استصلاح الأراضي وطرق غسيل التربة المتملحة

عملية غسيل التربة الزراعية هي عملية إذابة للأملاح المترسبة على سطح التربة نتيجة القيام بعملية الري بواسطة الرش أو التنقيط بمياه تحتوي على نسبة من الأملاح أو تكون التربة ذات محتوى عال من الأملاح وتتلخص هذه العملية بغمر التربة بالماء الصالح للغسيل لعدة أيام متتالية على نحو تزال الأملاح المترسبة في التربة وعلى سطحها، ويتم القيام بهذه العملية في حالة تحديد ذلك في المواصفات الخاصة للمشروع والماء المستعمل في عملية الغسيل لا تزيد نسبة الملوحة فيه على (1000) جزء في المليون. يجب القيام بهذه العملية في الحالات الآتية:

1- استعمال نظام الري بالتنقيط أو الرش.

2- ظهور آثار للأملاح فوق سطح التربة.

حسب عمق طبقات الملح يمكن أن نحدد الأشكال الآتية جدول (1):

جدول (1) نوع السبخات حسب عمق الطبقة

وتتبع طريقتان في الغسل:

1 - طريقة الغمر المستمر :

يضاف الماء على دفعات يومياً حيث يحفظ سطح التربة مغموراً بالماء بصورة دائمة وبحيث يعلو الماء (10-cm 5) فوق سطح الأرض، وتبقى الأرض بحالة صرف مستمر، وذلك عن طريق تعويض الماء المفقود بالرشح أو التبخر ومنع تعرض الأرض للجفاف في أي مرحلة من مراحل الغسيل، وينصح باتباع هذه الطريقة في الظروف الآتية :

أ ـ إذا كانت نفاذية الأرض عالية.

ب ـ إذا كان مستوى الماء الأرضي مرتفعاً وخواصه مالحة.

ج ـ إذا كان معدل التبخر عالياً.

والهدف من الغسل المستمر هو منع التملح الثانوي من مستويات المياه الأرضية تحت المناخ الجاف.

2 - طريقة الغمر المتقطع :

تغمر الأرض بالماء من شبكة أقنية الري، وينصح بالبدء بغسل القطع الواقعة في المنطقة الوسطى بين المصارف أولاً لصعوبة غسل الأملاح منها أكثر من المناطق القريبة أو المجاورة إلى المصارف ، وتنتشر المياه المضافة في الدفعة الأولى وتذيب الأملاح القابلة للذوبان ، ثم تضاف الدفعة الثانية من المياه بعد يومين أو ثلاثة لإزالة المحاليل الملحية من التربة ، وينصح بالانتظار وقتاً كافياً حتى ترشح المياه من التربة، ثم تضاف دفعة جديدة من المياه وهكذا.

وتفضل طريقة الغسل المتقطع تحت الظروف الآتية:

أ- إذا كانت النفاذية بطيئة.

ب- إذا كان مستوى الماء الأرضي بعيداً عن الحد الحرج.

ج ـ إذا كان الماء الأرضي غير مالح أو ذا ملوحة خفيفة.

د- في الأوقات التي يقل فيها التبخر .

ومن مقارنة الطريقتين نجد:

أ ـ إن الغسيل المتقطع للأراضي الملحية يحتاج إلى نصف الكمية من المياه اللازمة لغسيل الأملاح بالمقارنة مع الغسيل المستمر .

ب ـ الغسيل المتقطع يخفض الملوحة في البداية بسرعة وتقل هذه السرعة تدريجياً مع الزمن.

ج ـ إن المدة بين كل غسلتين في حالة الغسيل المتقطع يجب ألا تزيد على المدة التي تسمح بإعادة التملح وتختلف بين عشرة أيام في الصيف إلى خمسة عشرة يوماً في الشتاء، وإذا كانت نفاذية الأرض كبيرة فإن تلك المدة قد تصل إلى شهرين أو ثلاثة أشهر بينما تطول في الأرض ذات النفاذية القليلة حيث قد تصل هذه المدة إلى سنة أو أكثر.

وقد وجد أن الغسل المتقطع مصحوباً بحرث عميق (40cm) واستخدام حراث تحت التربة بعمق (60cm) وعلى مسافات (2m) يُسرع كثيراً بغسل الأملاح من الأرض. ويعتبر الغمر المستمر للمياه أقل فعالية من الغمر المتقطع للأملاح بالانتشار خارج الفراغات المسامية الدقيقة، كما يساعد على تكوين شقوق أو شبه أقنية تسمح للمياه بالعبور خلالها.

