حصر الموارد الارضية وتقييم جودة المياه في سهول تهامة الجنوبية، المملكة العربية السعودية
السعودية, حصر الموارد الارضية وتقييم جودة المياه في سهول تهامة الجنوبية، المملكة العربية . 2008
تعتبر منطقة سهول تهامة الجنوبية (جازان) أهم مناطق المملكة الزراعية، لما تتميز به من وفرة المياه المتجددة والموارد الأرضية. ولعدم وجود دراسات حصر مفصلة للموارد الأرضية وتقييم جودة المياه على مستوى المملكة، لذا اُختيرت منطقة جازان لتكون الأولى لإجراء مثل هذه الدراسة التفصيلية. وهدفت الدراسة لحصر الموارد الأرضية وتقييم جودة المياه في سهول تهامة الجنوبية (جازان).
تقع منطقة الدراسة بين حدود المملكة الجنوبية مع اليمن (26 ً 24 َ 16° شمالاً) ووادي ريم شمالاً (29.9 ً 48 َ 17° شمالاً)، بطول 170 كيلومتراً وبمتوسط عرض 30 كيلومتراً تقريباً. وتبلغ المساحة الإجمالية 8165 كم2.
وقد نُسِّقَ مع هيئة المساحة العسكرية للحصول على المرئية الفضائية المناسبة لمنطقة الدراسة من النوع Landsat TM وSpot Image. وفسرت باستخدم برامج ERDAS Imaging 8.7، Adope Photshop. وأُجرِيَ التصحيح الإشعاعي (Radiometric correction) والتصحيحات الهندسية (Geometric correction). ثم أُعِيدَت صورة أولية لمنطقة الدراسة. وأُجرِيَ تحسين للمرئية الفضائية (Image Enhancement)، كما أُجرِيَت عدة معالجات ومن ثم صُنِّفَت المرئية تصنيفاً غير مراقب (Unsupervised classification) إلى 8 أقسام. وأُجرِيَ التحقق منها في الحقل، ومن ثم صُنِّفَت تصنيفاً مراقباً. كما جُمِعَت البيانات المناخية لمنطقة الدراسة واستُخدِمَت في التعرف على الظروف المناخية وحساب الاحتياجات المائية للمحاصيل المختلفة بمنطقة الدراسة طبقاً لنوعية مياه الآبار ونظم الري المختلفة.
قام الفريق البحثي بعدد من الرحلات الحقلية مبتدئاً بتحديد مواقع قطاعات تربة تمثل الأشكال الأرضية السائدة بالمنطقة باستخدام جهاز نظام المواقع العالمي (GPS). وقد بلغت 484 قطاعاً. ودُرِسَت القطاعات مورفولوجياً طبقاً للأسس الموصى بها. كما جُمِعَ 911 عينة لإجراء التحاليل الفيزيائية والكيميائية والخصوبية والمعدنية. وقيس تسرب الماء في الحقل باستخدام جـهـاز التسرب القرصي (Disk Infiltrometer). وجُِمعَ 262 عينة مياه من مواقع مختلفة تغطي منطقة الدراسة. وسجل الموقع الجغرافي لكل بئر باستخدام جهاز الـ GPS. ثم حللت العينات من حيث التركيب الكيميائي وحسبت مؤشرات جودة المياه لمعرفة صلاحيتها لري المحاصيل المختلفة.
وفقاً لخصائص الترب المورفولوجية والفيزيائية والكيميائية، رُسِمَت خريطة لوحدات ترب المنطقة. كما أُجرِيَ تصنيف لترب منطقة الدراسة تبعاً للتقسيم الأمريكي الحديث، ورُسِمَت خريطة لتحت المجاميع العظمى لترب المنطقة. وقُيِّمَ مدى صلاحية الترب للزراعة اعتمادا على بعض محددات التربة وطُبِّقَت ثلاثة نظم للتقييم وذلك لأحد عشر محصولاً، ورُسِمَت خريطة لإظهار أقسام الصلاحية للزراعة المروية.
وقد أوضح تفسير المرئية الفضائية 13 شكلاً أرضياً كما يلي: السبخات، والسهل الساحلي، والأودية، والسهل الرسوبي، والسهل الصخري المجوى العميق التربة، والسهل الصخري المجوى الضحل التربة، والسهل المعرى، والتلال والبروزات الصخرية، والمنحدرات السفلية، والمنحدرات المدرجة، والحمم والتلال البركانية، والمراوح الفيضية (الرسوبية)، والجبال.
