انواع آب برای کشاورزی، کیفیت و مراقبت از آن

در پرورش گیاهان به روش کشت در آب، وجود آب با کیفیت مطلوب، موهبتی است که نصیب همه نمی‌شود. هر قطره زلالی از آب می‌تواند حاوی محدوده‌ای از مواد معدنی، مواد شیمیایی تصفیه‌کننده و عوامل بیماری‌زا باشد که ممکن است منجر به آسیب‌دیدگی گیاه یا کندشدن رشد آن شود. خوشبختانه، تصفیه آب آسان است و برخی از کشاورزان ترجیح می‌دهند تا با نصب دستگاه اسمز معکوس (RO) آبی با کیفیت بالا داشته باشند.

انواع آب و مشکلات بالقوه آن‌ها

آب یا از طریق چاه‌ها پمپاژ می‌شود و یا از منابع آب‌های سطحی مثل سقف ‌منازل، جریانات، رودخانه‌ها و سدها گرد‌آوری می‌گردد. با این حال، برخی از کشاورزان و پرورش‌دهندگان از آب شهری در آبیاری استفاده می‌کنند که ممکن است گاهی برای رشد گیاهان مشکلاتی را به‌همراه داشته باشد. مشکلات عمده‌ای که برروی کیفیت آب اثر می‌گذارند براساس نوع آب‌های مختلف به ترتیب زیر خواهند بود:

برخی از آب‌ها عوامل بیماری‌زایی مانند پیتیوم را انتقال می‌دهند که در صورتی که گیاه ضعیف باشد، منجر به قهوه‌ای شدن ریشه و مرگ آن می‌گردد.

آب‌های زیرزمینی (جریان‌ها، رودخانه‌ها و سدها)

آب‌های زیرزمینی که از تجمع آب‌های رودخانه‌ها و جریانات سطحی ایجاد می‌شوند یا در مخازن سدها ذخیره می‌شوند، در کشت آبی مشکلات عمده‌ای را ایجاد می‌کنند. این مشکل زمانی بیشتر بروز می‌کند که آب قبل از استفاده تصفیه نشده باشد. آبی که دائماً در معرض هوا و خاک قرار دارد، با انواعی از مواد آلی، نشت مواد معدنی از محیط پیرامون و هاگ‌های بیماری‌زا، آلوده می‌گردد.

در بسیاری از گلخانه‌ها از سدهای مخزنی به‌عنوان منبعی مقرون‌به‌صرفه استفاد می‌شود تا به ذخیره حجم بالایی از آب‌های سطحی و آب‌های جریان‌یافته در سقف گلخانه بپردازند، البته این آب قبل از مصرف تصفیه می‌شود. آب رودخانه یا جریانات سطحی معمولاً کیفیت پایداری ندارند زیرا عملیاتی که در بالادست آن‌ها اتفاق می‌افتد، ترکیب آن‌ها را تغییر می‌دهد. همچنین بارندگی و نرخ‌ جریان‌های سطحی در طول سال متغیر است.

آب چاه

آب چاه‌ها در نقاط مختلف دنیا دارای کیفیت‌های بسیاری متنوعی هستند. چاهای خیلی عمیقی که از لایه‌های سخت خاک عبور کرده‌اند،‌ اغلب دارای «آب تصفیه‌شده‌» هستند و برخی از مواد معدنی همواره در آن‌ها حضور دارند. در برخی از چاه‌های قدیمی که عمق کمی دارند و به‌خوبی از آن‌ها محافظت نشده‌است، آلودگی ناشی از عوامل بیماری‌زا، نماتدها و مواد شیمیایی کشاورزی رخ می‌دهد که از لایه‌های خاک بالایی وارد آن‌ها شده‌است.

آب چاه «سنگین» است و حاوی سطوحی از مواد محلول مانند کلسیم، منیزیم و سایر عناصر می‌باشد که بسته به نوع خاک پیرامون آن، تغییر می‌کند. وجود سطوح بالایی از سدیم و عناصر ردیابی، مهم‌ترین مشکل در کشت آبی است. در برخی مناطق خشک، سطح سدیم به بیش از 2000 ppm در آب چاه‌های داخلی رسیده است. البته اغلب آب‌ چاه‌ها دچار چنین شرایط بحرانی نیستند.

