تأمین آب به یکی از اصلیترین دغدغه کشاورزان در سرتاسر جهان تبدیل شده است. از خشکسالیهای طولانیمدت در ایران و جنوب اروپا تا کاهش جریان رودخانهها در غرب ایالات متحده، کشاورزان در همهجا مجبورند با منابع کمتر، کار بیشتری انجام دهند.
فهرست مطالب
این خطرات از جمله واقعیتهایی هستند که روشهای سنتی آبیاری قادر به پاسخگویی به آنها نیستند. نظارت دستی و برنامههای زمانبندی ثابت، فضای زیادی برای اشتباهات پرهزینه باقی میگذارند. آبیاری بیش از حد باعث هدررفت منابع و شستشوی مواد مغذی میشود و آبیاری ناکافی به کاهش بازدهی محصول منجر میگردد.
نقش سیستمهای مدرن آبیاری امروزه پررنگتر از همیشه است. این سیستمها با واکنش به شرایط واقعی مزرعه و یکپارچهشدن با دادههای خاک، هوا و محصول به کشاورزان کمک میکنند تا کنترل اوضاع را در دست بگیرند و هدررفت را کاهش دهند. همچنین استفاده از سیستمهای مدرن آبیاری بازدهی محصول را بهبود میبخشد.
در ادامه، پرکاربردترین سیستمهای مدرن آبیاری و موارد کاربر آنها را با هم بررسی خواهیم کرد.
روش آبیاری قطرهای از خروجیهای کمفشار برای رساندن مستقیم آب به پایه هر گیاه استفاده میکند. بازده این روش اغلب بالای ۹۰ درصد است و تبخیر و روانآب بسیار کمی تولید میکند. سیستمهای مدرن آبیاری قطرهای برای مناطق درگیر با کمبود آب ایدهآل هستند و بهطور گسترده برای محصولات باارزش و تخصصی مانند گوجهفرنگی، توتفرنگی و مرکبات استفاده میشوند. مطالعات نشان دادهاند که آبیاری قطرهای میتواند همراه با کوددهی محلول هم عملکرد محصول را بهبود بخشد و هم شستشوی کود را کاهش دهد. بااینحال، در این روش برای جلوگیری از گرفتگی به فیلترگذاری و نگهداری منظم نیاز است.
موارد کاربرد: در باغهای دائمی، گلخانهها و مزارع سبزیجات یا جایی که محدودیتهای آب شدید است و حاشیه سود محصولات سرمایهگذاری دقیق را توجیه میکند.
در روش آبیاری بارانی آب از طریق لولهها و نازلهای تحتفشار توزیع میشود و نسبت به روشهای سطحی انعطافپذیری بیشتری دارد. سیستمهای مرکزی چرخان و خطی بهویژه در میان غرب آمریکا برای محصولاتی مانند ذرت، گندم و سویا محبوب هستند.
اگرچه بازده آبیاری بارانی معمولاً ۷۰ تا ۸۵ درصد است و کمتر از روش آبیاری قطرهای ارزیابی میشود، اما میتواند با نیروی کار کمتر مناطق وسیع را پوشش دهد. از دست رفتن آب بر اثر تبخیر در این روش یک نگرانی است، بهویژه در شرایط گرم و با وزش باد، اما پیشرفتهای اخیر مانند نازلهای کمفشار و لولههای قطرهای به بهبود مصرف آب کمک میکنند.
موارد کاربرد: آبیاری بارانی برای مزارع وسیع با زمین یکنواخت و دسترسی به منابع آب متوسط مناسب است، بهویژه در مناطقی که زیرساخت انرژی توسعهیافته دارند.
برخلاف آبیاری قطرهای سطحی، در آبیاری قطرهای زیرسطحی خطوط قطرهای در ناحیه ریشه و معمولاً در عمق ۲۰ تا ۴۰ سانتیمتری دفن میشوند. روش آبیاری قطرهای زیرسطحی تبخیر سطحی را از بین میبرد و از رشد علفهای هرز جلوگیری میکند، بنابراین از نظر مصرف آب بسیار کارآمد است. این روش برای خاکهای شنی و محصولاتی با ریشههای عمیق مانند پنبه یا یونجه مناسب است. اگرچه نصب این سیستم پرهزینه است، اما صرفهجویی طولانیمدت در مصرف آب و بهبود عملکرد محصول اغلب سرمایهگذاری را توجیه میکند.
