Μέθοδοι βελτίωσης προβληματικών εδαφών

Εισαγωγή στις μεθόδους βελτίωσης προβληματικών εδαφών

Η αύξηση του πληθυσμού της γης και οι τεράστιες απαιτήσεις σε είδη διατροφής και ένδυσης καθιστούν αδήριτη την ανάγκη της αποτελεσματικής αξιοποίησης της γεωργικής γης. Λαμβανομένου υπόψη του γεγονότος της συνεχούς μείωσης της κατά κεφαλήν γεωργικής έκτασης, που παρατηρείται τα τελευταία χρόνια λόγω της πληθυσμιακής έκρηξης και της εκτεταμένης εναλάτωσης και απερήμωσης της γης, καθίσταται αναγκαία η βελτίωση των προβληματικών εδαφών για την κατά το δυνατόν επιτυχέστερη και αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση των επισιτιστικών προβλημάτων του πληθυσμού της γης.

Δυστυχώς, σήμερα πολλά εκατομμύρια εκταρίων της παραμένουν αναξιοποίητα λόγω της εναλάτωσής τους ή της νατρίωσης ή του χαμηλού pH και της υψηλής περιεκτικότητας σε ανθρακικό ασβέστιο. Η χώρα μας, παρά τη μικρή σχετικά έκτασή της, έχει αρκετές χιλιάδες εκταρίων προβληματικών εδαφών λόγω των ξηροθερμικών συνθηκών που επικρατούν και οι οποίες ευνοούν την εναλάτωση και νατρίωση των εδαφών, καθώς και τη συσσώρευση του CaCO3 προς δημιουργία ασβεστούχων εδαφών. Επίσης, οι υψηλές βροχοπτώσεις που επικρατούν στις ορεινές περιοχές, τα πετρώματα όξινης προέλευσης που ενίοτε κυριαρχούν, καθώς και η κατά το παρελθόν κατάχρηση στα αζωτούχα λιπάσματα και κυρίως στη θειική αμμωνία, συνέβαλαν στη δημιουργία των όξινων εδαφών, τα οποία καλύπτουν περίπου το 15% του συνόλου των γεωργικών εδαφών. Όλες αυτές οι προβληματικές εκτάσεις χρήζουν μερικής ή καθολικής βελτίωσης για την αύξηση της παραγωγικότητάς τους. Υπολογίζεται ότι τα παθογενή λόγω αλάτων εδάφη της χώρας ανέρχονται συνολικά σε 832.000στρ. τα οποία σημειωτέον αναμένουν τη μερική ή ολική βελτίωσή τους.

Βελτίωση των προβληματικών λόγω αλάτων εδαφών

Η εντατικοποίηση της χρήσης της γης και η επέκταση της αρδευόμενης γεωργίας δημιουργούν συνθήκες που ευνοούν ιδιαίτερα την εναπόθεση και συσσώρευση των αλάτων στα γεωργικά εδάφη, δηλαδή τη δημιουργία αλατούχων εδαφών, με δυσμενέστατες συνέπειες σε βάρος της παραγωγικότητάς τους. Εάν δε, τα νερά άρδευσης περιέχουν και υψηλές συγκεντρώσεις Na, τότε ή άρδευση των εδαφών συμβάλλει στη δημιουργία των αλκαλιωμένων εδαφών ή ακόμη και των αλατουχοαλκαλιωμένων.

Τα εδάφη αυτά για να επαναχρησιμοποιηθούν για γεωργική παραγωγή θα πρέπει να βελτιωθούν. Η βελτίωσή τους, ανάλογα με το είδος του προβληματικού εδάφους, επιτυγχάνεται βασικά με την προσθήκη εδαφοβελτιωτικών και με την έκπλυση των ελεύθερων διαλυτών αλάτων.

Βελτίωση των αλατούχων εδαφών

Η βελτίωση των αλατούχων εδαφών επιτυγχάνεται με την εφαρμογή της τεχνικής της έκπλυσης με τη χρήση νερού σχετικά καλής ποιότητας. Βασική προϋπόθεση για την επίτευξη της έκπλυσης είναι η ύπαρξη δικτύου στράγγισης διά του οποίου τα εν διαλύσει άλατα μεταφέρονται στο στραγγιστικό δίκτυο της περιοχής και διοχετεύονται στον κύριο αποδέκτη των νερών στράγγισης της λεκάνης απορροής.

Ο σκοπός της έκπλυσης είναι η απομάκρυνση των διαλυτών αλάτων από την περιοχή της ριζόσφαιρας, ώστε να μην έρχονται σε επαφή με τα νερά των αρδεύσεων που θα ακολουθούν, αλλά και με τις ρίζες των φυτών.

Κατά την έκπλυση ο φρεάτιος ορίζων θα πρέπει να διατηρείται σε βάθος >=2m κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Τα αλατούχα εδάφη συχνά έχουν μια στρώση γύψου ή είναι πολύ λεπτόκοκκα. Η παρουσία αυτών των χαρακτηριστικών παρεμποδίζει την αποτελεσματική έκπλυση και απομάκρυνση των αλάτων στο επιθυμητό βάθος, κάτω από τη ριζόσφαιρα. Για τη διευκόλυνση της διήθησης του νερού και την έκπλυση των αλάτων θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ο εδαφοσχίστης (chizel), ούτως ώστε να επιτευχθεί η επιθυμητή στράγγιση.

Ποσότητα νερού έκπλυσης

Γενικά, η ποσότητα του νερού που απαιτείται για την έκπλυση εξαρτάται από τους εξής παράγοντες:

• το βάθος του εδάφους στο οποίο βρίσκονται τα υπό έκπλυση άλατα,
• το ποσοστό των αλάτων που επιθυμούμε να απομακρυνθούν και
• τη μέθοδο εφαρμογής του νερού (λεκάνες, τεχνητή βροχή κ.λπ.)

Η ποσότητα του νερού έκπλυσης μπορεί να υπολογιστεί σύμφωνα μ' ένα γενικό κανόνα που αναφέρει ότι "η εφαρμογή νερού ύψους μιας μονάδας απομακρύνει το 80% των αλάτων ανά μονάδα βάθους της κατατομής" Π.χ. η εφαρμογή 30cm νερού απομακρύνει το 80% των αλάτων σε βάθος 30 cm της κατατομής του εδάφους. Επίσης, η ποσότητα νερού για την έκπλυση των αλάτων μπορεί να υπολογιστεί με τη βοήθεια της εξής μαθηματικής σχέσης (1):

Υ= 30,1 In X + 35,28 (1)

Υ= το επιθυμητό ποσοστό έκπλυσης των αλάτων (%) Χ= ποσότητα νερού που απαιτείται για την έκπλυση (cm).

Η στράγγιση του νερού κατά την έκπλυση των αλάτων

Κατά την άρδευση το εφαρμοζόμενο νερό μεταβάλλει την ισορροπία μεταξύ των βροχοπτώσεων και του συνόλου των επιφανειακών και των υπόγειων νερών και της εξατμισοδιαπνοής της λεκάνης απορροής. Δηλαδή διαταράσσεται η εξής ισορροπία:

Βροχόπτωση-Επιφανειακή απορροή+Υπόγεια Στάθμη+Εξατμισοδιαπνοή

Είναι προφανές, ότι η τυχόν διατάραξη της ισορροπίας αυτής θα οφείλεται στην ανύψωση της υπόγειας στάθμης λόγω της προσθήκης νερού μέσω της βαθειάς διήθησης-στράγγισης κατά τις διενεργούμενες αρδεύσεις. Η ανύψωση της στάθμης πολύ πλησίον της επιφάνειας του εδάφους (<2m) συμβάλλει στην τριχοειδή ανύψωση του νερού μέχρι της επιφάνειας του εδάφους και στην εν διαλύσει μεταφορά των αλάτων, τα οποία, μετά την εξάτμιση του νερού, συμπυκνώνονται και συμβάλλουν στη δημιουργία της αλατότητας. Έχει βρεθεί ότι η σχέση μεταξύ βάθους της υπόγειας στάθμης και του βαθμού εξάτμισης στην επιφάνεια του εδάφους είναι στατιστικά σημαντική. Η σχέση αυτή δείχνει το κρίσιμο βάθος της στάθμης του υπόγειου νερού πάνω από το οποίο μπορεί να υπάρχει μια μεγάλη αύξηση του ρυθμού εξάτμισης και επομένως συμπύκνωσης και εναλάτωσης του εδάφους.

Το κρίσιμο αυτό βάθος της στάθμης του υπόγειου νερού κυμαίνεται μεταξύ 1,5-3,0m και εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του εδάφους, τη ριζική ζώνη των φυτών και την περιεκτικότητα του υπόγειου νερού σε άλατα. Από τα παραπάνω αναπτυχθέντα συμπεραίνεται ότι, για την αποφυγή της συγκέντρωσης των αλάτων στην επιφάνεια και επομένως την αποτροπή της εναλάτωσης του εδάφους, θα πρέπει η υπόγεια στάθμη να διατηρείται σε βάθος >=2m, με την εξασφάλιση επαρκούς στράγγισης με τους εξής τρόπους:

1. Την κατασκευή επιφανειακών αυλακιών, έτσι ώστε το πλεονάζον νερό να απομακρύνεται προς τον αποδέκτη, ήτοι τον αγωγό στράγγισης, για να μη μπορεί να εισέρχεται στο έδαφος. Με τον τρόπο αυτό μπορεί να επιτυγχάνεται η επιφανειακή στράγγιση.
2. Υπεδάφια στράγγιση, η οποία μπορεί να είναι φυσική ή τεχνητή. Εάν η φυσική στράγγιση είναι ανεπαρκής για να δεχτεί το πλεονάζον νερό και να οδηγήσει τα εν διαλύσει άλατα μακράν του εκπλυνόμενου εδάφους, τότε θα πρέπει να εγκατασταθεί υπόγειο σύστημα στράγγισης, ήτοι εγκατάσταση ειδικών διάτρητων σωλήνων για την επίτευξη της υπεδάφιας στράγγισης στο επιθυμητό βάθος. Οι σωλήνες συνήθως καλύπτονται με υαλοβάμβακα ή με χονδρόκοκκη άμμο για την προστασία τους από εμφράξεις, λόγω συσσώρευσης της αργίλου.
3. Κατασκευή ανοιχτών αυλακιών.
4. Κατασκευή στραγγιστήρων (Mole Drains). Πρόκειται για κανάλια που διανοίγονται μεσω του εδάφους με ειδικό μηχάνημα για τη βελτίωση της στράγγισης των βαρέων αργιλωδών εδαφών, αλλά και των αδρομερών. Τα mole drains διαρκούν 2-3 χρόνια και θα πρέπει να ανακατασκευάζονται. Είναι γενικά οικονομικά σε σύγκριση με την τοποθέτηση υπεδάφιων διάτρητων σωλήνων.
5. Εγκατάσταση αγωγού με ανοιχτά σημεία σύνδεσης ή διάτρητα, τα οποία συγκεντρώνουν την περίσσεια του νερού. Οι αγωγοί αυτοί μπορεί να είναι κατασκευασμένοι από τσιμέντο ή να είναι κεραμικοί ή πλαστικοί. Οι κεραμικοί έχουν μήκος 30-60m και εσωτερική διάμετρο 12-25cm. Επίσης, χρησιμοποιούνται αγωγοί από PVC ή υψηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο.

Μέθοδοι εφαρμογής του νερού κατά την έκπλυση

Η επιτυχής απομάκρυνση των αλάτων κατά την έκπλυση εξαρτάται από το βαθμό κορεσμού του εδάφους με νερό. Η αποτελεσματική απομάκρυνση των αλάτων από την περιοχή της ριζόσφαιρας επιτυγχάνεται, όταν το έδαφος βρίσκεται σε ακόρεστη κατάσταση.

Η επίτευξη ακόρεστων συνθηκών στο έδαφος επιτυγχάνεται με τη διακεκομμένη (διαλείπουσα) εφαρμογή του νερού (intermittent irrigation). Αυτό μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη χρήση της τεχνητής βροχής (Sprinkler irrigation), όπου το νερό εφαρμόζεται σε τακτά χρονικά διαστήματα και με ρυθμούς μικρότερους της εξατμισοδιαπνοής. Η μέθοδος της διαλείπουσας (διακεκομμένης) εφαρμογής του νερού για την έκπλυση των αλάτων με τη χρήση της τεχνητής βροχής έχει επιτυχώς εφαρμοστεί στα αλκαλιωμένα εδάφη με χαμηλή περατότητα, γεγονός που βελτίωσε την υδραυλική αγωγιμότητα και την ταχύτητα διήθησης από 30 μέχρι>100%.

Η διατήρηση των βελτιωθέντων αλατούχων εδαφών

Η εναλάτωση είναι ένα δυναμικό φυσικό φαινόμενο, διότι βρίσκεται σε συνεχή εξέλιξη ως εκ τούτου είναι αναγκαίο και απαραίτητο να λαμβάνονται τα προσήκοντα μέτρα και μετά τη βελτίωσή τους, διότι τα εδάφη αυτά ευρισκόμενα υπό το καθεστώς της αρδευόμενης γεωργίας υπόκεινται, όπως είναι φυσικό, στον κίνδυνο της επανεναλάτωσής τους. Τα ληφθησόμενα μέτρα συνίστανται στην εφαρμογή κατά την άρδευση του κλάσματος άρδευσης, το οποίο είναι επιπλέον της ποσότητας νερού της εξατμισοδιαπνοής. Με την προσθήκη του κλάσματος αυτού αποσκοπείται η απομάκρυνση των αλάτων που συσσωρεύονται στην περιοχή της ριζόσφαιρας που, όταν η αλατότητα υπερβεί τα όρια της αντοχής των φυτών στα άλατα, μπορεί να επιδράσει δυσμενώς στην ανάπτυξη των φυτών.

Υπολογισμός της εξατμισοδιαπνοής

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι υπολογισμού της εξατμισοδιαπνοής, μεταξύ των οποίων είναι κι εκείνη η μέθοδος που είναι γνωστή ως τροποποιημένη μέθοδος Blaney-Griddle. Για την εφαρμογή της πρέπει να έχουμε υπόψη τα εξής:

• Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται εκεί όπου τα διαθέσιμα κλιματικά στοιχεία αναφέρονται μόνο στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος (Τ).
• Ο παράγων εξάτμισης (F) προσδιορίζεται μόνον συναρτήσει της μέσης θερμοκρασίας του αέρα (T) και του ημερήσιου ποσοστού συνολικών ετήσιων ωρών ημέρας (P).
• Επειδή η εξατμισοδιαπνοή δεν επηρεάζεται μόνο από τη θερμοκρασία (Τ), αλλά και από άλλους παράγοντες, όπως ηλιοφάνεια, ταχύτητα ανέμου κ.λπ., γι'αυτό η πραγματική εξατμισοδιαπνοή (ΕΤr) προσδιορίζεται συναρτήσει του παράγοντα εξάτμισης F, ο οποίος λαμβάνει υπόψη και τις προαναφερθείσες παραμέτρους εξάτμισης δηλαδή την ηλιοφάνεια, ταχύτητα ανέμου κ.λπ.

Επεκτάθηκε η συνάρτηση προσδιορισμού της ETr για οποιεσδήποτε συνθήκες, συνεκτιμώντας την επίδραση του λόγου n/Ν, όπου n= πραγματική ηλιοφάνεια, N= θεωρητική ηλιοφάνεια, καθώς και τη μέση ημερήσια ταχύτητα του αέρα σε ύψος 2m από την επιφάνεια του εδάφους (V2= m/sec). Επομένως, η ΕΤr δίνεται από τη σχέση:

ETr = a + bF

όπου: F = P (0,46 x T +8,16)

και a = 0,0043RHmin - (n/Ν) -1,41

Το δίλημμα της έκπλυσης των αλάτων

Τόσο η αρδευόμενη γεωργία όσο και η βελτίωση των αλατούχων εδαφών επιβάλλονται εκ λόγων ανάγκης, που στόχο έχουν την αξιοποίηση της γής και την παραγωγή γεωργικών προϊόντων για τις ανάγκες διατροφής και ένδυσης της ανθρωπότητας. Εδώ ακριβώς βρίσκεται το μεγάλο δίλημμα. Η συνέχιση της ύπαρξης της αρδευόμενης γεωργίας, που ούτως ή άλλως αποτελεί μια ανάγκη, και χαρακτηρίζεται εκ των ων ουκ άνευ, σημαίνει ότι η συγκέντρωση των αλάτων στη ριζόσφαιρα θα πρέπει να διατηρείται σε επίπεδα, που να μην ενεργούν ως ανασταλτικοί παράγοντες της ανάπτυξης των φυτών. Όμως, παράλληλα, αυτό συνεπάγεται κακή ποιότητα (υψηλή αλατότητα) των νερών στράγγισης, που επιστρέφονται στους ποταμούς, τις λίμνες και τις θάλασσες. Το ερώτημα που τίθεται είναι αν μπορεί να συνεχιστεί η υποβάθμιση των επιφανειακών νερών αλλά και των υπόγειων από τη ρύπανσή τους με τα νερά στράγγισης, τα οποία είναι επιβαρημένα με άλατα της έκπλυσης. Θα πρέπει, λοιπόν, τα επιστρεφόμενα από την άρδευση και έκπλυση νερά στράγγισης να είναι καλής κατά το δυνατόν ποιότητας για την αποφυγή της υποβάθμισης των υπόγειων και επιφανειακών νερών, τα οποία συνδέονται άμεσα με την ποιότητα ζωής της σύγχρονης κοινωνίας.

