اگر آب کشاورزی سخت باشد، کشاورزان چه کارهایی باید انجام دهند؟

آب سخت به آبی گفته می شود که مقادیر زیادی کلسیم و منیزیم دارد. سختی آب آبیاری، باعث بروز مشکلاتی در کشاورزی می شود. این مشکلات شامل کاهش جذب مواد مغذی توسط گیاهان، افزایش pH خاک و آسیب به ساختار خاک و ریشه ها می باشد.
در این مطلب اثرات آب سخت بر خاک و گیاهان را بررسی می کنیم و توضیح می دهیم که کشاورزان با چه راهکارهایی می توانند از تاثیرات مخرب آب سخت در امان باشند.

سختی آب آبیاری چیست؟

سختی آب به مقدار یون های کلسیم (Ca²⁺) و منیزیم (Mg²⁺) محلول در آب گفته می شود. این یون ها در مقادیر کم برای گیاه ضروری اند. اما وقتی غلظت شان بالا باشد، آب به عنوان «آب سخت» شناخته می شود و می تواند مشکلات جدی برای خاک، سیستم آبیاری و تغذیه گیاه ایجاد کند.

وقتی باران می بارد یا آب های سطحی در مسیر حرکت خود به سمت سفره های آب زیرزمینی هستند، در مسیر از بین خاک ها و سنگ ها عبور می کنند. در بین مسیر، آب ها مواد معدنی را به خود جذب می نمایند. مواد معدنی بعد از رسیدن به چاه ها یا سفره های آب زیرزمینی، از آب جدا شده و به مرور زمان رسوب می کنند. این رسوبات را رسوبات آب سخت می نامند. در مناطقی که آب با کیفیت پایین از چاه های زیرزمینی برداشت می شود، معمولاً سختی آب بیشتر است. زراعت های ناپایدار، تغییرات اقلیمی و آلودگی ها می توانند بر کیفیت آب تأثیر بگذارند و باعث افزایش سختی آب شوند.

سختی آب به دو دسته تقسیم می شود:

• سختی موقت آب: این نوع سختی بیشتر ناشی از بی کربنات کلسیم و منیزیم است. در برخی شرایط می توان آن را با روش های شیمیایی یا اسیدی اصلاح کرد.
• سختی دائمی آب: سختی دائم مربوط به وجود سولفات ها و کلریدهای کلسیم و منیزیم است و اصلاح آن دشوارتر بوده و نیاز به مدیریت دقیق تری دارد.

در بسیاری از مناطق کشاورزی ایران، منابع آب زیرزمینی دارای سختی بالایی هستند و استفاده مداوم از این آب ها بدون مدیریت صحیح، به مرور باعث افت عملکرد محصول می شود.

آیا سختی آب خطرناک است؟

سختی آب به خودی خود یک عامل خطرناک محسوب نمی شود و در بسیاری از مناطق، آب آشامیدنی دارای مقداری سختی طبیعی است. وجود یون های کلسیم و منیزیم در آب، در محدوده های استاندارد، نه تنها برای انسان مضر نیست بلکه بخشی از نیاز بدن به این عناصر را برطرف می کند. به همین دلیل، آب های با سختی متوسط معمولاً از نظر بهداشتی مشکلی ایجاد نمی کنند.
با این حال، وقتی که سختی آب از حد مجاز بالاتر برود، پیامدهای بدی به همراه خواهد داشت. مصرف آب هایی با سختی بالا، باعث افزایش رسوبات در دستگاه ادراری می شود. همچنین این آب ریسک سنگ های کلیوی را بالا می برد. به همین دلیل کارشناسان توصیه می کنند که بیماران کلیوی، نوزادان، کودکان و سالمندان از آب سخت استفاده نکنند. اما موضوع بحث ما در این مطلب، بررسی آثار آبیاری با آب سخت، بر خاک و گیاهان است.

آبی که سختی خیلی زیادی ندارد تاثیر منفی بر کشاورزی نخواهد داشت. اما هرچقدر درجه سختی آب بالاتر باشد و مدت زمان و دفعاتی که با این نوع آب آبیاری انجام می دهید بیشتر باشد، تاثیرات منفی بر کیفیت خاک و کشاورزی می گذارد.

