بهترین روش آبیاری در کشاورزی

آبیاری یکی از قدیمی ­ترین فناوری­های کشاورزی است که از حدود 6000 هزار سال پیش تا کنون نیز ادامه دارد. در یک کشور خشک مانند ایران، آبیاری یک عمل بدیهی و ضروری کشاورزی به شمار می­ رود به همین خاطر تعریف متعارف برای آن دشوار است.

از نظر عموم مردم، آبیاری یعنی وارد کردن آب به زمین برای استفاده گیاه و تولید محصول، اما اگر بخواهیم آن را از لحاظ علمی تعریف کنیم، آبیاری یعنی کوششی که انسان انجام می دهد تا شرایط مزرعه را از نظر رطوبتی به نحوی تغییر دهد که رشد مطلوب گیاه و تولید بیشتر محصولات کشاورزی حاصل شود.

انواع روش ­های آبیاری به طور کلی به دو دسته سیستم های آبیاری تحت فشار (قطره ­ای و بارانی) و کم فشار تقسیم­ بندی می ­شود:

1. آبیاری قطره ای

آبیاری قطره ای عبارت است از استعمال آهسته و به موقع قطرات یا جریان باریک آب، با هدف تامین آب مورد نیاز گیاه روی خاک و یا زیر آن که ریشه گیاه به آن دسترسی دارد. این روش طیف وسیعی از آبیاری‌ها را شامل می شود که اسامی مختلفی به آن ها اطلاق می شود، مانند آبیاری موضعی (Localized Irrigation)، خردآبیاری (Micro Irrigation) و آبیاری قطره چکانی (Drip Irrigation) که همگی مترادفند.

در سالهای گذشته از آبیاری قطره ای اکثرا برای باغات استفاده می شد اما در سالهای اخیر با محدودیت منابع آبی در اکثر نقاط دنیا، از این روش برای آبیاری گیاهان زراعی نیز استفاده می شود. البته لازم به ذکر است که در آبیاری گیاهان زراعی از لوله های نواری آبیاری (Tape Irrigation) که با ضخامت های مختلف ولی با قطر کمتر از لوله های 16 و 20 میلیمتری و با تنوع بسیار زیاد در آبدهی و فواصل خروجی ها، استفاده می‌شود.

برخی از زارعین این ذهنیت را دارند که در سیستم آبیاری قطره ای مقدار کمی آب به زمین داده می شود، در صورتی که آبیاری قطره ای به مفهوم کم آبیاری نیست زیرا تامین نیازهای آبی گیاه موضوعی است که بدون در نظر گرفتن نوع روش آبیاری باید در نظر گرفته شود. در مجموع روش های آبیاری قطره ای دارای نقاط قوت و ضعفی هستند که در ادامه به تعدادی از آنها اشاره شده است.

مزایای آبیاری قطره ای:

• صرفه جویي در مصرف آب: در آبياري قطره اي به دليل خيس نشدن تمام سطح مزرعه، کاهش تبخير از سطح خاک، عدم وجود رواناب و کنترل نفوذ عمقي، مقدار مصرف آب کم مي شود.
• جلوگیری از رشد علف های هرز در قسمت هایی از زمین که آبیاری نمی شود.
• بهره وری بالای آب در این روش نسبت با سایر روش ها: در اين روش نياز آبي گياه تأمين مي شود و رطوبت منطقه ريشه، هميشه در حد مطلوب باقي مانده و گياه براي جذب آب دچار زحمت نمي شود، لذا گياه کمتر دچار تنش هاي کم آبي مي شود.
• امکان کاربرد کود و سم همراه آبياري.
• نياز به نيروي کمتر انساني: در صورت خودکار نمودن سيستم، مي توان نياز کارگري را به حداقل کاهش داد.

معایب آبیاری قطره ای

• هزینه سرمایه گذاری اولیه در این سیستم زیاد است.
• گرفتگی قطره چکان ها
• تجمع نمک در سطح خاک و اطراف پیاز رطوبتی خاک
• زیان های ناشی از جوندگان مانند موش ها
• حرکت محدود آب و عدم امکان توسعه زیاد ریشه
• نیاز به مدیریت و نگهداری ویژه

اجزا سیستم آبیاری قطره ای

یک سیستم آبیاری قطره ای از اجزا مختلفی تشکیل شده است و توجه به هر یک از اجزا برای موفقیت کل سیستم ضروری است. هر سیستم آبیاری قطره ای به طور کلی شامل اجزای زیر است:

• موتور و پمپ
• ایستگاه کنترل مرکزی که شامل شیرآلات، فیلتراسیون و دستگاه تزریق کود و اسید است.
• لوله های اصلی و نیمه اصلی و لترال ها
• آب پخش کن ها مانند قطره چکان، بابلر، مه پاش و نوار تیپ
• سایر تجهیزات مانند شیرهوا، شیرهای فشار شکن و ...

