Αλκαλιωμένα εδάφη
Εισαγωγή
Τα αλκαλιωμένα εδάφη, γνωστά και ως νατριωμένα (sodic) εντάσσονται στην κατηγορία των προβληματικών εδαφών. Και τούτο διότι έχουν ένα βασικό περιοριστικό της φυτικής ανάπτυξης παράγοντα, που ανάλογα με το επίπεδό του καθιστά αντίστοιχα απαγορευτική την αξιοποίηση των εδαφών αυτών για την καλλιέργεια οιουδήποτε φυτού. Ο παράγοντας αυτός είναι το εναλλακτικό Na+, το οποίο λόγω της υψηλής συγκέντρωσής του υποβαθμίζει τα χημικά και φυσικά χαρακτηριστικά του εδάφους και επιδρά τοξικά στην ανάπτυξη του φυτού, καθιστώντας το έδαφος ακατάλληλο περιβάλλον για την αύξηση των καλλιεργειών.
Τα αλκαλιωμένα εδάφη, εκτός από το υψηλό επίπεδο του Na+, πολλές φορές έχουν και υψηλές συγκεντρώσεις ελεύθερων διαλυτών αλάτων, οπότε χαρακτηρίζονται ως αλατουχοαλκαλιωμένα. Ο συνδυασμός αλκαλίωσης και εναλάτωσης καθιστά το εδαφικό περιβάλλον ακόμη πιο δυσμενές και εχθρικό για τη φυτική ανάπτυξη. Ο όρος <<αλκαλιωμένα εδάφη>> καθιερώθηκε το 1954 από τους επιστήμονες του Εργαστηρίου Αλατούχων εδαφών του Υπουργείου Γεωργίας των ΗΠΑ. Οι ίδιοι επιστήμονες αργότερα καθιέρωσαν τον όρο <<Νατριωμένα εδάφη>> (Sodic Soils), ως περισσότερο αντιπροσωπευτικό των χαρακτηριστικών των υπόψη εδαφών. Στο παρόν κείμενο έχουμε υιοθετήσει και τους δύο αυτούς όρους και τους χρησιμοποιούμε εναλλακτικά. Ειδικότερα, αναγνωρίζουμε το γεγονός ότι ο όρος <<Αλκαλιωμένα εδάφη>> χρησιμοποιήθηκε επί σειρά ετών, και για λόγους ιστορικούς κρίνουμε χρήσιμη τη διατήρησή του. Δεν παραθεωρούμε βέβαια ούτε παραγνωρίζουμε το γεγονός ότι η <<αλκαλίωση>> των υπόψη εδαφών οφείλεται κυρίως στην παρουσία του Na+, παρά την ύπαρξη και του Mg2+ ή Ca2+ Και ότι ορθώς χρησιμοποιείται ο όρος <<νατριωμένα>> (sodic) ή <<νατρίωση>>(sodicity) αντί του <<αλκαλιωμένα>> ή <<αλκαλίωση>> δεδομένου ότι το Na+ είναι το επιστατικό κατιόν των ανωτέρω εξεταζόμενων εδαφών. Τα αλκαλιωμένα ή νατριωμένα εδάφη αναγνωρίζονται ή ταυτοποιούνται από ορισμένα χαρακτηριστικά, τα οποία είναι τα εξής:
O βαθμός αλκαλίωσης ή Exchangeable Sodium Percent (ESP).
H ηλεκτρική αγωγιμότητα ή Electrical Conductivity (EC).
Tο pH.
O λόγος προσρόφησης του νατρίου (Sodium Adsorption Ratio (SAR).
Από το επίπεδο ή το ύψος της τιμής των ως άνω χαρακτηριστικών μπορούμε να προσδιορίσουμε την έκταση της αλκαλίωσης του εδάφους και το βαθμό της προβληματικότητάς του, πέραν βεβαίως της ταυτοποίησής του ως νατριωμένου ή μη. Τα νατριωμένα εδάφη απαντούν σε περιοχές ξηροθερμικές όπου υποχρεωτικά εφαρμόζεται η αρδευόμενη γεωργία. Η υψηλή περιεκτικότητα Na+ των υπόψη εδαφών ενεργεί ανασταλτικά και πολλές φορές τοξικά στην ανάπτυξη των φυτών. Λόγω της υδρόλυσης του, το Na+ ανεβάζει την τιμή του pH μέχρι και 10, διασπείρει την άργιλο και συνέπεια αυτής υποβαθμίζει τα φυσικά χαρακτηριστικά του εδάφους σε βάρος της παραγωγικότητας του.[1]
Ταξινόμηση αλκαλιωμένων εδαφών
Τα αλκαλιώμενα εδάφη ταξινομούνται στις εξής δύο κατηγορίες:
Aλκαλιωμένα ή νατριωμένα.
