اصلاح خاکهای متراکم

فشردگی یا تراکم خاک
(به قلم خانم دکتر رنجبر)

فشردگی یا تراکم خاک به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای منفی تأثیرگذار بر عملکرد محصولات زراعی محسوب می شود. در بسیاری از مناطق، به عنوان عامل اصلی مؤثر بر محدودیت رشد ریشه گیاه گزارش شده است.
در مهندسی ژئوتکنیک، تراکم خاک فرآیندی است که در آن زمانی که تنش به خاک اعمال می شود، باعث متراکم شدن خاک می شود. به طور معمول، تراکم نتیجه عبور ماشین های سنگین است که خاک را فشرده می کنند. همچنین می تواند در اثر عبور حیوانات نیز رخ دهد.
در علم خاک و زراعت، تراکم خاک ممکن است به دلیل کمبود آب در خاک رخ دهد. خاک های آسیب دیده قادر به جذب بارندگی نیستند. بنابراین باعث افزایش رواناب و فرسایش می شوند. گیاهان در خاک فشرده مشکل دارند زیرا دانه های معدنی به هم فشرده می شوند و فضای کمی برای هوا و آب باقی می گذارند که برای رشد ریشه ضروری است.
فشار خارجی به دلیل استفاده از ماشین آلات سنگین و مدیریت نامناسب خاک می تواند به تراکم زیر خاک منجر شود. لایه‌هایی غیرقابل نفوذ را در داخل خاک ایجاد کرده و چرخه آب و مواد مغذی را محدود می کند. این فرآیند می تواند باعث اثراتی از قبیل کاهش رشد محصول، عملکرد و کیفیت محصول و همچنین اثراتی مانند افزایش رواناب سطح آب، فرسایش خاک، انتشار گازهای گلخانه ای، فرسایش پذیری، کاهش شارژ آبهای زیرزمینی و از بین رفتن تنوع زیستی شود.
توانایی بهبود خاک از این نوع تراکم بستگی به آب و هوا، نوع کانی خاک و جانوران دارد. خاکهایی که ظرفیت انعطاف پذیری بالایی دارند، مانند ورتیسول ها، در شرایطی که شرایط رطوبت متغیر باشد به سرعت بعد از فشرده سازی بهبود می یابند. اما کانی هایی مانند کائولینیت که به سختی خشک می شوند، نمی توانند به خودی خود از فشردگی بهبود یابند. مگر اینکه میزبان حیوانات زمینی مانند کرم های خاکی باشند.
قبل از فشردگی خاک در مزرعه، برخی از آزمایش ها برای تعیین خصوصیات فیزیکی آن ها انجام می شود. در میان خواص مختلف، حداکثر چگالی خشک و رطوبت مطلوب بسیار حیاتی هستند و چگالی لازم را برای فشرده سازی در مزرعه را مشخص می کنند.

فشردگی خاک می‌تواند رشد گیاهان را دشوار کند. بسیاری از کشاورزان نمی‌دانند که برخی مشکلات باغ سبزیجات یا گل و گیاهان آن‌ها می‌تواند مربوط به خاک‌های فشرده باشد. جذب مواد معدنی و میزان فتوسنتز گیاهان در حال رشد با تراکم خاک‌های سطحی و زیرزمینی کاهش می‌یابد. همچنین فشردگی خاک باعث تغییر در مقدار و تعادل هورمون‌های رشد در گیاهان به‌ویژه افزایش اسید آبسیزیک و اتیلن ‌شود.

عملکرد محصولات گیاهی نیز به دلیل اثرات ترکیبی فشردگی زیاد خاک، کاهش نفوذ آب و هوادهی ضعیف خاک تا حد زیادی کاهش می‌یابد. تراکم شدید خاک از جوانه‌زنی بذر و رشد نهال‌ها جلوگیری می‌کند. چمن‌ها نیز می‌توانند تحت تأثیر خاک فشرده قرار بگیرند.

