آبیاری قطره ای یک روش سودمند و پر بازده در پرورش گیاه به شمار می رود. کمبود آب یکی از اساسی ترین چالش های جهانی است. محققان پیشبینی میکنند در ۱۰۰ سال آینده، به احتمال ۷۵ تا ۹۰ درصد، جنگهای آب بین کشورها، رخ خواهند داد.
با مدیریت آب در بخش کشاورزی و مدرن سازی سیستم های آبیاری می توان از آب، این مایع حیات بخش حفاظت کرد. با استفاده از آبیاری قطره ای، آب به صورت مستقیم و بهینه به ریشه های گیاه تحویل داد می شود.
فهرست مطالب
آبیاری قطره ای چیست ؟
آبیاری قطره ای (Drip irrigation) روشی موضعی است که آب مورد نیاز برای یک پوشش گیاهی با فشار کم از روزنه یا تجهیزاتی مانند قطره چکان یا ادوات دیگر، به ریشه گیاه می رسد. در واقع تمرکز آبیاری قطره ای روی رساندن میزان مناسب آب و دقیقاً در محل مناسب به گیاه، در جهت مصرف بهینه آب و افزایش بازدهی آبیاری قطره ای می باشد. پر واضح است که راندمان بالای مصرف آب و سهولت در آبیاری گیاهان، از بزرگترین دستاورد های آبیاری قطره ای است.
در سیستم آبیاری قطره ای، آب از طریق شبکه ای از لوله ها به سرتاسر زمین های کشاورزی یا باغات می رسد. همچنین در روش آبیاری قطره ای، مساحت و عمق کمی از سطح خاک خیس میشود در نتیجه میزان تبخیر آب نیز کاهش مییابد.
به همین علت هر روز استقبال از سیستم آبیاری قطره ای بالاتر رفته و این تکنولوژی دائماً در حال پیشرفت و بروز شدن است. تا جایی که اگر قبلاً آبیاری قطره ای برای باغات بیشتر مورد مصرف بود، امروزه حتی مزارعی همچون گندم و ذرت و کشت هایی از این قبیل نیز، مجهز به سیستم های آبیاری قطره ای است.
نحوه آبیاری قطره ای ( طرز کار سیستم آبیاری قطره ای )
در بیانی ساده نحوه آبیاری قطره ای به شکلی است که آب از منبع تامین کننده مانند قنات یا چاه یا رودخانه وارد مخزن ذخیره شده و از آنجا توسط پمپاژ به فیلتراسیون وارد و سپس به لوله های اصلی آبیاری راه پیدا می کند. پس از آن وارد لوله های فرعی و در نهایت از طریق لوله هایی که در محل گیاه نصب شده به قطره چکان رسیده و بدین وسیله در اختیار گیاه قرار می گیرد. لازم به ذکر است کلیه ادواتی که در بالا ذکر گردید باید بر اساس محاسبات و به فراخور نیاز آبی گیاه و ابعاد و مساحت زمین کشت شده انتخاب گردد.
اصول آبیاری قطره ای
- بکار گیری لوازم مناسب
- محاسبه درست میزان دبی خروجی
- تامین فشار صحیح ایستگاه پمپاژ شبکه
- استفاده از فیلتراسیون متناسب با شرایط آب
- بررسی نیاز آبی گیاه و تهیه جدول آبیاری برای هر شیفت آبیاری
در واقع پس از محاسبه نیاز آبی محصول باید فشار شبکه طراحی شده و پمپ مناسب در نظر گرفته شود و با بررسی مواد محلول فیلتر با سطح فیلتراسیون مناسب نصب گردیده و در نهایت برنامه آبیاری در هر شیفت از لحاظ زمان آبیاری و مقدار آبیاری و دوره آبیاری تنظیم گردد.
انواع روش های آبیاری قطره ای
همانطور که اشاره کردیم، اصول اولیه آبیاری قطره ای رساندن آب به ساقه گیاه است که البته به روش های متفاوتی انجام می شود. گاهی آب به وسیله قطره چکان به صورت رو سطحی، گیاه را تغذیه می کند که معمولاً حجم آب دهی قطره چکان ها از 2 لیتر تا 24 لیتر متغیر هستند و یا به روش بابلر که آبدهی بیشتر تا سقف 100 لیتر و یا بیشتر به گیاه انجام می شود.
