تاثیر خصوصیات شیمیایی خاک بر طراحی سیستم آبیاری
در طراحی سیستمهای آبیاری توجه به اصول شیمیایی خاک و واکنش های خاک و ترکیبات شیمیایی آب آبیاری به همان اندازه اهمیت دارد که توجه به ویژگیهای فیزیکی خاک .
به ویژه در آب و هواى خشک و نیمه خشک، که آب و خاک دارای کیفیت مطلوبى نیستند، این موضوع اهمیت بیشتری دارد . اصول و ویژگیهای شیمیایى خاک و آب شامل دو بخش کلی میباشد . قسمت اول مربوط به تجمع نمک در خاک و تاثیر آن بر رشد گیاه و دوم در ارتباط با عناصر شیمیایى آب یا خاک و تاثیرات آنها بر گیاه مى‌باشد. شورى و سی بودن این عناصر ممکن است در بعضی از طرح‌هاى آبیارى بسیار جدی باشد به نحوی که سایر بخش‌ها را نیز تحت تأثیر خود قرار دهد و اگر تدبیری در این باره اندیشیده نشود ممکن است طرح را از حالت سود آوری خارج نماید. هرچند چنین تمهیدات و تدابیری ممکن است باعث تغییراتى در پارامترهاى طرح گردد، مثلاً تغییر دادن آب مورد نیاز آبیارى و یا بکارگیری از سیستم تأسیسات زه‌کشى در طرح که این امر خود هزینه‌ها و در نتیجه راندمان و سوداوری طرح را تحت تاثیر قرار می دهد . بنابراین توجه به نکات مربوط به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و آب ابیاری از همان ابتدا به مجریان توصیه میشود.
مدیریت آب و خاک شور
کیفیت آب آبیارى - تمام آب‌ها کم و بیش محتوى نمک‌هاى مختلف مى‌باشند. یون‌هایى که معمولاً براى تعیین درجه تناسب آب براى آبیارى اندازه‌گیرى مى‌شوند عبارت است از: سدیم- منیزیم- کلسیم به‌عنوان کاتیون‌ها و سولفات، بى‌کربنات و کربنات بعنوان آنیو‌ها. شورى کل بر حسب EC آب آبیارى که با ECiw نشان داده مى‌شود توصیف مى‌گردد. علاوه بر EC مقادیر بُر، PH و SAR نیز سنجیده مى‌شوند. نتایج تجزیه شیمیایى یون‌ها بر حسب میلى‌اکى‌والانت در لیتر (meq/1) یا میلى‌گرم در لیتر (mg/l) توصیف مى‌شود. این دو معیار با رابطه زیر به‌یکدیگر مرتبط مى‌باشند:
( mg/l ) /وزن اکى‌والانت =( meq/l )
مقدار کل نمک (شوری) را مى‌توان بر حسب بقاى مانده خشک (TDS) نیز که به‌صورت میلى‌گرم در لیتر توصیف مى‌شود بیان نمود. به‌دلیل اینکه غلظت نمک در آب آبیارى کمتر از غلظت آن در خاک است، هدایت الکتریکى آب آبیارى بر حسب واحد میکروموس بر سانتى‌متر mhos/cm نیز بیان مى‌شود. هر میلى موس برابر ۱۰۰۰ میکروموس مى‌باشد.
درجه تأثیر کیفیت آب بر رشد گیاه تابعى از شرایط فیزیکى خاک، درجه mhos/cm نیز بیان مى‌شود. هر میلى‌موس برابر ۱۰۰۰ میکروموس مى‌باشد .
درجه تأثیر کیفیت آب بر رشد گیاه تابعى از شرایط فیزیکى خاک، درجه مقاومت گیاه به شوری، وضعیت آب و هوایی، روش آبیاری، تعداد دفعات آبیارى و مقدار آبى است که به زمین داده مى‌شود. به‌دلیل این پیچیدگى‌ها نمى‌توان روش قابل قبولى را براى طبقه‌بندى کیفى آب‌ها ارائه نمود. لذا روش‌هاى طبقه‌بندى قراردادى است و ممکن است یک آب در یک نوع طبقه‌بندى براى یک منطقه خوب و در طبقه‌بندى دیگر جزء آب‌هاى با کیفیت متوسط یا بد به‌حساب آید.
