روشهای آبیاری موضعی (Localized Irrigation)

روشهای آبیاری موضعی (Localized Irrigation)

در این روشها آب مورد نیاز گیاه از طریق شبکه لوله‌ها در سطح مزرعه توزیع و توسط وسایل خروجی، مستقیما در اختیار گیاه قرار می‌گیرد.
از آنجا که بخشی از سطح زمین اطراف گیاه خیس می‌شود، به همین جهت به روشهای آبیاری موضعی (Localized Irrigation) موسوم شده‌اند.
قدیمیترین روشی که بکار گرفته شده، آبیاری قطره‌ای است که از اواسط دهه 1960 همزمان با تولید لوله‌های پلی‌اتیلن توسعه یافته است.
در حال حاضر وسائل خروجی مورد استفاده با عنوان کلی گسیلنده بسیار متنوع می‌باشند.
روشهای آبیاری موضعی مانند دیگر روشها دارای مزایا و محدودیتهایی می‌باشند.

آبیاری موضعی عبارتست از پخش آهسته آب بر سطح یا زیر خاک به صورت قطرات مجزا ، پیوسته ، جریان باریک یا اسپری ریز از طریق قطره چکان نهایی که در طول خط انتقال آب قرار دارند . آبیاری موضعی دارای روش‌ها و مفاهیم متعددی مانند آبیاری دریپ ، آبیاری زیر بستری ، آبیاری فواره‌ای و آبیاری اسپری است .
سیستم آبیاری موضعی معمولاً جهت آبیاری درختان ، بوته‌ها، درختچه‌های انگور، باغ‌ها، و ...بکار گرفته می‌شود و شامل کنترل مرکزی ( فیلتراسیون و ایستگاه پمپاژ) – خطوط آب رسان اصلی و خطوط آب رسان فرعی و لوله‌های لترال و یا آبده می‌باشد که جنس این لوله‌ها اکثرا پلی اتیلن سنگین (H.D) و جنس لوله‌های آبده از پلی اتیلن سبک (L.D)می‌باشد.در روی لوله‌های لترال قطره چکان نصب می‌گردد.آرایش لوله‌های لترال معمولاً به صورت خطی یا لوپ در اطراف درختان مورد نظر خواهد بود . آبدهی قطره چکان‌های مورد استفاده در این سیستم از 2 لیتر در ساعت تا حدود 24 لیتر در ساعت متغیر می‌باشد و در شرایط معمولی از قطره چکان‌های 4 لیتر در ساعت استفاده می‌گردد.

قسمت‌های مختلف سیستم :

لوله‌های پلی اتیلن اصلی (H.D)، لوله‌های آبده پلی اتیلن (L.D) ، فیلتراسیون و ایستگاه پمپاژ.
آبیاری موضعی آسان‌ترین راه آب دادن به هر گیاه مانند درختان و تاک‌ها ست و کمبود رطوبت خاک را قبل از پیداش مکش بالاتر اثر مصرف آب به وسیله گیاه از طریق تبخیر و تعرق ، بر طرف می‌سازد . یک سیستم آبیاری موضعی به علت کاربرد موثر آب و نیروی کارگردارای مزایای اقتصادی منحصر به فرد است .

▪ صرفه جویی در میزان آب و هزینه‌ها :

آبیاری موضعی هزینه‌های بهره برداری را کاهش می‌دهد و این مسئله اساسی در این روش جدید است . سیستم‌های موضعی به آب کمتری نسبت به سایر سیستم‌های متداول آبیاری نیاز دارد . مثلاً در باغات درختان جوان ، آبیاری با سیستم موضعی تنها نصف آب مورد نیاز آبیاری بارانی یا سطحی مصرف می‌کند . با مسن تر شدن درختان ، صرفه جویی در آب با سیستم موضعی کاهش می‌یابد ما هنوز برای بسیاری باغداران آبیاری موثر با سیستم موضعی به علت کمبود و قیمت بالای آب ، اهمیت دارد . هزینه کارگر برای آبیاری را می‌توان کاهش داد ، زیرا در سیستم موضعی کافی است که پخش آب تنظیم گردیده و سیستم به کار انداخته شود . این تنظیم‌ها توسط وسایل اتوماتیکی انجام می‌گیرد که نیاز به کارگر چندانی ندارد .