چه چیزی باعث فشردگی خاک می‌شود؟

حدود نیمی از خاک سالم از ذرات معدنی مانند شن و ماسه، گل‌ولای و خاک رس به‌علاوه مواد آلی تشکیل‌شده است. به نیمه باقی‌مانده خلل‌وفرج گفته می‌شود. این فضا برای حرکت هوا و آب در اطراف ذرات معدنی است. این خلل‌وفرج برای داشتن محیط سالم برای ریشه گیاهان و میکروارگانیسم‌های مفید و کرم‌های خاکی جهت تجزیه بقایای گیاهان به مواد آلی، موردنیاز است.

تراکم به‌احتمال زیاد در خاک‌های سنگین مانند خاک رس و لوم اتفاق می‌افتد، اما وقتی از تجهیزات سنگین استفاده می‌شود، خاک‌های شنی نیز متراکم می‌شوند و ذرات خاک به‌طور نزدیکی به هم می‌چسبند. این مشکل ممکن است با حوادثی که طی سال‌ها برای خاک اتفاق افتاده است، تشدید شود. فضاهای منافذ تا حدی کاهش می‌یابند که هوا و آب نمی‌توانند آزادانه حرکت کنند و ریشه‌های گیاه نمی‌توانند به‌راحتی در خاک اطراف رشد کنند. خاک می‌تواند برای گیاهانی که در آنجا رشد می‌کنند، بیش‌ازحد مرطوب باشد.

تراکم و فشردگی خاک می‌تواند به‌طور طبیعی با ته‌نشینی یا خرد شدن خاک اتفاق بیفتد و یا ممکن است توسط ابزارهای خاک‌ورزی، ماشین‌آلات سنگین، ترافیک عابران پیاده، پایمال شدن توسط حیوانات و آتش ایجاد شود.

علائم و نشانه های فشردگی خاک

تراکم خاک در اصل یک مشکل زیر سطحی و یک پدیده نامرئی است. برای شناسایی، نظارت و مدیریت مناسب این مشکل، روش های شناسایی خاصی لازم است:

۱- رشد ریشه محدود می شود.

یکی از علائم و نشانه های فشردگی خاک محدود شدن رشد ریشه است. تراکم خاک منجر به محدود شدن رشد ریشه می شود و از دو طریق، مقاومت مکانیکی در برابر رشد ریشه را تحت تأثیر قرار می دهد.
– تعداد و اندازه منافذ بزرگ خاک را کاهش می دهد. در نتیجه منافذ کمتری وجود دارد که در آن ریشه ها بتوانند آزادانه و بدون مقاومت مکانیکی رشد کنند.
– تراکم، مقاومت مکانیکی خاک را با نزدیک کردن ذرات خاک به هم افزایش می دهد.

۲- حمل و نقل آب محدود می شود.

تراکم خاک همچنین حرکت آب از طریق خاک را محدود می کند. محدود شدن حرکت آب یکی دیگر از علائم و نشانه های فشردگی خاک محسوب می شود. این امر باعث اشباع آب در لایه های فوقانی می شود که به نوبه خود می تواند منجر به کمبود اکسیژن برای ریشه ها شود.
علاوه بر این، وضعیت هوادهی خاک، دسترسی گیاهان به مواد غذایی خاک را تحت تأثیر قرار می دهد. در شرایط بی هوازی، نیتروژن زدایی می تواند منجر به از دست رفتن شدید نیتروژن به صورت اکسید نیتروژن یا گاز نیتروژن به جو شود. در نتیجه تراکم خاک، نیتروژن موجود در خاک کاهش پیدا می کند.

عوامل کمک‌کننده به فشردگی خاک

۱. شخم بیش‌ازحد خاک

شخم بیش‌ازحد، توده‌های کوچک خاک را به ذرات منفرد تبدیل می‌کند. خاک باید حاوی انبوهی از ذرات کوچک باشد که در توده‌های کوچک و به‌اندازه نخود به هم متصل شده‌اند. شخم بیش‌ازحد در یک منطقه باعث خرد شدن این ذرات می‌شود و هنگامی‌که خاک مرطوب شود، اجازه عبور آب را نمی‌دهد. یک حوضچه کوچک روی سطح خاک ایجاد می‌شود و وقتی بالاخره خاک خشک شد، شبیه پوست تمساح ترک ترک می‌شود. این الگوی خاک ترک‌خورده اجازه ورود هوا و آب را نمی‌دهد.

