پنج عامل را درتعیین مطلوب بودن آب آبیاری می‌توان درنظرگرفت. این پنج عامل را می‌توان بصورت زیرخلاصه کرد.
1- ترکیب شیمیایی آب
2- محصول تحت آبیاری
3- خاک تحت آبیاری
4- آب وهوا
5- مدیریت آبیاری وزهکشی
1- ترکیب شیمیایی آب آبیاری
بطورکلی کیفیت آب آبیاری را می‌توان با توجه به دو عامل اصلی زیر تعیین نمود.
الف: مقدار کل املاح محلول:
که برحسب گرم برلیتر یا میلی اکی والان برلیتر بیان می‌شود. مقدار کل املاح محلول را می‌توان بوسیله هدایت الکتریکی نیز اندازه گرفت.
ب: ترکیب یونی آب آبیاری:
برای تعیین کیفیت آب بایستی علاوه برغلظت کل املاح محلول، ترکیبات آنیونی وکاتیونی موجود درآب آبیاری را نیز تعیین نمود. نسبت بعضی از یونها نیز درتعیین کیفیت آب مؤثراست. که درفصل پنجم به تفصیل بیان شده است. فقط درشرایط خاص بایستی مقدارعناصرکم مصرف را درآب آبیاری تعیین نمود.
2- محصول تحت آبیاری
با توجه به اینکه مطالب بیان شده درکتاب راجع به تعیین کیفیت آب جهت مصارف کشاورزی میباشد. بنابراین محصول یکی از مهمترین عواملی است که بایستی درنظرگرفته شود. ارزیابی آب بایستی براساس مقاومت محصولات یا یک محصول خاص به مقدارکل نمک ویا یک یون خاص صورت گیرد. مقاومت یک محصول به شوری خاک درحقیقت نشان می‌دهد که کاهش مقدارعملکرد نسبت به حالتی که شرایط شوری وجود ندارد چقدر است.
درایالات متحده 50 درصد کاهش عملکرد درمحصولات زراعی وعلوفه ای مربوط به کم بودن مقاومت این محصولات نسبت به شوری است. درهلند والجزایر این کاهش عملکرد بین 20تا25 درصد است. (50 درصد کاهش عملکرد درایالات متحده با توجه به اینست که میزان شوری درانتهای منطقه ریشه اندازه گیری می‌شود درحالی که درهلند شوری درلایه بالای سطح خاک اندازه گرفته می‌شود) (جدول 1-4).
جدول 1-4: مقاومت برخی محصولات را نسبت به شوری درسه منطقه نشان می‌دهد.
هلند
(g/I) شمال آفریقا
(EC mmhos/cm) آمریکا
(EC mmhos/cm) محصول
13
14
10
-
-
4 17
-
12
14
12
7
4 18
16
16
14
12
5/7
3 جو
چغندرقند
پنبه
گندم
یولاف
ذرت
لوبیا
3- خاک تحت آبیاری
رفتارخاکی که با آب شور درارتباط است بستگی به خصوصیات فیزیکی اولیه خاک وهم چنین مقدار نمک موجود درخاک دارد. یکی از عواملی که می‌تواند روی ظرفیت جذب بوسیله خاک تأثیربسزایی بگذارد مقداررس موجود درخاک است.
سطح آب زیرزمینی نیز یکی از عواملی محسوب می‌شود که روی توزیع املاح درپروفیل خاک می‌تواند مؤثرواقع شود. ترکیب شیمیایی اولیه خاک پروسه های تبادلی درهنگامی که آب وخاک با هم درتماس اند را می‌تواند تحت تأثیرقراردهد.
استفاده از آب شوردریک خاک که شور نیست می‌تواند سبب شورشدن خاک را با گذشت زمان فراهم آورد. درحالی که استفاده از آبی با همین کیفیت دریک خاک شوردرصورتی که شرایط زهکشی مناسبی داشته باشد می‌تواند موجب کاهش املاح موجود درخاک گشته وشوری خاک را کاهش دهد. خاک های مختلف دارای نفوذپذیری متفاوت هستند. اگر دراین خاکها از آبی با کیفیت یکسان ویکنواخت استفاده کنیم بطبع میزان شورشدن خاکها با هم بسیارمتفاوت خواهد بود اگرچه آبی که درهمه خاکها مورد استفاده قرارگرفته است یکسان میباشد.
