مقدمه آبیاری قطره ای
آبیاری قطره ای با وجود پیشینه تاریخی و ریشه‌ای که در تمدن‌های گذشته انسان دارد، اما در قرن بیستم میلادی به مثابه ناجی نوع بشر شروع به گسترش کرد و درست در زمانی به کمک انسان‌ها آمد که چالش اساسی بشر، تامین غذای جهان با وجود بحران آب در زمین بود و چگونگی مدیریت آب و روش های آبیاری برای رسیدن به بیشترین محصول، بحث اصلی گفتمان‌های جهانی محسوب می‌شد. آبیاری بارانی و آبیاری قطره ای از این روش‌ها هستند.
آشنایی با سیستم آبیاری قطره ای برای تمامی کسانی که قصد ایجاد یک مزرعه یا گلخانه را دارند، می‌تواند حائز اهمیت باشد؛ چرا که در این سیستم، ضمن رسیدن به بیشترین محصول با کمترین هزینه، می‌توان سهم مهمی نیز در مدیریت منابع آبی کشور داشت و این منبع به شدت محدود را به نسل بعد رسانید. از این رو در این مطلب قصد داریم پیرامون تاریخچه و انواع سیستم‌های آبیاری قطره ای اطلاعات جامعی را در اختیار شما قرار دهیم.
معرفی روش آبیاری قطره ای
آبیاری قطره ای که به آن آبیاری موضعی یا آبیاری میکرو نیز گفته می‌شود در حقیقت سیستمی مدرن و مبتنی بر تکنولوژی است که برای آبیاری گیاهان تحت کشت از آن استفاده می‌شود. در این سیستم با استفاده از تجهیزاتی مانند انواع لوله و اتصالات، تانک کود، دستگاه تزریق کود و سم، سیستم بک‌واش، شیر کنترل فشار، قطره‌چکان‌های موضعی، شیرهای یک طرفه، صافی شن، دستگاه کلرزن و… آب را از منبع اصلی به صورت موضعی در نزدیکی ریشه درختان می‌چکانیم و میزان آب مورد نیاز گیاه را به صورت قطره به قطره با کمترین میزان هدر رفت، کمترین میزان تبخیر و بیشترین میزان جذب توسط ریشه، تامین می‌کنیم.
آبیاری قطره ای از این رو اهمیت دارد که در ایران به دلیل کمبود منابع آب در بسیاری از استان‌ها امکان کشت و زرع در حد پتانسیل خاکی موجود فراهم نیست و مدیریت همین منابع محدود آب نیز از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در حال حاضر تنها چیزی در حدود 7 درصد از مساحت ایران به شکل‌های مختلف تحت کشت قرار دارد؛ این در حالی است که حداقل 12% از مساحت ایران قابلیت کشت دارد. آنچه باعث این شکاف عمیق و گسترده می‌شود، عدم توانایی در تامین منابع آب لازم است و آنچه باعث پر کردن این شکاف می‌گردد نیز بدون شک توسعه و گسترش انواع سیستم آبیاری قطره ای است.
استفاده از سیستم آبیاری نه تنها از دیدگاه محیط زیست و مدیریت منابع آب شیرین حائز اهمیت است، بلکه برای کشاورزان، باغ‌داران و علاقه‌مندان به تاسیس گلخانه نیز بسیار اهمیت دارد. چرا که استفاده از این سیستم می‌تواند در گذر زمان صرفه‌جویی بسیاری در هزینه‌های جاری مزرعه داشته باشد. این صرفه‌جویی شامل کاهش هزینه آب مصرفی مزرعه، کاهش هزینه کود مورد نیاز و کاهش هزینه تامین خاک مزرعه است. چرا که آبیاری قطره‌ای کمترین میزان هدررفت کودهای محلول در خاک و همینطور حداقل فرسایش خاک را به همراه خواهند داشت.
تاریخچه آبیاری قطره ای
آبیاری با استفاده از کمترین میزان منابع آبی همواره دغدغه کشاورزان و باغ‌داران در طول تاریخ بوده و از این رو می‌توان شواهد مخلتفی از رد پای سیستم‌های آبیاری سفالی را در کشورهایی مانند ایران، افغانستان و دیگر کشورهای مناطق خشک پیدا کرد. البته رسیدن به یک سیستم آبیاری متمرکز تحت فشار که بتواند آبیاری قطره ای را به صورت هوشمند و مدیریت شده مانند امروز در تمام مزرعه به شکلی یک‌دست پخش کند، نیازمند زیرساخت‌های تکنولوژیک مانند توسعه پلاستیک و توسعه صنایع مربوط به حوزه پلیمر بود که در قرن بیستم اتفاق افتاد.
