آزمايش شماره ۱- نمونه برداري آب آبياري
هدف: آشنايي با روش صحيح نمونه برداري آب آبياري

مقدمه
ارزيابي كيفي منابع آب به صحت و دقت آزمايش هاي فيزيوكوشيميايي و باكتريولوژيكي بستگي دارد. داده هاي مورد ارزيابي نيز با نحوه برداشت آب در ارتباط مي باشد. بنابراين حتي در صورت بكارگيري روش هاي پيشرفته آزمايشگاهي چنانچه نمونه برداري آب از منبع اصلي با شرايط علمي و استاندارد مطابقت نداشته باشد، نتايج غلط و گمراه كننده اي در بر خواهد داشت.

از اولين اقداماتي که در طراحي يک سيستم آبياري بايستی انجام گيرد بررسي خصوصيات کيفي آب است. به بيان ديگر نمونه برداري صحيح از آب آبياري نخستين و مهمترين مرحله بررسي کيفيت آب است. نمونه اي که براي انجام آزمايشات کيفي برداشت مي شود بايد معرف منبع آب مورد استفاده در طول سال باشد.
فرايند نمونه برداري آب شامل مراحل نمونه گيري آب، تثبيت و انتقال به آزمايشگاه است. به عبارت ديگر در نگهداري از نمونه برداشتي تا زمان انتقال آن به آزمايشگاه و انجام آزمايشات کيفي بايستي توجه ويژه داشت تا در خواص فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي آن تغييري ايجاد نگردد.

روش كار
در نمونه برداري از آب آبياري رعايت نکات زير ضروري است:
 از نظر شيميايي ظروف نمونه برداري بايد پلاستيكي (پلي اتيلن) و يا شيشه اي باشند. در نمونه برداري آب براي تعيين پارامترهايي مانند فسفات ها، حشره كش ها و مواد مشابه از ظروف شيشه اي استفاده مي شود و در بقيه موارد مي توان از بطري پلاستيكي استفاده نمود. قسمت داخلي بطري هاي پلي اتيلن قبل از استفاده به مدت ۲۴ ساعت با محلول پتاسيم يدايد ۸ درصد و نيز بطري هاي شيشه اي با محلول هيدروفلوئوريك اسيد ۵/۰ درصد پر و نگهداري شود و سپس با آب مقطر شستشو داده شود. اين بطري ها پس از هر نمونه برداري بايستي با برس و آب مقطر تميز شوند. در نمونه برداري براي آزمايش هاي باكتريولوژيكي آب، بطري شيشه اي استريل يك بار مصرف به كار برده مي شود.

 در هنگام نمونه برداري بايد دقت شود که ظرف کاملاً از آب پر شود و سپس فوراً درب آن را بسته تا تمام هواي موجود در ظرف خارج گردد.
 در زمان نمونه برداري بهتر است دو يا سه بار بطري را از آب پر و خالي کرده و سپس نمونه اصلي را برداشت نمود.
 در بعضي مواقع بهتر است به جاي برداشت يک نمونه، از يک منبع چند نمونه برداشت و سپس آنها را مخلوط کرد.

 براي نمونه برداري از آب چاه بايد بعد از اينکه پمپ ۳۰ دقيقه يا بيشتر کار کرد نمونه را برداشت نمود و اگر از آب لوله کشي استفاده مي شود، شير آب را به مدت چند دقيقه باز نگه داشته تا آب داخل لوله خارج شود.
 در نمونه برداري از آب رودخانه، استخر، قنات و يا کانال بايد نمونه ها را از وسط آبراهه و کمي زير سطح آب تهيه نموده و از برداشت نمونه از حاشيه جويها که در تماس با جدار کانال است خودداري نمود.

 مقدار نمونه لازم براي سري کامل آزمايشات فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي حدوداً سه ليتر است ولي براي آزمايشات مرسوم آبياري يک ليتر کفايت مي کند.
 در زمان نمونه برداري بهتر است درجه حرارت و در صورت امکان اسيديته را در محل ثبت کرد.
 روي هر بطري مشخصات نمونه از قبيل شماره نمونه، زمان و مکان نمونه برداري، نوع منبع آب و غيره قيد شود و اطلاعات اضافي بر روي ورقه جداگانه ای ثبت گردد.
 نمونه هاي برداشت شده بايستي هر چه زودتر به آزمايشگاه منتقل و تحت آزمايش قرار گيرند. هرگاه بعد از نمونه برداري شرايط انجام آزمايش فراهم نباشد بايستي نمونه آب را در دماي ۴-۰ درجه سانتيگراد نگهداري نمود.