Η διατήρηση της καλής ποιότητας των νερών στράγγισης, δηλαδή της επίτευξης χαμηλής αγωγιμότητάς τους, αποτελεί μια μεγάλη πρόκληση για τους ερευνητές, οι οποίοι θα πρέπει να καταβάλουν μια ιδιαίτερη προσπάθεια, σε τρόπο ώστε τα νερά στράγγισης να επιστρέφονται στους φυσικούς αποδέκτες σε καλή κατάσταση από πλευράς ποιότητας, για να σταματήσουν την υποβάθμιση του περιβάλλοντος. Για την επίτευξη του ανωτέρου στόχου, θα πρέπει τα εκπλυνόμενα άλατα να μεταφέρονται κάτω από τη ριζόσφαιρα και να εναποτίθενται μεταξύ του κατώτερου σημείου αυτής και των παραφυών της τριχοειδούς κινήσεως του νερού αμέσως πάνω από την υπόγεια στάθμη. Είναι προφανές ότι θα πρέπει να γίνουν εκτεταμένες και συστηματικές έρευνες για την επίτευξη του εξαιρετικά δύσκολου και μεγαλεπήβολου αυτού στόχου, ο οποίος επί του παρόντος φαίνεται πολύ δύσκολος στην υλοποίηση του.

Βελτίωση των Αλκαλιωμένων και Αλατουχο-αλκαλιωμένων Εδαφών

Κατά τη βελτίωση των αλκαλιωμένων εδαφών βασικός σκοπός μας είναι να αντικαταστήσουμε το προσροφημένο στην επιφάνεια των κολλοειδών της αργίλου, Na με κατιόντα Ca^2+. Ως πηγή Ca^2+ χρησιμοποιούνται διάφορες χημικές ενώσεις. Κύριος παράγοντας που θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τη βελτίωση των εδαφών αυτών είναι η υδραυλική αγωγιμότητα. Η χρήση νερών καλής ποιότητας, δηλαδή χαμηλής αγωγιμότητας για την έκπλυση του Na+ των νατριωμένων εδαφών, μειώνει σημαντικά την υδραυλική αγωγιμότητα λόγω της έκπλυσης των ηλεκτρολυτών και της αύξησης των κατιόντων του Na+. Επομένως είναι αναγκαία η διατήρηση της συγκέντρωσης των ηλεκτρολυτών (διαλελυμένων αλάτων) στο εδαφοδιάλυμα σε τέτοια επίπεδα, ώστε να εξάσφαλίζεται μια ικανοποιητική υδραυλική αγωγιμότητα. Γενικά όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωση των ηλεκτρολυτών, τόσο μεγαλύτερο είναι και το κλάσμα του εναλλακτικού νατρίου και τόσο πιο υψηλή είναι η αγωγιμότητα του εδάφους.

Κάθε έδαφος όμως έχει μια συγκεκριμένη και μοναδική τιμή συγκέντρωσης αλάτων, πέρα από την οποία αρχίζει η εμφάνιση των προβλημάτων αγωγιμότητας και περατότητας.

Επίδραση των ηλεκτρολυτών στην υδραυλική αγωγιμότητα

Η υδραυλική αγωγιμότητα και γενικά η περατότητα εξαρτάται από το βαθμό αλκαλίωσης (ESP) και την περιεκτικότητα των ελεύθερων αλάτων που είναι διαλελυμένα στο εδαφοδιάλυμα, δηλαδή από τη συγκέντρωση των ηλεκτρολυτών στο εδαφοδιάλυμα, η υδραυλική αγωγιμότητα και η περατότητα τείνουν να μειωθούν. Η μείωση αυτή οφείλεται στους εξής λόγους:

• στη διόγκωση της αργίλου,
• στη διασπορά της αργίλου
• στη συνακόλουθη έμφραξη των πόρων.

Ωστόσο, η περατότητα μπορεί να διατηρείται σε υψηλά επίπεδα παρουσία υψηλού ESP υπό την προϋπόθεση ότι η τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (EC) του εδαφοδιαλύματος είναι πάνω από ένα κρίσιμο όριο. Ως τέτοια τιμή νοείται εκείνη κατά την οποία η περατότητα μειώνεται από 10% έως 15% σε δοθείσα τιμή ESP. Επομένως, σύμφωνα με την ανωτέρω αρχή εφαρμογής του νερού σε έδαφος με τιμή ESP = 5, αλλά μη τηρουμένης της ανωτέρω αρχής, μπορεί να μειώσει την υδραυλική αγωγιμότητα μέχρι τουλάχιστον δύο φορές.

Γενικά, τα περισσότερα νερά άρδευσης έχουν EC =0,5 ds x m^-1, ενώ η βροχή έχει EC = 0,1 ds x m^-1. Παρά ταύτα, τα νατριωμένα εδάφη υφίστανται δυσμενέστερες επιπτώσεις, ως προς την αγωγιμότητα τους, από τα νερά της βροχής, απ' ότι από τα νερά της άρδευσης κι αυτό γιατί τα τελευταία περιέχουν περισσότερα άλατα εν διαλύσει, δηλαδή έχουν υψηλότερη συγκέντρωση ηλεκτρολυτών.

Υπάρχει μια στενή σχέση μεταξύ της διόγκωσης και της διασποράς της αργίλου με την παρουσία των ελεύθερων αλάτων στο εδαφοδιάλυμα. Επίσης, η διόγκωση της αργίλου σχετίζεται αρνητικά με την υδραυλική αγωγιμότητα του εδάφους και επομένως με την κίνηση του νερού.

Μέθοδοι βελτίωσης των αλκαλιωμένων και αλατουχοαλκαλιωμένων εδαφών

Η βελτίωση των αλκαλιωμένων εδαφών μπορεί να πραγματοποιηθεί με διάφορους τρόπους, οι οποίοι εξαρτώνται από τις επικρατούσες συνθήκες, τη διαθεσιμότητα εδαφοβελτιωτικών και τις υφιστάμενες οικονομικές δυνατότητες. Οι εδαφοβελτιωτικές ύλες που χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση των εδαφών αυτών ταξινομούνται στις εξής δύο κατηγορίες:

• στις ύλες που άμεσα εφοδιάζουν το έδαφος με εναλλακτικό Ca^2+, που είναι απαραίτητο για την αντικατάσταση του προσροφημένου Na+ και
• στις ύλες που έμμεσα ενεργοποιούν (διαλυτοποιούν) το φυσικώς απαντώμενο CaCO3 στα νατριωμένα εδάφη, το οποίο παρέχει την αναγκαία ποσότητα Ca^2+ για την αντικατάσταση του Na+.

Οι ανωτέρω δύο κατηγορίες υλών περιλαμβάνουν τις εξής αντίστοιχες ενώσεις:

1. Κατηγορία, που άμεσα εφοδιάζουν Ca^2+ (διαλυτά άλατα ασβεστίου):
   • Χλωριούχο ασβέστιο (CaCI2)
   • Γύψος (CaSO4 x 2Η2Ο)
2. Κατηγορία που έμμεσα εφοδιάζουν με Ca^2+ (οξέα ή ενώσεις που σχηματίζουν οξέα):
   • Θειικό οξύ (H2SO4)
   • Στοιχειακό θείο(S)
   • Θειικός σίδηρος (FeSO4 x 7H2Ο)
   • θειικό αργίλιο (ΑΙ2(SO4) x 18H2Ο)
   • Lime sulfur
   • Πυρίτης (FeS2)

Επίσης, εκτός από τις προαναφερθείσες ενώσεις χρησιμοποιούνται και ορισμένα άλλα υλικά, τα οποία όμως έχουν μικρότερη αποτελεσματικότητα, τα εξής:

• Οργανικές ύλες (ζωική κοπριά)
• Κομπόστες
• Μερικώς διαλυτό CaCO3
• Ιλύς ζαχαρουργείων, η οποία περιέχει 50-60% CaCO3 και μικρή ποσότητα γύψου, καθώς και οργανική ουσία.

Ανεξάρτητα από τη χρήση οποιουδήποτε υλικού, το είδος και η ποσότητα του εδαφοβελτιωτικού, που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση των νατριωμένων εδαφών, εξαρτάται από τους εξής παράγοντες:

• τα χαρακτηριστικά του εδάφους
• το βαθμό αλκαλίωσης (ESP),
• το επιθημυτό επίπεδο βελτίωσης του εδάφους
• το είδος της καλλιέργειας που θα χρησιμοποιηθεί και
• την οικονομική δυνατότητα

Τα χαρακτηριστικά των εδαφοβελτιωτικών των αλκαλιωμένων εδαφών

Για τη βελτίωση των νατριωμένων εδαφών χρησιμοποιούνται διάφορα υλικά με ποικίλλουσα αποτελεσματικότητα και διάφορο κόστος. Κατωτέρω εξετάζονται τα χαρακτηριστικά και οι αντιδράσεις των κυριότερων εδαφοβελτιωτικών:

• Γύψος
• Χλωριούχο ασβέστιο
• Θειικό οξύ
• Θείο
• Θειικός σίδηρος και θειικό αργίλιο
• Πυρίτης

Γύψος

Η γύψος (CaSO4 x 2Η2Ο) είναι ένα λευκό άλας που απαντάται στη φύση ως γεωλογική απόθεση. Είναι μερικώς διαλυτό στο νερό, σε βαθμό που εφοδιάζει τα νατριωμένα εδάφη με επαρκείς ποσότητες εναλλακτικού Ca^2+ για την αντικατάσταση του Na^+. Ήδη τονίστηκε προηγουμένως ότι τα νατριωμένα εδάφη περιέχουν Na2CO3. Κατά την προσθήκη της η γύψος αντιδρά με το Na2CO3 δημιουργώντας θειικό νάτριο (Na2SO4) το οποίο είναι υδατοδιαλυτό και ως εκ τούτου εκπλύνεται εύκολα με το νερό έκπλυσης. Επίσης, η γύψος επηρεάζει την περατότητα του εδάφους αυξάνοντας τη συγκέντρωση των ηλεκτρολυτών και μειώνει το εναλλακτικό Na^+. Εξάλλου, η γύψος μειώνει την επιφανειακή απορροή και διατηρεί υψηλή την ταχύτητα ή το ρυθμό διήθησης του νερού, γεγονός που κάνει την έκπλυση περισσότερο αποτελεσματική.

Χλωριούχο ασβέστιο

Το χλωριούχο ασβέστιο (CaCl2 x 2H2O) είναι μια χημικώς ενεργή ένωση (άλας), πολύ ευδιάλυτη στο νερό, σε τρόπο ώστε να εφοδιάζει απευθείας το εδαφοδιάλυμα με Ca^2+.

Θειικό οξύ

Το θειικό οξύ (H2SO4) είναι ισχυρώς διαβρωτικό, καθαρότητας 95% με παχύρρευστη ελαιώδη εμφάνιση. Κατά την προσθήκη του στο έδαφος αντιδρά με το CaCO3 θειικό ασβέστιο (CaSO4), παρέχοντας έτσι κατιόντα ασβεστίου (Ca) για την αντικατάσταση του Na^+.

Θείο

Πρόκειται για ορυκτό που διατίθεται στο εμπόριο υπό μορφή σκόνης κίτρινου χρώματος, καθαρότητας 50-99%, αδιαλύτης στο νερό. Η συμβολή του S στη βελτίωση των αλκαλιωμένων εδαφών είναι ότι παρέχει στο έδαφος έμμεσα τα κατιόντα Ca^2+. Ήτοι, κατά την προσθήκη και ενσωμάτωση του στο έδαφος οξειδώνεται βιολογικά με τη δράση ειδικών μικροοργανισμών (Thiobacillus), οπότε και παράγεται το H2SO4, το οποίο τελικά παρέχει τα κατιόντα Ca^2+ για την αντικατάσταση του προσροφημένου Na.

Θειικός σίδηρος και θειικό αργίλιο

Πρόκειται για δύο ανόργανες ενώσεις (θειικός σίδηρος FeSO4 x 7H2Ο και θειικό αργίλιο (Αl2(SO4)3 x 18H2Ο), αμφότερα κοκκώδους υφής, με ικανοποιητικό βαθμό καθαρότητας και ικανής διαλυτότητας στο νερό. Κατά την εφαρμογή τους στο έδαφος διαλύονται μέσα στο νερό και υδρολύονται προς σχηματισμό H2SO4, το οποίο ακολούθως αντιδρά με τα ανθρακικά άλατα του ασβεστίου και παράγεται η γύψος, η οποία στη συνέχεια με τη σειρά της εφοδιάζει το εδαφοδιάλυμα με κατιόντα Ca^2+ προς αντικατάσταση του προσροφημένου Na^+.

Πυρίτης

Ο πυρίτης ή δισουλφίδιο του σιδήρου (FeS2) απαντά ως ορυκτό σε διάφορες περιοχές του κόσμου, όπως στην Ισπανία κ.λπ. Οι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά την προσθήκη του στο έδαφος είναι χημικής και βιολογικής φύσεως. Ακολούθως, ο FeSO4 όπου ο σίδηρος είναι δισθενής Fe^2+ οξειδώνεται βιολογικώς με τη δράση του Thiobacillus ferroxidans σε τρισθενή σίδηρο (Fe^3+) σχηματίζοντας Fe2(SO4)3.

Επιλογή του εδαφοβελτιωτικού

Οι παράγοντες που επηρεάζουν, αλλά και καθορίζουν την επιλογή ενός συγκεκριμένου εδαφοβελτιωτικού, είναι οι εξής:

1. η αποτελεσματικότητα,
2. το κόστος και
3. ο χρόνος αντίδρασης στο έδαφος.

Μεταξύ των ανωτέρω παραγόντων ο χρόνος δράσης του εδαφοβελτιωτικού έχει προφανώς ιδιαίτερη σημασία. Ορισμένα εδαφοβελτιωτικά έχουν εξαιρετικά υψηλή διαλυτότητα και μεγάλη χημική ενεργότητα και επομένως είναι πολύ αποτελεσματικά, διότι αντιδρούν κατά την προσθήκη τους στο έδαφος ταχύτατα. Π.χ. τέτοια υλικά είναι η γύψος, το θειικό οξύ κ.λπ. Αντίθετα, το θείο και ο πυρίτης απαιτούν πολύ χρόνο, διότι για να δράσουν θα πρέπει προηγουμένως να οξειδωθούν είτε χημικώς ή βιολογικώς. Η διαδικασία αυτή απαιτεί χρόνο, ο οποίος εξαρτάται από τη θερμοκρασία, την υγρασία, και την ποσότητα του εδαφοβελτιωτικού. Ωστόσο, τόσο τα ταχέως όσο και τα βραδέως δρώντα εδαφοβελτιωτικά χρησιμοποιούνται σε διάφορες χώρες του κόσμου για τη βελτίωση των νατριώμενων εδαφών. Π.χ. το θειικό οξύ χρησιμοποιείται στην Καλιφόρνια και τη Σοβιετική Ένωση, ενώ η γύψος εφαρμόζεται ευρύτατα σε πολλές χώρες του κόσμου.

Εκτεταμένες πειραματικές έρευνες με τη χρήση της γύψου, του θείου και του θειικού οξέος σε νατριωμένα εδάφη έδειξαν ότι οι αποδόσεις αρδευόμενου λειμώνα ήταν σημαντικά υψηλότερες εκεί όπου εφαρμόστηκε το θειικό οξύ, από τις αντίστοιχες αποδόσεις που επιτεύχτηκαν με την προσθήκη της γύψου ή του θείου. Μάλιστα, οι αποδόσεις που πάρθηκαν υπό την επίδραση του S δε διέφεραν στατιστικώς σημαντικά από τις αντίστοιχες του μάρτυρα. Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στην περίπτωση αυτή το θείο δεν έδρασε στατιστικά σημαντικά. Και τούτο διότι το εύρος του pH που ευνοεί την ενεργότητα του Τ.thioxidans και T.ferroxidans για την επίτευξη της οξείδωσης του S είναι 2,0-3,0 και 2,2-4,7 αντίστοιχα. Εφόσον τα νατριωμένα εδάφη έχουν pH > 8,5, η οξείδωση προφανώς περιορίζεται, γι' αυτό και η αποτελεσματικότητα του S είναι σχετικά μικρή. Σε παρόμοια πειράματα με γύψο και πυρίτη. Και εδώ διαπιστώνεται η σημαντική υπεροχή του γύψου έναντι του πυρίτη. Γενικά, συμπεραίνεται ότι η γύψος είναι το πλέον οικονομικό και δεύτερο σε αποτελεσματικότητα, μετά το θειικό οξύ, εδαφοβελτιωτικό των νατριωμένων εδαφών και γι' αυτό χρησιμοποιείται ευρύτατα σ' όλο τον κόσμο, ενώ τα άλλα χρησιμοποιούνται περιορισμένα, λόγω της έμμεσης τους δράσης.

Βιβλιογραφία

Ποσότητα εδαφοβελτιωτικού

1. Εργαστηριακός προσδιορισμός
2. Υπολογιστικός προσδιορισμός

Εργαστηριακός προσδιορισμος

Η προς εφαρμογή ποσότητα του εδαφοβελτιωτικού εξαρτάται από τους εξής παράγοντες:

α) τη μηχανική σύσταση του εδάφους, β) το είδος των ορυκτών της αργίλου, γ) το βάθος του εδάφους που καθορίζεται από το ριζικό σύστημα της καλλιέργειας και δ) το βαθμό αλκαλίωσης (ESP).

Η ποσότητα της γύψου μπορεί να προσδιοριστεί απευθείας στο εργαστήριο με ειδικό τέστ, το οποίο έχει ως εξής: Σε 5g εδάφους προστίθεται διάλυμα κεκορεσμένο με γύψο. Ακολούθως μετράται το Ca^2+ που μένει στο διάλυμα μετά την αντίδραση με τη γύψο. Η διαφορά μεταξύ του ολικού Ca που προστέθηκε στο έδαφος και της μετρηθείσας ποσότητας Ca^2+ στο διάλυμα αποτελεί το Ca^2+ που αντικατέστησε το Na+ στην επιφάνεια των κολλοειδών. Αυτή η διαφορά εκφράζεται σε ton/ha για βάθος εδάφους 30cm. Στις περιπτώσεις που τα νατριωμένα εδάφη περιέχουν Na2CO3, το ανώτερω τεστ συνεκτιμά και την ποσότητα της γύψου που απαιτείται για την εξουδετέρωση του Na2CO, πέραν εκείνης που απαιτείται για την αντικατάσταση του Na+. Όμως, κατά την έκπλυση του Na+ διαλυτοποιείται το Na2CO3 και απομακρύνεται, απαλλάσσοντας από την ανάγκη πρόσθετης ποσότητας γύψου για την εξουδετέρωση του Na2CO3. Κατά συνέπεια, το τέστ προσδιορισμού των αναγκών σε γύψο, θα πρέπει να γίνεται, αφού προηγουμένως εκπλυθεί το δείγμα για την απομάκρυνση του που Na2CO3 τυχόν υπάρχει.