سدیم در مقادیر زیاد جذب گیاه نمی‌شود، بنابراین در سیستم گردش آب تجمع می‌یابد و جایگزین سایر عناصر می‌شود. گاهی ممکن است در آب‌های زیرزمینی سطوح بالایی از عناصر ردیابی مانند مس، بور و روی دیده شود. زمانی که از آب چاه برای کشت آبی استفاده می‌شود، توصیه می‌گردد که تحلیل کاملی از منابع آبی صورت گیرد تا از وجود مشکلات بالقوه آگاهی حاصل شود.

آب‌ باران

سیستم‌های گردش آب مانند NFT ممکن است منجر به بروز برخی از مشکلات در آب شوند، ممکن است با گذشت زمان عناصر نامطلوبی مانند سدیم در این سیستم‌ها تجمع یابد.

آب باران معمولاً مواد معدنی کمی دارد، با این حال این آب‌ها نیز هنوز در معرض خطراتی چون باران‌های اسیدی ناشی از مناطق صنعتی، سدیم ناشی از آب‌های ساحلی و هاگ‌های بیماری‌زا از مناطق کشاورزی هستند. اغلب این آلودگی‌ها زمانی اتفاق می‌افتد که آب باران روی سقف‌ها جمع می‌شود. در این شرایط مواد آلی و گردوغباری که به‌طور طبیعی روی سقف‌ها جمع شده‌است، وارد آب‌ می‌شود. در واقع،‌ بسیاری از مطالعات نشان می‌دهد که به علت آلودگی‌هایی که در آبگیرها اتفاق می‌افتد، آب‌ بارانی که ذخیره شده‌است،‌ اغلب اوقات استانداردهای راهنمای سازمان بهداشت جهانی (WHO) را برای شرب ندارد. علت این موضوع آلودگی‌های میکروبی این آب‌هاست.

در ایالات متحده آمریکا، توصیه نمی‌شود که از آب بارانی که در محدوده 48 کیلومتری مراکز شهری جمع‌آوری شده است، به‌منظور آب شرب استفاده شود زیرا حاوی آلودگی‌های جوی است. نیازی نیست که استانداردهای آب شرب در زمینه کشت آبی نیز لحاظ شوند. در حقیقت، وقتی سطح بالایی از آلودگی‌های میکروبی در آب باران ذخیره‌شده وجود دارد، بدان معناست که هاگ‌های رایج بیماری‌زا برای گیاهان در این آب احتمالاً وجود دارند. آب باران باید از سطوح تمیز و با ابزارهای «دسته اول» جمع‌آوری شود. با این روش، چند دقیقه ابتدایی بارندگی از روی سقف تخلیه می‌شود و پس از آن شروع به جمع‌آوری باران می‌نماید.

ممکن است در آب باران ردی از روی دیده شود که ناشی از سطوح سقفی گالوانیزه، ناودان‌های کناری و رنگ‌ها هستند. این مشکل زمانی حادتر می‌شود که آب باران pH پایینی دارد. در حالت کلی، آب بارانی که از سقف گلخانه‌ها جمع‌آوری می‌شود روی و سایر مشکلات مربوط به آن را ندارد.

آب سنگین یا سبک

عبارت‌های «سنگین» یا «سبک» برای توصیف کیفیت بسیاری از انواع منابع آب بکار می‌روند. آب سنگین دارای محتوای مواد معدنی بالاست، این مواد معدنی اغلب منشأ منیزیم، کربنات کلسیم، بی‌کربنات یا سولفات کلسیم دارند که برروی سطوح و تجهیزات پرورش گیاهان ردی از آهک سفید و سخت باقی می‌گذارد. همچنین آب سنگین خاصیت قلیایی بالا و pH زیاد دارد، این بدان معناست که برای تعدیل pH و رساندن آن به سطوح ایده‌آل باید از مقدار بیشتری از اسیدها در کشت آبی استفاده کرد.

