آبیاری زیر سطحی چیست ؟

ضرورت توسعه کشاورزی و تامین غذا با وجود مانع کمبود آب تقریبا غیر ممکن است.در این راستا جلوگیری از افت روز افزون سطح آبهای زیر زمینی و کاهش کیفیت آب از مهمترین اولویت های مدیریت کشاورزی در کلان کشوری می باشد. استفاده ا ز سیستم های آبیاری بارانی و آبیاری قطره ای و توسعه آن در سالهای اخیر تا حدودی توانسته اند پاسخگوی این نیاز باشند اما استفاده از آبهای با کیفیت پائینتر و همچنین استفاده از سیستم های با تلفات نزدیک به صفر از نظر میزان آب توجه به روش های نوین آبیاری را بیشتر نموده است که از جمله این روشها که سالهاست در کشورهای پیشرفته مورد بهره برداری قرار می گیرد سیستم آبیاری زیر سطحی می باشد.

 سیستم آبیاری زیر سطحی

سیستم زیر سطحی بر پایه استفاده از نوارهای رطوبتی مداوم استوار است که تعیین کننده یک آبیاری مناسب و یکنواخت میباشد.بعضی آزمایشات که بر روی آبیاری سطحی آبیاری نیمه زیر سطحی(شبیه زیر سطحی)(15 سانتیمتر) و زیر سطحی(30 سانتیمتر)انجام شده است،ثابت کرده که مقدار رطوبت خاک تقریبا 30 درصد در آبیاری زیر سطحی بیشتر از آبیاری قطره ای سطحی است. در شرایط مشابه رطوبت اشباع خاک در سه روش آبیاری قطره ای سطحی ،نیمه زیر سطحی و زیر سطحی اندازه گیری شد و معلوم شد که آبیاری سطحی دارای سطح بیشتری نسبت به نیمه زیر سطحی و نیمه زیر سطحی دارای سطح بیشتری نسبت به آبیاری زیر سطحی می باشد. نتیجه این فرضیه خیلی مهم است که ثابت می کند که چطور در آبیاری زیر سطحی گیاه دارای هوا و آب بیشتری است و نتیجتا رشد بهتری دارد.در درختان زیتون عمق متداولی که لوله باید قرار بگیرد بین 30تا50 سانتیمتر است و اصولا باید در منطقه ای که دارای درصد بیشتری ریشه فعال است قرار بگیرد. مکان مناسب جائی است که تاج درخت در منطقه انتهایی قسمت مرطوب قرار بگیرد.در هر حال فاصله قطره چکانها از تنه درخت بیش از 25 سانتی متر نیست.

 هدف آبیاری زیر سطحی

اجرای طرح الگوئی سیستم آبیاری زیر سطحی Vip در باغات زیتون با هدف صرفه جوئی بیشتر در مصرف آب و به منظور انجام آزمایشات میدانی و عینی با توجه به شرایط معمولی باغات و مقایسه عملکرد سیستم و دست یابی به نتایج عملی و اجرائی و در صورت موفقیت توسعه و توجیه اجرای سیستم در سایر باغات مشابه.

 مزایای سیستم زیر سطحی

مصرف آب کمتر

بخاطر اینکه قطره چکانها در عمق زیاد قرار دارند پیاز رطوبتی گیاه به شکل کروی فرم گرفته و درست برعکس روش سنتی که آبیاری آن در سطح است و شکل به حالت نیمه دایره است و این به معنای آنست که گیاه 30تا40درصد بیشتر به آب دسترسی دارد.

رواناب

بخاطر اینکه این روش جریان آب کمتری دارد که حدود 4 لیتر در ساعت است ،و در عمق بیشتری از زمین قرار گرفته است دارای رواناب کمتری می باشد.

توزیع بهتر آب

بخاطر نقاط توزیع آب بیشتری که در این سیستم آبیاری نسبت به سیستم سنتی وجود دارد و همچنین محل مناسب قطره چکانها برای جذب آب و مواد مغذی توسط ریشه.

یکنواختی بیشتر آب

برای استفاده از قطره چکانهای جبران کننده این سیستم به یکنواختی 100 درصد رسیده است این یکنواخت به معنی رسد و نمو مناسب گیاه است.

امکان استفاده از آب و فاضلاب

از مشخصات این قطره چکانها توانایی استفاده از آب های گوناگون است که برای استفاده آشامیدنی مناسب نیست و این مشخصه در جاهایی است که تصویه کننده ها نصب شده است.بخاطر اینکه این سیستم آبیاری در زیر خاک قرار گرفته است،مشکلاتی را که در سیستم آبیاری Micro Sprinkler بخاطر باد وجود دارد نداریم.

