المياه المحلاة. الجوانب التي يجب أخذها في الاعتبار

وتبلغ أهمية استخدام المياه في الزراعة على المستوى العالمي 701 تيرابايت إلى 3 تيرابايت، بينما في المناطق القاحلة وشبه القاحلة ذات الزراعة عالية التقنية، تصل الأرقام إلى أكثر من 851 تيرابايت إلى 3 تيرابايت، كما هو الحال في جنوب شرق إسبانيا (PHDS، 2022). ويمثل اشتداد ندرة المياه خطراً على دور الزراعة المروية في الأمن الغذائي العالمي على المدى المتوسط والطويل، ويرتبط ذلك باستحالة تلبية الطلب على مياه الري من خلال استخدام الموارد المائية التقليدية في المستقبل. ولذلك، هناك حاجة إلى حلول جديدة للحفاظ على الإنتاج الزراعي المستدام أو تحسينه، بما في ذلك مصادر المياه الجديدة أو البديلة، والاستراتيجيات المبتكرة لحفظ المياه، أو نظم الري الأكثر كفاءة وإنتاجية، بما يتماشى مع المبادئ التوجيهية للميثاق الأخضر الأوروبي. 

المزايا والمساوئ المحتملة لمياه البحر المحلاة  

وبصفة عامة، تتمثل الميزة الرئيسية لمياه الصرف الزراعي الصخري الصخري AMD في كونها مورداً مائياً لا ينضب ولا يخضع للتغيرات المناخية، فضلاً عن انخفاض ملوحتها، حيث تبلغ الموصلية الكهربائية حوالي 0.5 ديسيس م-1، مما يسمح لها بتعويض الملوحة العالية لمصادر المياه الأخرى. ومع ذلك، فإن استخدام وقبول استخدام المجاري المائية الصخرية في الري الزراعي محدود بشكل رئيسي بسبب تكاليف الإنتاج والتركيب الفيزيائي الكيميائي الفريد. إن الاستخدام الزراعي لمياه الصرف الزراعي الصديقة للبيئة أكثر تكلفة بسبب ارتفاع سعر المياه مقارنة بالمصادر التقليدية، ويتطلب التسميد وإدارة المخاطر الزراعية المحددة، مثل السمية النباتية للبورون أو قلوية التربة. يلخص الجدول رقم 1 المزايا والعيوب الرئيسية لاستخدام المجفف الصخري الصخري AMD في الري. 

الجدول 1. ملخص مزايا وعيوب AMD.

مشاكل السمية النباتية ومخاطر قلوية التربة

ويرجع ذلك إلى أن حوالي 551 تيرابايت و311 تيرابايت و311 تيرابايت من محتوى الملح المذاب في مياه البحر يرجع إلى هذه الأيونات التي تستمر في الغلبة في النسبة بعد عملية التناضح العكسي. وعلاوة على ذلك، فإن تركيز عنصر B المقدم مرتفع للغاية في التناضح العكسي، وهو ما يرجع إلى عاملين: التركيز العالي لهذا العنصر في مياه البحر (4.5 - 6 ملغم/لتر) مقارنة بالمياه التقليدية (بشكل عام قريب جدًا من 0 ملغم/لتر في المياه السطحية وحتى 1.5 ملغم/لتر في المياه الجوفية) والنفاذية العالية لأغشية التناضح العكسي لمرور عنصر B في الأوساط المحايدة والحمضية (Yermiyahu et al, 2007؛ رافيه وبن غال، 2016) مقارنة بجميع الأيونات الأخرى. في الواقع، في حين أن كفاءة الفصل أحادية المرحلة لأغشية التناضح العكسي أعلى من 98% لأيونات الصوديوم والمغنيسيوم والكالسيوم والكالسيوم والكلور وأيونات SO4، فإن الكفاءة بالنسبة لـ B هي فقط 71% (مارتينيز، 2009).  

وتتراوح تركيزات الصوديوم في الـ IDAMs في جنوب شرق إسبانيا بين 76 و115 ملغم/لتر، ولذلك فإن هذه القيم في AMD لا ينبغي أن تسبب مشاكل السمية النباتية في المحاصيل. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي التركيزات العالية من الصوديوم إلى الإضرار ببعض الخصائص الفيزيائية للتربة عن طريق تشتت الطين الذي يمكن أن يؤدي إلى: (1) الانهيار الهيكلي للتجمعات الدقيقة للتربة، (2) انخفاض النفاذية و(3) انخفاض المادة العضوية في التربة. التوصيل الهيدروليكي (iii) أكثر عرضة للتآكل، (iv) انضغاط التربةو(ت) استنزاف الأكسجين في التربة بسبب انخفاض التهوية (ماندال وآخرون، 2008؛ مويين وآخرون، 2011). 

للحد من صودا التربة في الري، من المهم أن تكون الكاتيونات ثنائية التكافؤ Ca و Mg موجودة بتركيزات كافية في المياه. ولذلك، يجب تقييم نظام RAS، الذي يربط التوازن في تركيز الصوديوم بتركيز الكالسيوم والمغنيسيوم في مياه الري لمعرفة مخاطر الصوديوم على المدى المتوسط والطويل. 

البورون في AMD 

عندما يوجد البورون بشكل طبيعي في الماء، وُجد أن البورون يشكل توازنًا بين حمض البوريك [B(OH)3] وأيون البورات [B(OH)4-]، حيث يسود شكل حمض البوريك. ويرجع ذلك إلى أن ثابت تفكك البورون هو pKa= 9.15، وهو ما يجعله حمضًا ضعيفًا للغاية. عند الأس الهيدروجيني الأعلى، بدءًا من الأس الهيدروجيني 10 فصاعدًا، يصبح النوع السائد هو أنيون الميتابورات [B(OH)-4].  

