آبیاری قطره ای چیست؟ | تحولی در سیستم آبیاری نوین
آبیاری قطره ای (Drip irrigation) عبارت است از روشی که در آن آب با فشار کم از روزنه یا وسیلهای به نام قطره چکان از شبکه خارج و به صورت قطراتی در پای گیاه ریخته میشود. گاهی این نوع آبیاری را آبیاری موضعی نیز مینامند. شبکهای که آب را در سراسر مزرعه توزیع مینماید.
در این روش آبیاری ریشهها در عمقی کم از سطح زمین رشد میکنند تا مساحت و عمق کوچکی از سطح خاک خیس شود.
مهمترین تفاوت آبیاری قطره ای با سایر روشهای آبیاری در این است که بین تبخیر-تعرق و مقدار آبی که باید به زمین داده شود، در یک دوره زمانی محدود (۲۴ تا ۷۲ ساعت) توازن برقرار میشود. این امر باعث میشود با توجه به محدود بودن میزان آب در دسترس، بیشترین بهرهوری از آب انجام پذیرد.
از آنجا که سیستمهای آبیاری موضعی/قطره ای ثابت هستند، خودکار کردن بسیاری از آنها آسان است. در واقع آبیاری قطره ای اتوماتیک یکی از روش های متداول آبیاری اتوماتیک است که بسیار مورد توجه قرار گرفته است. ضمن این که این سیستمها برای مدیران آبیاری که قصد اختلاط کود و آب (کود آبیاری) را درون سیستم آبیاری دارند، مناسب هستند.
تاریخچه آبیاری قطرهای
نوآوری در آبیاری از زمانهای خیلی دور آغاز گردیده، یکی از روشهای آبتدایی در زمینه آبیاری، دفن کردن کوزههای سفالی در مناطق کشت بوده است که با این روش آب به آهستگی در محیط ریشه پخش میشود.
تاریخچه آبیاری قطره ای از سال 1866 آغاز میشود. روش اولیه که توسط محققان بررسی و اجرایی شد ساخت لولههای سفالی جهت آبیاری و همچنین زهکشی بود. در سال 1920 محققان آلمانی شروع به استفاده از لولههای سوراخدار برای آبیاری گیاهان کردند. بعد از جنگ جهانی دوم صنعت پلاستیک پیشرفت گستردهای داشت، در این زمان یک مخترع استرالیایی به نام هنیس دیل شروع به استفاده از لولههای پلاستیکی به شکل خاصی جهت توزیع آب برای گیاه کرد. در سال 1959 اسمیچا بلس و کیبوتز هاتزریم اولین نوع قطره چکان آبیاری قطره ای روی سطحی را تولید کردند.
البته طرح اولین قطره چکان چندین سال قبل از این توسط اسمیچا و پسرش یشایاهو تهیه شده بود. در این مدل از قطره چکانها به جای خروج آب از حفرههای کوچک، آب از خروجی بزرگتر و پهن تری خارج میشد که این امر باعث کاهش سرعت حرکت آب میشد. بعدها آبیاری قطره ای به سیستمهای متنوعتری مانند میکرو اسپریرها، بآبلر و مه پاشها که آب را به روشهای مختلفی توزیع میکنند توسعه پیدا کرد. که این روشها برای گیاهانی که نیاز به توزیع آب در محیط وسیعتری داشتند مورد استفاده قرار میگرفت. پس از آن روش آبیاری قطره ای زیرسطحی مورد بررسی قرار گرفت که در این روش لولههای آبده به طور دائمی یا موقت زیر خاک قرار میگیرند. این روش آبیاری بیشتر در مناطقی که با محدودیت منآبع آبی مواجه هستند و یا در مواردی که از آبهای با کیفیت پایین برای آبیاری استفاده میشود مشهور شد. نوآوری در آبیاری از زمانهای خیلی دور آغاز گردیده، یکی از روشهای آبتدایی در زمینه آبیاری، دفن کردن کوزههای سفالی در مناطق کشت بوده است که با این روش آب به آهستگی در محیط ریشه پخش میشود. تاریخچه آبیاری قطره ای از سال 1866 آغاز میشود.
روش اولیه که توسط محققان بررسی و اجرایی شد ساخت لولههای سفالی جهت آبیاری و همچنین زهکشی بود. در سال 1920 محققان آلمانی شروع به استفاده از لولههای سوراخدار برای آبیاری گیاهان کردند. بعد از جنگ جهانی دوم صنعت پلاستیک پیشرفت گسترده ای داشت، در این زمان یک مخترع استرالیایی به نام هنیس دیل شروع به استفاده از لولههای پلاستیکی به شکل خاصی جهت توزیع آب برای گیاه کرد. در سال 1959 اسمیچا بلس و کیبوتز هاتزریم اولین نوع قطره چکان آبیاری قطره ای روی سطحی را تولید کردند.