4- آب وهوا
تبخیروتعرق وبارندگی دوعامل آب وهوایی هستند که درتعیین کیفیت آب مؤثرند. مقدارآب مورد استفاده درطول دوره رشد محصول بستگی زیادی به مقدارتبخیروتعرق دارد که آن نیز به نوبه خود روی رژیم آبیاری وهمچنین دینامیک حرکت املاح درپروفیل خاک تأثیربسزایی می‌گذارد.
مقداروتوزیع بارندگی دومین عامل آب وهوایی محسوب می‌شود که بایستی به آن توجه خاص داشت. وقتی که میزان بارندگی درطول فصل رشد گیاه بطوریکنواخت توزیع شده باشد، این توزیع یکنواخت باعث رقت محلول خاک می‌گردد ولی باعث آبشویی املاح پروفیل خاک نخواهد شد ولی اگر همین مقدار بارندگی دریک دوره کوتاه باریده شود اسباب آبشویی املاح از پروفیل خاک را فراهم خواهد ساخت.
5- مدیریت آبیاری وزهکشی
روش آبیاری مورد استفاده درمزرعه می‌تواند روی تجمع املاح درخاک ویا گیاه مؤثر واقع شود. کاربرد آب درمقادیرکمتر ازحد مورد نیاز گیاه باعث تجمع املاح درمنطقه ریز وسفر خواهد شد. ولی اگر آب به مقداربیشتر از حد مورد نیاز گیاه مصرف شود باعث شستشوی املاح وخروج آن از منطقه ریز وسفرمی شود.
عدم زهکشی کافی وسطح آب زیرزمینی بالاباعث صعود کاپیلاری آب تحت الارض شده وشوری خاک را افزایش خواهد داد.
استفاده از آبهای نسبتاً شوردرآبیرای شیاری تأثیرسوء زیادی روی رشد گیاه نخواهد گذاشت. ولی اگر همین آب با همین کیفیت درآبیاری بارانی مورد استفاده قرارگیرد موجبات کاهش عملکرد محصول را فراهم می‌سازد.
ارزیابی کیفیت آب آبیاری
از جایی که انواع مختلف آب جهت آبیاری مورد استفاده قرارمی گیرد، پس لازم است که سیستم خاصی از استاندارد کیفیت آب برقرارشود. زیرا آبی که برای مصارف صنعتی، مصارف بهداشتی و... مورد استفاده قرارمی گیرد مناسب برای آبیاری نیست.
برای ارزیابی کیفیت آب آبیاری بایستی موارد زیردرنظرگرفته شود:
1- شوری (غلظت کل املاح محلول)
2- نسبت سدیم به سایر کاتیونها
3- غلظت کربنات وبی کربنات
4- غلظت بور، کلروسایر عناصرسمی
بطورکلی ارزیابی وارائه نوعی طبقه بندی آبیاری که درهمه مکانها وتحت همه شرایط مورد استفاده قرارگیرد امکان پذیرنیست. بنابراین دراینجا تحلیل ومقایسه ای از بعضی از روشهای طبقه بندی کیفیت آب موجود را ارائه می‌دهیم ونشان می‌دهیم چگونه می‌توان از این روشها استفاده کرد.
الف ـ خطرشوری (غلظت کل املاح محلول)
برای تعیین مقدارشوری آب آبیاری دو روش معمول وجوددارد که درزیربه آنها می‌پردازیم:
1ـ کل نمکهای محلول TDS
کل نمکهای محلول یا مقدار باقیمانده خشک را می‌توان درصورتی که آب آبیاری فاقد بی کربنات باشد به سادگی با تبخیرحجم معینی از آب واندازه گیری وزن املاح باقیمانده تعیین کرد. درآبهایی که مقدار قابل توجهی بی کربنات وجوددارد بااستفاده ازاین روش ممکن است تنها نصف وزن بی کربناتهااندازه گیری شود. چراکه حدودنیمی ازبی کربناتها دراثر حرارت ازبین رفته ومقدارTDS بدست آمده بامقدارواقعی آن متفاوت خواهدبود. کل نمکهای محلول یا مقدارباقیمانده خشک برحسب میلی گرم در لیتر(mg/I)ویا قسمت درمیلیونppm)) بیان می‌شود.
