دانلود تحقیق عوامل مؤثربرمطلوبیت آب آبیاری

عوامل مؤثر بر مطلوبیت آب آبیاری
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 خطرشوری (غلظت کل املاح محلول)
برای تعیین مقدارشوری آب آبیاری دو روش معمول وجوددارد که درزیربه آنها می‌پردازیم:


1 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) ECTDS(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.

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 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.

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).

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 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.

جزئی ازآب آبیاری که به درون خاک نفوذ کرده وتازیرناحیه توسعه ریشه ها حرکت می‌کند اصطلاحاً جزء آبشویی (LF) نامیده می‌شود وبعبارت دیگر جزء آبشویی نسبت آب زهکش (Ddw) به عمق آب آبیاری (Diw) می‌باشد.

چنانچه ECdw , ECiw معلوم باشد نسبت این دورا نیاز آبشویی می‌نامند: (12-5) LR = ECiw / ECdw = Ddw / Diw آبشویی موردنیاز2(LR) کمیتی محاسبه شده است.

درحالیکه LF کمیتی است که با اندازه گیری بدست می‌آید درواقع LF آن جزئی از آب آبیاری است که عملاً از لایه زیرریشه ها خارج می‌گردد وLR تخمینی از اثرشستشوی مورد نیاز است تا بتواند شوری محلول خاک را درحد معینی کنترل کند.

(13-5) LR = Cliw / Cldw آبشویی که برحسب کلرمحاسبه می‌شود غالباً کمتراز مقداری است که با استفاده از EC بدست می‌آید زیرا کلرجذب سطحی کلوئیدها نمی شود.

معادله دیگری حداقل نیاز آبشویی را بصورت زیر نشان می‌دهد.

(14-5) LR = ECdiw / (5ECe – EC iw) که درآن ECe متوسط EC عصاره اشباع درناحیه توسعه ریشه های گیاه شور پسند می‌باشد که حداکثرکاهش محصول ناشی از آن 10% است.

با جایگزین کردن مقادیرمناسب ECe برحسب پتانسیل عملکرد مورد نظردرمعادله فوق می‌توان نیاز آبشویی را محاسبه کرد.

رهنمودهای کیفیت آب که بوسیله سازمان خواروبارکشاورزی جهانی (FAO) منتشرشده است روش دیگری برای طبقه بندی شوری ارائه داده است.

دراین روش محیط ریشه به چهارربع تقسیم می‌شود وفرض بر اینست که 40 درصد از آب جذب شده توسط گیاه درربع اول بالایی و30و20و10 درصد از جذب به ترتیب درربع های دوم وسوم وچهارم (از بالا به پایین) صورت می‌گیرد.

شوری متوسط منطقه ریشه (با فرض وجود جزء آبشوی معادل 16 درصد) حدود3 برابرآب آبیاری می‌باشد.

با افزودن یک سطح طبقه بندی (سطح متوسط) طبقه بندی تعدیل شده فائو،‌ مطابق جدول (6-5) می‌باشد.

جدول 6-5: طبقه بندی آب آبیاری براساس،‌ کل نمکهای محلول ب: خطرسدیم با توجه به تأثیری که سدیم روی خاک وروی تولید محصول درگیاهان می‌تواند بگذارد یکی از عوامل اصلی تعیین کیفیت آب آبیاری محسوب می‌شود.

برای بیان خطرسدیم روشهای متفاوتی وجوددارد درگذشته کیفیت آب تنها براساس درصد سدیم بیان می‌شد.

یکی از عواملی که جهت تعیین خطرسدیم مورد استفاده قرار می‌گرفت درصد سدیم محلول SSP بود که به صورت فرمول زیربیان می‌شود: (15-5) یونهای موجود درآب با یونهای موجوددرخاک می‌توانند جابجا گردند یون سدیم درتماس با کاتیونهای قابل تعویض، جای آنها را گرفته وتبادل یونی صورت میگیرد.

هراندازه یون سدیم درآب آبیاری بیشتر باشد اثرمخرب تری روی خاک ودرنتیجه گیاه خواهد داشت.

اسکوفیلد درسال 1935، مجستاد وکریستنسن درسال 1944 بیان داشتند که آب حاوی 60% سدیم محلول می‌تواند مضر باشد.

گرین بیان داشت درصورتی که مقدارکل املاح محلول کمتراز (meq/I) باشد این حد می‌توان تا 80%‌ افزایش پیدا کند.

