الطرق المتبعة لتحديد خطر الصوديوم في ماء الريّ

1995 ري وصرف ومعالجة التملح

د.علي عبدالله حسن

KFAS

تحديد خطر الصوديوم في ماء الريّ الكيمياء

يلعب الصوديوم دوراً رئيساً في تحديد نوعية ماء الري . ولقد جرى تحديد نوعية ماء الري في المنشورات العلمية القديمة العهد نسبياً ، على أساس نسبة الصوديوم في هذا الماء  [88]. 

وبالنظر لتأثير الصوديوم الكبير في التربة والنباتات معاً فقد جرت العادة على وصفه واحداً من أهم العوامل المعبرة عن نوعية ماء الري [88]. 

لكن المشكلة الحقيقية في هذا المجال تكمن في الأسس التي يجب أن يرتكز عليها تصنيف ماء الري تبعاً لمنسوب الصوديوم في هذا الماء ، حيث إن أكثر من قيمة تعبر عن منسوب الصوديوم في ماء الري يمكن أن يجري التصنيف على أساسها مثل :  SSP، SAR ، وعلاقة كل منهما بـــ ESP التربة . 

 

وهذا ما أدى إلى اعتماد طرق عديدة في التصنيف .  ترتكز كل منها إما إلى إحدى هذه القيم و ESP التربة . 

كما قدمت استخلاصات رياضية في هذا المجال ، وذلك بالاستناد إلى المحيط الكيميائي العام المسيطر داخل منظومة التربة بين ماء الري ومحلول التربة ومبادلات التربة . 

وسنحاول تباعاً استعراض لهذه الطرق محاولين التأشير في الحدود التي يمكن تطبيق كل طريقة فيها:

 

– اعتماد SSP لتصنيف ماء الري من منظور خطر الصوديوم ، تقابله رؤية ليست دائمة متطابقة في المنشورات التي تعالج هذا الموضوع .

وإذا انطلقنا من المضمون الذي نعبر عنه SSP ؛ (أي النسبة المئوية للصوديوم المنحل في ماء الري) ، والذي تعطيه العلاقة التالية ]من [88 .

وبالارتكاز على مفهوم SSP هذا فقد عبر SCOFIELD في عام 1935 ]من [88 ، وكذلك كل من MAGISTAD و CHRISTIANSEN في عام 1944 ]من [88 أن الماء الذي تصل قيمة SSP فيه إلى 60% ضار . 

لكن GREENE في عام 1948 ]من [88 رفع هذا الحد إلى  80%، وذلك تحت الشرط الذي يكون فيه مجمل منسوب الأملاح في ماء الري أقل من 

 

وإذا ما اعتمدت قيم SSP لتحديد نوعية ماء الري من منظور خطر الصوديوم ، فإن الاستنتاج المعقول لهذا الاعتبار هو أن ينعكس هذا التقييم على ESP التربة . 

لكن يظهر من الأبحاث التي أجراها كلٌّ من LONGENECKER] و LYLERY من [88 في الولايات المتحدة – ولاية تكساس أن هذا الاستنتاج لا تغطيه علاقة إحصائية مضمونة .

 

ولتحديد خطر الصوديوم في ماء الري طور PURI في عام 1949  ]من [88 مفهوم "المؤشر الملحي = Salt index"، الذي يرتكز على العلاقة بين الصوديوم من جهة وكل من الكالسيوم والكالسيوم كربونات الموجودة في ماء الري من جهة أخرى ، حيث نأخذ العلاقة الرياضية الشكل التالي ]من [88:

وتكون قيمة المؤشر الملحي تبعاً لهذه المعادلة سالبة ، وذلك للمياه ذات النوعية العالية وتتراوح بين (-24-0) ، وعندما تصبح هذه القيمة موجبة تكون المياه ضارة . 

ولكن مقارنة تحديد خطر الصوديوم في مياه الري ، تبعاً لمفهوم المؤشر الملحي مع التصنيفات الأخرى لم يظهر حسب DARRA وآخرون ]من [88 أي تشابه .