معیارهاى کیفى آب - در طبقه‌بندى‌هاى کیفى آب سه معیار اساسى مورد نظر است، شورى (غلظت کل نمک‌ها)، سدیم و سمّیت عناصر شیمیایی. اثر عمده شورى آب این است که به دلیل بالابودن پتانسیل اسمزی، جذب آب توسط ریشه‌ها را کاهش داده و لذا تبخیر - تعرق گیاه کاهش پیدا مى‌کند که در نتیجه محصول تقلیل پیدا مى‌کند. از طرف دیگر سدیم علاوم بر سمّیّت براى بعضى گیاهان به‌دلیل اثر نامطلوب درصد سدیم قابل تبادل (ESP) بر ساختمان خاک و نفودپذیرى حائز اهمیت است. از ترکیب توأم شورى و سدیم توسط آزمایشگاه شورى خاک آمریکا روشى براى طبقه‌بندى آب‌هاى آبیارى ارائه شده است که تا به‌حال کاربرد وسیعى در طرح‌هاى آبیارى داشته است. در این روش براى شورى آب از معیار هدایت الکتریکى (میکروموس بر سانتى‌متر) و براى سدیم ازمعیار نسبت جذب سدیم SAR استفاده شده است.
در این روش طبقه‌بندى شورى آب‌ها به ۴ گروه و SAR نیز به ۴ دسته تقسیم و لذا از ترکیب این دو نمایه شانزده نوع آب طبقه‌بندى شده‌اند. در این طبقه‌بندى که درشکلD نشان داده است C علامت شورى و S علامت سدیم است. مثلاً با توجه به این شکل آبى که شورى (EC) آن ۳۰۰ میکروموس بر سانتى‌متر و SAR آن ۱۲ مى‌باشد در ردیف C2-S2 طبقه‌بندى مى‌شود که در آن هم شورى و هم سدیم در حد متوسط است. علامت ۱ براى مقادیر کم، ۲ براى متوسط، ۳ براى زیاد و ۴ براى خیلى زیاد به‌کار برده مى‌شود. نمک‌هایى که به‌تدریج در لایه سطحى خاک تجمع مى‌یابند به اعماق پایین شسته مى‌شوند.
باید توجه داشت که چنین طبقه‌بندى که در آن گیاه و شرایط آب و هوائى و خاک در نظر گرفته نمى‌شود، نمى‌تواند روش قابل قبولى باشد، لذا فقط به‌عنوان تخمین اولیه باید از آن استفاده شود.
جدول A : محدودیت آب از نظر بُر براى گیاهان زراعتى مختلف
مقاوم
۲ تا ۴ قسمت در میلیون
نیمه مقاوم
۱ تا ۲ قسمت در میلیون
حساس
۰/۵ تا ۱ قسمت در میلیون
مارچوبه آفتاب‌گردان گردو
نخل خرما سیب‌زمینی آلو
چغندرقند پنبه گلابی
چغندر علوفه‌ای گوجه‌فرنگی سیب
یونجه نخود‌فرنگی انگور
پیاز نخود گیلاس
شلغم زیتون هلو
کلم جو زردآلو
کاهو گندم پرتقال
هویج ذرت گریب‌فروت
- چاودار لیمو
- کدو -
- فلفل -
- باقلا -
جدول B : حساسیت برخى میوه‌ها در مقابل کلر (میلى‌اکى‌والانت در لیتر)
نوع گیاه حداکثر مجاز کلر در عصاره اشباع خاک
نارنج، لیمو ترش ۱۵
لایم، ماندرین ۲۵
پرتقال ۱۰
شلیل ۱۰
انگور بى‌دانه ۲۵
انگور سیاه ۱۰
توت‌فرنگی ۸-۵
جدول C : مقاومت گیاهان مختلف زراعى به درصد سدیم قابل تبادل خاک
مقاومت در مقابل سدیم (درصد سدیم قابل تبادل)
(محدوده‌اى که تأثیر منفى سدیم شروع مى‌شود)
گیاه
گیاهان بسیار حساس (ESP=2-10)
درختان میوه مانند سیب،گلابی، بادام
و مرکبات
گیاهان حساس (ESP=10-20) لوبیا
گیاهان نیمه مقاوم (ESP=20-40) شبدر، چاودار، برنج و گندم
گیاهان مقاوم (ESP=20-40) پنبه، یونجه، گوجه‌فرنگی و چغندرقند
گیاهان خیلى مقاوم (ESP>60) چمن‌ها
تأثیر سدیم و یون کلر به‌خصوص در آبیارى بارانى که آب روى گیاه پاشیده مى‌شود از اهمیت ویژه‌اى برخوردار است. در مورد بُر مقاومت گیاهان به آن درجدول C آورده شده است.