اما نخستین شواهد استفاده از سیستم آبیاری قطره‌ای در عصر حاضر را می‌توان در تلاش محققان افغان مشاهده کرد که در سال 1866 با استفاده از سفال‌های لعاب‌دار خاصی که روزنه‌های متعدد بر روی بدنه خود داشتند، یک سیستم آبیاری ساده و کارآمد را پدید آوردند.
در دهه 1920 در آلمان نیز محققان در سطح پژوهش توانستند با استفاده از لوله‌های دارای روزنه به آبیاری گیاهان بپردازند و این سیستم را در ابعادی کوچک و محدود گسترش دهند. بعد از پایان جنگ جهانی، استفاده از شیلنگ‌های پلاستیکی توسط بریتانیا توسعه یافت و همین امر، دست‌مایه تلاش‌های بعدی محققان جهت توسعه سیستم آبیاری قطره ای گردید. هنیس دیل محقق دیگری بود که در دهه 1940 تلاش‌های بسیاری در خصوص صنعتی شدن سیستم آبیاری قطره ای نمود؛ اما اصلی‌ترین تلاش‌ها برای صنعتی شدن این سیستم در سال 1959 و توسط یک پدر و پسر در اسرائیل به ثمر نشست.
سیمچا بلاس مهندس لهستانی که پس از جنگ جهانی دوم در اسرائیل مستقر شد، به عنوان مسئول تامین آب مورد نیاز صحرای نگب به استخدام شرکت ملی آب اسرائیل در آمد. وی برای مدیریت منابع محدود آب از ابتدا در فکر گسترش سیستم‌های آبیاری قطره ای بود و به همین خاطر طی دو دهه تلاش خود با کمک پسرش توانست سیستم‌های آبیاری قطره ای تحت فشار کارآمدی را اختراع و تولید صنعتی و انبوه آن را آغاز نمایند.
نخستین ایده خلق این سیستم برای سیمچا، آشنایی با درختی در صحرای نگب بود که محلی‌های منطقه آن را درختی مقدس می‌خواندند؛ چرا که این درخت بدون هیچ آبیاری در دل صحرا رشد کرده بود و باعث تعجب همگان شده بود. البته در تحقیقات بعدی مشخص شد که نشت یک لوله آب در نزدیکی ریشه این درخت، باعث آبیاری قطره به قطره این درخت طی سالیان شده بود و همین مسئله، ایده خلق سیستم آبیاری قطره ای را در ذهن سیمچا بلاس انداخته بود.
به دلیل نیاز گسترده جهان به این سیستم دیری نگذشت که آبیاری قطره ای توسط چندین شرکت مختلف بسط و گسترش یافت و هر شرکت، مزیتی جدید بر این سیستم افزود و آن را به چیزی بهتر از قبل تبدیل نمود. امروزه سیستم‌های آبیاری قطره ای به چیزی بیش از قطره چکان‌ها و تانک‌های آب و کود تبدیل شده‌اند و به عنوان یک سیستم هوشمند قابل اتصال به کامپیوتر یا تلفن‌های همراه، به صورت از راه دور مدیریت می‌شوند.
بسیاری از باغ‌ها، فضاهای سبز شهری و خانگی، گلخانه‌ها، تاکستان‌ها، گیاهان ردیفی و… امروزه وابسته به سیستم آبیاری قطره ای هستند و بدون آبیاری قطره ای در بسیاری از مناطق جهان امکان بهره‌وری از منابع خاک و خورشید برای تامین نیاز غذای مردم وجود نخواهد داشت.