 در صورتي که تشخيص دهيد کيفيت آب در طول سال متغير است، زماني اقدام به نمونه گيري نماييد که آب در بدترين وضعيت کيفي باشد. مثلاً اکثر رودخانه ها در بهار پر آب بوده و کيفيت آب نيز خوب است حال آنکه در فصل تابستان غلضت املاح زياد بوده و آب از کيفيت خوبي برخوردار نمي باشد، بنابراين نمونه برداري در اين زمان (تابستان) ارجح تر است. همچنين اگر مواد معلق در زمان خاصي از سال در آبراهه بيشتر است نمونه گيري در آن زمان انجام گيرد.
 براي اندازه گيري اكسيژن محلول آب بايد در نمونه گيري آب دقت زيادي صورت گيرد تا اكسيژن هوا وارد آب نشود. به اين منظور بايد به آرامي و با بكارگيري لوله لاستيكي نرم به قطر ۳ ميليمتر آب را به داخل ظرف نمونه برداري سيفون نمود.

آزمايش هاي صحرايي آب
اغلب پارامترهاي كيفي آب ناپايدار بوده و اندازه گيري آنها يا در محل بايد صورت گيرد و يا تثبيت شده و در فاصله زماني معين آزمايش شوند. از اين دسته پارامترها مي توان به دما، اسيديته، هدايت الكتريكي، كليه گازها، بو و تركيبات نيتروژن دار اشاره نمود كه بايد در صحرا و در منبع اصلي با دستگاه هاي قابل حمل ديجيتال اندازه گيري شوند.
عمل تثبيت عموماً با كاهش دما و pH صورت مي گيرد. براي تثبيت فلزات آهن و منگنز، يك ميلي ليتر اسيد كلريدريك غليظ به ازاي هر ليتر نمونه آب افزوده مي شود. براي فلزات سنگين از اسيد نيتريك و براي تركيبات نيتروژن دار از اسيد سولفوريك غليظ استفاده مي شود.

آزمايش شماره ۲- وزن مخصوص خاک (۱)
هدف: آشنايي با روش اندازه‌گيري وزن مخصوص ظاهري (Density Bulk )

مقدمه
در روشهاي آبياري سعي مي‌گردد که آب به طور يکنواخت در سطح مزرعه توزيع شده تا با نفوذ در خاک و توزيع مناسب درون خاک ذخيره رطوبتي مناسبي را براي گياه فراهم آورد. لذا لازم است ابتدا آشنايي مختصري با اجزا و خصوصيات فيزيکي خاک حاصل نموده و به بررسي نحوه اندازه‌گيري خصوصيات خاک بپردازيم.
اگر يک جزء حجم خاک را درنظر بگيريم اين جزء حجم خاک از سه فاز تشکيل شده است. اين سه فاز عبارتند از فاز جامد, مايع و گاز. هرکدام از اين سه بخش داراي حجم مشخص و جرم معيني هستند. در شکل زير سه فاز خاک و علامتهاي مربوط به آنها نشان داده شده است. فاز مايع معمولاً آب و فاز گاز معمولاً هوا است. در شکل M بيانگر جرم و V بيانگر حجم است.

انديس‌هاي s , w و a به ترتيب براي جزء جامد (Solid)، آب (Water) و هوا (Air) مي‌باشد. مجموع فاز گاز و مايع حجم خلل و فرج خاک است که با انديس f و حجم کل با انديس t نشان داده مي‌شود. لازم به ذكر است كه قسمت جامد خاك از مواد آلي و مواد معدني تشکيل شده است.
وزن مخصوص ظاهري خاک عبارت است از نسبت جرم خاک خشک به حجم كل خاک. وزن مخصوص ظاهري را با نشان مي‌دهند و بعد آن به صورت نسبت واحد جرم به واحد حجم است (به عنوان مثال gr/cm3).

وزن مخصوص ظاهري خاک به مواد تشکيل دهنده خاک, مقدار مواد آلي و درجه فشردگي خاک (تراكم خاك) بستگي دارد. وزن مخصوص ظاهري خاک ها معمولاً بين ۱۰/۱ تا ۶/۱ گرم بر سانتي‌مترمکعب متغير مي‌باشد. در مورد خاک هاي آلي, وزن مخصوص ظاهري خاک ها ممکن است از اين مقدار کمتر باشد. خاکهاي با بافت درشت (خاکهاي شني) به دليل داشتن خلل و فرج کمتر نسبت به خاکهاي با بافت ريز (خاکهاي رسي) داراي وزن مخصوص ظاهري بيشتري هستند.