وأظهرت الدراسة تفاوتاً في الخصائص المورفولوجية والفيزيائية والكيميائية للترب المصاحبة لتلك الأشكال الأرضية. كما أوضحت النتائج أن تركيز العناصر الغذائية الصغرى في الترب المصاحبة للأشكال الأرضية المختلفة مختلف من عنصر لآخر. وقد كان عنصر النحاس والحديد الأكثر وفرة من بين العناصر الصغرى، حيث كانت 62% و 58% تقريباً من العينات المدروسة مرتفعة التركيز. ومن جهة أخرى كان الزنك ثم المنجنيز الأقل تيسراً، حيث بلغت العينات المرتفعة التركيز ما يقارب 17% و 34% فقط على التوالي. بينما تباينت الترب في درجة تيسر البوتاسيوم بين المتوسطة (23%) والمنخفضة (57%) والمرتفعة التركيز (≈20%). ويعتبر الفسفور أقل العناصر الغذائية تيسراً حيث 73% من العينات تقريباً تقع ضمن مدى المنخفضة التركيز. كما أن البورون أظهر قيما مرتفعة للتيسر، حيث بلغت نسبة العينات المرتفعة التركيز 44%.
أظهرت قيم السعة التبادلية قيماً متباينة بين المنخفض والعالي. كانت أعلى قيمة للسعة التبادلية الكاتيونية لترب السبخات بينما كانت أقل قيمة لترب الأودية. وبصفة عامة كانت السيادة لكاتيونات الكالسيوم ثم الماغنيسيوم وأقلها البوتاسيوم.
وأظهرت النتائج أن محتوى جميع القطاعات من أكاسيد الحديد كانت أعلى من أكاسيد المنجنيز. ووُجِدَ أعلى قيم لتركيز أكاسيد الحديد في ترب الأودية بينما أعلى قيمة لتركيز أكاسيد المنجنيز في ترب السهل الرسوبي غير المزروع. كما أن المحتوى من السليكا غير المتبلورة أكبر من الألمونيوم، ويتفق ذلك مع التركيب المعدني لتلك القطاعات. وكان أعلى محتوى من المواد غير المتبلورة سواءً للسليكا أو الألمونيوم وُجِدَ في ترب المنحدرات السفلية, بينما كان أقل متوسط للسليكا غير المتبلورة في ترب السهل الساحلي. وقد أثر ذلك على المساحة السطحية للتربة، فكانت ترب الحمم البركانية وترب التلال والبروزات الصخرية الأعلى مساحة سطحية. بينما كانت أقل مساحة سطحية في ترب المراوح الرسوبية.
أوضحت نتائج منحنيات حيود الأشعة السينية تشابهاً كبيراً في التركيب المعدني لجزء الطين في ترب منطقة الدراسة بالرغم من اختلاف الأشكال الأرضية. فقد احتوت جميعها على الكاؤولينيت والسميكتيت والأليت، كما وُجِدَ كميات قليلة من الكلوريت في بعض العينات، دون أن يكون لها توجه معين مع شكل أرضي دون آخر. كما سجلت حيود الأشعة السينية معادن ثانوية مثل الكوارتز والفلسبارات.
ووُجِدَ اختلافات كبيرة في قيم ثوابت التسرب بين ترب الأشكال الأرضية، وكانت أدنى قيمة من نصيب ترب السهل الصخري المجوى الضحل التربة المزروعة وأعلى قيمة من نصيب ترب السهل الساحلي غير المزروعة. يعزى ذلك إلى طبيعة قوام التربة.
وأوضحت النتائج وجود تباين واضح في قيم الثوابت الهيدروليكية للتربة تبعاً للأشكال الأرضية لاختلاف قوام التربة. فترب التلال والبروزات الصخرية وترب المنحدرات تميزت بقيم عالية لنقطة الذبول الدائم ونقطة التشبع. أما ترب السهل الساحلي فقد تميزت بقيم أقل. وبصفة عامة وُجِدَ اختلافات يسيرة في قيم السعة التشبعية بينما كانت عالية في قيم السعة الحقلية، أما قيم نقطة الذبول الدائم والماء الميسر فكانت متوسطة.
وقد أمكن، من البيانات المناخية، تقسيم منطقة الدراسة إلى ستة نطاقات مطرية، تراوحت بين >500 ملم و<100 ملم. وقد كانت الاحتياجات المائية للمحاصيل المحسوبة لموقعين يمثل أحدهما السهل الساحلي (صبيا) والآخر يمثل الجزء الداخلي (ملاكي) مختلفة تبعاً لنوع المحصول وقدرته على تحمل الملوحة وتركيز الأملاح في مياه الري وطريقة الري المتبعة.