• 
  عملیات زراعی آسان‌تر :
  از آنجا که بیشتر سطح خاک هرگز با آبیاری موضعی خیس نمی‌شود ، رشد علف هرز کاهش می‌یابد . در نتیجه هزینه کارگر و مواد شیمیایی برای کنترل علف هرز پایین می‌آید . همچنین چون با آبیاری موضعی خاک کمتری خیس می‌شود ، عملیات زراعی دیگر در باغات را می‌توان لاینقطع ادامه داد . مثلاً در گیاهان ردیفی ، فاروهایی که کارگران روی آن‌ها راه می‌روند نسبتاً خشک و محکم باقی می‌ماند .
  کودها را می‌توان در آب آبیاری تزریق نمود که با این کار نیازی یه نیروی کارگر برای پخش آن‌ها روی زمین نیست . برای این منظور کودهای بسیار محلولی در بازار موجود بوده و انواع جدید آن‌ها کودپاشی از طریق سیستم موضعی را گسترده ساخته است . به علت کنترل بیشتر روی محل و زمان پخش کود با سیستم موضعی ، کارایی کود پاشی افزایش یافته است .
• 
  به‌کارگیری آب شور :

آبیاری‌های مکرر رطوبت خاک را در حدی نگه می دارد که بین دو حالت خیلی خشک و خیلی ترنوسان نمی‌کند و بیشتر قسمت‌های خاک از هوای کافی برخوردار است . خیس ماندن خاک بین آبیاری‌ها ، نمک‌های موجود در محلول را رقیق تر نگه می دارد . به همین جهت در سیستم موضعی می‌توان از آب با شوری بیشتری نسبت به سایر روش‌های آبیاری استفاده کرد .
مورد استفاده در خاک‌های صخره‌ای و شیب‌های تند : سیستم‌های آبیاری موضعی را می‌توان طوری طراحی کرد که در هر نوع توپوگرافی به نحو موثر قابل استفاده باشد . در اراضی صخره‌ای ، حتی اگر فاصله بین درختان نامنظم و اندازه آن‌ها متفاوت باشد ، می‌توان آبیاری موضعی را به نحوی موثر به کار گرفت زیرا آب بسیار نزدیک به هر درخت پخش می‌شود .

