مطالعه امکان استفاده از اسیدمعدنی یا گچ کشاورزی جهت کاهش تنش شوری خاک
چکیده
شوری خاک یکی از عوامل محدود کننده تولید بسیاری از محصولات باغی و زراعی در کشور ایران می‌باشد که سطح وسیعی از زمین‌های قابل کشت کشور را شامل می‌شود. از زمان‌های گذشته روش‌های مختلفی جهت کاهش اثرات تنش شوری خاک استفاده شده است که تاثیرات قطعی برخی از آنها به طور کامل اثبات نشده است. استفاده از گچ کشاورزی و ترکیبات گوگردی از جمله این روش‌ها می‌باشد. در این تحقیق به بررسی امکان تقلیل تنش شوری با استفاده از این دو ترکیب پرداخته شد تا در صورت مفید واقع شدن، به عنوان روش‌های ارزان و در دسترس جهت مقابله با تنش شوری خاک استفاده شود. بر اساس نتایج این پژوهش، خاک در عمق 15 تا 30 سانتی دارای اسیدیته قلیایی‌تر و هدایت الکتریکی بالاتری نسبت به خاک فوقانی می‌باشد که با کاربرد اسیدسولفوریک و گچ، این دو شاخص در حد قابل توجهی بهبود یافت. همچنین محتوای سدیم قابل جذب در این بخش از خاک با کاربرد این دو ترکیب در حد قابل توجهی کاهش یافته و به آستانه مناسب‌تری با شدت تنش پایین‌تر رسید.
واژههای کلیدی: تنش شوری، گچ، اسید سولفوریک، تغذیه معدنی
مقدمه
شوری خاک در ایران و بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک جهان عامل محدود کننده‌ی رشد و نمو گیاهان است. براساس آمار موجود، سطح کلی خاک‌های شور در اراضی ایران، 18 تا 25 میلیون هکتار برآورد شده است که به عبارتي 10 تا 15 درصد از مساحت کل كشور را شامل می‌شود (شهبازی و کیانی، ۱۳۷۷). شوري خاک‌ها يکي از مشکلات مهم مناطق خشک و نيمه خشک است. در اين مناطق به دليل کمبود بارندگي، اقليم خشک، بالا بودن شدت تبخیر و عدم آبشویی مناسب خاک، املاح در خاک تجمع می‌یابند. اين خاك‌ها محيط نامناسبي براي رشد گیاهان حساس بوده و کميت و کيفيت محصول را کاهش مي‌دهند (مومن پور و همکاران، ۱۳۹۵). تنش‌های محیطی از جمله فاکتور اصلی کاهش دهنده عملکرد بوده و هرساله میلیون‌ها دلار خسارت را در سراسر جهان به بخش کشاورزی وارد می‌سازند. خاک شور به خاکی گفته مي‌شود که غلظت املاح محلول در آن به قدري باشد که عملکرد گیاه را کاهش دهد، مشروط بر آن‌که سایر عوامل مانعي براي رشد محصول نباشد (مظلومی و همکاران، ۱۳۹۰). از این تعریف به خوبي استنباط مي‌شود که شوري اثرگذار بر فیزیولوژی گیاه است. بنابراین در دنیاي کشاورزي، شوري در سیستم مرکبی متشکل از خاک، آب و گیاه تعریف مي‌شود. بدین ترتیب، شرایط مساوي خاک با غلظت معیني از املاح محلول ممکن است براي یک گیاه، ایجاد کننده تنش شوری و براي گیاه دیگر غیر تنش زا باشد. کلرید سدیم[1] و سولفات ســدیم[2]، نمک‌های غالبی هستند که در مناطق شور یافت می‌شوند (مومن پور و همکاران، ۱۳۹۵). روش‌های متفاوتی برای تقلیل اثر شوری سدیمی در گیاهان وجود دارد. در این بین اصلاح بافت خاک از روش‌های مفیدی می‌باشد که از دیرباز بدین منظور از گچ، ترکیبات مختلف کلسیمی و گوگردی استفاده شده است. یکی از روش‌های کاهش اثر مضر سدیم و کلر و افزایش مقاومت گیاه، استفاده از تغذیه‌ی برگی برخی عناصر موردنیاز گیاه می‌باشد. با توجه به نقش مفید کلسیم و گوگرد در کنترل تنش و ایجاد مقاومت بیشتر در گیاه، در مقالات مختلفی به بررسی اثر تغذیه‌ای این دو عنصر در کاهش اثر تنش شوری پرداخته شده است (Greenway & Munns, 1980). طي ده سال تحقيقات مداوم در زمينه اصلاح خاك هاي شور- سديمي در ايالت كاليفرنيای آمریکا نیز مشاهده شد كه كاربرد گچ و گوگرد، سديم قابل تبادل خاك را کاهش داده و اثرات مطلوبي روي ويژگي هاي فيزیکي خاك دارد Kelley, 1951)). در مطالعه خاك‌های شور-سديمي در کشور پرتغال، مشاهده شد كه كاربرد گچ، درصد سدیم تبادلی خاک را كاهش و مقدار نفوذ و زه آب خروجي را افزايش مي دهد (Mann et al., 1982).
