نیلوفر ساعی دهقان*

اقتصادسبز آنلاین: با توجه به کمبود منابع آب، کاهش بارندگی‌های سالیانه و رشد بی‌رویه جمعیت و گسترش صنایع و کشاورزی، استفاده از آب‌های بازیافتی در واقع یکی از راهکارهای مقابله با بحران کم آبی است که امری ضروری و اجتناب‌ناپذیر است. به منظور آگاهی از تأثیر پساب یا فاضلاب‌های شهری بر گیاه کرچک و ویژگی‌های شیمیایی خاک، یک آزمایش زراعی با 3 تیمار آبیاری با لجن فاضلاب در قالب بلوک‌های کاملاً تصادفی در 3 تکرار اجرا گردید. تیمارهای آبیاری با لجن فاضلاب شامل غلظت‌های (صفر،50 و 100 تن در هکتار) مورد استفاده قرار گرفت. این تحقیق در مزارع کشاورزی اطراف قرچک ورامین در خاکی با بافت سیلتی لوم اجرا شد. نتایج نشان داد که اختلاف عملکرد دانه کرچک در تیمارهایی که با پساب بیشتری آبیاری شده بودند، افزایش جزیی نشان داد ولی در سطح 5 درصد معنی دار نبود. این افزایش تدریجی عناصر در خاک، می‌تواند به عنوان یک چالش اساسی در استفاده از فاضلاب شهری به جای آبیاری با آب چاه در درازمدت مطرح باشد.
نکات مثبت حاصل از آبیاری با استفاده از پساب تصفیه شده شامل: مقابله با مشکل کم آبی، جلوگیری از آلودگی محیط‌زیست و منابع آب‌های سطحی و آب‌های زیرزمینی، دوام بیشتر منابع آب با کیفیت بالا، افزایش عملکرد محصول، صرفه جویی در هزینه مصرف کودهای شیمیایی و توسعه سطح زیر کشت آبی بود.
واژه‌های کلیدی: آبیاری، فاضلاب شهری، کرچک، فلزات سنگین، عناصر غذایی

