اسید سولفوریک چیست؟
اسید سولفوریک یکی از ارزانترین و در دسترس ترین مواد اصلاحی است که برای اصلاح خاکهای شور و قلیا توصیه میشود. مکانیسم اثر اسید سولفوریک از طریق واکنش با نمک‌های کربناته (آهک) موجود در خاک میباشد.
اثراتی که اسید سولفوریک بر خاک دارد:
مشکل اصلی خاک های شور و قلیا مریوط به سدیم چسبیده به سطح ذرات کلوییدی خاک است. واکنش اسید سولفوریک با آهک موجود در خاک تشکیل سولفات کلسیم آبدار یا همان گچ کشاورزی میباشد.
کلسیم حاصل از انحلال گچ جایگزین سدیم چسبیده به سطح ذرات خاک می شود. سدیم آزاد شده که وارد محلول خاک شده است با آنیون سولفات آزاد شده از سولفات کلسیم نمک محلول سولفات سدیم را می‌سازد.
همراه با آب آبیاری سدیم آزاد شده شسته شده و به تدریج از دسترس ریشه گیاه خارج می‌گردد. میزان اسید مورد نیاز برای اصلاح یک هکتار خاک بسته به هدفی که داریم و نوع و میزان مشکل متغیر است. به عنوان مثال خاک مبتلا به شوری از نوع سدیم با خاکی که شوری و قلیاییت آن از نوع منیزیمی است متقاوت میباشد.
متاسفانه علی رغم بزرگی معضل قلیاییت منیزیمی در آنالیزها و ارزیابی ها فقط به سدیم و خطرات آن توجه می‌گردد. شاخص خطر منیزیم چند برابر سدیم است. کاتیون منیزیم دارای دو بار مثبت بوده و شعاع کریستاله آن نسبت به سدیم کوچکتر میباشد.
دانسیته بالای بار مثبت در مورد کاتیون منیزیم موجب افزایش شعاع هیدراته آن در محلول خاک و به تبع آن انهدام بیشتر خاکدانه ها و ساختمان خاک می‌گردد.
اسید سولفوریک اضافه شده به خاک بلافاصله با آهک های موجود در خاک واکنش داده و خنثی میشود. واکنش اسید سولفوریک با کربنات های موجود در خاک عمدتا منجر به تولید سولفات کلسیم آبدار (گچ کشاورزی) و به مقدار خیلی کمتری سولفات منیزیم و سولفات مضاعف کلسیم و منیزیم میشود.
به دلیل سریع بودن واکنش فوق الذکر (خنثی شدن اسید سولفوریک با آهک) اسید در خاک ماندگار نمیباشد که قادر به خسارت به ریشه گیاه بشود و همچنین اقتصادیترین راه برای اصلاح خصوصیات نامطلوب یک خاک رسی استفاده از اسید سولفوریک است.
به طور مثال اسید سولفوریک ۹۸ درصد در مزارع و باغات کشاورزی به منظور کاهش میزان قلیایی بودن آب و خاک به ویژه در باغات پسته استان کرمان مصرف میشود. که با استفاده از اسید سولفوریک بهعنوان یک ماده اصلاحی پس از دو تا سه تکرار، نفوذ پذیری خاک افزایش یافته و مشکل تهویه خاک هم همزمان مرتفع میباشد. با بهبود وضعیت تهویه یک خاک رسی، شرایط رشد و توسعه بخش مهمی از عوامل ایجادکننده بیماریهای خاکزاد از بین می رود.
پس بطور خلاصه می توان اثرات اسیدسولفوریک در کشاورزی را اینگونه عنوان کرد:
کاهش میزان قلیائیت(PH) خاک وآب
اصلاح شوری خاک (EC)
بهبود وضعیت تهویه در خاکهای رسی
قابلیت تشکیل سولفات‌های آلی در خاک و آب
H2SO4 + CaCO3 = CaSO4.۲H2O+CO2(g)
اسید اضافه شده به آب آبیاری با کربنات کلسیم موجود در خاک واکنش داده و منجر به تشکیل سولفات کلسیم آبدار یا همان گچ کشاورزی میشود.
