چگونگی کاهش شوری آب‌های کشاورزی

با توجه به حجم عظیم مصرف آب در کشاورزی، مشکل شوری آب، به خصوص در مناطق خشک و نیازمند آبیاری مصنوعی، به یک چالش مهم تبدیل شده است. شوری آب به افزایش میزان نمک‌ها و مواد معدنی در آب منجر می‌شود که این مواد به طور مستقیم تأثیر مخربی بر رشد و عملکرد گیاهان و در نتیجه تولید محصولات دارند. بنابراین کاهش شوری آب‌‌های کشاورزی اهمیت بسیاری دارد.

مطالعه روش‌ها و نحوه کاهش شوری آب کشاورزی، نه تنها به بهبود بهره‌وری آب در کشاورزی کمک می‌کند، بلکه در حفظ محیط زیست، تداوم منابع آب و افزایش تولید محصولات با کیفیت و متنوع نیز نقش به سزایی دارد. در این مقاله، به بررسی راه‌های کاهش شوری آب‌های کشاورزی و اهمیت این موضوع پرداخته خواهد شد.

راه های کاهش شوری آب‌های کشاورزی

شوری آب، یکی از چالش‌های مهم در حوزه کشاورزی است که می‌تواند تأثیرات جدی بر رشد و توسعه گیاهان و در نتیجه عملکرد محصولات داشته باشد. با توجه به اهمیت رفع شوری شدید آب کشاورزی و آسیب‌رسانی آن به محیط زیست و گیاهان، استفاده از تجهیزات مرتبط با تصفیه آب در زراعت امری ضروری محسوب می‌شود. به عبارت دیگر، تصفیه آب کشاورزی با استفاده از تجهیزات آب شیرین‌کن مانند اسمز معکوس یا تعویض یونی به‌عنوان بهترین راهکارها در کنترل و مدیریت شوری آب‌های کشاورزی به شمار می‌آیند.

اما تلاش برای کاهش شوری آب‌های کشاورزی تنها محدود به استفاده از دستگاه‌های آب شیرین کن کشاورزی نمی شود. بلکه روش‌های مختلف زراعی نیز برای استفاده بهینه از آب‌های نسبتاً شور در مصارف زراعی وجود دارند. این روش‌ها به منظور کنترل شوری آب های کشاورزی در صنعت کشاورزی کاربرد فراوانی دارند. 

برای کاهش شوری آب‌های کشاورزی، اقدامات متنوعی می‌توان انجام داد که به تأمین آب کافی و باکیفیت برای گیاهان کمک می‌کند و در نهایت عملکرد و عمر مفید محصولات را افزایش می‌دهد. در ادامه، به معرفی و توضیح روش‌های مختلف برای کاهش شوری آب‌های کشاورزی پرداخته خواهد شد:

استفاده از گیاهان مناسب برای زراعت

 انتخاب گیاهان مقاوم به شوری (مانند گیاهان نمک‌دوست) یا کاشت گیاهانی که شوری خاک را کاهش می دهند، به عنوان یک راهکار موثر برای اصلاح شوری خاک می باشد. این گیاهان قادر به جذب نمک‌های اضافی از خاک هستند. در نتیجه، با کشت و رشد این گیاهان در خاک‌های شور، میزان نمک در خاک کاهش می‌یابد و بخشی از مشکل شوری خاک حل می‌شود. این روش می‌تواند در مناطقی که کشت محصولات کشاورزی به‌دلیل شوری خاک دشوار است، به عنوان یک راهکار مؤثر مورد استفاده قرار گیرد.

استفاده بهینه و هوشمندانه از آب

یکی از اصول اساسی در کاهش شوری آب‌های کشاورزی، استفاده بهینه و هوشمندانه از منابع آبی است. این شامل برنامه‌ریزی دقیق برای آبیاری، تعیین زمان‌های مناسب آبیاری و مدیریت دقیق مصرف آب بر اساس نیاز گیاهان است. از تکنیک‌های هوشمند مانند سامانه‌های هوشمند آبیاری با استفاده از حسگرها و اتوماسیون می‌توان برای تنظیم دقیق زمان و مقدار آبیاری استفاده کرد.