یکی دیگر از روش های آبیاری قطره ای آبیاری زیر سطحی است که در آن لوله های جانبی در عمق 10 تا 60 سانتیمتری خاک قرار می گیرند. گاهی هم کشت های متراکم مانند گندم و ذرت و غیره از نوار های آبیاری یا تیپ استفاده می شود که در ادامه به تفصیل هر مورد را توضیح خواهیم داد.
در آبیاری قطره ای به وسیله قطره چکان 3 روش لوپ، یک طرفه و دو طرفه جز آرایش های اجرایی است. حال فرق نمی کند که قطره چکان ها بر روی لوله های آبده نصب شوند یا به صورت داخل لوله های 16 میلیمتر باشند که اصطلاحاً این لوله ها را لوله های قطره چکان دار می گویند.
1. آبیاری قطره ای یک طرفه یا یک ردیفه
در صورتی که لوله های پلی اتیلن از جنس نرم از سایز 16 تا 20 را از یک سمت گیاه رد کرده و قطره چکان ها را به فواصل معین ( البته نسبت به آرایش کاشت ) بر روی لوله ی مذکور نصب کنیم در واقع از آبیاری یک ردیفه استفاده کرده ایم که این روش برای گیاهان تازه کاشت شده بین 1 تا 2 ساله که نیاز آبیاری کمتر دارند پیشنهاد می شود.
2. آبیاری قطره ای دو طرفه یا دو ردیفه
چنانچه لوله های آبده از دو سمت گیاه عبور داده شوند و قطره چکان ها به فواصل معین بر روی آنها نصب شده باشند، آرایش ما اصطلاحاً 2 طرفه یا دو ردیفه است که این آرایش برای گیاهان بیشتر از 2 ساله با نیاز آبی بیشتر است که البته توسعه ریشه هم در این روش با توازن بهتری صورت می پذیرد.
3. آبیاری قطره ای لوپ یا حلقه ای
روش دیگر آبیاری قطره ای آبیاری لوپ یا حلقه ای است که لوله 16 از یک سمت گیاه عبور کرده و در محل درخت یا گیاه به وسیله یک اتصال 3 راهی به دور گیاه حلقه شده و قطره چکان ها بر روی آن نصب می شوند. باید اضافه کرد که روش لوپ از روش های قدیمی تر آبیاری قطره ای می باشد.
4. آبیاری قطره ای نواری یا تیپ
در روش آبیاری نواری یا تیپ ، همانطور که گفتیم برای کشت های متراکم تر از یک نوار نازکتر از لوله که به فواصل معین از 10 سانت تا 30 سانت دارای لابیرنت مشخص و منفذ معینی بوده و آب از آن خارج می شود، استفاده می شود . برای آبیاری نواری معمولاً راندمان بیشتری قابل تعریف است. به صورتی که امروزه حتی برای کشت های مستغرقی مانند برنج نیز تصمیم به استفاده از نوار های آبیاری ایجاد شده است.
نوار های آبیاری برای کشت های گسترده به صورت نوار درزدار می باشد که هزینه کمتری دارد ولی در بعضی کشت های محدود تر از نوار های پلاک دار که کیفیت فنی بالاتر و البته قیمت بالاتری نیز دارند استفاده می شود که در مطالب بعدی در مورد نوار های آبیاری و انواع مختلف روش های نصب آن بیشتر می پردازیم.
5. آبیاری قطره ای کوزه ای یا سفالی
در زمان های دور نوعی از آبیاری زیر سطحی را به صورت کوزه ای یا سفالی انجام می دادند به این صورت که کنار گیاه کودالی حفر و کوزه ای از جنس سفال بدون لعاب را پر از آب در آن محل می گذاشتند به این صورت که وقتی گیاه تشنه و زمین خشک بود آب به صورت تراوش به گیاه می رسید و وقتی که محل ریشه گیاه مملو از رطوبت می شد عملیات خروج آب کمتر می شد . پر زحمت بودن و مشکلاتی از قبیل دست و پا گیر بودن در زمان شخم زدن و برداشت محصول از معایب این روش و البته کنترل مصرف آب و کنترل آفت و سرزندگی گیاه از مزایای این روش می باشد.
