انواع آبیاری و روش‌های جدید آبیاری در جهان

انواع آبیاری و روش‌های جدید آبیاری در جهان آبیاری "irrigation" یعنی استفاده از مقادیر کنترل شده آب به گیاهان در فواصل مورد نیاز به منظور تولید محصول است. و…

آبیاری "irrigation" یعنی استفاده از مقادیر کنترل شده آب به گیاهان در فواصل موردنیاز به منظور تولید محصول است و یا به عبارت دیگر پخش آب روی زمین جهت نفوذ در خاک برای استفاده گیاه و تولید محصول می‌باشد.

روش‌های 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 روش‌های آبیاری آبیاری به 3 دسته ی کلی تقسیم می‌شود :
1) آبیاری سطحی
2) آبیاری تحت فشار
3) آبیاری زیرزمینی

همچنین بخوانید : مهمترین نکات در آبیاری گیاهان

۱- آبیاری سطحی

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 می‌شود و بر روی سطح خاک جریان می‌یابد تا با نفوذ تدریجی در خاک موجب تغذیه گیاه شود. روش‌های 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 می‌باشد. بدلیل ماهیت ذاتی روابط آب و خاک، راندمان پایین و پیچیده بودن مدیریت آبیاری از عمده نقاط ضعف این روش به شمار می‌آید که این ناشی از درجه اتوماسیون پایین، عدم امکان بکارگیری ابزار و تاسیسات اندازه‌گیری و کنترل جریان و از طرف دیگر نیاز به نیروی کارگری ماهر در این روش آبیاری می‌باشد. البته پیشرفت‌های تکنولوژی در روش‌های سطحی باعث شده است که این روش در مراحلی بهتر از آبیاری تحت فشار عمل کند. یکی از این روش‌ها استفاده از لوله‌های دریچه دار است، این روش که تا حدود زیادی نقاط ضعف آبیاری سطحی را برطرف می‌کند، نوعی لوله‌های پلی اتیلن نرم است که مجهز به دریچه‌های قابل تنظیم است و جایگزین نهرها و جوی‌های داخل مزرعه است. تنظیم مناسب لوله‌های دریچه‌دار به همراه تسطیح دقیق، می‌تواند یکنواختی توزیع آب در مزارع را بهبود بخشد.

لوله‌های دریچه دار

لوله‌های دریچه دار عبارتست از لوله‌های پلی اتیلن نرم مجهز به دریچه‌های قابل تنظیم که بعنوان مجاری درجه 4 می توانند جایگزین مناسبی برای کانال‌های خاکی گردند. در این سیستم آب بجای نهر خاکی در لوله جریان داشته و تلفات ناشی از نشت آب در کانالهای خاکی به حداقل خواهد رسید . این لوله‌ها که در کلاف‌های 100 و 200 متری ساخته می‌شود، بوسیله گیره مخصوص به دهانه خروجی آبگیر و یا به یکدیگر متصل شده و در امتداد طول قطعه آبیاری به طول مناسب مستقر می‌گردد. لوله‌ها در فواصل معین مجهز به دهانه‌های خروجی آب (دریچه) می‌باشند و مقطع دهانه هر دریچه بوسیله کلاهک مخصوص قابل تنظیم است. به طوریکه مقدار جریان خروجی از هر دریچه را می توان متناسب با مقدار مورد نیاز با مقدار مورد نیاز ( حداکثر 5/2 لیتر در ثانیه) تنظیم نمود. در مقابل روش‌های آبیاری سطحی سنتی، سیستم لوله‌های دریچه دار دارای مزایای همچون یکنواختی بیشتر در توزیع آب، کاهش مقدار آب آبیاری و همچنین حفظ انرژی بدون تاثیر در بازدهی محصول را می‌باشد. همچنین این سیستم دارای قابلیت فراوانی از جمله انعطاف پذیری، بهره برداری آسان، نیاز کم نیروی کارگری و جابجایی آسان می‌باشد.

2- آبیاری تحت فشار

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. روش‌های آبیاری تحت فشار اغلب با وجود راندمان بالا با محدودیت‌های متعددی مواجه اند که مانع از کاربرد وسیع آنها شده است . استفاده از این روش‌ها پیش زمینه‌های متعددی را می‌طلبد. از جمله نیاز به یکپارچه سازی اراضی کشاورزی، سرمایه گذاری کلان دولتی و خصوصی، با صرفه‌تر شدن کار کشاورزی برای تولیدکننده.
برخی محدودیت‌های ذاتی این سیستم‌ها نظیر: عامل گرفتگی و عامل شوری. به همین دلیل نیز روش‌های آبیاری تحت فشار تاکنون نتوانسته اند در کشور جایگزین روش‌های آبیاری سطحی شده و در مقیاس وسیع مورد استقبال قرار گیرند.

