اثر شوری آب آبیاری بر خصوصیات خاک کشاورزی (مطالعه موردی: رودخانه بهمنشیر)

چکیده
رودخانه بهمنشیر یکی از شاخه های کارون با طول تقریبی ۸۳ کیلومتر می باشد، که در منطقه حفار از رودخانه کارون بزرگ منشعب شده و تا خلیج فارس ادامه می یابد. این رودخانه منبع اصلی آبیاری زمین های کشاورزی در شبه جزیره آبادان می باشد. در چند سال اخیر پیش روی آب شور تحت تاثیر کاهش دبی ورودی از بالادست سبب شده است که صنعت کشاورزی در منطقه دچار آسیب های جدی و در مواردی جبران ناپذیر شود. برای کاهش این آسیب ها، باید میزان تخریب حاصل در خاک های حاصل خیز منطقه تحت تاثير آبیاری با آب شور رودخانه به صورت دقیق بررسی شود. به همین منظور، پس از بازدید از رودخانه بهمنشیر و زمین های کشاورزی مجاور آن، ۲۲ نمونه آب از رودخانه در دو نوبت جزر و مد و ۲۲ نمونه خاک در همان مکان نمونه برداری آب و از دو عمق ۲۰-۰ و ۲۰ - ۴۰ برداشت گردید. پارامترهای که برای نمونه های آب اندازه گیری شد عبارت اند از: pH، EC، TDS، آنیون و کاتیون های اصلی، قلیائیت و سختی. پارامترهای pH ، EC، نسبت SAR، درصد کربنات کلسیم، درصد مواد آلی، بافت و چگالی نسبی برای نمونه های خاک اندازگیری شد. در این پژوهش، به منظور شناسایی عوامل حاکم بر تغییرات کیفیت آب و روابط بین متغیرها (ارزیابی هیدروژئوشیمی)، از روش های آماری چند متغیره (آنالیز خوشه ای و تحلیل عاملی)، نمایه های اشباع، نسبت های یونی و نمودارهای ترکیبی استفاده شد. شاخص ها و نمودارهای آماری برای فاکتورهای آب و خاک تهیه گردیده و سپس کیفیت آب و خاک براساس استاندارهای مؤثر در فعالیت کشاورزی تعیین شد. مقایسه دامنه تغییرات پارامترهای رودخانه بهمنشیر با استانداردهای جهانی و ملی ایران نشان داد که کیفیت رودخانه مذکور به جز برای پارامترهای Ca و pH در محدوده ی شرایط استاندارد نمی باشد. مهم ترین عوامل تأثیرگزار بر کیفیت رودخانه بهمنشیر با توجه به شرایط جغرافیایی و اقلیمی عبارت اند از پدیده جزر و مد، تخلیه انواع پساب ها، ترکیب سنگ شناسی و خاک شناسی و میزان بارندگی حوضه آبریز هستند. پارامترهای pH و درصد کربنات کلسیم در تمام ایستگاه ها و در هر دو عمق خاک تقریبا ثابت هستند. روند تغییرات پارامتر OM در دو عمق خاک، ثابت نیست که این وضعیت می تواند متاثر از عملیات شخم زنی و کوددهی خاک باشد.
نسبت SAR و EC نیز در تمام ایستگاه یکسان نیست و تغییرات زیادی را نشان می دهند. عوامل مهم شوری خاک در منطقه شامل آبیاری با آب شور، رها کردن زمین، شیوه نادرست آبیاری، الگوی کشت نامناسب، شرایط اقلیمی و عوامل مهم شوری آب رودخانه، بسته بودن دهانه خروجی و ورود مداوم آب شور دریا طی مد، بالا بودن میزان تبخیر و تعرق آب بیش از میزان بارندگی در منطقه، ورود پساب صنعتی و کشاورزی و فاضلاب شهری می باشد.