البته طرح اولین قطره چکان چندین سال قبل از این توسط اسمیچا و پسرش یشایاهو تهیه شده بود. در این مدل از قطره چکانها به جای خروج آب از حفرههای کوچک، آب از خروجی بزرگتر و پهن تری خارج میشد که این امر باعث کاهش سرعت حرکت آب میشد. بعدها آبیاری قطره ای به سیستمهای متنوع تری مانند میکرو اسپریرها، بآبلر و مه پاشها که آب را به روشهای مختلفی توزیع میکنند توسعه پیدا کرد. که این روشها برای گیاهانی که نیاز به توزیع آب در محیط وسیع تری داشتند مورد استفاده قرار میگرفت. پس از آن روش آبیاری قطره ای زیرسطحی مورد بررسی قرار گرفت که در این روش لولههای آبده به طور دائمی یا موقت زیر خاک قرار میگیرند. این روش آبیاری بیشتر در مناطقی که با محدودیت منآبع آبی مواجه هستند و یا در مواردی که از آبهای با کیفیت پایین برای آبیاری استفاده میشود مشهور شد.
مزایای آبیاری قطره ای
سیستم آبیاری قطره ای نیز مانند هر سیستم دیگری مزایای سیستم آبیاری قطره ای میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- به دلیل کاربرد موضعی و کاهش میزان شسته شدن، تلفات کود و مواد مغذی به حداقل میرسد.
- اگر آب به درستی مدیریت شود بازده کاربرد آن بالا است.
- نیازی به تراز بودن مزرعه ندارد.
- مدیرت آب در مزارع با اشکال نامنظم آسانتر است.
- میتوان به صورت ایمن از آبهای بازیافتی غیرآشامیدنی استفاده کرد.
- اهمیت نوع خاک در میزان آبیاری کاهش پیدا میکند.
- فرسایش خاک کاهش پیدا میکند.
- رشد علف هرز کاهش پیدا میکند.
- توزیع آب یکنواخت است و با تنظیم شیر در هر خروجی قآبل تغییر است.
- هزینه نیروی کار از سایر روشهای آبیاری کمتر است.
- میتوان با حل کردن کود در آب تلفات کود را به حداقل رساند.
معایب آبیاری قطره ای
از معایب سیستم آبیاری قطره ای میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- هزینه اولیه میتواند بیشتر از روش آبیاری ثقلی یا بارانی باشد.
- نور خورشید میتواند روی لولهها اثر مخرب داشته باشد و عمر آنها را کاهش دهد.
- اگر آب به درستی تصفیه نشود باعث گرفتگی لولهها و قطره چکانها میشود.
- در سیستمهای آبیاری قطره ای زیرسطحی، شخص آبیاری کننده نمیتواند از صحت آبیاری مطلع شود.
تجهیزات آبیاری قطره ای
تجهیزات آبیاری قطره ای معمولاً شامل موارد زیر است:
- منبع آب
- ایستگاه کنترل مرکزی (شامل ایستگاه پمپاژ و ایستگاه فیلتراسیون) که خود ایستگاه پمپاژ شامل پمپ و متعلقات آن است.
ایستگاه فیلتراسیون آبیاری نیز از فیلتر سیکلون یا فیلتر شن (بسته به نوع منبع آب برداشتی، یکی از این دو نوع فیلتر استفاده میشود. فیلتر سیکلون یا هیدروسیکلون برای چاههای آب، و فیلتر شن برای استخرهای ذخیره آب میباشد)
- تانک کود
- فیلتر توری یا دیسکی
- لوله اصلی
- لوله آبرسانی
- لولههای جانبی یا لولههای فرعی (لاترالها)
- قطره چکان و اتصالات لازم
به دلیل نحوه خاص آب رسانی در سیستم آبیاری قطره ای، گاهی روشهای سنتی کوددهی غیرموثر هستند، به همین دلیل برخی اوقات در سیستمهای آبیاری قطره ای کودهای شیمیایی با آب آبیاری حل شده و به سیستم اعمال میشوند. به این روش کوددهی و آبرسانی همزمان شیمیاری یا آبیاری شیمیایی گفته میشود. در بعضی موارد تا ۹۵٪ صرفهجویی در مصرف کود گزارش شدهاست.
