شوری خاک وضعیتی است که در آن غلظت نمک های محلول در آب بیش از حد زیاد است. اکثر محصولات کشاورزی به مقادیر زیاد نمک حساس هستند و شوری خاک منجر به کاهش نرخ رشد و بازدهی محصول می شود. مطالعات اخیر نشان می دهد که شوری خاک در سراسر جهان در حال افزایش است که با تغییرات آب و هوایی و رشد جمعیت تشدید می شود. پرداختن به این موضوع برای مدیریت کشاورزی پایدار و امنیت غذایی بسیار مهم است.
تجمع نمک در ناحیه ریشه یا سطح خاک منجر به از بین رفتن حاصلخیزی خاک و تغییر خواص خاک می شود. در نتیجه بر عملکردهای محیطی خاک و توانایی آن برای حمایت از رشد گیاه تأثیر مضری می گذارد. شوری خاک مصرف آب و محدودیت ظرفیت آب را در خاک محدود می کند که باعث رواناب سطحی و فرسایش و در نتیجه منجر به تخریب خاک خواهد شد.
شور شدن خاک باعث تغییر یا حتی اختلال در خصوصیات طبیعی بیوشیمیایی خاک می شود. بنابراین بر توسعه کشاورزی و رفاه اکولوژیکی تأثیر می گذارد. در صورت عدم کنترل شوری این وضعیت می تواند در دراز مدت به یک مشکل اجتماعی-اقتصادی و سلامت انسان تبدیل شود.
علل شوری خاک
شوری خاک در حال حاضر اجتناب ناپذیر بوده و می تواند ناشی از عوامل بسیاری باشد که می توان آنها را به دو گروه اولیه و ثانویه دسته بندی کرد.
1. شوری اولیه
شوری اولیه اشاره به ذخایر نمکی طبیعی دارد که در طول زمان از طریق فرآیندهای زمین شناسی مانند هوازدگی سنگ ها ایجاد می شود. در طول دوره های طولانی، نفوذ آب شور می تواند در مناطق ساحلی ناشی از افزایش سطح دریا و رسوبات رخ دهد.
2. شوری ثانویه
شوری ثانویه تا حد زیادی نتیجه فعالیت های انسانی است و به دلیل پاکسازی زمین، استفاده بیش از حد از کودهای مصنوعی، مدیریت ضعیف زمین و شیوه های آبیاری ناکارآمد رخ می دهد.
مکانیسم های دخیل در شوری خاک
عواملی مانند توپولوژی زمین، موقعیت مکانی و توزیع بارندگی خارج از کنترل کشاورزان هستند اما می توانند باعث افزایش شوری خاک شوند. از سوی دیگر، شوری می تواند ناشی از شیوه های کشاورزی ضعیف باشد. اغلب اوقات شوری خاک نتیجه ترکیبی از هر دو عامل است.
1. شوری زمین های خشک
پاکسازی زمین برای کشاورزی، شامل حذف گیاهان بومی و جایگزینی آنها با گیاهانی با ریشه کم عمق برای کشاورزی، منجر به کاهش جذب آب توسط پوشش گیاهی می شود. این آب اضافی از طریق خاک به آب های زیرزمینی تخلیه می شود و سطح آب را بالا می برد. این حرکت، به نمک محلول اجازه می دهد تا از طریق افق های خاک از جمله ناحیه ریشه و حتی تا لایه سطحی بالا برود. هنگامی که آب تبخیر می شود، نمک در خاک باقی می ماند.
2. شوری ناشی از آبیاری
به طور مشابه، سیستم های آبیاری ضعیف می توانند آب مازادی ایجاد کنند که به آب های زیرزمینی تخلیه می شود و سطح آب را بالا می برد. این امر به این دلیل اتفاق می افتد که محصولات معمولاً نمی توانند منبع کامل آب آبیاری را جذب کنند و مازاد آب حاصله همان واکنش زنجیره ای را ایجاد می کند که در شوری زمین های خشک مشاهده می شود.
