Αλατούχα εδάφη, Aλατούχα-νατριωμένα και Νατριωμένα εδάφη, Όξινα εδάφη

Προβληματικά εδάφη

Αλατούχα εδάφη
Aλατούχα-νατριωμένα και Νατριωμένα εδάφη
Όξινα εδάφη

Αλατούχα εδάφη

Αλατούχα θεωρούνται τα εδάφη που έχουν αγωγιμότητα του νερού του εδαφικού διαλύματος ECe μεγαλύτερη από 2 dS m-1. Τέτοια εδάφη έχουν πολλά προβλήματα για τις καλλιέργειες και χρειάζονται βελτίωση.
Δημιουργούνται κυρίως για 2 λόγους:

• Λόγω τοπογραφίας
• Λόγω αρδευτικού νερού

Τα προβλήματα που προκαλούν τα αλατούχα εδάφη είναι τα εξής:

• Μείωση παραγωγικότητας εδαφών
• Μείωση της διηθητικότητας των εδαφών – δυσμενείς φυσικές ιδιότητες
• Τοξικότητα αλάτων στις καλλιέργειες

Αλατούχα εδάφη λόγω τοπογραφίας

Ευπαθή είναι τα εδάφη, τα οποία είναι:

• Σε δέλτα ποταμών: αυτά εμπλουτίζονται με άλατα λόγω της γειτνίασης με τη θάλασσα.
• Χαμηλά στο ανάγλυφο: Συγκεντρώνονται τα απορρέοντα νερά, και όταν εξατμίζονται αφήνουν πίσω τους τα προηγουμένως διαλυμένα άλατα.
• Μικρής διαπερατότητας (κυρίως αργιλώδη): Το νερό εξατμίζεται πιο γρήγορα από ότι διηθείται, έτσι τα διαλυμένα άλατα συμπυκνώνονται.

Αλατούχα εδάφη λόγω νερού άρδευσης

Το νερό άρδευσης για να μην προκαλέσει προβλήματα, θα πρέπει να έχει EC_w έως 2 dS m^-1 και SAR (σχέση προσρόφησης νατρίου) μέχρι 8 (mEq L^-1) ^{1 / 2}.
Πρέπει να τονιστεί ότι αυτή η μέτρηση SAR υποτιμάει τη δραστηριότητα των ανθρακικών αλάτων στο νερό. Σε ουδέτερα προς αλκαλικά pΗ τα ιόντα HCO^3- δημιουργούν σταθερά σύμπλοκα με τα ιόντα Ca2+ και έτσι μειώνουν τη δραστηριότητα των Ca²⁺ στο νερό.

Ποιες συνθήκες οδηγούν στην αλάτωση

• Κακό νερό άρδευσης
• Κακή αποστράγγιση ώστε τα άλατα να ξεπλένονται

Για να προστεθεί αλάτι στο έδαφος θα πρέπει:
D_w * EC_w > D_wd * EC_wd
όπου D_w είναι η ποσότητα του νερού άρδευσης, EC_w η αγωγιμότητα του νερού άρδευσης, D_wd η ποσότητα του νερού στράγγισης και EC_wd η αγωγιμότητα του νερού στράγγισης.
Άρα τελικά στο εδαφικό διάλυμα ισχύει ότι
D_w * EC_w – D_wd * EC_wd
ΔEC_e = H * SP * ρ
όπου ΔEC_e είναι η μεταβολή της αγωγιμότητας του εδαφικού διαλύματος, H είναι το βάθος του εδάφους (cm), SP ο κορεσμός του εδάφους σε νερό (g 100g^-1) και ρ το φαινόμενο ειδικό βάρος του εδάφους (g cm^-3).
Φαίνεται ότι αν η ποσότητα του νερού στράγγισης αυξηθεί (δηλαδή αν γίνει καλή στράγγιση) η αγωγιμότητα του εδαφικού διαλύματος θα μειωθεί.

Κλάσμα στράγγισης

Είναι η ποσότητα νερού άρδευσης που χρησιμοποιείται για τη στράγγιση των αλάτων. δηλαδή το 15% του νερού άρδευσης να προορίζεται για το ξέπλυμα των αλάτων.