تفاوت گچ خام که به صورت انبوه به سطح خاک اضافه میشود با گچ حاصل از واکنش اسید سولفوریک با آهک موجود در خاک در سرعت تاثیر آن‌ها در اصلاح خصوصیات نامطلوب خاکهای شور و قلیا میباشد.
استفاده از گچ خام کشاورزی بعد از دو تا سه سال حداکثر اثر اصلاحی گچ مشاهده میشود. ولی در مورد اسید سولفوریک این مدت زمان به حداقل چند روز بعد از اعمال اسید کاهش می‌یابد.
نحوه استفاده از اسید سولفوریک در آبیاری
با توجه به خطر سوختگی شدید در اثر تماس با بدن رعایت نکات ایمنی کاملا لازم و ضروری میباشد. به عنوان مثال استفاده از دستکش و لباس مخصوص ضد اسید، چکمه پلاستیکی و عینک مخصوصی که تمام صورت را می‌پوشاند توصیه می‌گردد.
بهترین روش استفاده از اسید سولفوریک برای تزریق در آب آبیاری استفاده مستقیم از گالن محتوی اسید میباشد. بدین منظور درب یکی از گالن ها را سوراخ کرده و شیلنگ نازکی به اندازه تقریبی شیلنگ ست سرم از سوراخ تعبیه شده عبور داده به نحوی که به کف گالن برسد. با کج کردن ظرف محتوی اسید به میزان کم چگالی بالای اسید منجر به جریان اسید در شیلنگ میشود.
انتهای شیلنگ را کف کانال یا هر محلی که در نظر گرفته شده است قرار می‌دهیم. بهتر روی شیلنگ را با قرار دادن جسم سنگینی مثل سنگ در کف کانال آب تثبیت نماییم. در ارتباط با میزان اسید مصرفی آن مقداری اسید وارد آب آبیاری شود که pH آب به ۵ تا ۵/۵ برسد.
برای تعیین pH میتوان از کاغذ تورنسل یا pH متر استفاده کرد. لازم به ذکر است که محل اندازه گیری pH آب آبیاری با محل تزریق اسید حداقل هشت تا ده متر فاصله داشته باشد. این نکته به خاطر اختلاف چگالی اسید و آب است. برای مخلوط شدن کامل اسید و آب به مدت کمی زمان و یا فاصله نیاز میباشد.
زمان مصرف اسید سولفوریک به عنوان ماده اصلاح کننده:
از نظر زمان مصرف اسید سولفوریک هیچ محدودیت زمانی وجود ندارد. درتمام طول سال میتوان از اسید سولفوریک برای اصلاح خاک استفاده کرد. البته چنانچه در طول زمستان که هوا خنک بوده و تبخیر هم کم است، اسید مورد استفاده قرار گیرد بهتر است.
دلیل این موضوع امکان انجام آبیاری سنگین تر در طول زمستان میباشد. از نظر خطر استفاده از اسید برای ریشه درخت در طول فصل رشد هیچ مشکلی در این رابطه وجود ندارد. معمولا میزان اسید سولفوریک توصیه شده به حدی است که واکنش pH آب آبیاری در نقطه انتهایی کرت بین ۵ تا ۵/۵ باشد.
این محدودهpH هیچ خطری برای ریشه گیاه ایجاد نمی‌کند. بطور طبیعی pH محلول خاک در ریزوسفر کمتر و بعبارتی اسیدی تر از مقدارpH توصیه شده میباشد( منظور از ریزوسفر محدوده خاکی اطراف ریشه گیاه است که به هر طریقی متاثر از فعالیت ریشه بوده و جمعیت میکروارگانیسم ها در این محدوده بیشتراز نقاط با فاصله زیادتراز ریشه میباشد). دلیل اسیدی بودن واکنش یا pH خاک اطراف ریشه گیاه تولید گاز دی اکسید کربن در اثر تنفس ریشه میباشد.
گاز دی‌اکسید کربن تولیدی با آب اطراف محیط ریشه واکنش داده و تولید اسید ضعیف اسیدکربنیک می‌کند. علاوه بر اثر اسیدکربنیک تولید شده درکاهش واکنش ریزوسفر، تعداد زیادی اسیدهای آلی به صورت ترشح از ریشه وارد محلول خاک اطراف ریشه می‌شوند. بنابراین خطر استفاده از اسید سولفوریک برای ریشه های گیاه در طول فصل رشد توجیه فنی ندارد.