تاثیرات کلی شوری خاک چیست؟
اگرچه تحمل نمک در گونه های گیاهی متفاوت است، اما نتیجه همیشه یکسان است، استرس اسمزی و تولید گونه های اکسیژن فعال (ROS) که محصولات جانبی فیزیولوژیکی سلول ها هستند. این شرایط، جذب مواد مغذی را کاهش می دهد و خطر سمیت یونی را افزایش می دهد که بر رشد گیاه تأثیر می گذارد و بازدهی محصول را کاهش می دهد.
علاوه بر این، به دلیل اثرات شوری بالا، مناطقی که گیاهان از بین رفته اند (خاک لخت) آسیب پذیر و در معرض فرسایش قرار می گیرد. خاک های بیش از حد آبیاری شده نیز خطر رواناب را افزایش می دهند. این امر می تواند باعث آسیب زیست محیطی قابل توجهی شود زیرا رواناب حاوی کود می تواند به سیستم های رودخانه ختم شود یا به اقیانوس سرازیر شود و بر اکوسیستم ها تأثیر بگذارد. در نهایت، شوری خاک می تواند باعث ایجاد مشکلات دیگری مانند خوردگی ماشین آلات کشاورزی شود که بار مالی غیر ضروری به کشاورزان وارد می کند.
پنج راهکار کنترل و کاهش شوری خاک
استراتژی های زیادی برای کنترل و کاهش شوری خاک استفاده می شود و بسته به عوامل اجتماعی، محیطی و اقلیمی منطقه در سطح جهانی متفاوت است. به عنوان مثال، استراتژی های مدیریتی بین زمین های کشاورزی دیم و آبی متفاوت خواهد بود. استراتژی های مدیریتی زیر شامل طیف وسیعی از بهترین تکنیک های کشاورزی پایدار است که می توانند در مناطق مختلف در سراسر جهان آزمایش شوند.
1. سیستم های آبیاری و زهکشی کارآمد
سیستم های آبیاری پایدار با استفاده از آب تمیز بهترین راه حل برای مقابله با شوری خاک در نظر گرفته می شود. از منظر زیست محیطی، سیستم های آبیاری که مصرف آب را کاهش می دهند در رفع کمبود آب و شکستن چرخه شوری خاک نقش اساسی دارند.
2. اصلاحات خاک و شرایط شیمیایی
خاک های با شوری بالا به دلیل وجود بیش از حد برخی از مواد معدنی، در جذب مواد معدنی گیاهی اختلال ایجاد می کنند. زئولیت ها و گچ معمولاً در کشاورزی برای کاهش این مشکل استفاده می شوند، زیرا نرخ تبادل یونی بالایی دارند و نمک ها را در خاک های با شوری بالا جذب می کنند.
3. تناوب زراعی
جایگزینی گیاهان حساس به شوری با گونه های مقاوم به شوری بر اساس تناوب فصلی یکی از راه حل های دیگر برای مقابله با شوری خاک است. علاوه بر این، برخی از گونه های گیاهی ممکن است به حل این مشکل کمک کنند. به عنوان مثال در حالی که حبوبات نمک دوست نیستند، بسیاری از آنها می توانند شوری و pH خاک را کاهش دهند و در عین حال جذب نیتروژن را افزایش دهند.
4. کود ضد شوری
یکی از کارآمدترین و بهترین روش‌های کاهش شوری خاک استفاده کود ضد شوری مخصوص است. کودهای ضدشوری یا همان آنتی سالت ترکیباتی هستند که منجر به کاهش EC و همان شوری خاک شده و میتوانند بازدهی زراعت و باغات را افزایش دهند.
در واقع اگر EC خاک شما زیر ۲ باشد خاک شما شوری ندارد. اگر عدد شوری ۴ باشد ۳۰ درصد از بازدهی شما کاهش پیدا می‌کند و اگر EC زمین شما ۶ باشد ۵۰ درصد از محصول شما از بین می‌رود. در واقع اگر شما هیچ کاری نکنید و تنها شوری زمین را کاهش دهید منجر به افزایش ۳۰ تا ۵۰ درصدی بازدهی کشت خود خواهید شد. (به یاری خدا)
5. احیای پوشش گیاهی
همانطور که قبلا ذکر شد، شوری ثانویه می تواند از پاکسازی زمین و جایگزینی گیاهان بومی ریشه عمیق با گیاهان با ریشه کم عمق حاصل شود. کشت مجدد گیاهان بومی در مناطق تحت تأثیر شوری یک راه ساده و بسیار مؤثر برای کاهش تجمع نمک در خاک سطحی است.
