درسنامه آموزشی پرورش و تولید غلات و گیاهان صنعتی کلاس دوازدهم امور زراعی

قطره قطره آب لحظه لحظه زندگی است. لحظه‌های زندگی را هدر ندهیم.

در این پودمان دو واحد یادگیری وجود دارد که اجرای هر دو واحد یادگیری اجباری است و می‌توان همزمان با پودمان‌های پرورش گیاهان زراعی در زمین اجرا و مورد ارزشیابی قرار گیرند.

آبیاری سطحی

آیا می‌دانید که ...؟

1- کشور ما ایران در مناطق خشک و نیمه خشک دنیا قرار گرفته است.
2- نیمی از تولیدات کشاورزی در دنیا از 15 درصد زمین‌های زراعی زیر کشت آبی به دست می‌آیند.
3- با استفاده بهینه از آب آبیاری می‌توان مساحت بیشتری از زمین‌های زراعی را آبیاری نمود.
4- آبی که از یک منطقه بخار می‌شود به همان منطقه بر نمی‌گردد.

ضرورت و اهمیت آبیاری سطحی

آبیاری پخش آب در خاک به منظور استفاده گیاه جهت تولید محصول است. 15 درصد از زمین‌های کشاورزی دنیا آبیاری می‌شوند و 85 درصد بقیه به‌صورت دیم هستند، با این وجود حدود نیمی از تولید غذای مردم جهان از زمین‌های آبی حاصل می‌شود.

تجربه کشاورزان در اجرای عملیات آبیاری سطحی به دلیل قدمت این روش در کشور ما هنوز ادامه دارد. استفاده از آبیاری سطحی به دلیل هزینه کم با وجود هدررفت زیاد آب هنوز مورد استفاده قرار می‌گیرد. با به کارگیری فنون جدید مانند کم آبیاری، قطع زمان آبیاری در برخی از مراحل رشد، تعیین زمان و مقدار آب و تولید فنّاوری‌های کاشت می‌توان هدررفت آب را کاهش داد و کارایی مصرف آب در گیاهان زراعی را بالا برد.

منابع آب آبیاری

- نزولات آسمانی شامل برف و باران
- آب‌های سطحی شامل رودخانه‌ها، سدها، بندها، مخازن آب (آب انبارها)، دریا و دریاچه‌ها، برکه‌های آب شیرین، یخچال‌ها و ...
- آب‌های زیرزمینی شامل چاه، قنات، چشمه

برنامه‌ریزی آبیاری

به کلیه عملیاتی که طی آن مشخص می‌شود که چه موقع و چه مقدار آب به زمین داده شود برنامه‌ریزی آبیاری گفته می‌شود. برنامه‌ریزی دارای این فایده است که کشاورز می‌تواند ضمن انجام آبیاری و استفاده بهینه از آب، سایر عملیات را نیز مدیریت نماید. با برنامه‌ریزی آبیاری می‌توان راه‌کارهای بهتری برای افزایش کارایی آب را تعیین و به کار گرفت.

1- آیا آبیاری به‌صورت کامل انجام شود یا به اصطلاح پر آبیاری صورت گیرد؟
2- آیا ممکن است کم آبیاری صورت گیرد و محصول کاهش چندانی نداشته باشد؟

در آبیاری کامل (پرآبیاری) کشاورز کلیه نیازهای آبی گیاه را تأمین می‌کند اما در کم آبیاری بخشی از مقدار آب داده شده یا برخی از دفعات آبیاری انجام نمی‌شود. کاهش جیره آبیاری در مراحلی از رشد اتفاق می‌افتد که دچار خسارت کمتری شود، با این وجود ارزش مقدار کاهش محصول با مقدار آب صرفه‌جویی شده ناشی از کم آبیاری مقایسه می‌شود که آب صرفه‌جویی شده برای تولید همان محصول یا سایر محصولات استفاده می‌شود.

تعیین زمان آبیاری

روش‌های مختلفی برای تعیین زمان آبیاری وجود دارد که به آنها اشاره می‌شود.

1- استفاده از نشانه‌های گیاهی
2- استفاده از نشانه‌های خاکی

نشانه‌های گیاهی:

ساده‌ترین روش برای تعیین زمان آبیاری این است که برخی از ویژگی‌های ظاهری مورد بررسی قرار گیرد. نشانه‌های ظاهری مانند شادابی برگ‌ها، شاخه‌ها و رنگ برگ‌ها از جمله عواملی هستند که با تغییر شدید آنها در هنگام تشنگی گیاه می‌توان زمان آبیاری را تعیین نمود.

یکی دیگر از نشانه‌های ظاهری گیاه بالارفتن دمای برگ است. دمای برگ را در ساعت 13 تا ساعت 13:30 با دماسنج فروسرخ اندازه‌گیری می‌نمایند. روزی که آبیاری انجام می‌شود. هرروز دمای گیاه را اندازه می‌گیرند و اختلاف آن را با هوا محاسبه می‌کنند. در پایان مثلاً 6 روز همه دماها را جمع می‌نمایند و وقتی مجموع به حد بحرانی رسید آبیاری انجام می‌شود. حد بحرانی به‌صورت تجربی به دست می‌آید.

نشانه‌های خاکی:

از نشانه‌های خاکی که در تعیین زمان آبیاری به کار می‌رود تعیین رطوبت حجمی یا وزنی خاک است که با حداقل رطوبت که خاک قبل از آبیاری باید داشته باشد مقایسه می‌گردد.

مثلاً اگر قرار باشد که آبیاری زمانی صورت گیرد که رطوبت حجمی خاک 16 درصد باشد با اندازه‌گیری رطوبت‌های روزانه خاک تا زمانی که رطوبت به 14 تا 16 درصد با توجه به نوع گیاه برسد اندازه‌گیری‌ها را ادامه می‌دهیم.

