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 باستخدام 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  

بشكل عام، تتمثل الميزة الرئيسية لمياه AMD في كونها مورداً مائياً لا ينضب ولا يتأثر بالتقلبات المناخية، فضلاً عن انخفاض ملوحتها، حيث تبلغ الموصلية الكهربائية حوالي 0,5 dS m-1، مما يسمح بتعويض الملوحة العالية في مصادر المياه الأخرى.  ومع ذلك، فإن استخدام مياه AMD وقبولها في الري الزراعي محدودان بشكل أساسي بسبب تكاليف الإنتاج وتركيبتها الفيزيائية-الكيميائية الفريدة. ويترتب على الاستخدام الزراعي لمياه AMD تكلفة أعلى نظرًا لارتفاع سعر المياه مقارنةً بالمصادر التقليدية، كما يتطلب برامج ري تسميد أكثر تخصصًا، وإدارة مخاطر زراعية محددة، مثل السمية النباتية الناتجة عن البورون أو قلوية التربة. يتم تلخيص المزايا والعيوب الرئيسية لاستخدام مياه AMD في الري في الجدول 1. 

الجدول 1. ملخص مزايا وعيوب AMD.

المزايا	العيوب
مورد مياه لا ينضب	ارتفاع استهلاك الطاقة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون
انخفاض ملوحة المياه، بقيم تتراوح عادةً حول 0.5 ديسيس/متر ((Martinez-Alvarez et al. 2017)).	نقص المغذيات ومتطلبات التسميد.
قيمة التخفيف من مخاطر الجفاف والحد من عدم اليقين بالنسبة للري	مياه حمضية ذات قوة تآكل عالية
تزيد AMD من جودة وكمية غلة المحاصيل	لا يتم تنظيم جودة المياه المستخدمة في الري.
يساعد AMD في الحفاظ على التربة وطبقات المياه الجوفية	المخاطر الزراعية مثل سمية المحاصيل وقلوية التربة.
عكس الاتجاهات المثيرة للمشاكل في تملح التربة	الامتثال للمعايير الصارمة B3+، و+الصوديوم و+الكلور للري الزراعي

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).  

تتراوح تركيزات الصوديوم (Na) في مياه الصرف الزراعي (IDAM) في جنوب شرق إسبانيا بين 76 و115 ملغ/لتر، وبالتالي، لا ينبغي أن تتسبب هذه القيم في مياه الصرف الزراعي (AMD) في أي مشاكل تذكر تتعلق بالسمية النباتية في المحاصيل. ومع ذلك، فإن التركيزات العالية من الصوديوم (Na) قد تضر ببعض الخصائص الفيزيائية للتربة بسبب تشتت الطين، مما قد يؤدي إلى: (1) الانهيار الهيكلي للكتل الدقيقة في التربة، (2) انخفاض نفاذية التربة وموصليةها المائية، (iii) زيادة قابلية التعرية، (iv) انضغاط التربة، و(v) انخفاض نسبة الأكسجين في التربة بسبب انخفاض التهوية (Mandal et al., 2008; Muyen et al., 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. وتؤثر عدة عوامل، مثل تنوع المحاصيل وخصائص التربة وكيمياء المياه والظروف المناخية وممارسات إدارة الري، تأثيراً كبيراً على استجابة المحاصيل للبورون 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.

تحمل البورون	الزراعة	الاسم العلمي
حساس للغاية (أقل من 0.5 ملغم/لتر)	ليمون	ليمون الحمضيات
حساس (0.5 - 0.75 ملغم/لتر)	أفوكادو	بيرسي أمريكانا
	جريب فروت	الحمضيات X باراديسي
	برتقالي	حمضيات سينينسيس
	مشمش	برونوس أرمينياكا
	خوخ	برونوس برونوس بيرسيكا
	الكرز	برونوس أفيوم
	برقوق	برونوس دومستيكا
	كاكي	ديوسبيروس كاكي
	الشكل	اللبخ كاريكا
	العنب	فيتيس فينيفيرا
	خشب الجوز	جوغلانس ريجيا
	البصل	أليوم سيبا
حساس (0.75 - 1.0 ملغم/لتر)	الثوم	أليوم ساتيفوم
	قمح	تريتيكوم إيستيفوم إيستيفوم
	الشعير	Hordeum vulgare
	دوار الشمس	هيليانثوس أنوس
	الفراولة	Fragaria spp.
معتدلة الحساسية (1.0 - 2.0 ملغم/لتر)	الفلفل	الفليفلة الحلوة الحلوة
	البازلاء	بيزوم ساتيفا
	الجزر	دوكوس كاروتا
	البطاطس	سولانوم درنة الباذنجان
	الخيار	قثاء القثاء
معتدل التحمل (2.0 - 4.0 ملغم/لتر)	الخس	لاكتوكا ساتيفا
	الملفوف	براسيكا أوليراسيا كابيتاتا
	الكرفس	Apium graveolens
	الذرة	زيا ميس
	الخرشوف	سينارا سكوليموس
	الكوسة	قرعيات بيبو
	البطيخ	قثاء البطيخ
متسامح (4.0 - 6.0 ملغم/لتر)	الذرة الرفيعة	الذرة الرفيعة ثنائية اللون
	الطماطم	ليكوبيرسيكون ليكوبيرسيكوم
	بنجر السكر	بيتا الشائع
متسامح للغاية (6.0 - 15.0 مجم/لتر)	القطن	جوسيبيوم هيرسوتوم
	الهليون	الهليون المخزني المخزني