تنش شوری

1. تنش شوری Salinity Stress Training Course on Abiotic Stress- Birjand

3. شوري خاك • يكي از مهم ترين محدوديتهاي محیطی توليد محصولات زراعي • فقط 6% از سطح زمين های دنيا دارای پتانسيل توليد محصولات زراعی هستند • تحت تأثير قرار دادن بالغ بر 95 ميليون هكتار از اراضي زراعي جهان • يكي از عمده ترين مشكلات كشاورزي درنواحي خشك ونيمه خشك • نامناسب شدن هر ساله ده هزار هكتار از زمين‏هاي كرة زمين براي كشاورزي علت اصلي افزايش شوري درنواحي خشك ونيمه خشك: • كمبودآب، وجود گرما، اقليم بسيار خشك و شیوه‏های آبیاری نامناسب

4. سطح زمین های شور الف) وضعیت جهان • شوری در یکصد کشور جهان وجود دارد. در چین، هند، پاکستان، ایران، عراق، آمریکا، و استرالیا شوری به طور جدی مساله ساز است. • امروزه بيش از نيمي از زمينهاي فارياب جهان به صورتي تحت تاثير شوري ثانويه، قليائي شدن يا غرقابي قرار دارند. • در حال حاضر 25 درصد از زمین‏های دنيا (900 ميليون هکتار) به نحوی تحت تاثیر شوری قرار دارند. • 50%زمين هاي فارياب در دره فرات در سوريه، 30% در مصر و بيش از 15% در ايران تحت تاثير شوري يا غرقابي است.

7. WORLD DISTRIBUTION OF SALT-AFFECTED AREAS

8. سطح زمین های شور ب) وضعیت شوری در ایران • شوری و تنش حاصل از آن : یکی از مهم‏ترین و رایج‏ترین تنش‏های محیطی محدود کننده تولیدات کشاورزی در کشور ما • در ايران 12 در صد مساحت کشور کشت می گردد که نزديک به 50 در صد متأثر از شوری است. بخش های وسيعی از مناطق حاصلخيز کشور در معرض شوری هستند • سطح نگران کننده مناطق خشک و نیمه‏خشک در ایران= حدود 90٪ کل مساحت کشور • در حال حاضرحدود 15 درصد از زمین‏های ايران تحت تاثیر شوری و قلیائیت می­باشد (وزارت کشاورزی، 1377؛ پسرکلی، 1994). • مساحت کل خاكهاي تحت تاثير شوري =15/5 تا 18 ميليون هكتار، • مقدار زمينهاي فارياب تحت تاثير شوري = 2/2 ميليون هكتار • بیشترین میزان گسترش خاک‏های شور پس از روسیه، هند و پاکستان

10. افزايش شوري آب‏هاي زير زميني در سال‏هاي اخير علت: برداشت بيش از حد آب - ورود آب شور از منابع سطحي • مصرفبیش از 80٪ آب بهره­برداری شده در اکثر مناطق خشک و نیمه­ خشک ایران برای آبیاری • تامين تقريباً نيمي از آب استفاده شده در کشاورزي ايران از آب‏هاي زير زميني تهديد اثرات شوري بر پايداري محصولات زراعي در کشور • شوری در ایران بیشتر ناشی از NaCl • محدود شدن منابع آب شيرين براي مصرف کشاورزي در بسياري از مناطق ايران • گسترش کشاورزي فارياب عمدتاً از طريق مصرف آب شور امکان‏پذير است.

