دانشنامه

تصفیه آب کشاورزی جهت مقابله با شوری آب آبیاری و جهت جلوگیری از افت تولید محصولات کشاورزی و بایر شدن زمین و خاک به کار برده می شود. مهمترین دستاوردهای تصفیه آب کشاورزی کاهش شوری، جلوگیری از سدیمی شدن خاک، حذف عناصر سمی گیاهان و کاهش ترکیبات آنیونی آب می باشد.
تصفیه آب کشاورزی به روش هایی مانند اسمز معکوس سبب می گردد شوری آب کاهش یافته و به دلیل حذف سدیم، درصد جذب سدیم را کاهش داده که در دراز مدت مانع از بایر شدن خاک و اراضی می شود. افزایش میزان سدیم خاک به دلیل استفاده از آب های شور به تدریج سبب پدیده پراکندگی خاک می شود. همچنین آبیاری با آب شور سبب کاهش در میزان تولید محصول می گردد که می توان با تصفیه آب کشاورزی، این مشکلات را مرتفع نمود.

تصفیه آب کشاورزی از آن جهت اهمیت دارد که مصرف آب شور در کشاورزی علاوه بر افت تولید محصول سبب کاهش خصوصیات فیزیکی مفید خاک هم می شود که این به معنی بایر شدن اراضی است. مهمترین اهداف تصفیه آب کشاورزی مقابله با مشکلات ذیل می باشد:
افزایش شوری یا غلظت کل نمک های حل شده در آب
سدیمی بودن یا غلظت سدیم موجود در آب نسبت به سایر کاتیون ها
ترکیبات آنیونی آب به ویژه غلظت زیاد کربنات ها و بی کربنات ها
غلظت بالای بر (B) یا دیگر عناصر سمی برای رشد گیاه
اثر نمک بر رشد گیاهان دارای ماهیت اسمزی است. چون آب از محیط رشد ریشه به صورت محلول آب و خاک دریافت می گردد، افزایش نمک باعث بالا رفتن فشار اسمزی محلول می شود و مولکول های آب به سختی از محلول جدا می شوند و وارد ریشه می گردند.
در تصفیه آب کشاورزی پارامتر pH یا اسیدیته آب آبیاری به عنوان معیار کیفی استفاده نمی گردد زیرا خاک متعادل کننده pH می باشد. مگر در مناطقی که تصفیه آب کشاورزی به منظور آبیاری قطره ای مورد استفاده قرار می گیرد.
در تصفیه آب کشاورزی عناصر سمی مانند بر و لیتیوم از آب حذف می گردند. باید توجه داشت که وقتی ترکیبات بر به خاک اضافه می شود، قسمت قابل توجهی از آن جذب ذرات خاک شده و مقدار کمی از آن وارد محلول خاک می شود. در مورد لیتیم نیز غلظت بالای این یون سبب سوختگی برگ ها می شود. امروزه به دلیل آلودگی های صنعتی آب عناصر سمی زیادی در آب کشاورزی موجود می باشد که اهمیت استفاده از تصفیه آب کشاورزی را دو چندان می نماید.

در تصفیه آب کشاورزی، شوری یا همان هدایت الکتریکی به وسیله اندازه گیری مقاومت الکتریکی دو سر الکترودهایی که به طور موازی در یک محلول فرو برده می شوند، تعیین می گردد. با افزایش شوری یا همان غلظت نمک های آب، هدایت الکتریکی به صورت خطی افزایش می یابد. واحد شوری در تصفیه آب کشاورزی mmho/cm می باشد.
درصد سدیم قابل تبادل یا ESP معیار مهمی در تصفیه آب کشاورزی جهت توصیف وضع فیزیکی و ساختمانی خاک است. از روی مقادیر درصد سدیم قابل تبادل (ESP) و نسبت جذبی سدیم (SAR) می توان درجه مقاومت گیاهان به سدیم و یا تخریب ساختمان خاک کشاورزی را تخمین زد. به عنوان نمونه در ESP بیش از 15 خاک ساختمان خود را از دست خواهد داد و نفوذ آب در آن دشوار خواهد شد. در چنین شرایطی استفاده از تصفیه آب کشاورزی در شیرین سازی آب آبیاری ضروری است.