آیا شوری خاک می تواند به گیاهان آسیب بزند؟
پاسخ گیاهان مختلف به شوری متفاوت است. همانطور که گفته شد دو مکانیسم اصلی تأثیر شوری بر گیاهان، اثر اسمزی و سمیت است. اثر اسمزی زمانی رخ می دهد که غلظت نمک در خارج از غشای ریشه از غلظت درون ریشه فراتر رود. این مسئله توانایی گیاهان را برای استخراج آب از خاک محدود می کند، که به نوبه خود منجر به پژمردگی می شود.
از طرف دیگر جذب آب توسط گیاه یک عمل فعال است که توسط کانال های آبی خاص در سلول های ریشه انجام می شود. جذب فعال آب همراه با پمپ های استخراج یون فعال بر روی سلول های ریشه، غلظت کل یون را در بافت های گیاه افزایش می دهد. گیاهان روش های مختلفی برای سازگاری با افزایش غلظت یون دارند که شامل ذخیره یون های اضافی در سلول های خاص یا شستشوی نمک ها از طریق دفع آب از برگ ها است. به همین دلیل است که در بسیاری از موارد اثر نمک با نوک برگ سوخته قابل مشاهده است.
شوری عمدتاً با کاهش پتانسیل اسمزی بر میکروارگانیسم ها تأثیر می گذارد که باعث کاهش فعالیت آنها و تغییر ترکیب جامعه میکروبی می شود. این تغییرات پیامدهایی در تجزیه مواد آلی خاک دارد. مطالعات اخیر از دست دادن کربن آلی خاک (SOC) از خاک های شور در سراسر جهان را به دلیل کاهش رشد گیاهان و کاهش فعالیت میکروبی که باعث کاهش ورودی SOC و افزایش انتشار کربن باقی مانده از این خاک ها می شود، پیش بینی کرده است. این تحقیق نشان می دهد که خاک های شور می توانند تا 17 درصد از ذخیره SOC خود را از دست بدهند که می تواند تا 3.99 تن برسد.
تأثیر شوری خاک بر محصولات کشاورزی
پیامدهای شوری خاک در مزرعه قابل مشاهده است که اغلب از طریق رشد ناهموار محصولات و ایجاد رسوبات سفید نمک در سطح خاک مشهود است. مشکلات خفیف شوری با رنگ سبز آبی در گیاهان در حال رشد مشخص می شود. در محصولات غلات یا علوفه ای که در مناطق شور رشد می کنند، لکه های بایر و گیاهان کوتاه قد ممکن است ظاهر شوند. گستردگی و شیوع لکه های بایر (بخش هایی از مزرعه بدون پوشش گیاهی) می تواند نشان دهنده غلظت نمک در خاک باشد. در مواردی که سطح شوری به اندازه کافی بالا نیست که باعث ایجاد لکه های بایر شود، قدرت رویشی نامنظم ممکن است در ظاهر محصول ظاهر شود.
شوری متوسط، به ویژه هنگامی که به طور یکنواخت در سطح مزرعه توزیع می شود، اغلب می تواند مورد توجه قرار نگیرد، زیرا منجر به آسیب آشکار فراتر از رشد ممانعت شده نمی شود. برگ های گیاهانی که در خاک های مستعد شوری رشد می کنند، در مقایسه با برگ های معمولی، کوچک تر هستند و رنگ سبز آبی تیره تری از خود نشان می دهند.
گیاهان در خاک های متاثر از نمک اغلب شبیه گیاهانی هستند که تنش رطوبتی (خشکسالی) را تجربه می کنند. سمیت عناصر خاص، مانند سوختگی لبه یا نوک برگ، معمولاً منحصراً روی گیاهان چوبی تأثیر می گذارد. در عین حال، گونه های غیرچوبی می توانند سطوح مشابه یا بیشتر از این عناصر را بدون آسیب ظاهری در برگ های خود جمع کنند.
