سیستم‌های آبیاری

1) آبیاری سطحی

آبیاری سطحی که به آن آبیاری غرقابی یا شیاری نیز گفته می‌شود، از دیرباز وجود داشته است. در واقع اولین و قدیمی‌ترین روش آبیاری بوده است. آبیاری سطحی به استفاده از آب در مزرعه، تنها با کمک نیروی گرانش زمین اشاره دارد. در این روش، آب بدون استفاده از هیچ‌گونه قطره‌چکان یا اجزای دیگر، مستقیماً روی سطح خاک هدایت می‌شود.

روش آبیاری سطحی، هزاران سال قدمت دارد و حدود 95 درصد از فعالیت‌های آبیاری رایج امروزی را شامل می‌گردد. اولین منابع آب از جریان‌های نهر یا رودخانه به دشت سیلابی مجاور از طریق سدهای ساده و یک کانال برای توزیع آب به نقاط مختلف توسعه یافت. با ظهور تجهیزات مدرن برای جابجایی زمین و پمپاژ آب، سیستم‌های آبیاری سطحی به مناطق مرتفع و زمین‌هايی که در فواصل دورتری از دشت سیلابی رودخانه‌ها و نهرهای محلی قرار داشتند، گسترش یافت.

شکل 1- نمونه‌ای از آبیاری سطحی

مزایا

• هزینه نسبتاً کم
• عدم نیاز به فناوری و تجهیزات خاص
• نیاز به دانش و هزینه نسبتاً پایین برای کارکرد و نگهداری سیستم
• مناسب برای آبیاری در مقیاس بزرگ

معایب

• راندمان مصرف آب بسیار پایین
• مشارکت در انتشار گازهای گلخانه‌ای
• مستعد فرسایش خاک و شستشوی مواد مغذی
• آلودگی منابع آب در اثر شستشو
• تحویل ناهماهنگ آب در بین محصولات کشاورزی
• مناسب نبودن برای مزارع شیب‌دار (بیش از 3 درصد شیب)
• کشاورز باید مراقب باشد تا از ورود آب اضافی به خاک و مرطوب شدن بیش از حد آن جلوگیری کند؛ زیرا ممکن است منجر به ایجاد شرایط بی‌هوازی در ناحیه ریشه و پوسیدگی آن شود.

2) آبیاری محوری

سیستم آبیاری سنترپیوت، با قدمتی بیش از 70 سال، یک سیستم آبیاری مکانیزه و تحت فشار است. سبک اصلی و پرکاربرد آبیاری محوری، بدین‌صورت است که آب را به‌صورت دایره‌ای به دور یک نقطه مرکزی در وسط مزرعه می‌چرخاند. یک سیستم محوری شامل یک خط لوله جانبی از جنس استنلس استیل است که بر روی ساختارهای خرپایی متحرک مجاور نصب شده است و لوله هدایت آب را پشتیبانی می‌کند. هر خرپا بر روی چرخ‌های موتوری نصب می‌شود و به کل طول لوله اجازه می‌دهد تا در میدان حرکت کند. نازل‌های آبپاش در امتداد خط لوله نصب می‌شوند یا از لوله جانبی روی لوله‌ها یا کابل‌های کوچکتر آویزان می‌شوند. نرخ جریان را می‌توان به‌راحتی در یک سیستم محوری مرکزی تنظیم کرد و از تنظیم‌کننده‌های فشار می‌توان برای ایجاد یک سیستم پرفشار یا کم‌فشار، بسته به نیاز مصرف آب استفاده کرد.

سیستم محوری جانبی، شبیه سیستم محوری مرکزی سنتی است؛ با این تفاوت که در آن، یک ماشین حرکت جانبی در راستای یک خط مستقیم به‌جای یک محور حرکت می‌کند و درنتیجه، امکان پوشش بهتر در یک میدان مربعی یا مستطیلی را فراهم می‌کند. به‌علاوه، سیستم‌های آبیاری با حرکت جانبی، در طول فصل رشد نسبت به سیستم‌های سنتر پیوت سنتی، کار فشرده‌تری دارند.

شکل 2- نمونه‌ای از آبیاری محوری

مزایا

• مقرون به صرفه برای مزارع بزرگ
• توزیع خوب و یکنواخت آب در شرایط بدون باد
• مفید برای کاربرد آفت‌کش­ها در مزرعه

معایب

• سرمایه‌گذاری اولیه نسبتاً بسیار بالا
• سیستم محوری مرکزی برای مزارع مربع‌شکل یا مستطیل‌شکل، ناکارآمد است
• ممکن است بیماری‌های گیاهی را تشدید کند
• تحت شرایط باد، ممکن است یکنواختی توزیع آب ضعیفی داشته باشد
• نمی‌توان کل مزرعه را به یکباره آبیاری کرد
• مصرف انرژی بالا

3) آبیاری بارانی

سیستم آبیاری بارانی امکان اعمال آب تحت فشار بالا با کمک پمپ را فراهم می‌کند. از طریق نازل‌هایی با قطر کوچک که در لوله‌ها قرار می‌گیرند، آب شبیه باران پاشمان می‌کند. به دیگر سخن، آب از طریق یک سیستم لوله‌ای توزیع می‌شود و در هوا پاشیده می‌شود و به‌دلیل ظرفیت تخلیه وسیع، خاک را به خوبی آبیاری می‌کند.