• 
  معایب آبیاری موضعی :
  هزینه نسبتاً بالا ، گرفتگی قطره چکان‌ها ، ایجاد شوری موضعی و پخش نا منظم و لکه لکه‌ای رطوبت خاک از معایب اصلی سیستم‌های آبیاری موضعی بشمار می‌آیند.
• 
  گرفتگی :
  چون خروجی فطره چکان‌ها بسیار ریز هستند ، ذرات معدنی یا آلی موجب گرفتگی آن‌ها می‌شوند . گرفتگی باعث کاهش دبی تخلیه ، غیر یکنواختی پخش آب و در نتیجه صدمه به گیاه می‌گردد . در برخی موارد ، ذراتی در آب آبیاری موجود است و قبل از ورود به شبکه لوله‌ها تصفیه نمی‌شود . در موارد دیگر ، ذرات در داخل خط لوله یا با تبخیر آب از روزنه قطره چکان‌ها بین آبیاری‌ها وارد آب می‌شوند .اکسید آهن ، کربنات کلسیم و بقایای جلبک و میکروب‌ها در بعضی سیستم‌های آبیاری تشکیل شده‌اند . تصفیه شیمیایی آب منجر به حذف یا کاهش مشکل گرفتگی قطره چکان‌ها می‌گردد .
• 
  یکنواختی :
  بیشتر قطره چکان‌های موضعی دارای فشار سرویس پایینی هستند ( 5 تا 10 متر ) . اگر مزرعه دارای شیب تندی باشد ، دبی قطره چکان در خلال آبیاری تا حدود 50 درصد پیش بینی شده تغییر کرده و بعد از بستن آب ، قطره چکان‌های پایین تر همچنان به تخلیه آب ادامه می‌دهند . برخی گیاهان بیشتر و گیاهان دیگر کمتر آب دریافت می‌کنند. البته این مسائل با طراحی دقیق رفع می شود.
• 
  شرایط خاک :
  بعضی خاک‌ها دارای سرعت نفوذ نهایی کافی برای دریافت دبی تخلیه قطره چکان‌ها نبوده و تولید روان آب یا شرایط ماندابی می‌نمایند. معمولاً خاک‌های شنی ، به ویژه با لایه بندی افقی اندک ، برای آبیاری موضعی بسیار مناسب می‌باشند . این‌گونه لایه بندی برای آبیاری موضعی مفید است زیرا حرکت جانبی آب را افزایش داده و حجم بیشتری از خاک را مرطوب می‌سازد . تجربه نشان داده است که خاک‌های دارای بافت متوسط مناسب آبیاری موضعی بوده ، اما برخی خاک‌های بافت ریز روان آب تولید کرده‌اند.
• 
  تجمع نمک :
  نمک‌ها در سطح خاک تجمع یافته و خطر بالقوه‌ای برای گیاه فراهم می‌سازد زیرا باران‌های سبک املاح را به ناحیه ریشه گیاه منتقل می‌سازد . بنابراین ، وقتی بعد از دوره تجمع نمک باران می‌آید ، آبیاری بایستی طبق برنامه ادامه یابد تا به اندازه 5 سانتی متر باران وارد خاک شود و نمک‌ها را از ناحیه ریشه گیاه خارج سازد .
  در هنگام آبیاری موضعی ، نمک‌ها در زیر سطح خاک و پیرامون حجم خیس شده خاک با قطره جکان نیز تجمع می‌یابد . خشک شدن خاک بین آبیاری‌ها موجب حرکت معکوس آب خاک و انتقال نمک از پیرامون ناحیه خیس شده به طرف قطره چکان می‌گردد حرکت آب بایستی همیشه دور از قطره چکان باشد تا از صدمات ناشی از نمک جلوگیری شود. بهتر است دور آبیاری همیشه 1 روز انتخاب شود.
• 
  خطرات :
  اگر حوادث کنترل نشده ای موجب قطع آبیاری گردد ، به گیاه سریعاً صدمه وارد می‌شود . زیرا توان ریشه‌ها برای گرفتن آب و مواد غذایی به حجم نسبتاً کوچک خاک خیس شده محدود می‌گردد.
  با شکستن خط لوله انتقال آب اصلی یا درست کار نکردن سیستم تصفیه ، مقداری مواد زاید وارد آب می‌شود . با بروز این گونه حوادث ، تعداد زیادی از قطره چکان‌ها دچار گرفتگی می‌شوند که بایستی تعمیر یا تعویض گردند . مهمترین مساله پس از اجرای سیستم بهره برداری و نگه داری است که متاسفانه به این نکته مهم کمتر اهمیت داده می شود و همین مساله باعث ایجاد مشکلات فراوان پس از اجر اخواهد بود.

قسمتهای مختلف آبیاری موضعی
▪ واحد کنترل مرکزی
از دستگاه‌هایی تشکیل شده که آب پمپاژ شده را پس از تصفیه و افزایش کود ( در صورت لزوم ) و با کنترل دقیق میزان دبی جریان و تنظیم فشار وارد لوله اصلی شبکه آبیاری موضعی می‌نماید .
1) پمپ
2) حوضچه آرامش (درصورت نیاز)
3) هیدورسیکلون
4) فیلتر شن
5) تانک کود
6) فیلتر توری یا فیلتر دیسکی

• انواع آرایش قطره چکان‌ها و سطح خیس شده
  در روش آبیاری موضعی تمام سطح زمین مرطوب نمی‌گردد بلکه درصدی از آن خیس می‌شود که آن‌را سطح خیس شده ( Pw ) می‌نامند . مقدار Pw به سطح خیس شده توسط هر نقطه ریزش آب، تعداد نقاط ریزش و آرایش نقاط بستگی دارد . حداقل سطح خیس شده باید 33درصد باشد.

تعداد نقاط ریزش و انواع آرایش قطره چکان‌ها در روی لوله‌های فرعی:
به طور کلی هر چه نقاط ریزش آب ( تعداد قطره چکان‌ها ) بیشتر باشد و قطره چکان‌ها با آرایش مطلوب‌تری استقرار داده شوند سطح خیس شده (Pw) بیشتر بوده ولی سیستم گران‌تر خواهد بود.