Υπολογιστικός προσδιορισμος

Ένας άλλος τρόπος προσδιορισμού της προς εφαρμογή ποσότητας της γύψου ή όποιου άλλου εδαφοβεδλτιωτικού για τη βελτίωση των νατριωμένων εδαφών είναι ο υπολογιστικός. Για την εφαρμογή του, θα πρέπει να έχουμε υπόψη ορισμένα δεδομένα τα οποία μας παρέχονται από τα εδαφολογικά εργαστήρια με την ανάλυση του εδάφους. Τα δεδομένα αυτά είναι τα εξής: α) βαθμός αλκαλίωσης (ESP) β) εναλλακτική ικανότητα του εδάφους (CEC)

Εάν τώρα επιθυμούμε να μειώσουμε τον ESP σε μια τελική επιθυμητή μέση τιμή π.χ. 15%, αυτό σημαίνει ότι ο ESP θα πρέπει να μειωθεί κατά 40-15=25%. Δηλαδή θα πρέπει να αντικατασταθεί το 25% της CEC με Ca^2+. Επειδή οι ιοντοανταλλακτικές αντιδράσεις είναι ισοδύναμες, δηλαδή μια ισοδύναμη ποσότητα Na+ αντικαθίσταται από μια ισοδύναμη ποσότητα Ca^2+.

Η Χρήση της Γύψου ως Εδαφοβελτιωτικού και τα Πλεονεκτήματα της

Η γύψος χρησιμοποιείται παγκοσμίως ως το βασικό εδαφοβελτιωτικό για τη βελτίωση των αλκαλιωμένων εδαφών, διότι πλεονεκτεί έναντι των άλλων αφενός και αφετέρου έχει μελετηθεί επισταμένως από διάφορους ερευνητές και οι ευνοϊκές τις επιδράσεις έχουν επιβεβαιωθεί τόσο πειραματικά όσο και στην πράξη. Τα βασικά πλεονεκτήματα της είναι το σχετικά χαμηλό κόστος και η ικανοποιητική διαλυτότητα της. Προέρχεται από την εξόρυξη γεωλογικών κοιτασμάτων και επίσης παράγεται ως υποπροϊόν της βιομηχανίας φωσφορικών λιπασμάτων. Η ευνοϊκή επίπτωση της γύψου στα νατριωμένα εδάφη συνίσταται βασικά στην αύξηση της περατότητας του εδάφους που προκαλείται από την αύξηση της συγκέντρωσης των ηλεκτρολυτών και τη μείωση του Na+. Συγκριτικές μελέτες της γύψου με το επίσης υδατοδιαλυτό εδαφοβελτιωτικό CaCl2 x 2H2Ο έδειξαν ότι η διήθηση νερού απεσταγμένου (EC=0 ds x m^-1), που δέχτηκε το έδαφος στο οποίο είχε προστεθεί το εν λόγω εδαφοβελτιωτικό, μειώθηκε και αργότερα ελαχιστοποιήθηκε μέχρι μηδενισμού. Αντίθετα, στην περίπτωση της προσθήκης της γύψου το έδαφος διατήρησε υψηλή περατότητα. Στο ασβεστούχο έδαφος δεν παρατηρήθηκαν διαφόρές στην περατότητα μεταξύ της προσθήκης των δύο ανωτέρω εδαφοβελτιωτικών. Αν και αμφότερα είχαν την ίδια ικανότητα αντικατάστασης του Na+, οι διαφορές που προέκυψαν στην περατότητα αποδόθηκαν στην επίδραση των ηλεκτρολυτών. Από τα πειράματα αυτά αποδείχθηκε ότι η γύψος απελευθερώνει ηλεκτρολύτες με σταθερούς ρυθμούς και συμβάλλει στη διατήρηση της υδραυλικής αγωγιμότητας του εδάφους σε υψηλό επίπεδο με την προσθήκη νερών ελάχιστης έως μηδενικής EC. Ειδικότερα, ως προς την προσθετέα ποσότητα γύψου, αυτή εξαρτάται γενικά από τους εξής παράγοντες: α) Από την επάρκεια των ηλεκτρολυτών από την οποία θα εξαρτηθεί η αποτροπή της διασποράς της αργίλου και της διόγκωσης της. Δηλαδή εάν το νερό άρδευσης έχει αυξημένη EC, ήτοι υψηλή συγκέντρωση ηλεκτρολυτών, τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί μικρότερη ποσότητα γύψου εάν το νερό έχει χαμηλή EC, τότε θα εφαρμοστεί μεγαλύτερη ποσότητα γύψου. β) Από το βαθμό επίδρασης της συγκέντρωσης των αλάτων. Εάν η επίδραση αυτή είναι λιγότερο σπουδαία και η κύρια επίδραση της γύψου στην ιοντοανταλλαγή είναι σημαντική, τότε η ποσότητα της γύψου, που θα απαιτηθεί, θα εξαρτηθεί από το επίπεδο του εναλλακτικού Na+ του εδάφους, ήτοι από το βαθμό αλκαλίωσης.

Έχει βρεθεί ότι η αποτελεσματικότητα της αντικατάστασης και απομάκρυνσης του Na που είναι προσροφημένο στην επιφάνεια των κολλοειδών μεταβάλλεται ανάλογα με το επίπεδο του προσροφημένου Na και είναι πολύ μεγαλύτερη στα υψηλά ποσοστά του ESP. Κάτω του επιπέδου του 10 mmole/Kg Na είναι κατά 30% χαμηλότερη και τούτο διότι ένα μεγάλο κλάσμα του Ca^2+ μετατοπίζει το Mg^2+. Επίσης, στα λεπτής υφής εδάφη η αποτελεσματικότητα της αντικατάστασης του Na+ από το Ca^2+ μπορεί να είναι ωσαύτως χαμηλότερη κατά 20-40%, λόγω της βραδείας εναλλαγής του Na+ με το Ca^2+, που λαμβάνει χώρα εντός των δομικών στοιχείων της αργίλου. Ένα πρόβλημα που συχνά παραθεωρείται είναι ότι κατά την εφαρμογή της γύψου σε μεγάλες ποσότητες είναι δυνατόν να μειωθεί προσωρινά η υδραυλική αγωγιμότητα λόγω της απόφραξης των εδαφικών πόρων από τα τεμαχίδια της γύψου. Η κατάσταση αυτή μπορεί να διαρκέσει μέχρι της διαλυτοποίησης τους. Ωστόσο, σπανίως λαμβάνεται υπόψη ο εν λόγω ανασταλτικός της κίνησης του νερού παράγων, κατά την εφαρμογή της γύψου, παρόλον ότι έχει δυσμενείς επιπτώσεις στην περατότητα του εδάφους. Η κατά το δυνατόν ταχεία διαλυτοποίηση της γύψου είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την αποτελεσματική δράση της στο έδαφος. Αυτό εξαρτάται από την εφαρμοζόμενη ποσότητα της γύψου και από την ταχύτητα κίνησης του νερού. Γενικά, η υψηλή ταχύτητα κίνησης του νερού ευνοεί τη γρήγορη διαλυτοποίηση της γύψου, αλλά όμως πολύ υψηλές ταχύτητες μειώνουν το χρόνο επαφής της γύψου με το νερό, με τελική συνέπεια τη μείωση του ρυθμού διαλυτοποίησης της γύψου. Για την αντιμετώπιση του προβλήματος αυτού προτείνεται η ταχύτητα του εδαφικού νερού να είναι μικρότερη από την αντίστοιχη της διάχυσης, οπότε μπορεί να επιτευχθεί η σχετική ισορροπία κατά τη διαλυτοποίηση της γύψου. Η χηημική ισορροπία διαλυτοποίησης της γύψου μπορεί να επιτευχθεί σε εδάφη με συγκριτικά υψηλή υδραυλική αγωγιμότητα ή σε εδάφη που έχουν γύψο με μεγάλους κόκκους καλυμμένους με CaCO3. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι κατά τα πρώτα στάδια έκπλυσης των νατριωμένων εδαφών το νερό εισέρχεται βραδέως εις το έδαφος. Π.χ. εφαρμογή νερού 50cm για την έκπλυση μπορεί να διαλυτοποιήσει 1,2 ton/στρ. γύψου. Η εφαρμογή μεγαλύτερων ποσοτήτων γύψου μπορεί να γίνει μόνο με την προϋπόθεση ότι θα διεισδύσει στο έδαφος σημαντική ποσότητα νερού.

Μέθοδοι εφαρμογής της γύψου

Η συνήθης μέθοδος εφαρμογής της γύψου είναι η επιφανειακή ομοιόμορφη διασπορά και η ενσωμάτωση της σε επιθυμητό βάθος, το οποίο συνήθως είναι 15cm. Μερικοί συνιστούν και την απλή διασπορά χωρίς ενσωμάτωση και μάλιστα αυτή μπορεί να είναι και περισσότερο αποτελεσματική. Άλλοι πάλι συνιστούν την ανάμειξη περιορισμένης ποσότητας γύψου σε μικρό σχετικά βάθος του εδάφους, παρά σε μεγάλο, για τη λήψη καλύτερων αποτελεσμάτων. Αναφέρουν ότι η ενσωμάτωση της γύψου σε μεγαλύτερο βάθος μπορεί να είναι λιγότερο αποτελεσματική λόγω αραίωσης της σε μεγαλύτερα βάθη, δεδομένου ότι μεγαλώνει η μάζα του εδάφους. Επίσης, η βαθύτερη τοποθέτηση της γύψου οδηγεί σε μεγαλύτερη εξουδετέρωση του Na2CΟ3 με συνέπεια ένα σημαντικό κλάσμα της προστιθέμενης γύψου να μη συμμετέχει στις αντιδράσεις της ιοντοανταλλαγής του Ca^2+ με το Na+.

Αποτελεσματικότητα της γύψου

Η αποτελεσματικότητα της γύψου εξαρτάται από το βαθμό διαλυτότητας της, ο οποίος και αυξάνει τη χημική ενεργότητα της. Σπουδαίο ρόλο προς την κατεύθυνση αυτή παίζει και το μέγεθος των κόκκων. Όσο πιο λεπτόκοκκη είναι η γύψος, τόσο περισσότερο αυξάνει η αποτελεσματικότητα της. Η γύψος καθώς εξορύσσεται, είναι αδρομερούς υφής. Κατά συνέπεια πρίν τη διάθεση της στην αγορά κοκκοποιείται. Το επιθυμητό μέγεθος των κόκκων είναι 2mm. Η διαλυτότητα της γύψου είναι 0,25% σε 25⁰C. Η ποσότητα του νερού που εφαρμόζεται κατά την προσθήκη της γύψου στο έδαφος εξαρτάται από τη διαλυτότητα της και, όπως είναι φυσικό, όσο μικρότερη είναι αυτή, τόσο περισσότερο νερό θα πρέπει να προστεθεί. Τη διαλυτότητα της γύψου τη ευνοούν οι αντιδράσεις της ιοντοανταλλαγής του Ca^2+ με το Na+. Υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ της στερεής φάσης της γύψου και των κατιόντων του Ca^2+ που απελευθερώνονται στο εδαφοδιάλυμα και λαμβάνουν μέρος στις ιοντοανταλλακτικές αντιδράσεις. Όσο περισσότερα κατιόντα Na+ αντικαθίστανται στην επιφάνεια των κολλοειδών από το Ca^2+, τόσο περισσότερο διαλυτοποιείται η στερεά φαση της γύψου. Γύψος-Εδαφοδιάλυμα-Ανταλλαγή Επομένως, όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός αλκαλίωσης (ESP) του εδάφους, τόσο περισσότερο θα αυξάνει η διαλυτότητα της γύψου, καλώς εχόντων των λοιπών παραγόντων και κυρίως της θερμοκρασίας.

Ποσότητα νερού έκπλυσης των αλκαλιωμένων εδαφών

Η ποσότητα του νερού που εφαρμόζεται κατά τη βελτίωση των αλκαλιωμένων εδαφών, μπορεί να εκτιμηθεί με τους εξής εμπειρικούς τρόπους: 1o. Δεδομένης της μικρής ταχύτητας αντίδρασης της γύψου στο έδαφος, απαιτούνται 1200m^3 νερού για τη διαλυτοποίηση 1 ton. γύψου ή 500 mm για την έκπλυση 1 meq Na^+/100g σε βάθος 30cm. Η ποσότητα της γύψου, σύμφωνα με τον πιο πάνω ερευνητή, θα πρέπει να πολλαπλασιάζεται επί 1,25, επειδή υποστηρίζει ότι παρά το γεγονός ότι θεωρητικά η ανταλλαγή του Na^+ από το Ca^+ είναι χημικά ισοδύναμη, εν τούτοις στο έδαφος λόγω των επικρατουσών συνθηκών δεν ισχύει απόλυτα αυτή η σχέση. 2ο. Εφαρμογή ύψους νερού 1m / ha διαλυτοποιεί 8,6 ton γύψου. Επομένως απαιτούνται 15,6 ton γύψου για την αντικατάσταση 1meq Na/100g σε βάθος 1m με μια αποτελεσματικότητα 75%. Επισημαίνεται ότι, λόγω της πολύ μικρής διηθητικότητας και περατότητας (υδραυλικής αγωγιμότητας) των αλκαλιωμένων εδαφών, η διαδικασία βελτίωσης τους είναι πολύ χρονοβόρα. Κατά συνέπεια, δεν πρέπει να προστίθενται μεγάλες ποσότητες γύψου, αλλά η εφαρμογή της θα πρέπει να γίνεται σταδιακά. 3ο. Νερό ύψους 50cm μπορεί να διαλυτοποιήσει 12ton γύψου/ha. Ως εκ τούτου συνιστά να μην εφαρμόζεται κάθε χρόνο η γύψος σε ποσότητα μεγαλύτερη των 1200kg/ στρ., εκτός εάν το έδαφος έχει ικανοποιητική περατότητα και επιτρέπει την κίνηση του νερού δια της μάζης του. Εξαιτίας των δυσκολιών αυτών, τα αλκαλιωμένα εδάφη κατά το πρώτο έτος της εφαρμογής του γύψου βελτιώνονται σε μικρό σχετικά βάθος. Όταν δε ο ESP είναι πολύ υψηλός, τότε η βελτίωση τους θα πρέπει να πραγματοποιηθεί σε βάθος χρόνου με εφαρμογή κατ'έτος μέχρι της προαναφερθείσας ποσότητας γύψου των 1,2 ton/στρ. και όχι μεγαλύτερης από αυτή. Όσον αφορά τη μέση ημερήσια εξάτμιση, αυτή έχει ως εξή: Από Απρίλιο-Σεπτέμβριο 6mm/μέρα, και για τους λοιπούς μήνες του έτους 0,5-1,0mm/μέρα με Μ.Ο. 0,7mm/μέρα. Επειδή, όπως τονίστηκε, οι εναλλακτικές αντιδράσεις του Ca με το προσροφημένο στην επιφάνεια των κολλοειδών Na^+ του εδάφους δεν είναι απόλυτα χημικά ισοδύναμες, γι' αυτό πολλαπλασιάζεται η γύψος επί το συντελεστή 1,25. Κατά συνέπεια, θα πρέπει και η εφαρμοσθησόμενη ποσότητα νερού (Qw) να πολλαπλασιαστεί επί τον αυτό συντελεστή. Η ποσότητα της 100% καθαρής γύψου (Qg) υπολογίζεται με τη βοήθεια της σχέσης (5). Από την Qg θα πρέπει να αφαιρεθεί αφενός μεν η τυχόν προϋπάρχουσα γύψος στο έδαφος (Qgs) και αφετέρου η ισοδύναμη ποσότητα γύψου προς το Ca του νερού έκπλυσης (Qgw) και ακολούθως η διαφορά να διαιρεθεί δια του ποσοστού καθαρότητας της χρησιμοποιηθησόμενης γύψου (pp)και να πολλαπλασιαστεί επί τον συντελεστή 1,25. Εάν η υπολογιζόμενη ποσότητα γύψου (Qg) πρέπει να εφαρμοστεί σε ένα χρόνο και είναι μεγαλύτερη από 1200 Kg / στρ. στη διάρκεια του ενός χρόνου. Π.χ. τα πρώτα 1200kg /στρ. θα προστεθούν στην αρχή της Άνοιξης και τα δεύτερα 1200kg/στρ. στο τέλος του Φθινοπώρου. Σε κάθε περίπτωση αυτό θα ρυθμιστεί από τον ενδιαφερόμενο ανάλογα με τις δυνατότητες του. Επίσης, όσον αφορά την ποσότητα του νερού που θα εφαρμοστεί, αυτή δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 500mm συνολικά. Επιπλέον η ποσότητα αυτή θα εφαρμόζεται τμηματικά, ήτοι η πρώτη δόση μπορεί να είναι 100-150mm και η δεύτερη επίσης, έως ότου συμπληρωθούν τα 500mm, εντός πάντα του ίδιου έτους. Συνιστάται στα αρχικά στάδια έκπλυσης το νερό να έχει μετρίως ελαφρά αυξημένη αγωγιμότητα για την καλύτερη και ταχύτερη έκπλυση. Εάν το σύνολο της γύψου που υπάρχει στο έδαφος μαζί με την ποσότητα, που αντιστοιχεί στο Ca του νερού έκπλυσης, είναι μεγαλύτερο από την υπολογισθείσα 100% καθαρή ποσότητα γύψου, δηλαδή (Qgs + Qgw) > Qg, τότε θα γίνει απλά μόνο η έκπλυση του υπό βελτίωση εδάφους, διότι με την εφαρμογή του νερού αποσκοπείται η διαλυτοποίηση της εδαφικής γύψου και η απελευθέρωση του Ca^2+ προς αντικατάσταση του Νa^+, που είναι προσροφημένο στις επιφάνειες των κολλοειδών. Η ποσότητα του νερού θα υπολογιστεί με βάση τα προαναφερθέντα για την Qw, και με την εφαρμογή της θα αποσκοπείται η μεταβολή του ESPm (αρχικού βαθμού αλκαλίωσης) στον ESPd (επιθυμητό βαθμό), χωρίς όμως την προσθήκη της γύψου. Το νερό θα εφαρμοστεί σε λεκάνες που θα γίνουν με κατασκευή αναχωμάτων πέριξ της επιφάνειας εφαρμογής του, ύψους μέχρι 30cm. Η αρχική ποσότητα του εφαρμοσθησόμενου νερού των 100-150mm μπορεί να συγκρατηθεί από το ύψος αυτό των αναχωμάτων.