خصوصیات شیمیایى خاک
◊ جدول طبقه‌بندی خاک‌های متأثر از نمک بر اساس عصاره اشباع
طبقه‌بندى خاک‌هاى شور- خاک‌ها به لحاظ شورى بر اساس هدایت الکتریکى عصاره اشباع آنها که با علامت ECe نشان داده مى‌شود طبقه‌بندى مى‌شوند، از این نظر خاک‌ها به ۴ گروه تقسیم بندى مى‌شوند:
1. خاک‌هاى شور- سدیمى
2. خاک‌هاى سدیمی
3. خاک‌هاى نرمال یا معمولی
4. خاک‌هاى شور
مشخصه‌های این خاک‌ها در جدول (طبقه‌بندى خاک‌هاى متأثر از نمک بر اساس عصاره اشباع) نشان داده شده است.در این جدول هدایت الکتریکى عصاره اشباع خاک بر حسب میلى‌موس بر سانتى‌متر مى‌باشد. براى استفاده از آن باید مقدار SAR از فرمول زیر محاسبه شود.
(معادله ۱): SAR= Na/((Ca+Mg)/2)0.5
که در آن:
SAR= نسبت جذبى سدیم، ۲/۱(mmol/L)
+Na = غلظت یون سدیم، (meq/L)
Ca+2 = غلظت یون کلسیم، (meq/L)
Mg+2 = غلظت یون منیزیم، (meq/L)
جدول طبقه‌بندى خاک‌هاى متأثر از نمک بر اساس عصاره اشباع
معیار نرمال شور سدیمی شور-سدیمی
ECe ۴> ۴< ۴> ۴<
SAR ۱۳> ۱۳> ۱۳< ۱۳
در طراحی سیستمهای آبیاری توجه به اصول شیمیایی خاک و واکنش های خاک و ترکیبات شیمیایی آب آبیاری به همان اندازه اهمیت دارد که توجه به ویژگیهای فیزیکی خاک .
به ویژه در آب و هواى خشک و نیمه خشک، که آب و خاک دارای کیفیت مطلوبى نیستند، این موضوع اهمیت بیشتری دارد . اصول و ویژگیهای شیمیایى خاک و آب شامل دو بخش کلی میباشد . قسمت اول مربوط به تجمع نمک در خاک و تاثیر آن بر رشد گیاه و دوم در ارتباط با عناصر شیمیایى آب یا خاک و تاثیرات آنها بر گیاه مى‌باشد. شورى و سی بودن این عناصر ممکن است در بعضی از طرح‌هاى آبیارى بسیار جدی باشد به نحوی که سایر بخش‌ها را نیز تحت تأثیر خود قرار دهد و اگر تدبیری در این باره اندیشیده نشود ممکن است طرح را از حالت سود آوری خارج نماید. هرچند چنین تمهیدات و تدابیری ممکن است باعث تغییراتى در پارامترهاى طرح گردد، مثلاً تغییر دادن آب مورد نیاز آبیارى و یا بکارگیری از سیستم تأسیسات زه‌کشى در طرح که این امر خود هزینه‌ها و در نتیجه راندمان و سوداوری طرح را تحت تاثیر قرار می دهد . بنابراین توجه به نکات مربوط به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و آب ابیاری از همان ابتدا به مجریان توصیه میشود.