اشکال اساس استفاده از درصد سدیم محلول بعنوان معیاری برای ارزیابی خطرسدیم آن است که درصد سدیم محلول رابطه مستقیمی با درصد سدیم جذب سطحی شده ESP2 خاک ندارد.

خسارت ناشی از سدیم که بوسیله درصد سدیم محلول (SSP) آب آبیاری تخمین زده می‌شود بایستی درتغییر سدیم قابل تبادل خاک (ESP) ظهورکند ولی تحقیقات نشان داده است که بدین صورت نیست.

درتحقیقات انجام شده درغرب تگزاس هیچ ارتباطی بین SSP و ESP مشاهده نشد.

شاخص دیگری که برای پیش بینی خطرسدیم درهند توسط پوری درسال 1949 بیان شد.

شاخص نمک نام دارد.

شاخص نمک براساس رابطه بین سدیم، کلسیم وکربنات کلسیم موجود درآب آبیاری است وبصورت زیرنشان داده می‌شود.

(16-5) 485× (کلسیم موجوددرکربنات کلسیم ـ کلسیم کل) ـ (5/24 ـ سدیم کل)=شاخص نمک آبهایی که دارای کیفیت مطلوب می‌باشند دارای شاخص نمک منفی هستند وآبهایی که مضرمی باشند دارای شاخص نمک مثبت هستند.

مقایسه ای که بین شاخص نمک وتقسیم بندیهای دیگری که برای احتمال خطرسدیم درآب آبیاری صورت گرفته بود هیچ مشابهتی را نشان نمی داد.

ویلکاکس درسال 1985 نمودار1-5 را ارائه کرد که نشان دهنده کیفیت آب آبیاری ونسبت (Ca+++Mg++) Na+ است.

نمودار(1-5) کیفیت آب آبیاری ونسبت (Ca+++Mg++) Na+ تقسیم بندی خطرسدیم موجوددرآب آبیاری طبق نظریه ویلکاکس بصورت زیرمی باشد.

S1 ـ آب که دارای سدیم کم است و کم وبیش برای آّبیاری تمام خاکها می‌تواند مورد استفاده قرارگیرد پیشرفت خطرناشی از سدیم دراین حالت کم است.

ولی محصولات حساس به سدیم مانند درختان میوه هسته داروآووکادو احتمال دارد مقادیری از سدیم را دربرگهای خود جمع کنند که زیان آورباشد.

S2 ـ آب حاوی مقدارمتوسط سدیم، احتمال دارد مسئله سدیم را درخاکهای رسی تا حدی داشته باشیم مگراینکه درخاک گچ وجودداشته باشد این آب را می‌توان درخاکهای شنی یا خاکهای آلی که بخوبی آب را جذب می‌کنند مصرف کرد.

S3 ـ آب حاوی سدیم زیاد، احتمال دارد دربیشترخاکها از نظروجود سدیم اشکال ایجاد کند ونیاز به مدیریت ویژه، زهکشی مناسب، آبشویی زیاد وافزایش مواد آلی را دارد.

اگرخاک حاوی مقدارزیادی گچ باشد برای مدت زمانی ممکن است مشکلات جدی ایجاد نشود.

اگر درخاک گچ وجودنداشته باشد باید گچ یا ماده ای مشابه آنرا به خاک افزود.

S4 ـ آب حاوی سدیم زیاد، استفاده از این آب برای آبیاری مطلوب نیست مگردرسطوح کم یا متوسط شوری، که مصرف گچ یا سایرمواد اصلاح کننده استفاده از چنین آبی را مجازسازد.

آزمایشگاه شوری ایالات متحده جهت تخمین خطرسدیم درآب آبیاری نسبت سدیم جذب سطحی شده SAR را ارائه داد.

(17-5) غلظت یونها برحسب میلی اکی والان برلیتر است.

تقسیم بندی آّب آبیاری برحسب SAR بستگی به هدایت الکتریکی آب آبیاری دارد.

دراین روش هدایت الکتریکی آب آبیاری به چهارقسمت تقسیم شده است.

شوری کم، شوری متوسط، شوری زیاد وشوری خیلی زیاد.

برای مثال وقتی هدایت الکتریکی آب آبیاری باشد تقسیم بندی SAR بصورت زیر انجام می‌پذیرد: کم متوسط زیاد خیلی زیاد وقتی هدایت الکتریکی آب آبیاری باشد تقسیم بندی SAR بصورت زیر انجام می‌پذیرد: کم متوسط زیاد خیلی زیاد معادلات خطوطی که دیاگرام را تقسیم بندی میکند به ترتیب از بالا به پایین عبارتند از: (18-5) S = 43/75-8/87 LogC (19-5) S = 31/31-6/66 LogC (20-5) S = 18/87-4/44 LogC که درمعادلات S نشان دهنده SAR وC معرف EC یا هدایت الکتریکی است.