۲. کارکردن در زمین هنگامی‌که خاک خیلی مرطوب است

قبل از شخم باغ و یا کارکردن در مزرعه، اطمینان حاصل کنید که خاک بیش‌ازحد مرطوب نیست. در بهار قبل از کار در باغ، یک‌مشت از خاک بردارید و آن را به‌صورت گلوله فشرده کنید. وقتی‌که با ملایمت به آن ضربه می‌زنید، باید از هم بپاشد. اگر این‌گونه نباشد، خاک خیلی مرطوب است و نباید در آن زمین کار کرد؛ بنابراین تا زمانی که خاک فروریزد صبر کنید.

۳. مخلوط کردن شن و ماسه به خاک‌های رسی جهت سبک کردن خاک

افزودن شن و ماسه اثری عکس آنچه انتظار می‌رود ایجاد می‌کند و خاک می‌تواند مانند بتن شود. جهت سبک شدن خاک، مواد آلی مانند کمپوست، پیت ماس یا خاک‌برگ را به آن اضافه کنید.

۴. فشردگی خاک به دلیل وزن

پارک کردن وسایل نقلیه یا رانندگی در یک منطقه، فعالیت‌های ساخت‌وساز و حتی مکان‌هایی که تعداد زیادی ترافیک عابران پیاده را دارند می‌توانند باعث فشرده شدن خاک شوند. فشردگی می‌تواند بر اثر عبور مرتب تایرهای ماشین چمن‌زنی از یک منطقه باشد.

راهکارهایی برای کاهش فشردگی خاک

پس از تشخیص فشردگی خاک، کارهای مختلفی می‌توان انجام داد. از شخم بیش‌ازحد یا روتیواتور زدن باغ خودداری کنید. در عوض، افزودن مواد آلی را با استفاده از مالچ یا کمپوست در بالای بستر کشت در نظر بگیرید و یا آن را به‌راحتی توسط بیل در عمق ۳ تا ۶ اینچی خاک قرار دهید. برای یک باغ سبزیجات، ۲ اینچ کمپوست را روی سطح خاک قرار داده و آن را به داخل خاک شخم بزنید. در مجموع در یک فصل رشد ۴ اینچ کمپوست به خاک اضافه کنید. هدف، افزودن ۵ تا ۱۵ درصد مواد آلی سودمند به خاک خواهد بود.

اگر از روتیواتور مکانیکی استفاده می‌شود، مراقب باشید به طور مکرر از مناطقی که قبلاً شخم زده شده‌اند عبور نکنید. با استفاده از مواد آلی مانند کاه یا برگ‌های خردشده در یک باغ سبزیجات یا چمن‌های زده شده و برگرداندن آن به داخل خاک در بهار یا پاییز می‌توانید مواد آلی بیشتری به خاک اضافه کنید. برای بررسی مواد مغذی، pH خاک و درصد مواد آلی هر سه سال یک‌بار آزمایش خاک بگیرید.

اقدامات درمانی احتمالی

برای جلوگیری از تراکم خاک، استفاده از اقدامات درمانی که می تواند در طولانی مدت به ساختار بهتر خاک کمک کند، ضروری است. این اقدامات شامل زهکشی، استفاده از آهک، نگه داشتن خاک پوشیده از پوشش گیاهی و تأمین مواد آلی خاک است. این اقدامات که منجر به خشک شدن خاک می شود، تراکم خاک را در عمق کاهش می دهد.
سیستم کشت و خاک ورزی خاک نیز برای تراکم خاک بسیار مهم است. مهمترین نکته جلوگیری از خاک ورزی در هنگام خیس بودن خاک است. خاک خشک ظرفیت تحمل بیشتری برای بارها دارد. در حالی که یک خاک مرطوب تحت فشار مشابه فشرده می شود. داشتن محل تماس زیاد به کمک لاستیک های پهن یا چرخ های دوگانه باعث فشار کمتر چرخ ها می شود.

شناسایی فشردگی خاک

شناسایی تراکم خاک با استفاده از علائم بصری از ویژگی های گیاه، ریشه و خاک امکان پذیر است.