11. خسارت شوري • استفاده از آب‏هایی با شوری تا 11 دسی‏زیمنس بر متر به شکل موفقی در تولید برخی گیاهان زراعی • پائین بودن حد نهايي شوري که محصولات متداول مي‏توانند تحمل کنند • بلا استفاده ماندن اغلب منابع شور با شوري بيشتر از پنج يا شش هزار ميلي‏گرم بر ليتر • امکان استفاده از آب دريا درنواحي ساحلي و يا آب زيرزميني شور در نواحي دروني با شوري‏زداييهزينه‏بر بودن: حدود يک دلار در هزار مترمکعب براي هر 10 ميلي‏گرم بر ليتر نمک خارج‏شده به طريقه اسمز معکوس، يا حدود 2 تا 3 هزار دلار در هزار مترمکعب براي آب دريا

12. فارياب ديم 45/4 31/2 ميليون هكتار 11/2 1/2ميليارد دلار زمين هاي تحت تاثير نمك ارزش درآمد از دست رفته به ازاء واحد سطح • در سطح دنيا سالانه 1/5 ميليون هكتار از كل زمين هاي فارياب (240 ميليون هكتار) به علت شور شدن در مناطق خشك از بين ميرود. • اگر خسارت وارده به صنايع و سيستم هاي توزيع آب در اثر شوري آب را نيز حساب كنيم: • كل خسارت = بيش از 15 ميليارد دلار • خسارت اجتماعي ناشي از شور شدن را نمي توان به صورت كمي بيان كرد. • شوري باعث تغيير شغل يا مهاجرت كشاورزان مي شود.

13. تعریف شوری • تجمع املاح محلول معدنی اضافه (بیش از حد طبیعی) در خاک ها و آبها. • خاک‏های شور: خاکهایی حاوی مقادیر زیادی نمک‏های محلول (مانند نمک­های سدیم، کلسیم، منیزیم، همراه با کلرید، سولفات و بی­کربنات) در آنها وجود دارد. Salt-affected soils can be grouped into: saline soils (EC >4 dS m-1, ESP <15%, pH: 7-8.5) saline-sodic soils (EC 4 dS m-1, ESP >15%, pH ~8.5) sodic soils (EC <4 dS m-1, ESP >15%, pH >8.5, SAR >15)

14. نقش مهم و قابل توجهنوع نمک در میزان شوری • مهمترین یونهایی که می توانند موجب شوری شوند: از کاتیون ها = سدیم، کلسیم، منیزیم، پتاسیم از آنیون ها= کلر، سولفات، HCO3، و نیترات • تحت شرایط خاص عناصری از قبیل بُر، آلومینیم، منگنز، مولیبدن، و آهن می توانند باعث شوری شوند.

15. انواع نمك هاي محلول: • CaCl2 ، MgCl2 ، MgSO4، Na2SO4 ، NaCl ، CaSO4، Ca(HCO3)2، NaHCO3 • در خوزستان : CaCl2 MgCl2 NaCl Ca CaSO4 Mg Na NaHCO3 Ca(HCO3)2 MgSO4 Na2CO3 www.Hortilover.net

16. واحدهای اندازه گیری شوری 1. کل مواد حل شدهTotal Dissolved Solids (TDS) که بر اساس mg.litr-1بیان می شود (یا در موارد نادر بر حسب ppm) 2. ممکن است شوری بر اساس TSC (total soluble cations) و یا TSA (total soluble anions) بیان شود 3. اکی والان در لیتر یا میلی اکی والان بر لیتر 4. mol.litr-1یا در سطح وسیع بر حسب mol.m3 5. بیان بر اساس پتانسیل اسمزی: وقتی پتانسیل در مورد شوری کاربرد دارد که نمک های اعمال کننده آن شناخته باشند. 6. هدایت الکتریکی (EC)که واحد آن mmhos.cm-1یا dSm-1است. (دسی زیمنس بر متر معادل میلی موس بر متر است)

17. بین این واحدها روابط کاملا مستقیمی وجود ندارد، ولی می توان روابط تجربی به دست آورد: • اندازه گیری شوری : آب یا مواد محلول به صورت مستقیم خاک معمولا بر اساس عصاره اشباع خاک (علت: محتوی آب خاک مقدار شوری اندازه گیری شده را تحت تاثیر قرار می دهد) در مواردی هم ممکن است از آب زه کشی برای اندازه گیری شوری استفاده کرد. • برای مطالعه بیشتر شوری، تجزیه شیمیایی آب یا عصاره اشباع خاک جهت پی بردن به نوع نمک ضروری است