تعتبر أفضل مدة لإجراء الغسيل هي المدة التي تكون فيها رطوبة التربة منخفضة ومستوى المياه الجوفية عميقاً، أي في أواخر الخريف وأوائل الشتاء، ولو أن ذوبان الكبريتات يكون أقل في هذه المدّة. وتعتبر مدّة الصيف أقل مُدَد السنة فعالية بسبب فقد الماء بسرعة بالتبخر واحتمال عودة التملح ثانية .

هذا ويمكن إجراء الغسيل في الصيف في حال كون التربة طينية، وتحتوي على كميات كبيرة من كربونات الصوديوم وسلفات الصوديوم، أو إذا رافق عملية الغسل زراعة الأرز . تقسم الأرض المراد غسلها بعد وضع خرائط ملحية وبعد إجراء عملية التسوية لها بدقة (±cm) وبحيث لا يزيد ارتفاع الردم في التسوية على (20cm)، وبحيث يؤمن تزويد كل حوض بالمياه بصورة مستقلة ويجري الغسيل بالتسلسل الآتي:

1 - يجري غمر الأحواض ذات الطبقات الملحية ( سبخات ) في المرحلة الأولى.

2 - يجري غمر السبخات السابقة والأحواض شديدة الملوحة.

3 - يجري غمر الأحواض السابقة مع الأحواض عالية الملوحة.

4 ـ يجري غمر الأحواض السابقة مع الأحواض ذات الملوحة المتوسطة.

5 - يجري غمر كامل الأحواض بما في ذلك الأحواض المالحة.

ويتم الغسيل لكامل المنطقة، ويمنع غسل حقول منفصلة ( أحواض ) في المناطق المالحة، وبعد انتهاء عملية الغسيل وجفاف التربة يتم حرث الحقول من أجل خفض التبخر، ويتم إعادة تسوية الأكتاف وبعد الغسل وبعد انخفاض مستوى الماء الجوفي بمقدار (1m) يجري وضع خارطة ملحية للمساحة المغسولة بأخذ عينات من المياه الجوفية من الآبار في المنطقة، وذلك لتحديد درجة ملوحة المياه. ويجري وضع خارطة ملحية ثانية في الخريف التالي؛ إذ إنَّه يمكن مصادفة بقاء بعض البقع الملحية ذات إنتاج زراعي منخفض وتعالج بإضافة الجبس وبعض المواد الأخرى.

ويجب المحافظة على تركيب فتاتي للتربة في المناطق المغسولة، وذلك بزراعة الأعشاب الرعوية وإضافة الأسمدة العضوية والخضراء وتنتهي عملية الغسل باختيار الأملاح الموجودة في مياه الصَّرْف ومقارنة النتائج مع كميات الأملاح الموجودة في مياه الري وكذلك بأخذ عينات ترابية لاختيار تركيز الأملاح في الآفاق الواقعة بين سطح التربة وأسفل منطقة الجذور النباتية.

آلية الغسل:

1 ـ تذوب كل الأملاح القابلة للذوبان مادام الماء المضاف يكفي لإذابتها.

2 - تُصرف الأملاح الذائبة بالجاذبية الأرضية إلى باطن الأرض ومنه إلى المصارف.

3 - تتغير حالة الاتزان في الكاتيونات المذابة حسب التغير في التركيب الأيوني للمحلول الأرضي، كما قد تتغير تبعاً لذلك نسبة الكاتيونات المدمصة بعضها إلى بعض.

4 - قد يحدث ترسيب لبعض الأملاح في الوقت الذي يحدث فيه إذابة بعض الأملاح مثل ترسيب كبريتات الكالسيوم CaSO4 ويوجد زيادة في كبريتات الصوديوم وأيونات الكالسيوم.

إن الماء عند نفاذة خلال الأرض يحل محل المحلول الأرضي في طبقة سطحية وتحتفظ هذه الطبقة بقدر من الماء يعادل السعة الحقلية ثم تتحرك الزيادة في الماء بعد ذلك لتحل محل المحلول الأرضي في الطبقة التي تليها ، ومقدار الماء الذي يزيد على السعة الحقلية للكتلة الأرضية حتى العمق المطلوب غسيله أو حتى الصرف يترك إلى طبقات الأرض الأعمق أو إلى المصرف. وعملية حلول الماء المضاف محل المحلول الأرضي هي أساس عملية إزالة الأملاح من الأراضي الملحية. وبما أن الماء في طريقه من السطح إلى الأسفل يحمل معه مقادير من الأملاح فالماء يصل إلى الطبقات السفلى ويحل محل المحلول الأرضي في هذه الطبقات وتكون شدة الغسيل مساوية إلى نسبة كمية الأملاح التي تزال من الأرض في عملية الغسيل إلى كمية الأملاح الأصلية. وتتوقف شدة الغسيل على الخواص الفيزيائية للأرض وتركيب الأملاح فيها.

