شرکت پارس عمران شهسوار مجری سیستم های ابیاری تحت فشار در رفسنجان
اصلاح کننده خاک
نیاز به اصلاح و شستشو اساسا مبتنی بر شوری خاک، درصد سدیم قابل تعویض (ESP)، کربنات و بی کربنات محلول در آب، بافت و رس های موجود در خاک می باشد. بافت و مینرالوژی خاک بر مقدار سدیمی قابل تعویض و مقدار آب مورد نیاز برای شستشوی خاک تأثیر می گذارد. اگرچه برای خاک EPS برابر ۱۵ نقطه بحرانی می باشد ولی این عدد برای خاک های شنی و مناطقی که دارای آب شور هستند قابل قبول است. در صورتی که ESP خاک حدود ۱۰-۷ و یا کمتر از این مقدار باشد، نفوذپذیری خاک کاهش می یابد بویژه زمانی که نمک موجود در آب آبیاری کم باشد و نسبت رس های متورم شونده در خاک کمتر از ۲:۱ باشد.
کاربرد مقدار مناسبی از اصلاح کننده و شستشوی خاک به منظور انتقال نمک های محلول سدیمی تعویض شده به پایین منطقه ریشه، اساس احیای خاک را تشکیل می دهد. معمولا اصلاح کننده های تولید کننده اسید برای خاک های آهکی مناسب هستند ولی برای خاک های غیر آهکی بهتر است از نمک های خنثی استفاده شود. برای انتخاب اصلاح کننده مناسب باید اطلاعات کافی در مورد مقدار آهک موجود در خاک وجود داشته باشد. ملاحظات اقتصادی را هم باید برای انتخاب اصلاح کننده در نظر گرفت. علاوه بر این تفاوت های اساسی که مواد مختلف با یکدیگر دارند مثل تفاوت در زمان بکار بردن آن ها، ابزار مورد نیاز برای بکار بردن آن ها، و همچنین نوع کشت و کیفیت آب آبیاری بر انتخاب نوع اصلاح کننده در نظر گرفته شود.موادی که برای اصلاح خاک بکار می روند شامل موارد زیر می باشد.
حلالیت، اندازه ریز ذرات، و درجه خلوص ژیپسم، خواصی هستند که بر مؤثر بودن ژیپسم به عنوان اصلاح کننده خاک تأثیر می گذارند. حلالیت ژیپسم در آب کم است ولی در حضور نمک های دیگر حلالیت آن افزایش می یابد. ژیپسمی که به عنوان اصلاح کننده خاک به کار می رود باید دارای اندازه ذرات بسیار ریز باشد و همچنین برای محاسبه مقدار مورد نیاز برای خاک باید در جه خلوص آن مشخص باشد. ژیپسمی که به صورت محصول جانبی صنایع اسید فسفریک تولید می شود حاوی مقادیر زیادی فسفر می باشد.
ژیپسم زمانی به عنوان اصلاح کننده در خاک بکار برده می شود که خاک زمین کشاورزی در اثر کشت، سفت و مسطح شده باشد. برای اختلاط ژیپسم با خاک، از یک دیسک سبک استفاده می شود. اختلاط ژیپسم با خاک در زمان شخم زدن زمین مناسب نیست به دلیل اینکه نفوذپذیری خاک باید تنها در سطح خاک افزایش یابد. تدفین ژیپسم در عمق خاک نیز کمکی به اصلاح نفوذپذیری و شستشوی خاک نمی نماید. برای رسیدن به حداکثر سرعت نفوذپذیری سطح خاک باید در همان شرایط سخت و متراکم نگه داشته شود. خاک در دو مرحله شسته می شود. پس از شستشوی اول باید خاک کاملا خشک شود. بدین ترتیب با شستشوی دوم معمولا بیشتر نمک ها از خاک شسته می شوند. بعد از اینکه خاک به اندازه کافی خشک شد می توان کشت گیاه را آغاز نمود. ژیپسم مورد استفاده با سرعت معقولی وارد فاز محلول خاک می شود که به رشد گیاه صدمه نمی زند. ژیپسم مطابق واکنش زیر با خاک واکنش می دهد:
در این معادله اندیس (ad) نشان دهنده حالت قابل تعویض بودن و جذب شده می باشد. سدیم سولفات محلول تولید شده با شستشوی خاک با آب آبیاری خارج می شود.