انواع سیستم‌های آبیاری قطره ای و نحوه کارکرد آن‌ها
همانطور که پیش‌تر اشاره شد سیستم‌های آبیاری قطره ای بسته به نیاز موجود طی چند دهه نخست پس از اختراع به شکل گسترده‌ای در تمام جهان توسعه یافتند و همچنین بسته به نیاز موجود درباره انواع زمین‌ها، انواع گیاهان و انواع روش‌های کشاورزی در باغ و گلخانه، سیستم‌های مختلفی از انواع آبیاری قطره ای نیز در جهان پدید آمدند که در اینجا به چند مورد مشهور و پرکاربرد آن‌ها اشاره خواهیم داشت:
سیستم آبیاری نواری (تیپ)
آبیاری قطره ای تیپ، یکی از متداول‌ترین سیستم‌های آبیاری قطره ای است که برای پرورش انواع سبزیجات، صیفی‌جات، علوفه، هندوانه، خربزه، کدو، توت فرنگی و دیگر گیاهان و بوته‌های ردیفی به کار می‌رود. در این روش از لوله‌هایی نرم و منعطف از جنس پلی اتیلن استفاده می‌کنند که بر روی سطح آن‌ها با فواصل مشخص (10، 20 یا 30 سانتی‌متر) روزنه‌هایی تعبیه شده و با استفاده از پمپ‌های مخصوص، سیستم‌های مدیریت آبیاری و تانک‌های آب و کود، آبیاری در مزارع انجام می‌گیرد.
سیستم آبیاری میکروجت
میکروجت‌‌ها سیستم‌هایی هستند که در باغ‌ها، چمن‌زار‌ها و فضای سبز، گلستان‌ها و مزارع گیاهان بوته‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند و مناسب گیاهانی هستند که علاوه بر رطوبت خاک، نیاز به رطوبت ساقه و برگ نیز دارند. در این سیستم با فواصل مشخص پایه‌های بر روی لوله‌های سراسری کاشته شده در باغ قرار می‌گیرد و بر روی سر این پایه‌ها، سیستم میکروجت متصل می‌شود که می‌تواند با فشار یک الی سه بار، آب را به صورت نقطه‌ای به شعاع یک متری خود پخش کند. صرفه‌جویی در این سیستم کمتر از دیگر روش‌های آبیاری قطره‌ای است؛ اما با این وجود برای مزارعی با تراکم بالای گیاهی بسیار مناسب است.
سیستم آبیاری قطره‌چکانی
قطره‌چکان‌ها یا دریپرها، نوعی از گسیلنده‌های آب هستند که در طول لوله‌های سراسری مزرعه نصب می‌شوند و جنس آن‌ها و لوله‌هایی که این تجهیزات به آن‌ها متصل می‌شوند همگی از انواع پلی‌اتیلن خواهد بود. این قطره‌چکان‌ها اغلب قابلیت تنظیم میزان خروجی آب را دارند و می‌توانند به صورت قطره به قطره خاک را به طور دائم مرطوب نگاه دارند. از این سیستم در باغ‌ها، مزارع و گلخانه‌های کوچک و زمین‌های هموار استفاده می‌شود و بیشترین میزان صرفه‌جویی در مصرف آب را می‌توان با این روش به دست آورد.
سیستم آبیاری مه‌پاش
سیستم‌های آبیاری مه‌پاش یکی دیگر از روش‌های آبیاری هستند که برای گیاهانی مورد استفاده قرار می‌گیرند که نیازمند در اختیار داشتن رطوبت و خنکی دائمی هستند. از این سیستم آبیاری اغلب در گلخانه‌ها و بخصوص گلخانه‌های هیدروپونیک استفاده می‌شود و مزیت مه‌پاشی در این است که با کمترین میزان آب مصرفی می‌تواند مه تولید کند و رطوبت و خنکای مورد نیاز گیاهان را تامین نماید.
سیستم آبیاری زیرسطحی
سیستم آبیاری زیرسطحی نیز یکی دیگر از انواع سیستم‌های آبیاری قطره ای است؛ با این تفاوت که لوله‌های نواری تیپ از جنسی خاص، در عمق 30 الی 50 سانتی‌متری از سطح زمین در نزدیکی ریشه گیاهان قرار می‌گیرد و قطره‌های آب نه بر سطح آن که از عمق خاک به ریشه می‌رسند. این روش می‌تواند برای باغ‌های درختان میوه نیز مورد استفاده قرار بگیرد و به دلیل عدم رطوبت در سطح خاک، می‌تواند باعث کاهش رشد علف هرز در باغ گردد.
آبیاری سفالی (کوزه‌ای)
آبیاری سفاری روشی است که شباهت بسیاری به سیستم ساخته شده در قرن 19 در افغانستان دارد؛ اما به شکلی مدرن‌تر، همچنان در حال استفاده است. این روش را می‌توان از حیث سیستم لوله گذاری مشابه سیستم میکرو جت و از حیث شیوه آبیاری مشابه سیستم آبیاری زیرسطحی قلمداد نمود.