2. آبیاری بارانی

در آبیاری بارانی آب با فشار داخل یک شبکه لوله کشی شده جریان پیدا کرده و سپس از خروجی های تعبیه شده روی این سیستم که آبپاش نامیده می شود، خارج می شود. این آبپاش ها طوری طراحی شده اند که آب با فشار از آنها خارج شده و به قطرات ریزی تبدیل شده و به صورت باران در سطح مزرعه ریخته می شود.

سیستم های آبیاری بارانی را می توان به روش های مختلف با توجه به متحرک یا ثابت بودن اجزا سیستم، گروه بندی کرد و در یکی از گروه های زیر طبقه بندی کرد. این گروه ها عبارتند از:

• سیستم های استقراری ثابت و متحرک دوره ای
• سیستم های متحرک پیوسته مانند سیستم های ارابه ای، دوار مرکزی و متحرک خطی

مزایای سیستم آبیاری بارانی

• صرفه جویی در مصرف آب و افزایش سطح کشت با حذف پشته ها و نهرها
• یکنواختی توزیع و راندمان بالا
• امکان آبیاری در اراضی شیب دار و عدم نیاز به تسطیح اراضی
• جلوگیری از فرسایش خاک
• سهولت انجام عملیات کشاورزی
• کاهش هزینه های کارگری
• حفاظت در مقابل سرما و یخبندان
• امکان آبیاری در خاک های کم عمق

معایب آبیاری بارانی

• هزینه سرمایه گذاری اولیه و نگهداری بالا
• محدودیت استفاده در مناطق بادخیز
• امکان تکثیر بیماری های قارچی با افزایش رطوبت
• عدم سازگاری برخی گیاهان به این روش آبیاری
• ناهنجاری در شکل و ابعاد زمین به طور مثال ماشین های آبیاری لینیر و سنترپیوت در اراضی کوچک یا ابعاد نامناسب اجرا نمی شود.
• محدودیت اجرای این سیستم در اراضی با نفوذپذیری کم خاک

اجزا سیستم آبیاری بارانی

سیستم آبیاری بارانی شامل پمپ، لوله اصلی و نیمه اصلی و آبپاش ها است.

   

3. آبیاری کم فشار

سیستم لوله های کم فشار عبارت است از مجموعه ای از لوله که آب را از منبع آب تا آبگیر قطعات زراعی با کمترین تلفات، منتقل می کند. این سیستم آبیاری کم فشار را می توان از لحاظ مختلف به شرح زیر دسته بندی نمود:

الف) سیستم آبیاری کم فشار از لحاظ نحوه کنترل فشار، به سیستم های باز و بسته تقسیم بندی می شود:

سیستم بسته: در سیستم های بسته تمامی خروجی ها (آبگیرها) به لحاظ هیدرولیکی به منبع آب (منبع تامین فشار) متصل می باشند. در سیستم های بسته، لوله های کم فشار در فاصله بین ورودی لوله و خروجی ها (آبگیرها) هیچ گونه باز شدگی به اتمسفر وجود ندارد. فشار در لوله ها ناشی از بار هیدرولیکی آب در ورودی لوله و افت های اصطکاکی ناشی از جریان در مسیر خط لوله می باشد.

جریان آب در سیستم بسته با باز و بسته کردن شیرهای خروجی در محل آبگیرها کنترل می گردد، بنابراین جریان در این سیستم به صورت کنترل از پایین دست می باشد. اما اگر خروجی های (آبگیرها) زیاد در این سیستم وجود داشته باشد، فشار بهره برداری در سیستم های بسته به میزان زیادی نوسان خواهد داشت که این نوسانات فشار ناشی از افت اصطکاکی است و با توجه به شرایط مختلف عبور جریان، متغیر می باشد. این سیستم را می توان در اراضی مسطح، اراضی دارای پستی بلندی و اراضی با شیب سر بالا مورد استفاده قرار داد مشروط به آنکه فشار لازم در محل خروجی برای هر حالت در ابتدای سازه ورودی سیستم فراهم گردد. در سیستم بسته منبع تامین آب باید ظرفیت لازم برای پذیرش تغییرات در تقاضای آب را داشته باشد.