Aλατουχοαλκαλιωμένα ή αλατουχονατριωμένα.
Η διάκριση μεταξύ αυτών γίνεται σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά τους, τα οποία αναφέρονται κατωτέρω.
Βαθμός αλκαλίωσης
Ο βαθμός αλκαλίωσης ή ESP αναφέρεται στο ποσοστό κορεσμού της εναλλακτικής ικανότητας των εδαφοσυμπλόκων με τα προσροφημένα κατιόντα του Na+. Εκφράζεται επί τοις εκατό και υπολογίζεται με τη σχέση:
ESP=Na/CEC*100, όπου:
Na= εναλλακτικό σε cmol/kg εδάφους.
CEC= εναλλακτική ικανότητα σε κατιόντα cmol/kg εδάφους.
Τα νατριωμένα εδάφη έχουν τιμή ESP>15%, η οποία θεωρείται ως η οριακή τιμή του βαθμού κορεσμού του εδάφους με εναλλακτικό Na, πέραν από την οποία αρχίζει η εμφάνιση των προβλημάτων διασποράς του εδάφους και της τοξικότητας του Na+ σε βάρος των φυτών.
Αναλογία προσρόφησης του νατρίου
Ο λόγος προσρόφησης του Na+ αναφέρεται στο βαθμό κινδύνου νατρίωσης του εδάφους. Πολλοί ερευνητές προτιμούν τη χρήση του SAR ως δείκτη του βαθμού αλκαλίωσης του εδάφους αντί του ESP2. Αυτό βασίζεται στη γραμμική και στατιστικά σημαντική σχέση μεταξύ του SAR και ESP αφενός και αφετέρου στον ευκολότερο εργαστηριακό προσδιορισμό των παραμέτρων του SAR, ήτοι του Na+, Mg+2 και Ca+2 που γίνεται στο εκχύλισμα της πάστας κορεσμού με νερό, του εδάφους. Πράγματι ο προσδιορισμός του ESP είναι χρονοβόρος σε σύγκριση με εκείνον του SAR. Έτσι, ενώ ο SAR προσδιορίζεται ταχύτατα στο εκχύλισμα κορεσμού, κατά τον προσδιορισμό του ESP μπορεί, πέρα από τη χρονοβόρο διαδικασία να παρεμβαίνουν διάφοροι παράγοντες, όπως η ανεπαρκής απομάκρυνση αλάτων από το διάλυμα <<δείκτης>>, η πιθανότητα υδρόλυσης των εναλλακτικών κατιόντων κατά την απομάκρυνση του εκχυλιστικού από τη στερεά φάση δηλαδή το έδαφος, η δέσμευση των αμμωνιακών ιόντων στο έδαφος, η διαλυτοποίηση του CaCO3 και απελευθέρωση Ca+2.