به جدول زیر توجه نمایید.

تصمیم‌گیری	رطوبت خاک	روزهای بعد از آبیاری
در روز 6 آبیاری انجام می‌شود	22/5	1
	21/7	2
	19/6	3
	18/4	4
	17/1	5
	16	6

روش دیگر تعیین زمان آبیاری، استفاده از تانسیومتر است.

چند تانسیومتر را در قسمت‌های مختلف مزرعه تا عمق توسعه ریشه قرار داده می‌شود.

صفحه تانسیومتر از صفر تا صد درجه‌بندی شده است. بعد از آبیاری اگر درجه صفر را نشان دهد خاک در حد اشباع است. اگر برای مدت طولانی درجه روی 0 تا 10 باشد نشانه ماندایی‌بودن خاک است.

درجه 10 تا 30 نشانه ظرفیت زراعی است.

وقتی درجه تانسیومتر به 60 برسد آبیاری انجام می‌شود.

اگر تانسیومتر به 80 برسد نشانه آن است که خاک خیلی خشک شده است و هوا وارد تانسیومتر شده است.

دور آبیاری

بنا به تعریف فاصله زمانی (روز) بین دو آبیاری متوالی را دور آبیاری می‌گویند. دور آبیاری بستگی به ظرفیت ذخیره آب توسط خاک، مقدار آبی که خاک در اختیار گیاه قرار می‌دهد و همچنین میزان مصرف روزانه آب توسط گیاه دارد. یعنی در یک خاک مشخص مانند شنی دور آبیاری کمتر و در خاک رسی دور آبیاری بیشتر است. در گیاهانی که مقدار مصرف آنها بیشتر است دور آبیاری را کمتر در نظر می‌گیرند.

لازم به ذکر است که با توجه به شرایط، دور آبیاری در طول دوران رشد متفاوت است. مدیریت بهره‌برداری از شبکه با توجه به شرایط موجود از جمله دوره رشد گیاه، عمق توسعه ریشه و خصوصیات گیاه می‌توان دوره‌ها و ساعات آبیاری مناسب را اعمال کرد. در آبیاری موضعی زراعت معمولاً دور آبیاری بین 1 تا 4 روز در نظر گرفته می‌شود و ساعت آبیاری با توجه به نیاز آبی گیاه تغییر می‌یابد.

تعیین نیاز آبی گیاه بر اساس تبخیر و تعرق

نیاز آبی گیاه از مجموع مقدار آب تعرق‌یافته از سطح گیاه و آب تبخیریافته از سطح خاک به دست می‌آید. مقدار آب تبخیرشده از سطح خاک با استفاده از تشتک تبخیر اندازه‌گیری می‌شود. تشتک در پوشش گیاهی مانند یونجه یا چمن که توانایی پوشش کامل سطح زمین را دارند، با فاصله 10 سانتی‌متر از سطح خاک نصب می‌شود. ارتفاع گیاه اطراف تشتک حدود 10 تا 15 سانتی‌متر باشد. تشتک‌ها مسی می‌باشند و ضریب ثابت حرارتی در آنها 0/7 (K تشتک) است.

بنابراین مقدار تبخیر از سطح تشتک $(E{T_0})$ را در عدد 0/7 ضرب می‌کنند و عدد به دست آمده را تبخیر و تعرق پتانسیل می‌گویند. در واقع تبخیر و تعرق‌پتانسیل کل مقدار آبی است که خاک می‌تواند در اختیار گیاه قرار دهد. 

$E{T_p} = k \times E{T_0}$

$E{T_p}$: تبخیر و تعرق پتانسیل (میلی‌متر)
$K$: ضریب تشتک
$E{T_0}$: تبخیر و تعرق از سطح تشتک (میلی‌متر)

گیاهان در هر مرحله رشدی دارای ضریب گیاهی ویژه‌ای می‌باشند که بایستی در $E{T_p}$ ضرب شود و $E{T_C}$ یا تبخیر و تعرق گیاهی به دست آید.

$E{T_C} = E{T_p} \times {K_C}$

$E{T_C}$: بخیر و تعرق گیاه (میلی‌متر)
${K_C}$: ضریب گیاهی

ضرایب گیاهی در گیاهان مختلف بر اساس مراحل رشد متفاوت است و ضرایب گیاهی برای گیاهان مختلف از جداول مربوط به فائو استخراج می‌شود. نمودار (1) ضریب گیاهی به عنوان نمونه آورده شده است. چهار مرحله رشدی گیاه به شرح زیر است:

1- مرحله رشد اولیه یا مقدماتی $({L_1})$
2- مرحله توسعه رشد گیاهی $({L_2})$
3- مرحله رشد میانی $({L_3})$
4- مرحله رشد پایانی $({L_4})$

 ابتدا چندمین روز موردنظر پس از کاشت (برای مثال 25 روز پس از کاشت) را روی محور افقی مشخص می‌کنیم و بر آن نقطه خط عمودی رسم می‌کنیم. از محل تلاقی خط عمود رسم شده با نمود (A) عمودی دیگر بر محور رسم می‌کنیم تا عدد ضریب گیاهی به دست آید.

مجموع تبخیر و تعرق‌های گیاهی در یک دور 6 روزه نیاز آبی گیاه در آن 6 روز محسوب می‌شود و بایستی همان مقدار آب در اختیار گیاه قرار داده شود و از دادن آب اضافی یا کم جلوگیری شود.

