بررسی سیستم های آبیاری در کشاورزی

با توجه به آمارهای موجود بیشترین مصرف آب در بخش کشاورزی اتفاق می افتد. به دلیل رواج گسترده سیستم های آبیاری سنتی بخصوص آبیاری سطحی مانند کرتی باعث افزایش سطح تبخیر آب شده و زمینه را برای هدر رفت آب فراهم میکند.

انواع مختلف سیستم های آبیاری برای کشاورزی هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند و برخی از آنها برای برخی از محصولات کشاورزی مناسب تر از سایرین هستند. برای آشنایی با تکنیک‌های آبیاری درختان میوه و محصولات ردیفی، آبیاری قطره‌ای برای تاکستان‌ها و نحوه به حداکثر رساندن مصرف آب، ادامه مطلب را بخوانید.

مزایای آبیاری سطحی

مزیت اولیه آبیاری سطحی این است که نیاز به کمترین سرمایه گذاری و دانش فنی کم یا بدون نیاز دارد. همچنین این روش کم مصرف ترین روش در زمین های شیبدار است زیرا نیازی به پمپ های الکتریکی یا قطعات کارخانه ای ندارد. در جاهایی که خاک آزادانه زهکشی می‌کند، تکنیک های آبیاری سطحی ممکن است به بخشی از آب اجازه دهد تا به سفره های زیرزمینی بازگردد. در این حالت، ساختار خاک، ریشه ها و سنگ های زیرزمینی برای فیلتر کردن آب به طور طبیعی کار می‌کنند

معایب روش آبیاری سطحی

آبیاری سطحی پرمصرف ترین نوع سیستم آبیاری برای کشاورزی است، زیرا تنها درصد کمی از آب به ریشه می رسد در حالی که بقیه از طریق سیستم شیارها عبور می‌کند. اشباع موقت خاک توانایی خاک برای جذب آب را کاهش می‌دهد و کاربرد متناوب آب را به روشی بسیار کارآمدتری تبدیل می‌کند. عیب اصلی دیگر در مقایسه با آبیاری قطره ای در تاکستان، مزرعه یا باغ، پتانسیل آلودگی است. اگر منبع آب یا گیاهان در سربالایی آلوده یا بیمار باشند، این مشکلات ممکن است به گیاهان بقیه مزرعه سرایت کند.

Sprinkler Irrigation

دومین نوع سیستم آبیاری رایج برای کشاورزی، آبیاری بارانی است. در این روش از شیلنگ ها، لوله ها و سرهای آبپاشی تحت فشار برای اعمال آب به خاک از بالا به صورت دایره ای، مستطیلی یا جانبی استفاده می‌شود. از آنجایی که آب از بالا به پایین پاشیده می‌شود، آبیاری بارانی را می‌توان برای مناطق مسطح، موج دار یا شیب دار استفاده کرد که آن را به یکی از متنوع ترین انواع سیستم های آبیاری برای کشاورزی تبدیل می‌کند. همچنین استفاده از شیلنگ باعث می‌شود که آب قبل از استفاده فیلتر شود.

مزایای روش آبیاری بارانی , معایب 

آبیاری بارانی نسبت به آبیاری سطحی آب بسیار کمتری مصرف می‌کند و می‌تواند در زمین‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرد. پرورش دهنده همچنین می‌تواند سر آبپاش را طوری برنامه ریزی کند که در فواصل زمانی معین روشن و خاموش شود تا فیلتراسیون به حداکثر برسد و میزان آب مصرفی کاهش یابد. در حالی که آبپاش ها ممکن است برای آبیاری محصولات ردیفی مفید باشند، اما نوع آبیاری مفیدی برای درختان میوه نیستند زیرا تنه ها مسیر اسپری را مسدود می‌کنند. آبی که با آبیاری بارانی استفاده می‌شود نیز در برابر تبخیر بسیار آسیب پذیر است زیرا درصد زیادی از برگ ها می ریزد (و متعاقباً تبخیر می شود).