آب سخت چه تأثیری بر خاک کشاورزی دارد؟

آبیاری مداوم با آب سخت می تواند به تدریج تغییرات نامطلوبی در خاک ایجاد کند و کیفیت فیزیکی و شیمیایی آن را تحت تأثیر قرار دهد. این آثار عبارتند از:

• افزایش تجمع املاح در خاک: آب های سخت حاوی مقادیر قابل توجهی کلسیم و منیزیم هستند. در صورت تداوم آبیاری و نبود زهکشی مناسب، به تدریج این مواد در خاک تجمع پیدا می کنند و باعث افزایش غلظت املاح محلول می شوند.
• کاهش تهویه خاک و کاهش فعالیت ریشه ها: تجمع کلسیم و منیزیم در خاک، به ویژه در خاک های سنگین، باعث تشکیل کلوخه های نسبتاً متراکم می شود. این کلوخه ها نفوذپذیری آب و اکسیژن را کاهش می دهند. وقتی نفوذپذیری خاک کاهش می یابد، تبادل هوا در خاک محدود می شود. کاهش اکسیژن در ناحیه ریشه، فعالیت ریشه ها و جذب عناصر غذایی را با مشکل مواجه می کند.
• افزایش pH خاک: آب سخت اغلب دارای بی کربنات ها و ترکیبات قلیایی است که در صورت مصرف طولانی مدت می تواند باعث افزایش تدریجی pH خاک شود. بالا رفتن pH خاک، فعالیت میکروارگانیسم های مفید را کاهش داده و دسترسی گیاه به برخی عناصر غذایی را محدود می کند.
• کاهش جذب عناصر غذایی: غلظت بالای یون های کلسیم و منیزیم باعث کاهش جذب عناصری مانند آهن، روی، منگنز و تا حدی فسفر می شود. این موضوع به ویژه در خاک های آهکی و قلیایی شدیدتر بوده و می تواند منجر به بروز کمبودهای تغذیه ای در گیاه شود.
• افزایش مصرف کودهای شیمیایی: در شرایط آب سخت، بخشی از کودهای مصرفی به دلیل واکنش با یون های موجود در آب و خاک، کارایی لازم را نخواهند داشت. در نتیجه، کشاورز برای جبران کاهش جذب عناصر غذایی، ناچار به مصرف کود بیشتری می شود. این امر علاوه بر افزایش هزینه ها، می تواند به تخریب تدریجی خاک و آلودگی محیط زیست منجر شود.
• بروز علائم زردی (کلروز) در برگ ها: آبیاری مداوم با آب های سخت، به ویژه در خاک های با pH بالا، می تواند زردی برگ ها، کاهش شادابی گیاه و خشک شدن برگ ها شود.
• کاهش رشد ریشه و اندام هوایی: کاهش تهویه خاک، محدود شدن جذب عناصر غذایی و افزایش شوری و سختی محیط ریشه، همگی می توانند رشد ریشه و اندام های هوایی گیاه را کاهش دهند و توان رشد طبیعی گیاه را مختل کنند.
• تخریب سیستم های آبیاری: سختی بالای آب تنها بر خاک و گیاه اثر نمی گذارد، بلکه تجهیزات آبیاری را نیز به طور جدی تحت تأثیر قرار می دهد. رسوبات ناشی از کلسیم و منیزیم می توانند در لوله ها، فیلترها و قطره چکان ها ته نشین شوند. این مسئله علاوه بر کاهش راندمان آبیاری، باعث کاهش عمر مفید تجهیزات و افزایش هزینه های تعمیر سیستم آبیاری می گردد.

اگرچه سختی آب در محدوده های متعارف معمولاً خطر مستقیم و فوری ایجاد نمی کند، اما در شرایط سختی بالا و مصرف طولانی مدت، می تواند پیامدهای منفی قابل توجهی برای خاک، گیاه و تجهیزات آبیاری به همراه داشته باشد. از این رو، مدیریت و کنترل سختی آب آبیاری، به ویژه در مناطق با منابع آب سخت، امری ضروری و اجتناب ناپذیر در کشاورزی پایدار است.

اگر آب آبیاری سخت باشد، کشاورزان چه کارهایی باید انجام دهند؟

آنالیز آب آبیاری

اولین و مهم ترین اقدام، انجام آزمایش کامل آب است. بدون اطلاع از میزان سختی کل، EC، pH، بی کربنات ها و ترکیب یون هایی مانند کلسیم، منیزیم، سدیم و کلر، هیچ تصمیمی درباره اصلاح آب یا خاک، دقیق نیست. آنالیز آب مشخص می کند که مشکل اصلی آب، سختی، شوری یا قلیاییت است و بر همان اساس باید برنامه مدیریت طراحی شود.