کلمات کلیدی: رودخانه بهمنشیر، جزر و مد، آبیاری، شوری، خاک کشاورزی

فصل اول: کلیات
1-1. بیان مسئله 1
1-2. اهمیت و ارزش تحقیق 5
1-3. اهداف تحقیق 7
1-4. فرضیه‌های تحقیق 7
1-5. موقعیت منطقه موردمطالعه 7
1-5-1. موقعیت جغرافیایی 7
1-5-2. آب‌های سطحی 8
1-5-3. فعالیت‌های اقتصادی، صنعتی و کشاورزی 8
1-5-4. موقعیت زمین‌شناسی منطقه 9
فصل دوم: پیشینه مطالعات
2-1. تأثیر شوری آب آبیاری بر خصوصیات مختلف خاک 11
2-1-1. پیشینه مطالعات در جهان 11
2-3-2. پیشینه مطالعات در ایران 13
2-4. تأثیر شوری و سدیم تبادلی بر خصوصیات مختلف خاک 14
2-4-1. پیشینه مطالعات در جهان 14
2-4-2. پیشینه مطالعات در ایران 17
فصل سوم: مواد و روش‌ها
3-1. مطالعات دفتری 19
3-2. مطالعات میدانی 20
3-3. مطالعات آزمایشگاهی 22
3-3-1. آزمون‌های آزمایشگاهی نمونه‌های آب 23
3-3-2. آزمون‌های آزمایشگاهی نمونه‌های خاک 24
3-4. تجزیه و تحلیل آماری نتایج آزمایشگاهی 30
3-4-1. خلاصه‌سازی و توصیف داده‌ها 30
3-4-2. بررسی درستی و صحت نتایج آزمایشگاهی نمونه‌های آب 31
3-4-3. ارزیابی هیدروژئوشیمی 32
3-4-3-1. آنالیز خوشه‌ای 32
3-4-3-2. تحلیل عاملی (تحلیل مؤلفه‌های اصلی) 32
3-4-3-3. شاخص اشباع 36
3-4-3-4. محاسبه نسبت‌های یونی 37
3-4-3-5. ترسیم نمودارهای ترکیبی 37
3-4-4. تعیین کیفیت 38
3-4-5. ضریب همبستگی 40
فصل چهارم: نتایج
4-1. نتایج آزمایشگاهی نمونه‌های آب 42
4-2. نتایج آزمایشگاهی نمونه‌های خاک 44
4-3. نتایج تجزیه و تحلیل‌های آماری 48
فصل پنجم: بحث و نتیجه‌گیری
5-1. تجزیه و تحلیل آماری نتایج آزمایشگاهی 51
5-1-1. نمونه‌های آب 51
5-1-2. نمونه‌های خاک 53
5-2. آنالیز و تفسیر هیدروژئوشیمی نمونه‌های آب 58
5-2-1. آنالیز خوشه ای 58
5-2-2. تحلیل عاملی 59
5-2-3. شاخص اشباع 63
5-2-4. نسبت‌های یونی 64
5-2-5. نمودارهای ترکیبی 68
5-3. تعیین عوامل مؤثر بر کیفیت آب 69
5-4. کیفیت آب 70
5-4-1 تیپ و رخساره آب 70
5-4-2. کیفیت آب از نظر صنعتی 70
5-4-3. کیفیت آب از نظر شرب 72
5-4-3. کیفیت آب از نظر کشاورزی 72
5-5. کیفیت خاک از نظر کشاورزی 80
5-6. تحلیل همبستگی 85
5-7. تأثیر فاکتورهای رودخانه بهمنشیر بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک 87
5-8. نتیجه‌گیری کلی 89
5-9. پیشنهادات 90
مراجع 91