آبیاری به روش میکرو

آبیاری میکرو یا آبیاری قطره ای کارآمدترین نوع سیستم آبیاری برای کشاورزی است. با استفاده از شبکه پیچیده‌ای از شیلنگ‌ها، لوله‌ها، تایمرها و حتی حسگرها، آب مستقیماً به خاکی که ریشه‌های گیاهان بیشترین حضور را دارند، اعمال می‌شود. هنگامی که از سنسورها استفاده می‌شود، اطلاعات مربوط به سطح رطوبت در خاک به یک هاب مرکزی منتقل می‌شود که سپس پمپ ها را فعال یا خاموش می‌کند. این منجر به بالاترین دقت و کمترین مقدار مصرف آب می‌شود.

مزایای آبیاری به روش میکرو

آبیاری قطره ای در تاکستان یا باغ می‌تواند راندمان را در مقایسه با سیستم آبیاری حوضچه ای و شیاری به طور قابل توجهی افزایش دهد. همچنین از انتقال بیماری ها از گیاهی به گیاه دیگر جلوگیری می‌کند، زیرا آب مستقیماً به هر گیاه می رسد. اگر از کودهای مایع برای محصول استفاده شود، این مایعات را می‌توان به نسبت صحیح با آب آبیاری مخلوط کرد و در صورت نیاز مستقیماً به خاک رساند.

معایب آبیاری به روش میکرو

در مقایسه با آبیاری بارانی و سطحی، آبیاری میکرو پیشرفته ترین نوع سیستم آبیاری برای کشاورزی است و به بیشترین سرمایه برای راه اندازی نیاز دارد. همچنین در صورت استفاده از حسگرها و نرم افزارهای کاربردی، به منحنی یادگیری تکنولوژیک نیاز دارد. برای ارزیابی نقطه سر به سر نصب چنین سیستمی، پرورش دهنده می‌تواند هزینه راه اندازی را در مقابل صرفه جویی طولانی مدت در زمان و آب بسنجید. اگر سطح آبی زیاد باشد و آب کمیاب باشد، سیستم باید به زودی هزینه خود را بپردازد.

سیستم های آبیاری بارانی

سیستم های آبیاری بارانی از سیستم آبیاری تحت فشار برای اعمال آبیاری از طریق سرهای بارانی استفاده می‌کنند. فشار لازم برای انتقال آب از پمپ به دست می‌آید. سیستم های آبیاری بارانی ممکن است سیستم های ثابت یا قابل حمل باشند. علاوه بر این، می‌توان از انواع مختلف نازل و سر آبپاش استفاده کرد. این باعث ایجاد انعطاف پذیری در پوشش و الگوی اسپری می‌شود.

سیستم آبیاری پیوت

سیستم‌های آبیاری محوری یا سیستم‌های آبیاری مرکزی (CPI) از نظر فنی نوعی سیستم بارانی هستند. اما آنها به اندازه کافی ویژگی های منحصر به فرد دارند و به اندازه کافی محبوب هستند تا فهرست جداگانه ای را تضمین کنند. آبیاری محوری آب را در یک منطقه دایره ای بر روی یک مزرعه انتقال می‌دهد. لوله های جانبی در سراسر سازه های زمینی (برج ها) معلق هستند. سرهای آبپاش در امتداد لوله یا از انتهای لوله های آویزان متصل می شوند. دهانه های آبیاری محوری معمولاً بیش از 1000 فوت طول دارند  اگرچه سیستم‌های CPI تقریباً برای هر محصولی که بلندتر از پیوت رشد نمی‌کند استفاده می‌شود، اما معمولاً به دلیل هزینه‌هایشان در عملیات‌های سطح زیر کشت بزرگ‌تر استفاده می‌شود. در نتیجه، کشاورزان معمولاً از سیستم های CPI در محصولاتی مانند سیب زمینی، دانه های ریز، سویا، ذرت و محصولات علوفه ای (مانند یونجه) استفاده می‌کنند.