18. منابع شوری شور شدن خاک ها می تواند ناشی از موارد زیر باشد: • آبياري: - آبهاي سطحي بصورت رودخانه و نهر نمكهاي محلول مسير را شسته و به آن فاضلابها نيز افزوده مي شود اينگونه آبها بخشي از نمك را به مزارع وارد مي كنند. • آبیاری با آب شور یا آب زهکش، و بالارفتن غلظت يونهاي معدني در خاك در اراضي آبي بعلت استفادة غيرصحيح از آب آبياري و يا كود • تشدید شوری در اثر سنگين بودن بافت خاك و عدم نفوذپذيري • بالا آمدن سطح آب زیرزمینی شور (آب تحت الارض بالا ) • نفوذ آب دریا در اراضی • وجود لايه هاي نمك و انحلال نمکهای طبیعی خاک در آب • رواناب جاده هايي كه از نمك براي ذوب يخهاي سطح آنها استفاده شده اند • آب شور استخراجي همراه با استخراج نفت و گاز • عدم كفايت نزولات آسماني در مناطق خشك، بيابان ها و صحراها لذا نمك ها شسته نمي شوند و از محيط اطراف ريشه دور نمي شوند پس نمك اطراف ريشه تجمع مي يابد.

19. در شرایط زراعی عمدتا شور شدن خاک توسط تبخیر از سطح خاک و تعرق از سطح گیاهان  خارج کردن آب به صورت بخار از خاک  تجمع نمک‏های موجود در آب آبیاری در خاک  تغلیظ محلول خاک • اگر کیفیت آب آبیاری پایین باشد (غلظت بالای نمک‏های محلول) و سیستم زه‏کشی مناسبی برای خارج ساختن نمک‏های تجمع یافته در اثر آبیاری وجود نداشته باشد، تجمع نمک‏ها درخاک و شوری آن می‏تواند به سرعت به سطحی برسد که برای گیاهان زیان آور باشد. • علاوه بر اين، شوري خاك تا حد زيادي تحت تأثير رطوبت و بارندگي قرار دارد.

20. انواع شوری • شوری اولیه: • معمولا در اثر هوادیدگی مواد مادری خاک ها • عدم دخالت بشر در آن • هوادیدگی کانی‏ها:  آزاد شدن نمک‏های موجود در آنها  جابجا شدن نمک‏های محلول با آب  تجمع یافتن در مناطق پست نواحی خشک و نیمه خشک با زه‏کش محدود  تبخیر آب  باقی ماندن نمک‏ها در خاک  شوری

21. انواع شوری 2) شوری ثانویه: • عامل به وجود آورنده: فعالیت های بشری • مثال: آبياري غلط • زراعت آبي و انجام عمليات آبياري در مناطق خشك و نيمه خشك كرة زمين می‏تواند منجر به شور شدن خاك و كاهش توليد شود. • شروع آبياري اراضي زراعي از حدود 2500 سال قبل • افزایش شدید از 30 سال قبل با وقوع انقلاب سبز و گسترش مکانیزاسیون  افزايش توليد محصولات كشاورزي در سطح جهان + افزايش شوري خاك • عملیات اصلاحی آب ها و خاک های شور، کودهای حیوانی، پساب کارخانجات و هرز آب ها، کودهای شیمیایی، فعالیت های معدنی معمولا منجر به شوری ثانویه می شوند.

22. طي عمل آبياري، نمك‏هاي محلول در آب، وارد زمين شده و سپس بدنبال تبخير آب از سطح اين اراضي، نمك‏ها در خاك تجمع پيدا كرده و گياهان را تحت تأثير قرار مي‏دهند. اگر آبي حاوي 500 ميلي گرم در ليتر نمك باشد = دارا بودن 5/0 تن نمك در هر 1000 متر مكعب نیاز گیاهان: بين 6000 تا 10000 متر مكعب آب در هكتار یك هكتار ممكن است 3 تا 5 تن نمك دريافت كند.