سولفوریک اسید (H۲SO۴) بطور مو فقیت آمیزی برای خاک های آهکی مورد استفاده قرار می گیرد. عملکرد سولفوریک اسید معمولا نسبت به سایر اصلاح کننده ها برای خارج کردن سدیم موجود در خاک های آهکی بسیار عالی است. واکنش سریع سولفوریک اسید با خاک و تشکیل ذرات کلوئیدی ژیپسم و افزایش حلالیت نمک های محلول که در خاک تجمع یافته اند دلایل عملکرد مناسب سولفوریک اسید در خاک های آهکی می باشند.
فرو و آلومینیم سولفات که در منطقه تماس و در pH پایین تولید می شوند نیز ممکن است به اصلاح خاک کمک نمایند. عملکرد مناسب سولفوریک اسید در اصلاح خاک به صورت توضیح داده شده است:
در خاک های شور که حاوی مقدار کافی سنگ آهک (CaCO۳) هستند، گوگرد عنصری و اسید سولفوریک معمولا به عنوان اصلاح کننده خاک استفاده می شوند. از آنجاییکه گوگرد عنصری با عملکرد میکرو ارگانیسم های موجود در خاک به اسید سولفوریک تبدیل می شود، بجز زمان لازم برای اکسیداسیون بیولوژیکی، از نظر تئوری عملکرد این دو ترکیب معادل یکدیگر است. در بیشتر موارد در صورتی که اصلاح کننده به مقدار کافی در خاک وجود داشته باشد، عمل گوگرد عنصری و اسید سولفوریک برای خارج کردن سدیم جذب شده، با واکنش زیر نشان داده می شود:
نمک سدیم محلول، Na۲SO۴ و NaHCO۳ با شستشو با آب آبیاری از خاک خارج می شود. در صورتی که اصلاح کننده به مقدار کافی در خاک بکار برده نشود عملکرد گوگرد و اسید سولفوریک در خاک به صورت زیر نشان داده می شود:
گاز دی اکسید کربن تشکیل شده وارد اتمسفر می شود. در حداکثر راندمان، هر اتم گوگرد می تواند چهار اتم سدیم جذب شده را تعویض نماید؛ در راندمان پایین هر اتم گوگرد، دو اتم سدیم را تعویض می نماید. راندمان بالای سولفوریک اسید معادل گوگرد عنصری(S۰) است. احتمالا تحت شرایط میدانی هر اتم گوگرد سه اتم سدیم را تعویض می نماید.
سولفوریک اسید به راحتی با استفاده از تانک هایی که بر روی یک تریلر قرار داده شده ذر جاهای مختلف زمین کشاورزی می تواند بکار برده شود. از تجهیزات پاشنده نیز می توان استفاده نمود ولی شدت پاشش باید به حدی باشد که بخش های سخت خاک را بتواند بشکند و امکان نفوذ اسید به داخل خاک را فراهم نماید. بعد از بکار بردن سولفوریک اسید در خاک، آب شستشو بکار برده می شود و بعد از خشک شدن نسبی خاک زمین برای کشت آماده است. شستشو باید به حدی باشد که از خارج شدن سدیم از منطقه ریشه اطمینان حاصل شود. در صورتی که شستشو به اندازه کافی انجام نشود، کلسیم با CO۲ آزاد شده واکنش داده و سدیم تمایل دارد که به محل های تعویض باز می گردند. سولفوریک اسید با خاک های آهکی خیلی سریع واکنش می دهد اما این اسید بسیار خورنده و خطرناک است. بنابراین برای بکار بردن سولفوریک اسید، باید از اپراتور های آموزش دیده استفاده نمود.
در بعضی صنایع اسید به صورت محصول جانبی تولید می شود که نسبتا ارزان بوده و می توانند بطور موفقیت آمیزی برای اصلاح خاک های آهکی مصرف شوند. اسید های صنعتی ممکن است حاوی مقدار زیادی فلزات سنگین باشند، هر چند با استفاده از این اسید ها در خاک های آهکی، این فلزات به شکل نامحلول و غیر قابل دسترس در می آیند. دیگر انواع ضایعات اسیدی ممکن است حاوی مواد آلی باشند که باعث مسمومیت فیتو می شوند. این مسئله در مواردی دیده می شود که از ضایعات اسیدی بدست آمده از واحد آلکیلاسیون در فرآیند تصفیه گازوئیل استفاده شود. اسید های واحد آلکیلاسیون باعث کاهش راندمان بعضی محصولات کشاورزی می شود در صورتی که اگر از سولفوریک اسید در گرید معرف در شرایط کنترل شده استفاده شود راندمان محصولات کشاورزی افزایش می یابد. استفاده از اسید های واحد آلکیلاسیون جوانه زدن را به تعویق انداخته و باعث سوخته شدن نوک برگ های می شود و همچنین رشد گیاه را به تعویق می اندازند.