بافت خاک از روی اندازه ذرات تشکیل دهنده آن به سه گروه ذیل طبقه بندی می شود
خاک شنی با ذرات بزرگتر از 0.02mm
خاک سیلت با ذرات بین 0.02mm تا 0.002mm
خاک رس با ذرات کوچکتر از 0.002mm
ذرات خاک دارای بار الکتریکی منفی می باشند. هرچه اندازه ذرات خاک ریزتر باشد دارای سطح مخصوص بیشتری می باشند و به دلیل بار الکتریکی منفی خود، کاتیون ها را به خود جذب می نمایند. خاک های معمولی در حدود 70% کلسیم، 25% منیزم و 3% یون پتاسیم دارند اما در خاک های شور، مقادیر قابل توجهی یون سدیم وجود دارد. جهت جلوگیری از شور شدن خاک استفاده از آب شیرین کن کشاورزی به منطور آبیاری سطوح زیر کشت ضروری است.
به طور کلی تصفیه آب کشاورزی از آن جهت اهمیت دارد که اگر یون های جذب شده به وسیله ذرات خاک از نوع یون های دو ظرفیتی مانند کلسیم و منیزیم باشد، خاک دارای خصوصیات فیزیکی خوبی خواهد بود اما آبیاری مداوم با آب شور باعث جایگزینی یون های تک ظرفیتی مانند سدیم با این یون ها می شود.
کافی است که حداقل ده درصد کاتیون های جذب شده ذرات خاک از نوع سدیم باشند، آنگاه خاک به علت پراکنده شدن ذرات اش ساختمان خود را از دست می دهد و نفوذپذیری در آن کاهش می یابد.
اهمیت تصفیه آب کشاورزی در آبیاری از آنجایی اهمیت می یابد که در صورت استفاده مداوم از آب شور، خاک دچار پراکندگی شده و به طور کلی ساختمان خود را از دست می دهد. پراکندگی خاک یک پدیده برگشت ناپذیر می باشد و سبب بایر شدن همیشگی اراضی می گردد.
هرچه بافت خاک ریزتر باشد، مانند خاک رس، قابلیت تخریب ساختمان خاک بیشتر می باشد و استفاده از دستگاه تصفیه آب کشاورزی جهت آبیاری ضرورت بیشتری خواهد داشت.

شوری آب باعث کاهش محصولات کشاورزی می شود. شوری زیاد باعث سوختگی در حاشیه گیاه، عدم یکنواختی رشد در سطح مزرعه و تغییر رنگ به آبی تیره در برگ های سبز می شود. تجربه نشان داده است که حداکثر جذب آب توسط ریشه ها از خاک از مکان هایی است که شوری آن کمتر باشد. چون بیشترین آب مورد نیاز گیاه از قسمت بالایی منطقه توسعه ریشه ها دریافت می شود.
تصفیه آب کشاورزی از آن جهت اهمیت دارد که اگر مقدار شوری آب آبیاری از حد معینی عبور کند، مقدار محصول کاهش خواهد یافت. افزایش مقدار نمک به کاهش محصول و در نهایت به صفر رسیدن محصول کشاورزی می گردد. قیمت تصفیه آب کشاورزی در مقایسه با میزان کاهش محصول در دراز مدت ناچیز می باشد.
اثر شوری در مورد بسیاری از گیاهان زمانی مشهود است که گیاه به مدت طولانی در معرض نمک قرار گیرد. از آن گذشته، مقاومت گیاه به شوری به مساله که گیاه در چه مرحله ای از رشد باشد نیز بستگی دارد.

جذب آب توسط گیاه و تبخیر سطحی موجب حرکت نمک به طرف سطح خاک می شود ولی اگر آب اضافی به زمین داده شود و یا از روش های تصفیه آب کشاورزی مانند اسمز معکوس استفاده گردد، جهت حرکت آب به سمت پایین شده و مقداری از نمک های خاک همراه با آن از دسترس ریشه خارج می گردد. به طور خلاصه روش های استفاده از آب های شور موارد ذیل می باشد:
کوتاه کردن فاصله بین آبیاری
انتخاب گیاه مناسب
شستشوی خاک
آبیاری قبل از کشت
انتخاب محل بذرکاری
تغییر روش آبیاری به روش های بارانی یا قطره ای
تصفیه آب کشاورزی به روش هایی چون اسمز معکوس یا تعویض یونی
زه کشی زمین
استفاده از مواد شیمیایی مانند گچ