Saline Soil

Saline Soil الأملاح هي العامل الأساسي في استغلال أو عدم إستغلال الأراضي الزراعية حيث يعتمد نمو النباتات على نسبة تركيز الأملاح كلما كان مرتفعا زاد التأثير على نمو النباتات. وحدة التوصيل الكهربي تسمى mmhose/cm. يمكن أن نعبر عن تركيز الأملاح في الماء بوحدة التوصيل الكهربي التي يمكن التعبير عنها ب (mmhose/cm) أو (ppm) ppm = mg/L = gm/103L = gm/m3 mmhose/cm= 640 ppm

Saline Soil الأراضي الملحية الحمضية هي التي يكون التوصيل الكهربائي (EC) لمستخلص الماء لعينة منها عند درجة التشبع أكبر من (4mmhose/cm) ودرجة حرارة مئوية 25مئوية ويكون مقدار الحموضة (PH) لا يزيد عن 8.5. الأراضي القلوية هي التي يكون التوصيل الكهربائي (EC) لمستخلص الماء لعينة منها عند درجة التشبع أقل من (4mmhose/cm) ودرجة حرارة مئوية 25مئوية ويكون مقدار الحموضة (PH) بين 8.5 - 10.

Saline Soil Forms of Salts Occur in the Soil: 1- Salts ions dissolved in the soil water (the soil solution). 2- Cations adsorbed on the negatively charged surfaces of the soil particles (adsorption complex). 3- Precipitated salts.

Causes of Soil Salinity 1- قد تكون أملاح حمضية موجودة في التربة نفسها مثل أحماض الكربونات والكبريتات نتيجة تأثير عمليات النحر والتعرية التي تحدث على أجزاء المادة الأصلية للتربة الغير معرضة للسطح. 2- غمر الأراضي بمياه البحر المالحة أو ري الأراضي بمياه بها نسبة عالية من الأملاح. 3- عدم حصول الأرض على كمية من المياه بدرجة كافية لغسلها. 4- نتيجة إرتفاع المياه المالحة إلى أعلى بفعل الخاصية الشعرية ويتبخر الماء ويتبقى الأملاح. 5- قد تلقي المصانع بمخلفاتها في مياه الري مما يسبب زيادة نسبة الأملاح.

Salinity Problems Osmotic Problems: Toxicity Problems: - زيادة تركيز الأملاح في التربة يؤدي إلى زيادة الضغط الأسموزي له وبالتالي زيادة الإجهاد الرطوبي للتربة Soil moisture stress فيصعب على النبات سحب احتياجاته من المياه. Toxicity Problems: وجود بعض الأيونات الملحية (الكبريتات) بتركيز معين في التربة يؤدي إلى تلف الجذور وموت النبات. Dispersion Problems: زيادة تركيز بعض الأملاح (أملاح الصوديوم) في التربة يؤدي إلى تكون تربة قليلة النفاذية.

Reclamation of Saline Soil تعتمد فكرة إستصلاح الأراضي على المبادئ الأساسية التالية: 1- خفض محتوى الأملاح في منطقة نمو الجذور ومنع تكون أملاح جديدة. 2- خفض منسوب المياه الأرضية إلى أدنى منسوب يتناسب مع الظروف الحقلية. 3- إزالة العناصر والأملاح الذائبة في المياه الأرضية إلى المستوى الأدنى من التركيز المناسب لنمو النباتات. 4- استبدال الأملاح الغير قابلة للذوبان بأخرى يسهل غسلها والتخلص منها.

Leaching Requirements (LR) يعرف غسيل التربة هو عملية إضافة كميات كافية من الماء إلى التربة لغرض إذابة الأملاح القابلة للذوبان بالماء ثم تسرب الماء والأملاح نحو داخل التربة بإتجاه المصارف بعيدا عن منطقة الجذور. هو ذلك الجزء من مياه الري المطلوب تمريرها خلال منطقة جذور النباتات لمنع زيادة تركيز الأملاح عن حد معين. أو هي النسبة بين عمق مياه الصرف إلى عمق مياه الري ويعبر عنه كنسبة مئوية.

Factors Affecting (LR) 1- درجة تركيز الأملاح الموجودة في التربة. 2- درجة تركيز الأملاح الموجودة في المياه المستخدمة في غسيل التربة. 3- درجة تركيز الأملاح المطلوب الوصول إليها. 4- عمق التربة المراد غسيل الأملاح منها وهذا يتوقف على عمق الجذور. 5- نفاذية التربة. 6- مقدار البخر. 7- كفاءة نظام الصرف المستخدم. 8- طريقة الغسيل المتبعة ومواعيد الغسيل.

Salt Balance Equation Salt Input = Salt Output ECiw * Diw = ECdw * Ddw ECiw: Electric conductivity of the irrigation water (mmhos/cm) Diw: The volume of irrigation water added. ECdw: Electric conductivity of the drainage water (mmhos/cm) Ddw: The volume of drained water.

