شوری خاک به مقدار نمک محلول در خاک گفته می‌شود. مشکلات شوری خاک زمانی به وجود می‌آید که نمک‌های محلول در منطقه ریشه (ریزوسفر) شروع به تجمع کنند. هنگامی که این نمک‌ها در ناحیه ریشه جمع می‌شوند، جذب آب و مواد مغذی توسط گیاه محدود می‌شود که این موضوع برای تولید محصول، محیط زیست و عملکرد محصول زیان‌بار است.
برخی از نشانه‌های رایج که ممکن است مزرعه شما دچار مشکل شوری خاک باشد شامل موارد زیر است:
- رشد گیاهان نمک دوست
- بافت متراکم خاک که باعث ایجاد حالت آب‌ماندگی یا سفت شدن سطح خاک می‌شود
- وجود پوسته سفید رنگ روی سطح خاک
- خیس بودن خاک حتی چند روز پس از بارندگی
همچنین محصولات زراعی شما ممکن است علائم شوری زیاد در خاک را نشان دهند، مانند:
- کاهش جوانه‌زنی و سبز شدن بذر
- گیاهانی که دچار تنش آبی شده‌اند
- سوختگی نوک برگ‌ها
- وقتی صحبت از سطوح بالای شوری به میان می‌آید، بهترین خط دفاعی شما داشتن یک برنامه مناسب برای جلوگیری از تجمع نمک است؛ برنامه‌ای که با بهبود سلامت، بافت و ساختار خاک همراه باشد. گزینه بعدی این است که علائم افزایش شوری را به‌موقع تشخیص داده و اقدام کنید. هر چه درمان خاک زودتر انجام شود، شانس بهبود کامل آن بیشتر خواهد بود.
- اگر مناطق شور رها شوند و مدیریتی روی آن‌ها صورت نگیرد، به‌مرور گسترش می‌یابند. بنابراین، سرمایه‌گذاری روی سلامت خاک بسیار مهم است.
نشانه‌هایی که در هنگام شور شدن خاک ظاهر می‌شوند:
- نقاطی در مزرعه با رطوبت بیش از حد و نگهداری غیرطبیعی آب
- سفیدک زدن و تشکیل بلور نمک روی سطح خاک
- بالا آمدن سطح آب بین ردیف‌ها (تجمع آب سطحی)
- نواحی بدون پوشش گیاهی (به‌دلیل غلظت بالای نمک که رشد گیاه را غیرممکن می‌سازد)
- تشکیل حلقه‌های روشن یا تیره روی خاک در اطراف مناطقی که آب در آن‌ها باقی مانده
- پژمردگی گیاهان
- خشک شدن و از بین رفتن گیاهان
- کاهش تنوع زیستی (کاهش گونه‌های گیاهی و جانوری مفید در خاک)
- ظهور علف‌های هرزی که به شوری مقاوم هستند (نشانه‌ای از تغییر اکوسیستم خاک)
چگونه خاک‌ها شور می‌شوند؟
خاک‌ها زمانی شور می‌شوند که آب با نمک موجود در خاک برخورد کند. آب، نمک را حل کرده و از طریق عمل موئینگی آن را به ناحیه ریشه و سطح خاک منتقل می‌کند.
وقتی آب از سطح خاک تبخیر می‌شود، معمولاً پوسته‌ای سفید از نمک روی خاک باقی می‌ماند. ورود نمک به خاک می‌تواند به‌صورت طبیعی یا بر اثر فعالیت‌های انسانی اتفاق بیفتد.
به‌صورت طبیعی، نمک می‌تواند از هوازدگی فیزیکی یا شیمیایی حاصل شود. افزایش سطح آب دریاها باعث بالا رفتن خطر نفوذ شوری به مناطق پایین‌تر از سطح دریا می‌شود. کمبود بارندگی هم باعث تجمع نمک در خاک می‌شود، چون بارانی وجود ندارد که نمک را از خاک خارج کند. به‌علاوه، در مناطق ساحلی، وزش باد می‌تواند نمک را به داخل خشکی منتقل کند.
فعالیت‌های انسانی نیز می‌توانند سطح نمک در خاک را افزایش دهند؛ مانند:
- استفاده از آب آبیاری دارای نمک زیاد
- روش‌های نادرست آبیاری
- وجود آب اضافی در زمین بر اثر زهکشی نامناسب یا آبیاری بیش از حد
آبیاری زیاد به‌ویژه در اقلیم‌های خشک با خاک‌های سنگین بسیار خطرناک است، زیرا در چنین شرایطی باران نمی‌تواند نمک را از خاک شسته و خارج کند. همچنین، تراکم خاک می‌تواند باعث شود نمک‌ها روی سطح خاک تجمع پیدا کنند.