Λόγος εναλλακτικού νατρίου
Για την ταξινόμηση των αλκαλιώμενων εδαφών ορισμένοι χρησιμοποιούν το λόγο του εναλλακτικού Na, o οποίος ουσιαστικά εκφράζει την ισορροπία μεταξύ των κατιόντων του διαλύματος και των εναλλακτικών κατιόντων του εδάφους. Ο SAR σχετίζεται με τον ESR με την ακόλουθη σχέση:
ESR= 0,015*SAR
Επίσης, ο SAR σχετίζεται με τον ESP με τη σχέση:
ESP= (100*ESR)/(1+ESR)
Τα αλκαλιωμένα εδάφη περιέχουν κυρίως ιόντα νατρίου, HCO3 και ΟΗ. Γι' αυτό, το pH τους έχει υψηλή τιμή. Σ' αυτό συμβάλλουν αφενός μεν η υδρόλυση του εναλλακτικου -Na+ και αφετέρου του Na2CO3 που πραγματοποιείται ως εξής:
Υδρόλυση εναλλακτικου Na: Εδαφοσύμπλοκο-Na + H2O-Εδαφοσύμπλοκο-H + Na + OH
Υδρόλυση Na2CO3: Na2CO3 + H2O- 2Na + HCO3 + OH
H υδρόλυση του Na+ είναι εντονότερη, όταν λαμβάνει χώρα εν απουσία των ελεύθερων διαλυτών αλάτων, γι' αυτό, το pH σε τέτοιες περιπτώσεις μπορεί να λάβει ακόμη και την τιμή 10. Η υψηλή συγκέντρωση του Na+ στο εδαφοδιάλυμα των αλκαλιωμένων εδαφών οφείλεται στην κατακρήμνιση των κατιόντων του Ca+2 και Mg+2, η οποία συμβάλλει στη δημιουργία μικρής διαλυτότητας ανθρακικών αλάτων, λόγω βέβαια της παρουσίας των ανθρακικών ανιόντων. Η αύξηση του pH διαλυτοποεί την οργανική ουσία, η οποία δίκην λεπτού φίλμ ή επίστρωσης καλύπτει τα τεμαχίδια του εδάφους, με συνέπεια αυτό να προσλαμβάνει ένα μαύρο χρώμα, φαινόμενο που είναι πολύ συνηθισμένο στα αλκαλιωμένα εδάφη, τα οποία αποκαλούνται <<μαύρα αλκαλιωμένα εδάφη>>.[1]
Γένεση των αλκαλιωμένων εδαφών
Η νατρίωση ή αλκαλίωση των εδαφών λαμβάνει χώρα υπό την επίδραση των νερών άρδευσης, που είναι πλούσια σε Na+ και ιδιαίτερα ευνοείται, όταν τα εδάφη είναι πλούσια σε μοντμοριλονίτη παρά σε καολινίτη ή σε οξείδια του Fe και Al. Βασικά το Na2CO3 είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία των νατριωμένων εδαφών. Η γένεση τους συνδέεται με τα υπόγεια νερά που είναι πλούσια σε CO3 και HCO3. Τα αλκαλιωμένα εδάφη της Αιγύπτου σχηματίζονται σε ορισμένες περιοχές της χώρας, με την απομάκρυνση των αλάτων με τη διεργασία της εξαλάτωσης(desalinization) και κυρίως της απομάκρυνσης των δισθενών βάσεων, ενώ σε άλλες περιοχές (Δέλτα του ποταμού Νείλου) τα εδάφη αυτά σχηματίζονται υπό την επίδραση του νερού υψηλής περιεκτικότητας σε HCO3 και CO3, της απονιτροποίησης και της αναγωγής των θεικών, κάτω από αναερόβιες συνθήκες, όπου όντως δημιουργείται το Na2CO3.
Το Na συσσωρεύεται ως εξής: κατά τις υγρές εποχές, το νερό που περιέχει Al πυριτικής προέλευσης, συσσωρεύεται στις χαμηλές περιοχές. Κατα τις ξηρές εποχές, λόγω της αυξημένης εξάτμισης, το εδαφικό διάλυμα συμπυκνώνεται, γεγονός που καταλήγει στην κατακρήμνιση των δισθενών κατιόντων, προκαλώντας την αύξηση των μονοσθενών κατιόντων στο εδαφοδιάλυμα, καθώς και στο εδαφοσύμπλοκο, με ταυτόχρονη αύξηση του pH. Η συνεχής επανάληψη αυτής της διεργασίας στη διάρκεια του χρόνου συμβάλλει στο σχηματισμό των αλκαλιωμένων εδαφών. Επίσης, νατριωμένα εδάφη σχηματίζονται σε κλειστές λεκάνες που υπόκεινται σε αυξημένη εξάτμιση, η οποία είναι μεγαλύτερη από τη βροχόπτωση, υπό τον όρο ότι το εισερχόμενο νερό έχει θετική υπολειμματική νατρίωση.
