اصلاح کننده های آب

اختلاط آب با گوگرد و چندین ماده شیمیایی می تواند در بهبود کیفیت آب بسیار مؤثر باشد و این مسئله به شرایط آب و خاک بستگی دارد.

کیفیت آب به نمک های موجود در آن (ECw)، نسبت جذب سدیم (SAR)، میزان یون های سمی موجود در آن بستگی دارد.

اصلاح کننده های گوگردی سرعت نفوذپذیری آب های سبک را افزایش داده و SAR آب را ثابت نگه داشته و یا بهبود می بخشند.

همچنین احتمالا به شستن خاک از یون های اضافی کمک می نماید. افزایش آمونیاک بدون آب، باعث افزایش pH آب شده و اصلاح کننده های گوگردی به طور مؤثری pH را پایین آورده و دسترسی کودهای ازته بکار رفته را بهبود می بخشند.

در انتخاب اصلاح کننده آب، تفاوت اصلاح کننده ها، واکنش های آن ها، و شرایط آب و خاک و سیستم آبیاری باید بررسی و در نظر گرفته شود تا اهداف مورد نظر انجام شود.

درست است که با بکار بردن مقدار زیادی از اصلاح کننده هایی مانند سولفوریک اسید، خاک های شور اصلاح شده و مواد غذایی موجود در خاک به راحتی در دسترس گیاه قرار می گیرند و لی معمولا این مقدار زیاد به علت خوردگی نهرهای بتونی و لوله های آبیاری، توصیه نمی شود.

به دلیل حلالیت کم ژیپسم و SO2، این ترکیبات نیز اصلاحات مورد نیاز را ایجاد نمی نمایند.

اصلاح کننده آب بیشتر باعث اصلاح آب و سطح خاک شده و تا اصلاح منطقه ریشه. بهبود ارتباط بین خاک- هوا- آب و افزایش عمق ریشه باعث بهبود راندمان جذب مواد غذایی و آب مورد استفاده می شود.

ژیپسم:

برای مدتی از ژیپسم برای اصلاح آب استفاده می شد. خاصیت اصلاح کنندگی این ماده برای اصلاح SAR آب، مربوط به کلسیم موجود در آن می باشد. حلالیت کم ژیپسم باعث می شود که کلسیم به حد مورد نیاز وارد آب نشود و ذرات ریز آن ممکن است مسیر وسایل توزیع آب را مسدود نمایند.

یک راه ساده بکار بردن ژیپسم این است که قطعات درشت این ماده را در داخل نهر های آب قرار می دهند تا با عبور آب بتدریج در آب حل شوند. ژیپسم خرد شده به قطعات درشت ارزان تر بوده و بهتر است که در نهر های باز از این قطعات استفاده شود. ژیپسم نمک خنثی است که کلسیم مورد نیاز برای اصلاح SAR آب را فراهم می نماید.

سولفوریک اسید:

سولفوریک اسید برای اصلاح آب استفاده می شود. سولفوریک اسید نه تنها الکترولیت موجود در آب را افزایش می دهد بلکه کربنات و بی کربنات موجود در آن را نیز کاهش داده و یا از آن خارج می کند.

در نتیجه واکنش های فوق SAR آب کاهش می یابد که نشان می دهد که Ca تمایل خواهد داشت که در محلول باقی مانده و به صورت رسوبCaCO3   از محلول خارج نشود. کربنات و بی کربنات برای جذب مواد غذایی مضر هستند. خارج شدن بی کربنات از آب امکان جذب مواد را بهبود می بخشد.

اگرچه به نظر می رسد که این مسئله در مورد P و Fe صادق نیست. همچنین کاهش کربنات در آب، میزان جذب سدیم یا سمیت آن را کاهش نمی دهد. از آن جایی که رسوبات CaCO3 در خاک مانند سیمان عمل می نمایند بنابراین خروج کربنات از خاک تنها به از بین بردن سفتی خاک کمک می کند.

آب آبیاری که با اسید مخلوط شده می تواند به نهر های بتونی و لوله های فلزی صدمه بزند. با تنظیم pH آب در حدود 7-6 می توان این مشکل را تا حد زیادی حل نمود و این pH برای آب بسیار مناسب است. اندازه گیری مداوم pH آب و استفاده از دستگاه های اتوماتیک جهت قطع جریان آب به مقدار زیادی از خطراتی که با استفاده از این اصلاح کننده ها همراه است جلوگیری می نماید.

در سیستم آبیاری قطره ای و یا پاشنده تحت فشار، ممکن است به منظور جلوگیری از تشکیل رسوبات کلسیت بر روی نازل و یا سیستم پاشنده مقداری اسید به آب اضافه شود. در مورد سیستم باز، CO2 وارد اتمسفر می شود. در سیستم تحت فشار، به دلیل CO2 به دام افتاده، اسید کمتری مورد نیاز می باشد. بنابراین اگر افزایش اسید بر اساس بی کربنات و آمونیاک موجود در آب اضافه نشود ممکن است که مشکل خوردگی بوجود آید.

سولفور دی اکسید:

سولفور دی اکسید به آسانی توسط خاک جذب شده و به H2SO4 تبدیل می شود. در صورتی به داخل خاک تزریق شود گوگرد موجود در خاک به راحتی در دسترس گیاه قرار خواهد گرفت و دسترسی گیاه به Fe ،Zn، و P را در خاک های شور بهبود می بخشد. همچنین سولفور دی اکسید برای اصلاح آب مفید است و به مقدار زیادی به همین منظور مصرف می شود.