Αλατούχα-νατριωμένα και νατριωμένα εδάφη

Γενικά

Ca + Na⁺ = Na + Ca²⁺
Αν έχουμε αλάτωση του εδάφους, δηλαδή συμπύκνωση του εδαφικού διαλύματος αυτή η εξίσωση θα χωρίσει δεξιά. Τα Ca²⁺ θα χαθούν (θα δημιουργήσουν στερεές επιφάνειες με ανθρακικές ή θειϊκές ρίζες και θα καθιζάνουν ή αν βρέξει θα ξεπλυθούν). Έτσι πλουτίζεται η στερεή φάση σε Να⁺.
ESP ονομάζεται το ποσοστό κορεσμού του εδάφους σε Νa⁺ επί του ποσοστού του συνόλου των εναλλακτικών κατιόντων του εδάφους. Όταν ένα έδαφος έχει ESP > 15% τότε λέγεται νατριωμένο.
Έτσι έχουμε τα στοιχεία του κάτω Πίνακα: Προβληματικά εδάφη .

	ΕCw dSm-1	ESP %	pH	Φυσικές Ιδιότητες	Χημικές Ιδιότητες
Αλατούχα	> 2	< 15	Eλαφρώς Αλκαλικό	↑ Διηθητικότητα	↓ Γονιμότητα
Αλατούχα-Νατριωμένα	> 2	> 15	8,5	Όχι σίγουρο	↓ Γονιμότητα
Νατριωμένα	< 2	> 15	8,5 – 10	↓ Διηθητικότητα	↓ Γονιμότητα

Βελτίωση Αλατούχων-νατριωμένων και νατριωμένων εδαφών

Αυτό που πρέπει να αλλάξει σε αυτά τα εδάφη είναι:

1. Η συγκέντρωση των αλάτων (εναλλακτικά και εδαφικού διαλύματος) να μειωθεί
2. Η υψηλή υπόγεια στάθμη να ταπεινωθεί
3. Η συγκέντρωση του Na⁺ σε έδαφος και εδαφικό διάλυμα να μειωθεί
4. Η διηθητικότητα του εδάφους να αυξηθεί

Για την επίτευξη των 1 και 2 συζητήσαμε παραπάνω. Το 4 θα γίνει όταν επιτύχουμε στα 1, 2 και 3. Μένει, λοιπόν, να πούμε για το 3. Για να πετύχουμε το 3 εφαρμόζουμε γύψο στο έδαφος, ώστε να έχουμε ανταλλαγή Ca²⁺ και Na⁺ στις εδαφικές επιφάνειες. Έχουμε λοιπόν:
Na₂ + CaSO4.2H₂O = Ca + Na₂SO₄.2H₂O
Αυτό πρέπει να γίνεται με ταυτόχρονη έκπλυση για να ξεπλένεται το Na₂SO₄.2H₂O και η αντίδραση να χωρεί συνέχεια δεξιά.

Όξινα εδάφη

Γενικά

Όλα τα εδάφη κινδυνεύουν από οξίνιση. Όπου υπάρχει βροχή και έκπλυση αυτή η περίπτωση είναι πιθανή. Ιδίως με την ατμοσφαιρική ρύπανση, οι τάσεις αύξησης της οξίνισης των εδαφών συνεχώς αυξάνονται.

pH - Aνασκόπηση θεωρίας

Οξέα είναι οι ουσίες που δίνουν πρωτόνια:
Οξύ = Βάση + Η⁺
Για παράδειγμα:
HCl = Cl^- + H⁺

Ρυθμιστική ικανότητα και εδαφικό pH

Ρυθμιστική ικανότητα είναι η ποσότητα (σε mol L^-1) ενός οξέος ή μιας βάσης που χρειάζεται για να αλλάξει το pH ενός διαλύματος όγκου 1 L κατά 1 μονάδα. H ρυθμιστική ικανότητα του εδάφους εξαρτάται από αρκετές εδαφικές διεργασίες:

1. Αντιδράσεις οξέων με ανθρακικά άλατα του Ca²⁺ και Mg²⁺ .
2. Ανταλλαγή κατιόντων .
3. Αντιδράσεις οργανικής ουσίας. Αποτέλεσμα αυτού είναι να μειώνεται το αρνητικό φορτίο της οργανικής ουσίας καθώς το pH πέφτει.
4. Αντιδράσεις με οξείδια (πχ. αλουμινίου)
   Αποτέλεσμα αυτού είναι να αυξάνεται το θετικό φορτίο (ή το αρνητικό φορτίο γίνεται θετικό) των οξειδίων καθώς το pH πέφτει.
5. Υδρόλυση ορυκτών

Βαθμός κορεσμού σε βάσεις (ΒΚΒ)

Τα Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ και Na⁺ λέγονται βασικά κατιόντα . Τα Al³⁺, AlOH²⁺ και H⁺ λέγονται όξινα κατιόντα .
Όταν έχουμε ΒΚΒ › 80% τότε το έδαφος έχει pH περίπου 8

Διαδικασίες οξίνισης

• Οξέα στα νερά της βροχής: H₂CO₃, HNO₃, H₂SO₄, HCl
• Oξέα ατμόσφαιρας που προέρχονται από ρύπανση. Στο εδαφικό διάλυμα:
  CO₂+ H₂O = H₂CO₃
  SO₂ + H₂O = H₂SO₃ → H₂SO₄ (με προσθήκη Ο)
  SO₃ + H₂O = H₂SO₄
• Χημικά (πχ. λιπάσματα) που δημιουργούν οξύτητα. Στο έδαφος:
  NH₃ + 3O → NO^2- + H⁺ + H₂O
  NH₄⁺ + 3O → NO^2- + 2H⁺ + H₂O
  το οποίο ακολουθείται από
  ΗΝO₂ + O → HNO₃
• Στα φυτά: Αν οι ρίζες απορροφήσουν βασικά κατιόντα > ανιόντα, τότε το pH πέφτει. Αν οι ρίζες απορροφήσουν βασικά κατιόντα < ανιόντα, τότε το pH αυξάνεται. (Τα παραπάνω δεν ισχύουν αν η φυτομάζα επανέρχεται στο έδαφος). Αυτό, αν και είναι μηχανισμός αρνητικής ανάδρασης των οικοσυστημάτων, θα προκαλέσει απότομη οξίνιση στα εδάφη σε περίπτωση αλλαγής χρήσης γης από δάσος σε γεωργία.
• Οξειδοαναγωγικές διαδικασίες: Ισχύει ότι όταν έχουμε οξείδωση έχουμε πτώση του pH, ενώ με αναγωγή έχουμε αύξηση του pH. (Να ένας ακόμα λόγος για τον οποίο όταν ανεβεί η στάθμη των υπόγειων υδροφορέων, και άρα έχουμε αλάτωση, έχουμε και άνοδο του εδαφικού pH). Αυτό γίνεται με όλα τα λιπάσματα αμμωνίας και ουρίας.

Ποιες αρνητικές επιδράσεις έχουν τα όξινα εδάφη

Οξίνιση δηλαδή υψηλά Η+ στο εδαφικό διάλυμα προκαλεί μια προσρόφηση Η+ στο έδαφος. Τα βασικά κατιόντα περνάνε στο εδαφικό διάλυμα στην συνέχεια τα βασικά κατιόντα χάνονται μη αντιστρεπτά από το έδαφος είτε με έκπλυση είτε με απορρόφηση από τα φυτά όποτε μειώνεται και η γονιμότητα των εδαφών

Βελτίωση όξινων εδαφών

Γίνεται με εφαρμογή ασβέστη στο έδαφος. Υλικά ασβέστωσης είναι κυρίως το CaCΟ₃ και το CaO. Το πόσο ασβέστη θα εφαρμόσουμε εξαρτάται από τη ρυθμιστική ικανότητα του εδάφους.

Τελικά συμπεράσματα για τα προβληματικά εδάφη

Αν η χρήση γης αφεθεί ως έχει, αλλά στα εδάφη δεν γίνει καμιά άλλη ανθρωπογενής παρέμβαση, τότε:

• Σε εύκρατα κλίματα θα έχουμε πορεία οξίνισης των εδαφών
• Σε ξηρικά κλίματα θα έχουμε πορεία αλάτωσης και νατρίωσης των εδαφών