Μέθοδοι βελτίωσης προβληματικών εδαφών

Εισαγωγή

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 γής. Δυστυχώς, σήμερα πολλά εκατομμύρια εκταρίων της παραμένουν αναξιοποίητα λόγω της εναλάτωσης τους ή της νατρίωσης ή του χαμηλού pH και της υψηλής περιεκτικότητας σε ανθρακικό ασβέστιο. Η χώρα μας, παρά τη μικρή σχετικά έκταση 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 παραγωγικότητας τους. Υπολογίζεται ότι τα παθογενή λόγω αλάτων εδάφη της χώρας ανέρχονται συνολικά σε 832.000στρ. τα οποία σημειωτέον αναμένουν τη μερική ή ολική βελτίωση τους. Το παρόν κεφάλαιο είναι αφιερωμένο στις πρακτικές και γενικά στις μεθόδους και τις τεχνικές που εφαρμόζονται στη βελτίωση των προβληματικών εδαφών. Για την περαιτέρω διευκόλυνση των χρηστών δίνεται και το σχετικό λογισμικό για την ταυτοποίηση των προβληματικών εδαφών, την εκτέλεση των σχετικών υπολογισμών για την εύρεση της ποσότητας των προς προσθήκη εδαφοβελτιωτικών και γενικά παρέχονται οδηγίες για την κατά το δυνατόν αποτελεσματικότερη βελτίωση των εδαφών αυτών.

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, ήτοι τη δημιουργία αλατούχων εδαφών, με δυσμενέστατες συνέπειες σε βάρος της παραγωγικότητας 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 βελτίωση τους, ανάλογα με το είδος του προβληματικού εδάφους, επιτυγχάνεται βασικά με την προσθήκη εδαφοβελτιωτικών και με την έκπλυση των ελεύθερων διαλυτών αλάτων. Στη συνέχεια εξετάζεται η τεχνική της βελτίωσης των προβληματικών λόγω αλάτων εδαφών.

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: α) το βάθος του εδάφους στο οποίο βρίσκονται τα υπό έκπλυση άλατα, β) το ποσοστό των αλάτων που επιθυμούμε να απομακρυνθούν και γ) 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 βελτίωση τους, διότι τα εδάφη αυτά ευρισκόμενα υπό το καθεστώς της αρδευόμενης γεωργίας υπόκεινται, όπως είναι φυσικό, στον κίνδυνο της επανεναλάτωσης 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: α) Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται εκεί όπου τα διαθέσιμα κλιματικά στοιχεία αναφέρονται μόνο στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος (Τ). β) Ο παράγων εξάτμισης (F) προσδιορίζεται μόνον συναρτήσει της μέσης θερμοκρασίας του αέρα (T) και του ημερήσιου ποσοστού συνολικών ετήσιων ωρών ημέρας (P). γ) 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, οοποίος λαμβάνει υπόψη και τις προαναφερθείσες παραμέτρους εξάτμισης ήτοι την ηλιο 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

Σχετικές σελίδες

Εισαγωγή στις μεθόδους βελτίωσης προβληματικών εδαφών

Βελτίωση των προβληματικών εδαφών 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 Αλατούχο-αλκαλιωμένων Εδαφών

Επίδραση των ηλεκτρολυτών στην υδραυλική αγωγιμότητα

Μέθοδοι βελτίωσης των αλκαλιωμένων και αλατουχοαλκαλιωμένων εδαφών

Τα χαρακτηριστικά των εδαφοβελτιωτικών των αλκαλιωμένων εδαφών

Γύψος

Χλωριούχο ασβέστιο

Θειικό οξύ

Θείο

Θειικός σίδηρος και θειικό αργίλιο

Πυρίτης

Επιλογή του εδαφοβελτιωτικού

Ποσότητα εδαφοβελτιωτικού

Εργαστηριακός προσδιορισμος

Υπολογιστικός προσδιορισμος

Η Χρήση της Γύψου ως Εδαφοβελτιωτικού και τα Πλεονεκτήματα της

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

Χημικές Μέθοδοι

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 κατεργσασία του εδάφους

Ισοπέδωση του εδάφους