pH خاک تأثیر قبل توجهی بر عناصر غذایی موجود در خاک دارد. نیتروژن، فسفر، پتاسیم و عناصر ریز مغذی تحت تأثیر pH خاک قرار می گیرند.
pH خاک در مناطق مختلف جهان
گیاهان از نیتروژن و گوگرد برای سنتز اسیدهای آمینه که در ساخت پروتئین ها شرکت دارند، استفاده می نمایند. در pH بالا نیتروژن موجود در خاک به فرم نیترات در می آید که قابل جذب توسط گیاه نیست. نیترات تنها در حضور سولفات و در pH پایین می تواند توسط گیاه جذب شود. نیترات ها نه تنها باعث به هدر رفتن ازت می شوند که برای گیاه قابل استفاده نیست، بلکه آن ها از نظر زیست محیطی نیز مضر بوده و با شسته شدن با آب آبیاری باعث آلوندگی آب های زیر مینی شده سلامت مصرف کنندگان آب را به خطر می اندازد.
رشد زود رس گیاه و تشکیل ریشه توسط فسفر انجام می شود و گران ترین کود ماکرو محسوب می شود. اما در خاک هایی با pH برابر ۵/۷، فسفر با کلسیم موجود در خاک به فرم نامحلول در می آید که غیر قابل دسترس توسط گیاه می باشد و در نتیجه راندمان کود پایین می آید.
همچنین پتاسیم که برای رشد ریشه ها ضروری بوده، مقاومت گیاه را نسبت به افزایش داده و باعث بهبود کیفی و کمی محصولات کشاورزی می شود در pH بالا غیر قابل دسترس گیاه است. pH مناسب برای جذب عناصر غذایی حدود ۵/۶ است.
چگونگی تأثیر pH بر جذب عنصر غذایی توسط گیاه
با بکار بردن گوگرد بنتونیتی در خاک، بنتونیت موجود در آن رطوبت خاک را جذب نموده و گرانول ها در خاک متلاشی می شوند. اندازه ذرات کود متلاشی شده در محدوده چند میکرو تا چند دهم میلی متر است. با تأثیر باکتری های موجود بر ذرات ریز گوگردی، گوگرد عنصری به اسید سولفوریک تبدیل و باعث کاهش pH خاک می شود. این اکسیداسیون به عوامل مختلفی از جمله دما و رطوبت خاک، منافذ موجود در خاک و اندازه ذرات گوگرد بستگی دارد. در خاک های گرم که دارای رطوبت کافی هستند عمل اکسایش بهتر انجام می شود. بنابراین کاربرد گوگرد بنتونیت در خاک باعث کاهش pH شده و میزان جذب و کارآیی کودهای شیمیایی را افزایش می دهد.
باید به این نکته توجه نمود که تبدیل گوگرد عنصری به سولفات یک فرآیند بیولوژیکی (آهسته) بوده و یک واکنش شیمیایی (سریع) نیست. این فرآیند زمانی اتفاق می افتد که باکتری های موجود در خاک فعال باشندیعنی زمانی که خاک گرم و مرطوب است.لازم است که دمای خاک بالاتر از ۵۵F باشد. باکتری ها در زمستان فعال نیستند بنابراین به کار بردن در فصل پاییز هیچ تأثیری بر pH خاک نخواهد داشت. افزون بر این، خاک نباید پر آب باشد(ناهوازی). در این محیط گوگرد باکتری های ناهوازی به هیدروژن سولفید تبدیل می شود. هیدروژن سولفید باعث از بین رفتن ریشه گیاه می شود.