23. افزايش جمعيت + تغييرات اقليمي:  افزایش تقاضا براي آب جهت انجام آبياري در مناطق خشك  به مرور افزايش شوري ثانويه در اين مناطق • به خطر افتادن امنیت غذایی ساکنین این مناطق • نکته: • وجود شوري خاك براي مدت زمان طولاني قبل از تكامل نظامهاي كشاورزي موجود • وخیم‏تر شدن اين مسئله با دخالت انسان و انجام غيرصحيح عمليات كشاورزي مانند شيوه هاي نامناسب آبياري • امروزه کنترل شوری ثانویه از اولویت‏های مهندسی زراعی می‏باشد.

25. طبقه بندی گیاهان از نظر واکنش به شوری • شیرین رستglycophytes: • معمولا نمی توانند شوری را تحمل کنند و شوری برای آنها خسارت زا است. • فاقد مكانيسمي كه بوسيله آن پروتوپلاسم در معرض نمك، بتواند از اثرات استرس در امان بماند. • اکثر گیاهان زراعی.

26. میان رست Mesophyte: • هرچند به شوری عکس‏العمل نشان می‏دهند، ولی مقادیر متوسط شوری را تحمل میکنند برخی از گیاهان زراعی مانند چغندرقند و جو و درخت خرما • شورزیست ها halophytes: • معمولا در خاكهاي با تراكم بالا از املاح، رشد مي كنند. • تقسیم به هالوفیت‏های اجباري و هالوفیت‏های اختياري • گیاهان و بوته‏های مناطق کویری و ناحیه‏های ساحلی (Atriplexيا تاحدودي آكاسيا) • دربین گیاهان زراعی مرسوم، گیاه شورزیست نداریم (به جز برخی گونه های محدود ارزن)

27. استفاده از مزایای تولید محصول در شرایط شور • عدم وجود منابع کافي آب با کيفيت مناسب در مکان و زمان مناسب براي برآورده ساختن نيازهاي ما براي آب: • کاربرد گریزناپذیر آب با کيفيت پائين (با درجات مختلف شوري) مي‏شود • آب شور در همه جا به عنوان يک «مصيبت» در نظر گرفته مي‏شود. هرچند نشان داده شده است که آبياري با آب شور مي‏تواند عملاً فوايد اقتصادي مهمي نسبت به آب شيرين به دست دهد (اسکوایرز، 1992). • استفاده از آب شور منابع سطحی و زیرزمینی که برای مصرف انسان مناسب نیستند، یکی از منابع جایگزین برای آبیاری گیاهان زراعی در مناطق خشک و نیمه خشکی که با کمبود منابع آب شیرین مواجه هستند، و یکی دیگر از راهکارهای افزایش کارایی مصرف آب قلمداد می شود.

28. عملکرد بهتر برخی گیاهان در شرایط شوری کم: مثال بارز: پنبه و چغندرقند بیشتر بودن عملکرد این گیاهان زراعیدر آب های لب شور (آبهایی با شوری 2000-5000 mos/cm) • بهتر بودن کیفیت محصولات در شرایط شوری نسبت به شرایط شاهد: در اسرائیل کاهش عملکرد طالبی، خربزه، و گوجه فرنگی از طریق بازارپسندی و افزایش قیمت محصولات تولید شده در شرایط شوری جبران می شود. • مطالعات جديد نشان داده‏اند که آب زيرزميني بسيار شور براي آبياري گياهان زراعي معمول را مي‏توان براي کاشت گياهان متحمل به شوري به کار برد • اهلي‏سازي گياهان شوری‏پسند (هالوفيت‏ها) که در رويش‏گاه‏هاي طبيعي شور و خشک مي‏رويند، آنها را به عنوان گياهان زراعي نامتداولي معرفي خواهد ساخت تا تحت تنش‏هاي محيطي ايجاد شده توسط شوري و خشکي کشت شوند

