بخشی از مقاله
تألیف :
وقتی به علت اثر نمکهای خاص، میزان نفوذ آب به داخل خاک چنان کاهش یابد که آب کافی در اختیار گیاه قرار نگرفته و عملکرد محصول کاهش مییابد، مشکل نفوذپذیری که ناشی از کیفیت آب آبیاری است پیش میآید. مدیریت و طراحی مناسب سیستمهای آبیاری مستلزم اطلاع از جزئیات خصوصیات نفوذپذیری آب در خاک است که بایستی تعیین شود. نفوذپذیری نهایی خاک - Basic Infiltration Rate -
از خواص خاک بوده و در اثر اعمال کیفیتهای مختلف آب آبیاری تغییر میکند. در این راستا تغییرات نفوذپذیری نهایی خاک در آبیاری جویچهای توسط روش شیار مسدود - Blocked Furrow - در دو حالت وجود و عدم وجود گیاه مورد بررسی واقع شد. تیمارهای آب آبیاری شامل سه تیمار کیفیت آب به صورت شاهد - Ec=0/6 dS/m , SAR=0/9 - و دو تیمار شوری به صورت 2 و6 دسی زیمنس بر متر با نسبت جذبی سدیم - SAR - به ترتیب 10 و 30 بودند. تیمارهای کیفیت آب با اضافه نمودن نمک کلرور سدیم به تیمار شاهد حاصل گردیدند. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت جذبی سدیم، سرعت نفوذپذیری نهایی خاک در پایان دوره به صورت معنیداری نسبت به تیمار شاهد کاهش یافت. سرعت نفوذپذیری نهایی خاک در تیمار با نسبت جذبی سدیم - SAR - زیاد، در حدود 43 درصد نسبت به تیمار شاهد در پایان دوره کاهش یافت. همچنین تغییرات معنیداری از سرعت نفوذ نهایی در تیمارها ملاحظه گردید.
نفوذپذیری ضعیف خاک تأمین آب گیاه را دشوار نموده و با ایجاد سله، تجمع آب در سطح خاک، عدم تهویه و مسایل تغذیه گیاهی ﻣﺸﮑﻼت کشت و کار را دو چندان میکند.
کلید واژهها: نفوذپذیری نهایی شوری سدیمی
مقدمه
یکی از عوامل مهم که حفظ و توسعه کشاورزی اراضی فاریاب را در نواحی خشک محدود میسازد، مسئله کمبود آب است. در این راستا، میتوان از مصرف آبهایی با کیفیت پائین یا آبهای غیر متعارف برای رفع این تنگنا بهره گرفت. در بسیاری از نقاط جهان منابع آب مناسب برای بهرهبرداری روبه کاهش است و با توجه به مصارف روزافزون جوامع شهری، صنعتی و افزایش سرانه تدریجاً کاهش مییابد. لذا الزاماً به علت گسترش بیشتر کشاورزی، کشت زمینهای شور و استفاده از آبهای حاوی نمکهای محلول مورد توجه قرار میگیرد. بنابراین دانستن واکنشهای متفاوت گیاهان به شوری وتغییراتی که در نتیجه استفاده از آبهای حاوی نمکهای محلول در خاک و خواص فیزیکوشیمیایی آن به وجود میآورد حائز اهمیت است. - 16 -
هم اکنون بهرهبرداری از آبهای با کیفیت پائین در اراضی فاریاب در سطح جهانی رو به ازدیاد است. در حال حاضر در کشورهایی نظیر مصر، پاکستان و ایالات متحده امریکا در سطح گستردهای از این آبها استفاده میشود. - 3 -
نفوذپذیری یکی از مشخصات فیزیکی خاک بوده و یکی از پارامترهای هیدرولیکی مؤثر بر آبیاری سطحی است. فرآیند ورود آب را به خاک از سطح خاک و بطور عمودی نفوذ - Infiltration - گویند. زیرا آبی که نمیتواند در خاک نفوذ نماید، موجب آبدوی یا هرز آب سطحی و فرسایش میگردد. در واقع نوع سیستم آبیاری که برای یک منطقه برگزیده میشود براساس خصوصیات نفوذ آب به داخل خاک است. بنابراین ارزیابی آن از کارهای ضروری است که بایستی صورت پذیرد. 2 - و - 4
در ابتدای ورود آب به خاک، سرعت نفوذ زیاد بوده و با گذشت زمان کاهش یافته و بالاخره به کمیت ثابتی تنزل میکند. نفوذپذیری نهایی خاک از مشخصات هر خاک بوده و مقدار سرعتی است که خاکها در انتهای زمان آبیاری از خود نشان میدهند. - 22 -
معادلات نفوذ مختلفی چون کوستیاکوف،scs، هورتون و کوستیاکوف لوئیز به منظور تعیین نفوذ آب به خاک بکار میروند. کلمنز، معادلات مختلفی را برای استفاده در آبیاری سطحی مورد مطالعه قرار داده است. وی پیشنهاد نموده است که نتایج معادلات تجربی بهتر از معادلات فیزیکی با دادههای صحرایی مطابقت میکند و استفاده از معادله کوستیاکوف لوئیز را توصیه نموده است. - 5 -
معادله تجربی را برای سرعت نفوذ آب در خاک پیشنهاد نموده است.