گروههای مختلف ذکرشده درنمودارشماره 2-5 بصورت زیرطبقه بندی می‌گردد.

آبهای خیلی خوب که درآنها EC کمتراز250 میکروموس برسانتی متربوده ودرکلاسC l Sl قراردارند.

آبهای خوب که مربوط به یکی از کلاسهای ClS2 , C2S2 , C2S1 است.

آبهای با کیفیت متوسط که مربوط به یکی از کلاسهای C3S2 , C3S1 , C2S3 , و ‍C1S3 C3S3 است.

آبهای نامناسب که درکلاس های C1S4 , C4S3 , C4S2 , C4S1 , C4S4 , C3S4 , C2S4 قراردارند.

هرقدراندیس بزرگترباشد آب جهت آبیاری نامناسب تر است.

نمودارطبقه بندی آب آبیاری براساس شوری وسدیم درسال 1954 توسط آزمایشگاه شوری ایالات متحده منتشرشد که کاربد آن بسیار گسترده است.

(نمودار2-5).

نمودار2-5: طبقه بندی آب آبیاری براساس استاندارد آزمایشگاه شوری آمریکا.

بعد از معین شدن SAR , EC آب آبیاری، آب به رسانندگی (C) وسدیم (S) طبقه بندی می‌شود که هرکدام از یک تاچهاردرجه بندی شده است.

تفسیرمربوط به مناسب بودن آب مورد نظرجهت آبیاری درجدول (7-5) نشان داده شده است.

جدول 7-5: تفسیرمربوط به طبقه بندی کیفیت آب توسط آزمایشگاه ایالات متحده 1954.

مقدارSAR را می‌توان از روی نمودار3-5 نیز تعیین نمود.

نمودار3-5: نمودارمحاسباتی برای تعیین میزان SAR آب آبیاری وتخمین میزان ESP خاکی که با این آب به حال تعادل درآمده است (USDA , 1954) .

شاخص نفوذپذیری: نفوذپذیری خاکی که تحت آبیاری قراردارد دردرازمدت تحت تأثیرEC آب آبیاری وهمچنین غلظت HCO-3, Na+ موجوددرآب آبیاری قرارمیگیرد.

شاخص نفوذپذیری، خطرسدیم را بطورضمنی نشان می‌دهد.

این شاخص تجربی وبه منظورتشریح اثرفرآیند سدیم برشرایط فیزیکی خاک است که تحت تأثیرواکنش رسوب با HCO-3 قرارمیگیرد معادله پیشنهادی به صورت زیر می‌باشد: (21-5) = شاخص نفوذپذیری تمام غلظتها برحسب me/I است.

شاخص نشان می‌دهد هرچه قدرمقداربدست آمده بیشترباشد میزان نفوذپذیری کاهش می‌یابد وبالعکس.

ارتباط بین فعالیت یون سدیم (Na+) درواکنشهای تبادل کاتیونی با خاک از معادله گاپون (Gapon equation) مشتق شده است.

(22-5) درمعادله فوق Nax , Cax , Mgx کاتیونهای قابل تبادل خاک برحسب میلی اکی والان در100 گرم خاک می‌باشد و MG++,Na++,Ca++ غلظت کاتیونها درمحلول خاک است.

K مقدارثابتی است که بستگی به خصوصیات خاک دارد.معمولاً بین 0/01-0/015 (Szabolcs and Darab) درنمودار4-5 و 5-5 نشان داده شده است.

نمودار4-5: نتایج کاربرد معادله گاپون نمودار5-5: نتایج کاربرد معادله گاپون با استفاده از معادله تجربی زیرکه ارتباط بین ESP , SAR را نشان می‌دهد می‌توان خطرناشی از سدیم را پیش بینی کرد.

معادله بصورت زیر میباشد.

(23-5) معمولاً ارتباط خوبی بین ESP محاسبه شده از روی SAR توسط معادله فوق وESP اندازه گیری شده وجوددارد.

برای مثال ضریب همبستگی بدست آمده دربعضی از نقاط بصورت زیر است: درخاکهای غرب تگزاس (Longenecker and Lyerly , 1958) r = 0/931 درخاکهای کانزاس (Jacobs , 1961) r=0/81 وهمچنین ارتباط خوبی درخاکهای استرالیا نیز گزارش شده است.