مدیریت آب و خاک شور
کیفیت آب آبیارى - تمام آب‌ها کم و بیش محتوى نمک‌هاى مختلف مى‌باشند. یون‌هایى که معمولاً براى تعیین درجه تناسب آب براى آبیارى اندازه‌گیرى مى‌شوند عبارت است از: سدیم- منیزیم- کلسیم به‌عنوان کاتیون‌ها و سولفات، بى‌کربنات و کربنات بعنوان آنیو‌ها. شورى کل بر حسب EC آب آبیارى که با ECiw نشان داده مى‌شود توصیف مى‌گردد. علاوه بر EC مقادیر بُر، PH و SAR نیز سنجیده مى‌شوند. نتایج تجزیه شیمیایى یون‌ها بر حسب میلى‌اکى‌والانت در لیتر (meq/1) یا میلى‌گرم در لیتر (mg/l) توصیف مى‌شود. این دو معیار با رابطه زیر به‌یکدیگر مرتبط مى‌باشند:
( mg/l ) /وزن اکى‌والانت =( meq/l )
مقدار کل نمک (شوری) را مى‌توان بر حسب بقاى مانده خشک (TDS) نیز که به‌صورت میلى‌گرم در لیتر توصیف مى‌شود بیان نمود. به‌دلیل اینکه غلظت نمک در آب آبیارى کمتر از غلظت آن در خاک است، هدایت الکتریکى آب آبیارى بر حسب واحد میکروموس بر سانتى‌متر mhos/cm نیز بیان مى‌شود. هر میلى موس برابر ۱۰۰۰ میکروموس مى‌باشد.
درجه تأثیر کیفیت آب بر رشد گیاه تابعى از شرایط فیزیکى خاک، درجه mhos/cm نیز بیان مى‌شود. هر میلى‌موس برابر ۱۰۰۰ میکروموس مى‌باشد .
درجه تأثیر کیفیت آب بر رشد گیاه تابعى از شرایط فیزیکى خاک، درجه مقاومت گیاه به شوری، وضعیت آب و هوایی، روش آبیاری، تعداد دفعات آبیارى و مقدار آبى است که به زمین داده مى‌شود. به‌دلیل این پیچیدگى‌ها نمى‌توان روش قابل قبولى را براى طبقه‌بندى کیفى آب‌ها ارائه نمود. لذا روش‌هاى طبقه‌بندى قراردادى است و ممکن است یک آب در یک نوع طبقه‌بندى براى یک منطقه خوب و در طبقه‌بندى دیگر جزء آب‌هاى با کیفیت متوسط یا بد به‌حساب آید.
معیارهاى کیفى آب - در طبقه‌بندى‌هاى کیفى آب سه معیار اساسى مورد نظر است، شورى (غلظت کل نمک‌ها)، سدیم و سمّیت عناصر شیمیایی. اثر عمده شورى آب این است که به دلیل بالابودن پتانسیل اسمزی، جذب آب توسط ریشه‌ها را کاهش داده و لذا تبخیر - تعرق گیاه کاهش پیدا مى‌کند که در نتیجه محصول تقلیل پیدا مى‌کند. از طرف دیگر سدیم علاوم بر سمّیّت براى بعضى گیاهان به‌دلیل اثر نامطلوب درصد سدیم قابل تبادل (ESP) بر ساختمان خاک و نفودپذیرى حائز اهمیت است. از ترکیب توأم شورى و سدیم توسط آزمایشگاه شورى خاک آمریکا روشى براى طبقه‌بندى آب‌هاى آبیارى ارائه شده است که تا به‌حال کاربرد وسیعى در طرح‌هاى آبیارى داشته است. در این روش براى شورى آب از معیار هدایت الکتریکى (میکروموس بر سانتى‌متر) و براى سدیم ازمعیار نسبت جذب سدیم SAR استفاده شده است.
در این روش طبقه‌بندى شورى آب‌ها به ۴ گروه و SAR نیز به ۴ دسته تقسیم و لذا از ترکیب این دو نمایه شانزده نوع آب طبقه‌بندى شده‌اند. در این طبقه‌بندى که درشکلD نشان داده است C علامت شورى و S علامت سدیم است. مثلاً با توجه به این شکل آبى که شورى (EC) آن ۳۰۰ میکروموس بر سانتى‌متر و SAR آن ۱۲ مى‌باشد در ردیف C2-S2 طبقه‌بندى مى‌شود که در آن هم شورى و هم سدیم در حد متوسط است. علامت ۱ براى مقادیر کم، ۲ براى متوسط، ۳ براى زیاد و ۴ براى خیلى زیاد به‌کار برده مى‌شود. نمک‌هایى که به‌تدریج در لایه سطحى خاک تجمع مى‌یابند به اعماق پایین شسته مى‌شوند.