Βελτίωση των αλκαλιωμένων εδαφών, με υφάλμυρο νερό

Η χρήση νερών χαμηλής συγκέντρωσης σε ηλεκτρολύτες για τη βελτίωση των αλκαλιωμένων εδαφών κάνει πολλές φορές την προσπάθεια βελτίωσης μη αποδοτική και κάθε άλλο παρά συμφέρουσα. Το γεγονός αυτό οφείλεται στη μικρή περατότητα των υπόψη εδαφών, η οποία καθιστά την έκπλυση μια εξαιρετικά χρονοβόρα διαδικασία. Αντίθετα, η χρήση νερού υψηλής περιεκτικότητας σε άλατα, δηλαδή σε ηλεκτρολύτες, βελτιώνει σημαντικά την περατότητα και διευκολύνει την κίνηση του νερού δια της μάζης του εδάφους, επιταχύνοντας σημαντικά τη διαδικασία της βελτίωσης. Με βάση την προηγούμενη εφαρμογή νερού υψηλής περιεκτικότητας σε άλατα, που χρησιμοποιήθηκε στη βελτίωση των εδαφών προτείνεται η εφαρμογή του θαλάσσιου νερού, πλούσιου σε ηλεκτρολύτες, για τη βελτίωση των αλκαλιωμένων εδαφών, αξιοποιώντας την ευνοϊκή επίδραση των ηλεκτρολυτών στη βελτίωση της συσσωμάτωσης του εδάφους και στην ευνοϊκή δράση στην περατότητα (υδραυλική αγωγιμότητα), καθώς και στον εφοδιασμό του εδάφους με Ca^2+ και Mg^2+ για την αντικατάσταση κατιόντων του Na+ που είναι προσροφημένα στα κολλοειδή. Η προτεινόμενη χρήση του θαλάσσιου νερού γίνεται σε δύο φάσεις. Κατά την πρώτη φάση η τιμή του βαθμού αλκαλίωσης ESP γίνεται ESPο και κατά τη δεύτερη από ESPο στην επιθυμητή τιμή ESPn.

Η αποτελεσματικότητα της βελτίωσης είναι συνάρτηση της τιμής του R. Όσο πιο υψηλή είναι η τιμή του τόσο πιο αποτελεσματική είναι η βελτίωση. Τα βασικά μειονεκτήματα της υπόψη μεθόδου είναι τα εξής: α) η τιμή του παράγοντα R θα πρέπει να είναι πολύ υψηλή για τη μείωση του χρόνου που απαιτείται από τη διαδικασία βελτίωσης και β) απαιτούνται πολύ μεγάλες ποσότητες νερού κυρίως κατά τη διάρκεια της τελευταίας φάσης. Τα δύο αυτά μειονεκτήματα προτείνει ο πιο πάνω ερευνητής να αντιμετωπιστούν με διατύπωση μιας νέας αρχής (concept) σχετικά με τη χρήση νερού υψηλής αλατότητας για τη βελτίωση των νατριωμένων εδαφών. Με μια θεωρητική μαθηματική ανάλυση και με εφαρμογή μιας σειράς εξισώσεων στη βελτίωση ενός νατριωμένου εδάφους με τη μέθοδο της χρήσης του υψηλής αλατότητας θαλάσσιου νερού, το οποίο εμπλουτίζεται με μικρές ποσότητες Ca^2+ υπό τη μορφή γύψου σε κάθε φάση της αραίωσης, καταλήγουμε στα εξής συμπεράσματα: α) Η προσθήκη μικρών ποσοτήτων Ca^2+ (30 ή 10 meq/l) σε κάθε φάση των διαδοχικών αραιώσεων-εκπλύσεων του θαλάσσιου νερού αύξησε την τιμή του παράγοντα R σημαντικά, γεγονός που συνέβαλε στη μείωση του κλάσματος του εναλλακτικού Νa (ESF). β) Μειώθηκε η ποσότητα του εφαρμοζόμενου νερού κατά τη βελτίωση. γ) Διατυπώθηκαν εξισώσεις για τον υπολογισμό του ESF και του ύψους του νερού που απαιτείται για τη βελτίωση. δ) Με εφαρμογή των ανωτέρω επιτεύχθηκε η βελτίωση ενός λεπτόκοκκου εδάφους με μέγεθος κόκκων < 2mm, CEC = 38,6meq/100g αποτελούμενο από μοντμοριλλονιτική άργιλο. Ο ESP κατά την πρώτη αραίωση μειώθηκε στο 29% και κατά τη δεύτερη στο 14%. Το σχετικό πείραμα πραγματοποιήθηκε σε στήλες εδάφους στο εργαστήριο. Η μέθοδος αυτή στη χώρα μας βρίσκεται σε πειραματικό στάδιο και δεν έχει ακόμη εφαρμοστεί στην πράξη σε μεγάλη έκταση. Θα πρέπει ωστόσο το όλο θέμα να διερευνηθεί υπό συνθήκες πεδίου. Σημειώνεται ότι έχει εφαρμοστεί στο Πακιστάν με σχετικά καλά αποτελέσματα.

Βελτίωση των αλατουχοαλκαλιωμένων εδαφών

Η βελτίωση των εδαφών αυτών περιλαμβάνει αφενός μεν την απομάκρυνση της περίσσειας των ελεύθερων αλάτων και αφετέρου του εναλλακτικού Na+, που προκαλεί την αλκαλίωση (νατρίωση) του εδάφους με όλες τις δυσμενείς συνέπειες της στα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά του εδάφους, εξαιτίας του υψηλού βαθμού αλκαλίωσης (ESP>15%). Κατά συνέπεια, εκτός από την έκπλυση των διαλυτών αλάτων, απαιτείται και η εφαρμογή της γύψου για τον εφοδιασμό του εδάφους με Ca^2+ για ιοντοανταλλαγή με το Na+. Και όσον μεν αφορά τον υπολογισμό της ποσότητας της γύψου, αυτός θα γίνει με τη λύση της σχέσης (5) για την εύρεση της τιμής του Qg και ακολούθως από τη σχέση (11), του Qgf, όπως ήδη περιγράφτηκε λεπτομερώς για τα αλκαλιωμένα εδάφη. Επειδή όμως τα εδάφη αυτά πολλές φορές περιέχουν γύψο, θα πρέπει αυτή να προσδιορίζεται εργαστηριακά και να συνυπολογίζεται μαζί με την ποσότητα της ισοδύναμης προς το Ca^2+ του νερού έκπλυσης, γύψου. Όσον αφορά στον υπολογισμό της ποσότητας του νερού έκπλυσης (Qw), αυτή υπολογίζεται για μεν τα χαμηλότερης αγωγιμότητας εδάφη EC 4-10mmhos/cm με τη σχέση (10), για δε το υψηλότερης αγωγιμότητας με τη βοήθεια της σχέσης (16).

όπου: Dlw = Νερό έκπλυσης σε mm Ds = Βάθος έκπλυσης αλάτων του εδάφους σε m ECi = Αρχική ηλεκτρική αγωγιμότητα του εκχυλίσματος κορεσμού σε mmhos/cm El = Τελική επιθυμητή ηλεκτρική αγωγιμότητα σε mmhos/cm.

Η γύψος προστίθεται στην επιφάνεια με διασπορά και ενσωματώνεται στο έδαφος. Ακολούθως προστίθεται το νερό στις λεκάνες σε ποσότητα που έχει υπολογιστεί και σε δόσεις των 100-150mm, μέχρι της συμπλήρωσης του υπολογισθέντος ετήσιου ύψους νερού. Τα αλατουχοαλκαλιωμένα εδάφη έχουν γενικά καλή περατότητα (υδραυλική αγωγιμότητα) λόγω της παρουσίας της περίσσειας των ελεύθερων διαλυτών αλατών. Για την πραγματοποίηση της έκπλυσης των αλάτων είναι αναγκαία η ύπαρξη συστήματος στράγγισης. Εάν το έδαφος κάτω της ριζικής ζώνης είναι περατό, τότε η φυσική στράγγιση μπορεί να είναι επαρκής για την απομάκρυνση του νερού στράγγισης, διαφορετικά θα πρέπει να κατασκευαστεί σύστημα στράγγισης. Η βελτίωση του εδάφους με την έκπλυση μπορεί να επιτευχθεί είτε με κατάκλυση ή με διακοπτόμενη ή διαλείπουσα εφαρμογή του νερού, ή ακόμη και με τεχνητή βροχή. Η βασική διαφορά μεταξύ των μεθόδων εφαρμογής του νερού κατά τη βελτίωση έγκειται στην περιεκτικότητα του νερού που διατηρείται στο έδαφος κατά το στάδιο της πραγματοποίησης της έκπλυσης. Και τούτο διότι, όπως υποστηρίζεται, <<λιγότερο νερό απαιτείται για την απομάκρυνση των αλάτων από δοθέντα εδαφικό όγκο , όταν η περιεκτικότητα του εδάφους σε νερό είναι χαμηλή, αλλά απαιτείται περισσότερος χρόνος λόγω της μειωμένης υδραυλικής αγωγιμότητας που σχετίζεται με μεγαλύτερο ακόρεστο όγκο πόρων>>. Ειδικότερα, όσον αφορά την έκπλυση των αλατουχοαλκαλιωμένων εδαφών, θα πρέπει να προσεχθεί το γεγονός ότι η τέλεια απομάκρυνση των αλάτων μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στην περατότητα του εδάφους και να δημιουργήσει δυσμενείς συνθήκες για την ανάπτυξη των φυτών αλλά και γι' αυτή την ίδια διαδικασία βελτίωσης. Δηλαδή μπορεί να μειωθεί η υδραυλική αγωγιμότητα. Σε τέτοιες περιπτώσεις συνίσταται η τεχνική της εφαρμογής νερού με υψηλή συγκέντρωση ηλεκτρολυτών όπως και στα αλακαλιωμένα εδάφη. Η μέθοδος αυτή ήδη έχει αναφερθεί στα προηγούμενα και συνίσταται στη χρήση νερού υψηλής αλατότητας που περιέχει δισθενή κατιόντα σε υψηλές συγκεντρώσεις. Επομένως η χρήση διαλυμάτων υψηλής περιεκτικότητας σε Na+ καθώς και σε Ca^2+ και Mg^2+, συμπεριλαμβανομένου και του θαλάσσιου νερού, μπορεί να είναι αποτελεσματική. Με τη χρήση τέτοιων νερών υψηλής αλατότητας η υδραυλική αγωγιμότητα διατηρείται σε υψηλώς αποδεκτά επίπεδα, οι απαιτήσεις για το νερό έκπλυσης αυξάνουν σημαντικά, καθώς αυξάνει το κλάσμα του Na στο υψηλής αλατότητας νερό.

Χρήση Οργανικών Υλών

Τα αλκαλιωμένα εδάφη μπορεί σε κάποιο βαθμό να βελτιωθούν με την προσθήκη και ενσωμάτωση διαφόρων οργανικών υλών. Η επιφερόμενη βελτίωση οφείλεται στην παραγωγή διάφορων οξέων, στη δημιουργία CO₂ στο pH και σε άλλες άγνωστες αιτίες.

Η εφαρμογή ανόργανων και οργανικών υλικών μπορεί να δώσει τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Π.χ. συνδυασμένη χρήση ζωικής κοπριάς και γύψου μπορεί να είναι πολύ αποτελεσματική στη βελτίωση των νατριωμένων εδαφών.

Θρεπτικές Απαιτήσεις των Καλλιεργειών στα Αλκαλιωμένα Εδάφη

Οι θρεπτικές απαιτήσεις των καλλιεργειών που αναπτύσσονται στα νατριωμένα εδάφη ικανοποιούνται ανεπαρκώς ως προς ορισμένα θρεπτικά στοιχεία όπως N, Mg, Ca και διάφορα μικροθρεπτικά, γεγονός που καθιστά προβληματική την ανάπτυξη των φυτών. Κατωτέρω, εξετάζεται ο βαθμός επάρκειας των μακρο και μικροθρεπτικών στα νατριωμένα εδάφη.

Άζωτο

Το άζωτο είναι το στοιχείο που απαιτείται σε μεγάλες ποσότητες από τα φυτά. Οι συνήθεις περιεκτικότητες σε ολικό άζωτο κυμαίνονται από 1% και 5% κατά βάρος. Τα ευρέα αυτά όρια οφείλονται σε διαφοροποιήσεις ανάλογα με το είδος του φυτού, αλλά και την εποχή δειγματοληψίας, που σχετίζεται με το στάδιο ανάπτυξης και τις αντίστοιχες ανάγκες. Απορροφάται από τα φυτά ως ΝΟ₃^-, ως ΝΗ₄⁺ και πιθανά σε μικρές ποσότητες ως μικρομοριακές οργανικές μορφές. Στα υγρά, θερμά και καλώς αεριζόμενα εδάφη με pH >5 η κυρίαρχη μορφή είναι η ΝΟ₃^-.

Όταν το άζωτο απορροφάται από το φυτό υπό ΝΟ₃^- μορφή, αυτή για να μετάσχει στη μεταβολική διαδικασία πρέπει πρώτα να αναχθεί σε μορφή ΝΗ₃ μέσω μιας ενεργοβόρας αναγωγικής διαδικασίας. Η αναγωγή των νιτρικών περιλαμβάνει 2 ενζυμικές αντιδράσεις που, ανάλογα με το είδος του φυτού, συμβαίνουν στα φύλλα ή και στις ρίζες.

Μικρή και μάλλον προσωρινή αποθήκευση του ΝΟ₃^- σε χυμοτόπια μπορεί να συμβεί μόνο υπό ακραίες συνθήκες υπερσυγκέντρωσης ΝΟ₃^- στο εδαφικό διάλυμα και απορρόφησής του από τις ρίζες. Διαφορετικά το ΝΟ₃ θα ανάγεται γρήγορα και η αμμωνιακή μορφή ΝΗ₄⁺ που παράγεται, θα πρέπει να ενσωματωθεί αμέσως σε οργανικές ενώσεις, διότι η συσσώρευσή του στους φυτικούς ιστούς σε ανόργανη μορφή είναι τοξική. Η παραγόμενη ΝΗ₃ μετατρέπεται λοιπόν άμεσα σε ΝΗ₄ που αφομειώνεται στους φυτικούς ιστούς κυρίως σε μορφή πρωτεΐνης, αμινοξέος ή νουκλεϊκού οξέος.

Το άζωτο υπάρχει επίσης στο μόριο της χλωροφύλλης και συγκεκριμένα στο δακτύλιο της πορφυρίνης. Η επαρκής θρέψη των φυτών με άζωτο, συμβάλλει στην υψηλή φωτοσυνθετική δραστηριότητα και στην ανάπτυξη των φυτών, τα οποία παρουσιάζουν έντονο σκούρο πράσινο χρώμα. Εν τούτοις, περίσσεια αζώτου σε σχέση με άλλα θρεπτικά στοιχεία, προκαλεί καθυστέρηση της ωρίμανσης. Αντίθετα, έλλειψη αζώτου προκαλεί κιτρίνισμα του ελάσματος ιδιαίτερα των παλαιότερων φύλλων αφού είναι ευμετακίνητο στοιχείο, λόγω της απώλειας πρωτεϊνικού αζώτου στους χλωροπλάστες.

Φώσφορος

Η συγκέντρωση του ολικού φωσφόρου στα περισσότερα φυτά κυμαίνεται μεταξύ 0,1 και 0,4% είναι δηλαδή μικρότερη περίπου κατά 10 φορές εκείνης του αζώτου. Τα φυτά απορροφούν το φώσφορο από το έδαφος υπό μορφή ορθο-φωσφορικών ανιόντων Η₂PO₄^-, η οποία επικρατεί στα εδάφη με χαμηλό pH και HPO₄^-2 που επικρατεί στα εδάφη με υψηλό pH. Τα φυτά μπορούν να απορροφήσουν επίσης και ορισμένα διαλυτά οργανικά φωσφορικά, όπως νουκλεϊνικά οξέα και φυτίνη, που προκύπτουν κατά την αποσύνθεση της οργανικής ουσίας στο έδαφος, η συμμετοχή τους όμως στη θρέψη των φυτών με φώσφορο είναι περιορισμένη.

Ο σημαντικός ρόλος του φωσφόρου στα φυτά είναι στην αποθήκευση και μεταφορά ενέργειας. Επάρκεια θρέψης των φυτών με φώσφορο είναι σημαντική για τον σχηματισμό των αναπαραγωγικών μερών του. Μεγάλα ποσά ευρίσκονται στους σπόρους και τους καρπούς. Συμβάλλει στην πρωιμότητα φυτών, στην αύξηση της ανάπτυξης του ριζικού συστήματος συμμετέχοντας έτσι στην καλύτερη απορρόφηση και των άλλων θρεπτικών από το έδαφος, τα στελέχη των σιτηρών γίνονται πλέον εύρωστα και αντέχουν στο πλάγιασμα, το δε ριζικό σύστημά τους γίνεται σχετικά πιο ανθεκτικό στις ασθένειες, καθώς και στην ποιότητα φρούτων, λαχανικών, σπόρων.