6. آبیاری قطره ای زیر سطحی
آبیاری زیر سطحی روشی نوین است که در آن لوله های آبرسان و قطره چکان های مربوطه معمولاً به صورت زیر خاک در محدوده گیاه قرار می گیرند که البته منافع و مضرات مختلفی هم دارد که اگر بخواهیم به صورت مختصر بیان کنیم، اجرا روش ابیاری زیر سطحی به نسبت آبیاری قطره ای معمولی نیاز به تجهیزات بیشتر و اجرای تخصصی تر و دقیق تری دارد و در صورتی که دقیق و صحیح انجام نشود در واقع کار آمد نخواهد بود.
اما این روش اگر اصولی انجام شود علاوه بر جلوگیری از تبخیر و روان آب ها از فرسایش خاک هم جلوگیری کرده و همواره رطوبت مناسب در محل ریشه گیاه نیز وجود خواهد داشت. در آبیاری زیر سطحی، کنترل و رسیدگی و بازدید های دوره ای اهمیت ویژه ای داشته و در نتیجه مسئله بهره برداری صحیح بسیار مورد تاکید است.
در روش آبیاری زیر سطحی راندمان بسیار بالا بوده و مواد غذایی را از طریق لوله به سرعت می توان به ریشه گیاه رساند. آبیاری قطره ای زیر سطحی یکی از روش هایی است که طرفداران و منتقدان زیادی دارد. در این روش آب را در عمق به ریشه گیاه می رسانیم. اما جدید ترین روش آبیاری زیر سطحی روشی است که لوله های قطره چکان دار یا قطره چکان سر خود که ماهیت خود شوینده و ضد مکش دارند در عمق 50 سانتی متری زمین و در مسیر کشت کشیده شده و آب را در فواصل معین به ریشه گیاه می رساند و از ترک ترک شدن زمین و فرسایش آن جلوگیری می کند.
حفظ رطوبت خاک در کنار چند مورد مزیت گفته شده علاقه مندان زیادی برای اجرای سیستم آبیاری قطره ای زیر سطحی ایجاد کرده است. اما از معایب این روش هم مانند همه روش های آبیاری نباید غافل شد. به طور مثال گرفتگی قطره چکان ها و آسیب به لوله های زیر خاک در اثر حیوانات و جوندگان، رسوب املاح در آب های شور در داخل لوله و ... از معایب آن بوده و صد البته بالاتر بودن هزینه اجرا علی الخصوص نیاز به تخصص بالاتر برای اجرا در مقایسه با آبیاری معمولی را نیز نباید از خاطر برد.
مزایای آبیاری قطره ای
آبیاری قطرهای آسانترین راه آب دادن به هر گیاه است و کمبود رطوبت خاک را قبل از مصرف آب به وسیله گیاه از طریق تبخیر و تعرق، برطرف میسازد . یک سیستم آبیاری قطرهای به علت کاربرد موثر آب و نیروی کارگر دارای مزایای اقتصادی منحصر به فرد است. از مزایای آبیاری قطره ای می توان به موارد زیر اشاره کرد :
صرفه جوئی در میزان مصرف آب و هزینههای آبیاری
آبیاری قطرهای مصرف بهینه آب را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و از هدر رفت آب تا مرز 90% جلوگیری می کند اما به شرطی که سیستم آبیاری قطره ای به درستی طراحی، اجرا و مدیریت شود. سیستم آبیاری قطره ای، به آب کمتری نسبت به سایر سیستم های متداول آبیاری نیاز دارد.
مثلاً در باغات درختان جوان، آبیاری با سیستم قطرهای تنها نصف آب مورد نیاز آبیاری بارانی یا آبیاری سطحی را مصرف میکند. با استفاده از آبیاری قطره ای، هزینه کارگر برای آبیاری را میتوان کاهش داد، زیرا کافی است که پخش آب تنظیم گردیده و سیستم به کار انداخته شود. این تنظیمها توسط وسایل اتوماتیکی انجام میگیرد که نیاز به کارگر چندانی ندارد.