 

ولقد توصل بعض الباحثين إلى إيجاد صيغة تصنيفية لخطر الصوديوم في ماء الري ، المرتكزة على كون الصوديوم يتعلق بتركيز الأملاح في محلول التربة . وعلى وجه التخصيص بالعلاقة بين الكاتيونات الأحادية والثنائية . 

وتبعاً لهذه الصيغة فقد حدد ] LOBAMOVA من [88 النسبة التحسسية للكالسيوم على الصوديوم على أنها متعلقة بتركيز المحلول . 

ولهذا فإن الحاليل الخليطة من أملاح كلوريد الكالسيوم ، وكلوريد الصوديوم ، يمكن أن تسبب قلوية للأتربة (في حال أن Na المدمصة أكبر من 10%) ، وذلك تحت شروط تركيزات ملحية معينة (C) في المحلول الترابي ؛ إذ يصبح الوضع التحسسي كالآتي :

 

واستناداً إلى العلاقة  بين Na⁺ من جهة ، ومجموع Mg⁺⁺ + Ca⁺⁺ من جهة أخرى توصل WILCOX ]من [88 إلى مخطط بياني لتمثيل نوعية ماء الري (انظر الشكل : 66)

علما أن :

 

وهكذا ، تبعاً لمخطط WILCOX ]من [88 يأخذ تصنيف ماء الري تبعاً لخطر الصوديوم المستويات التالية :

– الحالة الأولى : التي تكون فيها نسبة الصوديوم منخفضة ، وهي مجال  (S₁).  ويكون مثل هذا الماء صالحاً للاستعمال في جميع الأتربة ، مع وجود خطر طفيف لتشكلات من أملاح الصوديوم .

 

– الحالة الثانية : التي تكون فيها نسبة الصوديوم متوسطة ، وتقع في المجال (S2) .  يمكن استعمال هذا الماء مع مشكلات صودية على درجة متوسطة ، وذلك في الأتربة ذوات القوام الناعم ، "الأتربة الطينية clay Soil". 

ويستثنى من ذلك الحالات التي يوجد فيها جبس في هذه الأتربة .  ويمكن استعمال مثل هذا الماء في الأتربة ذوات القوام الخشن ، "الأتربة الرملية"، أو الأتربة العضوية ذات الاستيعاب المائي الجيد .

 

– الحالة الثالثة : التي تكون فيها نسبة الصوديوم عالية ، وتقع في المجال (S₃) .  ويمكن أن يحدث استعمال مثل هذا الماء في الري بعض المشكلات الصودية ، وفي غالبية الأتربة ولهذا فإن استعماله يتطلب إدارة خاصة بما في ذلك صرف جيد ، ومعدلات غسل عالية ، وإضافة مواد عضوية للتربة . 

أما إذا وجد الجبس في التربة المروية بهذا الماء ، وبشكل زائد ، فسوف لن تحصل مشكلات صودية على الأقل لبعض الوقت . 

أما إذا لم يوجد الجبس ، عندئذ يتطلب الأمر إضافة مواد جبسية ، أو تلك المشابهة بتأثيراتها للجبس عند ري التربة بماء من هذا النوع .

 

– الحالة الرابعة : التي تكون فيها نسبة الصوديوم عالية جداً ، وتقع في المجال  (S₄).  ويكون مثل هذا الماء غير صالح للري بشكل عام . 

لكن توجد استثناءات ، وذلك في الحالات التي يكون فيها مستوى الملوحة الكلي في التربة من النوع المنخفض ، أو حتى المتوسط ، عندئذ يمكن استعمال مثل هذا الماء في ري هذه الأتربة ، وذلك مع إضافة الجبس أو غيره من المواد المشابهة في تاثيرها للجبس .

 

وفي مجال تصنيف مياه الري من زاوية خطر الصوديوم قدم ] ANTIPOV – KARATAEV من  [88 المعادلة التالية لتحديد نوعية ماء الري:

حيث عدت ممثلة "المعدل التحسسي = Critical ratio" في ماء الري عندما تكون (ESP = 10) للتربة المروية بهذا الماء .

من ناحية أخرى فقد اعتبرت X₁₀ متمثلة بالعلاقة ]من [88 علماً أن C تعني مجمل تركيز الملح المنحل 

 

ففي حال أن النسبة أقل من 0.23   C ، عندئذ يحتاج الأمر لتحسين ماء الري ، إما بتمديد هذا الماء ، أو بإضافة  CaSO₄ .

