فشردگی خاک کشاورزی؛ دشمن خاموش عملکرد گیاهان

خاک جسمی متخلل است که از ذرات ریز و درشت با نسبت­ های متفاوتی از خلل و فرج تشکیل شده و دارای سه بخش جامد، مایع و گاز است. بخش جامد خاک، مجموعه­ ی پیچیده­ ای از مواد آلی و معدنی است که ترتیب قرار گرفتن، کمیت و کیفیت ویژگی­ هایی از قبیل تخلخل، ساختمان و جرم مخصوص ظاهری خاک را تعیین می­کند. ذرات خاک به ندرت به صورت منفرد و جداگانه در خاک وجود دارند، این ذرات توسط کانی­ های رسی و سایر ترکیبات به یکدیگر پیوند خورده و اشکال مختلفی ایجاد می ­کنند که خلل و فرج بین این واحد­های ساختمانی مبین ساختمان خاک و دگرگونی­ های آن در طول زمان است.

تعریف فشردگی خاک کشاورزی

فشردگی خاک کشاورزی به کاهش فضاهای خالی (تخلخل) بین ذرات خاک گفته می‌شود که در نتیجه آن، جریان هوا و آب محدود شده و ریشه‌زایی گیاه کاهش می‌یابد. در خاک‌های فشرده، ساختار طبیعی خاک از بین می‌رود و خاک تبدیل به توده‌ای سخت و چگال می‌شود که رشد ریشه‌ها را با مشکل مواجه می‌کند. این پدیده هم در خاک‌های شنی و هم در خاک‌های رسی ممکن است رخ دهد، اما شدت آن در خاک‌های سنگین‌تر بیشتر دیده می‌شود. فشردگی ممکن است در عمق‌های مختلف خاک ، از سطحی (در اثر تردد تراکتور) گرفته تا لایه‌های زیرین (در اثر شخم عمیق و تکراری) رخ دهد.

دلایل فشردگی خاک

1-تردد ماشینهای کشاورزی

با افزایش تردد ماشین های کشاورزی، میزان فشردگی خاک افزایش می یابد و بهتر است سیستم خاک ورزی به سمت حداقل خاک ورزی یا کاهش خاک ورزی برود.

2-نقش رطوبت در ایجاد فشردگی خاك

نتایج پژوهش ها نشان داده که کمترین میزان فشردگی خاک هنگامی است که عبور تراکتور در شرایط رطوبتی کم خاک صورت گیرد.

3-انجام عملیات شخم با گاوآهن برگرداندار در یك عمق ثابت

در اکثر نقاط ایران عملیات شخم برای تهیه بستر بذر با گاوآهن برگردان دار انجام شده و عمق شخم ثابت است.در طی زمان، خاک زیر عمق کار گاواهن، سخت و فشرده می شود. برای جلوگیری از تشکیل لایه سخت باید عمق شخم به طور سالیانه تغییر کند.

4-وضعیت طبیعی خاك

در بعضی مناطق کشاورزی، یک لایه متراکم به طور طبیعی در عمق معینی از خاک وجود دارد که مربوط به نحوه تشکیل خاک در میلیون ها سال قبل است. در بعضی مناطق این لایه به سطح خاک نزدیک بوده و در فعالیت های زراعی مشکل ایجاد می کند.

5-انتقال ذرات رس از لایه سطحی به عمق خاك

آبیاری و بارندگی، در طول زمان موجب انتقال ذرات رس به لایه های زیرین می شوند. این ذرات خلل و فرج خاک را در عمق های پایین پر می کنند و در نهایت شرایط برای متراکم شدن این لایه ها بیشتر فراهم می شود.

جلوگیری از انتقال ذرات رس:

پیشگیری از تخریب ساختمان خاک

استفاده بهینه از آب آبیاری

افزایش درصد ماده آلی خاک

6-عدم رعایت تناوب زراعی

در صورت عدم رعایت تناوب زراعی و استمرار کاشت یک محصول خاص، عمق نفوذ ریشه ثابت بوده و پس از پوسیدگی ریشه ها، منافذ حاصل از پوسیدگی ریشه ها در یک عمق خاص، باعث فشرده شدن خاک آن لایه می شود.

اثرات منفی فشردگی خاک بر محیط زیست

1-اثر گلخانه ای

فعالیت های کشاورزی بر خروج گازهای گلخانه ای مثل متان و دی اکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن اثر می گذارند. تولید گاز متان در خاک توسط باکتری های غیر هوازی انجام مش شود. در شرایط رطوبتی بالا و کاهش خلل و فرج ناشی از فشردگی خاک، خروج گاز متان از خاک بیشتر می شود.

2-آلودگی آبهای سطحی

فشردگی خاک روی مقدار و شرایط ایجاد آبشویی موثر است و علت اصلی آن کاهش نفوذ پذیری آب است. در اثر آبشویی خاک، آلودگی آبهای سطحی به دلیل ورود نیتروژن و سموم مصرف شده افزایش پیدا می کند.

3-آلودگی آبهای زیر زمینی

انتقال آبهای حامل نیتروژن و سموم کشاورزی به مکان هایی که نفوذ پذیری آب در خاک خوب است، موجب آلودگی آبهای زیر زمینی می شود.