کاهش رشد علف هرز
از آنجایی که بیشتر سطح خاک هرگز با آبیاری قطرهای خیس نمیشود، رشد علف هرز نیز کاهش مییابد. در نتیجه هزینه کارگر و مواد شیمیایی برای کنترل علف هرز پائین میآید.
زراعت آسانتر
با آبیاری قطرهای خاک کمتری خیس میشود، و می توان زراعت آسان تری را تجربه کرد. مثلاً در گیاهان ردیفی، فاروهایی که کارگران روی آنها راه میروند نسبتاً خشک و محکم باقی میماند.
تغذیه ساده گیاه با کود و مواد مغذی
کودها را میتوان در آب آبیاری تزریق نمود که با این کار نیازی یه نیروی کارگر برای پخش آنها روی زمین نیست. همچنین میزان شسته شدن و اتلاف کود و مواد مغذی به دلیل آبیاری موضعی کاهش می یابد.
به کارگیری آب شور در سیستم آبیاری قطره ای
آبیاریهای مکرر، رطوبت خاک را در حدی نگه میدارد که بین دو حالت خیلی خشک و خیلی تر نوسان نمی کند و بیشتر قسمت های خاک از هوای کافی برخوردار است. خیس ماندن خاک بین آبیاری ها، نمک های موجود در محلول را رقیق تر نگه می دارد. به همین جهت در سیستم آبیاری قطره ای میتوان از آب با شوری بیشتری نسبت به سایر روشهای آبیاری استفاده کرد.
مورد استفاده در زمین با اشکال نامنظم، تپه ای و شیب دار
سیستمهای آبیاری قطره ای را میتوان طوری طراحی کرد که در هر نوع زمینی حتی با اشکال مختلف به نحو موثر قابل اجرا باشد. در اراضی صخره ای، حتی اگر فاصله بین درختان نامنظم و اندازه آنها متفاوت باشد، می توان آبیاری قطره ای را به نحوی موثر به کار گرفت زیرا آب بسیار نزدیک به هر درخت پخش می شود. با روش آبیاری قطره ای نیاز به تراز بودن زمین نیست، مانند زمین های تپه ای و شیب دار که به روش آبیاری سنتی قابل انجام نبود.
از دیگر مزایای آبیاری قطره ای می توان به موارد زیر اشاره کرد :
- سهولت استفاده از سیستم آبیاری قطره ای
- سرعت بهره برداری بالا به شکلی که در زمان اندک سطح وسیعی از کاشت را می توان آبیاری نمود
- کاهش مصرف انرژی زیرا سیستم آبیاری قطرهای، به فشار پایینی نسبت به سایر روشهای آبیاری نیاز دارد
- میزان آبدهی با استفاده از شیرها و قطره چکان ها قابل کنترل و تنظیم است و آبیاری را یکنواخت می کند
- کمتر بودن هزینه نیروی انسانی نسبت به روشهای دیگر آبیاری
- کاهش فرسایش خاک
- رطوبت در ناحیه ریشه های گیاهان به خوبی تامین میشود
- کاهش احتمال بیماری گیاهان با خشک باقی ماندن شاخ و برگ
معایب آبیاری قطره ای
- فرسایش خاک و تجمع نمک در سطح خاک که در اثر استفاده سالیان از آبیاری قطره ای اتفاق می افتد
- هزینه بالا در ابتدا کار نسبت به دیگر روش های آبیاری
- گرفتگی در لوله و قطره چکان ها اگر سیستم فیلتراسیون استفاده نشود
- عدم توسعه ریشه
- در سیستمهای آبیاری قطره ای نوع زیرسطحی، شخص آبیاری کننده نمیتواند از صحت عملکرد آبیاری مطلع شود
- عملکرد ضعیف تر آبیاری قطره ای نسبت به آبیاری بارانی زمانی که از کود و مواد شیمیایی استفاده می شود
اجزای سیستم آبیاری قطره ای
یک سیستم آبیاری از اجزای مختلفی تشکیل شده است که اگر بخواهیم از ابتدا به انتها این اجزا را تشریح کنیم باید بگوییم که آب از یک منبع تغذیه مانند چاه ، قنات یا مخزن توسط پمپاژ که انواع مختلفی دارد به فیلتر مناسب وارد شده و از آنجا به لوله های اصلی و سپس لوله های فرعی و در نهایت لوله های آب ده می رسد.