طرز کار شبکه آبیاری قطره ای
آب توسط پمپ از منبع آب به داخل شبکه پمپ شده و ضمن عبور از سیکلون، شن و مواد خارجی خیلی درشت آن تهنشین میشود. در صورتی که آب از فیلتر شن عبور داده شود، جلبکها و میکرو اورگانیزمهایی که ممکن است در اثر راکد ماندن آب در استخر به وجود آمده باشند، توسط این فیلتر گرفته شوند. سپس در فیلتر دیسکی یا توری بقیه مواد جامد معلق در آب گرفته میشود. بخشی از آب وارد تانک کود شده با حل مقداری کود در آب این محلول از انتهای دیگر تانک خارج و مجدداً وارد جریان اصلی آب میگردد تا به پای گیاه برسد. آب وارد لولههای توزیعکننده شده و در نهایت توسط قطره چکان پای گیاه ریخته میشود.
تجمع نمک در آبیاری قطره ای
آب آبیاری دارای مقداری نمک محلول در خود است که ممکن است موجب مسدود شدن مجرای قطره چکانها شود. گاهی نیز این نمکها همراه آب آبیاری وارد منطقه ریشه گیاه شده و زیان فراوانی به گیاه وارد میسازد.
برای شستوشوی این نمکها به دو روش عمل میکنند:
- در زمستان از آب رودخانهها یا جریانهای سطحی حاصله از بارندگی یا آبهای اضافی موجود در منطقه برای شستوشو استفاده میشود.
- هر دو سال یکبار زمینهای آبیاری قطره ای را با روش کرتی کشت و آبیاری میکنند.
اسیدشویی در آبیاری قطره ای
اسید در سیستمهای آبیاری به منظور شستشوی رسوبات تثبیت شده درون لولهها و قطره چکانها که ناشی از مواد شیمیایی محلول در آب آبیاری میباشد کاربردهای فراوانی دارد. این نوع رسوبات یا از آب آبیاری ناشی شده یا به دلیل بکارگیری و تزریق کودهای محلول نامرغوب در آب آبیاری به وجود میآید. جهت تزریق اسید به درون سیستم آبیاری همان لوازمی بکار میرود که در هنگام تزریق کود از آنها استفاده میشود.
اسیدهای مناسب جهت شستشوی سیستم به شرح زیر میباشد:
- اسید هیدروکلریک
- اسید سولفوریک
- اسید فسفریک
روش های آبیاری قطره ای
روشهای آبیاری قطره ای با توجه به موارد زیرانجام میشود:
- متناسب با شرایط منطقه
- نتایج آزمایشات آب و خاک
- الگوی کشت محصول
- شرایط اقلیمی منطقه
در ادامه انواع روشهای آبیاری قطره ای معرفی میشود.
آرایش یک طرفه
در این شیوه آب به وسیله یک خط لوله آبیاری یا لوله آبیاری ۱۶ میلی متری که قطره چکانهایی با فواصل مشخص بر روی آن یا داخل آن تعبیه شده است، به پای درخت یا گیاه میرسد.
به این شکل که لوله را از یک طرف درختان و یا بوتهها عبور میدهند. برای هر ردیف کشت یک لوله فرعی نصب میشود که دارای قطره چکانهایی با فاصلههای مساوی هستند.
روشهای آبیاری قطره ای به وسیله آرایش ردیفی بیشتر برای کشت محصولات ردیفی و گیاهان یک ساله که به یک نوار مرطوب در طول ردیف کشت احتیاج دارند، مناسب است. علاوه بر این برای استفاده از این روش بهتر است فاصله کشت درختان یا بوتهها از یکدیگر کمتر از 2.5 متر باشد.
آرایش دو ردیفه
در این شیوه از دو خط لوله یا لوله آبیاری ۱۶ میلی متری که قطره چکانهایی بر روی آن یا داخل آن تعبیه شده است، برای رساندن آب به پای گیاهان و درختان استفاده میشود. از دو طرف ردیف کشت دو لوله فرعی عبور داده میشود.
این نوع آرایش و آبیاری قطره ای درختان و محصولات بیشتر در باغهایی با درختان کهنسال که از ریشههایی توسعه یافته و پراکنده برخوردار هستند، استفاده میشود. زیرا به صورت معمول این گونه درختان دارای نیاز آبی بیشتری هستند.
علاوه بر این فاصله کشت گیاهان از یکدیگر در هنگام آبیاری با آرایش دو ردیفه، باید کمتر از سه متر باشد.
آرایش لوپ یا حلقه ای
در این روش آبیاری قطره ای از یک طرف ردیف گیاهان و درختان یک عدد خط لوله ۱۶ میلی متری عبور داده میشود. بعد از اینکه این خط لوله به پای گیاهان و درختان رسید، با استفاده از یک سه راه فشاری 16 میلی متری یک خط لوله 16 میلی متری دیگر به خط لوله قبلی انشعآب داده میشود.