کودهای مفید برای کنترل شوری خاک کدامند؟
کودهای زیستی با ارائه مزایایی مانند بهبود حاصلخیزی خاک، افزایش دسترسی به مواد مغذی، محافظت در برابر عوامل بیماری زای خاک، افزایش تحمل نسبت به تنش های زیستی و غیر زیستی و کاهش آلودگی محیطی در مقایسه با کودهای کشاورزی، رویکردی پایدار برای بهبود خاک ارائه می کنند.
امروزه یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های کشاورزی در ایران، شوری خاک‌ها است. به طوری که تقریبا ۹۰ درصد خاک های کشور ما از مشکل شوری برخوردارند. شوری خاک مانع جذب آب و مواد مغذی توسط گیاهان شده و باعث کاهش عملکرد کشاورزی می‌شود.
برای مقابله با این مشکل، روش‌های مختلفی مانند استفاده از سیستم‌های آبیاری مناسب و اصلاح ساختار خاک وجود دارد. یکی از راهکارهای مؤثر، استفاده از کود ضد شوری است که با کاهش اثرات منفی شوری، شرایط بهتری برای رشد گیاهان و افزایش تولید محصولات کشاورزی فراهم می‌آورد.
طبق تحقیقات و برسی های انجام شده استفاده از 10 تا 15 درصد کود کلسیمی باعث کاهش 30 درصدی شوری خاک در مناطق خشک و نیمه‌خشک شد. و این اعداد میتوانند شواهدی بر اهمیت خیلی بالای کود ضد شوری باشند.
نحوه تشخیص خاک شور
اول از همه باید نشانه های یک خاک شور را بدانیم و بفهمیم که آیا خاک زمین ما شور است یا نه؟
نشانه های ابتدایی شوری خاک:
۱. لکه‌های سفید روی سطح خاک
۲. سفت و محکم شدن خاک
۳. خشکی خاک
۴. زرد شدن برگ‌ها و سوختگی
۵. کاهش رشد گیاهان
۶. افت عملکرد محصولات
وباید اشاره کنیم که این ها فقط چند نشانه کوچک از شوری خاک است و دقیق ترین روش تشخیص شوری خاک، آزمایش خاک است.
در آزمایش خاک، فاکتوری به نام EC ( قدرت تبادل یونی خاک ) وجود دارد. اگر این فاکتور عدد ۲ و کمتر از ۲ را نشان دهد یعنی خاک ما شور نیست. و اگر عددی بیشتر از ۲ را نشان دهد، یعنی خاک ما شور است و اگر این عدد ۶ باشد خاک ما بسیار شور است.
حال اگر خاک ما شور باشد، یعنی EC آن ۴ باشد، این خاک ۳۰ درصد بازدهی ما را کاهش می دهد. و اگر ۶ باشد می تواند ۵۰ درصد بازدهی ما را کاهش دهد و اگر اینطور باشد خیلی از محصولات ما اصلا رشد نمی کنند.
و نکته جالب این است که اگر ما از هیچ کود استفاده نکنیم و تنها بتوانیم شوری خاک را کاهش دهیم، می توانیم بازدهی خود را تا ۵۰ درصد ارتقا دهیم.
کود ضد شوری چیست؟
کود ضد شوری به انواعی از کود ها گفته می شود که با هدف کاهش اثرات منفی شوری خاک طراحی شده‌اند. این کودها میتوانند از طریق روش‌های مختلف مانند بهبود ساختار خاک، کاهش اثرات منفی نمک‌ها، یا کمک به جذب بهتر آب، اثرات شوری را کاهش دهند.
تاثیر کود ضد شوری روی خاک
۱. کاهش اثرات شوری بر ساختار خاک
شوری بالای خاک می تواند تاثیرات جبران ناپذیری روی خاک داشته باشد. به طوری که باعث سفت شدن خاک، کاهش تهویه و ظرفیت نگهداری آب شود. سدیم موجود در خاک های شور باعث تضعیف پیوندهای خاکی می‌شوند و ساختار خاک را تغییر می‌دهند.
