آب به عنوان یک عنصر ضروری جهت رشد محصـولات زراعی، و آبیـاری به عنوان یکی از مهمترین اقدامات در کشاورزی و کشت محصولات شناخته می‌شوند. در اقتصاد امروز، کشاورزی یکی از بخش‌هایی است که بیشترین مصرف منابع آب را داشته و آبیاری عامل اصلی مصرف آب در آن محسوب می‌شود. فرآیند آبیاری به افزایش رشد و بهره وری محصول کمک می‌کند. اگرچه در کشاورزی نوین کشت بسیاری از محصولات بدون خاک ممکن شده است اما تمامی آنها نیازمند میزان حداقلی آب برای رشد خواهند بود.
بنابراین مدیریت آب یک موضوع سیاسی عمده در بسیاری از کشورها بوده و کشاورزی در این زمینه نقش اساسی دارد. رشد جمعیت، شهرنشینی و افزایش تقاضا برای غذا فشار بر منابع آب را افزایش خواهد داد. از طرفی، دسترسی به منابع آب به دلیل تغییرات آب و هوایی به طور فزاینده ای در معرض خطر است، که به نوبه خود منجر به افزایش فراوانی رویدادهای شدید آبی مانند سیل می‌شود. کشاورزی نیز به دلیل اتکا به آب به عنوان یک عنصر کلیدی، از این روند مستثنی نبوده و تحت تأثیر این رویدادها قرار می‌گیرد.
اهمیت آبیاری در کشاورزی
آبیاری به معنای رساندن آب مورد نیاز گیاه از طریق لوله‌ها، کانال‌ها، آبپاش، قطره‌چکان و سایر نازل‌ها می‌باشد. در بسیاری از مناطق بارندگی‌های نامنظمی وجود داشته که برای تامین آب کافی گیاهان مناسب نیست. بنابراین مناطقی که بارندگی کم یا فصلی دارند نمی‌توانند کشاورزی را بدون آبیاری پیش برند. آبیاری و تامین آب مورد نیاز گیاهان، رشد و کیفیت محصول را بهبود می‌بخشد. آبیاری این امکان را برای کشاورزان فراهم می‌کند که برای کشت محصولات در یک برنامه ثابت، منابع غذایی مطمئن‌تری را ایجاد کند. آبیاری به شیوه‌های مختلفی انجام می‌شود. از دیرباز روش‌های سنتی آبیاری برای پرورش محصولات کشاورزی استفاده می‌شده اما امروزه روش‌های نوین آبیاری جایگزین آن شده‌اند. از مزایای استفاده از سیستم‌های آبیاری نوین می‌توان موارد زیر را نام برد:
۱. صرفه جویی در زمان و هزینه‌ها
اگرچه هزینه اجرا و تجهیز سیستم‌های آبیاری به عنوان جایگزین روش‌های سنتی در ابتدای کار هزینه‌بر بوده اما مزایای بسیار زیاد آن، با توجه به کاهش چشمگیر مصرف آب، هزینه‌های قبل را پوشش خواهد داد. سیستم‌های آبیاری بارانـی و قطره ای را می‌توان به صورت آبیاری روزانه یا هفتگی تنظیم کرده و یا برای ساعات خاصی در روز یا شب زمان‌بندی نمود. همچنین می‌توان با استفاده از سیستم‌های آبیاری هوشمند، شروع و اتمام آبیاری را به صورت خودکار کنترل کرد. با داشتن یک سیستم خودکار برای توزیع آب، نیازی به حضور فیزیکی کشاورز بر زمین نیست، که علاوه بر صرفه جویی در زمان و نیروی کار، در هزینه‌ها نیز صرفه‌جویی خواهد شد.
۲. کاهش علف‌های هرز
با نصب یک سیستم آبیاری که برای زمین و محصول شما طراحی شده است، تنها مناطقی که به آب نیازمندند آبیاری می‌شوند، بنابراین رشد علف‌های هرز به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. در این زمینه سیستم‌های آبیاری قطره ای بسیار کارآمد هستند. این سیستم‌ها به جای توزیع آب در کل مزرعه، آب مورد نیاز محصول را به منطقه ریشه وارد می‌کند.