در آبیاری قطره ای با آرایش لوپ یا حلقهای آب مورد نیاز گیاهان و درختان از طریق قطره چکانهایی که بر روی لوله لوپ یا داخل آن تعبیه شده اند، به پای گیاه میرسد.
از این شیوه آبیاری میتوان جهت کشت درختان جوان تا مسن که فاصله آنها از یک دیگر بیشتر از 4 متر است، استفاده کرد. برای آبیاری درختان جوان از تعداد قطره چکانهای کمتری استفاده میشود و با رشد درختان تعداد قطره چکانها افزایش مییآبد.
آبیاری قطره ای زیر سطحی
روش آبیاری قطره ای زیر سطحی شباهت بسیار زیادی به آبیاری با آرایش دو ردیفه دارد با این تفاوت که در این شیوه مقداری از خاک اطراف گیاه برداشته میشود و لوله در زیر خاک قرار داده میشود.
بر این اساس دو طرف ردیف درختان تا عمق حدوداً ۴۰ سانتی متر کنده میشود و خط لوله ۱۶ میلیمتری دریپردار درون آن قرار داده میشود. آب مورد نیاز گیاه نیز از طریق قطره چکانهای مخصوصی که در لوله لترال کارگذاری شده است به گیاه منتقل میشود.
این شیوه آبیاری قطره ای امروزه از محبوبیت بالایی نزد کشاورزان برای کشت گیاهان ردیفی برخوردار است و به یکی از روشهای مناسب برای مدیریت ریشه گیاه تبدیل شده است.
در این شیوه تاج گیاهان در قسمت انتهایی مکان مرطوب شده از سطح خاک قرار میگیرد و نیاز آبی ریشه گیاه به صورت کامل رفع میشود. به همین دلیل از روش قطره ای زیر سطحی بیشتر در مناطقی استفاده میشود که منآبع آبی محدودی دارند.
آبیاری قطره ای سفالی یا کوزهای
این شیوه آبیاری موضعی شباهت زیادی به روشهای آبیاری قطره ای یک ردیفه یا دو ردیف دارد و لولههای لترال در سطح خاک یا کمی زیر خاک قرار میگیرند. برای آبیاری درختان از یک طرف یا دو طرف گیاهان و درختان یک یا دو عدد خط لوله ۱۶ میلی متری عبور داده میشود.
برای آبیاری قطره ای به شیوه سفالی یا کوزهای به جای استفاده از قطره چکان، از سفال یا کوزههای خاصی با طول تقریبی ۱۵ تا ۲۵ سانتی متر و قطر تقریبی ۵ تا ۱۰ سانتی متری استفاده میشود.
این کوزهها یا سفالها در عمق تقریبی ۴۰ سانتی متری خاک قرار داده میشوند و دور تا دور آن شن ریز ریخته میشود و آب مورد نیاز گیاه را به وسیله تراوش آب از خود تامین میکنند.
به صورت معمول برای متصل کردن دهانه ورودی این سفالها به خطوط لوله لترال از یک سه راهی فشاری 16 میلی متری استفاده میشود.
آبیاری قطره ای به روش نواری یا تیپ
در این شیوه آبیاری موضعی قطره ای بر خلاف دیگر روشهای قطره ای، به جای لوله ۱۶ میلی متری معمولی از نوارهایی استفاده میشود که ضخامت کمتری دارند. این لولهها که جنس آنها از پلاستیک ترکیبی است در اصطلاح نوار تیپ نامیده میشوند.
قطره چکانها یا سوراخهای تعبیه شده بر روی این لوله نواری شکل به صورت یکنواخت و با فاصله نزدیک به یکدیگر قرار گرفته اند. به همین دلیل لولههای به کار گرفته شده در سیستم آبیاری نواری از انعطاف پذیری بسیار بالاتری در مقایسه با دیگر شیوههای آبیاری برخوردار هستند.
روشهای آبیاری قطره ای نواری یا تیپ بیشتر برای کشت گیاهان یک ساله، ردیفی و بوته ای نظیر انواع صیفی جات استفاده میشود که با فواصل کم کشت میشوند. نوار آبیاری دارای سه مدل میباشد.
- نوار تیپ قطره ای بغل دوخت
- نوار تیپ پلاک دار
- نوار تیپ وسط دوخت
آبیاری بابلر
پخش آب بر سطح خاک به صورت جریان باریک یا فواره از سوراخی با دبی بیشتر از آبدهی آبیاری قطره ای یا زیر بستری انجام میشود.دبی قطره چکان در این آبیاری از سرعت نفوذ نهایی خاک بیشتر است و ایجاد یک حوضچه برای نگهداری یا کنترل پخش آب ضروری میباشد .
