آب سخت در آبیاری کشاورزی

آبیاری محصولات کشاورزی با آب سخت برای سلامتی مردم مشکلی بوجود نمی‌آورد. اما آب سخت بر روی سیستم‌های توزیع آب، کیفیت خاک و سلامتی گیاه تأثیر منفی می‌گذارد. این مشکلات به خصوص در مورد کشاورزانی که از آب چشمه‌ها یا منابع آب زیرزمینی استفاده می‌کنند، بیشتر به چشم می‌خورد.

آب سخت چیست؟

آب سخت دارای حجم زیادی از مواد معدنی محلول در خود است. اغلب، این مواد معدنی کلسیم و منیزیم هستند. اما گاهی اوقات آهن، منگنز و مس هم یافت می‌شوند. همه اینها در قالب نمک‌ها - مانند کلسیم کربنات - ظاهر می‌شود. هنگامی که آب از میان خاک ها یا زمین‌هایی که گچ یا سنگ آهک دارند، عبور می‌کند مواد معدنی را از خاک جذب کرده و آن‌ها را به صورت محلول در خود حمل می‌کند. این مسئله می‌تواند باعث بروز مشکل بشود چرا که مواد معدنی در طول زمان از آب جدا شده و رسوب می‌کنند که در نتیجه رسوبات قهوه‌ای، زرد یا سفید آمیخته با گچ از خود به جای می‌گذارند. ساکنان خانه‌ها به دلیل آلودگی‌ها و لکه‌هایی که آب سخت بر دستشویی آشپزخانه، شیشه‌ها، حمام و کاسه‌های توالت می‌گذارد، بیشتر با آن آشنا هستند.

اما برای کشاورزان این رسوبات و تجمعات ناشی از آن مشکل بزرگ‌تری است. به مرور زمان رسوبات ناشی از آب سخت می‌تواند باعث خراب شدن و مسدود شدن لوله‌ها، شیرآلات، نازل کننده‌های آب، گردپاش‌ها و آب‌پاش‌ها بشود. سختی آب معمولاً با واحد میلی‌گرم بر لیتر (mg/L) یا قسمت در میلیون (ppm) سنجیده می‌شود. مقادیر بدست‌آمده با واحد میلی‌گرم بر لیتر معمولاً منطبق با واحد قسمت در میلیون هستند. مهم نیست که چگونه (با چه واحدی) میزان سختی آب اندازه گرفته شود. در هر صورت هر چه مقدار اندازه‌گیری شده بالاتر باشد، آب سخت‌تر محسوب می‌شود (یعنی مواد معدنی بیشتری در آن وجود دارد). تعریف آب نرم در مقابل آب سخت (اینکه چه مقدار از مواد معدنی باعث این می‌شود که بگوییم آب مورد نظر، آب سخت است)، در سازمان‌های مختلف، متفاوت است. اما معیار تعیین سختی آب به صورت زیر است:

• آب نرم: صفر تا ۶۰ ppm
• آب نیمه سخت: ۶۰٫۱ تا ۱۲۰ ppm
• آب سخت: ۱۲۱٫۱ تا ۱۸۰ ppm
• آب خیلی سخت: بیشتر از ۱۸۰ ppm

برای کشاورزان غیرطبیعی نیست که با آبهای سختی که از مقادیر نرمال فاصله زیاد دارند، برخورد داشته باشند. حتی در مقیاس‌های محلی و تجاری، آب سخت با مقادیر خیلی بالا غیر طبیعی محسوب نمی‌شود.