در اینجا پنج نوع استقرار قطره چکان که تاکنون معمول بوده و بیشتر مورد استفاده قرار می‌گردد توصیه می‌گردد: (البته انتخاب هریک از این آرایش ها نیاز به محاسبه سطح خیس شده دارد)

▪ آرایش مستقیم یک ردیفه
در این نوع استقرار برای هر ردیف کاشت یک ردیف لوله فرعی اختصاص یافته و قطره چکان‌ها با فواصل ( معمولاً مساوی ) روی آن قرار می‌گیرند. حاصل کار ایجاد یک نوار مرطوب ( نسبتاً همگن ) در طول ردیف کشت خواهد بود .
این روش آرایش یک آرایش ساده‌ای است که کار گذاری آن به راحتی انجام می‌گیرد . مخصوصاً اگر از قطره چکان‌های داخل خط A و یا از لوله‌های فرعی قطره چکانی استفاده سود ، می‌توان آن‌را به راحتی نصب و به سهولت جمع آوری نمود . به طور کلی این آرایش در کشت‌های ردیفی گیاهان یک ساله که در آن نیاز به ایجاد نوار مرطوب در طول ردیف کشت است مناسب و قابل توصیه می‌باشد.

▪ آرایش مستقیم دو ردیفی
این آرایش در باغات میوه مسن ، مخصوصاً موقعی که نوع درختان کشت شده دارای ریشه‌های توسعه یافته و پراکنده‌ای است توصیه می‌گردد . در این روش آرایش قطره چکان چنانکه مشاهده می‌گردد از دو ردیف لوله فرعی و در دو طرف ردیف کاشت استفاده می‌شود.

▪ آبیاری موضعی با آرایش تیپ Tape

لوله های تیپ، لوله های 16 میلیمتری هستند که با ضخامت 100 تا 250 میکرون ساخته می شوند و روی آنها دریپر نصب شده است. از این لوله ها برای آبیاری های موقت و یا مثلا زمین های اجاره ای برای یک یا دوفصل استفاده می شود چون این لوله ها تقریبا یکبار مصرف هستند و بعد از استفاده دور انداخته می شوند.

▪ آبیاری موضعی با آرایش بابلر Bubbler

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 می شود.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 با بلر 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 منابع آبی آن‌ها از کیفیت مطلوب برخوردار نبوده و یا دارای حقابه می‌باشند.

▪ آبیاری موضعی زیر سطحی Sub-Surface Irrigation

سیستم زیر سطحی بر پایه استفاده از نوارهای رطوبتی مداوم استوار است که تعیین کننده یک آبیاری مناسب و یکنواخت میباشد. بجای اینکه لترال ها و قطره چکان ها روی زمین باشند آنها را در 30 سانتیمتری زیرسطح خاک نزدیک ریشه قرار می دهند.این روش مزایا و معایب خاص خود را دارد که در ایران فعلا مورد توجه واقع شده است، اما باید بدانیم که این روش در کشورهای پیشرفته بعد از تحقیقات تقریبا کنار گذاشته شده است.

روش دیگر برای استفاده بهینه از آب "آبیاری زیر سطحی" است. در این روش ، شبکه ای از لوله های لاستیکی استفاده می شود که در عمق حدود ۳۰تا ۴۰سانتی متری زمین کار گذاشته می شوند. اگر این کار به درستی صورت بگیرد ، سطح خاک خشک می ماند و کل آب به مصرف رشد گیاه می رسد. در روش زیر سطحی امکان استفاده از ماشین آلات سنگین کشاورزی وجود دارد اما چند مشکل عمده راه را بر استفاده از این روش تنگ کرده اند: یکی اینکه هزینه استفاده از این روش بسیار زیاد است.

مشکل دوم این است که گیاه به تدریج به درون قطره چکانها و یا منافذ لوله های متخلخل ریشه می دواند، و سرانجام لوله ها به طور کامل مسدود می شوند. مشکل سوم این است که برخی لوله های متخلخل همچون لوله های لاستیکی ، از مواد بازیافتی مانند تایر اتومبیل درست می شوند که حاوی مقداری کاد میم است. کاد میم هم یک عنصر فلزی سنگین است که خاک و غذا را آلوده و مسموم می کند. یک مشکل دیگر توزیع نا همگون آب از منافذ این لوله ها است : منافذ به طور یکنواخت باز نمی شوند ، در نتیجه آب در بعضی قسمتها تلف می شود و رطوبت ان به سطح خاک می رسد و سطح خاک شوره می بندد . همچنین ریشه گیاهان می توانند به داخل منافذ بزرگتر نفوذ و رشد کنند .

توزیع رطوبت در بهترین حالت ، در منطقه ریشه گیاه در روش آبیاری زیر سطحی است . در این حالت سطح خاک خشک می ماند و نشت تدریجی آب از لوله متخلخل به گونه ای صورت می گیرد که تلفات به سمت عمق وجود نداشته باشد .

