الأراضي الحامضية 

إعداد: د. اسراء مصطفى المشهور 

دكتوراه في العلوم الزراعية، متخصصة في علوم التربة وتغذية النبات، باحثة ورئيسة قسم التربة وتغذية النبات في الهيئة العامة للبحوث العلمية الزراعية، عضو فريق أبحاث الزراعة والأمن الغذائي في المركز الأكاديمي لدراسات التنمية والسلام (ACDP)، لها العديد من الأبحاث والدراسات العلمية المنشورة في المجلات والمؤتمرات الدولية. 

تحميل الملف

كلمات مفتاحية:

التربة، الهيدروجين، درجة الحموضة، النمو النباتي، العناصر المغذية، الكلس

المحتويات:

• مقدمة
• حموضة التربة والنمو النباتي
• مبدأ الاستصلاح

1. مقدمة:

إن من أكثر المعضلات إلحاحاً على الإنسان هي كيفية توفير احتياجات العالم من غذاء وكساء، وما يستتبع ذلك من توفير إمدادات كافية من الموارد الطبيعية خاصة الأرض والماء، وبالتالي توفير تغذية ملائمة للأعداد المتزايدة لسكان المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية في غضون الثلاثين سنة القادمة. وتقدر منظمة الأغذية والزراعة (الفاو) الحاجة إلى موارد أرضية تقدر بحوالي 200 مليون هكتار كأراضي زراعية جديدة لإنتاج المحاصيل المختلفة، ولا يتوفر من هذه المساحة سوى 93 مليون هكتار فقط، والتي يمكن استخدامها في التوسع الزراعي. وللأسف فإن الجزء الأكبر من هذه المساحة مشغول حالياً بالغابات التي يجب علينا الحفاظ عليها للمحافظة على التوازن البيئي والمناخ العالمي للكرة الأرضية كلها. وإذا أضفنا لهذه المشكلة العويصة حقيقة حزينة أخرى وهى تدهور الأراضي الزراعية الخصبة سواء نتيجة للنحر أو التمليح أو التلوث في معظم أراضى بلاد المناطق الجافة وشبه الجافة مما يحفز الإنسان لضرورة إيجاد مصادر بديلة من المياه والأراضي لزراعة المحاصيل وزيادة الغطاء النباتي، أي يجب استمرارية التوسع الأفقي والرأسي واستخدام الموارد غير التقليدية للمياه والحفاظ على ما هو متاح منها فعلاً.

ولكن عند محاولة الإنسان مواجهة مشكلة الأراضي القابلة للزراعة والعمل على توسيعها اصطدم بالعديد من مشاكل الترب ومنها:

عيوب طبوغرافية

عيوب كيمائية

عيوب فيزيائية

عيوب حيوية

الترب المنهكة

وتشكل الترب الحامضية جزء من اهتمام الإنسان بهدف توسع رقعة الأرض المزروعة لتأمين الطلب المتزايد لإنتاج الغذاء .

الترب الحامضية

هي الترب التي تتميز بارتفاع تركيز شوارد الهيدروجين فيها سواء في محلولها أو في معقد امتزازها كما يرتفع محتوى شوارد الألمنيوم وترتبط وفرة هذه مع زيادة الهطل وارتفاع نسبة الحموض الناتجة عن تفسخ المخلفات النباتية .

وبما أن الهيدروجين يحتل في هذه الترب نسبة قد تكون كبيرة في معقد الامتزاز وهذا يعمل على إفقار المعقد بالقواعد والقواعد الترابية وعناصر التغذية النباتية الرئيسية والتي تضم الكالسيوم والمغنيزيوم والبوتاسيوم .وتوجد هذه الترب عادةً في المناخات المطيرة بحيث تكون كمية الهطول أعلى من كمية البخر.

معامل الترطيب = كمية الهطل السنوي / كمية البخر والنتح < 1

وفي سوريا تشغل هذه الترب مساحة لا بأس بها في الجبال الساحلية وغرب حمص وتصادف في محافظة القنيطرة وفي غرب محافظة درعا وفي ظهر الجبل في محافظة السويداء .