روش کار
۱- يک سيلندر آزمايش برداريد.

۲- اندازه‌هاي سيلندر را مشخص و آن را دقيقاً وزن کنيد (W1).
3- استوانه را روي خاک قرار داده و آن را با ضربه به طوري که خاک فشرده نشود کاملاً وارد خاک کنيد (دقت شود استوانه در محلي که رطوبت آن در حد ظرفيت زراعي است در خاک فرو برده شود).
۴- اطراف استوانه را خالي کرده و استوانه را از خاک بيرون آوريد.
۵- خاک اطراف, بالا و پايين استوانه را با کاردک بريده و پاک کنيد به طوري که سطح خاک درون استوانه کاملاً مسطح گردد.
۶- نمونه را به آزمايشگاه منتقل کنيد و آن را در دماي ۱۰۵ تا ۱۱۰ درجه سانتي‌گراد آون قرار دهيد.
۷- پس از ۲۴ ساعت نمونه را از آون بيرون آورده و آن را دقيقاً وزن کنيد (W2).
وزن مخصوص ظاهري از رابطه زير بدست مي‌آيد:

حجم استوانه = حجم کل خاک
وزن سيلندر خالي- وزن سيلندر و خاک خشک = W1- W2 = وزن خاک خشک

آزمايش شماره ۳- وزن مخصوص خاک (۲)
هدف: آشنايي با روش اندازه گيري وزن مخصوص حقيقي (Density Particle )

مقدمه
وزن مخصوص حقيقي خاک عبارت است از نسبت جرم جزء جامد خاک به حجم جزء جامد خاك. وزن مخصوص حقيقي خاک هاي معدني برعکس وزن مخصوص ظاهري تقريباً مقدار ثابتي است و از ۶/۲ تا ۷/۲ گرم بر سانتيمتر مکعب متغير مي‌باشد. وزن مخصوص حقيقي خاک بستگي به وزن مخصوص کانيهاي خاک دارد. وزن مخصوص کانيهاي کوارتز, فلدسپات و سيليکاتهاي رس که قسمت عمده کانيهاي خاک را تشکيل مي‌دهد در محدوده‌ فوق قرار دارد.

مواد آلي که داراي وزني به مراتب کمتر از اجزاء معدني خاک مي‌باشند تأثير زيادي در کاهش وزن مخصوص حقيقي خاک دارند, هرچه مقدار مواد آلي خاک بيشتر باشد وزن مخصوص حقيقي خاک کمتر خواهد بود. وزن مخصوص خاکهاي داراي مواد آلي گاهي تا ۴/۲ گرم بر سانتيمترمکعب مي‌رسد. به همين دليل خاکهاي سطحي عموماً داراي وزن مخصوص حقيقي کمتري نسبت به خاکهاي تحت‌الارضي هستند. رابطه وزن مخصوص حقيقي به صورت زير است:

لازم به ذكر است كه با داشتن و مي‌توان تخلخل خاک را محاسبه نمود:

تخلخل يا درصد خلل و فرج خاک (f) عبارت است از درصدي از حجم خاک که به وسيله جزء جامد اشغال نشده باشد كه مقدار آن بين ۳۰% تا ۶۰% تغيير مي‌کند. تخلخل در خاکهاي ريزبافت بيشتر از خاكهاي درشت بافت است.

روش کار

جهت تعيين وزن مخصوص حقيقي از روش ريچاردز استفاده مي‌گردد در اين روش از ظرفي با حجم مشخص با نام پيکنومتر استفاده مي‌شود.
۱- براي خارج ساختن هوا از آب مقطر, مقداري آب مقطر را به مدت ۱۰ دقيقه در يک بشر جوشانده و سپس آنرا سرد مي‌کنيم.
۲- يک عدد پيکنومتر را از آب مقطر پر نموده درب آن را قرار مي‌دهيد و دقت کنيد که لوله کاپيلاري آن از آب پر باشد. قسمت خارجي پيکنومتر را با دستمال خشک نموده و آن را دقيقاً وزن کنيد (W1).

تذکر: باستفاده از نفت سفيد به جاي آب مقطر دقت اندازه گيري وزن مخصوص حقيقي را بالا مي برد.
۳- حدود نيمي از پيکنومتر را خالي کرده درب آن را گذاشته و پس از خشک کردن اطراف پيکنومتر با دستمال دوباره آن را وزن کنيد (W2).
4- حدود ۱۵ گرم خاک خشک را به پيکنومتر اضافه کنيد (خاک مورد استفاده بايستي کوبيده و از الک ۲ ميليمتري عبور داده شده باشد و سپس در آون خشک گردد) و پس از قراردادن درب, آن را وزن کنيد (W3).
5- پيکنومتر محتوي خاک و آب را در دسيکاتور قرار داده و آن را به پمپ خلاء وصل کنيد تا هواي محبوس در پيکنومتر خارج شود. اين عمل را حدود يك ساعت به طور متناوب ادامه دهيد تا هواي محبوس کاملاً خارج شود.