با اینکه منابع آب سنگین دارای مواد معدنی مفید نیز هستند (کلسیم و منیزیم)، این موضوع سبب می‌شود که تعادل محلول مواد مغذی به‌هم بخورد و دسترسی گیاه به سایر یون‌ها برای جذب کمتر شود. پرورش‌دهندگان کوچک برای رفع این مشکل از محصولات مغذی «آب سنگین» که در بازار موجود است،‌ استفاده می‌کنند. آب‌های سبک، در مقایسه با آب‌های سنگین، مواد معدنی کمتری دارند. معمولاً آب باران «سبک» است، این درحالی است که منابع آب شهری در سراسر کشور، در محدوده خیلی سنگین تا سبک قرار دارند. این موضوع براساس منبع آب شهری مشخصی که آب از آن دریافت می‌شود تغییر می‌کند.

انواع دیگر آب

برخی از کشاورزان ترجیح می‌دهند که از آب‌های تصفیه‌شده استفاده کنند تا هرگونه مواد شیمیایی، عوامل بیماری‌زا و سایر آلودگی‌های از آن حذف شده باشد. RO (اسمز معکوس)، آب مقطر، آب تصفیه‌شده و بسته‌بندی شده همگی منابعی از آب هستند که در سیستم‌های پرورش کوچک که در آن‌ها کیفیت آب اهمیت زیادی دارد، استفاده می‌شوند

منابع آب شهری

نحوه تصفیه آب، جدای از اینکه این آب قبل از اینکه به ‌دست کشاورز برسد تصفیه شود یا خیر، برروی کیفیت آن تأثیر بسزایی دارد. منابع آب شهری به نحوی تصفیه می‌شوند که در آن‌ها استانداردهای سازمان بهداشت جهانی در زمینه آلودگی‌های بیولوژیکی، شیمیایی و معدنی، رعایت شده باشد. در نتیجه در منابع آب شهری، به‌منظور تصفیه، مواد شیمیایی مختلفی اضافه می‌شود. بسیاری از این مواد برای کنترل عوامل بیماری‌زا هستند، با این حال، در مورد آب‌های سنگین از سبک‌کننده‌های شیمیایی استفاده می‌شود. آب‌های اسیدی نیاز به تنظیم pH دارند. با اضافه‌کردن فلوراید و سایر موارد شیمیایی نیز، مواد آلی آب از بین می‌روند.

هدف از این عملیات آن است که آب برای شرب مناسب شود، موجب خوردگی لوله‌ها نشود، بقایای پوسته‌مانند آهکی از خود به‌جا نگذارد، بوی نامطبوع از بین برود، لکه باقی نگذارد و در نهایت برای استفاده انسان مطلوب باشد. با این حال، آنچه که برای انسان بی‌خطر است، ممکن است برای گیاه مناسب نباشد. این موضوع زمانی بیشتر مهم می‌شود که محیط رشد در سیستم‌های گردش آب، اندک است و آب به‌عنوان یک محلول خنثی عمل می‌کند.

کیفیت آب شهری

بسیاری از منابع آب شهری برای کشاورزانی که از آب سبک استفاده می‌کنند و یا در سیستم‌های کشت آب گیاه را پرورش می‌دهند، کاملاً مطلوب است و نیازی به تصفیه یا تنظیم هیچ پارامتری ندارند. با این حال، روش‌های تصفیه منابع آب شهری با گذر زمان و پیشرفت تکنولوژی، تغییر می‌کنند. در گذشته، نگرانی اصلی در منابع آب شهری، وجود کلورین بود. کلورین یک ماده ضدعفونی‌کننده است که باکتری‌ها و عوامل بیماری‌زای انسانی را از بین می‌برد. باقیمانده کلورین در آب را می‌توان با استشمام بوی آن در آب، تشخیص داد. سطوح بالای این ماده در آب‌ برای گیاهان حساس می‌تواند سمی باشد. با این حال، کلورین زمانی که در معرض هوا قرارمی‌گیرد به‌سرعت از بین می‌رود و برای حذف آن از آب از سیستم‌های هوادهی استفاده می‌شود،‌ به‌نحوی که برای چند روز هوا را داخل آب تزریق می‌کنند.