(Groenewegen , 1961) همبستگی اعلام شده درسه نوع مختلف خاک درفلسطین اشغالی نیز ارتباط نزدیک را نشان می‌دهد: (Israel Salinity survey , 1964) (r=0/925 , r=0/906 , r=0/856) بعد از اینکه برای اولین بار نمودارطبقه بندی آب آبیاری براساس استاندارد آزمایشگاه شوری آمریکا (نمودارشماره2-5) منتشرشد توجه استفاده کنندگان به این موضوع جلب شد که برخی از آبها که برای آبیاری بکارمیروند ترکیبات کلسیم را از خاکهای آهکی درخود حل کرده وخطرسدیم را به شدت کاهش می‌دهند، درحالیکه برخی دیگر از آبها که جهت آبیاری مورد استفاده قرارمی گیرند CaCo3 را رسوب می‌دهند ودرنتیجه خطرناشی از سدیم را افزایش می‌دهند.

بووروهمکاران درسال (Boweretal , 1965) نشان دادند که شاخص اشباع لانگ لیررا با کمی تغییرات می‌توان درمورد آب آبیاری بکاربرد.

درسال 1936 لانگ لیر(Langeiler 1936) شاخص اشباع SI را برای آب جریان یافته از یک سیستم بسته بکاربرد ونشان داد که باعث رسوب ویا حلالیت کربنات کلسیم می‌شود.

این شاخص را می‌توان از تفاوت اسیدیته واقعی آب (PHa) واسیدیته تئوری آب که درحالت تعادل با کربنات کلسیم است (PHc) بدست آورد.

(اسیدیته تئوری آب از طریق محاسبه بدست می‌آید).

مقادیرمثبت شاخص نشان دهنده شرایط مناسب برای ترسیب کربنات کلسیم ومقادیرمنفی نشان دهنده شرایط مناسب برای حل شدن کربنات کلسیم است.

(24-5) SI = PHa - PHc مقادیرPHc آب نشان دهنده تمایل کربنات کلسیم به رسوب کردن یا حل شدن است.

آبهایی که PHc 8/56 دارند باعث حل شدن کربنات کلسیم می‌شوند.

درسال 1986 بووروهمکاران (Bower etal.

1986) شاخص ترسیب را 4/8 درنظرگرفتند.

که هم اکنون نیز مورد استفاده قرارمی گیرد.

پس می‌توان شاخص اشباع را بصورت زیرنوشت: (25-5) SI = 8/4 – PHc که درآن 4/8 حدوداً PH خاک شورغیرسدیمی درحال تعادل با CaCo3 است.

SI مثبت (موقعیکه 8/4 - PHc بزرگترازصفراست) ، هنگام استفاده از آب آبیاری، کربنات کلسیم درآب رسوب می‌کند وهنگامیکه SI منفی است (موقعیکه 8/4 – PHc کوچکترازصفراست)، آب آبیاری کربنات کلسیم را درخود حل می‌کند.

مقدارPHc را می‌توان بصورت زیر بدست آورد: (26-5) PHc = (PK2 – PKc)+P(Ca + Mg) +P(ALK) PK2 = لگاریتم منفی ضریب ثابت یونیزاسیون دوم H2CO3 که برای قدرت یونی تصحیح شده است.

PKc = ضریب حلالیت CaCO3 که برای قدرت یونی تصحیح شده است.

P(Ca + Mg) = منهای لگاریتم غلظت مولار (Ca + Mg) P(ALK) = منهای لگاریتم غلظت معادل (HCO3 +CO3) میزان کلسیم، منیزیم، سدیم، کربنات وبی کربنات برحسب meq/I بوده وازتجزیه آب آبیاری بدست می‌آیند و PHc با استفاده از جدول (8-5) که با مقادیرغلظت حاصل از تجزیه آب ارتباط دارند، محاسبه می‌شود وبایستی اعداد بدست آمده از جدول را درمعادله PHc جایگزین نمود.

جدول 8-5: پارامترهای لازم جهت محاسبه PHc.

مثال: از تجزیه یک نمونه آب آبیاری نتایج زیر حاصل شده است.