غلظت املاح محلول درآب باران کمتر از 10 میلی گرم درلیتر(ppm) ودرآب دریاهای آزاد، مقدار متوسط آن حدود 35 میلی گرم درلیتراست.
TDS عامل مهمی درکیفیت آب بوده واثرزیادی درجابجایی وتبدیل شیمیایی ویونیزه شدن مواد دارد. غلظت املاح محلول، نقش زیادی درتعیین جوامع آبزی جانوری وگیاهی داشته وبسیاری از گیاهان وجانوران آبزی به آبهای شیرین یا شور عادت دارند. غلظت املاح محلول درتعیین تناسب آب درمصارف شرب انسان ودام، کشاورزی وصنعت نقش مهمی دارد. درآب اشباع از Nacl، غلظت TDS به 300 میلی گرم درلیترمی رسد.
2- هدایت الکتریکی EC2
یکی از راههای ساده تعیین غلظت املاح محلول درآب، اندازه گیری هدایت الکتریکی است. آب مقطریا آب خالص تقریباً هادی جریان الکتریسیته نیست ولی اگر درآب نمکهای محلول وجود داشته باشد آب را هادی جریان الکتریسیته می‌کند، هرچه مقدار املاح حل شده درآب بیشتر باشد قابلیت هدایت الکتریکی نیز افزایش می‌یابد، به عبارت دیگر، مقاومت الکتریکی آن کاهش می‌یابد. با توجه به نقش درجه حرارت درمیزان هدایت الکتریکی آب، اندازه گیری ها نسبت به درجه حرارت استاندارد که همان 25 درجه سانتیگراد است بایستی اصلاح گردد. هدایت الکتریکی به ازاء افزایش هردرجه سانتیگراد تقریباً 2 درصد افزایش می‌یابد. که می‌توان آنرا بصورت زیرنشان داد.
(1-5) ECt=EC25+%2(t-25)
واحدهای اندازه گیری هدایت الکتریکی درسیستم متریک عبارتند از:
موس برسانتی متر که بصورت EC نشان داده می‌شود. mhos/cm
میلی موس برسانتی متر که بصورت 10-3 × EC نشان داده می‌شود. millimhos/cm
میکروموس برسانتیمترکه بصورت 10-6 × EC نشان داده می‌شود. millimhos/cm
1 mhos/cm = 1000 millimhos/cm = 1000000 micro mhos/cm
درسیستم بین المللی (SI) واحد زیمنس برمتر (S/m) مورد استفاده قرارمی گیرد که تبدیل آنرا می‌توان بصورت زیر نوشت:
Siemens/meter(S/m)=10 mmhos/cm
mS/cm = mmhos/cm
dS/m = mmhos/cm
هدایت الکتریکی آب باران بین 2 تا 100 میکروموس برسانتی متر تغییر می‌کند ودرآبهای سطحی وزیرزمینی از حدود 50 میلی موس برسانتی متر شروع شده وبه چندین هزارمیکروموس می‌رسد. هدایت الکتریکی آب دریاهای آزاد، حدود 50000 میکروموس است که دردریاچه های شور چندین برابردریاهای آزاد است.
چنانچه آنیونها وکاتیونها برحسب میلی اکی والان درلیتر بیان شده باشد مجموع آنها باید با یکدیگربرابربود ویا اختلاف ناچیزی داشته باشند. هرقدرمقداریون های محلول درآب بیشتر باشد اختلاف درمجموع ذکر شده نیز بیشتر است. درهرصورت اختلاف نباید بیش از 3% باشد. درصد اختلاف را می‌توان از رابطه زیر محاسبه کرد.