۳. بهبود رشد و بهره‌وری گیاه
گیاهان زمانی که با مقادیر کمتر آب در مدت زمان طولانی‌تری آبیاری شوند، سریع‌تر رشد می‌کند. سیستم‌های آبیاری نیز دقیقا برای همین منظور طراحی شده‌اند. نصب سیستم آبیاری رشد گیاه شما را به میزان قابل توجهی بهبود می‌بخشد.
۴. حفظ مواد مغذی خاک
استفاده از سیستم‌های سنتی آبیاری نظیر غرقاب کردن سبب شده تا آب بسیار زیادی هدر رفته و از دسترس گیاه خارج شود. در واقع روان‌آب‌ها به داخل خاک نفوذ کرده و مواد مغذی مورد نیاز گیاه را از دسترس ریشه دور می‌کنند. روش‌های قدیمی آبیاری سبب فشردگی خاک شده و خفگی گیاه و انواع بیماری‌های ریشه را به همراه دارد. استفاده از سیستم‌های نوین آبیاری ساختار خاک را به خوبی حفظ کرده و سبب می‌شود تغذیه ریشه گیاه به خوبی صورت گیرد و همین امر بازدهی محصول را افزایش خواهد داد.
کیفیت آب آبیاری
منابع آبی متفاوتی وجود دارد که می‌توان از آنها برای تامین آب آبیاری استفاده نمود اما نکته‌ای که سبب شده برخی از این آب‌ها مورد تایید نباشند کیفیت آب است. ۳ عامل مهمی که بر کیفیت آب آبیاری تاثیرگذارند عبارتند از شوری، سمی بودن و نرخ نفوذ آب که می‌توان به کمک آزمایش‌های مختلف میزان هر یک را تشخیص داد. در صورت قرارگیری این ۳ عامل در بازه استاندارد تعریف شده، می‌توان از آن به عنوان آب با کیفیت آبیاری استفاده نمود.
انواع روش‌های آبیاری
آبیاری با هدف فراهم آوردن آب مورد نیاز گیاه و کاهش تنش‌های حاصل از خشکی انجام می‌شود اما اهدافی نظیر خنک کردن خاک و اتمسفر اطراف گیاه، نرم کردن خاک جهت شخم و… را نیز دنبال می‌کند. آشنایی با انواع روش‌های آبیاری و بررسی مزایا و معایب آنها، به شما کمک خواهد کرد تا بهترین انتخاب را برای محصول و زمین کشاورزی خود داشته باشید. به طور کلی می‌توان آبیاری را به دو روش اصلی تقسیم‌بندی نمود:
آبیاری سطحی
آبیاری سطحی یا آبیاری ثقلی روشی است که در آن آب توسط نیروی گرانش در سراسر مزرعه و در سطح زمین، بدون استفاده از نیروی خارجی یا پمپ‌های مکانیکی توزیع می‌شود. بسیاری از کشاورزان در گذشته از این روش برای آبیاری محصولات زراعی و باغی خود استفاده می‌کردند. در آبیاری سطحی از تجهیزات آبیاری نظیر آبپاش، قطره‌چکان و… استفاده نمی‌شود و آب تنها از طریق جاری شدن در سطح زمین و با کمک نیروی گرانش جذب گیاه می‌شود. این روش اگرچه هزینه اولیه پایین‌تری داشته و نیاز به تجهیزات و دستگاه‌های پیچیده‌ای ندارد اما هدر رفت آب در آن بسیار بالاست و به نیروی کار زیادی نیاز دارد. از انواع روش‌های آبیاری سطحی می‌توان آبیاری نواری، آبیاری کرتی، آبیاری جویچه‌ای نام برد. امروزه با توجه به مسئله بحران آب در دنیا، روش‌های نوین آبیاری به سرعت جایگزین سیستم‌های آبیار سنتی می‌شوند.