L.R. = (ECiw / ECdw)*100 = (Ddw /Diw)*100 Leaching Requirments Equation ECiw * Diw = ECdw * Ddw L.R. = (ECiw / ECdw)*100 = (Ddw /Diw)*100 The Assumption of L.R. Equation: 1- ماء الري يطبق بإنتظام على سطح التربة. 2- لايوجد سقوط للأمطار. 3- معامل التوصيل الهيدروليكي منتظم على كل المساحة الداخلية. 4- لايحدث تحرك للأملاح في موسم حصاد المحصول. 5- لا توجد نفاذية للملح داخل التربة.

Drainage Coefficient (q) In arid regions, the drainage coefficient (q) is highly variables. q depends on the following: 1- Amount of irrigation applied. 2- Method of irrigation and irrigation efficiency. 3- Leaching requirements.

q = (C*R) + [P or LR (the biggest)] * (1-C) * R q: Drainage Coefficient. (mm/day) C: Conveyance losses. R: Total application of water. P: Field application losses. R - q = consumptive use The quantity of salts accumulated (or removed) = total volume of drainage water * salt concentration.

fa = total porosity (f) – volumetric water content (θ) Drainable Porosity (fa) Drainable Porosity (fa): fa = total porosity (f) – volumetric water content (θ) Rate of water table rise = q mm/day / fa

Exaple (1) A- The salinity of ground water in an area of one hectare was 8 (mmhos/cm) and during a fallow season of 3monthes the rate of capillary rise was 8 mm/day. How much salts will be accumulated on the soil surface at the end of the fallow period? B- How many tons of salts are contained in irrigation water added to 5feddans during a crop season if the total crop water requirement is 1000m3/feddan and the salinity of irrigation water is 0.9 mmhos/cm?

Solution (1) A- Salt accumulated = total volume of drainage water * salt concentration. Salt accumulated = (8/1000)*3*30*10000*(8*640 / 106) = 36.864 ton B- Salt accumulated = 5 * 1000 * (0.9*640 / 106) = 2.88 ton

Exaple (2) The electric conductivity of irrigation water in an area is 0.35 mmhose/cm. If the salinity of drainage water is 2.0 mmhose/cm, what is the leaching requirement for this area? What will be the drainage rate if the irrigation requirement is 10 mm/day?

Solution (2) ECiw = 0.35 mmhose/cm ECdw = 2 mmhose/cm Diw =10 mm/day L.R. = (ECiw / ECdw)*100 = (Ddw /Diw)*100 = 0.35/2 =17.5% Diw =10 mm/day 0.35/2 = Ddw /10 Ddw =(0.35*10)/2 = 1.75mm/day

Example (3) Determine the drainage coefficient if the irrigation and conveyance efficiencies are 85% and 95% respectively and the quantity of irrigation is 20mm/day, and its salinity is 320ppm. The salinity of soil should not exceed 2mmhos/cm. What is the rate of water table rise due to this drainage coefficient, if the volumetric moisture content above and below the water table is 30% and 35% respectively?

Solution (3) q = (C*R) + [P or LR (the biggest)] * (1-C) * R Application efficiency = 85% → application losses (P) = 15% Conveyance efficiency = 95% → conveyance losses (C) = 5% Consumptive use = R – q = 20 mm/day LR = (ECiw / ECdw)*100 = [320 / (2*640)] * 100 = 25% > P q = (0.05 * R) + (0.25)(1-0.05)*R = 0.2875 R R = 20 + q q = 0.2875 (20 + q) q = 8 mm/day

Rate of water table rise = qmm/day / fa fa = total porosity (f) – volumetric water content (θ) fa = 0.35 – 0.3 = 0.05 Rate of water table rise = 8 / 0.05 = 160 mm/day

Example (4) What is the drainage coefficient in an irrigation project which grow wheat, maize, cotton with maximum crop requirements of 100, 210, 180 mm/month respectively? The field application losses is 20%, the conveyance losses is 10%, and irrigation water salinity is 1500 ppm. The yield of crop will be affected when the soil salinity is more than 4.0 mmhose/cm. What is the rate of water table rise due to this drainage coefficient if the drainable porosity is 5%?

Solution (4) Application losses (P) = 20%, Conveyance losses (C) = 10% Consumptive use = (100 + 120 + 180) / 30 = 13.3 mm/day LR = (ECiw / ECdw)*100 = [1500 / (4*640)] * 100 = 58.6% > P q = (C*R) + [P or LR (the biggest)] (1-C)*R q = (0.1*R) + (0.586)(1-0.1)*R = 0.6274 R R = 13.3 + q q = 0.6274 (13.3 + q) q = 22.4 mm/day Rate of water table rise = q mm/day / fa Rate of water table rise = 22.4 / 0.05 = 448 mm/day