Τέλος, υπόγεια νερά με υπολειμματικό νάτριο μπορούν να συμβάλουν στο σχηματισμό των αλκαλιωμένων εδαφών, όταν ο φρεάτιος ορίζων είναι κάτω από την επιφάνεια του εδάφους και συμμετέχει στην εξάτμιση. Στη χώρα μας τα αλκαλιωμένα εδάφη καταλαμβάνουν μια σημαντική έκταση και απαντούν στις παράκτιες περιοχές, στο Δέλτα του Αξιού σε κλειστές λεκάνες, όπως π.χ. στην Καρδίτσα και στις βρωμολίμνες του Νομού Θεσσαλονίκης.[1]
Επιπτώσεις της αλκαλίωσης στο έδαφος
Ο βαθμός αλκαλίωσης (ESP) αποτελεί τον δείκτη της νατρίωσης του εδάφους. Εδάφη που δέχονται νερά υφάλμυρα και πλούσια σε Na+, υπόκεινται στη νατρίωση. Κατ' αυτή τη νατρίωση τα κατιόντα του Na+, που αφθονούν στο εδαφοδιάλυμα, αντικαθιστούν τις βάσεις (Ca2+, Mg2+) που είναι προσροφημένες στις επιφάνειες των εδοφοσυμπλοκών (κολλοειδών) και με την πάροδο του χρόνου κορεννύουν το κολλοειδές σύστημα του εδάφους. Όταν το ποσοστό ξεπεράσει το 15% της CEC, τότε αρχίζει η εμφάνιση των προβλημάτων. Πράγματι, το ποσοστό αυτό είναι μία οριακή τιμή και ισχύει στην πλειοψηφία των εδαφών. Όταν, λοιπόν, ο κορεσμός του εδαφοσυμπλόκου με Na+ ή, ακριβέστερα, της CEC, φθάσει την τιμή του 15%, τότε ακριβώς αρχίζει βαθμιαία η άνοδος του pH λόγω της υδρόλυσης του Na2CO3 και του Να+, η οποία ευνοείται ιδιαίτερα, όταν απουσιάζουν τα ελεύθερα διαλυτά άλατα. Επίσης κατά το στάδιο αυτό αρχίζει και η διασπορά των συσσωματωμάτων του εδάφους και ασφαλώς η υποβάθμιση των φυσικών χαρακτηριστικών του. Κατά την πραγματοποιούμενη διασπορά λαμβάνει χώρα και η συσσώρευση της αργίλου η οποία έχει ως συνέπεια τη δημιουργία συμπαγούς και αδιαπέρατης στρώσης. Η αύξηση του pH και η διασπορά επιτείνουν έτι περαιτέρω την αλκαλίωση του εδάφους. Σημειώνεται ότι η δημιουργία αδιαπέρατης συμπαγούς στρώσης συμβάλλει στη συγκέντρωση του νερού στην επιφάνεια του εδάφους, όπου κατά την εξάτμισή του συντείνει στη συμπύκνωση των αλάτων και στη δημιουργία των γνωστών "Slick spots". Όλα τα εδάφη δεν εμφανίζουν την ίδια διασπορά σ' αυτό το επίπεδο του ESP. π.χ. τα μοντμοριλλονιτικά εδάφη, παρουσία του Na+ διασπείρονται πιο εύκολα από τα καολινιτικά εδάφη. Τα τελευταία διασπείρονται σε υψηλά επίπεδα ESP, κυμαινόμενα μεταξύ 25 και 35%. Γενικά, υπάρχουν σημαντικές διαφορές στο βαθμό διασποράς των διαφόρων εδαφών σε σχέση με την τιμή του ESP. Υπάρχουν εδάφη που διασπείρονται σε χαμηλές τιμές του ESP, που κυμαίνονται μεταξύ 9 και 10%. Αντίθετα, ορισμένα εδάφη είναι τόσο ανθεκτικά στη διασπορά, που διασπείρονται σε υψηλά επίπεδα του ESP μεγαλύτερα του 45-50%, με τα αμμώδη εδάφη να διασπείρονται σε ακόμη μεγαλύτερες τιμές του ESP, λόγω της καλής περατότητάς τους και του μεγάλου μεγέθους των πόρων τους.[1]
Ερμηνεία της διασποράς του εδάφους από τη δράση του νατρίου
Η διασπορά του εδάφους, που προκαλείται από τα κατιόντα του Na+, μπορεί να εξηγηθεί με βάση τη θεωρία της διπλής στοιβάδας Gouy-Champman. Ως γνωστόν, τα σωματίδια της αργίλου φέρουν στην επιφάνειά τους αρνητικά φορτία, τα οποία είναι αποτέλεσμα της ισόμορφης αντικατάστασης ιόντων μεγαλύτερου σθένους από αντίστοιχα μικρότερου, που λαμβάνει χώρα στους ενδοστοιβαδικούς χώρους. Επίσης, τα κατιόντα του διαλύματος είναι θετικώς φορτισμένα. Έτσι, αν έχουμε ένα εναιώρημα αργίλου, οι αρνητικώς φορτισμένες επιφάνειες των σωματιδίων της αργίλου έλκουν τα θετικώς φορτισμένα κατιόντα προς το μέρος τους, με συνέπεια αυτά να περιβάλλονται από τα κατιόντα. Η πυκνότητα των κατιόντων είναι υψηλότερη πλησίον της επιφάνειας των κολλοειδών σωματιδίων της αργίλου, ενώ μικραίνει όσο η απόσταση μεταξύ αυτών και των κατιόντων μεγαλώνει.
Οι δυνάμεις που επικρατούν στο σύστημα αυτό είναι αντίθετες μεταξύ τους, ήτοι οι μεν απωθούν, οι δε έλκουν. Οι ελκτικές δυνάμεις, γνωστές ως Van der Waal ή Londonary, είναι ηλεκτροστατικής φύσεως και βεβαίως αναφέρονται στην έλξη των θετικών κατιόντων προς τις αρνητικώς φορτισμένες επιφάνειες των σηματιδίων της αργίλου. Αφετέρου, οι απωθητικές δυνάμεις ασκούνται μεταξύ των θετικώς φορτισμένων κατιόντων, που περιβάλλουν τα σωματίδια της αργίλου. Έτσι, όταν η συγκέντρωση των κατιόντων του εδαφοδιαλύματος είναι υψηλή , όπως π.χ στα αλατουχοαλκαλιωμένα εδάφη, τότε η διπλή ιοντική στοιβάδα συμπιέζεται προς την κατεύθυνση της επιφάνειας των σωματιδίων της αργίλου, με συνέπεια να θρομβώνονται τα υπόψη σωματίδια. Ενώ, όταν η συγκέντρωση των κατιότντων του εδαφοδιαλύματος είναί μικρότερη, όπως συμβαίνει στα καθαρώς αλκαλιωμένα εδάφη, όπου υπερτερούν τα κατιόντα του Na+, τότε η διπλή ιοντική στοιβάδα απομακρύνεται από την επιφάνεια των κολλοειδών σωματιδίων της αργίλου, οπότε στην περίπτωση αυτή έχουμε διασπορά της αργίλου. Τα μεγάλης ένυδρης διαμέτρου κατιόντα του Na+ κρατούν σε ικανή απόσταση τα σωματίδια της αργίλου το ένα από το άλλο. Έτσι, παρατηρείται το φαινόμενο της διασποράς του εδάφους στα νατριωμένα εδάφη. Με άλλα λόγια, η μεν θρόμβωση λαμβάνει χώρα, όταν οι ελκτικές δυνάμεις είναι μεγαλύτερες των απωθητικών, η δε διασπορά, όταν συμβαίνει το αντίθετο. Σημαντικός παράγων εν προκειμένω είναι και η μεγάλη διάμετρος του ένυδρου κατιόντος του Na+, το οποίο κρατά τα σωματίδια της αργίλου σε απόσταση μεταξύ τους, που είναι ίση με το τετράγωνό της (r2).
Γενικά, η διασπορά του εδάφους ευνοείται, όταν η περιεκτικότητα του εδαφοδιαλύματος σε άλατα είναι χαμηλή. Έτσι εξηγείται το γεγονός ότι κατά την έκπλυση των αλατουχοαλκαλιωμένων εδαφών, με χρήση νερού χαμηλής EC, το έδαφος αποκτά δυσμενή φυσικά χαρακτηριστικά, ήτοι: μειωμένη περατότητα, λόγω της έκπλυσης των αλάτων και επικράτηση του Na+, το οποίο προκαλεί τη διασπορά και τη συσσώρευση της αργίλου στους πόρους, οι οποίοι ακολούθως φράσσονται και καθιστούν δύσκολη την κίνηση του νερού στο έδαφος. Γι'αυτό, συνιστάται, για την έκπλυση των εδαφών αυτών η χρήση νερών υψηλότερης EC. Από τα προαναφερθέντα προκύπτει ότι η διασπορά των νατριωμένων εδαφών οφείλεται στην αλληλεπίδραση μεταξύ των αρνητικώς ηλεκτρισμένων κολλοειδών της αργίλου και των προσροφημένων κατιόντων, τα οποία περιβάλλουν τα κολλοειδή της αργίλου δίκην φακέλλου. Όμως, σημαντικό επίσης ρόλο στη διασπορά των νατριωμένων εδαφών παίζει επιπλέον και η αλληλεπίδραση των προσροφημένων κατιόντων με τα αντίστοιχα του εδαφοδιαλύματος. Κατα τις πιο πάνω αλληλεπιδράσεις λαμβάνουν χώρα τα ακόλουθα:
α) Τα θετικά φορτισμένα κατιόντα του εδαφοδιαλύματος έλκονται ανάλογα με το επίπεδο του φορτίου τους προς την επιφάνεια των κολλοειδών που ως γνωστόν, είναι αρνητικώς φορτισμένη.