يبلغ تركيز البورون في مياه البحر حوالي 4 ملغم/لتر. هذه المياه، عند تحليتها بالتناضح العكسي، يقل تركيز البورون فيها إلى 0.8 ملغم/لتر - 1.5 ملغم/لتر، حسب الظروف والطرق المستخدمة في التحلية. ولكي يتم رفض البورون بفعالية في الأغشية، من الضروري تجنب البورون في شكل حمض البوريك، حيث أن غياب الشحنة والهيدروجينات الحمضية يجعله قادراً على تكوين روابط هيدروجينية مع المجموعات النشطة في الأغشية. (ماريا فرناندا تشيليون أرياس, 2009) 

وبوجه عام، هناك نطاق ضيق بين تركيزات نقص البورون 0.5 مجم/لتر في المحاصيل الخشبية مثل الحمضيات و(1-4 مجم/لتر) في المحاصيل البستانية.  

وعادة ما تحتوي مياه الري السطحية على تركيزات بورون أقل من 0.1 ملغم/لتر، مما يعني أن مدخلات الأسمدة الإضافية (عن طريق مركبات المغذيات الدقيقة) غالباً ما تكون مطلوبة لضمان النمو الأمثل للمحاصيل. ومع ذلك، تتميز موارد المياه غير التقليدية، مثل المياه المستصلحة ومياه البحر المحلاة، بتركيزات بورون أعلى بكثير من المياه السطحية. وتتراوح تركيزات البورون في مياه الصرف الصحي غير التقليدية المنتجة في مناطق جنوب شرق إسبانيا بين 0.56 ملغم/لتر و0.92 ملغم/لتر، وهي قيم أعلى من الحد الأقصى للتحمل المحدد للمحاصيل الخشبية مثل الحمضيات، وبالتالي يمكن أن تسبب مشاكل سمية وانخفاضاً في المحصول.  

في حال كان الاستخدام النهائي لمياه الصرف الزراعي الصديقة للبيئة هو الري الزراعي، يمكن أن يكون التحكم في تركيز البورون (B) في مياه المنتج موضوع معالجة لاحقة محددة. ويمكن خفض تركيز البورون في مياه الري إلى مستوى أقل من عتبة السمية للمحاصيل الحساسة باستخدام التناضح العكسي وراتنجات التبادل الكاتيوني، لإزالة البورون من AMD على نطاق قطعة الأرض (Imbernon-Mulero et al., 2022).  

عادةً ما كان تركيز B في مياه البحر المحلاة المنتجة في إسبانيا يقتصر على 1 ملغم/لتر، وهي القيمة القصوى المنصوص عليها في المرسوم الملكي 140/2003، الذي حدد المعايير الصحية لجودة المياه للاستهلاك البشري. وقد تم رفع هذه القيمة مؤخرًا في المرسوم الملكي 3/2023 إلى 1.5 ملغم/لتر، إلا عندما يكون الأصل الكلي للمياه هو المياه الانتقالية أو الساحلية وتكون معالجة التحلية هي التحلية، وفي هذه الحالة يتم تطبيق قيمة قصوى تبلغ 2.4 ملغم/لتر.  

تفي هذه التركيزات إلى حد كبير باحتياجات المحاصيل ولكنها قد تؤدي إلى حدوث سمية نباتية خاصة في المحاصيل الأكثر عرضة للتأثر مثل الحمضيات. وتتمثل الأعراض الأكثر شيوعًا للسمية البائية في الحواف المحترقة على الأوراق القديمة، واصفرار أطراف الأوراق وتسارع التسوس الذي قد يؤدي إلى موت النبات (Martinez-Alvarez et al., 2017).  

تظهر المراحل الأولى من سمية البورون عادةً على شكل اصفرار أو تبقع في أطراف الأوراق. وفي الحالات الشديدة، تظهر بقع الصمغ على أسطح الأوراق السفلية مع سقوط الأوراق قبل الأوان. وقد تشمل الأعراض الحادة موت الأغصان. 

يعد تحديد حدود تحمل البورون (B) في مياه الري لمختلف المحاصيل مهمة معقدة تتطلب عملاً تجريبيًا دقيقًا. هناك العديد من العوامل، مثل تنوع المحاصيل وخصائص التربة وتكوين التربة والتربة كيمياء المياهإن استجابة المحصول لـ B، والظروف المناخية وممارسات إدارة الري، لها تأثير كبير على استجابة المحصول لـ B وبالتالي على النتائج التي يتم الحصول عليها (Grattan وآخرون، 2015). 

يوضح الجدول 2 الحساسية المتفاوتة للمحاصيل تجاه باء. ويوضح أن المحاصيل الأكثر حساسية هي المحاصيل الخشبية، وخاصة الحمضيات وأشجار الفاكهة ذات النواة الحجرية، بينما المحاصيل ذات دورات النمو القصيرة، مثل الخضروات والحشائش، أقل تأثراً. 

ومع ذلك، عند تفسير الجدول 2، من الضروري مراعاة أن القيم تشير إلى الحد الأقصى لتركيز B الذي يمكن تحمله في مستخلص التشبع من التربة، دون أي انخفاض في المحصول أو النمو الخضري. هذه القيم أعلى عمومًا من تلك الموجودة في مياه الري، والتي تقدر بما يتراوح بين 1.4 و1.9 مرة أعلى في ظروف الصرف المعتدل (حوالي 25%) (Jame وآخرون، 1982).  

كما نرى، فإن جنس الحمضيات وأشجار الفاكهة ذات النواة الحجرية بأكمله حساس بشكل خاص وعرضة للري بمياه تحتوي على تركيزات عالية من البورون، كما هو الحال في AMD.

تحمل البورون للمحاصيل المختلفة.