باید توجه داشت که چنین طبقه‌بندى که در آن گیاه و شرایط آب و هوائى و خاک در نظر گرفته نمى‌شود، نمى‌تواند روش قابل قبولى باشد، لذا فقط به‌عنوان تخمین اولیه باید از آن استفاده شود.
جدول A : محدودیت آب از نظر بُر براى گیاهان زراعتى مختلف
مقاوم
۲ تا ۴ قسمت در میلیون
نیمه مقاوم
۱ تا ۲ قسمت در میلیون
حساس
۰/۵ تا ۱ قسمت در میلیون
مارچوبه آفتاب‌گردان گردو
نخل خرما سیب‌زمینی آلو
چغندرقند پنبه گلابی
چغندر علوفه‌ای گوجه‌فرنگی سیب
یونجه نخود‌فرنگی انگور
پیاز نخود گیلاس
شلغم زیتون هلو
کلم جو زردآلو
کاهو گندم پرتقال
هویج ذرت گریب‌فروت
- چاودار لیمو
- کدو -
- فلفل -
- باقلا -
جدول B : حساسیت برخى میوه‌ها در مقابل کلر (میلى‌اکى‌والانت در لیتر)
نوع گیاه حداکثر مجاز کلر در عصاره اشباع خاک
نارنج، لیمو ترش ۱۵
لایم، ماندرین ۲۵
پرتقال ۱۰
شلیل ۱۰
انگور بى‌دانه ۲۵
انگور سیاه ۱۰
توت‌فرنگی ۸-۵
جدول C : مقاومت گیاهان مختلف زراعى به درصد سدیم قابل تبادل خاک
مقاومت در مقابل سدیم (درصد سدیم قابل تبادل)
(محدوده‌اى که تأثیر منفى سدیم شروع مى‌شود)
گیاه
گیاهان بسیار حساس (ESP=2-10)
درختان میوه مانند سیب،گلابی، بادام
و مرکبات
گیاهان حساس (ESP=10-20) لوبیا
گیاهان نیمه مقاوم (ESP=20-40) شبدر، چاودار، برنج و گندم
گیاهان مقاوم (ESP=20-40) پنبه، یونجه، گوجه‌فرنگی و چغندرقند
گیاهان خیلى مقاوم (ESP>60) چمن‌ها
تأثیر سدیم و یون کلر به‌خصوص در آبیارى بارانى که آب روى گیاه پاشیده مى‌شود از اهمیت ویژه‌اى برخوردار است. در مورد بُر مقاومت گیاهان به آن درجدول C آورده شده است.
خصوصیات شیمیایى خاک
◊ جدول طبقه‌بندی خاک‌های متأثر از نمک بر اساس عصاره اشباع
طبقه‌بندى خاک‌هاى شور- خاک‌ها به لحاظ شورى بر اساس هدایت الکتریکى عصاره اشباع آنها که با علامت ECe نشان داده مى‌شود طبقه‌بندى مى‌شوند، از این نظر خاک‌ها به ۴ گروه تقسیم بندى مى‌شوند:
1. خاک‌هاى شور- سدیمى
2. خاک‌هاى سدیمی
3. خاک‌هاى نرمال یا معمولی
4. خاک‌هاى شور
مشخصه‌های این خاک‌ها در جدول (طبقه‌بندى خاک‌هاى متأثر از نمک بر اساس عصاره اشباع) نشان داده شده است.در این جدول هدایت الکتریکى عصاره اشباع خاک بر حسب میلى‌موس بر سانتى‌متر مى‌باشد. براى استفاده از آن باید مقدار SAR از فرمول زیر محاسبه شود.
(معادله ۱): SAR= Na/((Ca+Mg)/2)0.5
که در آن:
SAR= نسبت جذبى سدیم، ۲/۱(mmol/L)
+Na = غلظت یون سدیم، (meq/L)
Ca+2 = غلظت یون کلسیم، (meq/L)
Mg+2 = غلظت یون منیزیم، (meq/L)
جدول طبقه‌بندى خاک‌هاى متأثر از نمک بر اساس عصاره اشباع
معیار نرمال شور سدیمی شور-سدیمی
ECe ۴> ۴< ۴> ۴<
SAR ۱۳> ۱۳> ۱۳< ۱۳
دیدگاه ها