• استفاده از روش‌های کم آبیاری: روش‌های کم‌آبیاری شامل تکنیک‌های مختلفی مانند آبیاری قطره‌ای، آبیاری زیرسطحی و آبیاری تراکمی است. این روش‌ها  آب کمتری نسبت به روش‌های سنتی مصرف می‌کنند و به کاهش اتلاف و شوری آب کمک می‌کنند.

• کاهش فاصله بین آبیاری: کاهش فاصله زمانی بین دوره‌های آبیاری می‌تواند به مدیریت بهتر شوری آب کمک کند.

• آبیاری قبل از کاشت: قبل از کاشت محصولات، انجام آبیاری می‌تواند به تعدیل شوری خاک کمک کند.

• استفاده از روش‌های شستشوی خاک: استفاده از روش‌های مختلف برای شستشوی خاک، از جمله استفاده از آب‌های تصفیه شده، می‌تواند به کاهش شوری خاک کمک کند.
• زه‌کشی زمین: زهکشی زمین از روش‌های مهم در کنترل شوری آب های کشاورزی است.

تصفیه آب شور با روش های مدرن

 علاوه‌بر روش‌های سنتی تصفیه آب، روش‌های نوینی مانند شیرین‌سازی و جداسازی نمک از آب دریا نیز وجود دارد. در واقع استفاده از دستگاه‌های آب‌شیرین کن، ساده ترین راه تصفیه آب شور به‌شمار می‌رود. این روش‌ها با استفاده از فرایندهای متنوع و روش‌های پیچیده، آب شیرین و نمک را از یکدیگر جدا می‌کنند. از جمله روش‌های مورد استفاده در این زمینه می‌توان به استفاده از مواد معدنی نظیر سیلیس، کربن اکتیو و آنتراسیت اشاره کرد که به عنوان عامل‌های شیرین‌سازی در آب دریا عمل می‌کنند. اما یکی از پیشرفته ترین و مؤثرترین روش‌های تصفیه آب شور، روش اسمز معکوس (RO) است. این روش توانسته است با عملکردی برجسته‌ نمک‌ها و مواد معدنی را از آب جدا کند و آب با کیفیت و مناسبی را برای آبیاری گیاهان فراهم کند. از مزایای برجسته‌ این روش می توان به  کاهش شوری به میزان بسیار بالا اشاره کرد. هم چنین، به دلیل استفاده از فشار، بهره‌وری انرژی در این روش بالاست و کمترین مقدار آب به عنوان ضایعات تخلیه می‌شود.

ساده‌ترین راه تصفیه آب شور

استفاده از دستگاه‌های رفع شوری آب کشاورزی، به عنوان یکی از ساده‌ترین و موثرترین راه‌های تصفیه آب شور در محیط کشاورزی شناخته می‌شود که به کشاورزان امکان تأمین منابع آب مورد نیاز خود را با کاهش وابستگی به منابع آب تازه و پراکنده فراهم می‌کند. این تکنولوژی، علاوه بر کاهش هزینه‌های مرتبط با حمل و نقل آب، برای کشاورزان در مناطقی که با مشکل کمبود آب مواجه هستند، امکان توسعه و بهره‌وری بیشتر از زمین‌های کشاورزی را فراهم می‌کند.

دستگاه‌های آب‌شیرین‌کن از تکنولوژی نسبتاً ساده‌ای استفاده می‌کنند که به کشاورزان این امکان را می‌دهد تا آب شور را به آب شیرین تبدیل کنند. اصل کار این دستگاه‌ها بر پایه فرایند اسمز معکوس است که در آن آب از یک فشار بالا (فشار اسمزی) از طریق یک ممبران نیمه‌تراوا عبور می‌کند، در حالی که املاح و مواد معلق در آب به دلیل اندازه‌ی بزرگتر خود، نمی‌توانند از ممبران عبور کنند.

این دستگاه‌ها قابلیت نصب و راه‌اندازی آسانی دارند و به راحتی در مزارع و فضاهای کوچک نیز قابل استفاده هستند. برای استفاده از آن‌ها، نیازی به تجهیزات پیچیده یا نیروی برق خاصی نیست و کشاورزان می‌توانند به راحتی این دستگاه‌ها را به سیستم آبیاری خود متصل کنند. همچنین، این روش بسیار کارآمد و موثر است و می‌تواند در کمترین زمان ممکن مقدار زیادی از شوری آب را حذف کند، که این امر به بهبود کیفیت و عملکرد محصولات کشاورزی کمک می‌کند.