اصلاح خاک و بهبود بافت آن

اصلاح خاک یکی از مهم ترین راهکارها برای کاهش اثرات منفی آب سخت است. افزودن مواد آلی مانند کود دامی کاملاً پوسیده، کمپوست و بقایای گیاهی باعث بهبود ساختار خاک، افزایش نفوذپذیری، تهویه بهتر و کاهش اثرات تجمع املاح می شود.
در خاک هایی که به دلیل مصرف طولانی مدت آب سخت، pH آن ها افزایش یافته است، باید با روش های اصولی pH خاک را به محدوده مناسب برای رشد گیاه بازگرداند. این کار باید بر اساس آزمون خاک و با احتیاط انجام شود، زیرا اصلاح نادرست pH می تواند مشکلات جدی تری ایجاد کند.

استفاده از سیستم های فیلتراسیون و سختی گیری آب کشاورزی

سیستم های فیلتراسیون یکی از ایمن ترین راه ها برای حفاظت از تجهیزات آبیاری هستند، اما باید توجه داشت که فیلترها به تنهایی سختی آب را کاهش نمی دهند و بیشتر برای حذف ذرات معلق، شن و رسوبات فیزیکی به کار می روند.
برای کاهش واقعی سختی آب، روش هایی مانند اسمز معکوس یا سختی گیرهای رزینی کاربرد دارند، اما این سیستم ها هزینه بر هستند و معمولاً فقط در گلخانه ها، باغ های خاص یا مقیاس های محدود اقتصادی اند.

استفاده از اصلاح کننده های شیمیایی

در بسیاری از شرایط، استفاده از اصلاح کننده های شیمیایی مؤثرترین و اقتصادی ترین راه مدیریت آب سخت است. اسیدها با خنثی سازی بی کربنات ها، اثرات منفی سختی آب را کاهش می دهند. این مواد شامل اسیدهای مجاز کشاورزی، کودهای اسیدی کننده و مواد ضد رسوب مخصوص سیستم های آبیاری هستند. انتخاب نوع و مقدار اصلاح کننده باید حتماً بر اساس آنالیز آب انجام شود.

مدیریت آبیاری و نحوه مصرف آب

علاوه بر اصلاح آب و خاک، شیوه آبیاری نقش مهمی در کاهش اثرات آب سخت دارد. آبیاری با حجم کمتر و دفعات بیشتر باعث می شود تجمع املاح در خاک کاهش یابد و ناحیه ریشه کمتر تحت تنش قرار گیرد.
شست وشوی دوره ای خاک در صورت وجود زهکش مناسب، برای جلوگیری از تجمع نمک ها ضروری است. همچنین نگهداری از سیستم آبیاری قطره ای، شست وشوی لوله ها و جلوگیری از رسوب گذاری، از تشدید مشکلات ناشی از آب سخت جلوگیری می کند.

اصلاح روش کوددهی در شرایط آبیاری با آب سخت در کشاورزی

در شرایطی که آب آبیاری دارای سختی بالاست، روش کوددهی نقش بسیار تعیین کننده ای در موفقیت تغذیه گیاهان ایفا می کند. وجود مقادیر زیاد کلسیم و منیزیم در آب سخت می تواند باعث واکنش این عناصر با کودها شده و از دسترس پذیری عناصر غذایی، به ویژه ریزمغذی ها، بکاهد. به همین دلیل، کوددهی در چنین شرایطی باید با دقت و آگاهی بیشتری انجام شود تا از هدررفت کود و کاهش کارایی آن جلوگیری شود.

یکی از مهم ترین ملاحظات در آب های سخت، انتخاب نوع کود است. در این شرایط، استفاده از کودهای کلاته برای تأمین ریزمغذی هایی مانند آهن، روی و منگنز اهمیت ویژه ای دارد، زیرا این کودها در برابر رسوب گذاری و واکنش با یون های موجود در آب سخت پایداری بیشتری دارند و عناصر غذایی را برای مدت طولانی تری در اختیار گیاه قرار می دهند. در مقابل، کودهای معمولی ممکن است به سرعت غیرقابل جذب شوند و اثرگذاری مطلوبی نداشته باشند.
از سوی دیگر، تقسیم کوددهی در چند نوبت به جای مصرف یک باره، می تواند به افزایش جذب عناصر غذایی کمک کند.

در نهایت، زمان بندی کوددهی نیز اهمیت بالایی دارد. انجام کوددهی هم زمان با آبیاری باعث می شود عناصر غذایی به صورت یکنواخت در ناحیه ریشه توزیع شوند و جذب آن ها توسط گیاه افزایش یابد.