کلرزنی منابع آب عملیات آسانی است، اما امروزه برنامه‌های تصفیه منابع آب شهری به‌سمتی می‌رود که برای تصفیه آب شرب از روش‌های جایگزین استفاده کند. محققین به این نتیجه رسیده‌اند که برخی از عوامل بیماری‌زای انسانی توسط کلورین از بین نمی‌روند، بنابراین قوانین تصفیه آب برای مصرف شرب تغییر کردند و از روش‌‌های جایگزین برای ضدعفونی آب به‌طور متناوب استفاده می‌شود. امروزه، هنوز هم ممکن است کلورین استفاده شود اما تعداد بی‌شماری از منابع آب شهری وجود دارند که به‌سمت استفاده از اوزون، نور UV، کلورامین‌ها و دی‌اکسید کلورین می‌روند. بسیاری از روش‌های موجود برای کشت آبی یا کشت بدون خاک مشکلی ایجاد نمی‌کنند، اما استفاده از کلورامین‌ها و سایر مواد شیمیایی در تصفیه منابع آب شهری زمانی برای گیاهان مضر می‌شود که دز بالایی از این مواد به‌طور مداوم، در این منابع یافت شود.

سیستم‌های کشت محلول ظرفیت خنثی‌سازی آب را مانند روش‌های بستر بدون خاک ندارند، بنابراین مشکلات متعددی در رابطه با کیفیت آب در این روش‌ها بروز می‌کند.

کلورامین‌ها نسبت به کلورین ماندگاری بیشتری دارند و زمان بیشتری برای از بین رفتن آن‌ها در آب تصفیه‌شده لازم است. بنابراین در روش‌های کشت آبی برای گیاه مشکل ایجاد می‌کنند و به آن آسیب می‌زنند. تشخیص آسیبی که از وجود کلورامین‌ها در منابع آب شهری به گیاه وارد می‌شود بسیار دشوار است، زیرا این آسیب‌ها بسیار شبیه به عوامل بیماری‌زایی هستند که موجب فساد ریشه می‌شوند. بنابراین اغلب اوقات کشاورزان از علت اصلی مشکل پیش‌آمده بی‌خبرند. برخی از گیاهان نیز به‌طور طبیعی نسبت به وجود کلورامین حساسیت بیشتری دارند، در نتیجه تعیین سطح مسمومیت گیاه نیز فرآیند دشوار دیگری است.

در تحقیقی که در زمینه کشت آبی کاهو انجام شد، مشخص گردید که سطح بحرانی کلورامین که در آن رشد کاهو تا حد معناداری متوقف شده‌ بود برابر با 18/0 میلی‌گرم Cl/g از وزن تازه ریشه است. پرورش‌دهندگان کشت آبی که نگران استفاده از کلورامین‌ها در منابع آب شهری هستند برای تصفیه دوباره آب می‌توانند از فیلترهای کربنی فعال‌شده با طراحی ویژه، مواد شیمیایی ضد کلورامین یا از تهویه‌کننده‌های آب استفاده کنند که در بازارهای فروش آکواریوم برای تصفیه آب ماهی‌ها از آن استفاده می‌شود. فیلترهای کربنی کلورامین باید از نوع صحیح باشند که دارای کربن‌های دانه‌ای فعال‌شده با کیفیت بالا هستند. در نتیجه این فیلترها برای تماس طولانی مدت با کلورامین مناسب خواهند بود. زمانی که در مورد کیفیت آب تصفیه‌شده نگرانی‌هایی وجود دارد، استفاده از پوست گیاهی چون نارگیل به‌عنوان محیط کشت نسبت به سیستم‌های گردشی آب یا کشت بدون خاک، امنیت بیشتری ایجاد می‌کند.