حد مجاز شوری آب کشاورزی

حد مجاز شوری آب کشاورزی به مقدار نمک‌ها و مواد معدنی موجود در آب اشاره دارد که در محدوده قابل قبولی برای گیاهان و محصولات کشاورزی قرار دارد. این حد مجاز به عنوان معیاری مهم برای تشخیص اینکه آیا آب قابل استفاده برای آبیاری گیاهان و محصولات مناسب است یا خیر، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از آنجا که مقادیر حد مجاز شوری آب کشاورزی بسته به نوع گیاهان، شرایط خاک، آب و هوا و نوع نمک‌ها متفاوت است، تعیین این مقادیر به تحقیقات علمی و مطالعات تخصصی نیاز دارد. در عمل، اغلب مقادیر حد مجاز شوری آب کشاورزی بر اساس واحدهای مختلفی مانند هدایت الکتریکی (EC) یا TDS اندازه‌گیری می‌شود.

در جهت حفظ کیفیت خاک و اطمینان از رشد بهینه گیاهان، تعیین حد مجاز شوری آب کشاورزی بسیار مهم است. برای اطلاع از حد مجاز شوری آب کشاورزی در منطقه یا منبع آبی خاص، بهتر است به مقررات محلی، استانداردهای ملی یا راهنمایی‌های موجود در این زمینه مراجعه کنید. این اطلاعات می‌توانند به شما در برنامه‌ریزی بهینه برای آبیاری و مدیریت منابع آب در کشاورزی کمک کنند.

طبقه بندی شوری آب

شوری آب بر اساس میزان مقادیر نمک‌های محلول در آب، به چهار دسته زیر تقسیم می‌شود:

1. شوری کم (Low Salinity): شوری آب در این دسته کمتر از ۲۵۰ میکروسیمنس بر سانتی‌متر (μS/cm) است. این نوع شوری آب برای بسیاری از گیاهان مناسب است و می‌توان آنها را با این آب آبیاری کرد. گیاهان در این محیط به خوبی رشد می‌کنند و نیاز به تنظیمات آبیاری ویژه ندارند.
2. شوری متوسط (Moderate Salinity): در شوری آب متوسط، مقدار نمک‌ها بین ۲۵۰ تا ۱۵۰۰ میکروسیمنس بر سانتی‌متر است. گیاهان حساس به شوری در این دسته به مراقبت و تنظیمات آبیاری بیشتری نیاز دارند. آبیاری بیشتر و مقدار بیشتری آب ممکن است برای تعادل شوری مناسب باشد.
3. شوری زیاد (High Salinity): شوری آب در این دسته بین ۱۵۰۰ تا ۳۰۰۰ میکروسیمنس بر سانتی‌متر است. استفاده از این آب‌ها تنها برای گیاهان مقاوم به شوری و خاک‌هایی با زهکشی بالا ممکن است مناسب باشد و برای بقیه گیاهان مناسب نیست.
4. شوری بسیار زیاد (Very High Salinity): در این دسته، شوری آب بیشتر از ۳۰۰۰ میکروسیمنس بر سانتی‌متر است. این نوع شوری آب برای اکثر گیاهان مناسب نیست و می‌تواند به رشد و عملکرد آنها آسیب وارد کند. آب‌های با شوری بسیار زیاد  ممکن است منجر به اختلالات جذب مواد غذایی در گیاهان شوند.

شوری آب بالا می‌تواند باعث کاهش جذب آب توسط گیاه، عدم تعادل آبی، کاهش فعالیت آنزیم‌ها و عملکرد متابولیکی، افزایش خشکی خاک و سمیت نمکی در گیاهان شود. علاوه بر این، گیاهان حساس به شوری در شرایط شوری آب قادر به تحمل کمتری هستند و ممکن است رشد و توسعه آنها متوقف شود. کاهش شوری آب های کشاورزی یک راه‌حل منطقی برای کاشت این گیاهان محسوب می‌شود.