آبیاری تحت فشار
روشی است که در آن آب به وسیله فشار حاصل از نیروی پمپ از طریق لوله‌هایی به ناحیه ریشه گیاه منتقل می‌شود. آبیاری تحت فشار به دو گروه آبیاری بـارانی و آبیاری موضعی دسته بندی می‌شود. این روش آبیاری علاوه بر افزایش راندمان آبیاری، یکنواختی پاشش بالا، نیاز کمتر به نیروی انسانی و…سبب کاهش چشمگیر مصرف آب خواهد شد به طوری که گفته می‌شود آبیاری بارانی ۲۰% و آبیاری قطره ای تنها ۵% هدر رفت آب دارد.
۱. آبیاری بارانی
سیستم آبیاری بارانی یکی از متداول‌ترین روش‌های آبیاری است که در آن آب از طریق آبپاش‌ها به صورت قطرات باران بر روی گیاهان پاشیده می‌شود. برای انتخاب سیستم آبیاری بارانی الزاماتی همانند نوع محصول، جنس خاک، شرایط آب و هوایی و… باید مد نظر قرار گیرد تا بهترین عملکرد حاصل شود. دسته‌بندی‌های متفاوتی برای آبیاری بارانی وجود دارد که در یکی از متداول‌ترین آنها آبیاری بارانی به دو گروه سیستم آبیاری بارانی کلاسیک یا سنتی و سیستم آبیاری بارانی اتوماتیک یا مدرن تقسیم‌بندی می‌شود.
آبیاری بارانی کلاسیک
- متحرک
- نیمه متحرک
- ثابت با آبپاش متحرک
- ثابت
آبیاری بارانی اتوماتیک
- آبیاری ویل موو
- آبیاری بارانی تفنگی (تفنگ آبپاش)
- آبیاری بارانی سنتر پیوت
- آبیاری بارانی لاینر
اجزای سیستم آبیاری بارانی
سیستم آبیاری بارانی شامل ایستگاه فیلتراسیون، واحد پمپاژ، خطوط انتقال آب (لوله‌های اصلی و فرعی)، شیرآلات و آبپاش‌ها می‌باشند. از دیگر تجهیزات آبیاری بارانی مورد نیاز برای نصب یک سیستم کارآمد می‌توان به رایزر، شیر خودکار، انواع اتصالات و… اشاره نمود.
از نکات بسیار مهم در آبیاری بارانی، محاسبه فاصله آبپاش‌ها از یکدیگر است. برای داشتن یک آبیاری باکیفیت با یکنواختی پاشش بالا نیاز است تا فاصله آبپاش‌ها با در نظر گرفتن چند عامل محاسبه شود تا حداکثر کارایی سیستم حاصل شود.
انواع آبپاش های آبیاری
آبپاش‌ها عمدتا در ۳ گروه آبپاش‌های کم فشار یا کوچک، آبپاش‌های متوسط و آبپاش‌های فشار بالا تقسیم بندی می‌شود. شعاع پاشش، فشار کاری، جنس بدنه و… در هر یک از آبپاش‌ها متفاوت بوده که باید بر اساس نوع نیاز انتخاب شوند.
آبپاش آلومینیومی و آبپاش پلیمری مدل از آبپاش‌های تولیدی بسپار هستند که به لحاظ کیفیت ساخت بالا، یکنواختی پاشش و تامین سریع قطعات یدکی مورد استقبال کشاورزان قرار گرفته اند. قیمت مناسب آبپاش‌ها در کنار عملکرد ایده‌آل آنها (کاملا مشابه با نمونه‌های خارجی)، سبب شده تا طرفداران زیادی در بازار داشته باشند.
مزایا و معایب سیستم آبیاری بارانی
در سیستم‌های ابیاری بارانی راندمان آبیاری تا ۷۰ % افزایش یافته و هدر رفت آب به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. از طرفی هزینه نیروی انسانی در مقایسه با روش‌های سنتی کم شده و در دراز مدت به لحاظ اقتصادی به صرفه خواهد بود. در کنار مزایای این روش مواردی نظیر تاثیر باد در یکنواختی پاشش، هزینه اولیه نسبتا بالا، شستشوی سموم از روی گیاه و.. را می‌توان به عنوان معایب آن برشمرد.