تبخیر آب کمتر

می توان به جرات گفت که تبخیر در این سیستم وجود ندارد،بجز در شرایط ساعات پر مصرفی که علائمی از آب در سطح زمین مشاهده می شود.

جذب آب بیشتر

بخاطر تبخیر کم در این سیستم ،باعث می شود که گیاه دارای آب در دسترس بیشتری باشد،بنابراین جذب بیشتری می شود و این فاکتور مهمی است برای گیاهانی که تولیدشان بستگی به تعداد یا اندازه برگهایشان دارد.

محل کود

آبیاری زیر سطحی برای درختان زیتون در زمانیکه آنها می خواهند تغذیه شوند خیلی جالب است،ازت بدلیل حل شدن زیاد آن در آب به سرعت شسته شده و به اعماق پائین انتقال می یابد ،در سیستم آبیاری زیر سطحی چنین مشکلی وجود ندارد ،ام فسفر عنصری است که دارای قدرت انتقال کم تری در خاک می باشد بنابراین کاربرد آن در منطقه جذب ریشه مناسب تر است.

آهکی شدن کمتر

چون قطره چکان با هوا در ارتباط نیست ،مشکل آهکی شدن قطره چکان به طور قابل توجهی کاهش می یابد ،به هر حال این مشکل می تواند به کمک اسید نیتریک و اسید فسفریک حل شود که این عمل خود یک نوع کمک به کود دهی نیز خواهد بود.

بیماریهای کمتر

چون هیچ آبی در سطح زمین وجود ندارد،مشکلات قارچی (بیماریهای قارچی)به طور قابل توجهی کاهش می یابد و حتی در این روش علفهای هرز نیز کاهش می یابند.

امکان کارکردن روی زمین

محل لوله های حامل قطره چکانها بیش از 35 سانتیمتر زیر سطح زمین است و این امکان کارکردن با هر گونه چنگک و شن کش و غلطک را فراهم می سازد.

کاهش هزینه کارگری

از آن جا که لوله های حامل قطره چکان توسط ماشین جاگذاری می شوند هزینه کارگر کاهش خواهد یافت.

دوام بیشتر

لوله های آبیاری زیر سطحی در معرض تابش مستقیم آفتاب و اشعه ماوراء بنفش و خرده گیهای شیمیایی قرار ندارد،کاربرد لوله های زیر سطحی سیستم را در مقابل تشعشع آفتاب و تغییر حرارت محافظت می کند.

حفاظت بیشتر

سرقت قطره چکانها و آبپاشها کوچک micro sprinkler در باغات امری عادی است سیستم آبیاری زیر سطحی از این امر مصون می باشد.

آیا تغییر روش آبیاری از غرقابی به آبیاری زیرسطحی امکان پذیر است؟

در شرایط آب و هوایی ایران، یکی از موانع اصلی افزایش تولید محصولات کشاورزی، عدم استفاده صحیح از منابع آبی می باشد. زیرا عمده آب استحصالی در بخش کشاورزی مصرف می شود که راندمان این بخش بسیار پایین می باشد. سیستم آبیاری زیرسطحی یک روش نوین می باشد که می توان مشکلات مذکور را حل نماید. در این روش آب مورد نیاز گیاه از ۳ طریق و به طور مستقیم با حداقل تبخیر در اختیار گیاه قرار می گیرد:

1-لوله های قطره چکان دار

۲- لوله های تراوا

۳- کپسول رسی متخلخل

مزیت کپسول رسی و لوله های تراوا نسبت به لوله های قطره چکان دار، عدم گرفتگی منافذ خروجی آب توسط ریشه های گیاهان می باشد.در مطلب آیا تغییر روش آبیاری از غرقابی به آبیاری زیرسطحی امکان پذیر است؟ قصد داریم بررسی کنیم که آیا تبدیل سیستم آبیاری باغات پسته از غرقابی به زیرسطحی امکان پذیر است یا خیر؟