(2-5)
E = درصد اختلاف
A = جمع آنیونها برحسب میلی اکی والان برلیتر
C = جمع کاتیونها برحسب میلی اکی والان برلیتر
آنیونها = Cl+So4+NO3+HCO3+NO2+PO4+F
کاتیونها = Na+K+Mg+Ca+NH4
دراین میان می‌توان کاتیونها وآنیونهای زیررا حذف کرد.
PO4 , NH4 , NO2 , F
برای مخلوطی از نمکهای مختلف بین هدایت الکتریکی ومقدارباقیمانده خشک (TDS) روابط تجربی زیربرقراراست:
(3-5) EC (mmhos/cm) TDS(ppm) =640 معادله بیان شده دربالا معمولاً درهدایت الکتریکی کمتر از 10 میلی موس برسانتی متر صدق می‌کند وهمچنین می‌توان نوشت:
(4-5) (mmhos/cm) EC TDS(meq/I) = 10
درمورد رابطه بین هدایت الکتریکی آب وجمع کاتیونها وآنیونها می‌توان روابط زیر را نوشت:
(5-5) جمع آنیونها
(6-5) جمع کاتیونها در مورد آنیونها وکاتیونها و مقدار باقیمانده خشک می‌توان رابطه زیر را نوشت:
(7-5) (49/0 × وزن بی کربنات) + جمع کاتیونها + جمع آنیونها = TDS(ppm)
رابطه تجربی بین فشار اسمزی (OP) وهدایت الکتریکی بصورت زیر است:
(8-5) EC(mmhos/cm) OP = -0/36
همانطوریکه قبلاً نیز گفته شد ارزیابی وارائه نوعی طبقه بندی آبیاری که درهمه مکانها وتحت همه شرایط مورد استفاده قرارگیرد امکان پذیرنیست. دراین قسمت توجه شمارا به بخشی از طبقه بندیهای موجود جلب می‌کنیم.
دراتحاد جماهیر شوروی سابق ارزیابی خطرشوری بصورت زیر انجام می‌گرفت:
غلظت نمک (gr/I) ارزیابی نوع آب
5/0 ـ 2/0 آب با بهترین کیفیت
2ـ1 آب باخطرایجاد شوری وقلیائیت
7ـ3 آب فقط درزمینهایی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد که دارای
آبشویی کافی وزهکشی کامل باشد.
استانداردهایی که توسط آزمایشگاه شوری آمریکا ارائه شده درجدول (1-5) آمده است.
جدول 1_ 5: طبقه بندی آب آبیاری توسط آزمایشگاه شور ایالات متحده.
غلظت نمک (gr/I) هدایت الکتریکی (mhos/cm )
طبقه بندی نوع آب
< 0/2 250 0 < EC
آب با شوری کم برای بیشتر محصولات ودراغلب خاکها با احتمال اینکه مشکلات شوری گسترش نمی یابد می‌تواند مورد استفاده قرارگیرد. تحت شرایط معمول آبیاری قدری آبشویی لازم است به جزء درخاک هایی که دارای نفوذ پذیری بسیار کم هستند.
0/2 – 5/0 750 250 < EC
آب با شوری متوسط را می‌توان همراه کمی آبشوی بکاربرد گیاهان با تحمل متوسط نمک را می‌توان دربیشتر موارد بدون هیچگونه عملیات خاص جهت کنترل نمک کشت شوند.
0/5 -1/5 2250 750 < EC
آب با شوری زیاد درزمین هایی که دارای زهکشی محدود هستند نمی تواند مورد استفاده قرارگیرد حتی با زهکشی مناسب مدیریت خاص برای کنترل شوری لازم است وگیاهانی که قدرت تحمل مناسبی دارند بایستی انتخاب گردند.
1/5 - 3 5000 2250 < EC
آب با شوری بسیاربالا برای آبیاری تحت شرایط معمولی مناسب نیست اما درشرایط بسیارخاص ممکن است مورد استفاده قرارگیرد. خاک دراین حالت باید نفوذپذیرباشد زهکش مناسب داشته باشد. آب باید به مقدارزیادی برای رسیدن به آبشویی مطلوب بکاررود وگیاهان بسیارمقاوم به شوری انتخاب گردند.