امروزه کمبود آب در بسیاری از کشورهای جهان به عنوان یک مشکل فزاینده مطرح است. رشد تصاعدی جمعیت و گرایش به سوی صنعت و تکنولوژی، نیاز به منابع آب را به صورت فزاینده‌ای بیشتر می‌کند، و در چنین شرایطی استفاده مجدد از فاضلاب‌ها تنها راه نجات از مشکلات کم آبی است (Jimenez and Asano,2008). مشکل اساسی استفاده از این لجن‌ها آلوده بودن به فلزات سنگین می‌باشد، که از هر دو دیدگاه کشاورزی و زیست محیطی حائز اهمیت است(فرمانی فرد.1396). ارزش فاضلاب‌های شهری و لجن‌های حاصل از این فاضلاب‌ها به عنوان کود در تحقیقات متعدد در کشورهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. فاضلاب‌ها اغلب دارای مقادیر قابل توجهی فلزات سنگین و سمی می‌باشند (Abdul-Wahab and Marikar,2011). استفاده دراز مدت از لجن فاضلاب موجب تجمع عناصری مانند کادمیم، سرب، روی، نیکل و دیگر فلزات سنگین مضر در خاک، شور شدن خاک‌ها، تخریب ساختمان خاک، مسمومیت گیاهان و کاهش عملکرد آنها، آلودگی منابع آب‌های سطحی و زیرزمینی و شیوع انواع بیماری‌ها نمونه‌های بارزی از این اثرات می‌باشند که تجمع عناصر سنگین در خاک موجب جذب بیش از حد این عناصر سنگین توسط گیاه و در نتیجه وارد شدن این فلزات سمی به زنجیره غذایی انسان و حیوان می‌شود که باعث بیماری‌های متعددی در آنها شود (اوستان و نجفی،1390)
فاضلاب‌های شهری و لجن‌های فاضلاب علاوه بر تأثیر بر غلظت عناصرغذایی موجود در خاک بر خواص شیمیایی خاک مانند PH، قابلیت هدایت الکتریکی و ظرفیت تبادل کاتیونی، بهبود خصوصیات فیزیکی خاک از جمله ظرفیت نگهداری آب، تهویه و تخلخل نیز اثر می‌گذارد (Engelhart et al,2000). لجن فاضلاب حاوی مقدار زیادی نمک است که باعث افزایش قابلیت هدایت الکتریکی خاک می‌گردد. معمولاً فلزات سنگین همراه با ضایعات کارخانه‌ها و یا صنایع به صورت فاضلاب‌های شهری و کارخانه‌ای و یا دود و غبار وارد محیط‌زیست می‌شود (Tabari et al,2008). به کار بردن آب نامتعارف در کشاورزی هر‌چند مزایای فراوانی دارد اما به‌دلیل این‌که این آب‌ها حاوی موادی مانند املاح، سدیم، کلر، بر، میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا و در برخی شرایط فلزات سنگین و یا ترکیبات آلی و معدنی مضر دیگری می‌باشند کاربرد بدون برنامه‌ریزی آنها می‌تواند تبعات زیست محیطی بسیار نامطلوبی را به بار بیاورد که جبران بسیاری از آنها در کوتاه مدت میسر نخواهد بود (دانش و همکاران،1387). در کشور ایران، کشاورزان به دلیل ارزان بودن و در دسترس بودن و فراوانی این کود، تمایل زیادی به استفاده از آن دارند (ارست و همکارن،1394). تمام نقاط جهان، چه کشورهای در حال توسعه و چه کشورهای توسعه یافته، همه با خطر تخریب محیط‌زیست مواجه هستند. هوا، آب و زمین اجزای محیط‌زیست ما هستند که به دلیل افزایش جمعیت، شهرنشینی و صنعتی شدن بدون برنامه ریزی تحت آلودگی قرار گرفتند. (Rahmati,2012). که در این بین آلودگی آب‌ها بخش عمده‌ای از مشکل جهان است و آن را دلیل اصلی بسیاری از بیماری‌ها و مرگ بیش از 14000 نفر در روز می‌دانند (West,2006)
در‌صورت استفاده غیراصولی از آب‌های نامتعارف (فاضلاب‌های شهری و صنعتی) آلودگی‌های موجود در آب نظیر میکرواورگانیسم‌های بیماریزا، سموم شیمیایی، آفت کش‌ها و فلزات سنگین موجب تخریب زیست بوم‌های آبی شده و حیات حیوانات و به خصوص آبزیان به خطر می افتد، این آب‌ها حاوی پاتوژن‌ها و تخم انگل‌ها هستند که علاوه بر آلودگی خاک سبب انتقال بیماری و آلودگی به احشام و در نهایت به انسان می‌گردد (عزیزی و همکاران،1393). در تحقیقی میزان ریسک اکولوژی آفت‌کش‌ها در تالاب بین المللی شادگان مورد بررسی قرار گرفت (کریمی،1394). که به این نتیجه رسید که فاضلاب‌های زراعی در تالاب شادگان باعث اثرگذاشتن بر کیفیت آب و عملکرد برخی از موجودات زنده می‌شوند. استفاده نامتعارف از آب‌های فاضلاب شهری و صنعتی در گیاهان، علاوه بر ایجاد مخاطرات بهداشتی برای کشاورزان و کارگران، می‌تواند باعث انتقال آلودگی به احشام و دام‌ها گردد. مهمترین بیماری‌ها در این رابطه شامل بیماری سل، کرم کدوی گاوی و آلودگی‌های سالمونلایی است (Shukla,1992). در یک آزمایش سه ساله تأثیر استفاده از لجن فاضلاب شهری بر محصول گندم در رژیم‌های مختلف آبیاری بررسی شد. در سال اول در رژیم خشکی، استفاده از لجن فاضلاب عملکرد دانه را افزایش داد ولی در رژیم مرطوب بر خلاف رژیم خشکی عملکرد کاهش یافت. در سال دوم آزمایش بیشترین عملکرد در تیمارهای رژیم مرطوب با مصرف 20 تن در هکتار لجن حاصل شد و در سال سوم عملکرد با افزایش میزان کاربرد در لجن افزایش یافت (Al-mustafa et al,1995).در کالیفرنیا، با بررسی اثرات پخش پساب تصفیه شده فاضلاب برروی اراضی کشاورزی، نتیجه‌گیری شد که چه از نظر کشاورزی و چه از نظر بهداشتی، پخش پساب هیچ گونه اثرات سوئی بر آب‌های زیرزمینی منطقه و یا محصولات زراعی نداشت (Amini,2014).