سیستم های آبیاری زیر زمینی(Sub-irrigation systems)

آبیاری فرعی روشی برای رساندن آب به محصولات زیر سطح خاک است. آب ممکن است از طریق یک سری لوله ها و گودال ها یا حتی با استفاده از نوار آبیاری قطره ای که در زمان کاشت مدفون شده است، اعمال شود. سیستم‌های آبیاری فرعی مانند سایر سیستم‌های آبیاری رایج نیستند، اما به دلیل اینکه آب را هدر نمی‌دهند و استفاده آسانی دارند، محبوبیت بیشتری پیدا می‌کنند.

اهمیت سیستم های آبیاری در زنجیره تامین مواد غذایی ما

در سطح جهانی، سیستم های آبیاری برای تولید غذا و اطمینان از اینکه انسان به اندازه کافی غذا دارد، بسیار مهم است. زمین‌های کشاورزی آبی تنها 20 درصد از کل زمین‌های زیر کشت را تشکیل می‌دهند، اما 40 درصد از تولید مواد غذایی در سراسر جهان را تشکیل می‌دهند. علاوه بر این، بر اساس گزارش بانک جهانی، کشاورزی آبی حداقل «دو برابر کشاورزی دیم تولیدی در هر واحد زمین است، در نتیجه امکان تشدید تولید و تنوع محصول را فراهم می‌کند». اما از آنجایی که آب برای تولید محصول بسیار حیاتی است، کشاورزان از آن استفاده زیادی می‌کنند. در آمریکای شمالی، تولید مواد غذایی کشاورزی 80 درصد مصرف آب مصرفی ایالات متحده را بین سال‌های 1960 تا 1995، بیش از هر بخش دیگری مصرف کرد. در سطح جهان، کشاورزی از 70 درصد آب شیرین موجود جهان استفاده می‌کند. در همین حال، تغییرات آب و هوایی در حال تغییر و تشدید چرخه های طبیعی آب است که منجر به دوره های خشکسالی طولانی تر و شدیدتر و افزایش دما می‌شود. بر اساس مطالعه مارس 2022 که توسط Nature Climate Change منتشر شد، دوره 22 ساله بین سال های 2000 تا 2021 خشک ترین دوره در 1200 سال گذشته بوده است. رشد جمعیت - به ویژه در کشورهای توسعه یافته - باعث افزایش تقاضا برای آب بیشتر می‌شود. کارشناسان پیش بینی می‌کنند که بخش عمده ای از بحران آب بر دوش کشاورزی خواهد بود. کارشناسان انتظار دارند تقاضای آتی نیاز به تخصیص مجدد 25 تا 40 درصد آب از کشاورزی به نیازهای بیشتر داشته باشد. (بانک جهانی) چالش های آب به شدت بر کشاورزی تأثیر می‌گذارند و باعث اختلال در بازار و تجارت می‌شود و امنیت غذایی جهانی را به خطر می اندازد. شمال شرق چین، شمال غرب هند و ایالات جنوب غربی به شدت تحت تاثیر قرار خواهند گرفت. (OECD) اروپا به سمت خشکسالی شدید تابستانی پیش می رود. آلپ، فرانسه، مدیترانه و شبه جزیره ایبری 50 درصد بیشتر احتمال دارد که خشکسالی شدید تابستانی را تجربه کنند به همین دلیل به روز رسانی سیستم های آبیاری برای کاهش مصرف آب در کشاورزی بسیار با اهمیت است. با توجه به آمارهای موجود بیشترین مصرف آب در بخش کشاورزی اتفاق می افتد. به دلیل رواج گسترده سیستم های آبیاری سنتی بخصوص آبیاری سطحی مانند کرتی باعث افزایش سطح تبخیر آب شده و زمینه را برای هدر رفت آب فراهم میکند.