طی دوران رشد رویشی ممکن است گیاه را پس از مصرف 50 تا 65 درصد از رطوبت قابل استفاده در خاک‌های معمول زراعی آبیاری نمود. مراحل گل‌دهی، گرده‌افشانی، تشکیل و پرشدن سریع دانه حساسیت زیادتری در مقایسه با سایر مراحل رشد در مقابل خشکی دارند. آبیاری گیاه در این مرحله پس از مصرف 50 تا 55 درصد از رطوبت قابل استفاده در خاک‌های معمول زراعی انجام می‌شود. همراه با کاهش سرعت رشد دانه، از حساسیت گیاه به خشکی کاسته می‌شود و در نتیجه می‌توان بر فاصله آبیاری‌ها افزود. در این مرحله پس از مصرف حدود 75 درصد از رطوبت قابل استفاده در خاک آبیاری انجام شود.

تعیین روش آبیاری سطحی

به منظور پخش یکنواخت آب روی سطح خاک و استفاده بهینه از آب برای آبیاری محصولات کشاورزی، روش‌های متفاوتی وجود دارد. دو روش اصلی آبیاری که در کشور ما رایج است عبارت‌اند از:

الف) آبیاری به روش سطحی که شامل آبیاری کرتی، نواری، شیاری، جوی پشته و روش آبیاری کم فشار (لوله هیدروفلوم) است.
ب) آبیاری‌های تحت فشار که شامل روش‌های آبیاری بارانی، قطره‌ای و زیرسطحی است.

انواع آبیاری سطحی

1- آبیاری کرتی:

قدیمی‌ترین و رایج‌ترین روش آبیاری در ایران، آبیاری کرتی است. علت آن نیز نیاز نداشتن تجهیزات پیشرفته است. در این روش کرت‌ها را به شکل چهارگوش یا شکل‌های دیگر به اصطلاح کرت‌بندی می‌کنند. عرض کرت‌ها و طول آنها برحسب عوامل مختلف از جمله نوع بافت خاک و نفوذپذیری آن، شیب زمین و مقدار آب ورودی متفاوت است. مرز کرت‌ها به وسیله مرزکش ایجاد می‌شود. هدف از مرزبندی پخش یکنواخت آب برای نفوذ در زمین هم زمان با پیشروی آن در سطح کرت‌ها است. آبیاری یک کرت زمانی تمام می‌شود که آب به آخر آن برسد، در این هنگام ورود آب به کرت را می‌بندند و راه آب کرت دیگر را برای آبیاری باز می‌کنند. هر چند هدررفت این روش آبیاری در انواع خاک‌ها زیاد است اما استفاده از این روش در خاک‌هایی با بافت رسی، رسی شنی و لومی که میزان نفوذپذیری آنها کم است مناسب‌تر است. اما برای زمین‌هایی با بافت شنی و شنی رسی که آب به سرعت در آنها نفوذ می‌کند، مناسب نیست. از این روش بیشتر در زمین‌های کم شیب و برای گیاهان علوفه‌ای و غلات استفاده می‌شود.

2- آبیاری نواری کرتی:

نوعی از روش کرت‌بندی که در آن طول کرت بیش از 10 برابر عرض آن است، به عنوان آبیاری نواری، شناخته می‌شود. این روش در اراضی وسیع، مسطح و با نفوذپذیری کم، رایج است. (شکل 7)

3- آبیاری شیاری:

در این روش آب را در شیارهایی که در بین دو ردیف کشت ایجاد کرده‌اند وارد می‌کنند. شیارها به‌وسیله شیارساز (فاروئر) ایجاد می‌شوند. برای جلوگیری از شسته‌شدن خاک، بهتر است که شیارها روی خط تراز یا عمود بر شیب زمین اما با شیب قابل قبول ایجاد شوند. این روش آبیاری برای خاک‌های ماسه‌ای یا خاک‌های سبک مناسب نیست. با این روش می‌توان بیشتر محصولات زراعی که به‌صورت ردیفی کاشته می‌شوند مثل ذرت و پنبه را آبیاری کرد.

در آبیاری شیاری جریان آب مستمر بوده و تا زمانی ادامه دارد که آب کاملاً در دوسوی پشته نفوذ کرده و پشته‌ها را مرطوب یا به اصطلاح زراعین، سیاه کند.

4- جوی پشته‌ای:

روشی از آبیاری شیاری که عرض و عمق شیارها زیاد می‌باشد، به نام آبیاری جوی پشته‌ای معروف است. در این روش برخلاف روش شیاری که با شیارساز یا فاروئر ایجاد می‌شود، از نهرکن برای ایجاد جوی‌ها، استفاده می‌شود. همچنین در این روش معمولا مدت جریان آب محدود بوده و باید مواظب بود که از آن لبریز نشده و سطح پشته را نگیرد چون هم باعث تخریب پشته و هم موجب سله‌بستن آن می‌شود.

5- روش آبیاری کم فشار (هیدروفلوم):

روش آبیاری کم فشار (هیدروفلوم) نوعی آبیاری سطحی مکانیزه محسوب می‌گردد که با جلوگیری از هدررفتن آب در جوی‌های سنتی، موجب افزایش بهره‌وری از منابع آب می‌شود.

هیدروفلوم لوله بدون درزی است که به سادگی روی زمین قرار گرفته و به هر منبع آب اعم از حوضچه سر چاه و یا کانال‌های آب و یا شبکه لوله‌های پلی‌اتیلن وصل شده و نیاز به فشار بسیار کم دارد و در سخت‌ترین شرایط آب و هوایی و بادهای تند، کارایی خود را به اثبات رسانده است. این لوله‌ها در کلاف‌های 100 و 200 متری ساخته می‌شوند، که به وسیله گیره مخصوص به دهانه خروجی آبگیر و یا به یکدیگر متصل شده و در امتداد طول قطعه آبیاری به طول مناسب مستقر می‌گردد. لوله‌ها در فواصل مشخص به وسیله سوراخ‌کن (پانچ) سوراخ و دریچه به همراه کلاهک روی آن قرار می‌گیرد. کلاهک کار تنظیم آب و قطع کامل آن را برعهده دارد.

