سیستم های نوین آبیاری

مقدمه

پیش از پرداختن به سیستم های نوین آبیاری باید بدانیم استفاده از آب در تولید مواد غذایی یک مشکل رو به رشد در مواجهه با تغییرات آب و هوایی و افزایش جمعیت جهانی است. آب یک منبع جهانی به طور فزاینده کمیاب است و کشاورزی بزرگترین مصرف کننده منابع آب محدود سیاره ما است. سطح جهانی، کشاورزی  از 70 درصد منابع آب شیرین جهان و 95 درصد از کل برداشت آب در برخی از کشورهای در حال توسعه استفاده می کند. آبیاری “irrigation” یعنی استفاده از مقادیر کنترل شده آب به گیاهان در فواصل مورد نیاز به منظور تولید محصول است. و یا به عبارت دیگر پخش آب روی زمین جهت نفوذ در خاک برای استفاده گیاه و تولید محصول می باشد.

سیستم های نوین آبیاری

راندمان آبیاری بارانی تا 70 درصد و آبیاری قطره‌ای تا 95 درصد است، یعنی در سیستم آبیاری بارانی تا 20 درصد و در سیستم آبیاری قطره ای تا 5 درصد آب تلف می‌شود، در حالیکه در آبیاری مزارع به روش سطحی حتی با انجام هزینه‌های گزاف و تسطیح اراضی راندمان آبیاری از 50 درصد تجاوز نمی‌کند. در وضعیت سنتی که اکثر اراضی کشور ما به همین ترتیب آبیاری می‌شوند این میزان حتی کمتر از 35 درصد می‌باشد. این بدین معنی است که اگر از روشهای آبیاری بارانی و قطره‌ای استفاده نکنیم، 65 درصد آب مزارع از بین می‌رود و با احتساب آب تلف شده در کانالهای انتقال، میزان تلفات از میزان 75 درصد نیز تجاوز می‌کند. لذا با استفاده از سیستم‌های آبیاری تحت فشار می‌توان از تلفات آب جلوگیری کرد تا به رشد اقتصادی و به دنبال آن به توسعه پایدار در همه زمینه‌ها دست یافت. انواع روش های آبیاری آبیاری به 3 دسته ی کلی تقسیم می‌شود:

1) آبیاری سطحی

از اولین سیستم های نوین آبیاری، آبیاری سطحی است.  این روش که دارای سه روش آبیاری کرتی، نواری و شیاری است توسط یک لوله ی دریچه دار انجام می شود یا از یک نهر تغذیه می شود و بر روی سطح خاک جریان می یابد تا با نفوذ تدریجی در خاک موجب تغذیه ی گیاه شود. روش های آبیاری سطحی بدلیل پایین بودن سرمایه گذاری اولیه ، هزینه کم تعمیر و نگهداری و نیاز به انرژی کمتر نسبت به روشهای آبیاری تحت فشار ، یکی از متداولترین روشهای آبیاری در دنیا می باشد.

در مورد روش های آبیاری سطحی بیشتر بخوانید

2) آبیاری تحت فشار

از دیگر سیستم های نوین آبیاری، آبیاری تحت فشار است. بطور کلی سیستم‌های آبیاری تحت فشار به روشهایی گفته می‌شود که آب را توسط لوله و تحت فشاری بیش از فشار اتمسفر در سطح مزرعه توزیع می‌کنند. آبیاری تحت فشار به دو روش آبیاری بارانی و آبیاری موضعی انجام می‌شود. روش آبیاری موضعی به دو دسته آبیاری قطره‌ای و خطی انجام می‌گیرد. آبیاری قطره ای کم مصرف ترین سیستم آبیاری است که می تواند مصرف آب مزرعه را به طور چشمگیری کاهش دهد و در عین حال عملکرد و کیفیت محصول را افزایش دهد. اما، مانند هر سیستم آبیاری، آبیاری قطره ای یک راه حل جادویی نیست. نصب و راه اندازی آبیاری قطره ای پرهزینه و نیرو بری است و ممکن است در محصولات با ارزش کمتر قابل استفاده نباشد.روش های آبیاری تحت فشار اغلب با وجود راندمان بالا با محدودیت های متعددی مواجه اند که مانع از کاربرد وسیع آنها شده است . استفاده از این روش ها پیش زمینه های متعددی را می طلبد. از جمله نیاز به یکپارچه سازی اراضی کشاورزی ، سرمایه گذاری کلان دولتی و خصوصی ، با صرفه تر شدن کار کشاورزی برای تولیدکننده . برخی محدودیت های ذاتی این سیستم ها نظیر: عامل گرفتگی و عامل شوری. به همین دلیل نیز روش های آبیاری تحت فشار تاکنون نتوانسته اند در کشور جایگزین روش های آبیاری سطحی شده و در مقیاس وسیع مورد استقبال قرار گیرند.