سیستم آبیاری بآبلر شبیه به سیستم آبیاری موضعی بوده با این تفاوت که در این سیستم از قطره چکان استفاده نمیگردد و پاشندهای خاص با دبی حدود حداکثر 100 لیتر درساعت و بالاتر بهره گرفته میشود.این سیستم به فیلتراسیون با دقت بالا نیازی نداشته و بیشتر مناسب کشاورزانی میباشد که منآبع آبی آنها از کیفیت مطلوب برخوردار نبوده و یا دارای حقآبه میباشند.
آبیاری زیرسطحی
لولهها در زیر زمین قرار میگیرند که آب از آن خارج شده و جذب خاک میشود و به این ترتیب برای شخم و تردد در زمین مشکلی نداریم. عیب این سیستم در این است که لوله بوسیله حیوانات جونده خورده شده آب داخل مزرعه هدر میرود و ما از آن اطلاعی نداریم.
آبیاری با مه پاش
پخش آب به وسیله یک اسپری با مه پاش کوچک بر سطح خاک به آبیاری اسپری معروف است.
آبیاری میکرو جت
در این سیستم شعاع پوشش کم بوده . نیاز آبی درختان در اطراف آنها تأمین میگردد. اجزاء این سیستم شامل خطوط آب رسان اصلی و فرعی (جنس آنها از لوله پلی اتیلن سخت (H.D) و پاشنده میکرو جت و ایستگاه پمپاژ و فیلتراسیون مربوطه است .راندمان آبیاری این سیستم از سیستم آبیاری موضعی یک یا چند ردیفه کمتر بوده و در بعضی از موارد از این سیستم علاوه بر تأمین نیاز آبی گیاه جهت کنترل درجه حرارت داخل باغ نیز استفاده میگردد.
آبیاری موضعی ثقلی کم فشار
در این سیستم قطره چکانها به شکلی ساخته شده اند که نیازی نیست آب با فشار داخل لوله وارد شود و مخزن هوایی احداث میشود و تحت نیروی ثقل و شیب زمین آب به داخل شبکه هدایت میشود.
انواع لوله های آبیاری قطره ای
لوله ماکارونی (اسپاگتی)
لوله ماکارونی یا اسپاگتی یکی از لولههایی است که بسیار مورد استفاده قرار میگیرد. این لوله علاوه بر اینکه در سیستمهای آبیاری مخصوصا سیستم آبیاری قطره ای و آبیاری مهپاش کاربرد فراوانی دارد در زمینههای دیگر نیز بسیار مورد استفاده قرار میگیرد.
در آبیاری قطره ای از لوله ماکارونی میتوان برای نصب قطره چکانها استفاده کرد.
این لوله در سایز ۴ و ۵ و ۶ میلیمتر در بازار موجود میباشد. این لوله بیشتر بر روی قطره چکانها نصب میگردد و در فضای سبز شهر (شهرداری ها) جهت هدایت آب خروجی قطره چکان به سطح زمین کاربرد دارد. کاربرد دیگر آن در گلخانه های هیدروپونیک میباشد.
لوله دریپردار
در انواع آبیاری قطره ای (روسطحی و زیرسطحی)، از لوله لودن (سایز 16 یا 20 میلیمتر) و قطره چکان استفاده میشود. لوله قطره چکاندار در واقع ترکیب این دو محصول است. بدین صورت که در کارخانه و هنگام تولید، قطره چکان در فواصل مشخص (مثلاً هر 50 سانتیمتر) داخل لوله قطره ای کار گذاشته میشود. این قطره چکانها به شکل استوانه و یا تخت (پلاک) میباشند.
فواصل معمول بین دریپرها در لوله قطره چکان دار به این صورت است: 15، 20، 25، 30، 40، 50، 60، 75، 100 سانتیمتر. و در موارد خاص که متراژ تولید نیز بالا باشد (بالاتر از 200 هزار متر) ممکن است فواصل دیگری بنا به نیاز مصرفکننده نیز انتخآب شود.
لوله آبیاری قطره ای اسفنجی (تراوا)
این نمونه از انواع لولههای آبیاری کشاورزی ،از یک ماده اسفنج مانند ساخته شده است که آب از آن به بیرون چکه میکند و زمین اطرافش را خیس یا آبیاری میکند. اگر گیاهان شما نزدیک به هم هستند، لوله آبیاری قطره ای اسفنجی میتواند یک انتخآب عالی برای شما باشد.