در روش آبیاری سفاری، لوله‌های لنترال بر روی سطح خاک یا کمی زیر سطح خاک قرار می‌گیرند و سپس پایه‌هایی عمود بر این لوله‌ها به عمق خاک می‌روند. در عمق 30 الی 50 سانتی متری خاک سفال‌های لعاب‌دار دارای روزنه‌های متعدد کاشته می‌شوند و آب دریافت شده از منابع آب را به صورت قطره ای به دل خاک می‌فرستند. در این روش فشار خروج آب به صورت یکنواخت و بدون فرسایش خاک پیرامون انجام می‌گیرد و رطوبت خاک به طور پیوسته و یکنواخت حفظ می‌شود. همچنین میزان استهلاک و خرابی در روش آبیاری سفالی کمتر از روش آبیاری زیرسطحی است.
انواع روش‌های آبیاری قطره ای
فارغ از سیستم‌های آبیاری قطره ای که پیش‌تر به آن‌ها پرداختیم، استراتژی کاشت و شرایط مزرعه می‌تواند روش‌های آبیاری قطره ای را نیز متفاوت سازد. روش‌های مختلفی برای آبیاری قطره ای وجود دارند که در اینجا به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم:
آبیاری یک ردیفه
در این روش به ازای هر ردیف گیاه و در نزدیکی ریشه آن یک ردیف لوله لنترال و قطره‌چکان‌هایی با فواصل منظم نصب می‌گردد و آب فضای نزدیک ریشه گیاه را مرطوب می‌سازد. این روش در مزارع گیاهان بوته‌ای، سبزیجات و صیفی‌جات بیشتر استفاده می‌شود.
آبیاری دو ردیفه
در این روش از انواع لوله‌های 16 میلی‌متری از جنس لوله خم گرم، لوله‌های پلی‌اتیلن، لوله و اتصالات UPVC و… در ردیف‌های دو تایی استفاده می‌شود و به عبارت دیگر، لوله‌ها نه در یک طرف گیاه بلکه در دو سوی ریشه آن قرار می‌گیرند. معمولاً در مزرعه گیاهان و درختانی که به آب بیشتر در ریشه نیاز دارند، از این روش استفاده می‌شود.
آبیاری لوپ (حلقه‌ای)
آرایش حلقه‌ای برای آبیاری قطره ای درختان و گیاهان به این صورت است که لوله‌های لنترال و اتصالات قطره‌چکانی آن (که می‌تواند شامل هر یک از سیستم‌های آبیاری قطره ای باشد) به صورت حلقه‌ای گرداگرد گیاهان و درختان باغ منشعب می‌شوند و بسته به سن درختان می‌توانند در حلقه‌های مختلف، شدت و میزان آبیاری متفاوتی نیز داشته باشند.
مزایا و معایب آبیاری قطره ای
طبیعتاً هر سیستم آبیاری می‌تواند مزایا و معایب خاص خود را داشته باشد و باغ‌داران و مزرعه‌داران نیز باید با توجه به شرایط حاکم و گیاهان تحت کشت، بهترین سیستم آبیاری مزرعه خود را انتخاب کنند. با این اوصاف مزایای سیستم آبیاری قطره ای را می‌توان بسیار بیشتر و مهم‌تر از معایب آن دانست. در اینجا ابتدا به مزایای این سیستم و سپس به معایب آن اشاره خواهیم کرد. از جمله مزایای استفاده از آبیاری قطره ای می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- صرفه‌جویی چشم‌گیر در مصرف آب
- کاهش فرسایش خاک
- کاهش هدررفت کود و مواد مغزی
- بازدهی بالای محصول
- قابل استفاده در مزارع غیر هم‌سطح
- امکان مدیریت هوشمند با استفاده از کامپیوتر و تلفن همراه
- امکان استفاده از آب‌های بازیافتی غیر آشامیدنی
- کاهش رشد علف هرز
- کاهش نیاز به نیروی کار انسانی
- کمک به حفظ محیط زیست و منابع آب شیرین
- کاهش هزینه‌های تولید
از جمله معایب سیستم آبیاری قطره ای نیز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نیاز به هزینه اولیه و سرمایه آغاز بیشتر
- استهلاک لوله‌ها و قطره‌چکان‌ها زیر نور مستقیم خورشید
- گرفتگی لوله‌ها و اتصالات در صورت عدم استفاده از فیلترهای تصفیه
- عدم نظارت بر عملکرد درست تمامی خروجی‌های آب در سیستم آبیاری زیرسطحی
لوازم و تجهیزات مورد نیاز برای راه اندازی آبیاری قطره ای
چالش اصلی سیستم‌های آبیاری قطره ای تنها راه اندازی آن است و پس از راه اندازی، ساده‌ترین و بهترین روش پرورش گیاهان را در اختیار خواهید داشت. برای ایجاد یک سیستم آبیاری قطره ای ، بسته به نوع سیستم و روش کار که پیش‌تر به شما معرفی شد، به امکانات و تجهیزات مختلفی نیز احتیاج خواهید داشت. اما برخی از تجهیزات به طور کل مورد نیاز خواهند بود. تجهیزاتی که بخش اصلی و لاینفک سیستم آبیاری قطره ای هستند:
- ایستگاه پمپاژ: پمپ آب یا پمپ‌های آب که بسته به وسعه مزرعه شما باید در فواصل درست قرار بگیرند و آب را از منبع اصلی، به تمامی لوله‌های سیستم آبیاری با فشار دلخواه منتقل نمایند. گاهی ممکن است پمپ مخصوص مکش آب از چاه، با پمپ مخصوص انتقال آب به لوله‌ها و اتصالات از هم متمایز باشند.