در يك مطالعه مزرعه‌اي به بررسي تاثير گچ، سولفات آلومینيوم و اسيد سولفوریک بر روي خاك‌هاي سديمي منطقه‌‌اي از هند پرداخته و نتيجه گرفتند كه اين سه ماده اصلاح كننده بازده تقريبا مشابهي در افزايش عملكرد جو داشته‌اند (Chand & Abrol, 1997).
نيك مرام (1363) اثر كاربرد مقادير مختلف گوگرد را در آذربايجان غربي بررسی نمود. نتایج تحقیق نشان داد که کاربرد شش تن در هکتار گوگرد، درصد سدیم تبادلی خاک، هدایت الکتریکی عصاره اشباع و pH را کاهش داده است.
لذا در این تحقیق تلاش می‌شود تا کارایی برخی مواد تغذیه‌ای ارزان و در دسترس (اسید سولفوریک و گچ کشاورزی) بر کاهش تنش شوری خاک مورد بررسی قرار گیرد.
بیان مسئله
شوری خاک در بسیاری از باغات و سطوح تحت کشت زراعی شرکت‌های زیر مجموعه هلدینگ کشاورزی یکی از مشکلاتی است که هزینه بالایی را به این بخش تحمیل نموده است. علاوه بر امکان استفاده از ارقام و گونه‌های مقاوم‌تر، با توجه به محدودیت این گونه‌ها همواره نیاز به استفاده از روش‌های ارزان و در دسترس جهت مقابله با این تنش می‌باشد تا بتوان به راحتی آن را در نقاط درحال کشت و کشت شده استفاده نمود.
تصمیم و اقدام
برای انجام این آزمایش به جمع آوری خاک نیمه شور سدیمی که دارای بافت لومی شنی بود اقدام شد و پس از الک خاک با مش دو میلی متری، برخی خصوصیات خاک از قبیل اسیدیته، هدایت الکتریکی، SAR[3]، SGR[4]، درصد مواد آلی، CEC[5] و محتوای کربنات کلسیم اندازه گیری گردید (جدول 1).
جدول 1. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مورد آزمایش
|
بافت |
pH |
EC |
SAR |
SGR |
درصد مواد آلی |
CEC |
CaCo3 (%) |
|
شنی لومی |
2/8 |
10 |
1/30 |
3/7 |
6/0 |
4/6 |
9/5 |
از دو عمق خاک 0 تا 15 سانتی‌متر و 15 تا 30 سانتی‌متری خاک بدین منظور استفاده شد و تیمارهای مورد بررسی اسیدسولفوریک به مقدار 25 درصد SGR و گچ به مقدار 25 درصد SGR بود. جهت اندازه‌گیری pH و EC خاک، از خاک اشباع شده استفاده شد. جهت اندازه‌گیری محتوای عناصر کلسیم، سدیم و منیزیم خاک و شاخص‌های مربوطه از زه آب خروجی استفاده گردید.
پیامدها و دستاوردها
در مورد شاخص pH اندازه‌گیری شده، هیچ یک از خاک فوقانی و تحتانی تحت تاثیر تیمارهای مورد استفاده شده قرارنگرفتند. به طور کلی هدایت الکتریکی عصاره تهیه شده از خاک تحتانی بالاتر از خاک فوقانی بود. در خاک تحتانی هدایت الکتریکی در خاک تیمار شده با اسید سولفوریک پایین تر از حالت تیمار با گچ بود (8 در مقایسه با 6/9).
درصد سدیم قابل جذب به طور کلی در خاک تحتانی بالاتر از خاک فوقانی بود (6 در مقایسه با 1/12). در خاک فوقانی تیمارهای اسیدسولفوریک و گچ تاثیر معنی‌داری بر میزان SAR خاک نداشتند. اما در خاک تحتانی، تیمار گچ منجر به SAR پایین تری نسبت به تیمار اسید سولفوریک گردید (12 در مقایسه با 14).
درصد کلسیم در دسترس نیز در خاک تحتانی در حالت تیمار با گچ بالاتر از حالت شاهد و تیمار اسید سولفوریک بود. اسید سولفوریک نیز با تاثیر بر جایگزینی یون‌های کلسیم با سدیم خاک، محتوای کلسیم خاک را افزایش داده و کمک می‌نماید تا سدیم مازاد توسط زه آب خارج گردد.
درصد کربنات کلسیم در خاک تحتانی در حالت تیمار با اسیدسولفوریک و گچ کشاورزی به طور معنی داری نسبت به تیمار شاهد کاهش یافت. با توجه به جایگزینی فرم سولفات در کربنات کلسیم و تولید سولفات کلسیم در حالت استفاده از اسید سولفوریک، این کاهش در محتوای کربنات کلسیم قابل پیش بینی بود که به کاهش سختی خاک نیز کمک فراوانی می‌نماید.
با توجه به نتایج فوق می توان نتیجه گیری نمود که از هر دو ترکیب اسید معدنی و گچ کشاورزی می‌توان جهت تقلیل شوری و کاهش درصد سدیم فعال خاک استفاده نمود. انتخاب بین این دو بستگی به قیمت و در دسترس بودن هریک از آنها دارد.
[1] NaCl
[2] Na2 (So4)
[3] Sodium adsorption ratio
[4] Soil gypsum requirement
[5] Cation-exchange capacity