشد , خاکهاي شور قليا ناميده مي شوند . اين خاکها در مناطق خشک و نيمه خشک که ميزان تبخير آن بيش از ميزان بارندگي است , يافت مي شوند , شوري و قليائي , قدرت حاصلخيزي خاک را کاهش مي دهد و ارزش آن را پائين مي آورد . خاکي که زياد شور و قليائي شده , حاصلخيزي خاک را کاهش مي دهد و
ارزش آن را پائين مي آورد . خاکي که زياد شور و قليائي شده , حاصلخيزي خود را به کلي از دست داده است , بطوريکه ديگر هيچ گياه زراعتي نمي تواند در آن برويد . خاکهاي شور و خاکهاي قليائي , خاکهائي است که تحت تاثير نامطلوب نمکهاي محلول قرار گرفته باشد . اين نمکها در درجه اول عبارتند از سديم ,
کلسيم , منيزيم , کلريد و سولفات و بعد پتاسيم , بيکربنات , کربنات نيترات . در خاکهاي شور , سديم بيشتر به صورت محلول وجود دارد , در صورتيکه در خاک هاي قليائي , سديم بيشتر جذب ذرات خاک ( جسم کلوئيدي ) شده که جدا کردن آن از جسم کلوئيدي خاک ( اصلاح خاکهاي قليائي ) کاري بس دشوار است .
نمکهاي خاک در اثر نفوذ آب شسته و به اعماق پائين تر انتقال پيدا مي کنند . نمکها در طي انتقال ممکن است در بعضي جاهها رسوب نموده و سرانجام همراه با جريان آب زيرزميني به درياها, درياچه ها و يا کويرها وارد مي شوند . عمل خارج شدن نمک از خاک را که به توسط آب صورت مي گيرد شسته شدن مي گويند .
گرچه شوري بيش از حد برخي از خاکها عمدتا به دليل کيفيت سنگ مادري مي باشد . ولي در شور شدن خاکهاي زراعتي اکثرا عوامل خارجي ديگر دخالت دارند . مجموعه اين عوامل باعث تجمع نمک در لايه سطحي خاک مي شود . شور شدن خاک در واقع عملي است که بر خلاف جهت شسته شدن صورت مي گيرد . يکي از عوامل بسيار مهمي که در شور شدن خاکها موثر است آبياري غير صحيح اراضي مي باشد .
شور شدن اراضي در اقليمهاي گرم و خشک چشمگير تر از اقليمهاي معتدل يا مرطوب است . زيرا در شرايط اخير ميزان بارندگي نسبتا زياد بوده و نفوذ مقدار زياد آب باعث شسته شدن نمکها از خاک مي گردد .
شکلهاي نمک در خاک
نمک به يکي از سه شکل زير در خاک ظاهر مي شود .
1- به صورت يونهاي حل شده در آب موجود در خاک ( محلول خاک )
2- به صورت کاتيونهاي جذب شده به سطح ذرات خاک ( داراي بار منفي مي باشند)
3- به صورت نمکهاي رسوب شده
بين کاتيونهاي موجود در محلول خاک و آنهائي که جذب ذرات خاک شده اند و نيز نمکهاي محلول رسوب شده در خاک يک تعادل ديناميکي بر قرار است .
محلول خاک سطح باردار(منفي)
نمکهاي رسوب شده (يونهاي محلول)
شکل (2-1) شکلهاي وجودي نمکها در خاک
ترکيب شيميايي نمک در خاک بستگي به منشاء اصلي آن دارد ( سنگ مادر , آب زير زميني , آب دريا , غيره ) ولي چرخه هاي متعدد شور و شيرين شدن خاک نيز در شکل اوليه آن تغيير زيادي به وجود مي آورد .
يکي از خصوصيات بارز خاکها شور بالا بودن غلظت يون سديم است . اگر چنانچه قسمت اعظم يونهاي محلول خاک را کلسيم يا مجموع کلسيم و منيزيم تشکيل دهد و غلظت يونهاي سديم کمتر از 5 درصد مقدار کل کاتيونها باشد به آن خاک شور گفته نخواهد شد .
غلظت سديم در خاکها معمولا کم است ولي مقدار آن در خاکهاي شور بيشتر از خاکهاي غير شور است . از طرف ديگر چنانچه آنيونها را در نظر بگيريم در محلول خاکهاي شور بيشتر از همه يون کلر و سولفات يافت مي شود . در صورتي که PH خاکهاي شور در حدود 8/6 باشد مقداري يون بي کربنات نيز در محلول خاک وجود خواهد داشت و اگر PH افزايش يابد بي کربناتها به کربنات تبديل مي شوند . البته بايد در نظر داشت که تا زماني که PH محلول خاک به 5/8 نرسيده است
مقدار تبديل بي کربنات به کربنات زياد نخواهد بود . با توجه به اينکه قابليت حل کربناتهاي قليائي خاکي و گچ نسبتا کم بوده و از طرف ديگر غلظت زياد نمک در محلول شور حلاليت آن را براي کربناتها و گچ کاهش مي دهد لذا اين مواد در محلول خاک رسوب نموده و باعث خارج شدن يونهاي از محلول مي گردد . قابليت حل نمک سديم و کلر بساير زياد است . از اين نظر قسمت اعظم يونها را در محلول خاکهاي شور سديم و کلر تشکيل مي دهد . در ضمن بالا بودن قابليت حل اين عناصر باعث مي شود که به راحتي همراه با آب شسته و از خاک خارج گردند . حال آن که يونهائي که قابليت حل شدنشان کم است به سختي شسته شده و اگر هم با شستشو از خاک خارج شوند يونهاي رسوب شده قبلي وارد محلول خاک شده و جايگزين آنها مي گردد.
خاک داراي اين خاصيت است که مي تواند کاتيونها را به خود جذب نمايد اين خاصيت به دليل اين است که سطح ذرات کلوئيدي خاک داراي بار منفي است و کاتيونهاي موجود در محلول خاک را به طرف خود جذب مي نمايد . توانائي خاک را در جذب کاتيونها ظرفيت تبادل کاتيوني گويند که با علامت اختصاري CEC نشان داده شده و بر حسب ميلي اکي والانت در هر 100 گرم خاک خشک توصيف مي گردد .
بين کاتيونهاي جذب شده توسط ذرات خاک و کاتيونهايي که در محلول خاک وجود دارند همواره يک تعادل ديناميکي بر قرار است . اگر چنانچه کاتيونهاي موجود در محلول خاک (a) بنا به دلايلي افزايش يابد , کاتيونهاي جذب شده به ذرات خاک (b) نيز خود را با آن تطبيق مي دهند به اين صورت که تعدادي از کاتيونهاي محلول , جذب ذرات خاک شده و تعادل جديدي به وجود مي آيد .