Ο φώσφορος στο έδαφος λόγω της ισχυρής προσρόφησής του στα ανόργανα εδαφικά κολλοειδή μετακινείται δύσκολα. Στο φυτό όμως είναι ευμετακίνητος. Αυτό σημαίνει ότι μετακινείται εύκολα προς τα μέρη που παρατηρείται έντονη φωτοσυνθετική δραστηριότητα. Επομένως, πιθανή τροφοπενία εμφανίζεται πρώτα στα παλαιότερα φύλλα, τα οποία συνήθως υπό συνθήκες έλλειψης έχουν βαθύ πράσινο χρώμα. Στα οπωροφόρα είναι σκληρά με καστανωπό χρώμα και πίπτουν πρόωρα.

Υψηλές συγκεντρώσεις φωσφορικών ιόντων στο έδαφος προκαλεί παρεμπόδιση απορρόφησης ορισμένων ιχνοστοιχείων όπως σιδήρου, χαλκού, ψευδαργύρου με αποτέλεσμα τη μειωμένη ανάπτυξη των φυτών, που οφείλεται στην έλλειψη των στοιχείων αυτών.

Κάλιο

Το κάλιο απορροφάται από τα φυτά σαν ιόν (Κ⁺ και η περιεκτικότητά των φυτικών ιστών σε κάλιο κυμαίνεται μεταξύ 1 και 4%. Αντίθετα με το άζωτο και φώσφορο, δεν μετέχει σαν δομικό στοιχείο στα μακρομόρια των συστατικών των κυττάρων. Ευρίσκεται είτε μεμονωμένο σαν κατιόν στο διάλυμα, είτε σχηματίζει δεσμό με τις αρνητικά φορτισμένες οργανικές ρίζες, με αποτέλεσμα να μετέχει σε λειτουργίες που σχετίζονται με το ιοντικό φορτίο του διαλύματος των κυττάρων, τις αντλίες πρωτονίων των κυτταρικών μεμβρανών, αλλά και τον σχηματισμό ΑΤΡ.

Ασβέστιο

Το ασβέστιο απορροφάται από τα φυτά ως κατιόν και η συγκέντρωσή του κυμαίνεται σε αυτά μεταξύ 0,2 και 1%. Παίζει σημαντικό ρόλο στη δομή και περατότητα των κυτταρικών μεμβράνων. Έλλειψη ασβεστίου επιφέρει γενική υποβάθμιση της δομής των μεμβρανών, με αποτέλεσμα τη μείωση της ικανότητας διατήρησης εντός του κυττάρου των ουσιών που μπορεί να διαχυθούν.

Το ασβέστιο είναι απαραίτητο για την αύξηση και τη διαίρεση των κυττάρων και η έλλειψή του έχει σαν αποτέλεσμα την αποτυχία σχηματισμού επάκριων οφθαλμών των βλαστών και των ακροριζίων των ριζών. Επειδή η απορρόφηση του ασβεστίου γίνεται μόνο από τα ακρορίζια, η περαιτέρω απορρόφησή του παρεμποδίζεται. Αλλά και κάθε παράγοντας που παρεμποδίζει την ανάπτυξη νέων ριζών (κατάκλυση του εδάφους με νερό, χαμηλές θερμοκρασίες) συντελεί στη μειωμένη απορρόφησή του, παρόλο ότι η συγκέντρωσή του στο εδαφικό διάλυμα μπορεί να είναι πολύ μεγάλη.

Το ασβέστιο είναι μη κινητικό στοιχείο στο φυτό. Μετακινείται με βραδύ ρυθμό στον φλοιό και για αυτό το λόγο σε περίπτωση τροφοπενίας παρατηρείται έλλειψη στα νέα φύλλα και κυρίως στους καρπούς και γενικά στα αποθηκευτικά όργανα του φυτού.

Μικροθρεπτικά

Η διαθεσιμότητα των μικροθρεπτικών επηρεάζεται σημαντικά από την επίδραση του υψηλού pH, του χαμηλού επιπέδου της οργανικής ουσίας και του ανθρακικού νατρίου των αλκαλιωμένων εδαφών. Η έλλειψη του Zn είναι πολύ συχνή στα εδάφη αυτά, γι' αυτό και η αντίδραση των καλλιεργειών στην προσθήκη του υπόψη στοιχείου είναι συνήθως σημαντική. Επίσης, και η τροφοπενία του Fe ακολουθεί εκείνη του Zn και είναι αρκετά συχνή. Αντίθετα, το Β και το Mo βρίσκονται σε επαρκή και έως υπερεπαρκή επίπεδα και ως εκ τούτου δεν αποτελούν παρά ελάχιστες φορές ανασταλτικό παράγοντα της ανάπτυξης των φυτών στα νατριωμένα εδάφη. Όμως, η βελτίωση αυτών των εδαφών μπορεί να προκαλέσει τη μείωση στη διαθεσιμότητα του Β σε βαθμό βέβαια που εξαρτάται από την ποσότητα της προστιθέμενης γύψου. Η αυξημένη συγκέντρωση του Μο και Β στα εδάφη αυτά αυξάνει την περιεκτικότητα αυτών των θρεπτικών στοιχείων στα φυτά, σε σημείο που μπορεί να προκληθούν τοξικές επιδράσεις στα ζώα, όταν ασφαλώς πρόκειται για κτηνοτροφικά φυτά. Αξιοσημείωτον επίσης τυγχάνει το γεγονός ότι στα νατριωμένα εδάφη παρατηρείται μια αύξηση της περιεκτικότητας του φθορίου F συνέπεια της αύξησης της διαλυτότητας του. Η αυξημένη διαθεσιμότητα του στοιχείου αυτού έχει ως αποτέλεσμα τη συσσώρευση του, κυρίως στα κτηνοτροφικά φυτά, τα οποία μπορουν να δράσουν τοξικά σε βάρος της υγείας των ζώων.

Διαχείριση των Βελτιωμένων Λόγω Αλάτων Προβληματικών Εδαφών

Μετά τη βελτίωση των αλατούχων, αλκαλιωμένων ή αλατουχοαλκαλιωμένων εδαφών, θα πρέπει αυτά να καλλιεργηθούν με ανάλογες καλλιέργειες, οι οποίες θα συμβάλουν στην περαιτέρω καλυτέρευση τους με την αποκατάσταση της ευνοϊκής δομής, του αερισμού και τη βελτίωση της υδατοχωρητικότητας τους. Επιπλέον, θα βοηθήσουν στην περαιτέρω μείωση του ESP και τη διατήρηση του σε επίπεδα που να εξασφαλίζουν ευνοϊκές φυσικές συνθήκες στο έδαφος. Τον πρώτο χρόνο μετά τη βελτίωση των υπόψη εδαφών θα πρέπει να καλλιεργηθούν με καλλιέργειες ανθεκτικές στα άλατα και στη νατρίωση. Ορισμένα είδη αγρωστωδών μπορεί να είναι πολύ αποτελεσματικά ως προς την κατεύθυνση της παραπέρα βελτίωσης τους. Π.χ. το Bermuda grass (Cynodon dactylon) είναι ένα αγρωστώδες με πλούσιο ριζικό σύστημα, ανθεκτικό στα άλατα και ιδιαίτερα στο Na και ως εκ τούτου λόγω αυτών των χαρακτηριστικών του μπορεί να εμπλουτίζει το έδαφος με άφθονη οργανική ουσία μέσω του πλούσιου σε βιομάζα ριζικού συστήματος, επιπλέον συμβάλλει στη μείωση του ESP, βελτιώνει τα φυσικά χαρακτηριστικά του εδάφους και αυξάνει τη βιολογική ενεργότητα του. Η καλλιέργεια του ως άνω φυτού, όχι μόνο βελτιώνει τα αλατούχα ή και τα αλκαλιωμένα εδάφη, αλλ' επιπλέον παρέχει και σημαντικές ποσότητες χορτονομής στα ζώα. Άλλα αγρωστώδη που μπορούν να καλλιεργηθούν για σκοπούς συντήρησης και περαιτέρω βελτίωσης των υπόψη εδαφών κατά τον πρώτο χρόνο της βελτίωσης των νατριωμένων εδαφών είναι τα εξής: Chloris gayana ή Rhode grass, Brachiaria mutica ή Paragrass και το Diplanche fusca ή Karna grass. Το τελευταίο είναι πάρα πολύ ανθεκτικό σε υψηλά επίπεδα του ESP. Μία όμως σπουδαία καλλιέργεια, η οποία κατ' εξοχήν προσαρμόζεται στις συνθήκες των πρώην παθογενών λόγω αλάτων εδαφών και ιδιαίτερα των νατριωμένων, είναι το ρύζι. Η καλλιέργεια αυτή έχει υψηλή ανθεκτικότητα, ιδιαίτερα στο Na, και είναι προσαρμοσμένη να αναπτύσσεται σε συνθήκες κατάκλυσης. Το γεγονός δε ότι αναπτύσσεται υπό την παρουσία της κατάκλυσης στη διάρκεια μιας σημαντικής περιόδου του βιολογικού της κύκλου, η καλλιέργεια του ριζιού αποτελεί έναν ευνοϊκό παράγοντα για την περαιτέρω έκπλυση των αλάτων και τη μείωση του ESP. Ως εκ τούτου, το ρύζι είναι μια ιδεώδης καλλιέργεια για την οικονομική και αποτελεσματική αξιοποίηση των προβληματικών εδαφών λόγω αλάτων. Θα πρέπει, λοιπόν, η καλλιέργεια αυτή να συμπεριλαμβάνεται στα πλαίσια ενός συστήματος αμειψισποράς που θα συμπεριλαμβάνει τα εξής: Καλλιέργεια για 2-3 χρόνια του Bermuda grass ή άλλου κατάλληλου αγρωστώδους. Στη συνέχεια, καλλιέργεια ρυζιού για 4-5 χρόνια, ακολουθούμενη από ένα ψυχανθές π.χ. μηδική.

Βελτίωση των Όξινων Εδαφών

Τα όξινα εδάφη δημιουργούνται κάτω από την επίδραση υγρών κλιματικών συνθηκών. Η ισχυρή, πολλές φορές, οξύτητα τους οφείλεται στην έκπλυση των βάσεων και στην αντικατάσταση τους στην επιφάνεια των κολλοειδών με τα ιόντα H^+. Τα εδάφη αυτά κάθε άλλο παρά αποτελούν ιδεώδες περιβάλλον για την ανάπτυξη των φυτών. Η παραγωγικότητα τους είναι χαμηλή έως πολύ χαμηλή και ως εκ τούτου χρήζουν βελτίωσης, η οποία συνίσταται στην ανύψωση του pH σε επιθυμητά επίπεδα με την προσθήκη ασβεστούχων υλικών, δηλαδή με την ασβέστωση. Για να καταστεί αποτελεσματική η ασβέστωση, θα πρέπει να συνδυάζεται με την ταυτόχρονη προσθήκη λιπασμάτων σε ποσότητες που θα εξαρτηθούν από το επίπεδο γονιμότητας του εδάφους. Διαφορετικά, η ασβέστωση μπορεί να προκαλέσει μια βελτίωση των αποδόσεων τον πρώτο χρόνο, ενώ το δεύτερο θα αρχίσουν να ανακύπτουν οι δυσμενείς επιπτώσεις της στις καλλιέργειες. Κατά μία γερμανική παροιμία << Η ασβέστωση κάνει τον πατέρα πλούσιο και τα παιδιά φτωχά >>, όταν δε συνοδεύεται από την ταυτόχρονη εφαρμογή ενός ορθολογικού προγράμματος διαχείρισης των καλλιεργειών και της λίπανσης. Πράγματι, η ασβέστωση από μόνη της, χωρίς την εφαρμογή ενός ορθολογικού προγράμματος λίπανσης, μπορεί να έχει δυσμενείς επιπτώσεις στις καλλιέργειες και στην οικονομία του αγρότη και, όπως τονίζεται, μπορεί να κάνει το γεωργό φτωχό. Η ασβέστωση για να είναι αποτελεσματική θα πρέπει ταυτόχρονα να συνοδεύεται από την εφαρμογή ανάλογου προγράμματος διαχείρισης τόσο των καλλιεργειών και της λίπανσης, όσο και της οργανικής ουσίας του εδάφους, διαφορετικά οι αποδόσεις της θα είναι αρνητικές. Σαν γεωργική πρακτική η ασβέστωση, τηρούμενων των ανωτέρω προϋποθέσεων, επιδρά ευνοϊκά στις καλλιέργειες, διότι αυξάνει: α) την πρόσληψη των θρεπτικών, β) τη βιολογική ενεργότητα, γ) τη χουμοποίηση και τη διάσπαση των οργανικών υπολειμμάτων.

Γενικά, η ασβέστωση αυξάνει τον εφοδιασμό των φυτών με μάκρο και μικροθρεπτικά, εφόσον εφαρμόζεται σε άριστες ποσότητες. Η θετική αυτή δράση γίνεται αποτελεσματικότερη, όταν συνδυάζεται με τη λίπανση. Αλλά και όταν τα λιπάσματα είναι φυσιολογικώς όξινα, αυξάνουν τις απαιτήσεις για ασβέστωση.

Η δράση των υλικών ασβέστωσης στο έδαφος

Όπως ήδη τονίστηκε, η υψηλή οξύτητα του εδάφους, ήτοι το πολύ χαμηλό pH, μειώνει σημαντικά τις αποδόσεις, διότι επηρεάζει δυσμενώς τη διαθεσιμότητα των θρεπτικών, τη βιολογική ενεργότητα του εδάφους και την ανάπτυξη του ριζικού συστήματος των φυτών. Για τη βελτίωση της οξύτητας, ήτοι την αύξηση του pH, χρησιμοποιούνται διάφορα υλικά, τα οποία περιέχουν ορισμένα ανιόντα ή βάσεις ασθενών οξέων. Τα προαναφερθέντα ανιόντα περιέχονται σε διάφορες χημικές μορφές του Ca και Mg, όπως π.χ. CaCO3, MgCO3 ή CaMg(CO3)2 (δολομίτης). Τα υλικά ασβέστωσης μπορεί να υπάρχουν και υπό μορφή οξειδίων του Ca ή Mg π.χ. CaO, MgO καθώς και υδροξειδίων, όπως Ca(ΟΗ)2, Mg(ΟΗ)2 κ.λπ. Η προσθήκη των ασβεστούχων υλικών γίνεται σε μεγάλες ποσότητες, σε αντίθεση με τα λιπάσματα τα οποία εφαρμόζονται στο έδαφος σε μικρές ποσότητες. Τα ασβεστούχα υλικά έχουν ως σκοπό τη μεταβολή και βελτίωση του pH ενός μεγάλου όγκου εδάφους που περιβάλλει τη ριζόσφαιρα και ως εκ τούτου θα πρέπει να προστίθενται σε μεγάλες ποσότητες. Το γεγονός αυτό καθιστά αναγκαία την εξασφάλιση των ποσοτήτων αυτών σε όσο το δυνατόν χαμηλότερο κόστος. Πράγματι, τα υλικά ασβέστωσης συμπεριλαμβάνουν κυρίως το ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο εξορύσσεται σε μεγάλες ποσότητες, και το κόστος του είναι οικονομικά προσβάσιμο από τον αγρότη. Εκείνο που έχει ιδιαίτερη σημασία είναι ότι το ανθρακικό ασβέστιο θα πρέπει να είναι λεπτόκοκκο για να έχει εξασφαλισμένη αποτελεσματικότητα. Έτσι το μέγεθος των κόκκων του θα πρέπει να είναι κατά 50% 60 mesh ή < 0,25mm κατά τη διάμετρο τους. Διαπιστώνουμε από τις αντιδράσεις ότι το Ca^2+ και το Mg^2+ σχηματίζουν όξινα ανθρακικά άλατα, τα οποία είναι χημικώς πολύ πιο δραστικά από τα αντίστοιχα ανθρακικά άλατα. Έτσι, τα όξινα ανθρακικά ανιόντα αντιδρούν με τα ιόντα H^+ και τα εξουδετερώνουν αυξάνοντας το pH. Ταυτόχρονα βέβαια και τα κατιόντα Ca^2+ και Mg^2+ αντικαθιστούν τα προσροφημένα κατιόντα H^+ στην επιφάνεια των κολλοειδών και μειώνουν την εναλλακτική οξύτητα, η οποία εξουδετερώνεται από τα όξινα ανθρακικά ανιόντα, ενώ αυξάνει το ποσοστό κορεσμού με βάσεις των εδαφοσυμπλοκών. Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός της αδιαλυτότητας του Αl(ΟΗ)3 και της διάστασης του Η2Ο σε Η^+ και ΟΗ^-, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι υποχρεωτικά η αντίδραση κινείται σταθερά προς τα δεξιά. Αυτό σημαίνει ότι η δράση του ασβεστούχου υλικού, εν προκειμένω του CaCO3 (ασβεστίτη), είναι συνεχής και εξαρτάται από το βαθμό της χημικής του ενεργότητας, η οποία κατά ένα μεγάλο ποσοστό είναι συνάρτηση του μεγέθους των κόκκων της.

Απαιτήσεις σε ανθρακικό ασβέστιο

Με τον όρο <<απαιτήσεις σε ασβεστίτη>> (Lime requirement) εννοούμε την ποσότητα ασβεστούχου υλικού ισοδύναμου προς τo CaCO3 που πρέπει να προστεθεί στο έδαφος για την επίτευξη του επιθυμητού pH. Η ποσότητα αυτή εξαρτάται από την καλλιέργεια, το έδαφος και το είδος του ασβεστούχου υλικού. Ως προς το είδος της καλλιέργειας, π.χ.τα ψυχανθή απαιτούν μεγάλες ποσότητες, δεδομένου ότι είναι ασβεστόφιλα φυτά. Αντίθετα, τα αγρωστώδη έχουν μικρότερες απαιτήσεις σε ασβέστιο και γενικά μπορούν να αναπτυχθούν επιτυχώς σε εδάφη με χαμηλά επίπεδα ασβεστίου. Ορισμένες δε οξύφιλες καλλιέργειες, όπως η πατάτα, μπορούν να υποστούν δυσμενείς συνέπειες από την ασβέστωση. Η δυνατότητα ανάπτυξης των οξύφιλων καλλιεργειών στα όξινα εδάφη πιθανόν να οφείλεται στην αυξημένη διαλυτότητα του Fe και Zn, παρά στην ευνοϊκή δράση της υψηλής συγκέντρωσης των ιόντων του H^+, η οποία άλλωστε χαρακτηρίζει τα όξινα εδάφη. Οι καλλιέργειες αντιδρούν, από άποψη αποδόσεων, κατά διάφορο τρόπο στην ασβέστωση των εδαφών.