آبیاری زیرسطحی برای باغات پسته منطقی به نظر می رسد. تحقیقات انجام شده نشان می دهد که استفاده از آبیاری زیرسطحی باعث کاهش مصرف آب به میزان ۲۵ تا ۵۰ درصد برای گیاهان ردیفی و حتی صرفه جویی بیشتر برای باغات مرکبات می شود. در آبیاری زیرسطحی در صورت طراحی و بهره برداری صحیح و اصولی، رطوبت خاک در طول دوره رشد گیاه نزدیک به رطوبت حالت ظرفیت زراعی بوده و گیاه بدون صرف انرژی، آب مورد نیاز خود را دریافت می نماید. یکنواختی توزیع آب در آبیاری زیرسطحی از دیگر مزایای این روش می باشد که این مسئله در خاک های سبک حائز اهمیت است. از دیگر محاسن آبیاری زیرسطحی می توان به کاهش هزینه های کارگری و کاهش رشد علف های هرز اشاره کرد. آبیاری زیرسطحی در انواع خاک ها و برای انواع گیاهان قابل اجرا می باشد. عمق نصب لوله های زیرسطحی براساس عمق ریشه گیاه کاشت شده تعیین می شود. این عمق در گیاهان مختلف بین ۳۰ تا ۵۰ سانتی متر می باشد. به دلیل کاهش منابع آبی و افزایش دور آبیاری در باغات پسته، درختان پسته دچار تنش خشکی می شوند. بنابراین استفاده از آبیاری زیرسطحی ضروری به نظر می رسد. اما از طرفی تغییر ناگهانی سیستم آبیاری غرقابی به آبیاری زیرسطحی کمی نگران کننده است. در آزمایشی در کرمان لوله های آبیاری زیرسطحی به فاصله ۹۰ سانتی متر از تنه‌ی درختان پسته در دو طرف و در عمق ۵۰ سانتی متری از سطح خاک قرار گرفت. همچنین آرایش کاشت درختان پسته به صورت ۳×۶ می باشد. در این آزمایش درختان پسته در سال های اولیه با اندکی کاهش محصول روبرو شدند. اما در سال های بعد علاوه بر افزایش راندمان آبیاری و کاهش مصرف آب با افزایش محصول نیز همراه بودند. آزمایش فوق در شرایط آب و هوایی شهرستان کرمان انجام پذیرفت. خاک باغ دارای بافت لومی ‌شنی و هدایت الکتریکی آب به میزان ۳ دسی زیمنس بر متر می باشد. تحت این شرایط، تغییر سیستم آبیاری از غرقابی به آبیاری زیرسطحی با کاهش مصرف آب از ۹۰۰۰ متر مکعب در هکتار به ۴۷۰۰ متر مکعب در هکتار با دور آبیاری ۱۴ روزه و در نظر گرفتن توزیع مناسب آبیاری متناسب با نیاز آبی درختان پسته امکان پذیر است. توصیه می شود در صورت استفاده از آبیاری زیرسطحی، در پاییز هر سال از انتهای سایه انداز درختان در اعماق مختلف خاک نمونه خاک تهیه و هدایت الکتریکی خام اندازه گیری شود تا چنانچه هدایت الکتریکی بالاتر از ۸ دسی زیمنس بر متر باشد با انجام آبشویی های لازم در فصول پاییز و زمستان نسبت به پایین آوردن آن اقدام شود.

معرفی اجزای سامانه آبیاری زیرسطحی

اجزای اصلی و تشکیلات مربوط به یک سامانه ی آبیاری قطره ای زیرسطحی عبارتند از :

پمپ

پمپ فشار لازم برای عملکرد مناسب سامانه را تامین می کند . قدرت آن بستگی به دبی و فشار لازم برای تلفات افت ، توپوگرافی زمین ، فشار کارکرد سامانه و تلفات فشار در فیلتر ها و سایر اجزای سامانه می باشد . سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی عموما به فشار کارکرد پایینی نیاز دارد . حداقل لازم حدود ۱۰۰ کیلو پاسکال می باشد .

سامانه فیلتراسیون

سامانه فیلتراسیون از مهم ترین قسمت های سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی می باشد و خلاصه کردن آن به منظور کاهش هزینه ها ، عموما سامانه آبیاری را با شکست مواجه می کند . در مورد انتخاب و طراحی سامانه فیلتراسیون بایستی به کیفیت آب آبیاری ، قطر مسیر مجاری آب در قطره چکان ها و شدت جریان سامانه آبیاری توجه شود .سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی برای رسیدن به عملکرد مناسب احتیاج به تصفیه آب از مواد شیمیایی ، فیزیکی و بیولوژیکی دارد . مکانیسم تصفیه ی آب توسط فیلتر ها انجام می گیرد . فیلتر ها انواع مختلف دارند که رایج ترین آن ها فیلتر های سیکلون (سانتریفوژ) ، شنی و دیسکی یا توری می باشد . مواد آلی معلق و ذرات رس را نیز می توان به وسیله فیلتر های شن ، توری یا دیسکی جدا کرد . لجن ها و خزه ها می توانند در جداره داخلی لوله ها و قطره چکان ها با ذرات رس مخلوط شده و قطره چکان ها را مسدود کنند . رسوبات باکتریایی سولفور و آهن از مشکلات دیگر می باشند که به وسیله ی کلرزنی برطرف می شوند .