از این رو استفاده از کود ضد شوری که حاوی کلسیم بالایی هستند در زمین ها و باغ ها، باعث بهبود ساختار خاک می شود. حال چرا کلسیم موجود در این کود ها مهم است؟ زیرا کلسیم با یون‌های سدیم جابه‌جا شده و خاک را به حالت متراکم‌تر و مقاوم‌تر در برابر شوری تبدیل می‌کند.
۲. کاهش شوری خاک
کود های ضد شوری حاوی ترکیبات خاص و منحصر به فردی هستند که میتوانند میزان شوری خاک را کاهش دهند. این کودها معمولاً حاوی ترکیبات کلسیمی، منیزیمی یا دیگر عناصر هستند که توانایی کاهش میزان سدیم و سایر نمک‌های مضر در خاک را دارند. همانطور که در قسمت قبلی اشاره کردیم، پتاسیم موجود در این کود با سدیم موجود در خاک جابجا شده و شوری خاک را کنترل می کند.
مطالعات نشان داده‌اند که استفاده از کودهای کلسیمی می‌تواند شوری خاک را تا 30 درصد کاهش دهد. این کاهش شوری نه تنها به بهبود شرایط خاک کمک می‌کند، بلکه باعث افزایش توانایی جذب آب و مواد مغذی توسط گیاهان نیز می‌شود.
۳. افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک
یکی از مخرب ترین و آسیب زا ترین ویژگی خاک های شور کاهش ظرفیت نگهداری آب در خاک است. شوری خاک باعث می شود که خاک نتواند به درستی آب را در خود ذخیره کرده و دچار کمبود آب شود. و علت آن این است که نمک‌ها باعث تبخیر سریع آب از سطح خاک می‌شوند.
کود ضد شوری با بهبود ساختار خاک و کاهش اثرات منفی نمک‌ها، میتوانند ظرفیت خاک برای نگهداری آب را افزایش دهند. این ویژگی به گیاهان کمک می‌کند تا آب بیشتری جذب کرده و در شرایط خشک و شور، بهتر رشد کنند.
۴. تقویت میکروارگانیسم‌های خاک
یکی از انواع کود های ضد شوری، کود های ارگانیک هستند. این کود ها می توانند با بالا بردن فعالیت میکروارگانیسم‌ها، باعث بهبود کیفیت خاک شوند. این میکروارگانیسم‌ها نقش مهمی در تجزیه نمک‌ها و مواد آلی دارند. این فرآیند می‌تواند به کاهش شوری خاک کمک کرده و محیطی مناسب برای رشد گیاهان ایجاد کند.
۵. کاهش مصرف آب
با کاهش شوری خاک، ظرفیت خاک در نگهداری آب افزایش پیدا می کند و گیاهان به راحتی میتوانند آب را جذب کرده و نیاز به آبیاری اضافی کاهش می‌یابد.
۶. افزایش تولید محصول
بهبود شرایط خاک و کاهش شوری می‌تواند منجر به افزایش تولید محصول در زمین‌های کشاورزی شود.
انواع کود ضد شوری
-
کودهای ارگانیک:
کودهای ارگانیک مانند کمپوست‌ها و کودهای حیوانی، می توانند به بهبود ساختار خاک و آفزایش ظرفیت خاک در نگهداری از آب کمک کنند. مطالعات نشان داده است که استفاده از ۵ تن کمپوست در هکتار، می‌تواند میزان شوری خاک را تا 25 درصد کاهش دهد.
-
کودهای شیمیایی:
کود های شیمیای معمولا حاوی ترکیبات خاصی هستند که می توانند شوری خاک را کاهش دهند. به عنوان مثال، استفاده از کلسیم می‌تواند به کاهش تأثیرات سدیم در خاک کمک کند.
-
کودهای بیولوژیک:
یکی از انواع دیگر کود های ضد شوری، کود های بیولوژیک یا زیستی هستد. این کودها شامل میکروارگانیسم‌هایی هستند که میتوانند با تجزیه نمک‌ها و مواد مضر، شوری خاک را کاهش دهند. لازم به ذکر است که برخی از منابع کود حیوانی حاوی مقادیر زیادی نمک هستند و اگر از آنها استفاده بی‌رویه شود، احتمال دارد که شوری خاک افزایش پیدا کند.