Ισοδύναμο ανθρακικού ασβεστίου

Η αξία ενός υλικού ασβέστωσης εξαρτάται από την ποσότητα του οξέος που θα εξουδετερωθεί από μια μονάδα βάρους του υλικού αυτού. Βεβαίως και άλλοι παράγοντες καθορίζουν την αξία του υλικού, όπως ο βαθμός καθαρότητας και η μοριακή σύνθεση του. Το υλικό που θεωρείται ότι έχει ικανότητα εξουδετέρωσης των βάσεων ίση με 100% είναι το καθαρό CaCO3. Έτσι, λοιπόν, συγκρινόμενα τα λοιπά υλικά ασβέστωσης, ως προς την εξουδετερωτική ικανότητα των οξέων, με το καθαρό CaCO3, προσλαμβάνουν μια τιμή γνωστή ως <<Ισοδύναμο ανθρακικού ασβεστίου>> (Calcium Carbonate Equivalent) που ορίζεται ως η ικανότητα εξουδετέρωσης της οξύτητας από δοθέν υλικό ασβέστωσης εκφραζόμενο ως εκατοστιαίο βάρος του CaCO3. Παρατηρούμε στις πιο πάνω αντιδράσεις ότι ένα γραμμομόριο CaCO3 όσο και του CaO εξουδετερώνουν 2Η^+, δηλαδή την ίδια ποσότητα οξύτητας, ήτοι: 56/100=100/χ και Χ=178%. Δηλαδή το ισοδύναμο ανθρακικού ασβεστίου του CaO είναι 178% του CaCO3. Με άλλα λόγια το CaO έχει πολύ μεγαλύτερη εξουδετερωτική ικανότητα απ' ότι το CaCO3. Δηλαδή το CaO έχει κατά 100/56 = 1,78 φορές μεγαλύτερη ικανότητα εξουδετέρωσης της οξύτητας του εδάφους από το CaCO3. Με τον ίδιο τρόπο μπορούμε να υπολογίσουμε <<ισοδύναμο του CaCO3>> οποιουδήποτε άλλου υλικού ασβέστωσης, π.χ. του δολομίτη (CaCO3 x MgCO3). Παρατηρούμε ότι ένα γραμμομόριο του CaCO3 εξουδετερώνει δύο Η^+, ενώ μόνο το 1/2 του γραμμομορίου του δολομίτη ήτοι 184/2=92, εξουδετερώνει την ίδια ποσότητα οξύτητα, ήτοι τα δύο Η^+. Κατά συνέπεια το <<ισοδύναμο του CaCO3>> του δολομίτη είναι: 92/100=100/x και χ=(100 x 100)/92= 108%. Άρα, ο δολομίτης έχει <<ισοδύναμο CaCO3>> 108%, ήτοι μεγαλύτερη ικανότητα εξουδετέρωσης της οξύτητας κατά 100/92= 1.08 φορές από το CaCO3.

Μέθοδοι υπολογισμού των απαιτήσεων σε ανθρακικό ασβέστιο

Ο υπολογισμός της απαιτούμενης ποσότητας του υλικού ασβέστωσης μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους, τόσο εργαστηριακούς (τεστ ασβέστωσης) όσο και εμπειρικούς, οι οποίοι είναι οι εξής: Μέθοδος του pH και του ποσοστού κορεσμού με βάσεις του εδάφους (PBS) Μέθοδος προσδιορισμού του LR με βάση τη ρυθμιστική ικανότητα του εδάφους

Μέθοδος του pH και του ποσοστού κορεσμού με βάσεις του εδάφους (PBS)

Για την εφαρμογή της μεθόδου αυτής πρέπει να γνωρίζουμε τα εξής: α. το pH του εδάφους, β. το βαθμό κορεσμού με βάσεις του εδάφους, γ. την εναλλακτική ικανότητα του εδάφους (CEC). Τις πληροφορίες αυτές μπορούμε να τις λάβουμε από τα αποτελέσματα της ανάλυσης του εδάφους. Εάν δεν είναι δυνατό να υπολογιστεί το ποσοστό κορεσμού με βάσεις (ΒS), διότι δε μας δίνει η εδαφοανάλυση τα σχετικά δεδομένα των εναλλακτικών κατιόντων, όπου γνωρίζοντας το μετρηθέν P^Hm ή το επιθυμητό P^Ηd βρίσκουμε την αντίστοιχη τιμή του BS. Πέρα από τα προαναφερθέντα, για την εύρεση των απαιτήσεων σε ασβεστίτη, θα πρέπει να έχουμε υπόψη και τα εξής: α) Το φαινόμενο ειδικό βάρος (ΦΕΒ), το οποίο για εδάφη διάφορης μηχανικής σύστασης έχει ως εξής: ΕΛΑΦΡΑ (S, SL, LS, Si, L) = 1,55 g /cm^3 ΜΕΣΑ (L, CL, SiCL, SCL) = 1,35 g /cm^3 ΒΑΡΕΙΑ (C, SC, SiC) = 1,25 g /cm^3

Η σχέση με την οποία υπολογίζεται η απαίτηση σε ασβεστίτη (CaCO3) (Lime requirement LR) βρίσκεται ως εξής:

1. Με βάση την τιμή του μετρηθέντος pH βρίσκουμε το ποσοστό του <<μετρηθέντος βαθμού κορεσμού με βάσεις>> 2. Καθορίζουμε την τιμή του επιθυμητού pH ανάλογα με την καλλιέργεια και βρίσκουμε την αντίστοιχη τιμή του <<επιθυμητού βαθμού κορεσμού με βάσεις>> όπου: LR = Απαίτηση σε CaCO3(Kg/στρ.) CEC = Εναλλακτική ικανότητα (meq / 100g)^5 ΦΕΒ = Φαινόμενο ειδικό βάρος (g/cm^3) d = Βάθος ενσωμάτωσης (m) Κ = (BSd-BSm)/100

Η ανωτέρω σχέση ισχύει μόνο για τον υπολογισμό της ποσότητας του προς εφαρμογή ανθρακικού ασβεστίου (ασβεστίτη).

Μέθοδος προσδιορισμού του LR με βάση τη ρυθμιστική ικανότητα του εδάφους

Η μέθοδος αυτή βασίζεται στη γνώση του pH και της ρυθμιστικής ικανότητας του εδάφους. Η τελευταία προσδιορίζεται με τη βοήθεια ειδικών τέστ, τα οποία οδηγούν στη διατύπωση συγκεκριμένων κατευθυντήριων γραμμών ασβέστωσης, που εφαρμόζονται στην πράξη στη Μεγάλη Βρετανία από την ADAS.

Χαρακτηριστικά γνωρίσματα των κυριότερων υλικών ασβέστωσης

Για την ασβέστωση των εδαφών χρησιμοποιούνται διάφορα υλικά, τα βασικά χαρακτηριστικά των οποίων θα πρέπει να είναι τα εξής: α) Να περιέχουν Ca^2+ και σε ορισμένες περιπτώσεις Mg^2+. Επίσης, η παρουσία μικρής ποσότητας Na^+ μπορεί να είναι επιθυμητή. β) Να παράγουν ελαφρώς μέτρια αλκαλικότητα και να ανυψώνουν το pH του εδάφους σε επίπεδο που να είναι άριστο για την ανάπτυξη των φυτών. γ) Να ευνοούν τη δημιουργία δομής του εδάφους. δ) Να μην είναι πολύ δαπανηρά.

Τα υλικά ασβέστωσης, που χρησιμοποιούνται σε μεγάλο ή μικρότερο βαθμό, διαλαμβάνουν διάφορες ανόργανες ενώσεις του Ca, Mg, ήτοι: οξείδια, υδροξείδια, ανθρακικές, θειικές και πυριτικές ενώσεις. Ο σκοπός της προσθήκης των ενώσεων αυτών είναι η εξουδετέρωση των ιόντων Η^+ μέσω του ανιόντος που περιέχουν. Ταυτόχρονα, τα απελευθερωνόμενα κατιόντα του Ca^2+ αντικαθιστούν τα προσροφημένα Η^+ και αυξάνουν το ποσοστό κορεσμού με βάσεις του εδαφοσυμπλόκου στο επιθυμητό επίπεδο.

Ασβεστίτης

Πρόκειτε για ορυκτό ευρέως διαδεδομένο στη φύση. Αποτελείται ουσιαστικά από CaCO3. Συναντάται ως συστατικό των μαρμάρων και των ασβεστόλιθων. Συχνά βρίσκεται αναμεμειγμένος με την άργιλο, την άμμο και την ιλύ. Είναι γενικά ένα φθηνό υλικό, μέτριας αλκαλικής δράσης και υψηλής περιεκτικότητας σε Ca. Ως εκ τούτου, αποτελεί ένα άριστο υλικό για την ασβέστωση των εδαφών. Χρησιμοποιείται σ' όλο τον κόσμο ως το κατ' εξοχήν υλικό ασβέστωσης με πολύ καλά αποτελέσματα. Η εξουδετερωτική δράση του επί των ιόντων Η^+ είναι περίπου 100% και γι' αυτό αποτελεί το σημείο αναφοράς-σύγκρισης με τις άλλες εδαφοβελτιωτικές ουσίες. Η αξία του οποιουδήποτε υλικού ασβέστωσης εξαρτάται από την ποσότητα του οξέος, δηλαδή των ιόντων Η^+ που εξουδετερώνει, ανά μονάδα βάρους του υλικού. Αυτή η ικανότητα καθορίζεται και από το βαθμό καθαρότητας και το μέγεθος της προσδιορίζεται σε σχέση μ' αυτό του ασβεστίτη, ήτοι του CaCO3, και εκφράζεται ως <<ισοδύναμο ανθρακικού ασβεστίου>> (Calcium carbonate equivalent, CCE). Η καθαρή μορφή του ανθρακικού ασβεστίου θεωρείται ως το standard, επί τη βάσει του οποίου καθορίζεται η ικανότητα εξουδετέρωσης των ιόντων Η^+. Αυτή η ικανότητα αντιπροσωπεύεται από την τιμή του CCE.

Δολομίτης

Το ορυκτό αυτό περιέχει ανθρακικό και ανθρακικό μαγνήσιο (CaCO3 x MgCO3). Χρησιμοποιούμενο ως υλικό ασβέστωσης εφοδιάζει το εδαφος τόσο με το απαραίτητο Ca για τη βιελτιώση του pH, όσο και με Mg, το οποίο είναι αναγκαίο για τα όξινα εδάφη, καθώς το στερούνται. Σχηματίζεται στη φύση με τη διαδικασία της ιζηματογένεσης και απαντά συχνά υπό την μορφή κοιτασμάτων. Εξορύσσεται επιφανειακά. Η ποιότητα του εξαρτάται από το βαθμό της παρουσίας ξένων υλών, η δε τιμή του CCE είναι ίση με τον μέσο όρο των τιμών του MgCO3 και CaCO3, ήτοι με 108%. Στην καθημερινή όμως πράξη ο χρησιμοποιούμενος δολομίτης έχει CCE του οποίου η τιμή κυμαίνεται μεταξύ του 90-98%.

Οξείδιο του ασβεστίου

Το οξείδιο του ασβεστίου (CaO) είναι προϊόν θέρμανσης του CaCΟ3 και παράγεται κατά την αντίδραση: CaCΟ3-CaΟ + CO2 θέρμανση

Δηλαδή, κατά τη θέρμανση σε ειδικούς φούρνους εκλύεται CΟ2 και παραμένει το CaΟ με το χαρακτηριστικό λευκό του χρώμα. Το CaO χρησιμοποιείται κατεξοχήν για κατασκευαστικούς σκοπούς. Ως υλικό ασβέστωσης είναι πολύ δραστικό παρουσία του νερού, δεδομένου ότι αντιδρά αμέσως παράγοντας ενέργεια, και μετατρέπεται σε υδροξείδιο, ήτοι: CaΟ+H2Ο-Ca(ΟΗ)2

Το υδροξείδιο είναι εκείνο το οποίο εξουδετερώνει την <<ενεργό>>, αλλά και την <<εναλλακτική>> οξύτητα του εδάφους, που παράγεται δι' αντικαταστάσεως των προσροφημένων H^+ από το Ca^2+. Ωστόσο, η χρήση του CaΟ ως εδαφοβελτιωτικού είναι περιορισμένη λόγω του υψηλού κόστους.

Υδροξείδιο του ασβεστίου

Το υδροξείδιο του ασβεστίου είναι πολύ δραστικό, λόγω της υψηλής αλκαλικότητας του. Είναι όμως πολύ αποτελεσματικό υλικό για τη βελτίωση των όξινων εδαφών. Πρόκειται για τη λεγόμενη <<σβησμένη άσβεστο>> προϊόν αντίδρασης του CaΟ με το Η2Ο, όπως ήδη αναφέρθηκε ανωτέρω. Έχει CCE που ισούται με 136% και η χρήση του για εδαφοβελτιωτικούς σκοπούς είναι περιορισμένη λόγω του υψηλού κόστους.

Ανθρακικό πυρίτιο

Το ανθρακικό πυρίτιο δε χρησιμοποιείται ευρέως ως υλικό ασβέστωσης. Παράγεται ως υποπροϊόν της βιομηχανίας σιδήρου (CaSiCΟ3). Σχηματίζεται κατά την αναγωγή του σιδήρου, όπου χρησιμοποιείται CaCΟ3, το οποίο θερμαινόμενο παράγει CO2 και CaΟ. Το οξείδιο του ασβεστίου αντιδρά ακολούθως με το πυρίτιο (Si) παράγοντας πυριτικό ασβέστιο γνωστό ως slag (σκωρία). Το υλικό αυτό, όταν προστίθεται στο όξινο έδαφος, παράγεται πυριτικό οξύ, το οποίο είναι ασθενές και διίσταται ελάχιστα. Κατά συνέπεια το pH του εδάφους ανέρχεται λόγω της επικράτησης των υδροξυλίων. Το CCE της σκωρίας ισούται με 75-90% και εξαρτάται από το ποσοστό του CaSiCΟ3. Άλλα στοιχεία που μπορεί να περιέχει η σκωρία είναι ο Fe, P. Η σκωρία χρησιμοποείται βασικά ως λίπασμα P, διότι περιέχει 0,9-2,3% P2Ο5.

Ασβεστοϊλύς

Η ασβεστοϊλύς είναι υποπροϊόν της βιομηχανίας ζάχαρης. Περιέχει 60% CaCΟ3 και 12% MgCΟ3, καθώς επίσης P, Κ και Ν σε μικρές συγκεντρώσεις. Το CCE είναι περίπου 88%. Στη χώρα μας η ασβεστοϊλύς χρησιμοποιείται ευρέως για τη βελτίωση των όξινων εδαφών. Παρέχεται από την ΕΒΖ δωρεάν στους αγρότες και η εφαρμογή της υπήρξε πολύ αποτελεσματική σύμφωνα με τα αποτελέσματα πειραμάτων που έγιναν στη Βόρεια Ελλάδα.

Αποτελεσματικότητα της Ασβέστωσης

Η αποτελεσματικότητα της ασβέστωσης εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως σπό την υγρασία του εδάφους, τη θερμοκρασία, το επίπεδο της γονιμότητας και από το μέγεθος των κόκκων του υλικού ασβέστωσης, το οποίο είναι προσδιοριστικό της ταχύτητας δράσης του στο έδαφος. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της έρευνας, σε αναφορά προς το δολομίτη, όσο πιο λεπτόκοκκο είναι το υπόψη υλικό, τόσο πιο αποτελεσματικά επιδρά στην ανύψωση του pH και στην αύξηση του κορεσμού με βάσεις του εδαφοσυμπλόκου, και επομένως στην ανάπτυξη των φυτών. Το μέγεθος των κόκκων που έδρασε σημαντικά στη μεταβολή του pH από 5,2 σε 6,7 είναι 40-50 mesh, ενώ το ακόμη πιο λεπτόκοκκο κλάσμα των 80-100 mesh έδρασε από το pH 5,4 μέχρι 6,8, όμως η δράση του κλάσματος αυτού έφθασε τη μέγιστη τιμή της σε περίπου 6 μήνες, ενώ του κλάσματος 40-50 mesh (λιγότερο λεπτόκοκκο) σε 12 μήνες. Το συμπέρασμα που προκύπτει από τα προαναφερθέντα είναι ότι όσο πιο λεπτόκοκκος είναι ο δολομίτης τόσο πιο ταχεία καθίσταται η δράση του στο έδαφος. Δηλαδή για την επίτευξη του ίδιου αποτελέσματος απαιτήθηκε διπλάσιος χρόνος από το πιο αδρομερές κλάσμα σε σχέση με το πολύ λεπτόκοκκο. Τα ίδια αποτελέσματα σε σχέση με την επίδραση του μεγέθους στις μεταβολές του pH, όπου με την εφαρμογή της αυτής ποσότητας δολομίτη επιτυγχάνεται η μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα ως προς την επίτευξη του επιθυμητού pH με το λεπτόκοκκο υλικό. Π.χ. με την προσθήκη 12ton/acre (1acre= 4 στρ.) με το μεν λεπτόκοκκο υλικό (<100mesh) το επιτυγχανόμενο pH είναι 6,9 από 5,4 ενώ με πλέον χονδρόκοκκο κλάσμα (8-20mesh), το pH γίνεται 6,1 από 5,4.