مواد و روش‌ها:

این تحقیق جهت بررسی عملکرد دانه‌های کرچک در تأثیر آبیاری با فاضلاب‌های شهری با 3 تیمار (0،50،100 تن در هکتار) با 3 تکرار در زمین‌های زراعی شهرستان قرچک-ورامین با ایجاد 9 کرت به ابعاد 2 متر×5 متر در سال 1395 به اجرا درآمد. ابتدا کرتها را شخم‌زده و در کرت‌های شاهد (صفر) فقط کاشت بذر و آبیاری با آب چاه انجام پذیرفت. در کرت‌های بعدی پس از شخم و کاشت بذر، آبیاری کرت‌ها با استفاده از لجن‌های فاضلاب با غلظت 50 تن در هکتار و 100 تن در هکتار انجام گرفت. این طرح در قالب بلوک‌های کاملاً تصادفی با 3 تیمار و در 3 تکرار انجام پذیرفت.
در جدول (1)، خلاصه نتایج حاصله از آنالیز آب چاه و لجن فاضلاب شهری به همراه مقادیر مجاز توصیه شده در استاندارد ایران آورده شده است.

جدول (1)- مشخصات آب چاه- لجن فاضلاب شهری

استفاده شده در این تحقیق

جهت تعیین خصوصیات شیمیایی خاک نیز، از عمق 30-0 سانتی متر خاک برداشت شد و نمونه‌ها به آزمایشگاه موسسه آب و خاک تهران انتقال یافت. نتایج در جدول (2) قابل مشاهده است.

جدول (2)- خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک مزرعه

نتایج و بحث:

-تأثیر تیمارهای آب آبیاری با فاضلاب شهری بر عملکرد دانه کرچک
نتایج حاصل از تأثیر تیمارهای آبیاری با فاضلاب‌های شهری بر میزان عملکرد دانه کرچک در شکل (1) ارایه شده است. بیشترین مقدار عملکرد در تیمار آبیاری با لجن فاضلاب 100 تن در هکتار،2.333 و کمترین مقدار عملکرد در تیمار شاهد (صفر) مشاهده شد که این نتایج با نتایج تحقیقات
(Jenkins et al,1994; Al-Mustafa et al,1995) که افزایش عملکرد محصولات در استفاده از پساب تصفیه شده را نشان داد، هم معنی بود. در نتیجه کاربرد آبیاری با لجن فاضلاب باعث افزایش عملکرد دانه کرچک گردیده است.