به‌طور معمول، منطقه خیس‌شده، دایره‌ای شکل است. برای یکنواختی خوب، چندین آبپاش باید با هم کار کنند تا الگوهای آنها همپوشانی داشته باشند. هر قطره‌چکان دارای یک الگوی خیس‌کنندگی منحصر به فرد است. این موضوع، فاصله خاص بین آبپاش‌ها را برای دستیابی به بهترین یکنواختی تعیین می‌کند.

هنگامی که به حجم بیشتری آب نسبت به قطره‌چکان‌های استاندارد نیاز است، بایستی از میکروآبپاش‌ها استفاده نمود. میکروآبپاش‌ها معمولاً برای آبیاری درختان در محیط‌های تجاری و مسکونی استفاده می‌شوند. همچنین برای مزارع بزرگ با کاشت متراکم، گلخانه‌ها و حتی برای محافظت در برابر یخ‌زدگی به‌خوبی کاربرد دارند.

شکل 3- نمونه‌ای از آبیاری بارانی

مزایا

• مقرون به صرفه و آسان برای راه‌اندازی
• در شرایط مناسب، یکنواختی توزیع آب بسیار خوب
• پوشش طیف وسیعی از نرخ‌های جریان و الگوهای خیس‌شدگی
• مناسب برای انواع خاک
• استفاده برای مقاصد فرعی مانند خنک کردن در دمای بالا
• راه حل عالی برای محافظت در برابر سرما
• مناسب برای استفاده از کودهای شیمیایی

معایب

• هزینه بالاتر برای هر قطره‌چکان (در مقایسه با آبیاری قطره‌ای)
• کاهش یکنواختی توزیع آب در شرایط وزش باد
• معمولاً نیاز به فشار بالاتری دارد

4) آبیاری قطره‌ای سطحی

در این سیستم، آب از طریق شبکه‌ای از لوله‌ها و قطره‌چکان‌ها مستقیماً به خاک وارد می‌شود. در مقایسه با سایر روش‌های آبیاری، آبیاری قطره‌ای در صورت طراحی، نصب، بهره‌برداری و نگهداری/مدیریت مناسب، بسیار کارآمد خواهد بود. در واقع، آبیاری قطره‌ای با تأمین هدفمندتر و کارآمدتر آب برای گیاهان، ضایعات ناشی از تبخیر یا رواناب را کاهش می‌دهد. این موضوع، منجر به افزایش حفاظت از آب و بهبود سلامت کلی و رشد گیاه می‌شود. به‌علاوه، آبیاری قطره‌ای برای رساندن مستقیم مواد مغذی به ناحیه ریشه، ایده‌آل است. آبیاری قطره‌ای تقریباً برای هر نوع محصول و روش کشت، قابل استفاده است.  

شکل 4- نمونه‌ای از آبیاری قطره‌ای سطحی

5) آبیاری قطره‌ای زیرسطحی

آبیاری قطره‌ای زیرسطحی، یک سیستم آبیاری کم‌فشار و با راندمان بالا است که از لوله‌های قطره‌ای مدفون یا نوار قطره‌ای برای برآورده کردن نیاز آبی محصول استفاده می‌کند. این سیستم، یک سیستم زیرسطحی انعطاف‌پذیر است و به‌ویژه برای مناطق خشک، نیمه‌خشک، گرم و بادخیز با منابع آب محدود و همچنین برای هر نوع خاک یا زمین، مناسب است. در این سیستم، خیس شدن در اطراف لوله اتفاق می‌افتد و آب معمولاً بسته به ویژگی‌های خاک و سایر عوامل موجود، به‌صورت الگوهای خاص در همه جهات به بیرون حرکت می‌کند.

آبیاری زیرسطحی با به حداقل رساندن تبخیر آب‌های سطحی و کاهش بروز علف‌های هرز و بیماری‌ها باعث صرفه‌جویی در مصرف آب و بهبود عملکرد می‌شود؛ چراکه آب به‌طور مستقیم به منطقه ریشه محصول وارد می‌شود؛ نه به سطح خاک (جایی که بیشتر بذرهای علف‌های هرز پس از کشت، جوانه می‌زنند). در نتیجه، جوانه‌زنی بذر علف‌های هرز یکساله، بسیار کاهش می‌یابد. هنگامی که با یک انژکتور ایده‌آل، مدیریت کود به درستی انجام شود، راندمان مصرف آب و کود افزایش و نیاز به نیروی کار کاهش می‌یابد. از سوی دیگر، انجام عملیات‎های زراعی، حتی زمانی که آبیاری اعمال می‌شود، امکان‌پذیر خواهد بود.

شکل 5- نحوه اجرای آبیاری قطره‌ای زیرسطحی

مقایسه روش‌های آبیاری

برای انتخاب روش آبیاری مناسب، کشاورز باید مزایا و معایب روش‌های مختلف را بداند. او باید بداند که کدام روش برای شرایط محلی و موضعی مزرعه یا باغ خود مناسب‌تر است. متأسفانه در بسیاری از موارد، یک راه حل واحد برای این منظور وجود ندارد؛ چرا که هر سیستمی، مزایا و معایب خاص خود را دارد. با این وجود، مناسب بودن سیستم­های مختلف آبیاری، عمدتاً به عوامل زیر بستگی دارد:

• شرایط طبیعی
• نوع محصول
• نوع تکنولوژی
• تجربه قبلی در زمینه آبیاری
• نهاده‌های نیروی کار مورد نیاز
• هزینه و سود

جدول (1) به مقایسه برخی از مهم‌ترین سیستم‌های آبیاری پرداخته است.

جدول 1- مقایسه کلی بین انواع اصلی سیستم‌های آبیاری