– مشاهدات کلی

عدم جوانه زنی گیاهان در محل مسیرهای چرخ ماشین آلات، یکی از علائم و نشانه هاي فشردگي خاك سطحی است. در آنجا که کوبیدن سطح خاک توسط حیوانات عامل تراکم خاک سطحی است، اثر آن بر روی محصول گسترده تر است. تراکم خاک های سطحی ممکن است به راحتی از الگوهای ترافیکی ماشین آلات و الگوهای پایمال شدن دام مشاهده شود.
شناسایی فشردگی خاک عمقی اغلب دشوارتر از فشردگی خاک سطحی است. بنابراین یک محصول ضعیف جوانه زده و لقاح یافته ممکن است محدودیت های دیگری برای رشد را نشان دهد.

– شواهد سطحی

با وجود رطوبت در خاک عمقی، محصول دچار کم آبی می شود و محصول نسبتاً ضعیفی تولید می کند. این نشان دهنده این است که ریشه قدرت کافی برای استخراج آب را نداشته است. گیاهانی که ریشه های عمیق تر و قوی تری دارند از نیتروژن و گوگرد بهتری نسبت به بقیه محصولات برخوردار می شوند. این تأثیر در اوایل رشد قبل از رشد طولی ساقه آشکار است و حتی پس از آن هنوز هم ممکن است قابل مشاهده باشد.
ریشه های تغییر شکل یافته و خمیده گیاهان، می تواند یکی از علائم و نشانه هاي فشردگي خاك زیرسطحی باشد. توجه داشته باشید که سمیت آلومینیوم در خاک اسیدی نیز می تواند بر رشد ریشه برخی از گونه های گیاهی تأثیر بگذارد.

– چاله های خاک

لایه های فشرده شده در زیر خاک را می توان با حفر گودال در خاک مشاهده کرد. فشردگی خاک غالباً دارای یک مرز مشخص و فوقانی و یک شکل یا ساختار مسدود کننده که ممکن است شکسته شود مشخص می شود. لایه فشرده شده نسبت به خاک سطحی یا لایه زیرین آن، چگالی بیشتری دارد.

– شاخص های گیاهی

اثر رشد آهسته و محدود ریشه با مشاهده رشد گیاهان قابل تشخیص است. زیرا به ندرت فرصتی برای مشاهده مقایسه مستقیم بین خاک فشرده و کم فشار وجود دارد. مشاهده پاسخ گیاه به آشفتگی خاک که باعث شکسته شدن یک لایه فشرده شده، مانند خطوط آب یا نصب کابل برق می شود، نشانگر خوبی از تراکم زیرسطحی است.

– شاخص های زراعی و مرتعی تراکم خاک

جوانه زنی ضعیف و عدم قدرت گیاه در یک الگوی خطی همزمان با علائم چرخ، یکی دیگر از علائم و نشانه هاي فشردگي خاك سطحی است. در جایی که خاک سطحی توسط حرکت دام یا گاوآهن متراکم شده باشد، اثرات آن بر روی محصولات یکنواخت تر و یا گاه محدود به مناطقی از تردد حیوانات خواهد بود.

تراکم زیر خاک توسط موارد زیر نشان داده شده است:
– در اثر تخلخل کم، گاهی اوقات ریشه های گیاه به صورت افقی در بالای خاک رشد می کنند.
– تعداد بسیار کمی منافذ قابل مشاهده در خاک دیده می شود.
– رشد ریشه محدود به شکاف بین بلوک های بزرگ خاک و منافذ از قبل موجود، محدود می شود.
– ریشه پهن تر از ریشه های دیگر رشد بیشتری دارد و در یک مسیر پیچیده رشد می کند.
– بر روی لایه های سخت خاک ریشه بصورت افقی رشد می کند.
– تراکم ریشه و انشعاب ریشه در لایه فشرده کاهش می یابد.
– محصولات زراعی و مراتع که در خاک فشرده رشد می کنند ممکن است در طول دوره های خشک تحت تأثیر تنش آبی قرار گیرند و فصل رشد خود را با سرعت بیشتری به پایان برسانند.