شملت منطقة الدراسة سبع وحدات خريطة تربة، وصاحب تلك الوحدات الرئيسية عدد 22 تربة مصاحبة. وتعتبر معظم ترب منطقة الدراسة حديثة التكوين. في حين أظهرت بعض قطاعات التربة في بعض المواقع بمنطقة الدراسة تطورا، وإلى حد ما، محدوداً حيث ظهرت بعض الآفاق التشخيصية والموروثة. تقع ترب سهول تهامة الجنوبية طبقاً للنظام الأمريكي الحديث ضمن ثلاث رتب هي رتبة الترب الحديثة التكوين Entisols ورتبة الترب الضعيفة التطور Inciptisols ورتبة الترب الجافة Aridisols. وأمكن التعرف على 8 تحت رتب، و12 مجموعة عظمى، و20 تحت مجموعة عظمى، و91 عائلة.
أوضحت نتائج تقييم صلاحية الأراضي للزراعة المروية ستة أقسام. حيث مثلت الأراضي العالية الصلاحية 13% من سهول تهامة الجنوبية، بينما كان القسم الأكبر تمثله الأراضي الصالحة تحت ظروف خاصة (36%)، ومثلت الأراضي غير الصالحة نهائياً أصغر مساحة (2,2%). كما قُيِّمَت الترب بالنسبة لصلاحيتها لأحد عشر محصولاً وفقاً لمدى مناسبتها مع العوامل المناخية.
أظهرت النتائج أن أكثر من 90% من مياه منطقة الدراسة تتميز بنسبة صوديوم متبادل (SAR) أقل من 10. كما أوضحت أن 65% من سهول تهامة الجنوبية ذات جودة مياه عالية (ECw< 3 dSm m-1)، ويمكن استخدامها لزراعة معظم المحاصيل، بينما حوالي 11,5% ذات جودة مياه منخفضة (ECw> 5 dSm m-1) يمكن استخدامها لمحاصيل تتحمل الملوحة وفي الترب الرملية.
أخيراً، لقد أثبتت مجموع نتائج الدراسة ما تتميز به منطقة سهول تهامة الجنوبية من موارد أرضية جيدة تؤهلها للاستثمار الزراعي المرشد والتنمية المستدامة. مما يحتم تظافر الجهود بين الجهات ذات الاختصاص سواء المؤسسات الحكومية أو القطاع الخاص أو الجمعيات المدنية لرفع مستوى الوعي لدى المواطنين وأصحاب المنشآت التجارية للإدارة الأمثل سواءً لأراضي المنطقة أو المياه للحصول على أعظم إنتاج مع أقل التكاليف. كما يتحتم إنشاء تكتلات من أصحاب المزارع الصغيرة للتوفير سواءً عند شراء المواد الأولية أو التسويق، ويحسن أن تنشأ لذلك جمعية أو أكثر مدنية ترعى ذلك. كما ينبغي عند التخطيط الإسترتيجي لتنمية منطقة جازان الاهتمام بما تتميز به منطقة جازان من عنصر بشري اجتمعت لديه الخبرة عبر القرون في كيفية التعامل مع الأرض مع الانتماء لها.
Abstract
Southern Tohama plain is considered as the most important agriculture region in Saudi Arabia, due to the abundance of renewable water sources and land resources. There are limited soil survey studies and water quality evaluation on large scale for Saudi Arabia; hereupon the Gazan region was selected to be the first region to conduct this study. The main objective of the present study is to survey of land resources and evaluation of water quality in southern Tohama plain (Gazan).
The study area is located between the international boarders of Saudi Arabia with Yemen (Latitude 16º 24´ 26˝ N) and north Wadi Rim (17º 48´ 29.9˝ N) with length of 170 Km and mean width of 30 Km, the total area is 8165 Km2.
We obtained the optimal satellite image for study area with cooperation with military Surveying for Spot Image and Landsat TM types. The images were explained by ERDAS Imaging 8.7 and Adope Photoshop softwares, then Radiometric and Geometric corrections were done. A primary image was prepared for the study area and Image Enhancement was carried out on the satellite image. Many treatments were carried out and then the image was classified as unsupervised classification with eight classes. The verification was done on field scale and then the image was classified as supervised classification. The climatological data were collected for the study area and used for characterized the climatic conditions and calculations of crop water requirements according to water quality and different irrigation systems. Moreover, the climatic data were used in soil classification and the suitability of land for specific crops.
The research team was carried out many of field trips starting with assignment of soil profile locations which represent the common landforms in the study area using the Global Position System (GPS). The total soil profiles were accounted as 484 profiles. The soil profiles were described morphologically according the recommended fundamentals. A 911 soil samples were collected to carry out the physical, chemical, mineralogical analysis and fertility status. The water infiltration under field conditions was measured with disk infiltrometer. A total of 262 water samples were collected from the groundwater wells all over the study area, and the GPS for each well was recorded. The water samples were analyzed for chemical composition and the water quality indices were calculated to recognize the suitability for different crops.
According to the morphological, physical and chemical characteristics of soil, the maps of soil units were graphed. A soil classification according the modern American classification was carried out and the maps for sub great groups were drawing for the study area. The suitability of soil for agriculture was assignment according to some soil limitations with three evaluation systems for 11 crops, and then the map of suitability classes for irrigated agriculture was done.