شوری خاک چه تأثیری بر تولید محصولات کشاورزی دارد؟
شوری بالا بر ویژگی‌های فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی گیاهان تأثیر می‌گذارد و بازدهی آن‌ها را کاهش می‌دهد. در نتیجه، کشاورزان مجبور می‌شوند بذر، آب و کود بیشتری مصرف کنند تا محصولاتی با عملکرد کمتر و بهره‌وری پایین‌تر تولید کنند. در چنین شرایطی، عملکرد محصولات ممکن است فقط ۲۰ تا ۵۰ درصد از عملکرد ایده‌آل و حداکثری باشد.
گیاهان همچنین بیوماس (ماده خشک) کمتری تولید می‌کنند و کارایی جذب آب و مواد مغذی کاهش می‌یابد. نمک‌های محلول باعث ایجاد تنش خشکی در گیاه می‌شوند چون جذب آب را محدود می‌کنند، و این فشار مضاعفی بر گیاه وارد می‌کند.
علاوه بر این، کشاورزان با محدودیت در انتخاب نوع محصول روبه‌رو می‌شوند، زیرا در شرایط شوری بالا، تنها می‌توان محصولات مقاوم به نمک کشت کرد.
در چنین خاک‌هایی، همچنین ممکن است الگوهای بیماری‌ها تغییر کند و بیماری‌های منتقل‌شونده از طریق ناقلان (مثل حشرات) افزایش یابد. در نهایت، خاک‌هایی که شوری بسیار بالایی دارند ممکن است برای تقریباً هیچ محصولی حاصلخیز نباشند.
اثرات شوری خاک بر گیاهان
غلظت بالای نمک‌ها در خاک منجر به اختلال در پتانسیل اسمزی در سلول‌های گیاه، به‌ویژه در منطقه ریشه می‌شود.
پتانسیل اسمزی یک مکانیزم طبیعی است که اجازه می‌دهد مایعات از محیط‌هایی با غلظت نمک کمتر به سمت محیط‌های با غلظت نمک بیشتر حرکت کنند.
به بیان دقیق‌تر، در زمینه گیاه و نمک، زمانی که غلظت نمک در خاک بیشتر از غلظت نمک در ریشه گیاه باشد، ریشه گیاه دیگر قادر به جذب آب و عناصر غذایی از خاک نخواهد بود.
حتی در شرایطی که مقدار نمک خاک بسیار زیاد باشد، ممکن است آب از درون ریشه به سمت خاک پس داده شود (برگشت جریان آب).
در نتیجه، گیاهانی که در این شرایط قرار دارند، دچار پژمردگی می‌شوند—حتی اگر بارها آبیاری شده باشند و علائم تنش غیرزنده (abiotic stress) مانند زردی برگ‌ها (کلروز) در آن‌ها دیده می‌شود.
شوری خاک چه تأثیری بر سلامت خاک دارد؟
هرچه شوری خاک شما بیشتر باشد، آسیب واردشده به خاک نیز شدیدتر خواهد بود. سطوح بالای نمک باعث کاهش نفوذپذیری و نگهداری آب در خاک می‌شود. همچنین، جمعیت میکروارگانیسم‌های مقاوم به نمک افزایش می‌یابد و در مقابل، جمعیت گونه‌های غالب قبلی کاهش پیدا می‌کند. نمک زیاد، هدایت آب، تخلخل خاک و تهویه را محدود می‌کند.
سطوح بسیار بالای شوری می‌تواند تمام پوشش گیاهی را از بین ببرد. در چنین شرایطی، میکروارگانیسم‌های خاک از بین می‌روند و دیگر نمی‌توانند فرآیندهایی مثل تنفس، تجزیه بقایای گیاهی، نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون را انجام دهند که همین موضوع شرایط خاک را از قبل هم بدتر می‌کند. این نوع خاک‌ها بیشتر در معرض فرسایش و تخریب توسط باد و آب قرار دارند.
با توجه به سطح شوری مزرعه، میکروارگانیسم‌های خاک ممکن است بتوانند به بهبود سلامت خاک، رشد گیاه و افزایش پتانسیل عملکرد کمک کنند. اما اگر این میکروارگانیسم‌ها غیرفعال یا گرسنه باشند، نمی‌توانند از سلامت خاک حمایت کنند. در اغلب مزارع، تنها ۲۵٪ از میکروارگانیسم‌های خاک به‌طور فعال کار می‌کنند.