مقدار گوگرد مورد نیاز به بافت خاک بستگی دارد. رس ها و مواد آلی موجود در خاک مانند یک بافر عمل می نمایند و +H تولید شده را جذب نموده و یون های معدنی را به محیط آزاد می نمایند. بطور کلی خاک های شنی به کمترین مقدار گوگرد و خاک هایی که حاوی مقادیر بیشتری مواد آلی و یا رس هستند، مقدار گوگرد مورد نیاز آن ها نیز بیشتر است. این مسئله از اهمیت خاصی بر خوردار است که زمین های کشاورزی یک سال قبل از شروع به کشت، با گوگرد بنتونیتی تیمار شوند تا pH خاک اصلاح گردد.
گوگرد عنصری مورد نیاز برای کاهش pH خاک به حدود ۵/۴
|
Current pH |
Soil type |
||
|
Sand |
Loam |
Clay |
|
|
۵.۰ |
۱۷۵ |
۵۳۰ |
۸۰۰ |
|
۵.۵ |
۳۵۰ |
۱۰۳۰ |
۱۶۰۰ |
|
۶.۰ |
۵۳۰ |
۱۵۴۰ |
۲۳۰۰ |
|
۶.۵ |
۶۶۰ |
۲۰۲۰ |
۳۰۳۰ |
|
۷.۰ |
۸۴۰ |
۲۵۶۰ |
۳۸۳۰ |
پارامتر CEC، ظرفیت کاتیون قابل تعویض، معیاری از بافت خاک می باشد. جدول زیر محدوده CEC را برای انواع خاک ها با بافت های مختلف نشان می دهد. برای مثال در صورتی که pH خاک حدود ۵/۶ و پارامتر CEC آن برابر ۱۲meq/100 g باشد، میتوان تخمین زد که بافت خاک از نوع لوم می باشد. براساس جدول بالا حدود ۲۰۰۰lb گوگرد بنتونیتی در هر هکتار لازم است تا بکار برده شود تا pH خاک به حدود ۵/۴ کاهش یابد.
محدوده CEC برای انواع خاک های با بافت های مختلف (lb/acre)
| Soil Type |
CEC |
|
Loamy sand |
< 5 meq/100 g |
|
Sandy loam |
۶-۸ meq/100 g |
|
Loam |
۹-۱۲ meq/100 g |
|
Clay loam |
۱۲-۱۷ meg/100 g |
فرو سولفات باعث کاهش pH خاک شده و لی نسبت به گوگرد عنصری بسیار گران تر است. زمانی که فرو سولفات در خاک بکار برده می شود این ترکیب به اسید سولفوریک و یون آهن تجزیه می شود. یون آهن تولید شده یا به رس موجود در خاک متصل شده و یا در خاک راسب می شود. کار آیی گوگرد عنصری در کاهش pH خاک هشت برابر فرو سولفات می باشد. آلومینیم سولفات نیز می تواند به عنوان اصلاح کننده مصرف شود ولی این ماده هم گران است و هم احتمال مسمومیت با آلومینیم وجود خواهد داشت.
زمانیکه نمک های مذکور در خاک بکار برده شوند طبق معادلات زیر اسید سولفوریک تولید می نمایند:
اسید با آهک موجود در خاک واکنش داده و کلسیم محلول را تولید می نماید که مانند موارد ذکر شده در گوگرد عنصری و سولفوریک اسید عمل می نماید. طرز بکار بردن این نمک ها مشابه گوگرد عنصری است. معلوم شده است که این عناصر با سرعتی مشابه گوگرد عنصری با خاک واکنش می دهد ولی مانند گوگرد عنصری باعث افزایش دسترسی گیاه به فسفر نمی شود. مصرف فرو سولفات معمولا در خاک های قلیایی برای اصلاح کلروز آهن توصیه می شود.
مواد دیگری وجود دارند که می توانند برای اصلاح خاک مصرف شوند. این مواد شامل آمونیم و کلسیم پلی سولفید، سولفور دی اکسید(SO۲)، آمونیم تیوسولفات(ATS) و آمونیم بی سولفیت(ABS) است. دو ماده آخر می توانند به عنوان تأمین کننده ماده غذایی N نیز بکار روند. گوگرد موجود در سه ترکیب آخر به SO۴تبدیل می شود. با بکار بردن ATS در خاک S۲O۳به گوگرد عنصری و SO۴تبدیل شده در حالیکه در مورد ABS، SO۳ به SO۴ تبدیل می شود. این ترکیبات به جز SO۲، به صورت مایع و تجاری قابل دسترس هستند و کاربرد آن ها به عنوان اصلاح کننده آب بیشتر از خاک رایج است.
source:http://sulfur.nigc.ir/