Ρύθμιση του pH των Κανονικών Εδαφών

Ως <<κανονικά εδάφη>> θεωρούνται εκείνα που δεν εμφανίζουν ιδιαίτερα προβλήματα έντονης οξύτητας, υψηλής αγωγιμότητας ή υψηλού CaCΟ3 ή υψηλού ES, όπως τα αντίστοιχα όξινα, αλατούχα ή αλατουχοαλκαλιωμένα η ασβεστούχα εδάφη. Τα βασικά χαρακτηριστικά των κανονικών εδαφών είναι τα εξής: α) Το pΗ κυμαίνεται μεταξύ του 5,5 και < 8,5. β) Ηλεκτρική αγωγιμότητα (EC) 0,1- < 4mm hos/cm γ) CaCΟ3 0 - < 5% δ) ESP < 15%

Με τις ιδιότητες αυτές, τα κανονικά εδάφη δεν εμφανίζουν παρά τα συνήθη προβλήματα, που σχετίζονται με τη διαθεσιμότητα των θρεπτικών στοιχείων και με τις ευαισθησίες ορισμένων φυτών στο πιο πάνω εύρος του pH ή της αγωγιμότητας. Σ' αυτές τις περιπτώσεις, εάν π.χ. μία καλλιέργεια απαιτεί ένα συγκεκριμένο pH, που εντάσσεται στο ανώτερο εύρος 5,5 - 8,5 μπορεί να ρυθμιστεί είτε προς τη λιγότερο όξινη περιοχή ή αντίστροφα προς τη λιόγτερο αλκαλική περιοχή με εφαρμογή ανθρακικού ασβεστίου (ασβεστίτη) ή θείου, αντίστοιχα. Τα πιο πάνω συνήθη προβλήματα αντιμετωπίζονται εύκολα και κατά συνέπεια τα <<κανονικά εδάφη>> δεν έχουν γενικά ιδιαίτερα έντονους περιοριστικούς παράγοντες της φυτικής ανάπτυξης που να απαιτούν δραστικές επεμβάσεις όπως τα προβληματικά. Για την αντιμετώπιση των συνηθισμένων προβλημάτων ρύθμισης του pH στα κανονικά εδάφη έχει προβλεφτεί στο λογισμικό που συνοδεύει το παρόν σύγγραμμα, ένα υποπρόγραμμα το οποίο βοηθά τον ενδιαφερόμενο να υπολογίσει π.χ. την ποσότητα του CaCΟ3 ή του θείου για τη ρύθμιση του pΗ στο επιθυμητό επίπεδο. Σημειώνεται ότι το υποπρόγραμμα αυτό λειτουργεί μόνο για το εύρος pΗ από > 5,5 μέχρι < 8,5 σε αντίθεση με το υποπρόγραμμα των <<Όξινων>> εδαφών του λογισμικού που λειτουργεί από το pΗ 4,0 μέχρι το 8,5. Έτσι, για τον υπολογισμό της προς εφαρμογή ποσότητας του CaCΟ3 ή άλλου ανάλογου υλικού ασβέστωσης ή του στοιχειακού θείου ακολουθείται η διαδικασία που προβλέπεται για τα <<όξινα>> εδάφη. Για τη βελτίωση του αλκαλικού pΗ με προσθήκη θείου, εφαρμόζεται η διαδικασία που αφορά την οξίνιση του εδάφους.

Μέθοδοι Εφαρμογής του Υλικού Ασβέστωσης

α) Επιφανειακή διασπορά. Η απλή επιφανειακή διασπορά του υλικού ασβέστωσης, χωρίς ενσωμάτωση στο έδαφος, επιδρά ελάχιστα στη βελτίωση του pΗ. Σε σχετικά πειράματα αποδείχθηκε ότι η επιφανειακή εφαρμογή του CaCΟ3 χωρίς ενσωμάτωση αύξησε το pΗ στο επιθυμητό επίπεδο μετά από 10-14 χρόνια σε βάθος 15 cm. β) Διασπορά και ενσωμάτωση. Για την αύξηση της αποτελεσματικότητας του χρησιμοποιούμενου υλικού ασβέστωσης, θα πρέπει να διασπαρεί ομοιόμορφα στον αγρό και ακολούθως να ενσωματωθεί στο έδαφος με τη βοήθεια της φρέζας ή δισκοαρότρου σε βάθος 15-20cm. Σχετικά έχει βρεθεί ότι το μεγαλύτερο βάθος ευνοεί την αποτελεσματικότητα της ασβέστωσης, ενώ κατ' άλλους, το καλύτερο βάθος ενσωμάτωσης είναι 15 cm, διότι σε μεγαλύτερο βάθος αραιώνεται το υλικό ασβέστωσης και μειώνεται η αποτελεσματικότητα του. Γενικότερα, τα 20cm θεωρούνται ως ένα ικανοποιητικό βάθος ενσωμάτωσης. γ) Χρόνος Εφαρμογής. Το υλικό ασβέστωσης μπορεί γενικά να εφαρμόζεται οποιαδήποτε κατάλληλη χρονική περίοδο μεταξύ της συγκομιδής και της νέας εγκατάστασης της καλλιέργειας. Ακόμη δε στις περιπτώσεις των ελαφρών εδαφών με μικρό ποσοστό αργίλου, η ασβέστωση μπορεί να γίνει με επιτυχία λίγες μόνον ημέρες πρίν από τη σπορά ή τη φύτευση της καλλιέργειας, υπό τη απαραίτητη προϋπόθεση ότι το υλικό ασβέστωσης θα είναι λεπτόκοκκο και θα έχει ενσωματωθεί επαρκώς στο έδαφος. Κατά την ασβέστωση θα πρέπει να έχουμε υπόψη τα εξής: α) σαν χρόνο εφαρμογής θα θεωρείται ο χρόνος κατά τον οποίο το pΗ είναι πολύ χαμηλό και άρα κάνει αναγκαία την ασβέστωση και β) σαν εποχή εφαρμογής θα πρέπει να προτιμάται εκείνη κατά την οποία το έδαφος είναι ξηρό ή παγωμένο.

Σύμφωνα με τους εν λόγω ερευνητές η περίοδος που το έδαφος είναι παγωμένο είναι ιδεώδης, διότι δεν υπάρχει ο κίνδυνος της διάβρωσης και της επιφανειακής απορροής, κυρίως στις επικλινείς και λοφώδεις τοποθεσίες. Ως προς την εφαρμογή της ασβέστωσης σε ξηρό έδαφος, η καλύτερη εποχή είναι αμέσως μετά τη συγκομιδή όπου, μαζί με το υλικό ασβέστωσης ενσωματώνονται και τα φυτικά υπολείμματα. Κατά την ενσωμάτωση του υλικού ασβέστωσης θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη: (1) ο ρυθμός εξουδετέρωσης της οξύτητας του εδάφους (2), το λεπτόκοκκο του υλικού, (3) η ομοιομορφία της κατανομής κατά τη διασπορά και (4) ο ρυθμός απελευθέρωσης και μεταφοράς του Ca^2+ από τους κόκκους του υλικού ασβέστωσης προς τα σημεία της εξουδετέρωσης της οξύτητας. Μία ικανοποιητική διάχυση του Ca^2+ είναι 0,35cm/100 μέρες ή 0,78cm /500 μέρες. Η δράση της ασβέστωσης δεν είναι μόνιμη. Στη διάρκεια του χρόνου από την εφαρμογή του υλικού ασβέστωσης, διάφοροι παράγοντες παρεμβαίνουν και συμβάλλουν στην απομάκρυνση των βάσεων και άρα προκαλούν την οξινοποίηση του εδάφους. Ορισμένες βασεόφιλες καλλιέργειες, όπως π.χ. η μηδική, συμπεριλαμβανόμενη στο σύστημα της αμειψισποράς, μπορεί να οξινοποιήσει το έδαφος, καθώς προσλαμβάνει μεγάλες ποσότητες βάσεων. Αντίθετα, τα αγρωστώδη δεν επηρεάζουν πολύ τις βάσεις του εδάφους, διότι έχουν χαμηλές απαιτήσεις. Κατά την ασβέστωση θα πρέπει να αποφεύγεται η εφαρμογή υψηλών δόσεων ασβεστούχου υλικού. Και τούτο διότι η υπερασβέστωση μπορεί να δημιουργήσει σοβαρά προβλήματα σε σχέση με τον ομαλό εφοδιασμό των φυτών με θρεπτικά και κυρίως μικροθρεπτικά. Η διά της ασβεστώσεως αύξηση του pΗ πέραν ορισμένων ορίων συμβάλλει στη δέσμευση του P, Fe, Zn και Mg. Επίσης, μπορεί να αυξήσει τη διαλυτότητα του Mo, η οποία, όταν υπερβεί κάποια όρια συγκέντρωσης στα φυτά, τότε δημιουργεί σοβαρά προβλήματα τοξικότητας σε βάρος των φυτών, ενδεχομένως και των ζώων και ανθρώπων. Στην καθημερινή πράξη η υπερασβέστωση μπορεί να λάβει χώρα αθέλητα σε περιοχές που γειτνιάζουν με εδάφη με διάφορη κοκκομετρική σύσταση (π.χ. ελαφρά και βαριά). Στις περιπτώσεις αυτές η εφαρμογή μιας δόσης ασβεστούχου υλικού που θα ικανοποιεί το βαριάς σύστασης έδαφος μπορεί να προκαλέσει υπερασβέστωση στο ελαφράς. Κατά συνέπεια, κατά τη δειγματοληψία του εδάφους, για τον προσδιορισμό των αναγκών σε ασβέστωση, θα πρέπει να γίνεται προσεκτικά ο διαχωρισμός των δειγμάτων σε εδάφη διάφορης κοκκομετρικής σύστασης σε τρόπο ώστε να αποφευχθεί η υπερασβέστωση. Τέλος, κατά τη διασπορά του υλικού θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν ειδικά μηχανήματα για την επίτευξη της ομοιόμορφης κατανομής του υλικού στην επιφάνεια του εδάφους.

Βελτίωση των Ασβεστούχων Εδαφών

Τα ασβεστούχα εδάφη λόγω του υψηλού (αλκαλικού) pH εντάσσονται στα αλκαλικά εδάφη και τα προβλήματα τους σχετίζονται βασικά με τα χημικά χαρακτηριστικά τους. Οφείλονται στην παρουσία των υψηλών συγκεντρώσεων CaCΟ3 και κυρίως στο ενεργό κλάσμα, το οποίο συγκεντρώνεται στην ιλύ και στην άργιλο. Ποια είναι τα συγκεκριμένα προβλήματα των ασβεστούχων εδαφών που χρήζουν αντιμετώπισης; Γενικά, η ένταση και η οξύτητα των προβλημάτων των εδαφών αυτών εξαρτάται από την τιμή του CaCΟ3 και του pH. Συνοπτικά, τα προβλήματα αναφέρονται στη μειωμένη διαθεσιμότητα των μάκρο και μικροθρεπτικών, στις σχέσεις νερού εδάφους και στην κρουστοποίηση της επιφάνειας του εδάφους. Ειδικότερα, τα προβλήματα αυτά εξειδικευόμενα έχουν ως εξής: α) Δέσμευση των μακρο και μικροθρεπτικών (P, Zn, Fe και Mn) με δυσμενείς συνέπειες σε βάρος των φυτών λόγω της μείωσης της διαθεσιμότητας τους. β) Δημιουργία επιφανειακής κρούστας που συμβάλλει στη μείωση του φυτρώματος και της βλάστησης των σπόρων με δραματικές συνέπειες σε βάρος της καλλιέργειας. γ) Παρουσία σκληρής, συμπαγούς και αδιαπέρατης στρώσης στην κατατομή (προφίλ) η οποία δυσχεραίνει την κίνηση του νερού για τον ομαλό εφοδιασμό των φυτών και δημιουργεί σοβαρά προβλήματα στράγγισης. δ) Χαμηλή διαθεσιμότητα του νερού στα φυτά λόγω της συγκράτησης μικρών ποσοτήτων υγρασίας εξαιτίας της μη κανονικής κατανομής των μάκρο προς τους μικροπόρους, συνέπεια της ύπαρξης διάφορων περιεκτικοτήτων CaCΟ3. Π.χ. έδαφος με CaCΟ3 15% έχει υψηλό ποσοστό μακροπόρων και με 15-25% έχει πολλούς μικροπόρους, ενώ πάνω από 25% εμφανίζει προβλήματα κατακρήμνισης του CaCΟ3 μέσα στους χώρους των πόρων, γεγονός που επιδρά δυσμενώς στη διαθεσιμότητα της υγρασίας στα φυτά. Επομένως η λύση των προβλημάτων βασίζεται στη βελτίωση του pΗ με τη χρήση χημικών μεθόδων και αγρονομικών πρακτικών.

Χημικές Μέθοδοι

Οξίνιση των ασβεστούχων εδαφών Το στοιχειακό θείο ως μέσον οξίνισης Χρήση του θειικού οξέος Χρήση θειικού αργιλίου

Οξίνιση των ασβεστούχων εδαφών

Γενικά, η οξίνιση των ασβεστούχων εδαφών είναι μεν δυνατή, αλλά στην πράξη λόγω του υψηλού κόστους εφαρμόζεται σε περιορισμένη κλίμακα και κυρίως σε μικρές εκτάσεις, σε αντίθεση με την ασβέστωση που εφαρμόζεται σε μεγάλες εκτάσεις. Οι λόγοι αυτής της περιορισμένης εφαρμογής είναι ότι ένα ασβεστούχο έδαφος με 15-20% CaCΟ3 περιέχει συνολικά, ανάλογα με τη μηχανική σύσταση 28.125-34.875kg CaCΟ3 σε βάθος 15cm. Για την εξουδετέρωση αυτής της ποσότητας με τη χρήση οξινοποιητικού μέσου, απαιτούνται τεράστιες ποσότητες, γεγονός που πρακτικά είναι ανέφικτο. Έτσι, η οξινοποίηση εφαρμόζεται σε θερμοκήπια, φυτώρια και γενικά σε μικρές εκτάσεις. Τα κυριότερα οξινοποιητικά μέσα είναι τα εξής: α) Στοιχειακό θείο (S) β) Θειϊκό οξύ (H2SΟ4) γ) Πολυσουλφίδιο αμμωνίου (ΝΗ4Sχ) δ) Οξινοποιά λιπάσματα (21-0-0, 31,5-0-0, (ΝΗ)2CΟ ή ουρία, ε) Οργανικές ύλες (κοπριά, φυτικά υπολείμματα)

Το στοιχειακό θείο ως μέσον οξίνισης

Είναι ο πλέον οικονομικός τρόπος οξίνισης του ασβεστούχου εδάφους. Το S ενσωματώνεται στο έδαφος και οξειδώνεται με τη δράση του βακτηριδίου θειοβάκιλλος (Thiobacillus). Για κάθε άτομο του S που οξειδώνεται παράγονται δύο ιόντα Η^+, τα οποία εξουδετερώνουν ισοδύναμη ποσότητα υδροξυλίων. Έστω ότι το pH ενός ασβεστούχου εδάφους είναι 7.8. Ο ΒSm (κορεσμός με βάσεις μετρηθείς) που αντιστοιχεί στο pH αυτό είναι 95,0%. Επιθυμούμε να μειώσουμε το pH σε 6,5. Ο επιθυμητός κορεσμός με βάσεις BSd ισούται με 74%. Άρα, για να μειωθεί το pH από 7,8 σε 6,5 θα πρέπει ο BS να μειωθεί από 95,0% σε 74%, ήτοι να μειωθεί κατά (BSp-BSd) ή (95-74=21,0%). Οι ανωτέρω υπολογισμοί μπορούν να συνοψιστούν σε μια εξίσωση ως εξής: Εάν θεωρήσουμε ότι BSm είναι ποσοστό κορεσμού που αντιστοιχεί στο μετρηθέν pH και BSd είναι το επιθυμητό ποσοστό κορεσμού με βάσεις. όπου: Qς = ποσότητα του S προς εφαρμογή (Κg/στρ.) BSm = μετρηθέν ποσοστό κορεσμού με βάσεις (%) BSd = επιθυμητό ποσοστό κορεσμού με βάσεις (%) CEC = εναλλακτική ικανότητα εδάφους (meq/100g ΦΕΒ = φαινόμενο ειδικό βάρος (g/cm^3) d = βάθος ενσωματωσης (m)

Η πιο πάνω εξίσωση (5) εφαρμόζεται μόνο όταν το χρησιμοποιούμενο μέσο οξίνισης είναι το στοιχειακό θείο (S^ο).

Χρήση του θειικού οξέος

Το θειικό οξύ(Η2SΟ4) χρησιμοποείται για τη μείωση του pH και τη βελτίωση των εδαφών με υψηλή συγκέντρωση Na ή B, την αύξηση της διαθεσιμότητας του P και των μικροθρεπτικών, τη μείωση των απωλειών εξαέρωσης, την αύξηση της εισδοχής του νερού στο έδαφος (διηθητικότητα), τον έλεγχο ορισμένων ζιζανίων και παθογόνων μικροβίων του εδάφους και για την ενίσχυση της εγκατάστασης των ποολιβάδων. Γενικά όμως το οξύ αυτό χρησιμοποιείται περιορισμένα, δεδομένου ότι είναι ισχυρώς διαβρωτικό και απαιτεί τη χρήση ειδικών μηχανημάτων. Ειδικότερα, όσον αφορά την εφαρμογή του στα ασβεστούχα εδάφη, αυτή είναι επίσης περιορισμένη εξαιτίας των ανωτέρω λόγων. Όμως, χρησιμοποιείται σε μικρές εκτάσεις. Η προς εφαρμογή ποσότητα του Η2SΟ4 υπολογίζεται με τη βοήθεια της εξίσωσης ως εξής: Έστω ότι επιθυμούμε να βελτιώσουμε ένα ασβεστούχο έδαφος ενός θερμοκηπίου μέχρι βάθους 15cm. Ο βαθμός κορεσμού με βάσεις που αντιστοιχεί σε pH 8,2 είναι 100, ενώ στο επιθυμητό pH 7,1 είναι 85% CEC= 25 meq/100g. Το έδαφος είναι SCL, ήτοι μέσης μηχανικής σύστασης, άρα το φαινόμενο ειδικό βάρος είναι 1,35g/cm3.