این طبقه بندی توسط آزمایشگاه شوری ایالات متحده درسال 1954 پیشنهاد گردید وتوسط تورن وپیترسون (Thorne and Petrerson) درسال 1955 به صورت زیر اصلاح گردید. جدول (2-5).
جدول 2-5: طبقه بندی شوری آب
طبقه بندی نوع آب
0-250 شوری کم
250-750 شوری میانه (معتدل)
750-2250 شوری متوسط
2250-4000 شوری زیاد
4000-6000 شوری خیلی زیاد
6000 بیشتراز شوری فوق العاده زیاد
به منظوربه آزمایش گذاردن وتعیین اعتباراین نوع طبقه بندی درمناطق مختلف، طبقه بندی براین اساس درغرب ایالات متحده، الجزایر، هندوستان وفلسطین اشغالی درجدول (3-5) ارائه شده است.
شماره نمونه 1018 79 576 1507
آمریکا الجزایر هندوستان (منطقه راجستان) فلسطین اشغالی
250-750 %53 %5 %13 %36
750-2250 %37 %28 %35 %60
2250-4000 %28 %22 %3
2250-5000 %10
4000-6000 %18 %18 %1
5000-20/000 %21
درالجزایر درصد نسبی بالایی از آب، دررده بالاتراز 2250 قرارمی گیرد واز این آب درطیف وسیعی برای آبیاری زمینهای کشاورزی استفاده می‌شود. درهندوستان (منطقه راجستان) 40% آب مورد استفاده جهت آبیاری دررده آب با شوری بالا وبا شوری بسیاربالا طبقه بندی می‌شود ودرفلسطین اشغالی طبق تقسیم بندی که درقسمت بالا صورت گرفته است 60% آب درشوری میانه (معتدل) قرارگرفته است.
تفاوت موجود بین شرایط منطقه ای، کیفیت آب آبیاری وطبقه بندی آب مطابق با آنچه درقسمتهای بالا ذکرشد باعث شده است برای مناطق مختلف با توجه به شرایط خاص آن منطقه طبقه بندیهای جدیدی صورت گیرد.
در هندوستان دارا پیشنهاد داد آبی که هدایت الکتریک آن 750 است را جزء گروه آبها با شوری کم قراردهیم. در الجزایر دوراند 2000 را برای حد شوری فوق العاده پیشنهاد کرد.
به فرض شرایط ایده آل زهکشی (خاک نفوذپذیر و زهکش مطلوب) براساس نوع خاک ومقاومت گیاه ومقدارنمک موجود درآب آبیاری طبقه بندی جدیدی در کشور الجزایر پیشنهاد شد. طبقه بندی ارائه شده درجدول (4-5) آمده است.
جدول 4-5: حد بالای هدایت الکتریکی برحسب برای 3 گروه از گیاهان و5 گروه خاک (Durand 1965).
گروه مقاومت گیاهان نسبت به شوری بافت خاک
III II I
محصولات زراعی علوفه باغبانی
10000 12000 8000 6500 2500 شنی
6000 7000 4500 4000 1600 لومی – شنی
4500 5000 3500 3000 1000 لومی
3500 - 2400 2000 800 لومی – رسی
1600 1800 1800 1000 400 رسی
کارتر درسال 1969 سیستم طبقه بندی را برای آبهای جنوب ایالت آیداهو، تنها براساس غلظت کل نمک ارائه داد. جدول (5-5).
جدول 5-5: تقسیم بندی آب آبیاری با توجه به غلظت نمک
تقسیم بندی آب
ppm پوند درایکر- فوت توضیحات
آب با شوری کم 0-400 0-250 0-700 برای بیشترمحصولات ایالت آبداهوبدون پیشرفت مسائل شوری استفاده می‌شود. مقدار کمی آبشویی نیاز است که بطورطبیعی صورت می‌گیرد.
آب با شوری متوسط 400-1200 250-750 700-2000 با انجام کمی آبشویی می‌توان استفاده شود. گیاهانی را که کمی به نمک مقاوم هستند بدون عملیات خاص می‌شودکشت کرد. تولید لوبیا وسیب زمینی با این آب خطرناک وبا عملیات مدیریت خاص باید انجام گیرد.