نشوء حموضة التربة

إن أهم عامل لنشوء حموضة الأراضي في الظروف الطبيعية وعلى مدى طويل من الزمن هو الماء الراشح خلال التربة الذي يزيل القواعد المختلقة ويستبدلها بالهيدروجين ففي أراضي المناطق الجافة لا ترشح إلا كميات قليلة خلال التربة وتتوفر كميات كبيرة نسبياً من القواعد فيها مما لا تسمح الظروف الطبيعية بنشوء أراضي حامضية ولكن بزيادة كمية الأمطار الهاطلة تقل محتويات التربة من الأملاح الذائبة وتفقد التربة كربونات الكالسيوم والجبس التي فيها وذلك يمكن زيادة هطول الأمطار وعلى مدى طويل من الزمن الوصول إلى حد يزيد معه معدل فقد القواعد من التربة عم معدل تحررها من معادن التربة المختلفة وتصبح التربة حامضية .

ويبدو واضحاً أن زيادة معدل الأمطار السنوي يسبب انخفاض قيمة PH التربة بمعنى ازدياد تركيز أيون الهيدروجين في التربة وارتفاع حموضتها. ولما كان الماء يدخل في تفاعلات التحلل المائي المختلفة لذا فالهيدروجين الناتج عن هذه التفاعلات يحل محل الكاتيونات المدمصة على سطوح الغرويات ويصبح عند إذ مدمصاً وفي حالة توازن مع الهيدروجين في المحلول الأرضي وكلما ازداد تشبع التربة بالهيدروجين كلما ازداد تركيز أيون الهيدروجين في المحلول الأرضي وقل رقم PH التربة.

ليس الماء المصدر الوحيد للهيدروجين في التربة فقد يفرز من الجذور في التفاعلات التبادلية والتي تحدث لحصول النبات على العناصر اللازمة له كما ينتج عن الأحماض الذائبة في التربة إذ أن كميات كبيرة من الأحماض العضوية تنتج عن الكائنات الحية الدقيقة والنباتات. وتنتج بعض الأحماض الأخرى كحمض الآزوت وحمض الكبريت عن الكائنات الحية الدقيقة أو عن بعض تفاعلات الأكسدة أو عن إضافة بعض الأسمدة الصناعية كسلفات الأمونيوم .

ولا يجب إغفال أثر أيون الألمنيوم في هذا المجال فتحت الظروف الحامضية يكون الألمنيوم في حالة ذائبة وتحتوي التربة على هيدروجين وألمنيوم مدمصين ومن الوقائع المسلم بها أن سيليكات الطين تصبح غير ثابتة وعن تشبعها بالهيدروجين وأن الهيدروجين المدمص على سطوح سيليكات الطين يتحول خلال زمن بسيط نسبياً إلى ألمنيوم مدمص نتيجة لعملية انتشار تبادلي بين الهيدروجين المدمص والألمنيوم الداخل في تركيب معادن سيليكات الطين ويعمل الألمنيوم الموجود في المحلول الأرضي على زيادة حموضة التربة عن طريق تحلله المائي مكوناً هيدروكسيد ألمنيوم غير متأين وأيونات الهيدروجين .

2- حموضة التربة والنمو النباتي :

يتأثر النمو النباتي بعوامل كثيرة يتصل بعضها برقم الـ PH . فعند نشوء حموضة التربة أو عند معادلة الحموضة في التربة تتغير عوامل كثيرة في البيئة الأرضية يكون البعض منها محدداً للنمو النباتي أو ذا تأثير بالغ عليه. وفيما يلي تأثير بعض ظروف الأراضي الحامضية المؤثرة على النمو النباتي :

1 – تأثير ايونات الهيدروجين:

أدت معرفة التأثير المفيد للجير في الأراضي الحامضية الى افتراض أن الأحماض في الأراضي الحامضية مضرة وذات تأثير سام على النبات وان معادلة الجير لهذه الأحماض يزيل هذا الأثر . وقد بينت نتائج التجارب أن هذا الافتراض غير صحيح فقد وجد أن النبات ينمو نموا مرضيا في محاليل غذائية تقل فيها قيم الـ PH لها عن قيم PH التربة . بمعنى أن تركيز الهيدروجين غير مضر للنبات . كما ان قيم العصارة النباتية حسب small قلما ترتفع إلى قيمة PH الأراضي الحامضية التي لا تستفيد من إضافة الجير مما يدل على ان الأنسجة النباتية تتحمل نفس درجة الحموضة الموجودة في التربة أو أكثر منها .

          2- تأثير الألمنيوم والمنغنيز :

من المعروف بأن كميات الألمنيوم والمنغنيز الذائبة في المحلول الأرضي تزداد كلما زادت الحموضة في التربة . يكون الألمنيوم الذائب في هذه الحالة ساما لمعظم النباتات النامية تحت هذه الظروف . فقد وجد أن إضافة الألمنيوم إلى المحاليل الغذائية بكمية لا تزيد عن 1 PPM ذو تأثير كبير على إضعاف النمو النباتي . إن تركيز الألمنيوم في المحلول الأرضي بعد إزاحته من الأراضي الحامضية الشديدة مساو أو أكبر من التركيز اللازم لإحداث الأثر الضار على النمو النباتي .ويشابه أثر المنغنيز السام على النمو النباتي أثر الألمنيوم ولو أن بعض النبتات أكثر تحملا لأثر المنغنيز من غيرها . فمثلا وجد أن المنغنيز بتركيز 1-4 PPM في المحاليل الغذائية أضعف إنتاج الشعير وفول الصويا بينما تحملت نباتات الذرة ما يزيد عن 5PPM بدون أن يتأثر الإنتاج .

          3 – أثر رقم الـ PH على الإفادة من العناصر الغذائية :

•  الفوسفور :

هناك علاقة وثيقة بين شكل أنيون الفوسفات السائد ورقم PHالوسط وتوجد الفوسفات في التربة على ثلاثة أشكال هي : فوسفات أحادية التكافؤH2PO4^– وفوسفات ثنائية التكافؤ HPO4^—وثلاثية التكافؤPO4^— ويتوقف على رقم ال PH شكل أو آخر من هذه الأنيونات ففي رقم الPH بين 4-9 توجد الأنيونات أحادية وثنائية التكافؤ ويكون الأنيون بأعلى تركيز له عند رقم PH=4وينخفض هذا التركيز بارتفاع درجة الPH حتى تصل الصفر عند PH=9ويكون تركيز الأنيون الثنائي في المدى المذكور بعكس تركيز اذ يظهر عند رقم مساو إلى 4ويصل ذروته عند PHمساو 9 ويتساوى تركيز الأيونات الأحادي والثنائي تقريبا عند رقم مساو 7.2 ويظهر الأيون الثلاثي من الفوسفات بين 9-10 ويعد الأيون أكثر إفادة للنبات نوعا ما من الأيون الثنائي ولو أن ذلك مرتبط بوجود أو غياب الأيونات الأخرى كالحديد والألمنيوم

والكالسيوم التي تؤثر في قابلية إفادة هذه الأيونات للنبات

• الكالسيوم :

لقد بين فيما سبق أن الكالسيوم المتبادل  يفقد من الأراضي  الحامضية بالرشح . لذا فالكميات اللازمة منه للنمو النباتي تقل وتظهر أعراض نقص الكالسيوم على النبات .

• العناصر الصغرى :

يحوي المحلول الأرضي للترب الحامضية كميات كبيرة من الحديد والمنغنيز بحالة ذائبة وكلما انخفض رقم الحموضة زادت هذه الكميات . ولكن في حال ارتفاع رقم الحموضة بإضافة الجير كمصلح فا ن هذه العناصر تتحول لأشكال غير ذائبة وغير مفيدة للنبات وتظهر إعراض النقص في حال أصبح رقم الPH متعادل أو أ كثر .