تقسیم‌بندی شوری آب به این چهار دسته، به کشاورزان و مدیران آبیاری کمک می‌کند تا بهترین روش‌های آبیاری را برای گیاهان خود انتخاب کنند و تاثیرات منفی شوری آب را به حداقل برسانند.

چگونه هدایت الکتریکی (EC) را کاهش دهیم؟

کاهش هدایت الکتریکی (EC) آب کشاورزی برای حفظ سلامت خاک و گیاهان ضروری است. برای رسیدن به این هدف می توان از چندین روش استفاده کرد:

• رقیق سازی: یکی از روش‌های ساده برای کاهش EC، رقیق کردن آب با EC بالا توسط آب با EC کم است. این کار با ترکیب آب شور با منابع آب شیرین مانند آب باران، آب زیرزمینی یا فاضلاب تصفیه شده امکان پذیر است.
• اسمز معکوس (RO): اسمز معکوس یک روش بسیار موثر برای حذف املاح محلول و کاهش EC در آب است. این فرایند شامل عبور آب از یک ممبران نیمه تراوا تحت فشار است، که اجازه می‌دهد مولکول‌های آب عبور کنند در حالی که املاح و سایر ناخالصی ها را به دام می اندازد. آب تصفیه شده که در سمت دیگر ممبران جمع آوری می‌شود، معمولاً EC پایین‌تری دارد.
• تبادل یونی: تبادل یونی شامل جایگزین کردن یون‌های نامطلوب در آب با یون‌های کم ضررتر است. این کار با استفاده از رزین‌های تبادل یونی یا مواد شیمیایی خاص که یون‌های مسئول برای EC بالا مانند یون های سدیم، کلرید و بی کربنات را به طور انتخابی حذف می‌کنند، انجام می شود.
• الکترودیالیز: در این فرایند، با حذف انتخابی یون‌ها از آب تحت تأثیر یک میدان الکتریکی، می‌تواند EC را کاهش دهد. این روش به طور خاص برای تصفیه آب شور یا آب با سطح بالای مواد جامد محلول مناسب است.
• جمع‌آوری آب باران: استفاده از آب باران برای آبیاری می‌تواند به کاهش وابستگی به منابع آب با EC بالا کمک کند. آب باران معمولاً EC کمی دارد و می‌توان آن را در مخازن یا چاه برای استفاده در دوره‌های خشکی جمع آوری و ذخیره کرد.
• روش‌های مدیریت خاک: اجرای شیوه‌های مدیریت خاک مانند بهبود زهکشی، شستشو و افزودن مواد آلی می‌تواند به کاهش تجمع نمک‌ها در خاک و در نتیجه کاهش EC آب کشاورزی کمک کند.

با استفاده از یک یا ترکیبی از این روش‌ها، کشاورزان می‌توانند به طور مؤثر EC آب کشاورزی را کاهش داده و شرایط بهینه را برای رشد و عملکرد گیاهان ایجاد کرده و تأثیرات منفی ناشی از شوری زیاد را کاهش دهند.

کاهش شوری آب کشاورزی چه اهمیتی دارد؟

کاهش شوری آب‌های مورد استفاده در کشاورزی، به دلیل تأثیر قابل توجه آن بر جذب آب توسط گیاهان، اهمیت بسیاری دارد. واقعیت این است که نمک‌ها و املاح محلول در آب، به دلیل تشکیل رسوبات، منافذ ریز گیاهان برای جذب آب را مسدود می‌کنند. در واقع، شوری آب به میزان نمک‌ها در آب آبیاری یا خاک اشاره دارد. با توجه به محدودیت منابع آب شیرین در جهان و شور شدن بسیاری از آب‌های آبیاری، به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک، مشکلات عمده‌ای در زمینه کشاورزی به وجود آمده است. از میان این چالش‌ها، محدودیت منابع آب با کیفیت مناسب از جمله چالش‌های اصلی در این حوزه است. از این رو، استفاده از روش‌های متنوع و کارآمد برای کاهش شوری آب‌های کشاورزی اهمیت بسیاری دارد. به طور کلی، تدابیری برای کاهش شوری آب‌های کشاورزی از جمله مهمترین راه‌ها برای مدیریت بهینه منابع آب و تضمین تولید محصولات کشاورزی پایدار است.