29. پوشش گیاهی طبيعي کشورهاي خشک و نيمه خشک شامل تعدادي از هالوفيت‏هاي داراي پتانسيل کشاورزي و صنعتي است که مي‏توان آنها را با استفاده از زمین و آب نامناسب براي گياهان زراعي معمول، براي گستره‏اي از محصولات اعم از الياف، علوفه، روغن، دارو، صمغ، سوخت، چوب، ... و حتي غذاي انسان کشت کرد • اين گياهان ممکن است يک جايگزين منطقي براي گياهان معمول در بسياري از کشورهاي در حال توسعه و از جمله ايران که داراي سطح وسيعي از زمین‏های خشک و نيمه خشک در معرض تهديد شور شدن است،به شمار آيند. • نواحي وسيعي وجود دارند که زمین‏های بالقوه سودمند براي رشد هالوفيت‏ها جهت استفاده به عنوان غذاي دام هستند • حتي اين امکان وجود دارد هزاران کيلومتر از بيابان‏هاي ساحلي در کشورهاي در حال توسعه با استفاده از آب دريا براي آبياري گياهان متحمل به شوري به عنوان اراضي جديد کشاورزي عمل کنند

30. کشاورزي شور Saline agriculture • يک ضرورت اجتناب‏ناپذير، به ويژه در نواحي خشک و نيمه خشک • به تازگی مورد توجه قرار گرفته است • لزوم توجه بیشتری به مطالعه کارایی بالای آبیاری با آب شور و آب با کیفیت پائین بوسیله گیاهان، حیوانات و موجودات زنده تحت محیط‏های تنش‏زا و استفاده از این موجودات دارای کارایی بالای مصرف آب (همچون هالوفیت‏ها) برای بازیابی آشیان‏های بوم‏شناختی مناسب و کسب سود اقتصادی بیشتر از محیط‏های نامطلوب بورلاگ و داوسل، 2000: • چرخش به سمت گیاهان زراعی جدیدی که آب کمتری نیاز دارند (و یا واریته‏های پیشرفته)، همراه با تناوب‏های زراعی کارآمدتر و کشت به‏هنگام می‏توانند موجب دستیابی به صرفه‏جویی چشمگیر در مصرف آب شوند

31. شناسایی و معرفی گیاهان زینتی مقاوم به شوری به منظور استفاده از پساب تصفیه خانة آب شرب و پساب فاضلاب در فضای سبز شهری • Identification and introduction of salinity resistant ornamental plants in order to use waste water in urban green space

32. با افزایش فشار بر منابع آبی و کمبود آب شیرین برای سایر مصارف غیر از شرب و بهداشت عمومی، غذای بیشتر، گرایش به استفاده از منابع آب و خاک شور بیشتر شده و تجارب بسیاری هم اکنون در سرتاسر دنیا در مورد استفاده از این منابع نامطلوب وجود دارد. با استفاده مناسب و مدیریت شده از آب­های شور می­توان فراهمی آب برای فضای سبز را افزایش داد، بویژه که مقادیر قابل توجهی از چنین آبهایی در مکان­های مختلف جهان در دسترس می­باشند، از جمله پساب تصفیه خانه­ها، منابع آب شور زیرزمینی و سطحی، و فاضلاب های شهری. برخی مطالعات نیز نشان داده اند که می­توان با اعمال مدیریت صحیح، از آب­های شور به نحو موفقیت­آمیزی برای آبیاری گیاهان استفاده کرد، بدون اینکه تأثیر نامطلوبی بر محصول و یا خاک داشته باشد.