ويتأثر كل من عنصري النحاس والزنك بنفس الطريقة بارتفاع رقم ال PH وتقع النقطة الحرجة حوالي PH= 7 حيث تقل إفادتهما للنبات فوق هذا الرقم من الـ PH

4- أثر رقم الحموضة على النشاط الحيوي في التربة:

تتأثر كائنات التربة الحية بتغيرات رقم الحموضة في المحلول الأرضي . فالبكتريا والأكتينومايسس تقل ويتوقف نشاطها عندما ينخفض رقم الحموضة عن 5.5 بينما لا يتأثر نشاط الفطريات بهذه الحموضة .

وتكون الكائنات الحية الدقيقة التي تحول الأمونيوم إلى نتريت ومن ثم إلى نترات حساسة للحموضة . فإنتاج النترات في الأراضي الحامضية الشديدة يعتمد جزئيا على الأقل على تحلل الحبيبات المعدنية التي تحرر القواعد وهذه من شأنها جعل مساحات صغير ة من الترب الحامضية خفيفة إلى معتدلة . ولا تعمل البكتريا المثبتة للنتروجين الجوي مثل الازوتوباكتر بصورة جيدة فيما إذا قل رقم الPH عن 6 . كما أن بعض البكتريا المتعايشة تتأثر بدرجة كبيرة بالحموضة المعتدلة والشديدة .

ورغم أن عمليتي النترتة والنترجة لا تسيران بشدة في الأراضي إلا إذا زاد رقم الPH عن 5.5-6فان عمليات تكون الأمونيوم والتحلل وغيرها تسير بشدة في كبيرة حتى في رقم PH أقل من ذلك. وذلك بسبب قيام الفطريات بالتحلل الأنزيمي تحت هذه الظروف .وبذلك يتمكن النبات النامي في الأراضي الحامضية الشديدة من الحصول على النتروجين على شكل امونيوم. ويمكن للبكتريا المؤكسدة للكبريت أن تعمل في كل من الأوساط لشديدة الحموضة والمعتدلة .

أسباب عدم نمو النباتات في الأراضي الحامضية :

هناك العديد من العوامل التي تصحب وجود الحموضة تؤدي في النهاية الى ضعف او انعدام نمو النباتات فيها وأهم هذه العوامل ما يلي :

• تأثير الاختلاف في رقم الحموضة على نفاذ الكاتيونات المختلفة خلال الأغشية النباتية.
• دخول الحمض إلى جذور النباتات من المحاليل الحمضية المحيطة بها.
• منع حدوث العمليات الأنزيمية نظرا لحساسية الأنزيمات الشديدة لتغيرات رقم الPH.
• يدخل النتروجين إلى النباتات في معظم الأحوال على صورة نترات ويتحول إلى أمونيوم قبل وصوله إلى الساق وأي اضطراب في هذه العملية بسبب حموضة التربة يؤثر بلا شك في قدرة النبات على تكوين الأنسجة الخضراء .
• اضطراب التوازن الأيوني بين المواد المعدنية التي تمر خلال الجذر وتأثير ذلك على العلية البنائية داخل جسم النبات .
• التأثير السام الذي يحثه ايون الألمنيوم وذلك في حالات الحموضة الشديدة .

تحمل النباتات للحموضة :

يعود توزع النباتات تحت الظروف الطبيعية إلى قابليتها لأن تعيش تحت هذه الظروف أكثر مما يعود إلى البيئة التي تنمو فيها هذه النباتات هي أفضل بيئة . فانتشار بعض النباتات الطبيعية في بعض المناطق وتحت ظروف بيئية معينة هو نتيجة تحملها لهذه الظروف . فالنباتات التي تتحمل الحموضة الأرضية يمكن أن تعيش وتنمو بصورة جيدة في أراضي حامضية مستصلحة بإضافة الجير . كما أن بعض النباتات التي تنو في بيئة صحراوية يمكن إن تنمو بصورة جيدة في ظروف مناخية رطبة وحارة .