مواد طبیعی ظرفیت «خنثی‌سازی» مشابه با محیط خاک دارند و قادرند که برخی از مواد شیمیایی تصفیه‌کننده در منابع آب شهری را غیرفعال نمایند. مشکل رایج دیگری که در مورد کیفیت آب وجود دارد، استفاده از مواد شیمیایی سبک‌کننده در آب است که یا در هنگام تصفیه آب شهری به آن اضافه می‌شود و یا در خانه مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد اغلب نمک‌های سدیم هستند که منجر به افزایش سطح سدیم تا حد زیادی در مواد مغذی کشت آبی می‌گردند. اگر مقدار سدیم بسیار بالا باشد، چه به‌دلیل مواد شیمیایی سبک‌کننده آب و چه به‌علت شرایط طبیعی، روش اسمز معکوس بهترین انتخاب برای گیاهان حساس به سدیم است.

نکاتی مهم برای کشاورزان

چگونه بفهمیم که کیفیت آب مورد استفاده دچار مشکل شده‌است؟

تشخیص اینکه کیفیت آب برروی رشد گیاهان مختلف تأثیر منفی گذاشته است یا خیر، امر دشواری است. بسیاری از بیماری‌ها و خطاهای مدیریتی در زمینه مواد مغذی و شرایط محیطی نامناسب، علائم مشابهی با مشکلات کیفیت آب در گیاهان ایجاد می‌کند. در حالت ایده‌آل، انجام تست کامل آب برای کشاورز بسیار مفید است، با این حال، تشخیص وجود مواد شیمیایی یا آلودگی‌های میکروبی در آب موضوع پیچیده‌تری است.

ساده‌ترین روش برای بررسی تأثیر کیفیت آب در رشد گیاه،‌ استفاده از آزمون جوانه است – در این روش از جوانه‌های گیاهان حساسی چون کاهو به‌عنوان نمونه شاهد استفاده می‌کنند و آن‌ها را با آب مقطر یا روش اسمز معکوس آبیاری می‌نمایند، در نتیجه مقایسه رشد این جوانه‌ها با گیاهان مورد نظر نشان می‌دهد که آیا مشکلی در کیفیت آب وجود دارد یا خیر. برای افزایش دقت نتایج، سایر پارامترها مانند مواد مغذی، دما و نور را بین نمونه‌های گیاهی ثابت نگه‌می‌دارند و از یک سیستم کشت محلول استفاده می‌نمایند. مقایسه رشد بین نمونه‌هایی که در آب تمیز هستند با نمونه‌هایی که در آب مورد مطالعه قراردارند، مشکلات احتمالی را آشکار می‌سازد (اگر در هر دو نمونه مورد مطالعه همچنان مشکل رشد گیاه مشاهده شد، این موضوع بیان می‌کند که علت بروز مشکل، به کیفیت آب ارتباطی ندارد). کیفیت نامطلوب آب ممکن است منجر به توقف رشد ریشه‌ها شود و حرکت آن‌ها به‌سمت پایین صورت نگیرد. ریشه‌های کوتاه قهوه‌ای رنگ، برگ‌های جوانی که زرد شده‌اند، توقف رشد برگ‌ها، نقاط قهوه‌ای رنگ متعدد روی برگ‌ها و سوختگی آن‌ها و در نهایت مرگ گیاه از کیفیت بد آب ناشی می‌شوند.