۲. آبیاری موضعی
آبیاری قطره ای
از دیگر روش‌های آبیاری گیاهان آبیاری قطره ای بوده که در آن آب به وسیله لوله‌های قطره چکان دار، قطره چکان یا نوار تیپ به ناحیه ریشه گیاه توزیع می‌شود. مهمترین ویژگی آبیاری قطره ای راندمان بالای آبیاری و کاهش مصرف آب است. اگرچه که هزینه‌های اولیه اجرای این روش به نسبت آبیاری سنتی بالا است اما به دلیل کاهش مصرف آب، کاهش نیاز به نیروی انسانی و نیز افرایش عملکرد محصول از نظر اقتصادی به صرفه‌تر است.
اجزای سیستم آبیاری قطره ای
سیستم آبیـاری قطره‌ای از ابتدا با سیستم فیلتراسیون و بخش پمپاژ آغاز شده و نهایتا به قطره چکان‌ها و یا لوله‌های قطره‌ای ختم می‌شوند. در این بین بر اساس آرایش سیستم آبیاری، انواع لوله‌ها و شیرآلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. انواع قطره‌چکان‌ها با توجه به نوع عملکرد، میزان دبی، فشار آب سیستم و… وجود دارند که به عنوان مهمترین بخش در سیستم قطره ای محسوب می‌شوند.
اجرای سیستم آبیاری قطره ای جهت آبیاری درختان، امروزه در باغات بسیاری از کشورها دیده می‌شود. برای افزایش کارایی سیستم قطره ای لازم است تا در طراحی آنها یک سیستم فیلتراسیون در نظر گرفته شده تا احتمال مسدود شدن نازل قطره چکان، لوله ها و نوارهای تیپ کاهش یابد. انواع مختلف فیلترها وجود دارند که می‌توان با توجه به نیاز سیستم وکارایی آنها انتخاب نمود.
انواع قطره چکان‌های آبیاری
به طور کلی قطره چکان‌ها در دو دسته کلی قطره‌چکان‌های آنلاین و لوله‌های قطره چکان دار تقسیم می‌شوند. هر کدام از این دو دسته شامل محصولاتی هستند که از نظر عملکرد با یکدیگر متفاوتند. انتخاب تعداد و فواصل قطره چکان‌ها و همچنین متراژ مناسب نوارهای تیپ از جمله موارد مهمی است که باید برای تجهیز سیستم قطره‌ای بدان توجه نمود.
آبیاری زیر سطحی
آبیاری زیرسطحی یکی از انواع سیستم‌های آبیاری قطره ای است که محل خروج آب در زیر خاک و در اطراف ناحیه ریشه گیاه قرار گرفته است. آبیاری زیر سطحی به عنوان روش آبیاری پیشرفته به ویژه در مناطق گرم و خشک و بادخیز شناخته می‌شود. در این روش با به حداقل رسیدن تبخیر آب، و آبیاری مستقیما در منطقه ریشه، راندمان آبیاری بسیار بالا می‌رود. این روش دارای هزینه نصب و نگهداری بالایی است اما کارایی ایده‌آلی نیز به همراه دارد. مهمترین بخش در سیستم‌های زیر سطحی، ایستگاه فیلتراسیون بسیار قوی است تا از انسداد قطره‌چکان و نازل‌ها در زیر زمین جلوگیری کرده و هزینه تعمیرات را به حداقل رساند.
مزایا و معایب سیستم آبیـاری قطره‌ای
همانطور که در بالا اشاره شد هر سیستم آبیاری دارای مزایا و معایبی است که لازم است بر اساس شرایط هر زمین و محصول مورد بررسی قرار گرفته و بهترین سیستم انتخاب شود. آبیاری در سیستم قطره‌ای بازدهی بالایی داشته و در انواع مختلف زمین‌های شیبدار و یا با اشکال مختلف به خوبی قابل اجراست. یکی از ویژگی‌های سیستم آبیاری قطره ای، امکان استفاده از کودها و انتقال آب با کمک آب آبیاری با ریشه گیاه است. این روش که به اصطلاح کودآبیاری نامیده می‌شود کمک شایان توجهی به تغذیه گیاه خواهد کرد.