وتتحمل النباتات الحموضة بدرجة أكبر في حال توفرت العناصر الغذائية لها في هذه الأراضي . ويكون نموها في الأراضي خفيفة الحموضة بصورة أفضل في الظروف المتعادلة أو المائلة إلى القاعدية .

يبين الجدول التالي تحمل بعض النباتات للحموضة :

3 – مبدأ الاستصلاح :

يتلخص مبدأ الرئيس باستصلاح الترب الحامضية بإزاحة الهيدروجين من معقد الامتزاز وإحلال الكالسيوم مكانه وبذلك ترتفع نسبة التشبع بالقواعد ويتوافر الكالسيوم العنصر الغذائي المهم ويتعادل رقم هيدروجين التربة وينخفض تركيز بعض العناصر الصغرى الذائبة التي قد توجد بنسبة عالية في الظروف الحامضية كما تتحسن الخصائص الفيزيائية بالتربة وبخاصة البنية وما يتعلق بها من تحسن في الخواص المائية والهوائية وبالتالي الغذائية للتربة.

أنواع المصلحات للترب الحامضية :

يعتبر كربونات الكالسيوم ( الجير) هو المصلح الرئيس للترب الحامضية وتختلف كميته حسب درجة حموضة تلك التربة أو تركيز الهيدروجين فيها وبخاصة الممتز منه أو يمكن تحديد كمية الجير اللازمة استناداً إلى رقم هيدروجين التربة الملحي أو استناداً إلى عدد ميلي مكافئات الحموضة الهيدروليتية الناتجة عن معاملة التربة بمحلول لملح قوي هو خلات الصوديوم تختلف احتياجات الترب الحامضية للجير أو الكلس حسب تركيبها

وكمية الكلس اللازمة لمعدلتها بشكل تام ويتم ذلك من تحديد محتوى هيدروجين الحموضة الهيدروليتية الناتجة عن معاملة التربة بمحلول لملح خلات الصوديوم ومعايرة حمض الخل الناتج ويتم الحساب حسب المعادلة التالية

Caco₃ = 0.050 . H . L . D

حيث 0.050 وزن الميلي المكافئ Caco₃ مقدراً بالغرام

H  :  عدد ميلي مكافئات هيدروجين الحموضة الهيدروليتية في 100 غ تربة

L   :  عمق طبقة الحراثة وتعد هنا 20 سم

D  :  الكثافة الظاهرية أو الوزن الحجمي للتربة غ/ سم3

تنحل كربونات الكالسيوم في الوسط الحامضي مكونة بيكربونات الكالسيوم حسب المعادلة التالية:

CaCO₃ + H2CO₃→Ca(HCO₃)₂

ويتم تفاعل تبادلي بين الكالسيوم المتحرر أو الذائب من بيكربونات الكالسيوم والهيدروجين الممتز على السطوح الغرويات وذلك حسب المعادلة التالية :

SOIL)=2H +Ca(HCO₃)₂→SOIL)=Ca+H₂CO₃

وهنا يشغل الكالسيوم المواقع التي كان يشغلها الهيدروجين في معقد امتزاز التربة وتزداد نسبة التشبع بالقواعد ويرتفع رقم حموضة التربة ليقترب من التعادل وبما أن الترب الحامضية تنتشر عادةً في ظروف مناخية رطبة لذلك فإن غسلها أو ريها بعد إضافة الجير لا مبرر له لأن رطوبة التربة عادةً ما تكون كافية لإتمام التفاعل بصورة مقبولة .