الف) آبیاری قطره ای در این سیستم آب بوسیله پمپ از منبع به داخل شبکه پمپ شده ضمن عبور از سیلیکون (فیلتر گردایی) شن و مواد خارجی آن ته نشین می‌گردد. در این روش آب با فشاری بیش از یک اتمسفر از منبع تا محل مصرف انتقال می‌یابد. آب بصورت قطرات مجزا و پیوسته و یا بصورت اسپری ریز با فشار کم از طریق قطره چکان درطول خط انتقال آب قرار دارند. آبیاری قطره ای روش موثری در تحویل آب مورد نیاز گیاه در محدوده توسعه ریشه داخل خاک است و این امکان را بوجود می‌آورد که عمل آبیاری تا حد رفع نیاز آبی گیاه انجام می‌شود. بنابراین در این روش به میزان زیادی از اتلاف آب بصورت نفوذ عمقی، ایجاد روان آب سطحی و تبخیر در مقایسه با روشهای سنتی و بارانی کاسته می شود. در آبیاری قطره‌ای آب از یک شبکه لوله کم فشار به صورت یک الگوی از قبل تعیین شده، پخش می‌گردد. وسیله خروج آب به خاک قطره‌چکان نام دارد. قطره‌ چکان‌ها از طریق یک نازل باریک یا مسیر جریان طویل، فشار موجود در شبکه لوله را کاهش می‌دهند و موجب کاهش دبی تخلیه تا حدود لیتر بر ساعت می‌شوند. آب بعد از خروج از قطره چکان‌ها توسط نیروهای کاپیلاری و ثقل درون خاک جریان می‌یابد، بنابراین سطحی که به وسیله قطره چکان‌‌ها خیس می‌شود با عوامل محدود کننده جریان افقی آب محدود می‌گردد.
برای درختان و تاک‌ها که گیاهانی دایمی با فاصله زیاد از یکدیگر می‌باشند، قطره‌ چکان‌ها به صورت واحدهای ساخته شده مجزا بوده و توسط یک زائده به خط انتقال آب مرسوم به لوله فرعی قطره‌چکان، شیلنگ لوله فرعی یا لوله فرعی متصل می‌گردند. برخی قطره‌ چکان‌ها به صورت لوله‌های اسپاگتی شکل بوده و چند خروجی دارند. این امر برای افزایش سطح خیس شده با حداقل افزایش در هزینه است. برای گیاهان ردیفی کمتر دائمی مانند گوجه فرنگی، لوله فرعی و قطره چکان‌ها را با هم به صورت یک واحد قابل جدا ساختن می‌سازند که یا سوراخ‌هایی به فواصل 22 تا 90 سانتیمتری دارند، مانند لوله دو محفظه‌ای و یا دیواره‌های متخلخلی دارند که آب از آنها به بیرون تراوش می‌نماید. در هر دو نوع سیستم قطره‌ای، لوله‌های فرعی به خط انتقال آب مرسوم به منیفولد متصل می‌شوند. اما آب آبیاری قبل از هر چیز بایستی از وجود ذرات آلاینده تا 120-100 میکرون زدوده شود، این عمل با سیستم کنترل مرکزی محقق می‌شود.

سیستم‌های مختلف آبیاری قطره ای

1- سیستم آبیاری قطره ای قطره چکان در خط
2- سیستم آبیاری زیرزمینی با لوله‌های تراوا
3- سیستم آبیاری بابلر
4- سیستم آبیاری قطره ای نواری
5- آبیاری قطره ای ثقلی

محاسن و مزایای آبیاری قطره ای

• صرفه‌جويي در میزان آب و هزینه
• عملیات زراعی آسانتر
• به كارگيري آب شور
• عدم تشکیل رواناب سطحی و جلوگیری از فرسایش خاک
• تنظیم میزان آب مورد نیاز برای انواع خاک‌ها و کشت‌ها در فصول مختلف زراعی
• تهويه مناسب خاک و يكنواختي پخش آب در سطح مزرعه و عدم نياز به زهكشي مزرعه
• افزایش محصول در واحد سطح در مقایسه با آبياري سنتی
• عدم نياز به تسطیح اراضی در اين روش
• جلوگیری از سله بستن و حفظ پوکی خاک
• عدم نياز به ایجاد نهرهای خاکی درون مزرعه و نهرهای زهکش و استفاده بهینه از کل زمین
• قابل استفاده براي تمام گیاهان
• امکان انجام آبياري همراه با کود پاشي و سمپاشی و پخش یکنواخت آن‌ها
• وارد نشدن بذر علفهاي هرز به مزرعه به دليل انتقال آب از طریق لوله‌ها
• سهولت در انجام عملیات زراعي
• تبخير سطحي در آبياري قطره‌اي به حداقل می‌رسد و ­از خارج شدن آب از محوطه ریشه  جلوگيري می‌گردد.
• عدم امکان رويش بذر علف‌هاي هرز به دليل مرطوب شدن فقط بخشي از سطح خاك اطراف ريشه گياه اصلي (آبياري قطره‌اي)
• افزايش کيفي و کمي محصول
• عدم نیاز به نيروي کارگر زیاد به دلیل ثابت بودن اجزای سیستم

ب) آبیاری بارانی در آبیاری، به روش بارانی، آب با فشار در داخل یک شبکه لوله‌کشی شده جریان پیدا کرده و سپس از خروجی‌هایی که روی این شبکه تعبیه شده و آبپاش نامیده می‌شوند، خارج می‌شود. ساختمان آب‌پاش‌ها طوری است که هنگامی که با فشار از آن خارج می‌شود، بصورت قطرات ریز و درشت درآمده و مشابه باران در سطح مزرعه ریخته می‌شود.