فشارسنج

عملکرد مناسب فشارسنج در مدیریت سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی نقش مهمی دارد و کنترل عملکرد سامانه آبیاری از نظر هماهنگی با ضوابط طراحی از طریق آن انجام می گیرد . به همین دلیل در تعیین محل نصب آن ها باید نهایت دقت بکار رود و به صورت زیر عمل گردد :

– در ابتدا و انتهای سامانه کنترل شدت جریان عبوری از دبی سنج و قرائت فشار کارکرد سامانه ، می تواند اگر مشکلی در ارتباط با عملکرد قطره چکان ها ، گرفتگی آنها و یا ترکیدگی لوله‌های فرعی و لترال‌ها را داشته باشد مشخص کند .

– در نقاط ورودی و خروجی فیلتر‌ها برای تعیین زمان شروع شستشو

شیر یکطرفه

جهت جلوگیری از برگشت آب هنگام خاموش کردن پمپ و جلوگیری از صدمات احتمالی به پمپ و سامانه کنترل مرکزی و برگشت کود و ذرات ریز از تانک تزریق کود به منبع آب ، که باعث آلودگی محیط زیست و یا خطر مسمومیت برای انسان و دام می شود ، ضروری است بعد از سامانه کنترل مرکزی ، ابتدای لوله ی اصلی و ابتدای سامانه کنترل مرکزی ، ابتدای لوله رانش پمپ از شیر یکطرفه آب استفاده شود ، به این منظور می توان از شیر های خلاشکن و فشارشکن با هم و یا یک شیر یکطرفه دوگانه استفاده کرد

دبی سنج

در این سامانه نصب دبی سنج برای کنترل حجم آب کاربردی ضروری است . از آنجا که قطره چکان ها در زیر خاک قرار دارند تنها با نصب دبی سنج می توان نسبت به گرفتکی قطره چکان ها و یا ایجاد ترکیدگی و پارگی لوله ها اطلاع حاصل کرد .

شیر های مربوط به واحد های آبیاری

برای قطع و وصل آب به هر واحد آبیاری از شیر های مذکور استفاده می شود . این شیر ها اغلب دستی هستند . در سامانه هایی که به طور الکترونیکی کنترل می شوند شیر های مذکور به صورت اتوماتیک کار می کنند .

شیر تخلیه هوا

این شیر ها برای جلوگیری از مکش منفی و مکیده شدن ذرات خاک به داخل مجاری قطره چکان ها هنگامی که سامانه خاموش می شود استفاده می شوند . محل نصب این شیر ها در نقاط ارتفاعی و آخر لوله های نیمه اصلی می باشد .

خط تخلیه (شستشوی) سامانه

در انتهای هر بلوک یا واحد آبیاری ، لترال ها به یک مانیفلد که شستشوی سامانه را به عهده دارد ، متصلند . در انتهای مانیفلد مذکور شیر تخلیه قرار دارد . وظایف مانیفلد شستشو یا خط تخلیه عبارت است از :

۱- شستشوی رسوبات و مواد اضافی باقیمانده در لترال ها و هدایت آن به محل مخصوص در نظر گرفته شده

۲- متعادل ساختن فشار در لترال ها

لوله های قطره چکان دار (لترال ها)

لوله های قطره چکان دار از مهم ترین قسمت های سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی است . دقت در انتخاب قطره چکان ها ، تضمین کننده طول عمر سامانه و پایداری یکنواختی پخش آب در زیر سطح خاک است . ساختار بیشتر قطره چکان ها بدین گونه است که جریان آب در آن ها به صورت متلاطم بوده و سپس آب از سوراخ قطره چکان ها به صورت قطره خارج می شود . جریان آشفته آب احتمال گرفتگی در قطره چکان هایی که مجرای عبور کوتاه تر دارند را کاهش می دهد .

معرفی آبیاری قطره ای زیرسطحی

در دو دهه اخیر عمدتا بر اساس نیاز به بهبود مدیریت آب در مزرعه و دستیابی به یک سامانه آبیاری قابل اعتماد ، استفاده از سامانه آبیاری قطره ای زیر سطحی افزایش یافته است . کاربرد آب زیر سطح خاک از طریق قطره چکان با شدت تخلیه مشابه آبیاری قطره ای زیر سطحی گویند . تعریف دیگر آبیاری قطره ای زیر سطحی قرار گرفتن لوله های جانبی قطره چکان دار (لترال ها) در عمق مناسب توسعه ریشه می باشد .