CO3 = 0/40 Na = 7/23 Ca = 2/24 HCO3 = 4/60 K = 0/22 Mg = 1/26 درابتدا غلظتها را بصورت زیربدست می‌آوریم: (Ca + Mg + K + Na) 2/24+1/26+0/22+7/23=10/95 meq/I (Ca + Mg)=2/24+1/26=3/50 meq/I (HCO3+CO3)=4/60+0/40=5/00 meq/I حال غلظتهای بدست آمده را درستون اول جدول (کل غلظت) برده مقادیررااز ستونها بعدی می‌یابیم.

(Ca + Mg + K + Na) = 10/95 meq/I مقدار95/10 را درستون اول (کل غلظت ) بوده وازستون بعدی که مربوط به PKc-PK2 است مقدارآنرا می‌یابیم که برابربا 3/2 می‌شود.

PK2 - PKc = 2/3 (Ca + Mg) = 3/5 meq/I P (Ca + Mg ) = 2/75 (HCO3+CO3) = 5 meq/I P(HCO3+CO3) = 2/3 پس PHc را می‌توان به این ترتیب محاسبه کرد.

PHc =(PK2 - PKc )+P (Ca + Mg)+P (HCO3+CO3) PHc = 2/3+2/75+2/3=7/35 PKc کمتراز4/8 نشان دهنده این است که مقداری از کربناتها رسوب می‌کنند ودراین صورت SAR نهایی محلول خاک که آنرا با ESP خاک مساوی درنظرگرفته ایم برابرSAR آب آبیاری نیست.

بدین مفهوم که نمی توان با محاسبه SAR آب آبیاری گفت که ESP خاک نیز همان اندازه است بلکه باید SAR آب آبیاری را نسبت به مقدار PHc تصحیح نمود.

رودس درسال 1972 (Rhoades 1972) ضمن بررسی کیفیت آب برای آبیاری اصلاحاتی را درآن انجام داد وبیان داشت SAR تصحیح شده یا نهایی محلول خاک (SAR adj ) که فرض شده با ESP خاک برابراست واین فرض نیز چندان غیرواقعی نیست بوسیله تعادل زیربیان می‌گردد.

(27-5 ) با توجه به اینکه مقدارSAR از معادله زیرمحاسبه می‌شود: معادله SARadj را می‌توان بصورت زیر نوشت: (28-5 ) درمثال صفحه قبل مقدار SARadj را می‌توان بصورت زیر محاسبه کرد: با استفاده از شاخص تصحیح شده لانگ لیروترکیب آن با SAR بوور(Bower 1961-1963) برای آبهای حاوی کربنات زیاد وبدون کربنات سدیم باقیمانده معادله تجربی زیررا پیشنهاد کرد.

(29-5 ) ESP=2SAR+2SAR(8/4-PHc) استفاده معادله فوق درچاههای آب درغرب پاکستان ارتباط خوبی بین ESP محاسبه شده وESP تخمین زده شده نشان می‌دهد.

باپات وشوکلادرسال 1973 (Bapat and Shukla 1973) روش دیگری را برای تعیین خطرسدیم آب آبیاری پیشنهاد کردند.

آنها نشان دادند که نسبت غلظت کاتیون دوظرفیتی به غلظت کاتیونی کل درآب می‌تواند بعنوان شاخص خطرسدیم بکاررود، درآبی که این نسبت بیشتراز 3/0 است درخاک یا درگیاه تأثیری بجای نمی گذارد یا اثرآن بسیارکم است.

درسال 1985 آیرزووستکات ( Ayers and Westcot 1985) برای محاسبه SARadj معادله زیرراپیشنهاد دادند.

(30-5) Naiw: غلظت سدیم آب آبیاری برحسب meq/I Mg: غلظت منیزیم آب آّبیاری برحسب meq/I Cax: مقداراصلاح شده کلسیم برحسب ECiw مقادیرPCO2 , HCO3/Ca مربوط به چند میلیمتری از سطح خاک می‌باشد.

مقداراصلاح شده غلظت کلسیم از جدول (9-5) تعیین می‌شود.

جدول 9-5: مقداراصلاح شده غلظت کلسیم.

برای تعیین Cax، ابتدا نسبت (meq/I) , HCO3/Ca ECw (ds/m) را با استفاده از نتایج تجزیه آّ آبیاری تعیین می‌کنیم سپس با استفاده از مقادیرحاصل وجدول شماره 9-5 با تلاقی ستون وسط مربوطه مقدار Cax را از داخل جدول تعیین می‌کنیم.

مقدار Cax بدست آمده از جدول را درداخل معادله شماره (30-5) قرارداده ومقدارadjRNa را بدست می‌آوریم.