انواع سیستم‌های آبیاری بارانی

1- آبیاری بارانی کلاسیک غیر مکانیزه

• کاملاً متحرک
• نیمه متحرک
• ثابت با آبپاش متحرک
• کاملاً ثابت
• شیلنگی با قرقره کوچک

2- آبیاری بارانی کلاسیک مکانیزه
آبفشان غلطان (wheel move): این نوع سیستم شبیه سیستم آبیاری بارانی جابجایی با دست است با این تفاوت که مجموعه یک بال آبیاری روی چرخهای فلزی سوار شده و کل این مجموعه دارای یک موتور بنزینی است.
آبفشان قرقره ای (Gun): در این روش بال آبیاری، شامل یک لوله است که از یک طرف به دور یک قرقره بزرگ پیچیده شده و از طرف دیگر به ارابه بزرگی که آبپاش روی آن قرار گرفته متصل می‌شود. برای شروع آبیاری، معمولاً قرقره و ارابه را به کنار زمین و جایی که شیر آب از لوله اصلی وجود دارد منتقل کرده و پس از اتصال قرقره به شیر آب، ارابه را توسط تراکتور کشیده و به انتهای زمین انتقال می‌دهند.
آبفشان دوار (Center): در این روش، بال آبیاری شامل یک سازه بزرگ فلزی است که توسط برجک‌هایی در ارتفاع بلندتر از گیاه قرار گرفته و حول نقطه مرکزی که در همان نقطه اتصال بال به لوله اصلی است دوران می‌کند. با توجه به نوع حرکت دورانی بال آبیاری ، آبیاری مزارع به صورت دایره‌ای شکل صورت می‌گیرد.
آبفشان خطی (Linea): از لحاظ شکل ظاهری شبیه سیستم آبیاری بارانی آبفشان دوار است با این تفاوت که در این روش، خط لوله اصلی در کنار زمین قرار گرفته و بال آبیاری در کنار آن حرکت رفت و برگشتی دارد.

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، به طوری که معمولاً 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 می‌سازد. یکی از سیستم‌های نوین این روش استفاده از لوله‌های 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 می‌کند. انتخاب عمق مناسب و فاصله بهینه این لوله‌ها نسبت به همدیگر و نسبت به گیاه ' منوط به داشتن محدوده رطوبتی تولید شده توسط لوله در خاک است.

بیشتر بخوانید: آبیاری درختان در فصل زمستان

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 می‌آید، از اهمیت خاصی برخوردار است. تراوا یعنی تراوش کننده و سیستم آبیاری زیرزمینی تراوا، سیستمی است که با استفاده از لوله‌های متخلخل اسفنجی (porous pipe)، آب، کود، سم و اکسیژن را در یک فضای رطوبتی، مستقیماً در اختیار ریشه قرار می‌دهد و اجازه نمی‌دهد 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 می‌شود و همین تغییر به ظاهر کوچک، مزایای نسبی بی‌شماری را به دنبال خواهد داشت که می‌تواند امید بخش تحول اساسی در این زمینه باشد. لوله‌های تراوا سوراخ دار نیستند، بلکه اسفنجی هستند، به عبارت دیگر در سیستم تراوا، جریان آب وجود ندارد، بلکه یک فضای رطوبتی ملایم و نسبتاً یکنواخت (پیاز رطوبتی) در اطراف لوله ایجاد می‌شود. تکنولوژی تراوا به گونه ای است که با فشار خیلی کم (0.2-0.8 bar) ، آب از دیواره لوله تراوا، تراوش می‌کند و پس از ایجاد یک فضای رطوبتی با اطراف خود به تعادل می‌رسد. یعنی به میزانی که ریشه آب را می‌مکد، لوله هم تراوش می‌کند 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 سفره‌های 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

همچنین بخوانید : گیاهان آپارتمانی با آبیاری کم

محدودیت‌های سیستم آبیاری زیرزمینی تراوا

1- لوله گذاری در زیر خاک: چون در عمق (10-60 cm) خاک نصب می‌گردد، طبعاً 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 بینی‌های لازم، انجام گیرد.
3- زمین‌های سنگی و کوهستانی: در زمین‌هایی که شیار کنی در آن‌ها ناممکن یا خیلی مشکل است، مانند سنگی و کوهستانی، طبعاً سیستم تراوا مناسب نبوده و سیستم قطره ای پیشنهاد می گردد.
نکته: لوله‌های تراوا علاوه بر مصارف در آبیاری کشاورزی، در هوادهی شیلات، تصفیه آب و فاضلاب، آبدهی قسمت‌های داخلی بتن‌های حجم مثل سدها و پل‌ها و ... سمپاشی در صنایع چوب، تزریق گاز اکسیژن و ازت به ریشه و ... نیز استفاده‌های بسیاری دارد.

آبیاری به روش زیر سطحی با لوله‌های سفالی

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

منبع: http://boshraamin.com