فهرست جدول ها
جدول 2-1. موقعیت جغرافیایی و ویژگی نمونه ها 20
جدول 3-1. محدوده تغییرات قابل قبول برای آزمون های اولیه و ثانویه 31
جدول 3-2. تعیین منشأ سنگ و رسوبات با استفاده از نسبت های یونی (Hounslow, 1995-97) 38
جدول 4-1. EC (us/cm) و دمای محیط (درجه سانتی گراد) 42
جدول 4-2. pH و دمای محیط درجه ( سانتی گراد) 43
جدول 4-3. TDS و قلیائیت (mg/l) 43
جدول 4-4 سختی کل و دائم، Ca و Mg (mg/l) 43
جدول 4-5. Na و K (mg/l) 44
جدول 4-6. مقادیر-Hco3 و -So42 و -Cl (mg/l) 44
جدول 4-7. نتایج آزمون pH 44
ادامه جدول 4-7. نتایج آزمون pH 45
جدول 4-8. نتایج آزمون EC (ds/m) 46
جدول 4-9. نتایج چگالی نسبی، کربنات کلسیم، مواد آلی، نسبت SAR و بافت خاک 46
ادامه جدول 4-9. نتایج چگالی نسبی، کربنات کلسیم، مواد آلی، نسبت SAR و بافت خاک 47
جدول 4-10. شاخص های توصیفی پارامترهای مورد مطالعه در نمونه های آب 48
جدول 4-11. شاخص های توصیفی پارامترهای مورد مطالعه در نمونه های خاک 49
جدول 4-12. آنالیز صحت نتایج آزمایشگاهی (مد) 49
جدول 4-13. آنالیز صحت نتایج آزمایشگاهی (جزر) 50
جدول 5-1. دامنه تغییرات پارامترهای کیفیت رودخانه بهمنشیر در مقایسه با استانداردهای موجود 52
جدول 5-2. نتایج ضرایب همبستگی برای تحلیل عاملی در زمان مد 60
جدول 5-3. نتایج ضرایب همبستگی برای تحلیل عاملی در زمان جزر 60
جدول 5-4. نتایج آزمون KMO و بارتلت 61
جدول 5-5. نتایج تحلیل عاملی (مقادیر ویژه اولیه) 61
جدول 5-6. بارهای عاملی متغییرهای مورد مطالعه (دوران یافته) 61
شکل 5-6. نمودار اسکری 61
شکل 5-7. نمودار مقادیر ویژه عامل ها 62
جدول 5-7. تغییرات نسبت یونی (Na+Cl)/64 Na
جدول 5-8. تغییرات نسبت 66 Mg/(Mg+Ca)
جدول 5-9. تغییرات نسبت 65 Cl/(Co3+Hco3)
جدول 5-10. تغییرات 66 Cl/(Sum Anion)
جدول 5-11. تغییرات ی 66 HCo3/(Sum Anion)

جدول 5-12. نتایج حاصل از تعیین کیفیت آب برای مصارف صنعتی 70
جدول 5-13. نتایج حاصل از تعیین کیفیت آب برای مصارف کشاورزی 72
جدول 5-14. برخی از ویژگی های آب آبیاری (2009 ,Dancan et al) 73
جدول 5-15. طبقه بندی آب آبیاری بر اساس (us/cm) (Kumar et al., 2007) EC 75
جدول 5-16. تأثیر کیفیت آب آبیاری بر پتانسیل نفوذپذیری (Ayers & Westcot, 1994) 75
جدول 5-17. کیفیت آب آبیاری از لحاظ کشاورزی 76
جدول 5-18. طبقه بندی آب آبیاری بر اساس SAR (Richard, 1954) 76
جدول 5-19. طبقه بندی آب آبیاری بر اساس (wilcox, 1955) %Na 77
جدول 5-20. طبقه بندی آب آبیاری بر اساس (meq/l) Hco3 78
جدول وو5-21. راهنمای طبقه بندی خاک های شور 80
جدول 5-23. راهنمای گروه بندی شوری خاک ها بر اساس هدایت الکتریکی محلول خاک اشباع 80
جدول 5-24. ضرایب همبستگی 84