علائم و روش‌های تشخیص فشردگی خاک

تشخیص فشردگی خاک در زمین‌های کشاورزی و باغ‌ها به تجربه نیاز دارد، اما نشانه‌های رایجی وجود دارد که می‌توان با مشاهده آن‌ها به وجود این مشکل پی برد:

علائم ظاهری در گیاهان

1-رشد ضعیف و نامتوازن گیاه

2-زردی برگ‌ها به دلیل کمبود عناصر غذایی

3-توقف رشد در مراحل اولیه (کوتاهی بوته‌ها)

4-کاهش حجم ریشه و انشعاب ضعیف ریشه‌ها

5-رشد نامناسب غده های زیر زمینی

6-کاهش عملکرد یا کیفیت محصول

نشانه‌های فیزیکی خاک

  1- خاک در زمان خشک بودن بسیار سخت و کلوخه‌ای است

 2- نفوذ آب به خاک کند است یا روی سطح باقی می‌ماند (پدیده آب‌ماندگی)

  3-هنگام کاشت بذر، بذر در عمق مناسب قرار نمی‌گیرد یا تماس خوبی با خاک ندارد.

  4-وجود لایه سخت (Hardpan) در عمق مشخص که نفوذ ابزار یا ریشه را محدود می‌کند.

روش‌های فنی برای تشخیص دقیق‌تر

  1- استفاده از پنترومتر (Penetrometer) برای سنجش مقاومت خاک

  2- مشاهده مقطع خاک در پروفیل گودبرداری‌شده

  3-مقایسه ریشه‌زایی در گیاهان مختلف در مناطق مختلف مزرعه

اثرات منفی فشردگی خاک بر کشاورزی

1. کاهش نفوذ آب و هوا به خاک

در خاک فشرده، آب به‌سختی نفوذ کرده و اغلب در سطح باقی می‌ماند. این موضوع علاوه بر اتلاف آب، باعث کمبود اکسیژن در ناحیه ریشه می‌شود.

2. توسعه ضعیف ریشه‌ها

گیاهان در خاک فشرده قادر به نفوذ عمیق ریشه نیستند. این موضوع سبب کاهش جذب عناصر غذایی و آب می‌شود و در نتیجه گیاهان ضعیف و آسیب‌پذیر می‌مانند.

3. افزایش خطر بروز بیماری‌های قارچی

ایستایی آب و کمبود تهویه در خاک، محیط مناسبی برای رشد عوامل بیماری‌زا مانند فوزاریوم یا پیتیوم فراهم می‌کند.

4. کاهش جذب مواد غذایی

کمبود اکسیژن و توسعه ضعیف ریشه باعث می‌شود گیاه نتواند مواد مغذی را به‌خوبی جذب کند، حتی اگر کوددهی کافی باشد.

5. افزایش مصرف انرژی و هزینه‌ها

در خاک‌های فشرده، عملیات خاک‌ورزی و کاشت دشوارتر و پرهزینه‌تر خواهد بود. همچنین کشاورزان ممکن است به اشتباه، کود یا آب بیشتری مصرف کنند بدون اینکه عملکرد افزایش یابد.

راهکارهای کاهش و پیشگیری از فشردگی خاک کشاورزی

الف) راهکارهای مدیریتی

 کاهش تردد ماشین‌آلات: تنها در زمان‌های ضروری و در شرایط رطوبتی مناسب از تراکتور یا تجهیزات سنگین استفاده شود.

 تناوب زراعی مناسب: با چرخش محصولات و استفاده از گیاهانی با ریشه عمیق مثل شبدر یا یونجه، ساختار خاک بهبود می‌یابد.

 پوشش‌گیاهی در زمستان: استفاده از گیاهان پوششی مانع از کوبیده شدن سطح خاک توسط باران‌های زمستانی می‌شود.

  آبیاری اصولی: آبیاری بیش از حد یا در زمان نامناسب باعث ایجاد لایه‌های سخت در خاک می‌شود.

ب) راهکارهای مکانیکی

  شخم عمیق (Subsoiling): استفاده از پنجه‌غاز یا گاوآهن زیرشکن برای شکستن لایه‌های سخت زیرسطحی در اعماق ۳۰ تا ۵۰ سانتی‌متری

 خاک‌ورزی نواری یا حداقلی: کاهش دفعات و شدت شخم برای حفظ ساختار خاک و کاهش کوبیدگی

ج) راهکارهای اصلاحی

 1-افزایش ماده آلی خاک: استفاده از کودهای دامی پوسیده، کمپوست و کودهای آلی باعث سبک شدن بافت خاک و افزایش تخلخل می‌شود.

 2-مصرف اسید هیومیک و اسید فولویک: این مواد به بهبود ساختمان خاک، افزایش فعالیت میکروبی و آزادسازی ذرات فشرده کمک می‌کنند.

 3-استفاده از ریشه‌زاهای بیولوژیک: محصولات حاوی باکتری‌های مفید (مثل باسیلوس یا آزوسپیریلوم) می‌توانند با تحریک رشد ریشه و تولید اسیدهای آلی، ساختار خاک را به‌مرور اصلاح کنند.

4-کاربرد گچ یا گوگرد برای اصلاح شوری و سدیمی بودن خاک: در برخی خاک‌ها، وجود سدیم موجب چسبندگی و فشردگی خاک می‌شود. اصلاح شیمیایی این خاک‌ها کمک بزرگی به کاهش فشردگی است.