β) Τα ήδη προσροφημένα κατιόντα εμφανίζουν μια τάση διάχυσης από την επιφάνεια των κολλοειδών προς το εδαφοδιάλυμα, όταν η συγκέντρωση των κατιόντων είναι χαμηλή. Και αντίστροφα, η διάχυση παρατηρείται προς την επιφάνεια των κολλοειδών, όταν η συγκέντρωση των κατιόντων στο εδαφοδιάλυμα είναι υψηλή. Αποτέλεσμα της ανωτέρω αλληλεπίδρασης είναι ότι λαμβάνει χώρα μία εκθετική μείωση της συγκέντρωσης των κατιόντων, η οποία είναι ανάλογη με την απόστασή τους από την επιφάνεια των σωματιδίων της αργίλου προς το εδαφοδιάλυμα.
Η έλξη των δισθενών κατιόντων (Ca2+, Mg2+) προς την επιφάνεια των κολλοειδών είναι διπλάσια της αντίστοιχης των μονοσθενών (Να+, Κ+). Κατά συνέπεια, στα αλατούχα εδάφη όπου υπερτερούν τα δισθενή κατιόντα στο εδαφοδιάλυμα, η επιφάνεια των κολλοειδών είναι σημαντικά συμπιεσμένη με τα κατιόντα αυτά ήτοι με Ca2+ και Mg2+, και ως εκ τούτου οι μεταξύ των κολλοειδών σωματιδίων απωθητικές δυνάμεις είναι μειωμένες, και επομένως τα σωματίδια συσπειρώνονται, οπότε λαμβάνει χώρα η συσσωμάτωση, που δημιουργεί καλύτερο πορώδες σύστημα και επιθυμητές φυσικές ιδιότητες στο έδαφος. Οι απωθητικές δυνάμεις, που αναπτύσσονται μεταξύ των σωματιδίων της αργίλου, επιτρέπουν την παρουσία περισσότερου εδαφοδιαλύματος, γεγονός που οδηγεί στη διόγκωση, η οποία με τη σειρά της συμβάλλει στη μείωση του μεγέθους των πόρων, λόγω του πλακοειδούς σχήματος των σωματιδίων της αργίλου και της παράλληλης διάταξης τους στο χώρο. Η διόγκωση αυτή συντελεί στη μείωση της περατότητας του εδάφους και, ασφαλώς, της κίνησης του νερού. Εξαρτάται δε από το είδος της αργίλου. Το φαινόμενο αυτό είναι πολύ έντονο, όταν το έδαφος περιέχει σε υψηλό ποσοστό ορυκτά της αργίλου του τύπου 2:1 έκτακτης δομής, π.χ. σμεκτίτη με ESP>15%. Η αύξηση του ESP μέχρι 15% επηρεάζει τη διόγκωση ελαφρά. Μάλιστα, όταν η αύξηση του ESP συνοδεύεται από την παρουσία μοντμοριλλονιτικής αργίλου, τότε η διόγκωση αυξάνει σημαντικά.[1]
Διασπορά αργίλου
Όπως ήδη τονίστηκε μετ' εμφάσεως, η αύξηση του εναλλακτικού-Na του εδάφους αποτελεί το βασικό αίτιο της διασποράς των αλκαλιωμένων εδαφών. Η διασπορική επίδραση του Na αρχίζει να παρατηρείται με τη μείωση της συγκέντρωσης των ηλεκτρολυτών του εδαφοδιαλύματος. Το οριακό σημείο είναι, όταν η συγκέντρωση των ηλεκτρολυτών καταστεί μικρότερη απ' αυτήν που απαιτείται για τη συσσωμάτωση (aggregation) των σωματιδίων της αργίλου, δηλαδή μικρότερη από την κρίσιμη συγκέντρωση για συσσωμάτωση π.χ. οριακή τιμή των ηλεκτρολυτών για τη συσσωμάτωση του ιλλίτη παρουσία μονοσθενών κατιόντων είναι 48+-11 mol/m3. Σπουδαίο ρόλο στη διασπορική δράση του Na παίζει και η παρουσία ορυκτών στο έδαφος που ελευθερώνουν ηλεκτρολύτες. Εδάφη με μέτριες τιμές ESP δε διασπείρονται εύκολα όταν περιέχουν ορυκτά που εύκολα ελευθερώνουν ηλεκτρολύτες υψηλής συγκέντρωσης (3mol/m3), γεγονός που αποτρέπει τη διασπορά. Αντίθετα, εδάφη που δε διαθέτουν τέτοια ορυκτά εύκολης απελευθέρωσης ηλεκτρολυτών, είναι ευαίσθητα στη διασπορά κατά την παρουσία του εναλλακτικού Na.[1]
Φυσικές ιδιότητες αλκαλιωμένων εδαφών
Τα φυσικά χαρακτηριστικά των αλκαλιωμένων εδαφών μοιάζουν με εκείνα των βαριών αργιλωδών. Όμως, διαφέρουν απ' αυτά ως προς το γεγονός ότι έχουν υψηλή συγκέντρωση εναλλακτικού Na+ και υψηλό pH. Τα κυριότερα χαρακτηριστικά των αλκαλιωμένων εδαφών είναι τα εξής:
α) Η συνεκτικότητα λόγω παρουσίας αδιαπέρατης στρώσης αργίλου.