شکل (1)- اثر تیمارهای آبیاری با لجن فاضلاب بر عملکرد دانه کرچک

-تأثیر تیمارهای آبیاری با لجن فاضلاب (فاضلاب‌های شهری و صنعتی) بر تغییرات میزان فلزات سنگین، شوری و Ph خاک
نتایج حاصل از تجزیه شیمیایی تغییرات میزان فلزات سنگین (روی، سرب، منگنز، مس، سرب و کادمیم)، شوری، PH خاک در جدول 3، آورده شده است. نتایج نشان داد که غلظت فلزات سنگین خاک در تیمار 100 تن در هکتار آبیاری با لجن فاضلاب، افزایش یافته است، لیکن اختلاف معنی داری بین تیمارها مشاهده نشد و این افزایش در نتیجه تجمع فلزات موجود در پساب در خاک حادث شد که البته غلظت هیچ یک از فلزات به حد بحرانی نرسید.
Saber(1986) به این نتیجه رسید که در یک دوره 60 ساله هر یک از فلزات سنگین می‌تواند به اندازه چشمگیری در خاک انباشته شود. شوری خاک در تیمارهای آبیاری با لجن فاضلاب در غلظت بالا، کمی افزایش نشان داد که به دلیل وارد شدن یون‌های مختلف به خاک است، و شوری در محدوده توصیه شده (ds/m3-7/0) مشکلی ایجاد نخواهد شد و می‌توان با انجام عمل آبشویی طی دوره کشت و یا بعد از آن، شوری خاک را در حد مطلوب حفظ نمود. نتایج اندازه‌گیری ph خاک نیز اختلاف معنی‌داری را نشان نداد و افزایش غلظت لجن فاضلاب، ph خاک را کاهش داد و علت این کاهش جزیی ورود مواد آلی به خاک و تجزیه این مواد طی فصل کشت می‌باشد که منجر به تولید اسیدهای آلی می‌گردد. کاهش ph خاک باعث افزایش حلالیت فلزات سنگین و جذب بیشتر آنها توسط گیاه می‌شود که در صورت کمبود این عناصر در گیاهان جزء فواید استفاده از لجن‌های فاضلاب و فاضلاب‌های شهری می‌باشد و در صورت عدم کمبود در گیاهان باعث افزایش جذب بیش از حد نرمال این عناصر، فلزات سنگین می‌شود که جزء معایب استفاده از پساب و فاضلاب‌های شهری به حساب می‌آید.

جدول 3- اثر تیمارهای آبیاری با لجن فاضلاب بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در عمق 0-30 سانتیمتر

-تأثیر تیماری آبیاری با لجن فاضلاب بر میزان ازت، مواد آلی، فسفر و پتاسیم قابل جذب در خاک

جدول 3، اثر تیمارهای آبیاری با فاضلاب شهری بر میزان ازت، مواد آلی، فسفر و پتاسیم قابل جذب در خاک را نشان می‌دهد. مقدار نیتروژن کل خاک (N) تحت تأثیر عواملی همچون نوع پوشش گیاهی، فعالیت موجودات زنده، رطوبت و دمای خاک می‌باشد و در یک رطوبت ثابت، با افزایش دما مقدار آن کاهش می‌یابد. میزان نیتروژن کل خاک مقیاسی است برای اندازه‌گیری مقدار اولیه‌ای که در معرض تجزیه قرار خواهند گرفت. در این تحقیق تیمار آبیاری با لجن فاضلاب با غلظت 100 تن در هکتار، باعث افزایش N کل خاک شده است ولی این افزایش در سطح 5 درصد معنی دار نبود.
مواد‌آلی عمده‌ترین منبع ذخیره نیتروژن در خاک به شمار می‌آیند و حضور این موادآلی در پساب و لجن‌های فاضلاب‌های شهری باعث افزایش آنها در خاک شده و حاصلخیزی خاک را فزونی می‌دهد. بنابراین لجن‌های فاضلابی که BOD بالاتری دارند موردپسند کشاورزان قرار می‌گیرند اما لجن فاضلاب‌هایی که BOD بالایی دارند، باعث تولید بوهای نامطبوع و انسداد منافذ خاک و در نتیجه کاهش نفوذپذیری می‌شود. در این تحقیق مواد آلی در تیمار آبیاری با لجن فاضلاب 100 تن در هکتار، کمی افزایش یافت. همچنین اختلاف معنی‌داری بین تیمارهای مختلف آبیاری با لجن فاضلاب و تیمار شاهد از نظر مقدار فسفر قابل جذب موجود در خاک وجود نداشت. فسفر کل موجود در خاک تأثیر چندانی را بر قابلیت جذب فسفر توسط گیاه بر جای نگذاشته، زیرا قسمت عمده فسفر خاک به روش‌های مختلف به شکلی در می‌آید که به آسانی برای گیاه قابل جذب نبوده و نمی‌تواند نیاز غالب گیاهان را در مدت کوتاه حضور در خاک برآورده نماید.
پتاسیم مدت زمان بسیار کوتاهی را به صورت محلول باقی می‌ماند، زیرا این عنصر توان یونی بالایی داشته و قادر است به آسانی همراه با آنیون‌های محلول، به‌ویژه در خاک‌های سبک جابه‌جا شود و مدت طولانی را در حالت قابل تبادل سپری کند، بنابراین حرکت نزولی پتاسیم در نتیجه وجود رس به تأخیر می‌افتد (یزدانی.1395). در این تحقیق روند مشخصی در اثر اعمال تیمارها بر پتاسیم قابل جذب خاک وجود ندارد.