در مورد روش های آبیاری تحت فشار بیشتر بخوانید

3) آبیاری زیرزمینی (زیر سطحی)

در این روش آبیاری، رطوبت لازم برای محیط ریشه گیاه توسط کنترل سطح ایستایی است. برای این منظور لازم است که یک لایه غیر قابل نفوذ در عمق مناسب از سطح خاک وجود داشته باشد تا بتوان سطح ایستایی را کنترل نمود. از مهمترین مشخصه‌های این روش مرطوب نشدن سطح خاک می‌باشد بطوری که معمولا برای تامین آب در محیط ریشه سطح ایستابی به حدی بالا آورده می‌شود که رطوبت بتواند با استفاده از خاصیت مویینگی به محیط ریشه برسد. آبیاری زیرزمینی امکان توزیع رطوبت بطور غیر اشباع در منطقه ریشه گیاه را فراهم می سازد. یکی از سیستم‌های نوین این روش’ استفاده از لوله های لاستیکی اسفنج مانند است. که تحت فشار بسیار کمی توانایی انتشار آب بطور یکنواخت تحت کنترل داشته و با نصب آن در ناحیه ریشه گیاه’ رطوبتی در حد ظرفیت زراعی خاک ایجاد می کند. انتخاب عمق مناسب و فاصله بهینه این لوله ها نسبت به همدیگر و نسبت به گیاه ‘ منوط به داشتن محدوده رطوبتی تولید شده توسط لوله در خاک است.

آشنایی اجمالی با سیستم آبیاری زیرزمینی تراوا مزایا و معایب آن با اوج گرفتن نگرانی کاهش منابع آب از یک طرف و رشد روز افزون جمعیت و نیاز بیشتر به مواد غذایی و محصولات کشاورزی از طرف دیگر، بهینه سازی و مصرف آب کشاورزی به خصوص در کشوری مانند ایران که جزو مناطق خشک دنیا به حساب می آید، از اهمیت خاصی برخوردار است. تراوایعنی تراوش کننده و سیستم آبیاری زیرزمینی تراوا، سیستمی است که با استفاده از لوله های متخلخل اسفنجی (porous pipe) ، آب، کود، سم و اکسیژن را در یک فضای رطوبتی، مستقیما در اختیار ریشه قرار می دهد و اجازه نمی دهد حتی یک قطره آب هدر رود. سیستم تراوا در واقع همان سیستم قطره ای تکامل یافته است که در آن بسیاری از مشکلات، نظیر تبخیر، گرفتگی منافذ، آسیب پذیری، تجمع ریشه و دست و پاگیری و … حل شده است و تنها فرق این سیستم با قطره ای این است که آبیاری به صورت نشتی و زیرزمینی انجام می شود و همین تغییر به ظاهر کوچک، مزایای نسبی بیشماری را به دنبال خواهد داشت که می تواند امید بخش تحول اساسی در این زمینه باشد. لوله های تراوا سوراخ دار نیستند بلکه اسفنجی هستند، به عبارت دیگر در سیستم تراوا، جریان آب وجود ندارد بلکه یک فضای رطوبتی ملایم و نسبتا یکنواخت (پیاز رطوبتی) در اطراف لوله ایجاد می شود. تکنولوژی تراوا به گونه ای است که با فشار خیلی کم (0.2-0.8 bar) ، آب از دیواره لوله تراوا، تراوش می کند و پس از ایجاد یک فضای رطوبتی با اطراف خود به تعادل می رسد.یعنی به میزانی که ریشه آب را می مکد، لوله هم تراوش می کند و در سیستم هیچ گونه تبخیری نخواهیم داشت.

مزایای سیستم آبیاری زیرزمینی تراوا:

1- صرفه جویی آب به میزان حداکثر.

2- عدم گرفتگی منافذ

3- افزایش کمی و کیفی محصول.

4- صرفه جویی سم و کود تا 50%.

5- صرفه جویی انرژی

6- عدم نیاز به تسطیح و تراس بندی.

7- از بین رفتن تدریجی علفهای هرز.

8- قابل استفاده از مزارع و باغات تا باغچه منازل و گلدانها.

9- جلوگیری از شیوع آفات.

10- کاهش آلودگی محیط زیست.

11- عدم مزاحمت برای ماشین آلات و کارگران.

12- مصونیت از سرما و گرما.

13- مصونیت از آسیب و سرقت.

14- مصونیت از حیوانات و جوندگان.

15- اکسیژن رسانی به ریشه و کاهش نیاز به شخم.

16- عدم نیاز به جوی و پشته و پوشش کامل زمین زراعی.

17- قابلیت کنترل اتوماتیک.

18- کاهش آلودگی سفره های آبهای زیرزمینی.