معدل الغسيل:

وهو الوقت اللازم لمقدار الماء الكافي لإزالة الأملاح حتى ينفذ خلال الكتلة الأرضية المراد إزالة الأملاح منها. ويعتمد هذا الوقت على العوامل التي تؤثر في فعالية الغسل. ففي مصر أظهرت التجارب بأن تربة ذات نفاذية جيدة بعمق (40cm) يمكن أن تزال ملوحتها خلال سنة واحدة، وفي الشروط غير الملائمة كتربة ذات نفاذية ضعيفة والمياه قليلة يتطلب إزالة الملوحة وقتاً يعادل (10) سنوات في عمق (60cm).

مقدار الماء اللازم لعملية غسل الأملاح من الأرض:

حاول الباحثون تقدير كمية المياه اللازمة لإزالة الملوحة من وحدة المساحة واختلفت هذه المحاولات بعضها عن بعض، إما بواسطة منحنيات الغسيل وإما بمعادلات تجريبية أو معادلات رياضية ووجد أن العوامل التي يعتمد عليها مقدار كمية الماء متعددة منها:

أ - كمية الأملاح الموجودة في التربة والمياه الجوفية فكلما زادت هذه الأملاح في وحدة المساحة زاد تركيزها، ومن ثُمَّ تزداد كمية المياه اللازمة.

ب - نوع الأملاح الموجودة.

ج - مواصفات مياه الغسيل.

د - نفاذية التربة.

هـ - العمق المراد غسله.

و ـ طريقة الغسيل.

ز - فعالية نظام الصرف.

وكمقياس سريع لتحديد كمية المياه وجد أن وحدة المساحة من الماء تكفي لغسيل (%80) من أملاح وحدة العمق في الأرض، أي إن كل (1cm) من الما يغسل (%80) من الأملاح من كل (1cm) عمق في الأرض. والغسيل المتقطع أكثر فعالية بالنسبة إلى وحدة الماء من الغسيل المستمر وإضافة مياه الغسيل بمعدل أقل من سرعة ترشيح الماء في الأرض من فعالية الغسيل، وعلى هذا الأساس يمكن حساب المياه اللازمة لغسيل الأملاح من منطقة نمو الجذور.

وكلما كان عمق مستوى الماء الأرضي بعيدا كانت الأراضي جافة قبل الغسيل وزادت فعالية الغسيل .

يمكن حساب كمية مياه الغسيل من المعادلة الآتية :

معادلة مخبر الملوحة الأمريكي:

N = D_d / D_i = EC_i / EC_d m³ / hec

حيث :

N: كمية الماء اللازمة لعملية الغسيل.

D_d : عمق ماء الصرف.

D_i : عمق ماء الري.

EC_i : الناقلية الكهربائية لمياه الري .

EC_d : الناقلية الكهربائية لمياه الصَّرْف .

أو يمكن حساب كمية مياه الغسيل من المعادلة الآتية :

y=n₁*n₂ *n₃ * X400+100

y : عمق مياه الغسيل بـ ( mm ) .

n₁ : عامل التركيب أو القوام ويراوح بين (2-5) .

n₂ : عامل سطح المياه الجوفية ويراوح بين (3-1) .

n₃ : عامل ملوحة المياه الجوفية ويراوح بين (3-1) .

X : المستوى الوسطي للأملاح بالمئة في عمق (2m).

ويمكن أن تعطى علاقة تركيز الأملاح في التربة حسب العلاقة :

Sd = 400 * n * X ±100

حيث:

Sd : مقدار الماء اللازم للغسيل معبراً عنه بعمق الماء بالمليمتر.

X : متوسط النسبة المئوية للأملاح في الأرض بعمق (2 – 1m ) .

n : معامل يتوقف على درجة نفاذية الأرض وعمق الماء الأرضي وقوام الأرض ويبلغ في الأراضي الرملية (0.5).

وتدل الخبرة في جمهورية مصر العربية على أنه يلزم نحو (m³ /hec 20000) متر مكعب من الماء للهكتار لإزالة الأملاح بنسبة (%2.3).

يحسب مقنن الغسيل في أغلب الأحيان لاستصلاح التربة على عمق واحد متر ، ولكن التجربة أظهرت أن استصلاح التربة بشكل جذري يجب ألا يقتصر فقط على العمق الفعال وإنما يجب استصلاح عمق معين من الصخر الأم، وعلى المدى البعيد تحلية طبقة معينة من الماء الجوفي المالح . ويحسب مقنن الغسيل خلال مدة الاستصلاح مضافاً إليها الاستثمار من (3-5) سنوات، على أن يضمن لنا استصلاح التربة على عمق (3-4 m) ومن أجل ضمان عدم التملح الثانوي أو انتكاس التملح.