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