که در آن Z نفوذ تجمعی، t فرصت نفوذ، α و k پارامترهای تجربی میباشند که برای خاکهای مختلف متفاوت بوده و از نظر فیزیکی مفهوم ندارند. یکی از معایب این معادله آن است که در زمانهای طولانی سرعت نفوذ به سمت صفر میل میکند که با واقعیت مطابقت ندارد.
چنانچه از معادله کوستیاکوف - معادله شماره یک - نسبت به زمان مشتق گرفته شود، سرعت نفوذ لحظهای بدست میآید.
که در آن I، سرعت نفوذ لحظهای میباشد. چون α عدد مثبتی است و مقدار عددی آن کمتر از یک میباشد، در زمانهای طولانی سرعت نفوذ به سمت صفر میل میکند که با واقعیت مطابقت ندارد. مشاهدات صحرایی نشان میدهد که در زمان طولانی، سرعت نفوذ به مقدار ثابتی که نشانگر سرعت نفوذ نهایی یا سرعت نفوذ پایه - Basic or Steady Infiltraion Rate - است میرسد. چنانچه مقدار f0 که بیانگر سرعت نفوذ پایه است را به سمت چپ معادله شماره دو اضافه نموده و از آن انتگرال بگیریم معادله نفوذ کوستیاکوف لوئیز حاصل میشود.
که در آن
Z، نفوذ تجمعی - m3/m - t، فرصت نفوذ - min -
α و k پارامترهای تجربی
fo، سرعت نفوذ نهایی خاک - m3/m/min -
به علت اینکه خاکها در انتهای زمان آبیاری، سرعت نفوذ ثابتی را از خود نشان میدهند، لذا این معادله بهتر از معادلات دیگر نفوذ با وضعیت خاک هماهنگی داشته و عموماً در طراحی سیستمهای آبیاری از این معادله استفاده میگردد. - 9 -
روشهای مختلفی به منظور تعیین مقدار سرعت نفوذپذیری نهایی خاک ارائه شده است. یکی از این روشها، استفاده از شیار مسدود - Blocked Furrow - میباشد. در این روش از اطلاعات نفوذ سنج شیار مسدود شده در زمان چند ساعت استفاده شده و سرعت نفوذ ثابت را به عنوان fo - سرعت نفوذ پایه - در نظر میگیرند. روش دیگر تعیین سرعت نفوذپذیری پایه استفاده از اطلاعات و دادههای پیشروی است. در این روش با استفاده از معادلات بالانس حجمی و زمان پیشروی نسبت به تعیین نفوذپذیری نهایی خاک اقدام میشود. طریقه دیگر تعیین نفوذپذیری نهایی خاک، برآورد این مقدار با استفاده از جداول ارائه شده در این زمینه میباشد. روش دیگر استفاده از اطلاعات ورودی خروجی - Inflow- Outflow - میباشد که بایستی دبی ورودی و خروجی در ابتدا و انتهای فارو اندازهگیری شود. 21 - ،10، - 9
حل مدلهای شبیهسازی شده آبیاری سطحی بستگی به استفاده معادله نفوذ خاصی دارد که از اطلاعات مزرعهای بدست آمده باشد. Clemmens متذکر شد که معادلات تجربی نفوذ نسبت به معادلاتی که دارای پایه فیزیکی و تئوریکی هستند از دقت بالاتری برخودار بوده و با اطلاعات مزرعهای هماهنگی بیشتری دارند. در کل وی استفاده از معادله کوستیاکوف لوئیز را برای مقاصد آبیاری پیشنهاد نمود. - 9 -