Χρήση θειικού αργιλίου

Το θειικό αργίλιο Al2(SΟ4)3 είναι ένα σχετικά ευρέως χρησιμοποιούμενο μέσο οξίνισης στις Η.Π.Α. Χρησιμοποείται κυρίως από τους ανθοπαραγωγούς για την παραγωγή οξύφιλων ανθέων, όπως της αζαλέας, καμέλιας κ.λπ. Πέραν από την οξύτητα (6Η^+) που παράγει κατά την υδρόλυση του παρέχει επίσης και ιόντα αργιλίου Al^3+, τα οποία συμμετέχουν σε ιοντοανταλλακτικές αντιδράσεις και αντικαθιστούν τα προσροφημένα κατιόντα στην επιφάνεια των κολλοειδών και μεταξύ αυτών και τα ιόντα Η^+, παρέχοντας μια πρόσθετη πηγή οξύτητας για την περαιτέρω βελτίωση του pH των ασβεστούχων εδαφών.

Αγρονομικές μέθοδοι

Οι αγρονομικές μέθοδοι στοχεύουν διά της επιδράσεως των καλλιεργούμενων φυτών και της κατάλληλης διαχείρισης τους στη βελτίωση των χημικών, φυσικών και βιολογικών συνθηκών των ασβεστούχων εδαφών, δηλαδή στη βελτιστοποίηση της παραγωγικότητας τους. Οι μέθοδοι αυτοί περιλαμβάνουν τα εξής:

Καλλιέργεια ασβεστόφιλων φυτών Καλλιέργεια ανθεκτικών φυτών στη χλώρωση σιδήρου Συστήματα αμειψισποράς Εμπλουτισμός του εδάφους με οργανική ουσία Μηχανική κατεργασία του εδάφους Ισοπέδωση του εδάφους

Καλλιέργεια ασβεστόφιλων φυτών

Τα ασβεστούχα εδάφη μπορούν να αξιοποιθούν εκτατικά και με τρόπο αποτελεσματικό και κερδοφόρο με την καλλιέργεια ορισμένων φυτών που ευνοούνται από την παρουσία των υψηλών επιπέδων του CaCΟ3. Τα ψυχανθή υπάγονται στην κατηγορία των ασβεστόφιλων φυτών και ορισμένα εξ αυτών όπως η μηδική, το ετήσιο τριφύλλι, το επονομαζόμενο αλεξανδρινό, μπορούν να καλλιεργηθούν με επιτυχία στα υπόψη εδάφη. Π.χ. στην Αίγυπτο τα εδάφη είναι πάρα πολύ ασβεστούχα και αξιοποιούνται κατά 30% με μηδική, λούπινα και φασόλια. Έχει επίσης βρεθεί ότι η καλλιέργεια του καλαμποκιού αναπτύσσεται επιτυχώς σε ασβεστούχα εδάφη με πολύ ικανοποιητικές και οικονομικά συμφέρουσες αποδόσεις διότι η καλλιέργεια αυτή είναι ανθεκτική στο CaCΟ3. Τα ελαιούχα φυτά, όπως ο ηλίανθος, ευδοκιμούν επίσης επιτυχώς στα εδάφη αυτά με πολύ καλές αποδόσεις και μάλιστα στην Αίγυπτο καλλιεργείται σε ευρύτατη κλίμακα.

Καλλιέργεια ανθεκτικών φυτών στη χλώρωση σιδήρου

Οι δενδρώδεις καλλιέργειες που αναπτύσσονται στα ασβεστούχα εδάφη υποφέρουν από τη γνωστή χλώρωση σιδήρου. Η τροφοπενία αυτή μειώνει σημαντικά τις αποδόσεις και υποβαθμίζει την ποιότητα των προϊόντων. Π.χ. οι καλλιέργειες της ροδακινιάς, αχλαδιάς στην Κεντρική Μακεδονία αντιμετωπίζουν σοβαρό πρόβλημα χλώρωσης σιδήρου. Η αντιμετώπιση του σοβαρού αυτού προβλήματος που κατά το παρελθόν είχε προκαλέσει σημαντικές ζημιές στις ανωτέρω καλλιέργειες, επιτεύχτηκε με τη χρήση υποκειμένων ανθεκτικών στη χλώρωση και μάλιστα με μεγάλη επιτυχία. Με τη χρήση τέτοιων ανθεκτικών υποκειμένων μπορεί να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της αξιοποίησης των ασβεστούχων εδαφών σε μεγάλη κλίμακα με την δενδροκομία. Π.χ. στην περίπτωση της ροδακινιάς, μερικά από τα υποκείμενα που είναι ανθεκτικά και θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν επιτυχώς είναι, κατά σειρά μειούμενης ανθεκτικότητας τα εξής:

ΙΔ S 37 > Κίτρινα elberta > GF 305 > Nemaguard

Σύστημα αμειψισποράς

Η εφαρμογή συστημάτων αμειψισποράς στα ασβεστούχα εδάφη μπορεί να αποβεί εξαιρετικά χρήσιμη, γιατί η αμειψισπορά συμβάλλει: 1) στη διατήρηση της οργανικής ουσίας, 2) στη βελτίωση της δομής του εδάφους, 3) στη δημιουργία του επιθυμητού <<ρώγου>> tilth και 4) στη βελτίωση της παραγωγικότητας τους. Η αμειψισπορά περιλαμβάνει ασβεστόφιλα ψυχανθή τα οποία προσθέτουν N στο έδαφος, αγρωστώδη με πλούσιο ριζικό σύστημα που εμπλουτίζουν το υπέδαφος με οργανική ουσία, καθώς επίσης και καλλιέργειες με ριζικό σύστημα διάφορου βάθους (βαθύριζες ή επιπολαιόριζες), ούτως ώστε να μην εξαντλούνται τα θρεπτικά συστατικά του εδάφους στο ίδιο βάθος. Η μεθοδική και συστηματική εφαρμογή της αμειψισποράς διαλαμβάνει την ανάλογη ανόργανη λίπανση, την παραγωγή φυτικών υπολειμμάτων καθώς και τη χρήση ζωικής κοπριάς, που όλα αυτά συμβάλλουν στη βελτίωση της γονιμότητας και παραγωγικότητας των ασβεστούχων εδαφών. Η κάλυψη του εδάφους με φυτικά υπολείμματα είναι μια χρήσιμη πρακτική που βοηθά στη διατήρηση της υγρασίας αλλά και της οργανικής ουσίας, διότι τα υπολείμματα αργότερα ενσωματώνονται στο έδαφος. Η χρήση των βαθύριζων φυτών, όπως της μηδικής, μπορεί να βοηθήσει αποτελεσματικά στη βελτίωση της περατότητας του εδάφους, που όπως αναφέρθηκε τα ασβεστούχα εδάφη πολλές φορές εμφανίζουν στην κατατομή τους μια σκληρή και αδιαπέρατη στρώση. Η σειρά των καλλιεργειών σ' ένα σύστημα αμειψισποράς που εφαρμόζεται σε ασβεστούχα εδάφη έχει ιδιαίτερη σημασία, όσον αφορά τον καλύτερο δυνατό εφοδιασμό τους με υγρασία (νερό), διότι, ως γνωστόν, τα υπόψη εδάφη βρίσκονται κάτω από ξηροθερμικές συνθήκες. Αυτό επιτυγχάνεται με την υγρασία που αφήνει στο έδαφος η προηγούμενη καλλιέργεια την οποία εκμεταλλεύεται η επόμενη. Π.χ. τα σιτηρά μπορεί να αποδώσουν υψηλότερες αποδόσεις μετά από το καλαμπόκι, παρά μετά από προηγούμενη καλλιέργεια σιταριού, η οποία περιλαμβάνεται στην αμειψισπορά. Και τούτο διότι το καλαμπόκι αφήνει περισσότερη υγρασία στο έδαφος. Τα φυτά που κατά περίπτωση μπορεί να περιληφθούν σε σύστημα αμειψισποράς στα ασβεστούχα εδάφη είναι: μηδική ή τριφύλλι το αλεξανδρινό, ηλίανθος, αμπέλι, λαχανικά.

Εμπλουτισμός του εδάφους με οργανική ουσία

Τα περισσότερα ασβεστούχα εδάφη είναι πτωχά σε οργανική ουσία. Η οργανική ουσία ενεργεί ως ρυθμιστικός παράγων τόσο της διαθεσιμότητας των θρεπτικών όσο και των φυσικών συνθηκών που επικρατούν στα εδάφη αυτά. Η αύξηση του επιπέδου της στο έδαφος είναι γενικά ανέφικτη από πρακτική πλευρά. Ωστόσο όμως μπορεί να επιτευχθεί η διατήρηση της σ' ένα ικανοποιητικό επίπεδο με την αντικατάσταση της κατ' έτος οξειδούμενης ποσότητας της οργανικής ουσίας. Εάν π.χ. η οργανική ουσία του εδάφους είναι 1,8% και η μηχανική σύστσαση CL με ΦΕΒ= 1,35 g/cm^3. Δεχόμαστε ότι από την ποσότητα των φυτικών υπολειμμάτων που ενσωματώνεται στο έδαφος περίπου τα 2/3 χάνονται ως CO2 και το υπόλοιπο 1/3 μετατρέπεται σε οργανική ουσία. Άρα συνολικά θα πρέπει να ενσωματωθούν 352,3 kg/στρ./έτος από τη χουμοποίηση της ποσότητας αυτής θα προκύψει η ποσότητα των 52,86kg οργ. C/στρ., με συνέπεια να διατηρείται η οργανική ουσία του εδάφους αυτού στο 1,8%, ποσοστό που κρίνεται πολύ ικανοποιτικό για ασβεστούχο έδαφος. Βέβαια, το πλέον επιθυμητό οργανικό υλικό για ενσωμάτωση στα ασβεστούχα εδάφη είναι η ζωική κοπριά. Όμως αυτή δεν είναι πάντοντε διαθέσιμη. Θα πρέπει να σημειωθεί εδώ ότι η ενσωμάτωση φυτικών υπολειμμάτων ενέχει πολλές φορές και τον κίνδυνο της παραγωγής τοξικών ουσιών, κατά τα πρώτα στάδια της διάσπασης τους, που μπορεί να δράσουν δυσμενώς στις καλλιέργειες. Επίσης, εάν η αναλογία C/Ν είναι πολύ υψηλή, μπορεί να δεσμευτούν μεγάλες ποσότητες του ανόργανου αζώτου του εδάφους, το οποίο αργότερα θα αποδεσμευθεί. Γενικά, η χρήση οργανικών υλικών μπορεί να αμβλύνει σημαντικά τις δυσμενείς φυσικές ιδιότητες των ασβεστούχων, όπως π.χ. τη δημιουργία της επιφανειακής κρούστας ή τη βελτίωση της δομής του υπεδάφους για την αποτελεσματικότερη ανάπτυξη του ρυζικού συστήματος των φυτών.

Μηχανική κατεργασία του εδάφους

Ένα από τα δυσμενή χαρακτηριστικά των ασβεστούχων εδαφών είναι ότι πολύ εύκολα αλλάζουν προς το χειρότερο τα ευνοϊκά χαρακτηριστικά τους, όταν τα εδάφη αυτά αρδεύονται. Σε μικρό σχετικά χρόνο από την έναρξη της άρδευσης καθίστανται σκληρά και εμφανίζουν μεγάλη αντίσταση στη διείσδυση των ριζών, ιδιαίτερα στο τμήμα εκείνο της κατατομής, το οποίο υπόκειται σε εναλλασσόμενες ξηράνσεις και υφυγράνσεις. Ιδιαίτερη προσοχή θα πρέπει να δοθεί στο βάθος της άροσης, το οποίο κατά τον αυτό ως άνω ερευνητή θα πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 20-35 cm. Η άροση πρέπει να γίνεται με δισκάροτρο και ακολούθως να χρησιμοποιείται ο εδαφοσχίστης, εάν υπάρχει σκληρή και αδιαπέρατη στρώση στην κατατομή. Επίσης θα πρέπει να προσεχθεί το επίπεδο της υγρασίας για να διατηρείται η δομή του εδάφους σε ικανοποιητική κατάσταση. Η άροση του εδάφους θα πρέπει να γίνεται 4-5 μέρες μετά την άρδευση.

Ισοπέδωση του εδάφους

Πολλές φορές τα ασβεστούχα εδάφη δεν είναι επίπεδα, αλλά εμφανίζουν ένα ανάγλυφο που χαρακτηρίζεται από μεταβαλλόμενες κλίσεις, οι οποίες κυμαίνονται από 1-5%. Δεδομένης της αναγκαιότητας της άρδευσης των καλλιεργειών που αναπτύσσονται στα ασβεστούχα εδάφη, καθίσταται απαραίτητη η εκτέλεση της ισοπέδωσης τους. Κατ' αυτή, θα πρέπει να δοθεί προσοχή, ώστε να μη καταστραφούν τα φυσικά χαρακτηριστικά του εδάφους (δομή). Ιδιαίτερα να αποφευχθεί, κατά το δυνατόν, η αποκάλυψη του υπεδάφους το οποίο μπορεί να είναι σκληρό και αδιαπέρατο. Στις περιπτώσεις αυτές θα πρέπει να αναπτυχθούν ειδικές τεχνικές προσαρμοσμένες στις τοπογραφικές συνθήκες της περιοχής. Εν προκειμένω θεωρείται απαραίτητη η ύπαρξη σχετικής εδαφολογικής μελέτης που θα διευκολύνει την πιο αποτελεσματική ισοπέδωση. Η δημιουργία ομοιόμορφης τοπογραφίας δε συνεπάγεται βέβαια την παντελή εξάλειψη της κλίσης του εδάφους. Η χρήση δε της συσκευής ακτίνων Laser για την απάλειψη των ανωμαλιών του ανάγλυφου είναι μια πολύ καλή μέθοδος που εφαρμόζεται κατά την ισοπέδωση. Με την ισοπέδωση των ασβεστούχων εδαφών επιτυγχάνεται ομοιόμορφη κλίση προς την κατεύθυνση της ροής του νερού κατά την άρδευση. Επιπλέον, βελτιώνονται οι συνθήκες για τον έλεγχο της αλατότητας, η οποία θα μπορούσε να δημιουργηθεί κατά την άρδευση. Με την ισοπέδωση το νερό έκπλυσης των αλάτων μπορεί να ελαχιστοποιηθεί, γεγονός που περιορίζει την άνοδο της υπόγειας στάθμης.

Σχετικές σελίδες

Εισαγωγή στις μεθόδους βελτίωσης προβληματικών εδαφών

Βελτίωση των προβληματικών λόγω αλάτων εδαφών

Βελτίωση των αλατούχων εδαφών

Ποσότητα νερού έκπλυσης

Η στράγγιση του νερού κατά την έκπλυση των αλάτων

Μέθοδοι εφαρμογής του νερού κατά την έκπλυση

Η διατήρηση των βελτιωθέντων αλατούχων εδαφών

Υπολογισμός της εξατμισοδιαπνοής

Το δίλημμα της έκπλυσης των αλάτων

Βελτίωση των Αλκαλιωμένων και Αλατουχο-αλκαλιωμένων Εδαφών

Επίδραση των ηλεκτρολυτών στην υδραυλική αγωγιμότητα

Μέθοδοι βελτίωσης των αλκαλιωμένων και αλατουχοαλκαλιωμένων εδαφών

Τα χαρακτηριστικά των εδαφοβελτιωτικών των αλκαλιωμένων εδαφών

Θείο

Επιλογή του εδαφοβελτιωτικού

Μέθοδοι εφαρμογής της γύψου

Αποτελεσματικότητα της γύψου

Ποσότητα νερού έκπλυσης των αλκαλιωμένων εδαφών

Βελτίωση των αλκαλιωμένων εδαφών, με υφάλμυρο νερό

Βελτίωση των αλατουχοαλκαλιωμένων εδαφών

Χρήση Οργανικών Υλών

Θρεπτικές Απαιτήσεις των Καλλιεργειών στα Αλκαλιωμένα Εδάφη

Άζωτο

Φώσφορος

Κάλιο

Ασβέστιο

Μικροθρεπτικά

Διαχείριση των Βελτιωμένων Λόγω Αλάτων Προβληματικών Εδαφών

Βελτίωση των Όξινων Εδαφών

Η δράση των υλικών ασβέστωσης στο έδαφος

Απαιτήσεις σε ανθρακικό ασβέστιο

Ισοδύναμο ανθρακικού ασβεστίου

Μέθοδοι υπολογισμού των απαιτήσεων σε ανθρακικό ασβέστιο

Μέθοδος του pH και του ποσοστού κορεσμού με βάσεις του εδάφους (PBS)

Μέθοδος προσδιορισμού του LR με βάση τη ρυθμιστική ικανότητα του εδάφους

Χαρακτηριστικά γνωρίσματα των κυριότερων υλικών ασβέστωσης

Ασβεστίτης

Δολομίτης

Οξείδιο του ασβεστίου

Υδροξείδιο του ασβεστίου

Ανθρακικό πυρίτιο

Ασβεστοϊλύς

Αποτελεσματικότητα της Ασβέστωσης

Ρύθμιση του pH των Κανονικών Εδαφών

Μέθοδοι Εφαρμογής του Υλικού Ασβέστωσης

Βελτίωση των Ασβεστούχων Εδαφών

Οξίνιση των ασβεστούχων εδαφών

Το στοιχειακό θείο ως μέσον οξίνισης

Χρήση του θειικού οξέος

Χρήση θειικού αργιλίου

Αγρονομικές μέθοδοι

Καλλιέργεια ασβεστόφιλων φυτών

Καλλιέργεια ανθεκτικών φυτών στη χλώρωση σιδήρου

Σύστημα αμειψισποράς

Εμπλουτισμός του εδάφους με οργανική ουσία

Μηχανική κατεργασία του εδάφους

Ισοπέδωση του εδάφους