از طرفی هزینه اجرای سیستم قطره ای در مقایسه با سایر سیستم های آبیاری بالاتر بوده اما با توجه به راندمان آبیاری بسیار بالا، در دراز مدت به صرفه خواهد بود. همچنین در این سیستم احتمال گرفتگی قطره‌چکان‌ها و مسدود شدن سیستم آبیاری وجود دارد. البته روش‌های مختلف رفع گرفتگی قطره چکان‌ها وجود داشته که این مشکل را برطرف خواهد کرد.
برنامه‌ریزی آبیاری
پس از بررسی کیفیت آب و انتخاب سیستم آبیاری مناسب، لازم است تا برای عملیات آبیاری برنامه‌ریزی شود. به طور کلی برنامه‌ریزی آبیاری به مجموعه عملیات و تصمیماتی اشاره دارد که بتوان با امکانات و منابع آبی موجود، نیاز آبی و آبیاری محصـولات مورد کشت را برآورده کرد، بدون اینکه محصول دچار استرس کم‌آبی شود. برنامه ریزی آبیاری شامل مراحل مختلفی بوده که دقت در انجام هریک می‌تواند تاثیر بسزایی در عملکرد و بازدهی محصول نهایی داشته باشد.
سیستم‌های نوین در کشاورزی
امروزه به دلیل گسترش و پیشرفت تکنولوژی در کشاورزی، روش‌های نوینی ابداع شده که کمک می‌کند علاوه بر صرفه‌جویی در مصرف آب، راندمان تولید محصولات نیز افزایش یابد.
سیستم آبیاری هوشمند
آبیاری هوشمند به عنوان یکی از جدیدترین و کارآمدترین روش‌های آبیاری محصولات کشاورزی شناخته شده که برنامه‌ریزی آبیاری را متناسب با وضعیت آب و هوا، رطوبت خاک و نیاز آبی گیاه تنظیم می‌کند. این روش با استفاده از کنترل‌ها و اپلیکیشن‌ها زمان و میزان آبیاری گیاه را به طور خودکار تنظیم کرده و راندمان استفاده از آب را در حدود ۲۰ الی ۵۰ درصد افزایش می‌دهد.
سیستم کشاورزی عمودی
با توجه به بحران تامین غذا برای جمعیت رو به رشد جهان، کشاورزی نیازمند روش‌های نوینی جهت تامین این نیاز ضروری است. کشاورزی عمودی از جمله روش‌های جدیدی است که با هدف افزایش تولید در کمترین فضای ممکن به کار گرفته می‌شود. از مزایای این روش می‌توان به کاهش مصرف آب تا بیش از ۸۵%، امکان تولید محصولات در فصول مختلف و افزایش تولید محصولات طبیعی و ارگانیک اشاره کرد.
سیستم کشت هیدروپونیک
از دیگر روش‌هایی که به صورت گسترده‌ای در سراسر جهان با استقبال روبه‌رو شده است، کشت هیدروپونیک می‌باشد. در این روش به جای استفاده از خاک به عنوان بستر مناسب رشد گیاهان، از آب استفاده شده که در آن ریشه در تماس مستقیم با مواد مغذی محلول در آب قرار دارد. این روش آب کمتری نسبت به روش‌های متداول آبیاری مصرف کرده و سبب افزایش سرعت رشد محصولات می‌شود.
آبیاری محصولات کشاورزی
محصولات کشاورزی دارای طیف وسیعی بوده که می‌توان آنها را در دو نوع محصولات زراعی و باغی دسته بندی کرد. گیاهان زراعی همانند گندم، یونجه، ذرت، پنبه و… از جمله محصولاتی بوده که می‌توان برای رشد آنها از انواع روش‌های آبیاری قطره ای و آبیاری بارانی استفاده نمود.
از طرفی دیگر آبیاری باغات میوه، انواع صیفی‌جات همانند گوجه‌فرنگی و… نیز می‌تواند به روش‌های مختلفی صورت پذیرد. برنامه‌ریزی آبیاری و انتخاب بهترین روش برای هریک از این محصولات نیازمند در نظر داشتن موارد متعددی نظیر شرایط آب و هوایی، نوع خاک، شکل زمین و…است اما قبل از هر چیز لازم است تا نیاز آبی گیاهان محاسبه شده و سپس مراحل بعدی پیش رود.