حرکت آب در حالت غیر اشباع

حرکت آب به صورت بخار

نفوذ آب به درون خاک

هر کدام از حالتهای فوق در بخشی از فیزیک خاک اهمیت دارند. مثلاً کاربری مورد اول بیشتر در زهکشی خاکها و مورد دوم در آبیاری است. مورد سوم تامین‌کننده رطوبت مورد نیاز گیاهان کویری و یا تامین آب از سطح ایستابی و مورد چهارم اساس تامین رطوبت خاک از طریق آبیاری است [۱۵].

توزیع نمک در نیمرخ خاک

شوری خاک یک ویژگی ایستا نیست، بلکه مقدار آن نسبت به زمان و مکان متغیر است. عامل اصلی عدم توزیع یکنواخت نمک، نقل مکان آن همراه با حرکت حرکت آب در خاک است و چون رژیم رطوبتی خاک بسیار پویا می‌‌باشد به تبع آن توزیع نمک نیز متغیر است [۱۴].
حرکت صعودی و نزولی آب موجب می‌‌گردد که توزیع نمک در ستون‌‌های عمودی خاک یکنواخت نباشد. پس از هر آبیاری یا بارندگی مشاهده می‌‌شود که نمک‌‌ها از لایه‌‌های سطحی خاک شسته شده و به اعماق آن نفوذ کرده به گونه‌‌ای که تجمع نمک در لایه‌‌های زیرین به مراتب بیشتر از سطح خاک می‌‌گردد. عکس این حالت در زمان خشکی اتفاق می‌‌افتد. زیرا آب بر اثر خیز موئینگی از اعماق به طرف لایه‌‌های سطحی خاک حرکت کرده و در آنجا نمک خود را باقی گذاشته و خود جذب گیاه شده یا تبخیر می‌‌گردد و در نتیجه نمک در لایه سطحی افزایش می‌‌یابد. در اعماق بسیار زیاد، تغییرات رطوبت بسیار کم است. از این رو غلظت نمک نیز کم و بیش ثابت بوده و تنها تغییرات فصلی، آن هم خیلی اندک صورت می‌‌گیرد [۱۴ و ۲۴].
به طور کلی تغییرات نمک در قسمت‌‌های مختلف خاک و توزیع آن بیشتر یک قاعده است تا استثنا. بررسی‌‌های انجام‌شده نشان داده است عواملی مانند شوری آب آبیاری (ECiw)، نسبت آبشویی (LF)، ویژگی‌‌های فیزیکوشیمیایی خاک، روش آبیاری، شرایط زهکشی و سیستم ریشه‌‌ای گیاه بر توزیع نمک در خاک مؤثر می‌‌باشند. باور و همکاران (۱۹۷۰) نشان دادند که با یک شوری ثابت آب آبیاری و نسبت آبشویی‌‌های متفاوت، شوری لایه سطحی خاک تقریباً یکنواخت بوده و در عین حال با کاهش نسبت آبشویی، میزان شوری خاک نسبت به عمق افزایش بیشتری یافته است. همچنین آن‌‌ها مشاهده کردند برای یک نسبت مساوی LF/ECiw شوری لایه سطحی خاک بستگی به شوری آب آبیاری (ECiw) دارد، ولی شوری در لایه‌‌ انتهایی عمق توسعه ریشه تقریباً یکسان می‌‌باشد [۲۹].
توزیع هم‌‌زمان آب و املاح در محیط‌‌های متخلخل در راستای افقی و عمودی متفاوت می‌‌باشد. در راستای افقی، پخش آب و املاح تقریبا یکسان است. در جهت عمودی، جبهه حرکت آب کمی جلوتر از جبهه حرکت نمک می‌‌باشد. این موضوع به دلیل کاهش هدایت هیدرولیکی خاک می‌‌باشد که باعث می‌‌شود نمک نتواند با آب حرکت کند [۳۷].
تجمع نمک‌‌های قابل حل در خاک متناسب با مقدار نمک آب آبیاری و تبخیر آب از سطح خاک، افزایش باید. به علاوه، تبخیر و تعرق می‌‌تواند سبب حرکت آب سفره‌‌های زیرزمینی کم عمق (و همچنین نمک) به سمت بالا شده و وارد منطقه توسعه ریشه می‌‌گردد، که در نتیجه شوری خاک افزایش می‌‌یابد [۲۳].
میانگین زمان تجمعی نمک در منطقه توسعه ریشه‌‌ها به میزان آب تخلیه‌شده از خاک در فواصل بین آبیاری‌‌ها و نسبت آبشویی بستگی دارد. با افزایش فاصله زمانی بین آبیاری‌‌ها ضمن خشک‌شدن خاک، آب موجود در آن کاهش می‌‌یابد و پتانسیل ماتریک و اسمزی آب و خاک با افزایش غلظت نمک در حجم تقلیل‌یافته آب کاهش می‌‌یابد و انتقال مواد حل‌شده تحت فرایند جابجایی (حرکت مواد حل‌شده در قالب کل محلول) و پخشیدگی (حرکت مستقل مواد حل‌شده در اثر شیب غلظت) انجام می‌‌شود. بنابراین پیشنهاد می‌‌شودکه کنترل مستقیم مقدار نمک در منطقه توسعه ریشه و توزیع آن در سطح مزرعه و به طور دوره‌‌ای به منظور ارزیابی اثربخشی نمک و برنامه‌‌های مدیریت آبیاری و زهکشی انجام گیرد [۲۵].
شورشدن اراضی در اقلیم‌‌های گرم و خشک چشم‌‌گیرتر از اقلیم‌‌های معتدل یا مرطوب است. زیرا در شرایط اخیر بارندگی نسبتاً زیاد بوده و نفوذ آب باعث شسته‌شدن نمک‌‌ها از خاک می‌‌گردد [۱۰].