سیستم انتقال آب پمپاژ
خروجی آب به فراخور نیاز گیاه میتواند انواع پاشنده و گسیلنده باشد تا سیستم آبیاری عملیات رساندن آب از محل ذخیره به محل تحویل را تکمیل نماید . گاهی عملیات آبرسانی توسط یک خط انتقال از محل ذخیره به محل مصرف می رسد . به طور مثال ممکن است ما به وسیله خط انتقالی آب را از یک محل به محل دیگر یا حتی شهری به شهر دیگر منتقل نمائیم .
این عملیات اگر در ابعاد کوچک و مسیر های کوتاه اتفاق بیفتد شاید با رعایت اصول شیب بندی خط انتقال نیازی به پمپاژنداشته باشد ولی در مسیر های بلند و ابعاد بزرگ تر باید پمپاژ مناسب ، شیرآلات قطع و وصل و کنترل و شیر های هوای متناسب با خط انتقال در طول مسیر را طراحی و در نظر گرفت.
ایستگاه فیلتراسیون
در سیستم آبیاری به فرایندی که در آن ذرات ناخالص و نا محلول به وسیله فیلتر حذف می گردند سیستم فیلتراسیون اطلاق می گردد . که البته حذف این ذرات بر اساس اندازه هایی که دارند با ادوات متفاوتی صورت می گیرد که به مجموعه ان ادوات سیستم فیلتراسیون یا کنترل مرکزی گفته می شود .
در سیستم فیلتراسیون ذرات بیشتر از 120 میکرون توسط فیلتر های شنی تصفیه می شود و ذرات کوچکتر از 120 میکرون توسط فیلتر های توری یا دیسکی حذف می گردند . در صورتی که ذرات شن و ماسه در آب موجود باشد ، این ذرات توسط نیروی گریز از مرکز و وسیله ای به نام هیدروسیکلون جمع آوری می شود . و در نهایت طراحی سیستم فیلتراسیون بر اساس ذرات ناخالص و میزان آنها طراحی گردیده و در یک سیستم ممکن است هر کدام از موارد ذکر شده بالا و یا پکیج کامل در نظر گرفته شود.
لوازم آبیاری قطره ای
- پمپ
- مخزن کود
- فیلترهای تصفیه
- اتصالات و خطوط فرعی و اصلی
- قطرهچکان
اسید شویی در سیستم آبیاری قطره ای
اسید شویی عملیاتی است که به منظور شستشوی رسوباتی که اغلب در اثر مواد محلول در آب، در داخل لوله و اتصالات و قطره چکان های سیستم آبیاری قطره ای ایجاد شده است. معمولا مواد غیر محلول در سیستم آبیاری، توسط سیستم فیلتراسیون حذف می شوند ولی مواد شیمیایی به تدریج در سطوح قطعات مختلف آبیاری رسوب و تثبیت می شوند، مانند کربنات کلسیم و کربنات منیزیم.
در این موارد معمولاً شبکه آبیاری با اسید به نحوی که PH سیستم به 2 الی 3 برسانیم شستشو می دهیم. تزریق اسید 1 ساعت بعد از آبیاری انجام داده شده و سپس سیستم خاموش می شود تا اسید موجود، رسوبات را حل نماید و پس از عملیات اسید شویی و خروج اسید شبکه حداقل برابر با زمان اسید شویی با آب شستشو داده می شود و ریشه گیاه مجدداً تحت آبیاری قطره ای، آبیاری می شود.
برای تزریق اسید به درون سیستم آبیاری همان لوازمی به کار میرود که در هنگام تزریق کود از آنها استفاده میشود. لازم به ذکر است، در زمان عملیات اسید شویی رعایت نکات ایمنی جهت حفاظت از آسیب های احتمالی باید صورت پذیرد. اسیدهای مناسب جهت شستشوی سیستم آبیاری قطره ای به شرح زیر است :
- اسید هیدروکلریک
- اسید سولفوریک
- اسید فسفریک