19- طول عمر سیستم (بسته به نگهداری و سرویس بین 15 تا 30 سال).

20- قابل استفاده در زمینهای ورزشی.

21- عدم تاثیر وزش باد.

22- تکنولوژی باز یافتی

23- گسترش بیشتر ریشه.

24- قابل استفاده در هر نوع آب و خاک و هوا.

25- کاهش هزینه کارگری.

26- عدم سله و فرسایش خاک.

27- زودرس نمودن محصول.

28- عدم آبدهی در فواصل درختان

29- صرفه جویی اقتصادی.

محدودیت های سیستم آبیاری زیرزمینی تراوا

1- لوله گذاری در زیر خاک: چون در عمق (10-60 cm) خاک نصب می گردد، طبعا هزینه شیار کنی را به همراه دارد ولی در عوض نیازی به قطره چکان، بابلر، میکرو جت و … نیست.

2- فیکس بودن سیستم: محدودیت دیگر آن است که چون سیستم فیکس بوده و بعد از اجرا، تغییرات در اجزای آن و یا جابجایی، هزینه بر است، پس باید در مرحله طراحی، تمام پیش بینی های لازم، انجام گیرد.

3- زمینهای سنگی و کوهستانی: در زمینهایی که شیار کنی در آنها نا ممکن یا خیلی مشکل است، مانند سنگی و کوهستانی، طبعا سیستم تراوا مناسب نبوده و سیستم قطره ای پیشنهاد می گردد.

نکته: لوله های تراوا علاوه بر مصارف در آبیاری کشاورزی، در هوا دهی شیلات، تصفیه آب و فاضلاب، آبدهی قسمتهای داخلی بتن های حجم مثل سدها و پلها و … ، سمپاشی در صنایع چوب، تزریق گاز اکسیژن و ازت به ریشه و … نیز استفاده های بسیاری دارد.

آبیاری به روش زیر سطحی با لوله های سفالی

به دلیل اشکالات نامبرده در آبیاری کوزه ای کشاورزان در استفاده از این روش محرومند. به این دلیل از روش زیر سطحی استفاده می شود. این روش که ترکیبی از روشهای کوزه ای و زیر سطحی است مبتنی بر استفاده از لوله هایی است که به روش زیر سطحی در عمق خاک کاشته می شوند اما جنس آنها به جای لاستیک سفال است و از ساز و کار اختلاف سطح برای هدایت آب در آنها استفاده می شود.سفال در خاک تجزیه نمی شود و خاک را آلوده نمی کند. لوله های سفالی که پس از سالها تحقیق و آزمایش تولید شده خاصیت آب دهی و مقاومت زیادی دارند این لوله ها با طول حدود ۳۳و قطر خارجی ۲تا ۳سانتی متر تولید و با اتصالاتی از جنس مواد پلاستیکی به هم متصل می شوند. بدین ترتیب خطوط لوله متخلخل و انعطاف پذیری به وجود می آید که به صورت یک شبکه زیر سطحی در عمق مناسب خاک نصب می شوند (بسته به اینکه کشت زراعی ،باغی ،بوته کاری یا فضای سبز باشد، عمق کار گذاری لوله ها کار می کند). آب با فشار کمی که از اختلاف سطح زمین و عمق کار گذاری لوله ها ناشی می شود ، در لوله ها جریان می یابد و به تدریج به خاک نشت می کند. مکش خاک خشک به بیرون آمدن آب از لوله های سفالی کمک می کند .با مرطوب شدن خاک اطراف لوله ها مکش و آب دهی به خاک کاهش می یابد. این همان فرآیندی است که پیشتر با اصطلاح “خود تنظیمی” از آن یاد کردیم. استفاده از سفال مزایای دیگری نیز نسبت به لوله های لاستیکی دارد. یکی اینکه هزینه تولید آن بسیار کمتر از لوله های لاستیکی است دیگر اینکه آب دهی لوله های سفالی بر خلاف لوله های لاستیکی یکنواخت است. این مزیت مانع اتلاف آب در اعماق بیشتر یا خیس شدن سطح خاک می شود یعنی تبخیر سطحی حذف می شود و از آب بدون تجمع نمک در سطح خاک و شوره بستن حداکثر استفاده می شود. مزیت دیگر این است که خاک و انرژی مورد نیاز برای تولید لوله های سفالی در کشور نامحدود است و همین مزیت سبب می شود که هزینه تولید این لوله ها نسبت به لوله های لاستیکی و پلی اتیلن به یک چهارم تقلیل می یابد.

در مورد روش های آبیاری زیرزمینی (زیر سطحی) بیشتر بخوانید

در مورد سیستم های نوین آبیاری می توانید مقالات بیشتری را در وبلاگ شمس پارت بخوانید.