در مواجه با آلودگی‌های میکروبی چه باید کرد؟

هاگ‌های قارچی بیماری‌زا مانند پیتیوم و انواع باکتری‌ها، قادرند در آب زنده بمانند و توسط انتقال آن، توزیع شوند. منابع آبی که حاوی عوامل بیماری‌زا هستند و تصفیه نشده‌اند، مانند آب زیرزمینی، رودخانه و جریانات سطحی، به‌سادگی توسط کشاورز قابل تصفیه و پاکسازی هستند. مطمئن‌ترین روش‌ها شامل نور UV، روش اوزون و فیلتراسیون شنی آهسته هستند. در این روش‌ها هیچ ماده شیمیایی در آب باقی نمی‌ماند و سیستم‌های ریشه‌ای گیاهان حساس و جوان، آسیبی نخواهند دید. تصفیه‌های کوچک UV و سیستم‌های فیلتراسیونی که در استخرهای ماهی استفاده می‌شوند، جلبک‌ها و بیماری‌های گیاهی را از بین می‌برند و در نتیجه آب برای استفاده در سیستم کشت آبی مناسب خواهدبود. باید توجه کرد که این روش‌ها تنها به تصفیه آب می‌پردازند و برخی از مواد محلول مغذی در آب توسط روشی مانند UV از دسترس گیاه خارج می‌شود.

حتی آب تمیز و زلال نیز ممکن است دارای برخی از مواد شیمیایی تصفیه‌کننده و عوامل بیماری‌زای گیاهی باشد که در نتیجه به رشد گیاه آسیب وارد می‌کند.

در مقابل سایر آلودگی‌ها و مواد شیمیایی تصفیه‌کننده چه باید کرد؟

فیلترهای زغالی فعال‌شده (آهسته) هنوز هم یکی از روش‌های قابل اطمینان و مقرون‌به‌صرفه‌ای هستند که برای پاکسازی و تصفیه منابع آب از آن استفاده می‌شود. با استفاده از این نوع فیلتر، علف‌کش‌ها، آفت‌کش‌ها، کلورین، کلورامین‌ها و سایر مواد شیمیایی تا حد زیادی کم می‌شوند. مزیت این روش آن است که در ابعاد بزرگ نیز می‌توان از آن استفاده کرد. اگر تنها مشکل آب وجود کلورین باشد، هوادهی آب به مدت ۴۸ ساعت به‌وسیله یک دستگاه کوچک پمپاژ هوا می‌تواند مشکل را برطرف نماید. استفاده از سیستم‌هایی که در بستر خود ماده‌ای مانند فیبرهای نارگیلی دارند، محافظت بیشتری در مقابل عوامل ناخوشایند ایجاد می‌کند، همچنین ظرفیت خنثی‌سازی این مواد باعث می‌شود که آلودگی‌های شیمیایی نیز در آب از بین بروند.

هوادهی منابع آبی که دارای کلورین است منجر به حذف کلورین می‌شود، بنابراین از این آب می‌توان در سیستم کشت آبی نیز استفاده کرد.

با مواد معدنی اضافی در آب چه کنیم؟

معمولاً می‌توان به‌کمک رقیق‌کردن آب، مواد معدنی اضافی به‌خصوص مواد ردیاب را از آن حذف نمود. برای افزایش کیفیت منبع آب، زمانی که شوری طبیعی آب نیز بالاست، تنها روش‌هایی که می‌توانند مواد معدنی را از آب حذف کنند، اسمز معکوس و تقطیر آب است. برخی از محصولات مانند گوجه‌فرنگی، نسبت به کاهو، تحمل بیشتری در مقابل مواد معدنی و شوری دارند، بنابراین میزان تحمل گیاهان نیز باید در بررسی‌ها در نظرگرفته شود.

زمانی که آب «سنگین» است و pH بالایی دارد، چه باید کرد؟

قبل از اضافه‌کردن هرگونه ماده مغذی برای انحلال در آب و یا قبل از اتصال مخزن کود، باید ابتدا میزان pH آب به کمک اسیدها تا محدوده ۶٫۵ پایین آید. با این روش میزان اسیدی که برای کاهش pH مورد استفاده قرار می‌گیرد تا حد زیادی کاهش می‌یابد. همچنین باید دقت کرد که آب‌های سنگین حاوی عناصری چون کلسیم و منیزیم هستند، بنابراین توصیه می‌شود که از محصولاتی که دارای ترکیب مغذی مخصوص «آب‌های سنگین» هستند، استفاده شود. در نهایت به کمک این روش، نسبت‌های مواد مغذی متعادل‌تر می‌شوند و کنترل پارامتر pH نیز راحت‌تر صورت می‌گیرد.