آیا زهکشی توانایی احیای خاک های نارس را دارد؟

دوره لیسانس را در شهر گرمسار گذراندم؛ شهری که سرتاسر آن زمین های بایر است. به خاطر دارم که در یکی از جلسات کلاس اصول زهکشی یکی از دانشجوها از استادمان پرسید که چرا در زمین های اطراف شهر ایجاد فضای سبز و یا حتی کشاورزی صورت نمی گیرد که از این حجم بیابان کاسته شود؟ ایشان پاسخ دادند: به این علت که این خاک ها نارس هستند و نیاز به اصلاح دارند. در واقع منظور از خاک های نارس (Unripened) زمین هایی هستند که به صورت باتلاقی یا مردابی بوده و در زیر آب به شکل لجن نرم و سیاه مشاهده می شوند. اراضی ساحلی و دشت های سیلابی نیز در این گروه قرار دارند. رسیدن زمین (Ripening) به فرآیندی اطلاق می شود که طی آن خاک نارس تبدیل به خاک معمولی می گردد. بسیاری از اطلاعات ما در زمینه احیای اراضی نارس مربوط به تجارب کسب شده در هلند است (اگر به خاطر داشته باشید در مقالات قبلی به این نکته اشاره کردیم که به دلیل موقعیت جغرافیایی هلند، این کشور عملا بدون زهکشی ، زیر آب دفن خواهد شد) که در سال 1927 شروع به احیا چهار آبکنار کرده و هنوز ادامه دارد.

رسیدن خاک فرآیندی است که در ابتدا با از دست دادن رطوبت لجن آغار می شود. از دست دادن رطوبت عمدتا توسط تبخیر و سپس توسط زهکشی انجام می گیرد. بدین ترتیب سطح ایستابی (سطح ایستابی یا پیزومتریک به بالاترین تراز آب زیرزمینی بر روی یک سطح مشخص در زیر زمین گفته می‌شود) نزول نموده و خاک بالای آن در معرض نیروهای کاپیلاری قرار گرفته، ذرات خاک جابجا شده و مجموعه این عوامل موجب کاهش حجم و انقباض خاک می گردد که ترک خوردگی آن را به دنبال خواهد داشت. سرانجام خاک ساختمان پیدا نموده و به اصطلاح می رسد. هرچه ذرات کلوئیدی خاک زیاد باشد رسیدن بهتر و سریع تر انجام می شود. خاک های شنی هیچ وقت نمی رسند و یا رسیدن آن ها به سختی صورت می گیرد.

مهم ترین تغییری که در رسیدن خاک به وقوع می پیوندد، تغییر اجزای آن است. حجم فضاهای خالی به شدت کاهش پیدا کرده و در نتیجه چگالی ظاهری (BD) خاک افزایش پیدا می کند. تا زمانی که خاک اشباع باشد کاهش حجم فضای خالی موجب کاهش درصد وزنی رطوبت خاک نارس اشباع (مقدار A رطوبت خاک اشباع نارس بر حسب گرم آب در هر 100 گرم خاک خشک است) می شود در این شرایط معادلات زیر را خواهیم داشت. فراموش نکنید که لاندای s همان چگالی ویژه جزء جامد خاک است.

با رسیدن خاک پایداری آن افزایش می یابد. رسیدن معمولا از سطح زمین شروع شده و به تدریج اعماق پایین تر را در بر می گیرد ولی سرعت رسیدن خاک نسبت به عمق و به تدریج تقلیل پیدا می کند. رسیدن خاک تا عمق 1 تا 1.5 متر ممکن است صدها سال به طول می انجامد چون قسمت اعظم آن در اثر تبخیر خاک خارج می شود بنابراین فرآیند رسیدن خاک در فصل گرما و خشک سال با سرعت زیادتری ادامه پیدا می کند. البته زهکشی مناسب نیز مکمل این فرآیند است.