۵- پيکنومتر را با آب مقطر به حجم کامل برسانيد و آن را دقيقاً وزن کنيد (W4).
6- وزن مخصوص از رابطه زير محاسبه مي گردد:

آزمايش شماره ۴- اندازه گيري رطوبت خاک (۱)
هدف: تعيين رطوبت خاک به روش وزني (Gravimetric Method)

مقدمه
در آزمايش شماره ۲ گفته شد که خاک از سه فاز هوا, مايع و گاز تشکيل شده است و همچنين ذکر شد که مجموع فاز مايع و گاز, خلل و فرج خاک است. حال اگر تمام حجم خلل و فرج را آب اشغال کند خاک اشباع است و اگر قسمتي از خلل و فرج توسط هوا پر شده باشد خاک غيراشباع است.
در هنگام آبياري و پس از آن رطوبت خاک تحت تأثير فرآيندهاي نفوذ و تبخير و تعرق از خاک خارج مي‌شود. بنابراين رطوبت خاک به طور دائم با زمان تغيير مي‌کند. به دو دليل بايد رطوبت خاک را اندازه گيري نمود:

۱- با تعيين مقدار آبي که در واحد حجم خاک موجود است آب مورد نياز گياه و عمق خاک لازم براي ذخيره آب را تخمين مي‌زنند.
۲- کميت پتانسيل رطوبت خاک را که عبارت است از کار لازم جهت انتقال واحد حجم, وزن و يا جرم آب موجود در خاک تحت تأثير قرار مي دهد.
عکس‌العمل گياهان نسبت به رطوبت خاک تابعي از پتانسيل آب در خاک است و مقدار آن, زمان آبياري و آب مورد نياز را تعيين مي‌کند. براي تعيين رطوبت خاک روشهاي متفاوتي وجود دارد که چهار روش متداول آن عبارتند از روش وزني، بلوک گچي و نوترون‌متر.

پس از روش مشاهده و لمس کردن خاک، روش وزني متداول‌ترين و قديمي‌ترين روش تعيين رطوبت خاک مي‌باشد. اين روش را به اين دليل وزني ناميده اند كه رطوبت خاك را به روش وزن كردن تعيين مي نمايد. با استفاده از روش وزني مي توان رطوبت خاك را به دو صورت درصد رطوبت جرمي و درصد رطوبت حجمي اندازه گيري نمود، اما از آنجا كه اندازه گيري درصد رطوبت جرمي آسان تر است، عموماً با استفاده از روش وزني درصد رطوبت جرمي خاك اندازه گيري شده و سپس به كمك رابطه ديگر درصد رطوبت حجمي محاسبه مي گردد.
درصد رطوبت جرمي عبارت است از نسبت وزن آب موجود در خاک به وزن خاک خشک كه با نشان داده مي شود و بر حسب درصد بيان مي شود.

بزرگترين حسن اين روش ساده بودن و بزرگ‌ترين عيب آن نياز به مدت زمان طولاني (حدود ۲۴ ساعت) براي رسيدن به جواب است.
با داشتن درصد رطوبت جرمي و وزن مخصوص ظاهري خاك و با استفاده از رابطه زير مي‌توان درصد رطوبت حجمي خاک را محاسبه کرد:

درصد رطوبت حجمي عبارت است از نسبت حجم آب خاک به حجم کل خاک:

روش کار
۱- يك ظرف نمونه برداري تهيه كرده و آن را وزن نماييد (W1).
1- توسط اوگر از عمق مورد نظر (عمق توسعه ريشه گياه) نمونه خاکي به وزن تقريبي ۱۰۰ تا ۲۰۰ گرم برداشت نماييد.
۲- نمونه‌ها را داخل قوطي ريخته درب آنها را گذاشته و سريعاً به آزمايشگاه منتقل کنيد.
۳- نمونه‌ مرطوب را وزن کرده و آن را در دماي ۱۰۵ تا ۱۱۰ درجه سانتي‌گراد آون قرار دهيد (W2).
4- پس از ۲۴ ساعت نمونه را از آون بيرون آورده و دقيقا” وزن کنيد (W3).
5- درصد رطوبت وزني خاک از رابطه زير بدست مي‌آيد: