آشنائی با سیستمهای آبیاری تحت فشار

چکیده:

باتوجه به کمبود نزولات آسمانی درکشورمان وعدم توزیع مناسب‌زمانی ومکانی بارشها، همچنین بروز خشکسالی‌های متعدد در بیست سال اخیر، ضرورت تبدیل روشهای آبیاری سنتی به روشهای  نوین آبیاری از جمله آبیاری بارانی و قطره‌ای بیش از پیش احساس می شود. در سالهای اخیر در سایه عنایت ویژه دولت سیستم‌های آبیاری تحت فشار در کشور ما مورد توجه قرار گرفته و توسعه پیدا کرده است ولی با نگاه به حجم تسهیلات و سرمایه‌گذاریهای اختصاص داده شده چنانچه انتظارمی‌رفت توسعه آن سیستم ها خصوصاً در بعضی از مناطق کشور با پیشرفت مواجه نشده است چنانچه در بعضی از موارد بعد از سرمایه‌گذاری انجام شده نه تنها باعث توسعه کشاورزی نشده بلکه یک بار مالی عظیمی نیز برای زارع ببار آورده است.برای همین درتوسعه این روش ها  بایستی نگاه علمی وتحقیقاتی داشته باشیم تاحاصل سرمایه گذاریها صرفه جویی درمصرف آب وبالارفتن تولیدات کشاورزی باشدالبته باید درنظر داشته باشیم که چاره ای جز تغییر روش های سنتی آبیاری نداریم   زیرا با گذشت زمان و با توجه به کمبود منابع آب و مشکل کم آبی روشهای آبیاری تحت فشار ناگزیر بایستی جایگزین روشهای آبیاری سطحی یا سنتی شود

واژه های کلیدی: آبیاری ،تحت فشار،بارانی وقطره ای

مقدمه:

پدیده رشد جمعیت در کشورهای در حال توسعه و تنوع مواد غذایی و مصرف بالای آن در  کشورهای پیشرفته باعث شده است که نیاز تقاضای جهانی به غذا به میزان که در تاریخ سابقه نداشته افزایش یابد. در سالهای گذشته افزایش تولید محصولات زراعی اکثراً از طریق افزایش و توسعه سطح زیر کشت انجام می گرفته است ولی در سالهای اخیر قسمت اعظم افزایش تولید متکی بر افزایش تولید محصول در واحد سطح بوده است.یکی از مهمترین محدودیت ها برای توسعه بخش کشاورزی آب است  و از جمله فاکتورهای مهم در بالا بردن تولید در واحد سطح استفاده صحیح ازاین ماده حیاتی             می باشد.با توجه به کمبود بارندگی در کشور ما (3/1 متوسط جهان )لازم است حداکثر استفاده از منابع محدود آب صورت پذیرد .با توجه به اهمیت آب برای کشاورزی بایستی با دقت بیشتر از   بهترین روش های آبیاری که بتوان به وسیله آن با آب کم مساحت بیشتری از زمین های کشاورزی    را آبیاری کرد و با مقدار کم آب بیشترین محصول را به دست آورد استفاده نمود.

با توجه به عمومیت کاربرد روش های آبیاری سنتی در کشور ما و پایین بودن راندمان کاربرد آب     در این روش ها برای اینکه به اهداف خود در جهت توسعه کشاورزی و بالا بردن میزان تولیدات کشاورزی دست یابیم بالاجبار بایستی از روش های نوین آبیاری (تحت فشار)استفاده نماییم.در     روش های آبیاری تحت فشار ،آب ابتدا به وسیله نیروی پمپ تحت فشار قرار گرفته سپس به صورت قطره ای یا بارانی برای آبیاری استفاده  می شود .با توجه به راندمان بالای این روش ها در کنار سایر مزایای آن می توانیم از آب محدود موجود سطح بیشتری را کشت کرده و با بالا بردن کارآیی  مصرف آب از طرف دیگر تولیدات کشاورزی خود را افزایش دهیم .البته بایستی در انتخاب روش آبیاری مواظب بود تا به قولی از چاله به چاه نیافتیم بلکه بایستی قبل از انتخاب و اجرای روش      آبیاری تحت فشار ملاحظات لازم را از نظر فنی ،اقتصادی ،اجتماعی و … به عمل آورد تا بعداً دچار مشکل نشویم.

مواد وروشها:

تعریف آبیاری:

آبیاری در فرهنگ ها به عنوان افزایش مصنوعی آب به زمین (به وسیله نهرها ، جویها ،لوله ها یا غرقاب کردن)برای تامین رطوبت مورد نیاز رشد گیاه تعریف می شود.

نیاز آبیاری :

به مقدار آبی گفته می شود که به صورت آبیاری به زمین داده می شود تا گیاه با حداکثر توان خود رشد نموده و تولید محصول نماید بخشی از این نیاز ممکن است از طریق باران های موثر تامین شود   از طرف دیگر علاوه بر نیاز گیاه باید مقداری آب اضافی نیز داده شود تا نمک های اضافی از منطقه ریشه شسته شود.

شرایط اساسی انتخاب روش های آبیاری :

1- خصوصیات خاک                            6-منابع مالی و توان اقتصادی و توجیه اقتصادی روش ها

2-پستی و بلندی (توپوگرافی) و شیب زمین7-نیروی انسانی

3-شرایط آب و هوایی                          8-مقدار و کمیت آب قابل استفاده در آبیاری

4-منبع تامین آب                                9-روش های آبیاری معمول منطقه

5-نوع محصول زراعی                       10-سطح اطلاعات و امکانات فنی و مسایل اجتماعی و…

روش های آبیاری ؛

الف -آبیاری سطحی (سنتی):

آبیاری سطحی که به عنوان قدیمی ترین و معمولترین روش کاربرد آب در مزرعه می باشد از اهمیت کافی برخوردار بوده و به انواع مختلف تقسیم بندی می شود.

1-آبیاری کرتی (Basin Irrigation)

2-آبیاری نواری (Border Irrigation)

3-آبیاری جوی پشته ای یا ردیفی (‍Furrow Irrigation)

روش آبیاری سطحی جوی وپشته ای(فارو)

ب-آبیاری تحت فشار (نوین):

1-آبیاری بارانی :

عبارت از روشی است که در آن آب در لوله هایی در مزرعه جریان پیدا کرده سپس وارد قسمتی       به نام آبپاش می شود در موقع خروج از آن قطرات آب در هوا پخش می شود و به صورت باران به روی خاک می ریزد.آبیاری بارانی دارای روش ها  و دستگاه های مختلفی می باشدکه با توجه به وضعیت اقتصادی ،پستی و بلندی زمین ،وجود و یا عدم وجود نیروی انسانی لازم و مقدار آب مورد نیاز انواع سیستم های آبیاری بارانی طراحی و اجرا می شود.

1-1:روش کلاسیک

این روش رابرای آبیاری انواع گیاهان زراعی در زمین های شیب دار ،هموار،ناهموارو خاک های     شنی و رسی می توان استفاده کرد.کلاسیک ثابت ،متحرک و نیمه متحرک انواع مختلف این        روش ها می باشدکه اساس کار آنها یکسان می باشد.در این روش آب به وسیله پمپ از منبع آب (مخزن ،استخر،چاه و رودخانه)وارد لوله های اصلی و سپس بالها شده و از طریق آبپاش ها به     صورت قطره های بسیار ریز و یکنواخت بر روی مزرعه پاشیده می شود.

1-2:روش دستگاه آبیاری غلطان (ویلمو)

با توجه به مشکل حمل و نقل لو له های بلند آبیاری و  باز کردن قطعات و جابجایی آنها سیستم    ویلمو با هدف آسان تر کردن جابجایی لوله های آبیاری طراحی و ساخته شد .جابجایی دستگاه   توسط موتوری که در وسط بالهای دستگاه نصب شده است انجام می گیرد.بالهای دستگاه شامل تعدادی لوله و چرخ است که معمولاً از جنس آلومینیوم می باشد.بال دستگاه علاوه بر انتقال آب  مورد نیاز به آبپاش ها محور حرکت چرخ ها را نیز بر عهده دارد.این روش در شرایط ذیل قابل استفاده است.

-  مزارعی که نسبتاً هموار باشد(حداکثر شیب 5-3 درصد).

-  مزارعی که ارتفاع گیاهان آن حداکثر به یک متر می رسند.

-  در مزارعی که در مسیر حرکت دستگاه مانعی وجود نداشته باشد.

دستگاه آبیاری بارانی غلطان                  دستگاه آبیاری بارانی کلاسیک

1-3:روش دستگاه آبیاری بارانی قرقره ای

دستگاه آبیاری بارانی قرقره ای برای آبیاری گیاهان کوتاه و بلند در زمین های رسی و شنی هموار و ناهموار استفاده می شود.این دستگاه ماشین هایی هستند که در طول یک نوار آبیاری نموده و     دستگاه آبپاش به وسیله یک لوله پلی اتیلن آبرسانی و کشیده می شود.این ماشین ها به صورت      مداوم اراضی مورد آبیاری را به شکل نوارهای به طول 300 متر و عرض 70 متر آبیاری می نمایند.در این سیستم آبیاری معمولاً از آبپاش های نوع گان استفاده می شود این آبپاش بر روی شاسی          چرخ دار یا روی کالسکه سوار می گردد.با توجه به جابجایی و تحرک سریع این دستگاه بیشتر    جهت انجام آبیاری تکمیلی در اراضی دیم و حاشیه رودخانه ها کاربرد دارد.

1-4:دستگاه آبیاری بارانی عقربه ای(سنتر پیوت)

سنتر پیوت سیستم آبیاری بارانی بوده که جهت آبیاری مزارع بزرگ و یکپارچه مورد استفاده قرار     می گیرد و از آن می توان برای آبیاری گیاهان ساقه کوتاه و بلند و در زمین های هموار و نسبتاً   ناهموار استفاده کرد .این سیستم شامل یک بازوی حامل آبپاش ها می باشد که بر روی یک چرخ مستقر گردیده و حول یک نقطه مرکزی تحت اثر نیروی برق یا هیدرولیک می چرخند لذا زمین    تحت آبیاری این دستگاه به شکل دایره است .با توجه به طول بازو این دستگاه می تواند سطحی   معادل 10 تا 200 هکتار را آبیاری نماید .کاربرد این دستگاه در اراضی کوچک (کمتر از 40 هکتار )  از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد.

مزایای آبیاری بارانی

1-صرفه جویی در مصرف آب و افزایش راندمان تا 75 درصد

2-امکان آبیاری اراضی شیب دار (بدون نیاز به تسطیح)

3-آبیاری با منابع آبی کم (در آبیاری سطحی مقدور نمی باشد)

4-امکان آبیاری در خاکهای کم عمق (به علت خاک کم عمق امکان تسطیح وجود ندارد)

5-جلوگیری از رواناب و فرسایش خاک

6-توزیع به موقع و به اندازه و یکنواخت آب و کود وسم

7-افزایش عملکرد محصول و یهیود کیفیت آن

8-قابل اندازه گیری بودن دقیق مقدار آب مصرفی

9-نیاز کمتر به نیروی انسانی

10-قابل استفاده بودن در اهداف دیگر(مثل جلوگیری از یخبندان ،سرمازدگی درختان ،خنک کردن  محیط گیاه در هوای گرم )

دستگاه آبیاری بارانی عقر به ای            دستگاه آبیاری بارانی قرقره ای

2-آبیاری قطره ای

آبیاری قطره ای عبارت است از روشی که طی آن آب با فشار کم از روزنه یا قطره چکان از شبکه خارج و به صورت قطره ای پایی بوته یا درخت ریخته می شود.فشار لازم در این سیستم به وسیله   پمپ یا اختلاف ارتفاع تامین می شود.این سیستم شامل قسمت های مختلف از جمله قسمت تامین  فشار و کنترل مرکزی (پمپ ،دستگاه های تصفیه آب شامل سیکلون و فیلتر شنی،مخزن کودوموادشیمیایی)  لوله های اصلی و فرعی و قطره چکان ها می باشد.در این روش ها این امکان به وجود می آیدتا عمل آبیاری تا حد رفع نیاز آبی گیاه انجام شود و به میزان زیادی از اتلاف آب به صورت نفوذ عمقی ،ایجاد رواناب و تبخیر کاسته می شود.این روش بیشتر در باغات مورد استفاده   قرار می گیرد ولی اخیراً روشی از این سیستم به نام سیستم تیپ برای گیاهان ردیفی از جمله    چغندرقند ،ذرت و حتی پنبه مورد استفاده قرار گرفته و در کشور ما نیز به صورت موفقیت آمیزی توسعه پیدا کرده است.

مزایای آبیاری قطره ای

1-صرفه جویی در مصرف آ ب و افزایش راندمان تا 90 درصد

2-افزایش عملکرد محصول

3-نیاز کمتر به نیروی انسانی

4-قابل اتوماتیک بودن سیستم آبیاری

5-از بین رفتن مشکلات علف هرز مزرعه و هزینه مبارزه با آن

6-توزیع به موقع و به اندازه آب و کود

7-بهبود کیفیت محصول و بازار پسندی آن

8-عدم نیاز به تسطیح

آبیاری قطره ای  نوع تیپ (گیاه ذرت)               آبیاری قطره ای(گیاه هندوانه)

3-آبیاری زیرزمینی

در سالهای اخیر انتقال آبیاری کشاورزی از سطحی به زیرزمینی و استفاده از لوله های تراوش کننده بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است .در این روش لوله های تراوا در زیرزمین در ناحیه ریشه قرار می گیرند و توسط این لوله های زیرزمینی تراوا آب و کود و سم و اکسیژن مستقیماً در اختیار ریشه گیاه قرار می گیرد.کل سیستم مانند روش آبیاری قطره ای است منتها در این روش به جای لاترالهای حامل قطره چکان ها یا روزنه ها لوله های تراوا (تراوش کننده)در زیر زمین و در ناحیه ریشه گیاه    قرار می گیرند.

به خاطر مزایای زیاد این سیستم در سالهای اخیر گرایش فوق العاده ای به این سیستم مشاهده می شودکه مسلماً روند این توسعه ادامه خواهد یافت. بطوریکه گفته می شود آینده کشاورزی در تصرف آبیاریهای زیر زمینی خواهد بود.

مزایای آبیاری زیرزمینی

1-صرفه جویی در مصرف آب

2-افزایش محصول (تا دو سه برابر گزارش شده است)

3-صرفه جویی در مصرف کود و سم (صرفه جویی تا 50%)

4-صرفه جویی در مصرف انرژی (0/6 تا0/8 بار)

5-عدم نیاز به تسطیح

6-از بین رفتن تدریجی علف های هرز در باغات

7-قابل اجرا بودن در باغات و حتی در گلدان های منزل

8-جلوگیری از شیوع آفات

9-کاهش آلودگی زیست محیطی

10-عدم مزاحمت برای ماشین آلات و کارگران

11-مصونیت لوله های تراوا از گرما و سرما

12-مصونیت از آسیب و سرقت

13-قابل کنترل اتوماتیک

توصیه ها جهت روند بهتراجرای سیستم های تحت فشار:

1-ضرورت توسعه روش های آبیاری تحت فشار :

توسعه اراضی آبی کشور با توجه به کمبود منابع آب موجود جز از طریق صرفه جویی در مصرف   آ‌ب موجود امکان پذیر نمی باشد.افزایش سطح زیرکشت از طریق صرفه جویی در مصرف آب و    بالا بردن راندمان آبیاری می تواند مورد توجه قرار گیرد .کنترل آب ،صرفه جویی و بالا بردن    راندمان آبیاری در روش های سنتی موجود ،نیاز به صرف وقت و هزینه زیادی دارد.در این شرایط بهترین گزینه بالا بردن راندمان آبیاری از طریق تبدیل در روشهای آبیاری سطحی به آبیاری تحت  فشار  می باشد.اجرای این روش ها با ملاحظات لازم و مدیریت مناسب می تواند باعث افزایش  راندمان آبیاری و تولید محصولات بیشتر شود.

درست است که آبیاری تحت فشار باعث افزایش راندمان می شود ولی باید توجه داشت که در هر شرایطی نباید این روش ها را توصیه کرد و در صورتیکه آبیاری سطحی موجود بتواند از تلفات جلوگیری کند هیچ توجیهی برای تغییر روش ها وجود ندارد.

هدف از تغییر روش آبیاری بهبود وضعیت آبیاری می باشد که این تغییر نباید بدون مطالعه و بررسی انجام گیرد چرا که در صورتیکه تغییر نامناسب باشد اثرات سوء و ترویج بد روش های  جدید را به دنبال خواهد داشت که ضربه سختی بر پیکره رو به رشد این روش ها در کشور خواهد زد.در شرایط فعلی با توجه به اینکه چند سال از توسعه این روش ها در کشور می گذرد بایستی با ارزیابی و بررسی (بهره برداری ، فنی ، اجتماعی …)طرح های اجرا شده ،درجه موفقیت آنها در هر منطقه تعیین و راههای بالا بردن کیفیت روش های اجرا شده و راهکارهای توسعه طرح های جدید را تعیین نمود.

2- مراحل توسعه آبیاری تحت فشار :

1.        1.         بررسی وضعیت موجود

2.        2.         بررسی و ارزیابی طرح های اجرا شده در سال های اخیر

3.        3.         ارائه الگوی طراحی منطقه با توجه به طرح های اجرا شده و ارزیابی شده

4.        4.         اصلاح روش های اجرایی و ارائه راه حل برای تسریع روند توسعه

5.        5.         مطالعه و تحقیق روی روش های جدیدتر آبیاری تحت فشار و سازگار با شرایط اقلیمی مناطق مختلف

6.        6.         اجرای طرح های الگوی روش های نوین آبیاری تحت فشار در مناطق مختلف

7.        7.         ارائه طرح های مدیریتی و بهره برداری مناسب برای افزایش راندمانهای آبیاری

8.        8.         مطالعات اجتماعی و فرهنگی و آماده کردن زمینه پذیرش سیستم توسط زارعین منطقه

3- مراحل دستیابی به یک سیستم موفق در سطح مزرعه:

الف-طراحی :

1 –مطالعات اولیه شامل ؛

1.        1.         تهیه نقشه توپوگرافی با مقیاس های مناسب

2.        2.         تهیه اطلاعات مربوط به خاک (بافت ، ظرفیت مزرعه ای و نفوذپذیری خاک)

3.        3.         حداکثر ظرفیت نفوذپذیری در خاک

4.        4.         سرعت نفوذ آب در خاک

5.        5.         تعیین فاصله آبیاری

6.        6.         نیاز خالص و ناخالص آبیاری

7.        7.         ظرفیت سیستم

2 –طراحی روش آبیاری:

1.        1.         تعیین و طراحی نوع سیستم

2.        2.         تعیین بهترین آرایش لوله ها و آبپاش ها

3.        3.         طراحی لوله های جانبی (جنس ،قطر ،فشار…)

4.        4.         طراحی ایستگاه پمپاژ

ب-اجراء

اجرای یک سیستم آبیاری مهمترین قسمت به شمار می رود.در صورتیکه اصول بنیادی در طراحی در نظر گرفته شود بایسنی طرح را طبق نقشه طرح اجرا کرد و در اجرا از وسایل و تجهیزات  مناسب و استاندارد استفاده نمود.

ج-ارزیابی و مدیریت سیستم

بعد از اینکه در یک مزرعه آبیاری تحت فشار طراحی و اجرا گردید بایستی در اولین فصل کار در مزرعه ارزیابی به عمل آیدتا نقاط ضعف آبیاری مشخص و نسبت به رفع آن اقدام گردد.

توسعه کمی و کیفی آبیاری تحت فشار بستگی به این دارد که طرح های اجرا شده به صورت  اصولی به انجام برسدو سیاست کلی بر مبنای اصول علمی استوار گردد.

نکته آخر اینکه در صورتی می توان حداکثر استفاده از منابع محدود آب به عمل آورد که  طرح های در نظر گرفته شده در این زمینه با شرایط موجود منطقه و پارامترهای لازم جهت طراحی تطبیق داده شوند و این امر به جز با انجام تحقیقات در موارد فوق امکان پذیر نخواهد بود.

منابع:

1.        1.         ابریشمی .م  و علیزاده .ا. 1372 ،آبیاری بارانی .انتشارات آستان قدس رضوی

2.        2.         ابراهیمی .م .1376 .روش های طراحی سیستم های آبیاری تحت فشار.انتشارات معاونت زیربنایی وزرات کشاورزی

3.        3.     بی نام. 1376 .شناخت و کاربرد دستگاه آبیاری بارانی .انتشارات دفتر توسعه برنامه های ترویجی و مشارکت فنی وزارت جهاد کشاورزی

4.        4.     بی نام. 1376 .شناخت و کاربرد دستگاه آبیاری قطره ای  .انتشارات دفتر توسعه برنامه های ترویجی و مشارکت فنی وزارت جهاد کشاورزی

5.        5.     سلطانزاده .ح. 1372 .ارزیابی و مقایسه روش های مختلف طراحی آبیاری شیاری و انتخاب روش بهینه .گزارش پژوهشی سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی .نشریه شماره 10.

6.        6.         علیزاده .ا. و .ضیابان .ح .1369 .آبیاری قطره ای .انتشارات آستان قدس رضوی

7.        7.         علیزاده .ا .1374 .اصول طراحی سیستم های آبیاری .آستان قدس رضوی