تحقیقات انجام شده نشان می‌دهد که افزودن اسید سولفوریک به آب آبیاری باعث کاهش رسوب CaCO3 وهمچنین کاهش SAR , ESP می‌گردد.

(Miyamoto 1977).

توجه به این نکته ضروری بنظرمی رسد که استفاده از مدلهای ذکرشده دربالا مختص مناطق خاصی بوده ومیزان مطلوبیت آن بستگی به منطقه ای دارد که فرضیات انجام شده با شرایط آن محل تطبیق می‌کند.

ج ـ خطربی کربنات یکی از پارامترهای مهم دیگری که درآب آبیاری بایستی اندازه گیری شود آنیون بی کربنات است چرا که بی کربنات باعث رسوب کلسیم وبه مقدارکمتری رسوب منیزیم می‌شود.

این عمل باعث افزایش SAR محلول خاک وبه دنبال آن باعث بالا رفتن ESP خاک می‌شود.

گرچه رسوب کربناتها درآبهای سطحی معمول است، ولی این عمل درآبهای زیرزمینی از شدت بیشتری برخورداراست.

آبهای زیرزمینی با CO2 موجود درخود وغلظت زیاد بی کربنات درحالت تعادل هستند وبه محض استخراج این آبها ووقتی درمعرض هوای آزاد قرارمی گیرند CO2 آنها متصاعد می‌شود وکلسیم ومنیزیم موجود به صورت کربنات رسوب می‌کنند به فرض اینکه کلیه کلسیم ومنیزیمها به صورت کربنات رسوب کنند بنابرنظرایتون درسال 1950 (Eaton 1950) کربنات سدیم باقی مانده را می‌توان مطابق با معادله زیرمحاسبه کرد.

(31-5) RSC = (CO—3 + HCO-3) – (Ca++ + Mg++) غلظت یونها برحسب میلی اکی والان برلیتر(meq/I) می‌باشد.

ویلکوکس درسال 1955 (Wilcox 1955) نتیجه گیری زیررا از RSC بصورت جدول (10-5) ارائه کرد.

جدول 10-5: طبقه بندی آب آبیاری براساس میزان بی کربنات وکربنات مشکل زیاد بودن RSC را می‌توان با افزودن هرنوع اسید غیرآلی به آبهای جاری ویا پاشیدن درآبهای راکد درمزرعه خنثی کرد.

اسیدها وسایرمواد اصلاحی حاوی کلسیم را نیز می‌توان به خاک افزود.

RSC از نظرارزیابی کیفی آب معیار قابل اعتمادی نیست زیرا درآن فرض شده است که تمام کلسیم ومنیزیم به صورت کربنات رسوب می‌کنند.

آرانی (Arany 1956) متذکرشد که درمورد اثر RSC روی کیفیت آب آبیاری بایستی نوع خاک هم درنظرگرفته شود چرا که ممکن است آب با RSC نامناسب برای آبیاری، اگردرخاکهای قلیائی مورد استفاده قرارگیرد خطرساز باشد ولی همین آب اگر درخاکهای اسیدی مورد استفاده قرارگیرد حتی ممکن است اثرات مطلوب واصلاح کننده روی خاک بگذارد.

زابولکس وداراب (SzaBolcs and Darab 1964) حد بالای محدود کننده کیفیت آب آبیاری از نظربی کربنات را معادل قلیائیت 10 میلی گرم سود درلیترنسبت به فنل فتالئین می‌دانند.

پارامتر مناسب دیگری که درجه تمایل کربناتها را به راسب شدن بهترنشان می‌دهد شاخص اشباع SI است که توسط بوور(Bower 1965) بیان شد.

(32-5) SI = 8/4 - PHc SI مثبت نشان دهنده آنست که CaCO3 درآب رسوب خواهد کرد.

SI منفی نشان دهنده آنست که آب CaCO3 را درخود حل می‌کند.

د ـ خطرکلر یون کلرتأثیرخاصی روی خصوصیات فیزیکی خاک نمی گذارد از طرفی کلردرحد بسیارناچیزی توسط کلوئیدهای خاکهای خشک جذب می‌شود.

ولی به سهولت توسط رطوبت خاک انتقال یافته وطی فرآیند تعرق توسط گیاه جذب شده ودربرگها تجمع می‌یابد.

دربعضی از طبقه بندیهای محلی آّب آبیاری کلربه عنوان یک فاکتورتعیین کیفیت آب آبیاری درنظرگرفته می‌شود.