- سیستم تصفیه: برای افزایش طول عمر سیستم آبیاری، کاهش سختی آب و گرفتن املاح آن از اهمیت بالایی برخوردار است و با وجود آن که آب را برای آشامیدن تصفیه نمی‌کنید، اما باید مطمئن شوید که آب از سختی کمی برای عبور از لوله‌ها برخوردار است. برای این کار می‌توانید از انواع دستگاه سختی‌گیر رزینی یا دیگر فیلتراسیون‌ها استفاده کنید.
- لوله‌ها و اتصالات: لوله‌های اصلی و فرعی و اتصالاتی که آن‌ها را به زمین متصل می‌کنند، از دیگر تجهیزات اصلی سیستم‌های آبیاری قطره ای به شمار می‌روند.
- دریپرها: دریپرها یا گسیلنده‌ها که می‌توانند سوراخ‌های کوچکی بر روی لوله‌ها و یا قطره‌چکان‌ها یا میکروجت‌های هوشمند باشند، از دیگر تجهیزات اصلی این سیستم‌ها به شمار می‌روند.
- تانک کود: تانک کود منبعی جدا از سیستم پمپاژ هستند که می‌توانند کودها، سم‌ها یا دیگر مواد ضروری کشت را به لوله‌ها و سپس به پای گیاه منتقل کنند.
- سیستم مدیریت آبیاری (ابزارهای هوشمند سازی) : تجهیزات مربوط به مدیریت سیستم آبیاری قطره ای که امروزه به سرعت در حال رشد و توسعه هستند، مغز متفکر سیستم‌های آبیاری به شمار می‌روند که می‌توانند با انجام برنامه‌ریزی‌های متفاوت، بیشترین صرفه‌جویی و بهترین بازدهی را برای مزرعه شما به ارمغان بیاورند.
جمع بندی و نتیجه گیری از آبیاری قطره ای
سیستم آبیاری قطره ای ، تکه گم‌شده پازل کشاورزی در ایران است که هر چه بیشتر توسعه یابد، بهره‌وری از منابع آبی بیشتر و بهتر شده و همچنین بازدهی محصول نیز ارتقا می‌یابد. با وجود تمام سیاست‌گذاری‌های دولت در زمینه توسعه هر چه بیشتر سیستم‌های آبیاری قطره ای ، هنوز هم از پتانسیل‌های موجود در این سیستم‌ها استفاده کامل نمی‌شود و علت اصلی آن، عدم آگاهی کشاورزان و گلخانه‌داران نسبت به مزایای ویژه این سیستم‌ها است.
از این رو در این مطلب سعی کردیم به معرفی هر چه بهتر انواع آبیاری قطره ای و مزایای آن‌ها بپردازیم تا نقشی در افزایش آگاهی جمعی نسبت به این روش مهم آبیاری ایفا کنیم. اگر قصد ایجاد یک سیستم پایدار و پربازده از آبیاری قطره ای در مزرعه، باغ یا گلخانه خود دارید، می‌توانید با مشاوران ما تماس حاصل کنید و ضمن ارائه شرایط محیطی مزرعه خود، اطلاعات تکمیلی و دقیق‌تری نسبت به این سیستم‌ها به دست آورید.