β) Η χαμηλή διηθητικότητα, μειωμένη περατότητα και ανεπαρκής στράγγιση.
γ) Το υψηλό pH > 8,5 - 10 που μπορεί να δράσει δυσμενώς στα φυτά.
δ) Η χαμηλή γονιμότητα, λόγω της μειωμένης διαθεσιμότητας των θρεπτικών.
ε) Η υψηλή συγκέντρωση Na+ που μπορεί να δηνιουργήσει τοξικότητα στα φυτά.
στ) Η χαμηλή βιολογική ενεργότητα λόγω του υψηλού pH.
ζ) Οι φυσικές διεργασίες της νιτροποίησης, αζωτοδέσμευσης, διάσπασης της οργανικής ουσίας είναι σημαντικά περιορισμένες, συνέπεια της μερικής ή και πολύ αυξημένης αδρανοποίησης των μικροοργανισμών που διαλαμβάνονται στις ανωτέρω διεργασίες, λόγω των δυσμενών φυσικών και χημικών συνθηκών που επικρατούν στα υπόψη εδάφη (υψηλό pH, ανεπαρκής αερισμός κ.λ.π.).
η) Η χαμηλή παραγωγικότητα, η οποία όμως μπορεί να βελτιωθεί με εφαρμογή κατάλληλων βελτιωτικών και διαχειριστικών επεμβάσεων.[1]
Διαχείριση αλκαλιωμένων εδαφών
Η διαχείριση των εδαφών αυτών θα πρέπει να στοχεύει στην άμβλυνση των εκ της αλκαλίωσης δυσμενών επιπτώσεων σε βάρος των φυτών και γενικότερα της παραγωγικότητας του εδάφους. Ιδιαίτερη προσοχή θα πρέπει να δοθεί στην ποιότητα του νερού που χρησιμοποιείται κατά τη βελτίωσή τους. Η χρήση νερού χαμηλής EC δεν ενδείκνυται για λόγους που ήδη αναφέρθηκαν. Η έκπλυση των αλάτων με νερό καλής ποιότητας μπορεί να εντείνει τις ήδη επικρατούσες δυσμενείς φυσικές συνθήκες στα αλκαλιωμένα εδάφη, λόγω της λειτουργίας της αρχής της διπλής στοιβάδας. Ωστόσο, το νερό άρδευσης ή βελτίωσης θα πρέπει να είναι κατά το δυνατόν απαλλαγμένο από ιόντα Na+, διότι άλλως θα έχει ακόμη πιο δυσμενείς επιπτώσεις στο ήδη νατριωμένο έδαφος. Οι εφαρμοζόμενες πρακτικές διαχείρισης θα πρέπει να συμβάλλουν στη μείωση του επιπέδου του εναλλακτικού Na+, στη βελτίωση των φυσικών χαρακτηριστικών του εδάφους (διηθητικότητα, περατότητα, δομή), στη διατήρηση της στάθμης των υπόγειων νερών σε βάθος > 2m και στη βελτίωση της γονιμότητας και αειφορίας του εδάφους με εφαρμογή προγράμματος συμβουλευτικής λίπανσης των καλλιεργειών.