نقش اسیدسولفوریک غلیظ در افزایش نفوذپذیری خاکهای رسی و سنگین
یکی از عمده ترین مشکلات و محدودیت‌های خاکهای رسی کند بودن نفوذپذیری این خاک‌ها نسبت به آب و حرکت هوا (تهویه (aeration : میباشد. در خیلی از خاکهای رسی بعد از چندین روز از گذشت آبیاری باز هم خاک خیس بوده و اشباع از آب است.
تجمع بلندمدت آب منجر به مختل شدن تهویه خاک شده و ریشه گیاه به واسطه نبود اکسیژن کافی دچار صدمه می‌گردد. میزان صدمه به ریشه در مورد گیاهانی مثل درخت پسته که ریشه آن نسبت به شرایط تهویه فوق العاده حساس است، شدیدتر میباشد.
یکی از عمده‌ترین دلایلی که بهترین بافت خاک را برای احداث باغ پسته، بافت‌های متوسط متمایل به شنی ( لوم شنی تا شن لومی) عنوان کرده‌اند همین حساسیت ریشه درخت پسته نسبت به کمبود اکسیژن میباشد. برای بالا‌بردن نفوذپذیری خاکهای رسی نسبت به آب و بهبود شرایط تهویه در این خاک‌ها راه‌های مختلفی بیان شده است.
متداول‌ترین راه، استفاده از شن برای اصلاح بافت خاک است که طی سال‌های اخیر شدیدا رواج پیدا کرده است. از نظر فنی و اقتصادی هیچ توجیهی برای اصلاح بافت خاکهای رسی با استفاده از دادن شن به این خاک‌ها وجود ندارد. همانطور که دیده میشود طی یک تا دو سال پس از اضافه کردن شن به خاکهای رسی اثری از شن حتی در سطح خاک دیده نمی‌شود.
شن اضافه شده در بین ذرات رس خاک گم میشود. از نظر تعریف بافت خاک به درصد نهایی ذرات معدنی تشکیل دهنده خاک شامل شن (sand)، سیلت یا لای (silt ) و رُس (clay )اطلاق می‌گردد.
تفاوت بین سه کلاس ذرات خاک یعنی شن، سیلت و رس فقط اندازه فیزیکی این ذرات است. در کل، خاک به ذرات کوچکتراز دو میلیمتر گفته میشود. ذرات بزرگتر از دو میلیمتر موجود در خاک جزء خاک به حساب نمی‌آیند.
درصد نسبی هر کدام از این سه گروه ذرات خاک است که بافت خاک را تعیین می‌کند. برای اصلاح و تغییر بافت خاک بایستی با اضافه کردن خاکی که محتوی آن ذره میباشد به خاک باغ اصلی اقدام شود. به عنوان مثال برای اصلاح بافت یک خاک رسی و سنگین بایستی خاک شنی به خاک مورد نظر اضافه شود.
برعکس برای اصلاح خاکهای شنی میتوان از خاکهای دارای درصد زیادی رس استفاده کرد. نکته حائز اهمیت در اینجا مقدار خاکی است که باید برای تغییر یک تا دو درصد شن یا رس به خاک اصلی اضافه شود. مقدار شن مورد نیاز برای اصلاح بافت یک خاک رسی تا عمق نیم متر چند هزار کامیون شن میباشد که اصلا توجیه‌پذیر نیست .
این در صورتی است که تغییر یک تا دو درصدی یک جزء بافت خاک هیچ تاثیر معنی داری بر تغییر ماهیت خاک اولیه ندارد.
با توجه به موارد فوق الذکر و پاره ای موارد دیگر اقتصادیترین راه برای اصلاح خصوصیات نامطلوب یک خاک رسی استفاده از اسید سولفوریک است. با استفاده از اسید سولفوریک به عنوان یک ماده اصلاحی پس از دو تا سه تکرار نفوذپذیری خاک افزایش یافته و مشکل تهویه خاک هم همزمان مرتفع میشود.
با بهبود وضعیت تهویه یک خاک رسی، شرایط رشد و توسعه بخش مهمی از عوامل ایجاد کننده بیماریهای خاکزاد ازبین می‌رود.