▪ آبیاری موضعی لوله‌های تراوا Porous Leaky Pipe

لوله‌ها در زیر زمین قرار می‌گیرند و لوله‌ها قرار گرفتند که آب از آن خارج شده و جذب خاک می‌شود و به این ترتیب برای شخم و رفتن به داخل زمین مشکلی نداریم و مشکلی که این سیستم دارد:این است که بوسیله حیوانات جونده خورده شده آب داخل مزرعه هدر رفته و ما هیچ اطلاعی نداریم.

▪ آبیاری موضعی سفالی

در حال حاضر سیستم های سفالی مختلفی ابداع شده اند که یا به صورت تحت فشار (با استفاده از پمپ آب ) یا به صورت ثقلی (با استفاده از فشار اندک ناشی از اختلاف سطح)کار می کنند. این روش ها را "کپسول سفالی" می نامند و وجه مشترک میان آنها این است که قطعات سفالی با استفاده ا لوله های رابط به یکدیگر متصل می شوند . دو مشکل عمده در استفاده از این روش ها وجود دارد که یکی هزینه زیاد و دیگری قرار گرفتن قطعات آنها در سطح یا عمق کم خاک است که مانع استفاده از ماشین آلات برای انجام عملیات کاشت ، داشت و برداشت می شود.
این روش که ترکیبی از روشهای کوزه ای و زیر سطحی است مبتنی بر استفاده از لوله هایی است که به روش زیر سطحی در عمق خاک کاشته می شوند اما جنس آنها به جای لاستیک سفال است و از روش اختلاف سطح برای هدایت آب در آنها استفاده می شود.

سفال در خاک تجزیه نمی شود و خاک را آلوده نمی کند. نمونه هایی از لوله های سفالی غیر متخلخل که از آنها برای انتقال آب استفاده می شده در خرابه های باستانی  سوریه یافت شده که با آنکه بیش از پنج هزار سال از عمر آنها می گذرد هنوز هم سالم باقی مانده اند، از آن جالبتر شبکه انتقال آب با لوله های سفالی است که در حفریات باستان شناختی "شهر سوخته" در سیستان و بلوچستان یافت شده است.

لوله های سفالی که پس از سالها تحقیق و آزمایش تولید شده خاصیت آب دهی و مقاومت زیادی دارند این لوله ها با طول حدود ۳۳و قطر خارجی چند سانتی متر تولید و با اتصالاتی از جنس مواد پلاستیکی به هم متصل می شوند. بدین ترتیب خطوط لوله متخلخل و انعطاف پذیری به وجود می آید که به صورت یک شبکه زیر سطحی در عمق مناسب خاک نصب می شوند (بسته به اینکه کشت زراعی ،باغی ،بوته کاری یا فضای سبز باشد، عمق کار گذاری لوله ها کار می کند).

آب با فشار کمی که از اختلاف سطح زمین و عمق کار گذاری لوله ها ناشی می شود ، در لوله ها جریان می یابد و به تدریج به خاک نشت می کند. مکش خاک خشک به بیرون آمدن آب از لوله های سفالی کمک می کند . با مرطوب شدن خاک اطراف لوله ها مکش و آب دهی به خاک کاهش می یابد. این همان فرآیندی است که پیشتر با اصطلاح "خود تنظیمی" از آن یاد کردیم. استفاده از سفال مزایای دیگری نیز نسبت به لوله های لاستیکی دارد. یکی اینکه هزینه تولید آن بسیار کمتر از لوله های لاستیکی است دیگر اینکه آب دهی لوله های سفالی بر خلاف لوله های لاستیکی یکنواخت است. این مزیت مانع اتلاف آب در اعماق بیشتر یا خیس شدن سطح خاک می شود یعنی تبخیر سطحی حذف می شود و از آب بدون تجمع نمک در سطح خاک و شوره بستن حداکثر استفاده می شود.

مزیت دیگر این است که خاک و انرژی مورد نیاز برای تولید لوله های سفالی در کشور نامحدود است و همین مزیت سبب می شود که هزینه تولید این لوله ها نسبت به لوله های لاستیکی و پلی اتیلن به یک چهارم تقلیل می یابد.

▪ آبیاری موضعی مه پاش Mist

پخش آب به وسیله یک اسپری با مه پاش کوچک بر سطح خاک به آبیاری اسپری معروف است.

▪ آبیاری موضعی ریز پاش یا میکرو جت Micro jet

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 Gravity

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 می شود.