آب بسیارشور 1200-2250 750-1450 2000-3000 درخاکها با زهکش کم نباید استفاده شود حتی با زهکش کافی مدیریت خاص لازم است گیاهان باید مقاوم به شوری بوده ومقداری آب زیادی جهت انجام آبشویی مصرف کرد.
آب فوق العاده شور 2250-5000 1450-3200 3900-8700 فقط درشرایط زهکش کافی، برای گیاهان بسیارمقاوم به نمک واستفاده از مقادیرزیاد آب جهت آبشویی می‌توان از این آب استفاده کرد.
به فرض این که بیشتر آبهایی که جهت آبیاری استفاده می‌شود دارای بی کربنات کلسیم باشد وبا توجه به اینکه این نمک دارای حلالیت کمی است. درسال 1963 نی جن سوهن پارامتری بنام فاکتورغلظت a را پیشنهاد کرد. این فاکتورنسبت هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک آبیاری شده وهدایت الکتریکی آب آبیاری است. فاکتورذکرشده میزان هدایت مؤثرآب را می‌سنجد. کاربرد هدایت مؤثربجای هدایت الکتریکی بطورمعمول باعث می‌شود کیفیت آب درطبقه بندی آزمایشگاه شوری ایالات متحده یک کلاس افزایش یابد.
زابولکس ودارات پیشنهاد کردند که حداکثرمقدارنمک مجاز درآب آبیاری بعنوان ثابت رژیم نمک نامیده شود. اصطلاح ثابت رژیم نمک به معنی تغییرات نمک خاک طی یک دوره مشخص که معمولاً یکسال است میباشد. ثابت رژیم نمک از روی مقدار آب آبیاری، مقدارنمک موجود درآب آبیاری ووزن حجمی خاک اندازه گیری می‌شود. روابط پارامترهای مختلف بصورت معادله زیر بیان شده است:
(9-5)
a: مقداراملاح محلول خاک درابتدای مشاهده (g/Ioog)
b: مقداراملاح محلول خاک درانتهای مشاهده (g/Ioog)
c: مقداراملاح محلول درآب آبیاری (Kg/m3 یا g/I)
d: ثابت رژیم نمک (g/Ioogr)
v: مقدارآب آبیاری بکاررفته (m3/ha)
m: ضخامت لایه خاک (m)
Tfs: وزن حجمی خاک
معادله فوق را می‌توان برای محاسبه حداکثرمجاز غلظت نمک درآب آبیاری مورد استفاده قرارداد. برای محاسبه حداکثرمجاز غلظت نمک درخاکی که مقدارنمک موجود درآن با آبیاری تغییر نکرده است یعنی درحقیقت وقتی که a=b باشد می‌توان معادله را بصورت زیر نوشت:
(10-5 ) c = (d. M. tfs/v).
انتظارمیرود که مقدارنمک درخاک بعد از آبیاری تغییر کند. اگر مقدارآبی که جهت آبیاری مورد استفاده قرارمی گیرد وهمچنین مقدارغلظت نمک موجود درآنرا داشته باشیم می‌توان معادله را بصورت زیر نوشت:
(11-5)
خطرشوری حاصل از آب آبیاری زمانی رخ می‌دهد که هدایت الکتریکی آب آبیاری آنقدربالا باشد که نمکها درناحیه توسعه ریشه ها تجمع یافته ورشد گیاه را کاهش دهند. برای حفظ درصد نمک محلول خاک درمحدوده مقاومت گیاهان شورپسند بایستی توازن نمک محاسبه شود. مفهوم نیاز آبشویی نیز براساس موازنه نمک درخاک بنا شده است. برای اطمینان از اینکه تشکیل نمک کمتر از یک حد مشخص خواهد بود استفاده از آب آبیاری بیشتر از مقدارتبخیروتعرق ضروری است. که این نیز مستلزم وجود آب کافی ووجود سیستم زهکشی مناسب است.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 40 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله عوامل مؤثر بر مطلوبیت آب آبیاری