فواید آبیاری قطره ای زیرسطحی

در مورد سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی فواید زیادی گزارش شده که بیشتر مشابه آبیاری قطره ای می باشد . در این نوشتار به فواید اختصاصی آبیاری قطره ای زیرسطحی اشاره می شود .

۱- کاهش نیروی کارگری مورد نیاز در صورت مواظبت و بهره برداری مناسب از سامانه

۲- بهبود راندمان جذب مواد غذایی در حاشیه حجم خاک خیس شده

۳- کاهش تلفات آب از طریق کاهش تبخیر از سطح خاک

۴- کاهش رشد و جوانه زنی علف های هرز

۵- عدم محدودیت برای عملیات زراعی از قبیل سم پاشی و برداشت

۶- صرفه جویی در مصرف آب ، کود ، سم ، موادغذایی و بالابردن کارایی مصرف آن ها

۷- افزایش عملکرد کمی و کیفی محصول به واسطه یکنواختی پخش مناسب آب و مرطوب نگه داشتن محیط ریشه

۸- کاهش هزینه های بهره برداری و نگهداری

محدودیت های سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی

گرفتگی قطره چکان ها

پایین بودن کیفیت آب مهم ترین عامل در گرفتگی قطره چکان های آبیاری قطره ای زیر سطحی است . اولین گام در نگهداری از یک سامانه ، اطلاع از نتایج کیفیت آب می باشد . لازم به ذکر است که اطلاع از کیفیت آب برای طراح در برآورد تجهیزات لازم برای شستشوی سامانه و انتخاب قطره چکان مناسب کمک می کند . عوامل گرفتگی آب آبیاری سه دسته اند : فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی که طراح بایستی به آن توجه کند . در سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی یکنواختی پخش بالای آب می تواند با گرفتگی خروجی ها به آسانی از دست برود . سطح مقطع نازل خروجی ها معمولا بین ۵/۰ تا ۱ میلی متر مربع می باشد و بنابراین به گرفتگی فیزیکی (شن ، ماسه و سیلت) ، نفوذ ریشه به داخل قطره چکان ها ، میکرو ارگانیسم ها و رسوبات شیمیایی حساس است . گرفتگی معمولا ناشی از فیلتراسیون ناقص آب ، عدم شستشوی لوله های جانبی و یا تزریق مواد شیمیایی است . هنکامی که سامانه آبیاری زیرسطحی خاموش می شود به واسطه مکش منفی ایجاد شده در محل خروجی آب از قطره چکان ها ، ذرات خاک به داخل قطره چکان ها مکیده می شود و این عمل باعث گرفتگی قطره چکان ها می شود . مشکلات ذکر شده از طریق طراحی مناسب ، فیلتراسیون مناسب ، انتخاب صحیح قطره چکان و اسیدشویی قابل کنترل می باشد

تجمع نمک

هنگامی که آب شور باشد نمک در جلوی جبهه پیشروی رطوبت خاک تجمع پیدا می کند . در سامنه آبیاری قطره ای زیرسطحی این تجمع نمک بیشتر در بالا نزدیک سطح زمین و میان لترال ها صورت می گیرد . هنگامی که بارندگی کافی نداشته باشیم که نمک های تجمع یافته را بشوید و از منطقه توسعه ریشه دور کند ، نمک ها می توانند باعث کاهش عملکرد محصول گردند . لذا در سال های خشک و کم باران ، لازم است در انتهای زمستان یا قبل از شروع عملیات کاشت ، نسبت به آبشویی سطحی اقدام شود

خطر جوندگان

موش ها و بعضی از جوندگان با جویدن یا قطع نمودن نوار های آبده یا لترال ها می توانند سامانه ی آبیاری زیرسطحی را با مشکل مواجه کنند . به منظور کم کردن تاثیر منفی جوندگان ، باید در انتخاب و آماده سازی مزرعه ، نصب و نگهداری سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی دقت لازم به عمل آید

استقرار محصول

بافت خاک و عمق کارگذاری لترال ها در سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی قابلیت زیرسطحی قابلیت سامانه را در مرطوب کردن سطح خاک برای سبز و استقرار گیاه مشخص می کند . در مواردی که محصولات نمی توانند به تنهایی با استفاده از سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی سبز شوند در صورت امکان می توان از روش آبیاری بارانی یا شیاری برای سبز شدن گیاه استفاده کرد و یا قبل از کاشت محصول با یک آبیاری سنگین پروفیل خاک را به وسیله سامانه آبیاری زیرسطحی به اندازه کافی مرطوب کرد ، که در این شرایط کارایی مصرف آب محصول کمی کاهش خواهد یافت

منبع :

• itvhe.ac.ir
• padiab.com