آبشویی

پساب‌ها معمولاً دارای مقادیر زیادی سدیم نسبت به بقیه کاتیون‌ها می‌باشند. استفاده از آب آبیاری با ECو SAR زیاد باعث افزایش درصد سدیم قابل تبادل (ESP) می‌شود. افزایش میزان ESP در خاک باعث پراکنش ذرات رس و متورم شدن ساختمان خاک می‌شود که نهایتاً باعث پیامدهای منفی بر ویژگی‌های فیزیکی خاک مانند کاهش نفوذپذیری، ماندابی‌شدن خاک، کاهش آبشویی و شور شدن خاک می‌گردد [۳۸]. استفاده از آب شور در آبیاری باعث افزایش شوری در منطقه ریشه می‌شود. این شوری با افزایش عمق تغییر می‌کند به این صورت که قسمت بالای ناحیه توسعه ریشه حاوی نمک کمتری نسبت به قسمت‌های پایین ناحیه توسعه ریشه می‌باشد. برای جلوگیری از تجمع بیش از اندازه نمک در ناحیه توسعه ریشه لازم است تا به اندازه‌ای که نمک از طریق آب آبیاری وارد خاک شده به همان اندازه نیز نمک از این ناحیه خارج شود [۲۵]. آبی که به عمق ناحیه ریشه نفوذ پیدا می‌کند نمک ها را از قسمت بالای ناحیه ریشه به این ناحیه منتقل می‌کند. نمکی که از ناحیه بالای ریشه شسته می‌شود در قسمت پایین‌تر و در سطوح مختلف تجمع پیدا می‌کند ولی نهایتاً بواسطه آبشویی کافی از ناحیه توسعه ریشه خارج می‌شود. بنابراین انتظار می‌رود که شوری خاک با افزایش عمق تا سه برابر نسبت به شوری آب آبیاری افزایش پیدا کند. عملکرد گیاه نیز بستگی به میانگین شوری ناحیه توسعه ریشه دارد [۳۱].
غلظت زیاد سدیم در فاضلاب و پساب در نتیجه کاربرد مواد شیمیایی نیز می‌تواند تاثیر قابل توجهی را بر ویژگی‌های خاک بر جای گذارد [۹ و ۳۸]. حسن اقلی و همکاران برای بررسی انتقال آلودگی و املاح موجود در پساب به عمق خاک و زیر ناحیه توسعه ریشه پژوهشی انجام دادند که تغییرات کیفیت زه‌آب حاصل از اعماق ۲۰، ۴۵ و ۹۰ سانتی‌متری سطح خاک در قالب پژوهش‌های لایسیمتری به مدت دو سال بررسی شد. آبیاری با بهره گرفتن از ۳ نوع تیمار آبیاری (آب معمولی با شوری dS/m 66/0، فاضلاب خام با شوری dS/m 77/0 و پساب تصفیه‌شده شهرک اکباتان با شوری dS/m59/0) انجام شد. آنها به این نتیجه رسیدند که بیشترین میزان انتقال نمک ها به عمق خاک به ترتیب متعلق به تیمار آب معمولی، فاضلاب خام و تیمار پساب بوده است. همچنین در نتایج خود بیان کردند که با افزایش عمق خاک، EC زه‌آب نیز افزایش پیدا می‌کند [۶]. همچنین روحانی شهرکی و همکاران متوجه شدند خاکی که با پساب آبیاری شده بود دارای EC و SAR کمتری نسبت به خاک آبیاری شده با آب چاه بود. آنها بیان کردند که پساب نه تنها تاثیر منفی از لحاظ شوری و قلیاییت در منطقه ایجاد ننموده بلکه شوری و قلیاییت خاک منطقه را نیز کاهش داده است [۹].
از آنجایی‌که شوری خاک را میتوان به وسیله نفوذ عمقی آب پایین آورد، آبی مازاد بر نیاز مصرفی گیاه لازم است تا به کمک آن بتوان نمک‌های اضافی محلولی را که بواسطه پساب وارد خاک شده‌اند کاهش داد و یا حتی به طور کامل آن‌ ها را حذف کرد [۳۴]. به کسری از آب که به آب آبیاری افزوده شده و باعث می‌شود آب به زیر ناحیه توسعه ریشه نفوذ پیدا کند کسر آبشویی (LF) گفته می‌شود. مقدار نمکی که در ناحیه توسعه ریشه تجمع پیدا می‌کند به طور عکس با کسر آبشویی تناسب دارد. برای پساب فاضلاب در نظر گرفتن کسر آبشویی به مقدار ۵۰ درصد مطلوب است [۲۵].
روش‌های متداولی که در حال حاضر برای محاسبه نیاز آبشویی (LR) استفاده می‌شود با روابط به شرح زیر بیان می‌شود [۲۵]:

(۱-۳)