میکروارگانیسم‌های خاک چگونه به کاهش تنش شوری کمک می‌کنند؟
میکروارگانیسم‌های خاک شامل باکتری‌ها و قارچ‌هایی هستند که در داخل خاک زندگی می‌کنند. آن‌ها سلاح مخفی در مقابله با تنش شوری محسوب می‌شوند.
باکتری‌های محرک رشد گیاه مقاوم به شوری می‌توانند به گیاهان در تحمل شرایط شور کمک کنند. این باکتری‌ها با فعال‌سازی پاسخ‌های اسمزی، تأمین هورمون‌های رشد و مواد مغذی، و عملکرد به‌عنوان عوامل کنترل زیستی به گیاهان کمک می‌کنند. میکروارگانیسم‌های خاک همچنین باعث افزایش رشد، جذب بهتر مواد مغذی، و فعال شدن سیستم آنتی‌اکسیدانی گیاه در شرایط تنش شوری می‌شوند.
سطوح بالای شوری شرایطی شبیه به خشکسالی ایجاد می‌کند، و میکروارگانیسم‌ها با ترشح مواد مفید در خاک و اطراف ریشه‌ها، تنش‌های غیرزنده (abiotic) را کاهش می‌دهند. میکروبیوم خاک همچنین از طریق پیشگیری یا تحمل تنش‌ها از گیاهان محافظت می‌کند. این عملکرد می‌تواند باعث شود که حتی در شرایط شور، تولید محصول افزایش یابد.
اما نکته مهم این است که باکتری‌ها و قارچ‌های مفید تنها در صورتی می‌توانند در برابر شوری وارد عمل شوند که “بیدار” باشند. در حالت عادی، حدود ۷۵٪ از میکروارگانیسم‌های موجود در خاک‌های زراعی در حالت “خواب” یا غیر فعال (Dormant) هستند؛ چون به دلیل فقر منابع غذایی دچار گرسنگی شده‌اند.
شوری خاک چه تأثیری بر عملکرد میکروارگانیسم‌های خاک دارد؟
برخی از میکروارگانیسم‌های خاک می‌توانند در شرایط شور زنده بمانند و حتی به رشد گیاهان در سطوح بالای شوری کمک کنند. تحقیقات جدید نشان می‌دهد که میکروب‌های خاک، به‌ویژه آن‌هایی که با رشد گیاه، ناحیه ریزوسفر (اطراف ریشه)، و شبکه‌های میکوریزایی در ارتباط هستند، می‌توانند در زمان بروز تنش‌های محیطی، تغذیه گیاه را پشتیبانی کنند.
به این نکته توجه داشته باشید که برای دریافت مزایای میکروارگانیسم‌های خاک، باید آن‌ها را با منابع کربنی تغذیه کرد؛ یعنی استفاده از محصولات حاوی کربن برای فعال‌سازی آن‌ها ضروری است.
هرچند برخی از میکروب‌ها می‌توانند در خاک‌های شور زنده بمانند، اما بهتر است سطح شوری در حد سالم و متعادل باشد تا ویژگی‌های میکروبیوم خاک، ساختار جمعیتی، و عملکرد آن‌ها حفظ شود. افزایش بیش از حد شوری باعث کاهش فعالیت کلی میکروارگانیسم‌ها می‌شود، زیرا تنش اسمزی و وجود یون‌های سمی فعالیت آن‌ها را مختل می‌کند. همچنین، تنوع میکروبی و جمعیت کلی میکروارگانیسم‌های خاک کاهش می‌یابد.
در سطوح پیشرفته‌تر شوری، ممکن است تقریباً تمام موجودات زنده در خاک از بین بروند.
روش‌هایی برای کمک به کاهش سطوح بالای شوری خاک
اگر فکر می‌کنید که خاک‌تان دچار مشکل شوری است، هدایت الکتریکی (EC) را اندازه‌گیری کنید، زیرا وجود نمک باعث افزایش مقدار EC می‌شود. اگر مشخص شد که شوری بالاست، نقاط با بیشترین شوری را شناسایی کرده و با استفاده از یک یا چند روش زیر، برای اصلاح آسیب‌ها برنامه‌ریزی کنید.
1. روش‌های آبی (Hydro-practices)
به روش‌های آبی به‌عنوان راهی برای شست‌وشوی نمک از مزرعه و حفظ زهکشی مناسب نگاه کنید.