 

وبصورة مشابهة للتقارب الأخير تم تصنيف ماء الري من منظور خطر الصوديوم من قبل “U.S. Salinity Laboratory” ]من  [88.  ويستند هذا التصنيف على المعدل SAR. 

على أساس أن SAR هي معدل إدمصاص الصوديوم لمحلول التربة وماء الري .  علماً أن الفعالية النسبية لإيونات الصوديوم كعلاقة تبادلية مع التربة تأخذ الشكل التالي ] من [88 :

وهنا يمكننا القول إن تصنيف ماء الري تبعاً لـــ SAR يتناسب مع الناقلية الكهربائية لهذا الماء ، وبالتالي مع تركيز الملح فيه .  وتبعاً لهذا المفهوم تم تحديد أربع مجموعات  [88]: منخفضة ، متوسطة ، عالية ، عالية جداً ، وذلك من منظور الناقلية الكهربية . 

 

فعلى سبيل المثال عندما تكون قيمة الناقلية الكهربية فإن نقاط تحديد SAR تأخذ التتابع التالي : 26, 18, 10.  وعندما تكون قيمة الناقلية الكهربية تصبح نقاط التحديد لـــ SAR كالتالي 18, 10, 6.

وبالاستناد إلى معطيات منشورة [126, 88, 53] توجد علاقة بين ESP, SAR.  فعلى سبيل المثال يمكن اشتقاق العلاقة التي تمثل الفعالية النسبية لأيون الصوديوم في تفاعلات معادلة CAPON ]من  [88:

علماً أن Mg_x , Ca_x , Na_x هي كاتيونات مبادلات التربة ووحدتها مليمكافئ ، على مئة غرام تربة  (meq / 100g).  أما (Mg⁺), (Ca⁺), (Na⁺)، فهي تركيز هذه الكاتيونات في محلول التربة . 

في حين تمثل K عدداً ثابتاً ، وتتراوح بين (0.01 – 0.015).  وتوجد في المعطيات المنشورة [88] تطبيقات لمعادلة CAPON في مجال تصنيف مياه الري .

 

– أما تصنيف مياه الري ، كعلاقة مباشرة بين SAR و ESP، فيتم تبعاً للمعادلة التالية ]من  [88:

ويمكننا القول هنا ، بالإستناد إلى معطيات منشورة [88 , 53] بوجود علاقة إحصائية جيدة بين ESP و  SAR.  كما أن قيم ESP المحسوبة من SAR ، وتلك المقاسة تجريبياً تتوافقان بشكل جيد . 

لكن يبدو من معطيات منشورة أخرى [126] أن كربونات الكالسيوم يمكن أن تسبب انحرافاً عن التوافق الإحصائي بين قيم ESP المحسوبة من  SAR، وتلك المقاسة تجريبياً . 

 

ويخلص المؤلف من ناحية أخرى إلى القول أن تزايد نسبة الطين (clay) في التربة يخفض التباين بين القيم المقاسة لـــ ESP، وتلك المسوبة من SAR.

وهنا تجدر الإشارة إلى أن الواقع البيدولوجي (الترابي) يتغير نتيجة للتوازنات الديناميكية داخله ، لذا فإن تأثير الكربونات يجعل تعديل العلاقة بين SAR, ESP أمراً ضرورياً .  وهكذا فقد قدم ] BOWER من [88 معادلة جديدة لحساب ESP من SAR :

 

أما الجزء من المعادلة أعلاه ، المتمثل بــ  (8.4 – pHc)، فيرتكز على مفهوم ] LANGELIERمن  [88.  هذا المفهوم المحدد بمضمون مؤشر الإشباع  (Saturation – index)، علماً أن مؤشر الإشباع هذا عبارة عن محصلة لـــ (pHa) الواقعية للماء مطروحاً منها قيمة pHc المقاسة في حالة التوازن مع  CaCo₃.

ويبدو أن المعادلة أعلاه أظهرت توافقاً إحصائياً بين قيم ESP المحسوبة على أساسها ، وتلك المقاسة لمياه آبار الري في باكستان    [88] .

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]