سیستم باز: سیستم باز لوله های کم فشار در اراضی شیب دار مورد استفاده قرار می گیرد. در این سیستم در طول مسیر خط لوله از لوله ایستاده یا سرریز که نقش مستهلک کننده انرژی مازاد بر بار هیدرولیکی مورد نیاز را به عهده دارد، استفاده می شود. در این سیستم، باز و بسته کردن هر خروجی (آبگیر) تاثیری بر جریان بالادست سازه ی لوله ایستاده سراب و جریان پایین دست سازه ی لوله ایستاده که مسیر خط لوله را به بازه های مجزا (بازه های واقع بین لوله های ایستاده متوالی) تقسیم می کند، ندارد. سیستم باز لوله های کم فشار دارای نقاط کنترل مرتبط به اتمسفر در فواصل مختلف مسیر می باشد. این نوع سیستم مشابه کانال روبازی می باشد که دارای سازه های شیب شکن سرریزدار در انتهای هر بازه مسیر بوده و بنابراین کنترل جریان در آن از نوع کنترل از بالادست می باشد.

ب) طبقه بندی سیستم لوله های کم فشار به لحاظ منبع تامین فشار

لوله های کم فشار به لحاظ منبع تامین فشار به دو سیستم ثقلی و پمپاژ طبقه بندی می گردند. از سیستم ثقلی در مواردی استفاده می شود که تراز آب در منبع آب سیستم کفایت تامین بار هیدرولیکی مورد نیاز در محل خروجی ها با لحاظ نمودن افت اصطکاکی در مسیر لوله ها را داشته باشد. در غیر اینصورت از سیستم پمپاژ برای تامین فشار مورد نیاز سیستم استفاده می گردد. برای سیستم ثقلی در اراضی با شیب تند طراحی خطوط لوله با حداکثر سرعت و در اراضی مسطح با شیب کم با حداقل سرعت صورت می گیرد.

اجزا سیستم لوله های کم فشار

سیستم لوله های کم فشار معمولا دارای یک سازه ورودی در ابتدا، تعدادی سازه کنترل و حفاظت در مسیر لوله ها برای مقابله با ضربه موج آب، خروج هوا (لوله باز تخلیه هوا یا شیر تخلیه هوا)، اندازه گیری جریان، کنترل فشار هیدرولیکی توسط لوله ایستاده و خروجی (آبگیرها) می باشد که کار تحویل آب به مزارع را میسر می سازد.

مزایای سیستم لوله های کم فشار

• وابستگی کم پروفیل خط لوله به توپوگرافی زمین که موجب سهولت فنی و اجرایی قابل ملاحظه و صرفه جویی اقتصادی
• کاهش تنوع سازه های هیدرولیکی که موجب افزایش سرعت و سهولت در اجرای خط لوله می شود
• نیاز کمتر به عملیات اجرایی و بکارگیری ماشین آلات که باعث سهولت و سرعت اجرا می شود.
• کاهش تلفات ناشی از تبخیر و نشت آب

معایب سیستم لوله های کم فشار

• بالا بودن هزینه سرمایه گذاری اولیه البته این مورد همیشه صادق نمی باشد و بستگی به ظرفیت طراحی، ارزش زمین حریم و شرایط توپوگرافی محل پروژه دارد.
• ثابت بودن موقعیت خروجی ها (آبگیرها) و عدم سهولت تغییر محل آن ها به دلیل زیرزمینی بودن لوله ها
• سختی در شناسایی نقاط آسیب دیده به دلیل کارگذاری لوله ها در زیرزمین
• بالا بودن هزینه نسبی رسوب زدایی در سرعت های کم طراحی و نیاز به عمل شستشو به روش جت آب

 کلام آخر

همانطور که قبلا اشاره شد با توجه به لزوم تامین غذای جمعیت روبه رشد و محدودیت منابع آبی باید با انتخاب بهترین روش های آبیاری، راندمان کاربرد آب را بالا برده و از منابع آبی به طور بهینه استفاده کنیم. در این مقاله سعی کردیم به مزایا و معایب انواع روش های آبیاری در کشاورزی بپردازیم.