همزمان با رسیدن فیزیکی، تغییرات شیمیایی و بیولوژیکی نیز در خاک صورت می گیرد. رسیدن شیمیایی شامل فرآیندهای اکسایشی و تغییر ترکیب کاتیونی در سطوح باردار ذرات خاک است. در باتلاق های دریایی از اکسیداسیون سولفیت ها، خاک های اسید-سولفاته ایجاد می شود که از اهمیت خاصی برخودارند. همچنین این نوع خاک ها دارای مقدار زیادی نمک می باشند که قبل از زراعت باید مورد شستشو قرار گیرند. رسیدن بیولوژیکی شامل تکامل و توسعه فعالت های هوازی میکروارگانیسم های خاک است. این فرآیند نیاز به مقدار زیادی زمان دارد. بخصوص در مورد نیتریفیکاسیون و تثبیت ازت. بهتر است بدانید که احیا و زهکشی اراضی نارس کاملا با همدیگر ارتباط دارند. در این بخش به روش های زهکشی و احیا می پردازیم:

1-مرحله اولیه

در این مرحله هدایت الکتریکی خاک نارس بسیار کم است و احیا فقط لایه بسیار سطحی آن را شامل می شود. در این هنگام باید سعی شود تا میزان تبخیر از سطح افزایش یافته و مقدار زیادی آب از این طریق خارج گردد، زهکشی در این مرحله شامل حفرکانال های موازی در سطح زمین است. فاصله زهکش ها معمولا 10 متر در نظر گرفته می شوند و حفر زهکش ها با دستگاه نهرکن انجام می گردد. نکته قابل تذکر در این مرحله استفاده از ماشین آلات خاصی است که در شرایط باتلاقی قادر به کار باشند. عمق کانال ها در ابتدا کم و سپس با رسیدن خاک عمق آن ها نیز افزایش می یابد. به طوری که در آغاز عمق آن ها حدود 30 تا 40 سانتی متر و پس از حدود 5 سال عمق آن ها به 60 تا 70 سانتی متر می رسد. این کانال ها در ابتدا فقط آب سطحی را خارج می سازند ولی به تدریج نقش زهکش های سطحی را نیز ایفا می نمایند.

2-افزایش ضریب هدایت هیدرولیکی(K)

پایین بودن هدایت هیدرولیکی خاک های نارس، علی رغم بالا بودن تخلخل، بدین علت است که قسمت اعظم تخلخل را فضاهای ریز که آب در آن ها قادر به حرکت نمی باشد تشکیل می دهد. در طی رسیدن، خاک منقبض و درز و ترک های زیادی بخصوص در خاک های رسی، به وجود می آید که نفوذپذیری آن را افزایش می دهد. این تغییرات به حدی است که هدایت هیدرولیکی در خاک های نارس حدود چند میلی متر در روز و در خاک های رسیده درز و ترک دار به چند متر در روز بالغ می گردد.

3-مرحله پیشرفته احیای اراضی باتلاقی

با گذشت زمان و پس از این که خاک تا عمق 60 تا 70 سانتی متری رسیده شد می توان نسبت به نصب لوله های زهکش اقدام کرد. لوله های زهکش در ابتدا به فاصله 10 تا 12 متر از یکدیگر نصب می شوند ولی بعدا می توان این فاصله را تا 30 الی 50 متر افزایش داد. در نصب لوله های زهکش نباید عجله به خرج داد و تا زمانی که رسیدن خاک عمق نسبتا زیادی را شامل نشده است از انجام آن خودداری نمود.

4-زهکشی، تبخیر و رسیدن خاک

زهکشی خوب و مناسب، رسیدن خاک را تسریع می کند. البته زهکشی فقط رطوبت خاک را که در بالای حد ظرفیت زراعی (FC) است خارج می سازد. در خاک های نارس مقدار زیادی از رطوبت در فضاهای کوچک محبوس است که خارج ساختن آن ها از طریق زهکشی امکان پذیر نیست. زهکشی در واقع آب سطحی و آبی را که از لابلای درز و ترک ها قابل عبور است می تواند خارج سازد و بنابراین بیرون راندن آب موجود در فضاهای ریز عمدتا بستگی به قدرت تبخیر دارد. تبخیر و خشک شدن نیز زمانی موثر است که آب مازاد از طریق زهکش ها خارج شده باشد. با پیشروی عمل تبخیر در سطح خاک لایه ای به وجود می آید که نقش پوشش یا مالچ (مالچ یا Mulch به هر گونه پوششی اطلاق می‌ شود که برای محافظت و ارتقا کیفیت خاک، روی سطح خاک گسترده می‌ شود) را ایفا نموده و از سرعت تبخیر می کاهد ولی ایجاد درز و ترک ها و در صورت موجود بودن، پوشش گیاهی باعث می شود که از اعماق زیادتر نیز عمل تبخیر ادامه یابد. به طوری که اگر پوشش گیاهی مناسب و ریشه ها عمیق و پراکنده باشند به زودی منطقه ریشه ها از رطوبت تخلیه خواهند شد.