گاز SO2 متراکم شده می تواند بدین منظور مصرف شود ولی اخیرا استفاده از دستگاه هایی که گوگرد را می سوزانند و SO2 تولید می نمایند متداول شده است. سولفور دی اکسید SO2 که در این دستگاه ها تولید می شوند به آب آبیاری اضافه می شوند. آب با SO2 اکنش داده و H2SO3 تشکیل شده و اکسید شده و به H2SO4 تبدیل می شود.

بنابراین مواردی که برای اختلاط سولفوریک اسید بیان شد در مورد SO2 نیز صدق می کند. با توجه به اینکه حلالیت سولفور دی اکسید در خاک بسیار کم است بنابراین استفاده از این ماده برای اصلاح خاک توصیه نمی شود.

پلی سولفیدها:

کلسیم پلی سولفید (CPS) یا آهک گوگردی و آمونیم پلی سولفید (APS) به طور گسترده ای به عنوان اصلاح کننده آب استفاده می شوند. این مواد به صورت مایع بوده و به شدت قلیایی هستند و زمانی که با آب مخلوط می شود گوگرد کلوئیدی تولید می نماید. با افزایش پلی سولفیدها در آب pH آب به شدت افزایش می یابد.

زمانی که پلی سولفید های قلیایی توسط آب رقیق می شوند pH آن ها به کمتر از 10 کاهش یافته و گوگرد به صورت کلوئیدی از محلول جدا می شود و یون های و  به رس ها متصل شده و جایگزینNa+ می شوند.

مقداری گوگرد کلوئیدی در نهر ها راسب می شوند ولی بیشتر آن ها به سمت مزارع حرکت می کنند و وارد خاک می شوند. در سیستم آبیاری مرزی و غوطه وری، با اکسیداسیون گوگرد قابلیت دسترسی مواد مغذی موجود خاک در مناطقی که گوگرد کلوئیدی تجمع یافته اند، بهبود می یابد.

این مناطق معمولا به دور از ریشه گیاهان هستند. نفوذپذیری در بسیاری موارد بهبود یافته است و عملکرد APA نسبت به H2SO4 و CPS بهتر است. متوجه شده اند که با افزایش مقدار ژیپسم و SO2 بکار برده شده، میزان نفوذپذیری نیز افزایش می یابد ولی در مورد با بکار بردن CPS به مقدار کم و یا در حد متوسط حداکثر نفوذپذیری بدست می آید. کاهش نفوذپذیری خاک با افزایش مقدار پلی سولفید، مربوط به بسته شدن منافذ خاک توسط گوگرد کلوئیدی می باشد.

مشخص شده است که راندمان محصول با استفاده از APS نسبت به CPS افزایش می یابد ولی CPS سرعت نفوذپذیری را نسبت به APS افزایش می دهد. رسوبات گوگردی که با استفاده از پلی سولفیدها تولید می شود، استفاده از آن را در سیستم آبیاری تحت فشار و قطره ای محدود می کند.

آمونیم تیو سولفات:

آمونیم تیو سولفات (ATS) یک منبع مایع برای ازت مورد نیاز گیاه بوده و بسیار محلول است و برای استفاده در سیستم آبیاری تحت فشار و قطره ای بسیار مناسب است. بکار بردن این ماده در آب نه تنها به خوبی ازت مورد نیاز گیاه را تأمین می نماید بلکه این ماده، معادل سایر اصلاح کننده ها قادر به خارج کردن سدیم از آب می باشد.

آمونیم تیوسولفات نسبت به آمونیم نیترات و سه ماده گوگردی دیگر (ABS ،APS، و CPS)که برای بهبود نفوذپذیری خاک بکار می روند، بسیار بهتر است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که ATS برای بهبود سرعت نفوذپذیری بسیار مؤثر است و در ضمن pH خاک را نیز کاهش می دهد.

همچنین با استفاده از ATS مشکل از دست دادن ازت به صورت denitrification، وجود ندارد. در حال حاضر تمایل زیادی به استفاده از ATS در سیستم آبیاری قطره ای وجود دارد.

مخلوطی از اصلاح کننده ها:

اصلاح کننده های گوگردی دارای خواص متفاوتی هستند و با سرعت های متفاوتی با خاک واکنش می دهند. در صورتی که از مخلوطی از اصلاح کننده ها استفاده شود، عملکرد آن ها در بهبود خواص آب و خاک بسیار مؤثرتر خواهد بود.

اثبات شده که در صورتی که ژیپسم با دیگر مواد اصلاح کننده بکار رود، شستشوی نمک ها و تعویض Ca2+ با Na+ بهتر انجام می شود. کاهش الکترولیت موجود در خاک باعث کاهش نفوذپذیری آب شده و همچنین توانایی آب برای شستشوی خاک را کاهش می دهد.

استفاده از H2SO4 یا CaCl2 به صورت مخلوط با ژیپسم به طور قابل ملاحظه ای زمان لازم برای اصلاح را بهبود می بخشد و راندمان اثر بخشی آن نسبت به ژیپسم به تنهایی، بسیار بهتر است.