موارد کاربرد: استفاده از آبیاری قطرهای زیرسطحی در محصولات دائمی با ارزش بالا و در مناطق شنی یا با تبخیر زیاد رایج است. همچنین در جایی که به حداکثر رساندن بهرهوری ناحیه ریشه اهمیت دارد میتوان از این روش استفاده کرد.
در سیستمهای مدرن با استفاده از حسگرها، اتوماسیون و دادههای هواشناسی، آبیاری بر اساس شرایط واقعی مزرعه بهجای تقویمهای ثابت انجام میشود. یکپارچهشدن با زیرساختهای موجود، سیستمهای آبیاری هوشمند زمان و حجم آبیاری را بهینه میکند. سیستمهای هوشمند در آزمایشها توانستهاند مصرف آب را ۲۰ تا ۳۰ درصد کاهش داده و بازدهی محصول را حفظ کنند یا افزایش دهند.
موارد کاربرد: ایدهآل برای مزارعی که چندین منطقه آبیاری را مدیریت میکنند، باید به مقامات آب گزارش دهند یا میخواهند بدون کاهش دقت آبیاری، نیروی کار را کاهش دهند.
اگرچه آبیاری جویبند بهعنوان یک روش قدیمی دیده میشود، اما هنوز در بیش از ۲۰ میلیون هکتار در ایالات متحده استفاده دارد. عملکرد این روش را میتوان با تراز لیزری، شیرهای جریان متناوب و سیستمهای لوله دروازهای بهطور قابلتوجهی بهبود داد.
تحقیقات نشان میدهند که سیستمهای جویبند میتوانند با طراحی مناسب بیش از ۶۰ درصد بازدهی داشته باشند. البته در این روش نیاز به نیروی کار همچنان بالاست. این روش به گرانش متکی است و در مناطقی که زمین اجازه میدهد و آب مناسب وجود دارد، مقرونبهصرفه است.
موارد کاربرد: برای محصولاتی مانند پنبه، چغندر قند و ذرت محبوب است، بهویژه در مناطقی که هزینه آب پایین و زمین گسترده است.
برای انتخاب سیستم آبیاری در ابتدا باید وضعیت زمین را ارزیابی کرد. نوع خاک، الگوهای زهکشی، میزان تابش آفتاب، گونههای گیاهی و فشار آب موجود، همگی بر عملکرد بهینه سیستمها اثر دارند. اهداف بلندمدت و زمان نگهداری را نیز باید درنظر گرفت. برخی از مالکان روشهای ساده را ترجیح میدهند حتی اگر مصرف آب بیشتر باشد، درحالیکه دیگران حداکثر کارایی را بدون توجه به پیچیدگی در اولویت قرار میدهند.
آزمایش خاک اطلاعات حیاتی درباره نرخهای زهکشی و ترکیب خاک فراهم میکند که بر عملکرد سیستم تأثیر دارند. خاکهای رسی به استراتژیهای متفاوتی نسبت به خاکهای شنی نیاز دارند و مناطق شیبدار چالشهای متفاوتی نسبت به زمینهای مسطح خواهند داشت. کنترلکنندههای هوشمند آبیاری با حسگرهای هوا و پایش رطوبت خاک میتوانند با تنظیمات خودکار بر اساس شرایط واقعی، مصرف آب را ۲۶ تا ۳۴ درصد کاهش دهند.
بسیاری از پروژههای موفق، ترکیبی از چند نوع سیستم را در مناطق مختلف بهکار میبرند. مناطق چمنی ممکن است از اسپرینکلر استفاده کنند، درحالیکه صاحبان باغات به سراغ استفاده از آبیاری قطرهای میروند و درختان از سیستمهای آبیاری تخصصی بهره میبرند.