چرا آب سخت مشکلی برای کشاورزی است؟

کشاورزان اغلب آب مورد نیاز برای آبیاری محصولات را از روان آب‌ها یا منابع آبی زیرزمینی به دست می‌آورند. این بدان معناست که آب مدت زمان زیادی را در برخورد با خاک سپری می‌کند و لذا شانس زیادی برای جذب مواد معدنی خاک دارد. آب سخت سه مشکل عمده برای کشاورزان ایجاد می‌کند:

تأثیر بر روی گیاهان

برای گیاهان جذب آب سخت و استفاده از آن دشوارتر از آب نرم است. آب سخت مواد مغذی خاک‌ را تحت پوششی قرار می‌دهد (بر روی مواد مغذی خاک تأثیر منفی دارد) که این مسئله کار گیاهان را برای جذب آنچه که نیاز دارند، دشوارتر می‌کند. کشاورزان برای جبران و رفع چنین مشکلی مجبور هستند که میزان آبیاری را افزایش دهند که منجر به بوجود آمدن مشکل دیگری می‌شود.

تأثیر بر روی خاک

همچنان که زمین کشاورزی آبیاری می‌شود، آب مورد نظر بخار شده، جذب گیاهان می‌شود یا به داخل اعماق زمین می‌رود. خاک با تمامی نمک‌های معدنی محلول در آب - کلسیم کربنات، سدیم کربنات و انواع بی‌کربنات های دیگر - که توسط آن حمل شده‌اند، تنها باقی می‌ماند. در مناطقی که باران کافی برای شست‌وشو و از بین بردن این نمک‌های اضافی نمی‌بارد، این نمک‌ها انباشته شده و به تدریج موجب افزایش شوری خاک می‌شوند.

با گذشت زمان این فرآیند باعث سخت‌تر شدن خاک می‌شود. شاید شما تاکنون به مناطق خشک رفته باشید و از مناطق با خاک سفت یا کالیچه‌ها (Caliche) گذر کرده باشید. باید گفت که چنین مناطقی نتیجه خاکی هستند که در یک بازه زمانی طولانی در معرض حجم زیادی از آب سخت قرار گرفته است. انباشته شدن نمک باعث گره خوردن و ترکیب شدن قطعات خاک می‌شود و در حالت‌های شدیدتر، خاک حالتی شبیه به سیمان به خود می‌گیرد. وقتی که خاک سفت‌تر می‌شود، آب و مواد مغذی مهم نمی‌توانند به ریشه‌های گیاه برسند. درنتیجه گیاهان و محصولات از رشد باز می‌مانند و بیشتر در معرض و خطر آفت‌ها و آسیب‌ها قرار می‌گیرند و بازدهی کمتری خواهیم داشت. آب سخت چنین اثر مخربی بر روی گیاهان و خاک دارد. همچنین راهکارها و درمان‌هایی که بر روی گیاهان و برگ ها به وسیله آب سخت صورت می‌گیرد، باعث کاهش بازدهی می‌شوند.

بدین ترتیب کشاورزان در موقعیتی متناقض قرار می‌گیرند. به دلیل اینکه آب، سخت است و گیاهان برای جذب مواد مغذی دچار مشکل می‌شوند، کشاورزان باید آب بیشتری به گیاهان بدهند، اما از طرف دیگر آبیاری بیشتر زمین‌های کشاورزی با آب سخت نرخ انباشت نمک را افزایش داده و این تجمع نمک در نهایت باعث ناکارآمدی زمین می‌شود.

تأثیر بر روی سیستم های آبیاری

حتی قبل از اینکه آب سخت به خاک زمین کشاورز برسد، از میان سیستم آبیاری عبور می‌کند و رسوباتی را از خود بر جای می‌گذارد. این رسوبات در نهایت باعث کاهش کارآمدی سیستم می‌شوند. با گذشت زمان ممکن است که سیستم به طور کامل مسدود شود، که معمولاً این قضیه در سیستم‌های آبیاری قطره‌ای اتفاق می‌افتد.