The explanation of the spatial visual show 13 landforms as follows: sabkhat, coastal plain, wadi, alluvial plain, pediplain with deep soil, pediplain with shallow soil, active slope, hills and rock outcrops, footslope, terraced, lava field and volcanic hills, alluvial fan and mountains.
The study showed differences in morphological, physical and chemical characteristics of associated soils of landforms. Also, the results showed that the concentration of micronutrients was differed within the soil associated with landforms. Copper and iron were the most abundance within the micronutrients. Among studied samples, 62 and 58% have a high concentration, respectively. In another side, zinc and manganese were less available, in which 17 and 34% of total samples with high concentration, respectively. The soils were differed in available potassium from medium (23%), low (57%) and high (20%). The phosphorus is considered as less available nutrients; about 73% of total samples have a low concentration. The boron showed high values of availability; about 44% of total samples have high concentration.
The values of cation exchange capacity showed variability between low and high. The maximum value of cation exchange capacity was for soils of sabkhat, while the minimum value was for wadis. Generally, the dominant cations were calcium followed by magnesium and potassium was less dominant.
The results showed that iron oxides content of all profiles was more than manganese oxides in non-cultivated soils of alluvial plain. Also, the amorphus silica was more than aluminum. This case is comported with mineral composition of these profiles. The maximum value of amorphous materials (both of silica and aluminum) was found with soils of footslope, while the minimum value of amorphous silica was found with soils of coastal plain. These conditions affected the soil surface area, therefore soils of lava field & volcanic hills and hills& rock outcrops were the highest surface area. While, the less surface area was for soils of alluvial fan.
The results of x-ray diffraction showed great similarity in mineral composition for clay part in soil of studied area despite of the variability of landforms. All landforms contained the kaolinite, simectite and illite. Some little chlorite was found in some samples without any trend in landforms. The x-ray diffraction recorded some accessory minerals such as quartz and feldspars.
Great variations were found with infiltration characteristics of landforms. The minimum value was with cultivated pediplain with shallow soils and the maximum value with uncultivated coastal plain soils, due to soil texture.
The results showed clear variability of soil hydraulic properties according to landforms due to soil texture. The hills & rock outcrops, footslope and terraced soils have high values of saturation percentage and permanent wilting point. While, the coastal plain soils have less values. As general, there are some variations in saturation percentage, but the variations in permanent wilting point and available water were medium.
According to the rainfall data, the study area was divided to 6 rainy zones ranged between < 100 and > 500 mm. The calculated crop water requirements of two sites, one represents the coastal plain (Sabya) and the other represents the internal part (Malaki), were varied according to crop type , its tolerant for salts, salt concentration of irrigation water and the method of irrigation.
The soils of the area were classified under 7 soil mapping units (22 soil associates). The criteria for this differentiation are landform, parent materials, rock type, soil properties and attributes and some other properties relevant to land use. The most soils of study area are recent. Some soil profiles showed some development, in which illustrated some diagnostic and genetic horizons. The soils of Tohama plain according to the modern American classification are belong to three orders i.e., Entisols, Inceptisols and Aridisols. The soils contain 7 sub orders, 12 great groups, 20 sub great groups and 91 families.
The results of soil suitability evaluation showed 6 classes. The high suitable soils represent 13% of total area, while the most area includes suitable soils with restriction (36% of total area). The non-suitable soils represent less area (2.2%). The soils were evaluated according their suitability for 11 crops according to suitability with climatic factors.
The data showed that more than 90% of well water in the study area have Sodium Adsorption Ratio(SAR) less than 10. Also, the data showed that 65% of water samples have high water quality (ECiw < 3.0 dSm-1) and can be used for most crops, while about 11.5% have low quality (ECiw >5.0 dSm-1) and can be used for tolerant crops, especially in sandy soils.
Ultimately, the all results of the present study proved the most characteristics of Tohama plain, especially the good land resources that able to agricultural investments and sustainable development. This situation must be enhanced the efforts between authorities such as governmental establishments, special sectors and civil societies to raising the level of awareness for citizens and owners of commercial establishments for good management of soils or water to obtain the maximum product with less costs. The associations of small farm owners must be establish to facilitate the obtaining of raw materials and product distribution. Also, for strategic planning, the interest must be paid to the characteristics of Gazan region, especially human power that have good experiences for dealing with lands.
تعتبر منطقة سهول تهامة الجنوبية (جازان) أهم مناطق المملكة الزراعية، لما تتميز به من وفرة المياه المتجددة والموارد الأرضية. ولعدم وجود دراسات حصر مفصلة للموارد الأرضية وتقييم جودة المياه على مستوى…