درسنامه آموزشی تولید و پرورش درختان میوه و زینتی کلاس یازدهم امور باغی

واحد یادگیری 4: عوامل مؤثر در تعیین نیاز آبی گیاهان

مقدمه

ایران کشور خشک و کم آبی است. افزایش جمعیت و به دنبال آن، افزایش مصرف آب از یک طرف و تغییر اقلیم در جهت گرم‌شدن زمین و افزایش نیاز آبی از طرف دیگر، باعث شده است که مسئلهٔ کمبود آب در سال‌های اخیر، جنبهٔ بحرانی به خود گیرد. برای تعدیل بحران کم آبی باید همزمان در دو زمینه، اقداماتی به موازات هم صورت گیرد:

1) توسعهٔ منابع آبی کشور؛ که در آن، اقداماتی همچون مهار آب‌های جاری با احداث سدها و پخش آب به منظور تغذیهٔ سفرهٔ آب‌های زیرزمینی باید انجام شود. البته در این زمینه اقدامات خوبی در مورد توسعهٔ سیستم‌های جدید و پیشرفتهٔ آبیاری انجام گرفته است ولی این کارها کافی نبوده و باید با سرعت بیشتری ادامه یابد.

2) استفادهٔ بهینه و مهارشده از منابع آبی موجود؛ بی شک لازمهٔ بهره‌گیری مؤثر از آب کشاورزی، انتخاب روش مناسب و بهبود مدیریت آبیاری است. هر سیستم آبیاری طوری باید طراحی شود که آب موردنیاز باغ را به مقدار کافی و در زمان معیّن تأمین نماید. از طرف دیگر هر طرح آبیاری باید به گونه‌ای باشد که امکان اعمال مدیریت‌های لازم را در باغ میسر سازد. از جمله این مدیریت‌ها می‌توان به کم آبیاری‌ها، آبیاری‌های تکمیلی، آبیاری یک در میان جویچه‌ها و امثال آن اشاره کرد.علاوه بر این، سیستم آبیاری باید حتی‌الامکان این انعطاف‌پذیری را داشته باشد که در صورت نیاز بتوان تغییراتی را در آن ایجاد کرده و یا با حداقل هزینه، برخی از تجهیزات سیستم را تعویض نمود.

استاندارد عملکرد

راه‌اندازی سیستم آبیاری یک گلخانهٔ 500 مترمربعی برای یک روز کاری

نیاز آبی گیاهان

گیاهان، بسیار بیشتر از آنچه که برای ساختمان فیزیولوژیک خود نیاز به آب دارند، آب را از خاک جذب می‌نمایند. گیاه این مقدار آب را در فرایند تعرّق به هوا می‌فرستد. در آب و هوای خشک، صدها برابر آب موردنیاز برای ساختمان فیزیولوژیک گیاهان، آب به‌صورت تبخیر از سطح خاک و تعرق از گیاه به جو منتقل می‌گردد. اگر چه در هوای نزدیک به اشباع، گیاهان با تبخیر و تعرّق، خیلی کمتر قادر به ادامه حیات خواهند بود.

ریشهٔ گیاهان برای زنده‌ماندن و رشد، آب را از خاک جذب می‌کنند. قسمت عمدهٔ این آب به‌صورت تعرق (Transpiration) از طریق برگ‌ها و ساقه‌های گیاهان به هوا وارد می‌شود. تعرق مرتباً و در تمام طول روز اتفاق می‌افتد.

علت تعرق، وجود شیبِ فشارِ بخار بین برگ‌ها و اتمسفر است. می‌توان گیاه را به فتیلهٔ چراغی تشبیه کرد که یک سر آن در مخزن سوخت و سر دیگر آن شعله‌ور است. شرایط انتها و ابتدای فتیله، مقدار انتقال سوخت به شعله را مشخص می‌کند. البته گیاه کاما مانند فتیله منفعل نیست، بلکه از خودش عکس‌العمل‌های فیزیولوژیک (نسبت به برخی از شرایط) نشان می‌دهد که بر انتقال رطوبت از خاک به گیاه (جذب) و از گیاه به اتمسفر (تعرق) تأثیر می‌گذارد. بسته‌شدن روزنه‌های برگ‌ها در هنگام ظهر یک روز گرم تابستان از جمله این عکس‌العمل‌ها می‌باشد. البته این کار می‌تواند موجب کاهش فتوسنتز (به دلیل عدم جذب $C{O_2}$) در اثر بسته‌شدن روزنه‌ها و به علاوه موجب گرم‌شدن بیش از حد گیاه گردد.

نیاز آبی گیاهان به عوامل گوناگونی وابسته است که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

1- نوع اقلیم:

برای مثال، گیاهان در یک اقلیم گرم و آفتابی به نسبت یک اقلیم سرد و ابری به آب بیشتری در هر روز نیاز دارند.

2- نوع گیاه:

درختانی مانند بادام، زرشک، زالزالک و انگور نسبت به هلو و گلابی. نیاز آبی کمتری دارند و یا گیاهانی مانند برنج و نیشکر نسبت به گیاهانی مانند لوبیا و گندم نیاز آبی بیشتری دارند. همچنین ابریشم مصری، بلوط همیشه سبز، ارس و سنجد زینتی نیاز آبی کمی دارند.

3- مرحلهٔ رشد:

گیاهان در مرحلهٔ رشد سریع نیاز آبی بیشتری نسبت به زمانی دارند که تازه کاشته شده‌اند.

تأثیر اقلیم بر نیاز آبی گیاهان

یک گیاه مشخص با رشد معین، در اقلیم‌های مختلف، نیاز آبی متفاوتی دارد، این گیاه نیاز آبی بیشتری را در اقلیم گرم و خشک نسبت به یک اقلیم سرد و ابری دارد. به هر حال، علاوه بر تابش خورشید و درجهٔ حرارت، عوامل اقلیمی دیگری نیز بر نیاز آبی گیاه تأثیرگذار می‌باشند که می‌توان از سرعت باد و رطوبت نسبی هوا نام برد. مسلماً نیاز آبی گیاه در یک هوای خشک نسبت به زمانی که هوا مرطوب است، بیشتر خواهد بود. همچنین در شرایط وجود باد، گیاهان مقدار بیشتری آب را نسبت به هوای آرام از دست می‌دهند.

عوامل اقلیمی مهم تأثیرگذار بر نیاز آبی گیاهان

عامل اقلیمی	نیاز آبی گیاه
	زیاد	کم
	تابش خورشیدی	آفتابی (بدون ابر)	ابری (بدون آفتاب)
درجهٔ حرارت	گرم	سرد
رطوبت	کم (خشک)	زیاد (مرطوب)
سرعت باد	بادخیز	باد کم

برنامه‌ریزی آبیاری

برنامه‌ریزی آبیاری، برای برآورد نیاز آبیاری به دو صورت کامل و یا بخشی (کم آبیاری) طراحی می‌شود.

آبیاری کامل

در آبیاری کامل برای برآورد کل نیاز آبی و متعاقب آن تولید حداکثر محصول موردنظر است. آبیاری بیش از حد، باعث کاهش تهویهٔ خاک و محدودیت تبادل گاز بین خاک و اتمسفر می‌شود که این امر کاهش عملکرد محصول را به همراه خواهد داشت. آبیاری کامل، زمانی است که هیچ تنش آبی به گیاه وارد نشود، ضمن اینکه حداقل هزینه‌ها انجام گیرد. این نوع آبیاری برای به حداقل‌رساندن تنش آبی در محصول انجام می‌شود.

آبیاری بخشی (کم آبیاری)

عَرضهٔ آب مورد نیاز آبیاری به‌صورت بخشی، یک نوع عملیات خاص آبیاری است که کم آبیاری نامیده می‌شود. در این نوع از آبیاری اگرچه تولید محصول کاهش می‌یابد، اما به دنبال استفادهٔ کمتر از آب، هزینه مصرف آب، انرژی و دیگر نهاده‌های کشاورزی و تولید، کاهش خواهند یافت.

کم آبیاری از نظر اقتصادی به‌صورتی تنظیم می‌شود که با کاهش مصرف آب به مقداری کمتر از آبیاری کامل، هزینه‌های تولید به نسبت کاهش درآمد، با سرعت بیشتری کاهش می‌یابند. از آنجایی‌که هزینه‌های تولید بالاست، لذا می‌توان با کاربرد کمتر آب نسبت به آبیاری کامل (کم آبیاری)، نقطهٔ بهینهٔ تولید از نظر اقتصادی را برای هر محصول تعیین کرد. پس با تنظیم آبیاری‌ها برای این شرایط می‌توان با کاربرد نیاز آبی فصلی کمتر، سود خالص حاصل از تولید را به حداکثر مقدار رساند.

کم آبیاری معمولاً زمانی استفاده می‌شود که تأمین آب مورد نیاز یا کاربرد آب توسط سیستم آبیاری با محدودیت مواجه است. در این شرایط باید سطح آبیاری، مقدار زمین مورد استفاده برای آبیاری و تناوب کاشت گیاهانی که قرار است حداکثر سود خالص را عاید سازند، مشخص شود.

کم آبیاری عموماً با تعیین شرایط حساسیت گیاه به تنش آبی در طی یک یا چند دوره در طول فصل رشد اعمال می‌شود. آب کافی در طی دوره‌های بحرانی رشد برای حداکثر نمودن بازده کاربرد آب، ضروری است.

زمان مناسب آبیاری

کنترل شرایط خاک برای افزایش راندمان آب بسیار مهم است برای افزایش بازدهی آب یکی از راه‌های مهم تعیین میزان تبخیر و تعرق می‌باشد که با استفاده از ابزارها و لوازم تعیین رطوبت خاک می‌تواند سبب افزایش بهره‌وری آب شود.

عوامل محیطی مرتبط با گیاه

تعیین شرایط گیاه یکی از رایج‌ترین روش‌های تعیین زمان آبیاری است. از آنجایی که یکی از اهداف اصلی آبیاری برآورد نیاز آبی گیاه است، بنابراین با تعیین مقدار آب لازم برای گیاه در طی یک دوره رشد می‌توان زمان آبیاری آن را نیز تعیین کرد.

رشد و ظاهر گیاه

علایم ظاهری برای تعیین نیاز آبی گیاه با رنگِ برگ و شرایط پژمردگی آن مرتبط است. اندازه‌گیری قطر ساقه و ارتفاع به‌طور منظم نیز می‌تواند به تعیین شدت رشد گیاه کمک کند. نیاز به آبیاری با کم‌شدن رشد گیاه قابل تعیین است.علایم ظاهری و رشد، اغلب برای برنامه‌ریزی آبیاری مشخصه‌ها و علایم کاملی نیستند. در این روش، ظاهر گیاه باید به دقت تفسیر شود، زیرا بیماری و کمبود عناصر غذایی نیز ممکن است مشابه تنش آبی، تغییراتی را در تولید و ظاهر گیاه به‌وجود آورند. مزیت اصلی این روش، سادگی استفاده از آن برای تعیین زمان آبیاری است.

درجهٔ حرارت برگ

افزایش درجهٔ حرارت برگ که عمدتاً به افزایش درجهٔ حرارت هوا مرتبط است، با کاهش تعرق در برگ‌های گیاه و بسته‌شدن کامل یا بخشی از روزنه‌های برگ مرتبط است. درجهٔ حرارت هوا و برگ ممکن است با وسایل سنجش از دور مانند هواپیما یا از طریق ماهواره نیز تعیین شود.

یکی از روش‌های عمومی، استفاده از دماسنج‌های مادون قرمز دستی است که برای اندازه‌گیری اختاف درجه حرارت کانوپی (canopy) (سایه‌انداز) گیاه و هوای مجاور آن در هر روز در زمان اوج گرمای سطح یعنی در حدود ساعت 1 تا 1/5 بعد از ظهر به کار می‌رود. 

با اندازه‌گیری این درجه حرارت‌ها در هر روز (که تفاوت دمای بیشتری را نسبت به دمای هوا نشان می‌دهد) و تجمیع تفاوت‌های بین درجه حرارت سطح برگ و هوا، تفاوت مذکور به یک سطح آستانهٔ مشخص که بسته به نوع درخت و خاک تغییر می‌کند، خواهد رسید که این سطح آستانه، همان زمان آبیاری را نشان می‌دهد. روزهایی که درجه حرارت سایه‌انداز (محدودهٔ تاج درخت) کمتر از درجه حرارت هوا است، این اختلاف دما قابل صرف نظر کردن است.

پتانسیل آب برگ

اندازه‌گیری پتانسیل آب برگ نیز شاخص دیگری از مجموع شاخص‌های مربوط با گیاه است که برای تعیین زمان آبیاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. پتانسیل کمتر (منفی تر) نیاز آبی بیشتر را نشان می‌دهد. اندازه‌گیری پتانسیل آب برگ یک روش مخرّب است زیرا باید برگ را از گیاه جدا و در داخل یک محفظهٔ فشار قرار داد. فشار در داخل محفظه افزایش یافته تا اینکه آب از دمبرگ خارج شود. فشار مذکور به اندازهٔ پتانسیل آب برگ است. برای اندازه‌گیری پتانسیل برگ در این روش، باید دقت مضاعفی را به کاربرد زیرا پتانسیل آب برگ به سن برگ، در معرض تابش خورشید بودن برگ و زمان نمونه‌گیری در طول روز وابسته است. معمولاً برگ‌های بالغ از یک محل ویژه و استاندارد بر روی گیاه انتخاب شده و اندازه‌گیری‌ها در یک زمان مشخص از طول روز انجام می‌شود.

مقاومت روزنه

مقاومت روزنه نیز یکی از شاخص‌های اندازه‌گیری نیاز آبی است، زیرا مقاومت روزنه با درجهٔ بازشدگی روزنه و شدت تعرق مرتبط است. در حالت کلی، مقاومت روزنهٔ بالا با بسته‌شدن روزنه و کاهش شدت تعرق و نیاز به آب.

عوامل مرتبط با خاک

برنامه‌ریزی بر اساس شاخص‌های مرتبط با خاک با تعیین رطوبت جاری خاک و مقایسهٔ آن با یک سطح رطوبتی از پیش تعیین شده مرتبط است. با رسیدن رطوبت خاک به سطح حداقل رطوبت تعیین شده، آبیاری برای افزایش رطوبت خاک انجام می‌شود. سطح حداقل رطوبتی خاک با مرحلهٔ رشد، به ویژه برای برنامه‌ریزی کم آبیاری تغییر می‌کند. شاخص‌های مرتبط با خاک علاوه‌بر تعیین زمان آبیاری، مقدار آبیاری موردنیاز را نیز نشان می‌دهند.

اهمیت آبیاری در گلخانه‌ها

در سال‌های اخیر تغییرات آب و هوایی که عامل آن فعالیت‌های انسانی می‌باشد تأثیرات زیادی را بر روی تولیدات محصولات در هوای آزاد به جا گذاشته است بنابراین در آیند‌های نه چندان دور انتظار می‌رود تعداد زیادی از درختان میوه برای پرورش به گلخانه انتقال داده شوند زیرا در گلخانه همه شرایط محیطی قابل کنترل بوده و در نتیجه با اطمینان زیاد می‌توان محصولات مختلف را تولید نمود. آبیاری، یکی از مهم‌ترین کارها در تولید محصولات گلخانه‌ای مثل توت‌فرنگی و موز است که آب و کود موردنیاز گیاه را تأمین می‌کند.آبیاری نامناسب در گلخانه سبب کاهش کیفیت محصول می‌شود. در روش‌های سنتی، انجام آبیاری کاری ساده اما خسته‌کننده تلقی می‌شود؛ به همین دلیل، آن را به هر کارگر غیر ماهری واگذار می‌کنند.

در صورتی که آبیاری در زمان نامناسب و به مقدار کنترل‌نشده می‌تواند سبب بروز مشکلاتی در گلخانه گردد. آبیاری زیاد باعث رشد علفی گیاه شده و در نتیجه ساقه‌های آن نرم، آبدار و شکننده می‌شوند.

پر آبی محیط ریشه، سبب کمبود اکسیژن خاک، کاهش رشد ریشه، پوسیدگی ریشه، عدم جذب آب و موادغذایی ریشه و در نتیجه باعث پژمرده‌شدن و توقف رشد درخت می‌شود، آبیاری کم نیز سبب کاهش فتوسنتز، پژمردگی برگ‌ها و کاهش رشد درخت می‌شود. کم آبی همچنین باعث توقف رشد، کوتاه‌شدن طول میانگره‌ها، کوچک و بد شکل‌شدن برگ‌ها، سوختگی حاشیه و ریزش بی‌موقع برگ‌ها در گیاهان حساس می‌شود. بنابراین روش‌های جدید آبیاری مشکلات فوق را برطرف کرده و از نظر اقتصادی نیز مقرون به‌صرفه هستند.

اصول آبیاری

- آبیاری مناسب در هر آبیاری
- استفاده از بستری با زهکشی مناسب و ظرفیت نگهداری بالا
- آبیاری در زمان مناسب و پیش از وقوع تنش رطوبتی

تانسیومتر و نحوهٔ کار با آن

تانسیومتر دستگاهی است که میزان پتانسیل ماتریک (Matric Potential) رطوبت خاک (میزان مکش آب توسط خاک) را تعیین می‌کند. اگر میزان رطوبت خاک بیشتر باشد، ریشه‌ها به‌راحتی می‌توانند آن‌ها را جذب نمایند و در صورتی که میزان رطوبت درخاک کاهش یابد، مولکول‌های آب با نیروی بیشتری به ذرات خاک می‌چسبند و ریشه، نیاز به نیروی بیشتری برای جذب این رطوبت دارد. زمانی که رطوبت خاک در حد ظرفیت مزرعه (استاندارد) باشد، مولکول‌های آب با نیروی 0/3 بار و در نقطهٔ پژمردگی، با نیروی 15 بار به ذرات خاک می‌چسبند. تانسیومتر قادر است مقدار این نیرو (پتانسیل ماتریک) را به‌صورت فشار مکش نشان دهد. هر چه رطوبت خاک کمتر باشد، فشار مکش آن بیشتر و هرچه خاک مرطوب‌تر باشد، فشار مکش آن کمتر است و تانسیومتر عدد کمتری را نشان می‌دهد (به سمت عدد صفر) و با کاهش رطوبت خاک، عقربهٔ تانسیومتر عدد بزرگ‌تری را نشان می‌دهد (به سمت عدد 100 حرکت می‌کند).

- در روش کنترل‌شده، مدیریت آبیاری رقیق‌تر 
- نیاز به نیروی کارگری کمتر
- گیاه و خاک همیشه در حالت ایده‌آل از نظر رطوبت
- کارایی مصرف آب بیشتر و میزان آب مصرفی کمتر 
- انجام آبیاری (دور و میزان آبیاری) کاملا قابل برنامه‌ریزی است.

تانسیومتر و نحوهٔ کار با آن:

نیازهای آبی یک باغ از طریق آبیاری و نزولات آسمانی مانند برف و باران تأمین می‌شود ولی همه آبی که به یک درخت داده می‌شود توسط درخت جذب نمی‌شود بلکه قسمت‌های زیادی از آن از طریق تبخیر و تعرق از خاک و برگ و همچنین فرونشستن از محیط ریشه خارج می‌شود. روش‌های زیادی برای برآورد اثرات بارندگی در تأمین نیاز آبی گیاهان وجود دارد ولی عملی‌ترین راه حل استفاده از تانسیومتر در اعماق مختلف خاک در سطح باغ و جمع‌آوری اطلاعات آن در زمان آبیاری است، این اطلاعات این امکان را فراهم می‌نماید که با حداقل آبیاری نیازهای آبی درختان برطرف شده و تنشی به درختان وارد نشود.

نفوذ آب

در زمانی که خاک خشک است با ورود آب به داخل و خلل و فرج خاک سرعت نفوذ آب زیاد می‌شود ولی با گذشت زمان و پرشدن این حفره‌ها از آب سرعت نفوذ آب در خاک کاهش می‌یابد تا زمانی که کلیه خلل و فرج خاک با آب پر شود در این زمان آب دیگر در خاک نفوذ نمی‌کند. نیروی جاذبه زمین شروع به پایین بردن آب می‌نماید. آن مقدار آبی که طی چند ساعت اول در اثر نیروی جاذبه به سمت پایین حرکت کرده و از دسترس ریشه‌ها خارج می‌شود آب هدر رفته محسوب می‌شود.

اگر نیمرخ خاک (پروفیل خاک) خشک شده باشد، یک مرز مشخص بین خاک خشک و مرطوب وجود دارد. زمانی که آبیاری متوقف شد، مقداری آب از ناحیهٔ مرطوب به سمت پایین حرکت کرده و خاک‌های خشک پایین را مرطوب می‌سازد. اگر خاک زیرین مرطوب باشد، آب از ناحیهٔ ریشه عبور کرده و توسط درخت جذب نمی‌شود. خاک یک ترکیب پیچیده‌ای از ذرات جامد بوده که فضاهای خالی و مقداری مواد آلی دارد. ظرفیت نگه‌داری آب بستگی به حجم فضاها و اندازهٔ فضاهای خالی دارد. بین اندازه ذرات خاک و فضاهای خالی، یک رابطة مستقیمی وجود دارد.

خاک با بافت درشت (شنی)	درصد کمتر فضاهای خالی	متوسط اندازهٔ فضاهای خالی بیشتر	حرکت ساده تر آب
خاک با بافت ریز (رسی یا لومی رسی)	درصد بیشتر فضای خالی	متوسط اندازهٔ فضاهای خالی کمتر	حرکت سخت تر آب

بعد از آبیاری، در ابتدا حرکت آب سریع بوده و با گذشت زمان میزان حرکت آب آهسته می‌شود. در این نقطه، آبِ باقیمانده در خاک به عنوان «آب ذخیره» مورد توجه می‌باشد و این مقدار آب در این نقطه «ظرفیت مزرعه» (Fc) نامیده می‌شود. بعد از گذشت مدتی، آب موجود در مجاری درشت در اثر نیروی جاذبه از دسترس خارج می‌شود، در صورتی‌که در حدود 70 درصد آب اضافه شده از دسترس خارج شده باشد این مرحله را «نقطه پژمردگی دائم» (PWP) می‌نامند .تفاوت بین مقدار آبی که در حالت ظرفیت مزرعه وجود دارد (حدود 70 درصد) با مقدار آبی که در نقطه پژمردگی دائم قرار دارد را «آب قابل استفاده» (AWC) برای گیاه می‌نامند.

خاک‌های شنی قدرت زیادی برای نگه‌داری آب نداشته و در نتیجه سریع‌تر خشک می‌شوند، این در حالی است که خاک‌های رسی با قدرت بیشتری آب را در خود نگه داشته و دیرتر خشک می‌شوند. وجود مواد آلی در خاک‌ها به ظرفیت نگه‌داری آب کمک می‌نماید، البته به غیر از این عوامل (نوع خاک و میزان مواد آلی) عوامل دیگری نیز در نگه‌داری آب مؤثر می‌باشند.

فاکتور گیاهی

اندازه و سطح کل برگ‌ها که اشعهٔ خورشید را جذب می‌کنند از عوامل مهم و مؤثر بر تبخیر و تعرق محصول می‌باشد؛ بنابراین اندازه و تاج درخت، فاصلهٔ درختان و مرحلهٔ توسعهٔ برگ در طی فصل، همه روی استفاده از آب توسط گیاه اثر می‌گذارند. پوشش‌های گیاهی (سایه) کف باغ با سطح برگی که نور دریافت می‌کنند ارتباط خوبی دارند. ارتباط بین پوشش گیاهی و تبخیر وتعرق محصول در تعیین برنامه‌های آبیاری برای باغ‌های جوان مهم است. مطالعات مزرعه‌ای نشان داده است که تبخیر و تعرق زمانی به حداکثر می‌رسد که 60- 50 درصد زمین توسط سایهٔ تاج درخت در اواسط روز پوشیده شده باشد.

احتمالاً مناطقی از کف باغ که نور را مستقیم دریافت کرده‌اند، انرژی دریافت‌شده را به تاج درخت منتقل کرده و تبخیر و تعرق محصول را افزایش می‌دهند و بیشتر عوامل مؤثر در تبخیر و تعرق محصول توسط باغداران نمی‌تواند تغییر داده شود. سیستم آبیاری و مدیریت کف باغ در استفاده از آب، مؤثر می‌باشند. تکرار آبیاری و اندازهٔ ناحیهٔ مرطوب‌شده، بر تبخیر مؤثر بوده و باغدار نمی‌تواند کنترل کند تا هدررفت آب ناشی از تبخیر محدود شود. در آبیاری شیاری باغ‌های جوان به جای مرطوب‌کردن کامل زمین با چندین شیار می‌توان از یک شیار در یک طرف درختان استفاده نمود.

مطالعات نشان داده است که آبیاری قطره‌ای مقدار تبخیر را به میزان زیادی کاهش داده و سبب ذخیرهٔ آب در باغ‌های جوان می‌شود. با وجود اینکه گیاهان پوششی فواید زیادی دارند، اما اثر نامطلوب پوشش گیاهی، از دست‌دادن مقدار قابل توجهی آب می‌باشد.

گیاهان پوششی یا علف‌های هرز کنترل‌نشده، 30- 20 درصد تبخیر و تعرق را در باغ‌ها افزایش می‌دهند.

روش‌های آبیاری در گلخانه

سال گذشته با روش‌های مختلف آبیاری و مزایا و معایب هر کدام در درس تولید و پرورش سبزی و صیفی آشنا شدید، در ادامه جهت تکمیل مباحث، به آبیاری در گلخانه‌ها اشاره می‌شود.

آبیاری دستی

الف) استفاده از سر آب‌پاش جهت افزایش راندمان آبیاری

ب) انواع مختلف سر آب‌پاش برای آبیاری

این روش که ابتدایی‌ترین روش آبیاری به شمار می‌رود، از سایر روش‌های آبیاری آب بیشتری مصرف می‌کند، زیرا مقدار زیادی از آب به فضای بین گلدان‌ها ریخته‌شده و به هدر می‌رود. از معایب دیگر این روش می‌توان به وقت گیربودن و سرعت کند آبیاری، زیادبودن هزینهٔ کارگری، شسته‌شدن خاک، پاشیدنِ گِل بر روی شاخسارهٔ گیاه و افزایش فشردگی خاک به علت فشار آب اشاره کرد.

به هر حال، آبیاری دستی کاری خسته کننده است و به همین دلیل آن را به کارگران غیرماهر می‌سپارند که ممکن است آبیاری را به نحو مناسب انجام ندهند. از آنجایی که در بیشتر گلخانه‌ها، کود به‌صورت محلول در آبِ آبیاری به گیاهان داده می‌شود، در آبیاری به روش دستی، امکان استفاده از کود با مشکلات جدی همراه می‌شود (اتلاف کود، عدم توزیع یکنواخت کود و آب‌شویی کود). امروزه فقط در شرایط خاصی از روش آبیاری دستی استفاده می‌شود، ملثاً برای آبیاری سینی بذور و یا بوته‌های خاصی از گلخانه که نسبت به سایر بوته‌ها، نیاز به آبیاری ویژه دارند. استفاده از سرشیلنگ (برای شکستن فشار آب) در انتهای شیلنگ آبیاری، سبب کاهش فشار آب شده و از فرسایش و فشردگی خاک جلوگیری می‌کند.

آبیاری قطره‌ای

آبیاری بارانی

در این روش آبیاری، نازل‌های آب باید در ارتفاعی بالاتر از گیاه قرار بگیرند و آب به‌صورت قطرات باران در هوا پخش شده و یک نازل آب، محدودهٔ مشخصی از گلخانه را آبیاری می‌کند. بعضی از این قطرات به سطح زمین می‌رسند و به تدریج در داخل بستر کشت نفوذ می‌کنند و آب اضافی وارد شده به بستر، به‌صورت زه آب خارج می‌شود و بخشی دیگر از قطرات آب نیز، در فضای بین گلدان‌ها، راهروها، بر روی شاخ و برگ و گل‌ها می‌ریزند و به‌صورت تبخیر به هدر می‌روند. در حقیقت آبیاری بارانی یکی از روش‌های پر مصرف آبیاری است. مساحتی که توسط هر آب‌فشان تحت پوشش قرار دارد، به آسانی قابل تنظیم است. این روش آبیاری در گیاهانی که مقاوم به بیماری هستند، استفاده می‌شود.

آبیاری مه‌افشانی یا میست (Mist irrigation)

در این روش، آب در اثر فشار زیاد و خروج از نازل‌های ریز به‌صورت مه در می‌آید و بر روی سطح برگ و ریشهٔ گیاهان قرار گرفته و آن‌ها را تغذیه می‌نماید. این سیستم در گلخانه‌های ویژهٔ تکثیر قلمه، به منظور افزایش رطوبت نسبی و کاهش دمای گلخانه مورد استفاده قرار می‌گیرد تا از خشک‌شدن قلمه‌های فاقد ریشه جلوگیری نماید و سبب افزایش میزان ریشه‌زایی آن‌ها شود، همچنین برای تغذیهٔ گیاهانی که ریشهٔ آن‌ها در خارج از بستر و به‌صورت معلق در هوا قرار دارند، از این روش استفاده می‌شود تا محلول غذایی بر روی سطح برگ‌ها و ریشه قرار گیرد و به آن، «سیستم هوا کشت» (Aeroponic) می‌گویند. در این روش، برای کنترل سیستم آبیاری از دستگاه کنترل‌کنندهٔ رطوبت نسبی هوا (ترموستات) استفاده می‌شود. با کاهش رطوبت نسبی محیط، این کنترل‌کننده سبب فعال‌شدن سیستم آبیاری می‌شود و زمانی که رطوبت نسبی افزایش یافت، سیستم به‌طور خودکار قطع خواهد شد. همچنین از برگ الکترونیکی نیز به منظور کنترل آبیاری استفاده می‌گردد. در این روش، قطعه‌ای الکترونیکی در داخل گلخانه نصب می‌شود و تا زمانی که رطوبت کافی بر روی برگ الکترونیکی وجود داشته باشد، سیستم میست غیرفعال است ولی کاهش رطوبت بر روی برگ الکترونیکی، سبب فعال‌شدن سیستم میست خواهد شد.

تغذیه از طریق سیستم آبیاری (فرتیگیشن)

تزریق کودها به درختان از طریق سیستم آبیاری را فرتیگیشن می‌نامند. این روش، به دلیل سادگی مدیریت بر تنظیم میزان موادغذایی موردنیاز درختان، بسیار مناسب می‌باشد.

مزایای کوددهی از طریق سیستم آبیاری- میکرو

- پخش یکنواخت کود
- انعطاف‌پذیری بیشتر در زمان پخش کود
- کاهش مصرف کود نسبت به سایر روش‌ها
- کاهش هزینه‌ها
- افزایش عملکرد محصول

حلالیت کودها

به منظور تزریق کود در سیستم آبیاری، کودها باید قابل حل باشند. کودهایی که به‌صورت محلول هستند مستقیم به سیستم آبیاری تزریق می‌شوند، ولی کودهایی که به شکل جامد یا کریستال هستند باید با آب مخلوط‌شده تا به شکل محلول در آیند. مواد جامد از نظر درجهٔ حلالیت، اختلافات وسیعی با یکدیگر دارند. حلالیت بستگی به خواص فیزیکی کود، درجهٔ حرارت آب آبیاری و PH دارد.کودهای جامد در مخزن حاوی آب ریخته می‌شود تا دانه‌ها و کریستال‌ها در آب حل‌شده و به غلظت مطلوب برسند، سپس محلول به دست آمده به داخل سیستم آبیاری تزریق می‌شود. محلی که محلول کودی وارد سیستم آبیاری می‌شود باید در ابتدای مزرعه و قبل از لوله‌های اصلی باشد. تزریق این محلول قبل از محل قرارگیری فیلترها شانس ورود آلودگی به سیستم را کاهش خواهد داد. خارج‌کردن باقیماندة کود از داخل لوله‌های سیستم، مانع رسوب مواد شیمیایی یا مواد آلی مثل ترشحات باکتری‌ها می‌شود.

نیتروژن

یکی از مهم عناصر غذایی موردنیاز گیاه، نیتروژن است که باعث رویش گیاه می‌شود. نیتروژن از جمله عناصر پرمصرف در درختان میوه بوده و کمبود آن صدمات جبران‌ناپذیری را به جای می‌گذارد. منابع نیتروژن قابل حل در آب شامل نیترات آمونیم، اوره و سولفات آمونیم می‌باشد.

اگر منابع کلسیم و منیزیم در آب آبیاری وجود دارد بهتر است از نیترات آمونیم استفاده نشود. اوره به مقدار خیلی زیاد در آب حل شده ولی ممکن است به محض قرار گرفتن در خاک از آنجا آبشوئی و از دسترس ریشه‌ها خارج شود و منابع سولفات آمونیم نیز سبب تغییر سطح اسیدیته آب و خاک می‌شوند.

نیترات کلسیم

نیترات کلسیم نسبتاً در آب حل شده و سبب مقدار کمی تغییر در PH خاک یا آب می‌شود. اگر مقدار بی‌کربنات در آب بالا باشد، کلسیم منجر به رسوب کربنات کلسیم می‌شود.

فسفات آمونیوم

فسفات آمونیوم می‌تواند سبب اسیدی‌شدن خاک شود. اگر سطح کلسیم یا منیزیم به اندازهٔ کافی در آب آبیاری بالا باشد، ممکن است رسوبی تشکیل شود که می‌تواند قطره چکان‌ها را ببندد.

منابع فسفات

کودهای فسفره حلالیت کمی در آب داشته و در حالتی که همراه با کودهای کلسیم و منیزیم‌دار مصرف شوند با این مواد واکنش نشان داده و سبب ایجاد رسوب می‌شوند.

در سیستم‌های تزریق کود به داخل آب آبیاری می‌توان از اسید فسفریک برای تنظیم میزان اسیدیته استفاده نمود. ذرات فسفر در داخل خاک نیز بسیار کند حرکت می‌کنند بنابراین مشکلات آلودگی آب‌های زیرزمینی با منابع فسفر بسیار کم است این در حالتی است که نیتروژن به‌راحتی با مقادیر کم نیز ممکن است باعث ایجاد آلودگی در آب‌های زیرزمینی گردد.

منابع پتاسیم

تزریق کودهای پتاسیم سبب مشکلاتی شده و زمانی که با کودهای دیگر مخلوط گردد، باید احتیاط‌های لازم انجام شود. پتاسیم شبیه فسفر توسط ذرات خاک، تثبیت‌شده و در پروفیل خاک به‌راحتی حرکت نمی‌کند. پتاسیم معمولاً به شکل کلرید پتاسیم به کار برده می‌شود اما برای محصولات حساس به کلر، سولفات پتاسیم یا نیترات پتاسیم مناسب‌تر می‌باشد. حلالیت سولفات پتاسیم زیاد نبوده و ممکن است در آب آبیاری به خوبی حل نشود.

وسایل تزریق

مواد شیمیایی اغلب از طریق سیستم‌های آبیاری به خصوص سیستم آبیاری میکرو (قطره‌ای، بارانی، میکرو) تزریق می‌شوند. مواد شیمیایی هرگاه بدون احتیاج به وسایل مزرعه‌ای به کار برده شوند، سبب کاهش هزینه‌ها و خطرات ناشی از جابه‌جایی و کاربرد این مواد شیمیایی می‌شود. همچنین آلودگی‌های محیطی کاهش می‌یابد. مواد مختلفی که می‌توانند از طریق سیستم آبیاری تزریق شوند عبارت‌اند از کلرین اسید، کودها، علف‌کش‌ها، عناصر غذایی میکرو و نیز قارچ‌کش‌ها. کلرین اسید در سیستم آبیاری میکرو برای جلوگیری از مسدودشدن استفاده می‌شود. این عوامل مسدودکننده شامل جلبک‌ها، ترشحات باکتری‌ها و رسوب مواد شیمیایی به ویژه کربنات کلسیم می‌باشند.

وسایل مختلفی که برای تزریق مواد شیمیایی استفاده می‌شوند عبارت‌اند از: مخازن فشار دیفرانسیلی، دستگاه ونچوری و پمپ‌های جابه‌جایی مثبت.

علل گرفتگی و مواد پیشگیری از آن

علل مختلفی برای گرفتگی در سیستم آبیاری تحت فشار (موضعی و بارانی) وجود دارد که برای پیشگیری نیاز به تزریق مواد شیمیایی به درون آب آبیاری است.

مواد شیمیایی مورد استفاده برای پیشگیری از گرفتگی

جهت پیشگیری از گرفتگی، با توجه به نوع گرفتگی ممکن است از مواد شیمیایی متفاوتی استفاده شود. برخی از این مواد که در تزریق سیستم آبیاری تحت فشار مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارت‌اند از:

انجام عملیات اسیدشویی در جهت زدودن رسوبات معدنی

تزریق اسید

همان‌طوری که می‌دانیم مواد معدنی می‌توانند به سرعت ته‌نشین شده و تشکیل رسوب بدهند که این موضوع باعث گرفتگی قطره چکان‌ها و لوله‌های آبیاری قطره‌ای می‌شود. رسوبات بیشتر از کلسیم و یا کربنات منیزیم و اکسید آهن تشکیل می‌گردند. در آب‌هایی که دارای PH بیشتر از 7 می‌باشند (خاصیت قلیایی دارند)، این موضوع سریع‌تر رخ می‌دهد و در صورت تشکیل رسوبات، به دلیل گرفتگی قطره چکان‌ها ادامهٔ عملیات آبیاری غیرممکن خواهد شد. بهترین روش برای کنترل و از بین‌بردن رسوبات، تزریق مرتب اسید می‌باشد. اگر به مقدار کافی از اسید استفاده شود، می‌تواند در طول مدت 45 تا 60 دقیقه PH، آب را به 4 تا 5 برساند. برای این منظور می‌توان از اسید فسفریک، اسید سولفوریک و یا اسید هیدروکلریک استفاده نمود. انتخاب یکی از انواع فوق با توجه به هزینه، امکان دسترسی، کیفیت آب، شدت گرفتگی لوله‌ها و قطره چکان‌ها و همچنین مواد مقوی و مغذی موردنیاز گیاه، بستگی دارد. همچنین مقدار استفاده از اسید نیز به سه عامل بستگی دارد که عبارت‌اند از:

- قدرت اسید مورد استفاده 
- متوسط حجم آب مصرفی برای انجام عملیات 
- مقدار PH آب

عملیات کلرزنی برای کنترل جلبک و باکتری

جلبک

جلبک‌ها موجودات گیاهی سبز رنگ و میکروسکپی می‌باشند که در آب‌های سطحی زندگی می‌کنند. این موجودات برای ادامهٔ حیات خود احتیاج به نور خورشید دارند، بنابراین در لوله‌هایی که در زیر خاک مدفون می‌باشند و یا لوله‌های پلی‌اتیلن سیاه رنگ، امکان رشد و زندگی جلبک‌ها منتفی می‌باشد. البته مقدار بسیار کم نور که از نقاط بی‌حفاظ لوله به جلبک‌ها می‌رسد نیز برای رشد آن‌ها کافی است. برای جلوگیری از این امر، توصیه می‌گردد که لوله‌ها و اتصالات PVC با رنگ آبی، رنگ آمیزی شوند. همچنین سالم‌سازی منابع ذخیرهٔ آب و فیلتراسیون کافی نیز می‌تواند از ایجاد جلبک در سیستم جلوگیری نماید. البته آن چیزی که ما به عنوان جلبک در تالاب‌ها یا استخرها مشاهده می‌کنیم در حقیقت تعداد بی‌شماری به‌صورت مجتمع از همین موجودات می‌باشند. اگر جلبک‌ها به داخل لوله‌های آبیاری راه پیدا نمایند، باعث کاهش مقدار جریان آب می‌شوند که این موضوع در نهایت می‌تواند باعث گرفتگی قطره چکان‌ها شود.

باکتری

برخی از این موجودات می‌توانند درون خطوط اصلی و یا لوله‌های فرعی رشد نمایند. این نوع از باکتری‌ها که به شکل لجن می‌باشند، می‌توانند باعث گرفتگی قطره چکان‌ها شوند. لازم به توضیح است که مواد موردنیاز برای رشد باکتری‌ها در آب‌های سطحی و چاه‌ها یافت می‌شود.

نکات اساسی برای اختلاط مواد شیمیایی

1- همیشه ظرف اختلاط را با 50 تا 75 درصد آب مورد لزوم پر نمایید.
2- همیشه کود مایع را قبل از کود خشک به آب داخل ظرف اختلاط اضافه نمایید.
3- همیشه اسید را به آب اضافه نمایید، نه آب را به اسید.
4- زمانی که آب را با گاز کلرین، کلرزنی می‌کنید، همیشه کلر را به آب اضافه کنید، نه آب را به کلر.
5- هرگز اسید و یا کودهای اسیدی را با کلرین مخلوط نکنید.
6- هرگز ترکیبی را که شامل سولفات است با ترکیبی که شامل کلسیم است، مخلوط نکنید زیرا نتیجهٔ این اختلاط، گچ رسوب شده خواهد بود.

استفاده از کلرین برای پیشگیری از گرفتگی

کلرین به‌صورت مایع و یا گاز استفاده می‌شود. متداول‌ترین شکل استفاده از کلرین، بستگی به منطقهٔ موردنظر دارد. در بعضی نقاط تزریق گاز کلرین در سیستم آبیاری ممنوع است. محلول هیپوکلریت سدیم (NaOCL)، یعنی محلول سفیدکننده‌های خانگی به راحتی قابل دسترس بوده و قانوناً قابل تزریق می‌باشد. هیپوکلریت کلسیم به‌صورت پودر است و باید در آب حل گردد تا به شکل محلول ذخیره در آید. هیپوکلریت کلسیم ممکن است با کلسیم در آب آبیاری به سختی رسوب نماید.

احتیاطات لازم در موقع تزریق کلرین

1- اسیدی‌کردن آب و تزریق کلرین باید در دو قسمت انجام گردد.
2- اختلاط اسید و محلول کلرین درمخزن، گازی بسیار سمی تولید خواهد کرد. هرگز اسید و کلرین را با هم در یک جا ذخیره نکنید.
3- تزریق کلرین همراه با علف‌کش یا حشره‌کش، از اثر بخشی آن‌ها می‌کاهد، زیرا کلرین به ترکیبات آلی این مواد شیمیایی حمله می‌کند.
4- همیشه کلرین مایع یا خشک را به آب اضافه کنید نه آب را به کلرین.
5- تزریق گاز کلرین به سیستم‌های آبیاری در بسیاری از مناطق غیر قانونی است.

برای اینکه بتوانیم از عملیات کلرزنی نتیجه مثبتی بگیریم ، باید 1 تا 2 ppm کلرین آزاد را طی مدت 30 تا 60 دقیقه در سیستم نگه داریم. معمولاً غلظت محلول اولیه باید 5 تا 6 ppm باشد تا بتوانیم 1 تا 2 ppm کلرین آزاد در سیستم داشته باشیم.