العوامل المؤثرة في كمية الكلس اللازمة لاستصلاح الترب الحامضية 

• خواص التربة وتشمل النسيج والبناء وكمية المادة العضوية ورقم ال PH

وتقسم الترب استناداً إلى رقم حموضتها في المستخلصات أو المعلقات الملحية إلى درجات تتناسب مع احتياجاتها لإضافة الكلس وذلك حسب الجدول :

ويبين الجدول التالي العلاقة مابين رقم ال PHونسيج التربة

لقد تم حساب معطيات الجدول السابق استناداً إلى PH الملائم لمعظم المحاصيل النباتية وهو يتراوح بين 5.6 – 5.8 للمستخلصات الملحية و 6 -6.5 للمعلقات المائية إذا أردنا حساب مقنن الجير بدقة أكبر فيجب تحديد

• النباتات المراد زراعتها
• طول الدورة الزراعية
• نوع الكلس المراد استعماله وتركيبه الكيمائي
• نعومة حبيبات المركب الكلسي

أثر إضافة الكلس إلى التربة :

1. تأثير فيزيائي :

يعمل الكالسيوم عند إضافته إلى التربة علة تجميع التربة الدقيقة فيساعد على تحسن حركة الماء والهواء في التربة وإعطاء التربة البناء الحبيبي المرغوب به. ويؤثر بشكل غير مباشر عن طريق تشجيعه للكائنات الحية المحللة للمادة العضوية وبالتالي تسهم في تكوين الدبال وما لذلك من دور هام في تحسين خواص التربة الفيزيائية والكيمائية والحيوية .

2 – تأثير كيمائي :

يرافق ارتفاع رقم PH التربة بإضافة الكلس من 5 مثلا إلى رقم PH 6.5 مثلا تغيرات كيمائية مهمة يمكن تلخيصا بما يلي :

• خفض تركيز ايونات الهيدروجين ورفع تركيز ايونات الهيدروكسيل .
• التخفيف من ذوبانية عناصر الحديد والألمنيوم والمنغنيز .
• زيادة قابلية الاستفادة من الفوسفات والمولبيدات
• زيادة تركيز الكالسيوم والمغنيزيوم المدمص وبالتالي زيادة النسبة المئوية لتشبع القواعد

ولذلك أهميته من ناحية توفر العناصر الغذائية للنبات وإزالة الأثر السام لبعض العناصر .

• تأثير بيولوجي :

للكلس تأثير مشجع ودافع للكائنات الحية في التربة وبالتالي زيادة تحلل المادة العضوية وتوفر النتروجين  في التربة . فدفع العمليات الأنزيمية يشجع تكون الدبال ويعمل على إزالة بعض النواتج الوسطية التي قد يكون لها أثر سام على النباتات النامية . ومن ناحية أخرى يسرع الكالسيوم برفعه لرقم ال PH من عمليات تكوين الأميدات وتكوين الأمونيوم وأكسدة الكبريت . كما ينشط إضافة الكلس البكتريا المثبتة للنتروجين الجوي هوائيا والبكتريا العقدية على جذور البقوليات . ونظرا لحاجة البكتريا التي تقوم بعملية النترجة إلى الكالسيوم فان إضافة هذا العنصر يزيد من سرعة عملية النترجة .

زيادة إضافة الكلس :

تعني زيادة إضافة الكلس إضافة المركبات الكلسية بحيث ترفع رقم الPH إلى حد أعلى مما يتطلبه النمو الجيد للنبات ونتج عن هذه الزيادة تضرر النبات التي لا تستجيب لإضافة الكلس وخاصة في الفصل الأول الذي يعقب إضافة الكلس .ويكون الضرر الناتج عن زيادة الكلس اكبر في الأراضي الرملية قليلة الاحتواء على المادة العضوية منه في الأراضي ثقيلة القوام بسبب الفعل التنظيمي في الأراضي ثقيلة القوام .

ويتلخص الأثر السيء لزيادة إضافة الكلس :

• قلة قابلية الاستفادة من عناصر الحديد والمنغنيز والنحاس والزنك
• قلة قابلية الاستفادة من الفوسفات لتشكل معقدات وفوسفات الكالسيوم غير الذائبة .
• قلة امتصاص واستعمال البورون من قبل النبات
• تغير رقم الPH الكبير في التربة .

.قراءة المزيد وتحميل المقالة