33. از سوی دیگر این امکان نیز وجود دارد که اهلی­سازی گیاهان متحمل به شوری (هالوفیت­ها) که در رویشگاه­های طبیعی شور و خشک می­رویند، آنها را به عنوان گیاهان زینتی جدید و یک جایگزین منطقی برای گیاهان زینتی معمول و شناخته شده معرفی سازند تا تحت آبیاری با آب شور در بسیاری از کشورها از جمله ایران کشت شوند. کاشت این گیاهان با استفاده از آب­های شور برای ایجاد فضای سبز مناطق شهری که به علت کمبود آب بلااستفاده رها شده­اند می­تواند به عنوان رهیافتی پایدار تلقی شود که علاوه بر افزایش فضای سبز و طراوت شهر، می­توانند سبب کاهش فشار بر منابع آب شیرین محدود و استفاده آن برای مردم ساکن این مناطق کمک نمایند

34. بر اساس مطالعات انجام شده در حال حاضر فضای سبز شهر بیرجند 220 هکتار بوده که به 280 لیتر در ثانیه آب نیاز داشته که 116 لیتر آن از طریق 6 حلقه چاه و بقیه از طریق 191 امتیاز انشعاب آب تامین می شود که هزینه آب انشعابات مذکور در ماه حدود 560 میلیون ریال می باشد. بر اساس چشم انداز 1404 و رشد جمعیت شهرستان، فضای سبز شهری به حدود 400 هکتار خواهد رسید که نیاز آبی آن حدود 560 لیتر در ثانیه است. تامین این مقدار آب با توجه به خشکی منطقه و کمبود منابع آب زیرزمینی بسیار دشوار خواهد بود.

35. تامین این مقدار آب با توجه به خشکی منطقه و کمبود منابع آب زیرزمینی بسیار دشوار خواهد بود. از سویی وجود تصفیه خانه فاضلاب با دبی خروجی 200 لیتر در ثانیه و بهره برداری از تصفیه خانه آب شرب شهری با دبی حدود 50 لیتر در چند ماه آینده (که دبی خروجی این تصفیه خانه ها در آینده با توجه به رشد جمعیت وو افزایش مصرف آب شرب و افزایش انشعابات فاضلاب به حدود 480 لیتر در ثانبه خواهد رسید) می تواند در صورت امکان و ملاحظات زیست محیطی منبع مناسبی برای تامین بخشی از آب مورد در فضای سبز شهرستان باشد، امری که در صورت تحقق آن نه تنها مشکلات زیست محیطی دفع پساب در شهرستان حل خواهد شد، بلکه از سرمایه گذاری میلیاردی در زمینه تامین آب جلوگیری کرده و به بهبود سفره های زیرزمینی نیز کمک شایانی می نماید.

36. مرحله اول: • در این مرحله با توجه به منابع و استانداردهای موجود گیاهان زینتی متحمل به سطوح مختلف شوری شناسایی و خصوصیات سازگاری انها به محیط و ویژگی های رشدی آنها به صورت کامل بررسی و ارائه خواهد شد. علاوه براین گیاهان بومی منطقه به خصوص گیاهانی که پتانسیل تبدیل به گیاهان زینتی شدن را داشته باشند نیز بر اساس استانداردهای یاد شده مورد مطالعه قرار خواهند گرفت.

37. مرحله دوم: • در این مرحله با توجه به شوری پس آب تصفیه خانه آب شرب که توسط کارفرما به مجری اعلام می شود، و همچنین شوری پساب فاضلاب شهری و با در نظر گرفتن مطالعات مرحله اوی این فاز، سه دامنه شوری شامل ( 4-2 ، 6-4 و 8-6 دسی زیمنس بر متر) از طریق اختلاط پساب تصفیه خانه آب شرب و پساب فاضلاب شهری تعریف خواهد شد. بر این اساس گیاهان شناسایی شده در مرحله اول و گیاهان موجود در فضای شبز شهر بیرجند در گروههای فوق الذکر قرار خواهند گرفت واز طریق کارفرما به دستگاههای اجرایی مرتبط معرفی خواهند شد.

38. با توجه به نتایج حاصل از انجام این پروژه و بر اساس انتخاب گونه های گیاهی ( از لیست گیاهان معرفی شده در پروژه اول) مورد نظر دستگاههای اجرایی، به منظور مطالعات اکوفیزیولوژیکی و سازگاری منطقه ای با هدف بومی سازی این گونه ها و مطالعه پاسخ این گیاهان به شرایط محیطی موجود، پروژه دیگری طراحی و در صورت تصویب اجرا خواهد شد.