و از دیگر کود های مناسب برای خاک های شور می توان به کود های زیر اشاده کرد:
- کود گوگرد
- کود هیومیک اسید
- کود مرغی
- کود فسفات
- کود پتاسیم
چگونه می توانیم با شوری خاک مقابله کنیم؟
در حالی که نمی توانیم شوری خاک و افزایش شوری زمین را از بین ببریم، می توانیم تأثیر آن را از طریق مدیریت آبیاری کنترل و کاهش دهیم. در هر سیستم آبیاری، با توجه به جریان آب، شوری در یک مکان مشخص در نیمرخ خاک ایجاد می شود. هنگام استفاده از آبیاری غرقابی، حداکثر شوری در لایه های عمیق تر به دلیل خیس شدن جبهه، با کمترین شوری در سطح یافت می شود. علاوه بر این، در پایان هر سیکل آبیاری، خاک خشک می شود و نمک ها غلیظ می شوند که بر بازدهی محصول تأثیر نامطلوبی می گذارد. در آبیاری جویچه ای، نمک تمایل به تجمع در پشته های خاک دارد و بلافاصله روی ریشه گیاه تأثیر می گذارد.
اما، هنگام استفاده از آبیاری قطره ای، آب دقیقاً در دوزهای اندازه گیری شده به ریشه های گیاه می رسد. هنگامی که آب در مقادیر کنترل شده تامین شود، می توان آن را به طور موثرتری جذب کرد و باعث می شود آب کمتری تبخیر شود و لایه شور در سطح خاک تشکیل شود و از تجمع نمک در خاک جلوگیری شود. با آبیاری قطره ای، نمک ها در امتداد لبه های منطقه مرطوب خاک در حال گسترش جمع می شوند.
کمترین غلظت نمک در نزدیکی منبع آب، در حالی که بیشترین آن در سطح خاک و در مرکز حجم خاک خیس شده بین دو قطره چکان است. به عبارت دیگر، قطره نمک های با غلظت بالا را از ناحیه ریشه کنار می زند و دسترسی محصولات کشاورزی را به آب بدون نمک و شرایط مطلوب فراهم می کند. علاوه بر این، سیستم های آبیاری قطره ای را می توان برای رساندن کود مستقیم به ناحیه ریشه گیاهان طراحی کرد و مقدار کلی کود مورد نیاز را کاهش داد و از شور شدن بیشتر خاک جلوگیری کرد.
برای اصلاح شوری خاک چه کنیم؟
استفاده از میکروارگانیسم های خاص ساکن در ریزوسفر گیاه یا ساکن در ریشه های گیاه هالوفیتی، که دارای ویژگی های محرک رشد گیاه هستند، به عنوان یک استراتژی امیدوار کننده برای افزایش سازگاری گیاهان با شرایط تنش ناشی از شوری ظاهر می شود. این میکروب های مفید مرتبط با گیاهان می توانند ترکیبات زیر را تولید کنند:
- محافظت کننده های اسمزی
- آنتی اکسیدان ها
- آنزیم های ACC دآمیناز
- هورمون ها
- اگزوپلی ساکاریدها
- اسیدهای آلی
- اکسید نیتریک
- سیدروفورها
در عین حال، آنها می توانند افزایش در دسترس بودن مواد مغذی را افزایش دهند. نشان داده شده است که تلقیح گیاهان زراعی با چنین باکتری های محرک رشد گیاهان مقاوم به نمک (PGPB) باعث افزایش رشد گیاه و بازدهی محصول در خاک های شور می شود.
چشم اندازها در رابطه با شوری خاک
مطالعات اخیر روندهای مختلفی را در انباشت نمک در سراسر جهان نشان می دهد. این روندها ظرفیت کشاورزی را برای تامین تقاضای غذا در آینده برای جمعیت به سرعت در حال افزایش تهدید می کند. علاوه بر این، در نتیجه تغییرات آب و هوایی، در دسترس بودن آب و تخریب خاک، مناطق اصلی کشت امروزی ممکن است فردا به این اندازه حاصلخیز نباشند، در حالی که سایر مناطق تامین کننده اصلی مواد غذایی جهانی خواهند بود. این بر کل نقشه سیاسی و اقتصادی جهانی که امروز می شناسیم تأثیر می گذارد.