Βασική προϋπόθεση για την υλοποίηση των προαναφερθέντων είναι η βελτίωση των υπόψη εδαφών ήτοι η απομάκρυνση της περισσείας του εναλλακτικού Na+. Επίσης, απαραίτητη ανάγκη είναι η κατασκευή στραγγιστικού συστήματος, χρήση κατάλληλων εδαφοβελτιωτικών ουσιών και εφαρμογή συστημάτων αμειψισποράς, τα οποία θα συμπεριλαμβάνουν καλλιέργειες ανθεκτικές στο Na και στα άλατα. Ακόμη, το σύστημα διαχέιρισης θα πρέπει να στοχεύει στην αύξηση της οργανικής ουσίας, στη μείωση του pH, στην ορθολογική διαχείριση των οργανικών εισροών, με σκοπό τη βελτίωση της και για την εξασφάλιση της αειφορίας του εδάφους. Πολλές φορές τα αλκαλιωμένα εδάφη, ενώ έχουν την επιφανειακή στρώση τους ιδιαίτερα ξηρή, αντίθετα το υπέδαφος τους μπορεί να είναι κορεσμένο με νερό. Με την κατάλληλη διαχείριση του επιφανειακού στρώματος μπορεί να αξιοποιηθεί το νερό του υπεδάφους προς όφελος των καλλιεργειών. Μάλιστα, η χρήση φυτών ανθεκτικών στο Na+ σε συνδυασμό με την εφαρμογή πρακτικών αξιοποίησης του υπεδαφίου αυτού νερού, μπορεί να αποβεί ιδιαιτέρως αποτελεσματική για την αξιοποίηση των εδαφών αυτών.[1]
Αλατουχοαλκαλιωμένα εδάφη
Πρόκειται για εδάφη τα οποία έχουν υψηλό βαθμό αλκαλίωσης (ESP> 15%), ενώ ταυτόχρονα χαρακτηρίζονται και από υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC> 4ds*m-1), δηλαδή περιέχουν υψηλές συγκεντώσεις ελεύθερων διαλυτών αλάτων. Τα άλατα αυτά συσσωρεύονται λόγω της χρήσης υφάλμυρων και πλούσιων σε Na νερών. Επίσης, τα εδάφη αυτά μπορεί να δημιουργηθούν από την άνοδο της υπόγειας στάθμης, της οποίας τα νερά είναι φορτισμένα με άλατα.
Τα χαρακτηριστικά των αλατουχοαλκαλιωμένων εδαφών είναι η EC > 4 ds*m-1, ESP > 15% και SAR > 13. Επίσης, το pH < 8.4. Απαραίτητη προϋπόθεση για την αξιοποίηση των εδαφών αυτών είναι η προηγούμενη βελτίωση τους, δηλαδή η έκπλυση των ελεύθερων διαλυτών αλάτων και η αντικατάσταση του Na με Ca καθώς και η απομάκρυνση του Na μέσω της έκπλυσης.
Τα αλατουχοαλκαλιώμενα εδάφη έχουν γενικά καλές φυσικές ιδιότητες καθώς και η παρουσία των ελεύθερων αλάτων ευνοεί τη θρόμβωση και την καλή δομή του εδάφους και άρα την περατότητα και διηθητικότητα. Τα εδάφη αυτά δημιουργούνται κάτω από ξηροθερμικές συνθήκες, ήτοι υπό την επίδραση χαμηλών βροχοπτώσεων. Επίσης, σημαντικό ρόλο παίζει στη δημιουργία τους το τοπογραφικό ανάγλυφο της περιοχής, η γειτνίαση προς το Δέλτα των ποταμών και τη θάλασσα. Όμως, βασικό ρόλο παίζει στη γένεση τους το νερό άρδευσης και το βάθος του φρεάτιου ορίζοντα. Στη χώρα μας τα εδάφη αυτά απαντούν στο δέλτα των ποταμών, σε κλειστές υδρολογικές λεκάνες και στις περιοχές όπου εφαρμόζεται συστηματικά η αρδευόμενη γεωργία.[1]
Βελτίωση αλκαλιωμένων εδαφών
Για τη βελτίωση των εδαφών αυτών βασική προϋπόθεση είναι η αντικατάσταση του προσροφημένου Na με το Ca2+. Αυτό επιτυγχάνεται με την ενσωμάτωση γύψου ή άλλου φορέα Ca.[1]