زهکشی خوب نیازهای آبشویی را در خاک‌های سالم برآورده می‌کند. اگر خاک شما دارای شوری بالا باشد، باید نیاز به آبشویی را تا حد امکان کاهش دهید تا از بالا آمدن سطح آب زیرزمینی جلوگیری کرده و ورودی آب به سیستم زهکشی را به حداقل برسانید.
سیستم‌های زهکشی که می‌توانید در نظر بگیرید عبارت‌اند از:
- زهکشی سطحی
- زهکشی زیرسطحی
- زهکشی مویی (Mole drainage)
- زهکشی عمودی
عمق و فاصله بین خطوط زهکشی به نوع خاک و ملاحظات اقتصادی مزرعه شما بستگی دارد.
در مورد بهترین روش‌های آبیاری، می‌توان موارد زیر را در نظر گرفت:
- آبیاری قطره‌ای
- تناوب منابع آبی
- انتقال به مزارع دیم (بارانی)
- استفاده از آب آبیاری نمک‌زدایی‌شده
کارشناسان همچنین توصیه می‌کنند در مزارعی که در معرض خطر شوری بالا هستند، هر سه تا چهار نوبت آبیاری یک‌بار، میزان آب را افزایش دهند تا نمک اضافی از خاک شسته شود.
2. روش‌های زیستی (Bio-Practices)
برخی از محصولات کشاورزی می‌توانند با افزودن اصلاح‌کننده‌های آلی یا معدنی، سطح شوری را کاهش دهند. همچنین برخی مواد شیمیایی می‌توانند شرایط خاک سدیمی را خنثی کنند. افزودن مواد آلی می‌تواند نفوذپذیری خاک و آزادسازی دی‌اکسید کربن را بهبود بخشد. استفاده از کمپوست یا سایر اصلاح‌کننده‌های آلی خاک، از جمله مالچ‌پاشی با کود دامی، نیز از میکروارگانیسم‌های خاک حمایت می‌کند که به نوبه خود سلامت خاک را بهبود می‌بخشند.
در هنگام کاشت، در مناطق شور می‌توانید ابتدا از بذر ارزان‌قیمت مانند جو استفاده کنید و سپس یونجه را اضافه کنید تا تثبیت و استقرار گیاه تضمین شود. همچنین می‌توانید محصولاتی با تحمل بالا به شوری مانند حبوبات را انتخاب کنید. یا در نظر داشته باشید که مناطق با شوری بالا را به پوشش دائمی برگردانید یا با روش‌هایی مانند کشاورزی ترکیبی (آگروفارستری) تنوع بخشید.
3. روش‌های خاک‌ورزی (Soil-Practices)
بیشتر خاک‌هایی که دچار افزایش سطح شوری شده‌اند، می‌توانند از کاهش شخم بهره‌مند شوند، زیرا این کار به حمایت از میکروبیوم خاک کمک می‌کند.
اگر شوری تنها بخشی از زمین‌های شما را تحت تأثیر قرار داده است، می‌توانید با تراز کردن زمین (لندلیف) آب را به‌صورت یکنواخت‌تری توزیع کنید تا آبشویی بهتری انجام شود یا می‌توانید روش جدیدی برای کاشت به کار ببرید، مانند کاشت روی بسترهای شیبدار یا شیارهای بلند شده.
در موارد شدید، برخی کشاورزان برای بهبود نفوذپذیری خاک، شخم عمیق انجام می‌دهند تا کلوخه‌های خاک را شکسته و نرم کنند. همچنین می‌توانید با روش‌های مکانیکی، نمک را از سطح خاک حذف کنید.
اما مراقب باشید که چقدر خاک خود را به هم می‌ریزید؛ چون شخم مداوم و عبور ماشین‌آلات سنگین می‌تواند باعث تراکم خاک و افزایش مشکلات شوری شود، به‌خصوص اگر کشاورزان با دقت عمل نکنند.
بهترین راه برای مدیریت شوری خاک: پایش، برنامه‌ریزی و تغذیه میکروب‌های گرسنه خاک
کار کردن با زمین‌های شور نیازمند کار بیشتر (برای رفع یا کاهش مشکلات خاک و محصول) و برنامه‌های گران‌قیمت اصلاح خاک است و در نهایت منجر به کاهش بازده سرمایه‌گذاری روی کودها و احتمالاً کاهش درآمد و تامین مواد غذایی می‌شود.
سطوح بالای شوری یکی از عوامل محدودکننده اصلی تولیدات کشاورزی و امنیت غذایی است. اما روش‌هایی وجود دارد که می‌توانید با حمایت از سلامت، ساختار و بافت خاک، بیشترین بهره را از خاک‌های شور ببرید.