کشاورزان برای حل این مشکل باید به صورت مداوم سیستم‌های توزیع و پخش کننده‌های آب را تمیز کنند و کلوخه‌ها و مسدود شدگی‌های آن‌ها را رفع کنند. اکثر اوقات آن‌ها زمانی متوجه مشکل می‌شوند که گیاهان شروع به زرد شدن و پژمردگی می‌کنند. قبل از اینکه کشاورزان متوجه شوند که سیستم آبیاری قطره‌ای یا آب‌پاشهای آن‌ها به شکل مناسبی کار نمی‌کنند، با خسارت عظیمی مواجه شده‌اند. خسارتی که به دلیل گیاهانی است که قبلاً در اثر افت کیفیت خاک و دشواری‌های جذب مواد مغذی ضعیف و پژمرده شده‌اند.

سیستم‌های اسمز معکوس (Reverse Osmosis) سختی آب را برطرف نمی‌کنند. اما ابزارهای با سایز مناسب برای نرم کردن آب (سیستم‌های سختی‌گیر) در کنار راه‌حل‌هایی که از طریق ازن می‌تواند صورت بگیرد، قادر هستند مشکل سختی آب را به راحتی و با هزینه معقول حل کنند.

کشاورزان در برخی زمینه‌های تولید محصولات به صورت محدود، مانند سیستم‌های هیدروپونیک و گلخانه‌ای سعی می‌کنند از سیستم‌های RO جهت کاهش بسیاری از مشکلات مرتبط با آب، مانند سختی آب، استفاده کنند. اما سرانجام RO تأثیری بر رفع مشکل آب سخت نمی‌گذارد. علاوه بر آن حجم بالای کلسیم و منیزیم (مواد معدنی که سهم بالایی در آب سخت دارند) باعث خرابی یا مشکلاتی برای پوسته‌ها و غشاهای گران‌قیمت موجود در سیستم‌های RO می‌شود. این پوسته‌ها نقش مهم و حیاتی در عملکرد و کارایی اجزای سیستم‌های RO دارند. در نهایت چنین کشاورزانی یاد می گیرند که سیستم‌های RO ابزار مؤثری برای رفع سختی آب نیستند.

در سیستم‌های ازنی (سیستم‌هایی که از ازن استفاده می‌کنند) خودمان مشکلات سختی آب را برطرف می‌کنیم به دلیل آن است که عموماً سختی آب تنها مشکل ناشی از فلزات سنگین یا مواد معدنی برای منابع آبی استفاده شده در آبیاری نیست. سیستم های فیلترکننده سنتی نیازمند استفاده از مواد شیمیایی، فیلترهای گران‌قیمت و حتی سیستم‌های ناکارآمد RO هستند تا بتوانند آب را برای مصارف کشاورزی بهتر کنند. اما در مقابل سیستم ما حجم زیادی از ازن تولید کرده و آن را به صورت مستقیم در آب حل می‌کند. ازن یک اکسیدکننده قوی است که می‌تواند مواد معدنی و فلزی مضر را از بین ببرد و از منبع آبی مورد نظر برطرف کند.

سیستم‌های نرم کننده آب که به جهت از بین بردن سختی ناشی از مواد معدنی استفاده شده‌اند، معمولاً نیاز به شست‌وشو یا بازسازی دوره‌ای دارند تا مواد معدنی اخذ شده به زمین یا هر مکان دیگری که آب‌های تلف‌شده می‌روند، منتقل شده و دور ریخته شوند. کشاورزان معمولاً علاقه‌ای به استفاده از نرم کننده‌ها ندارند چرا که فرآیند بازسازی یا شست‌وشوی آن‌ها منجر به مخلوطی از نمک‌های حل‌شده می‌شود. نگرانی کشاورزان از این است که این محلول‌های نمکی باقی مانده تأثیر منفی بر روی خاک و ریشه گیاهان می‌گذارند. اما سیستم‌های ما چنین مشکلی ندارند. به دلیل اینکه ما از محلول نمکی ساخته‌شده از پتاسیم استفاده می‌کنیم که مطلقاً تأثیری بر گیاهان و خاک نمی‌گذارد. علاوه ‌بر این پتاسیم یک کود رایج است و هنگام تخلیه و دورریختن هیچ‌گونه اثر تجمعی و اضافه بر محیط اطراف نمی‌گذارد.