لوله‌های هیدروفلوم که از پلی‌اتیلن نرم ساخته می‌شوند در مقابل اشعه ماورابنفش مقاوم بوده و در برابر تأثیر شیمیایی ترکیبات آب- خاک تجزیه‌ناپذیر می‌باشد. نرمی جنس آن باعث انعطاف در موقع جمع‌کردن و هماهنگی با عوارض زمین می‌شود. به همین دلیل هنگام خالی‌شدن آب روی زمین پهن می‌شود و مانع رفت و آمد ماشین‌هایی با چرخ لاستیکی نمی‌گردد.

اجزای سیستم آبیاری هیدروفلوم

1- لوله‌های هیدروفلوم
2- دریچه: با نصب دریچه بر روی لوله‌ها در ابتدای هر ردیف می‌توان عمل آبیاری و توزیع آب در مزرعه را به سهولت انجام داد. قطر دریچه‌ها 2 اینچ و میزان آبدهی هر دریچه بین 0 تا 2/5 لیتر بر ثانیه قابل تنظیم است.
3- اتصالات گالوانیزه جهت اتصال دو لوله در امتداد یکدیگر
4- بست فلزی
5- پانچ: برای سوراخ‌کردن لوله جهت نصب دریچه به کار می‌رود.
6- گیره انتهایی: برای مسدودکردن انتها و یا ابتدای مسیر آب در لوله‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

7- سه راهی و چهار راهی: از جنس ورق آهن گالوانیزه بوده و برای تقسیم آب و یا گرفتن انشعاب از لوله اصلی کاربرد دارد.

کاربرد و مزایای استفاده از روش آبیاری سطحی مکانیزه (هیدروفلوم)

- کاهش مصرف آب به میزان 20 درصد به علت جلوگیری از تبخیر سطحی، نشت و نفوذ آب در زمین
- سهولت استفاده از آن به علت قابلیت انعطاف زیاد
- امکان تنظیم مقدار خروجی آب با استفاده از دریچه‌های مخصوص و قابل تنظیم
- کاهش تعداد افراد موردنیاز برای آبیاری در مقایسه با روش سنتی
- نیاز نداشتن به نیروی متخصص، سرعت و سادگی نصب، به کارگیری و نگهداری
- حساسیت نداشتن به کیفیت آب به لحاظ شوری و غیره که حتی می‌توان از آب‌های گل‌آلود نیز استفاده کرد.
- نیاز نداشتن به پمپ و فیلتر
- افزایش سطح زیر کشت به علت حذف کانال‌ها و جوی‌ها
- کاهش مصرف کود به علت بالارفتن راندمان کوددهی از طریق تزریق مستقیم کود در شبکه آبیاری
- رفت و آمد آسان ماشین‌های کشاورزی در مزارع به علت حذف جوی و کانال

روش‌های افزایش کارایی مصرف آب در آبیاری سطحی

اگر کشاورزی بتواند با روش‌های مناسب با مقدار آب مشخصی مساحت بیشتری از یک مزرعه را آبیاری کند و در مجموع محصول بیشتری از زمین زراعی خود برداشت کند در مدیریت آب موفق و کارایی مصرف آن را بهبود بخشیده است. به همین دلیل به برخی از فن‌های به کار رفته برای افزایش کارایی آب در صفحه بعد اشاره شده است:

1- کشت چند ردیف بر روی پشته‌های عریض:

در یک مزرعه کاشت دو یا چند ردیف روی پشته کارایی مصرف آب را افزایش می‌دهد. این نوع سیستم آبیاری شیاری با پشته‌های عریض سبب افزایش سطح زیر کشت نسبت به یک ردیف روی پشته نیز می‌شود.

گاهی عرض پشته‌ها به حدود 1 تا 1/5 متر نیز می‌رسد و با کاشت گیاه در محل داغ آب فقط ناحیه ریشه گیاه در کنار شیار مرطوب می‌شود و فضای پشته عریض خشک باقی می‌ماند. این نوع آبیاری در گیاهی مانند پنبه و صیفی‌جاتی مانند خیار، طالبی، هندوانه، خربزه و گرمک بسیار مؤثر بوده است

2- استفاده از سیفون برای توزیع آب:

توزیع مناسب مقدار آب در شیارها با استفاده از سیفون‌ها امکان‌پذیر است. سیفون‌ها با استفاده از اختلاف ارتفاع سطح آب در نهر با کف شیار، آب را از نهر به درون شیار منتقل می‌نمایند.

3- کشت گیاه با حضور بقایا:

در این نوع کشت، حضور بقایا سبب کاهش تبخیر آب از سطح خاک می‌گردد و بنابراین تعداد دفعات آبیاری کاهش می‌یابد.

4- آبیاری شیاری به‌صورت یک در میان شیارها:

در این روش در یک نوبت آبیاری به‌صورت یک در میان مزرعه را آبیاری می‌نمایند و در نوبت بعدی آبیاری را فقط در شیارهایی که در آبیاری قبلی آبیاری نشده بودند آبیاری می‌کنند. به این ترتیب بدون اینکه عملکرد محصول کاهش قابل ملاحظه‌ای داشته باشد می‌توان از مصرف آب صرفه‌جویی و مساحت بیشتری از زمین‌های زراعی را به کشت آبی اختصاص داد. (شکل 16)

آبیاری سطحی برحسب وضعیت و شرایط خاک، آب و زمین به‌صورت گوناگون انجام می‌پذیرد. در این روش اگر به درستی طراحی و اجرا نشود موجب هدررفتن بیشتر آب و توزیع غیر یکنواخت آب و کاهش محصول می‌گردد.

برای انتخاب بهترین روش آبیاری سطحی توجه به عوامل زیر ضروری است:

1- پستی و بلندی زمین

پستی و بلندی‌های زمین شامل ناهمواری‌های طبیعی هستند که در زمین‌های مستعد برای کشاورزی وجود دارند. در شرایطی که بخواهیم زمین دست نخورده باقی بماند و لایه‌های سطحی خاک که دارای مواد آلی و موجودات ریز میکروسکوپی می‌باشند بدون تغییر باقی بمانند در تعیین نوع آبیاری از سیستم‌های نوین مانند قطره‌ای و بارانی انتخاب می‌شود.

2- شیب زمین

در انتخاب روش آبیاری شیب زمین مهم‌ترین عامل است. اگر زمین مسطح یا شیب آن کمتر از 1 درصد باشد می‌توان از روش آبیاری کرتی استفاده کرد و نیاز کمی به آماده‌سازی دارد. در صورتی‌که شیب زمین از 1 درصد بیشتر باشد بهتر است از روش‌های آبیاری نواری یا ردیفی استفاده شود. در چنین مواردی از روش آبیاری کرتی نیز می‌توان استفاده کرد در صورتی‌که زمین به شکل تراس‌های هموار درآورده شود (شکل 17). هر چند حداکثر شیب مجاز به خطر فرسایش خاک بستگی دارد. اگر زمین پوشش علفی مثل یونجه داشته باشد شیب زمین می‌تواند بیشتر باشد. زمین عاری از پوشش با خاک نرم بایستی کمترین شیب را داشته باشد.

3- نوع خاک

تمام روش‌های آبیاری سطحی را برای خاک‌هایی که میزان نفوذپذیری آنها کمتر از 30 میلی‌متر در ساعت باشد می‌توان استفاده کرد. بافت خاک بر انتخاب نوع آبیاری مؤثر است. در بافت‌های رسی که میزان نفوذپذیری آب در خاک کم است تمام روش‌های آبیاری سطحی قابل اجرا هستند. در خاک‌های رسی شنی و شنی رسی نیز با توجه به طول کرت‌ها و جریان ورودی آب می‌توان از آبیاری نواری کرتی استفاده نمود. خاک‌های لومی از بافت‌هایی هستند که نسبت‌های مناسبی از رس، شن و سیلت دارند. در این نوع بافت‌ها هر سه نوع آبیاری سطحی قابل اجرا می‌باشند. در خاک‌های شنی میزان نفوذپذیری آب در خاک بالا است و تأمین مقدار آب ورودی برای کرت‌ها مشکل است، بنابراین میزان هدررفتن آب در روش آبیاری کرتی و نواری در خاک‌های شنی بالا است و استفاده از این روش توصیه نمی‌شود.

4- شکل مزرعه

در مزارعی که شکل نامنظم دارند می‌توان از روش آبیاری کرتی استفاده کرد. روش‌های آبیاری نواری و ردیفی برای مزارع مستطیل شکل مناسب هستند تا بتوان نوارها و شیارهایی به طول‌های یکسان ایجاد کرد.

5- نوع گیاه

گیاهان زراعی را بر اساس روش‌های آبیاری می‌توان به 3 گروه طبقه‌بندی کرد: گیاهانی با کشت ردیفی، گیاهانی که به‌صورت فشرده یا درهم کاشته می‌شوند و شالیزارها.

در مورد گیاهان زراعی ردیفی از تمام روش‌های آبیاری سطحی می‌توان استفاده کرد.

گیاهان زراعی که به‌طور متراکم کاشته می‌شوند معمولا از روش کرتی استفاده می‌شود.

برای شالیزارها زمین بایستی هموار و مسطح باشد تا عمق آب در نقاط مختلف کرت یکسان باشد. برای استفاده بهینه از آبیاری کرتی در شالیزارها امکان قطع آبیاری در برخی از مراحل رشد مانند بعد از مرحله استقرار و قبل از ساقه رفتن، خروج آب به منظور تهویه ناحیه ریشه سبب کاهش مصرف آب در برنج می‌شود.

انجام آبیاری سطحی

در این مرحله کاری به مزارع هنرستان خود بروید و با توجه به امکانات و شرایط، آبیاری مزرعه را با روش آبیاری انتخابی انجام دهید. سایر روش‌های آبیاری را می‌توان با شبیه‌سازی یا بازدید علمی فراگرفت و با مقایسه آنها معایب و مزایای آنها را نسبت به هم ارزیابی کرد. بنابراین در فعالیت زیر با توجه به شرایط و امکانات روش‌های قابل انجام را اجرا کنید.

آبیاری قطره‌ای نوار تیپ

آیا می‌دانید که...؟

- امروزه بهبود کارایی مصرف آب و تولید محصول بیشتر در ازای واحد آب مصرفی، مهم‌ترین اهداف کشاورزی حتی در شرایط تنش خشکی می‌باشند.
- راندمان کاربرد آب عبارت است از نسبت آب ذخیره شده در ناحیه ریشه به کلِ مقدار آب تحویل شده از کانال انتقال است.
- گسترش سیستم‌های آبیاری سطحی در کشورمان حدود 95 درصد است و این در حالی است که راندمان کاربرد آبیاری سطحی حدود 30 تا 35 درصد و در سیستم آبیاری با نوار تیپ حدود 70 درصد است.

ضرورت و اهمیت آبیاری قطره‌ای

آب یکی از ارزشمندترین منابع طبیعی است که جایگاه خاصی در زراعت و توسعه پایدار کشاورزی دارد و اساسی‌ترین عامل محدودکننده در کشاورزی محسوب می‌شود. امروزه کم‌شدن منابع آبی (شکل 1)، زیادشدن جمعیت و روش‌های جدید کشاورزی سبب شده است تا ارزش بهتر استفاده‌کردن از آب بیشتر نمایان شود. محدودیت منابع آب شیرین قابل دسترس و مصرف حدود 90 درصد از این آب‌ها در بخش کشاورزی و نیز تأمین امنیت غذایی جمعیت رو به رشد کشور، موجب گشته است که صرفه‌جویی در میزان آب مصرفی و افزایش راندمان آبیاری و ارتقا بهره‌وری امری اجتناب‌ناپذیرگردد.

استفاده مناسب از آب موجود در کشور نیاز به دانش و روش مناسب دارد به این ترتیب استفاده از سامانه‌های نوین آبیاری (شکل 2) به عنوان روشی برای استفاده مناسب از آب در کشاورزی مطرح می‌باشد. با استفاده درست از سامانه‌های نوین آبیاری و با مدیریت مناسب می‌توان بازدهی آبیاری در مزرعه را در روش بارانی تا هفتاد و پنج درصد و در روش قطره‌ای تا نود و پنج درصد افزایش داد.

سامانه‌های نوین آبیاری

امروزه همه می‌دانند که با استفاده از سامانه‌های نوین آبیاری تا اندازه زیادی از هدررفتن آب جلوگیری می‌شود. به علاوه این روش باعث بیشترشدن تولید در واحد سطح نیز می‌گردد.

سامانه‌های نوین آبیاری بسیار متنوع هستند اما به‌طور کلی می‌توان آنها را به دو گروه عمده آبیاری بارانی و آبیاری قطره‌ای (آبیاری موضعی) طبقه‌بندی نمود:

آبیاری موضعی:‌

آبیاری موضعی (قطره‌ای) عبارت است از روشی که طی آن آب با فشار کم از روزنه یا وسیله‌ای به نام قطره‌چکان از شبکه خارج و به‌صورت قطراتی در پای بوته ریخته می‌شود (شکل شماره 4). آب توسط پمپ از منبع آب به داخل شبکه پمپ شده و ضمن عبور از ایستگاه فیلتراسیون مواد جامد معلق در آب گرفته می‌شود و در سراسر مزرعه توسط لوله‌های پلی‌اتیلن توزیع شده و به کمک قطره‌چکان و با فشار کم در روی زمین چکیده می‌شود. از مشخصات این روش تحویل آب به گیاه با فشار کم در منطقه ریشه‌ها، در سطح زمین (در زیر خاک) خواهد بود. از این روش می‌توان برای آبیاری تمامی محصولات زراعی و باغی استفاده نمود.

مزیت‌های آبیاری موضعی (قطره‌ای):

آبیاری موضعی نوارتیپ در مقایسه با سایر روش‌های آبیاری (بارانی، سطحی) دارای محاسنی است که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

1- بهره‌گیری بیشتر از منابع آب: با توجه به ماهیت و خصوصیات فنی روش آبیاری قطره‌ای نوارتیپ مصرف آب در این روش کمتر از آبیاری سطحی و بارانی است.
2- رشد بهتر گیاه و افزایش محصول: در آبیاری قطره‌ای نواری نیاز آبی گیاه به‌طور روزانه تأمین می‌شود بنابراین رطوبت خاک در منطقه توسعه ریشه‌ها در طول دوره رشد تقریباً باقی مانده و گیاه کمتر از نوسان‌های تنش آب صدمه می‌بیند.
3- امکان به کارگیری کود و سم همراه با آب آبیاری: در آبیاری قطره‌ای این امکان وجود دارد تا کودهای شیمیایی محلول را به تدریج و همراه با آب آبیاری در اختیار گیاه قرار داد.

استقرار نوار تیپ در مزرعه

کاربردهای نوار آبیاری (تیپ):

امروزه استفاده از نوار آبیاری تیپ برای آبیاری کشت‌های متراکم و ردیفی مانند انواع غلات، سبزیجات، صیفی‌جات، علوفه‌ای و حتی باغی قابل استفاده می‌باشد. نوار تیپ به فشار آب زیادی احتیاج ندارد و در مزارع دارای پستی و بلندی نیز بدون نیاز به تسطیح زمین قابل استفاده است.

در آبیاری نواری، نوارهای آبیاری باید در شروع فصل آبیاری در سطح مزرعه مستقر و در پایان فصل آبیاری جمع‌آوری شوند، بنابراین لازم است قبل از اولین آبیاری در فصل آبیاری، نوارها روی زمین مستقر گردند.

مشخصات نوارهای آبیاری (تیپ):

مدت استفاده از نوار آبیاری یک فصل زراعی می‌باشد. تنوع بسیار در ضخامت جدار، قطر لوله، آب‌دهی قطره چکان‌ها و فواصل خروجی وجود دارد.

پر مصرف‌ترین نوار آبیاری تیپ از لحاظ فاصله بین قطره‌چکان‌ها، نوارهای 10 و 20 و 30 سانتی‌متر می‌باشند. هر چند نوارهای با قطره‌چکان‌هایی به فاصله 15 تا 180 سانتی‌متر نیز موجود می‌باشند. آب‌دهی این نوارها به‌طور معمول حدود 1/6 تا 1/8 لیتر در ساعت می‌باشد اما انواعی از 0/6 تا 8 لیتر در ساعت هم وجود دارند.

فشار کارکرد نوارها بسته به آب‌دهی و ضخامت آنها از 0/5 تا 2 اتمسفر می‌باشد. نوارهای آبیاری تیپ با ضخامت 150، 175، 200 و 250 میکرون ساخته می‌شوند که معمول‌ترین ضخامت مورد استفاده 175 میکرون یا 0/175 میلی‌متر می‌باشد. نوارهای تیپ به‌صورت رول‌های 1000، 1200، 1500، 3000 متری عرضه می‌شوند (شکل 5). همچنین به دلیل کم‌بودن ضخامت نوارها معمولا هر رول 1000 متری با ضخامت 175 میکرون 11 تا 12 کیلوگرم وزن دارد.

راه‌اندازی و نگهداری سیستم آبیاری نوار تیپ

اجزای تشکیل‌دهنده سیستم آبیاری قطره‌ای

‌در روش آبیاری قطره‌ای آب با فشاری که در نتیجه اختلاف ارتفاع یا توسط پمپ تأمین می‌شود، پس از عبور از صافی (ایستگاه فیلتراسیون) وارد لوله اصلی شده و این لوله تا ابتدای هر قطعه آبیاری ادامه پیدا می‌کند. هر قطعه از اراضی به تعدادی واحدهای آبیاری تقسیم می‌شود که آب موردنیاز واحد با یک لوله فرعی از لوله اصلی منشعب می‌گردد. بسته به فاصله ردیف‌های گیاهی تعدادی لوله‌های جانبی (لترال) از لوله‌های فرعی منشعب می‌شود که طول هر یک از این لوله‌ها متناسب با ابعاد زیر واحد آبیاری یا برابر طول ردیف‌ها می‌باشند. لوله‌های اصلی، گاهی نیمه اصلی، فرعی و جانبی از جنس پلی‌اتیلن انتخاب می‌شوند. قطره چکان‌ها بر روی لوله‌های جانبی که از کنار ردیف‌های گیاه عبور می‌کنند نصب می‌شود که جریان آب توسط آنها با فشار بسیار کم به خارج گسیل شده و روی زمین پخش می‌شود. یکی از وظایف اصلی قطره‌چکان کاهش فشار آب در هنگام خروج از آن است.

قبل از شروع آبیاری ابتدا باید اجزای سیستم آبیاری به ترتیب مورد بازدید قرار گرفته، سپس سیستم آبیاری تحت فشار را راه‌اندازی و درصورت نیاز سرویس‌های موردنیاز انجام شود.

سرویس و نگهداری سیستم آبیاری قطره‌ای نواری

فیلتراسیون سیستم آبیاری قطره‌ای:

اجزای تشکیل‌دهنده فیلتراسیون سیستم آبیاری قطره‌ای شامل موارد زیر می‌باشد:

1- هیدروسیکلون:

به منظور حذف شن، ماسه و ذرات درشت جامد معلق در آب، آن را از سیکلون عبور می‌دهند. آب از دهانه ورودی سیکلون وارد شده، لوله مرکزی را دور زده وارد مخزن کوچکی می‌گردد. در این مخزن است که ذرات درشت شن به جامانده از انتهای پایین لوله مرکزی وارد آن می‌شود. در این مسیر ذرات خارجی درشت معلق در آب در مخزن رسوب، ته‌نشین و هر چند یکبار از دریچه کناری تخلیه می‌گردد.

اجزای هیدروسیلکون عبارت‌اند از:

1- بدنه مخروطی شکل
2- ورودی آب
3- خروجی آب
4- دریچه تخلیه ذرات
5- شیر سماوری و فشار سنج
6- شیر تخلیه هوا
7- شیر تخلیه مخزن
8- مخزن جمع آوری ذرات

2- صافی شنی:

صافی‌های شنی صافی‌هایی هستند که در شبکه‌های آبیاری قطره‌ای نقش ثانویه آب را بر عهده دارند و با عبور آب از بستر متخلخل شن و ماسه سیلیسی در داخل صافی شن، ذرات معلق، جلبک‌ها و مواد آلی سبک از آب جدا می‌شوند. در این صافی‌ها طبقات شنی با دانه‌بندی مشخص بر روی یکدیگر قرار دارند. در هر حال آب از بالای صافی وارد شده و پس از عبور از لایه‌های شنی مواد خارجی خود را از دست داده و صاف می‌شوند.

صافی شنی ازنظر ساختاری شامل قطعات زیر می‌باشد:

1- بدنه صافی شن
2- ورودی آب
3- خروجی آب
4- دریچه ورودی شن
5- دریچه بازدید
6- شیر تخلیه هوا
7- شیر تخلیه پس آب شست‌وشو
8- لوله شست‌وشو

3- صافی توری یا دیسکی:

آخرین مرحله فیلتراسیون و تصفیه نهایی آب و جداکردن کلیه ذرات باقی مانده در آب، در داخل صافی توری و یا صافی دیسکی انجام می‌شود.

اجزای ساختاری صافی توری شامل قطعات زیر می‌باشد:

1- بدنه صافی
2- ورودی آب
3- خروجی آب
4- درب بازدید
5- شیر شست‌وشو
6- توری داخلی

ساختمان صافی دیسکی از قطعات زیر تشکیل شده است:

1- پوسته صافی
2- ورودی آب
3- خروجی آب
4- بست و اورینگ
5- بوشن
6- کارتریج دیسکی

اجرای عملیات آبیاری و کوددهی در سیستم آبیاری نواری تیپ

تعیین مقدار آبیاری:

تعیین مقدار آب و مراحل آبیاری برای گیاهان زراعی مختلف با توجه به بافت خاک، نوع گیاه و شرایط اقلیمی متفاوت است و مشخص‌کردن آب موردنیاز گیاهان زراعی نیاز به بررسی و آزمایش‌های دقیق در سال‌های مختلف و در خاک‌های گوناگون دارد. پیش از انجام هر کاری باید روشی را برای آبیاری برگزید که ضمن جلوگیری از هدررفتن آب بیشترین تولید به دست آید. آب موردنیاز گیاهان ممکن است به‌وسیله نزولات جوی تأمین گردد که در این صورت نیازی به آبیاری نیست (زراعت دیم). در مناطق پرباران و خشک اگر رطوبت خاک و نزولات جوی برای بهره‌گیری از حداکثر ظرفیت تولیدی گیاه و شرایط محیط کافی نباشد بایستی نسبت به آبیاری اقدام نمود. اگر مقدار بارندگی در منطقه‌ای 25 میلی‌متر باشد به عنوان یک مرحله آبیاری محاسبه می‌شود.

مقدار کل آب موردنیاز گیاه از مجموع نیاز آبی گیاه از سبزشدن تا برداشت به دست می‌آید. برای محاسبه مقدار کل نیاز آبی گیاه بایستی مقدار نزولات جوی را نیز درنظر گرفت و از تبخیر و تعرق (ETC) گیاه کم نمود. چون کل بارندگی، مورد استفاده گیاه قرار نمی‌گیرد و بخشی از آن به دلایل مختلف هدر می‌رود بنابر این آن مقدار بارندگی که در سال آیش در خاک ذخیره و یا برای تأمین نیاز آبی گیاه استفاده می‌شود بارندگی مؤثر نامیده می‌شود. به‌طور تقریبی مقدار بارندگی مؤثر یک سوم کل بارندگی است.

برای تعیین مقدار آب آبیاری در هر دور (مثلاً 10 روز برای گندم) ابتدا نیاز آبی گیاه را بر اساس تبخیر و تعرق از سطح خاک و گیاه (تبخیر و تعرق از سطح تشتک) برای 10 روز را تعیین می‌نماییم و سپس مقدار آب برای آبیاری یک هکتار با استفاده از میزان خروجی (دبی) و مدت زمان روشن‌بودن پمپ تعیین می‌شود. روش دیگر برای تعیین مقدار آبی که در هر بار به زمین داده می‌شود به عمق توسعه ریشه‌ها، رطوبت قبل از شروع آبیاری و راندمان آبیاری دارد و از رابطه زیر به دست می‌آید.

مقدار آب در هر نوبت آبیاری = $\frac{{{D_{rz}}({F_C} - \theta )}}{{{E_a}}}$

در فرمول بالا ${{D_{rz}}}$ عمق مؤثر ریشه بر حسب سانتی‌متر و ${{F_C}}$ رطوبت در نقطه ظرفیت زراعی و $\theta $ رطوبت خاک قبل از آبیاری و راندمان آبیاری می‌باشد.

زمان شروع آبیاری:

جذب آب و رشد گیاه تابعی از پتانسیل آب در خاک است. بنابراین پتانسیل آب در خاک معیار مناسبی برای شروع زمان آبیاری می‌باشد. رطوبت قابل استفاده برای گیاه به مقدار رطوبت موجود در خاک (مقدار رطوبت بین ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی) که به‌صورت نسبت یا درصد می‌باشد بستگی دارد.

تمام رطوبت موجود در خاک برای گیاه قابل استفاده نمی‌باشد و بخشی از آن با نیروی زیادی به خاک چسبیده است و قابل جداشدن نمی‌باشد. زمان شروع آبیاری قبل از رسیدن به نقطه پژمردگی است. رشد گیاه در رطوبتی کمتر از حد ظرفیت زراعی به وقوع می‌پیوندد. برای تعیین زمان شروع آبیاری از بلوک‌های گچی و تانسیومترها استفاده می‌نمایند. تانسیومترها را در عمق توسعه ریشه گیاه قرار می‌دهند. مؤثرترین عمق کارگذاری، 30 تا 40 سانتی‌متری عمق خاک زراعی برای گندم است.

برخی از زارعین برای تعیین زمان آبیاری از روش بیلان آب استفاده می‌کنند. در این روش اگر درصد حجمی رطوبت در یک روز مشخص $i$ برابر ${\theta _i}$ و روز ما قبل بوده باشد با توجه به نیاز آبی (ET) و باران مؤثر ${P_e}$ در همان روز رابطه زیر برقرار خواهد بود:

${\theta _i} = {\theta _{i - 1}} - 100(\frac{{ET - Pe}}{{{D_{rz}}}})$

که در این رابطه ET تبخیر و تعرق و Pe بارندگی مؤثر می‌باشد. ${{D_{rz}}}$ عمق توسعه ریشه‌ها می‌باشد.

اجرای عملیات آبیاری:

پس از نصب و راه‌اندازی سیستم آبیاری و اطمینان از کارکرد اجزای سیستم، پمپ آب را روشن می‌کنند و مطابق فعالیت زیر شروع به آبیاری می‌شود.

کوددهی همراه با آبیاری نواری تیپ:

در آبیاری قطره‌ای این امکان وجود دارد که کودهای شیمیایی محلول در آب را به هر میزان و درصد دلخواه همراه آب آبیاری در اختیار ریشه قرار داد. در مخزن کود می‌توان از کودهایی مانند: آمونیوم نیترات، اوره، آمونیوم سولفات،کلرور پتاس، میکروکودها استفاده نمود.