نتیجه‌گیری کلی:

آبیاری با لجن فاضلاب توام با منافع و مضراتی است، لذا استفاده از آن نیازمند مدیریت و علمی مناسب می‌باشد. نتایج این تحقیق نشان داد که آبیاری با فاضلاب‌های شهری به دلیل وجود عناصر کودی، باعث افزایش عملکرد و افزایش جزئی عناصر شیمیایی خاک شده است ولی باید توجه داشت که عدم استفاده از آن دارای ضرر و زیان‌های فراوان است و چالش‌هایی را برای انسان، دام، گیاه و محیط‌زیست به همراه خواهد داشت. در جهت قرار گرفتن در مسیر درست این چالش‌ها و مشکلات رعایت نکات زیر توصیه می‌گردد، لذا رعایت این نکات ضروری و مهم، سبب پایداری در بهره‌برداری از منابع آب‌های فاضلاب‌های شهری و صنعتی و حفظ محیط‌زیست خواهد شد.
1-‌ بهتر است در بالادست زمین‌های زراعی، تصفیه‌خانه‌هایی قرار گیرد که موجب برقراری حد مجاز و استاندارد مواد لازم جهت آب کشاورزی را تأمین کند.
2-‌ از کشت محصولاتی که مصرف تازه خوری دارند مثل خیار، گوجه و انواع سبزی خوردن و … خودداری شود.
3-‌ قبل و بعد از استفاده از لجن‌های فاضلاب شهری و صنعتی، خاک زراعی و محصول تولید شده را مورد ارزیابی قرار دهیم.
4-‌ ترکیب آبیاری با آب چاه، قنات و یا پساب فاضلاب‌های شهری راهکاری در جهت مقابله با مشکل کم آبی در ایران است.
5-‌ استفاده از لجن فاضلاب‌های شهری در برخی از محصولات باعث افزایش عملکرد محصول خواهد شد، آن محصولات شناسایی شوند.
6-‌استفاده درست و بهینه و اصولی از پساب فاضلابهای شهری راهکاری در جهت مقابله با مشکل کم آبی در ایران است.
7- استفاده از پساب فاضلاب‌های شهری، باعث کاهش در مصرف کودهای شیمیایی خواهد شد و باعث تولید محصولات ارگانیک می‌گردد.
8- استفاده ازاین پساب‌ها و لجن فاضلاب‌های شهری باعث مصرف آنها و کاهش آلودگی محیط‌زیست و آب‌های سطحی و زیرزمینی خواهد شد.

* منابع در دفتر نشریه موجود است.

*دانش آموخته مقطع کارشناسی ارشد مهندسی کشاورزی