آبیاری زیر سطحی چیست و چگونه انجام میگیرد ؟

آبیاری زیر سطحی | مزایا و معایب استفاده از آبیاری سطحی | اجزا سیستم آبیاری سطحی

یکی از سیستم های ابیاری کارآمد که در سال های اخیر رویکردی مثبت به سمت آن شده است ، سیستم آبیاری قطره ای زیرسطحی ( Subsurface Drip Irrigation ) می باشد. در این سیستم آبیاری به وسیله ی لوله یا نوارهای قطره ای که در داخل خاک مدفون شده اند تشکیل شده و وظیفه ی تامین آب ریشه ی گیاه را به صورت مستقیم بر عهده دارد.

در آبیاری زیر سطحی؛ گیاه دارای هوا و آب بیشتری است و در نتیجه رشد بهتری خواهد داشت. از این روش می توان در آبیاری باغات میوه مانند باغ پسته، زیتون، خرما، مرکبات، درختان سیاه ریشه و انواع زراعت هایی مانند سیب زمینی، ذرت، پنبه و یونجه ،فضای سبز جنگلی شهری و بلوارها ،مناطق دارای محدودیت آبی روف گاردن و مناطق دارای تبخیر بالا استفاده کرد.

مطالعات علمی چند سال اخیر گویای این است 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. درصورتی که سیستنم SDI به شکل صحیح و اصولی، طراحی واجرا گردد ؛ 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 خواهد کرد.

از آبیاری زیرسطحی در مناطق نا مساعد با شیب تند استفاده می شود زیرا آبیاری سطحی در فشارهای مختلف کار می کند و مناسب برای شرایط سخت جغرافیایی است.

همچنین عمق نصب لوله های زیرسطحی براساس عمق ریشه گیاه کاشت شده تعیین می شود. از آنجایی که هزینه تعمیر و نگهداری این روش بالاست و نیاز به طراحی تخصصی دارد، بیشتر از این سیستم برای زمین‌هایی با مقیاس متوسط و بزرگ استفاده می شود.

طول عمر عمومی این سیستم بین ۱۲-۱۵ سال است که می‌توان با نگهداری مناسب و استفاده از مواد با کیفیت طول عمر آن را افزایش داد.

در این روش آب مورد نیاز ، از ۳ طریق و به طور مستقیم با حداقل تبخیر در اختیار گیاه قرار می گیرد:

1. لوله های قطره چکان دار
2. لوله های تراوا
3. 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.

◾️مزایای سیستم آبیاری زیر سطحی چیست؟

۱-توزیع یکنواخت آب به محصولات : با استفاده از قطره چکانهای جبران کننده این سیستم به یکنواختی 100 درصد رسیده است. این یکنواخت به معنی رشد و نمو مناسب گیاه می باشد.

۲-کاهش تبخیر آب : در این روش به دلیل قرار گرفتن لوله ها در زیر خاک امکان تبخیر آب وجود ندارد.

۳-صرفه جویی در مصرف آب و جلوگیری از هدر رفت آن در اثر ایجاد روان آب و یا تبخیر : در روش آبیاری زیرسطحی از تبخیر آب جلوگیری می شود و آب مستقیماً به ریشه رسیده و موجب افزایش بازدهی می شود. این روش در مقایسه با روش های دیگر حجم بیشتری از خاک را مرطوب می کند. همچنین حرکت مویینگی آب در این روش کم می شود که این نیز موجب صرفه جویی در مصرف آب می شود.

۴-افزایش میزان تولید و کیفیت محصول : در این روش به دلیل اینکه آب سریع تر به ریشه ی گیاه می رسد باعث رشد بهتر گیاه و افزایش کیفیت محصول می شود.همچنین چون در این روش خاک شسته نمی شود خاک‌های اطراف ریشه متراکم نمی شوند و باعث رسیدن هوا به ریشه می شود که این مورد نیز در تولید محصول با کیفت اثرگذار است.

۵-کاهش هزینه های کارگری : از آن جا که لوله های قطره چکان دار توسط ماشین جاگذاری می شوند هزینه کارگر کاهش خواهد یافت.

۶-جلوگیری از آهکی شدن قطره چکان ها : به دلیل اینکه قطره چکان ها در زیر سطح خاک قرار می گیرد و تبخیر آب وجود ندارد املاح و رسوبات تشکیل نشده و آهگی شدن قطره چکان ها جلوگیری می شود.

۷-افزایش عمر نوار ها به دلیل قرار نگرفتن در معرض تابش اشعه ماوراء بنفش خورشید : این روش چون اجزا در زیر خاک قرار می گیرند نور خورشید کمتر به نوار تیپ صدمه می زند. تغییرات دمایی کمتری را تجربه می کنند و امکان آسیب در اثر رفت و آمد ماشین های کشاورزی نیز کاهش پیدا می کند.

۸-کاهش رشد علف های هرز : از آنجایی که در این روش آب فقط در منطقه ای محدود در دسترس گیاهان اصلی قرار می گیرد ، علف های هرز فرصت رشد نخواهند داشت.

۹-کاهش هزینه های بهره برداری و نگهداری : در این روش نیازی به کارگر برای حذف علف هرز و کنترل آبیاری وجود ندارد و به نسبت روش های دیگر نیاز به تعمیرات کمتری دارد که موجب کاهش هزینه ها می گردد.

۱۰-صرفه جویی در مصرف کود و سموم : در روش زیر سطحی کود و سموم شیمیایی از طریق قطره چکان ها به ریشه منتقل می شود و در این حالت هیچ مقداری از سموم شیمیایی هدر نمی رود و نیاز به مصرف سم و کود زیاد نیست.

۱۱-سهولت در برداشت محصول توسط ماشین آلات : در آبیاری محصولات زراعی مانند یونجه که چند ساله هستند وجود لوله ها روی زمین مشکلاتی را دربرداشت محصول توسط دستگاهاایجاد می کند. که استفاده از آبیاری زیر سطحی این مشکل را رفع می کند.

۱۲-امکان آبیاری همزمان با برداشت و یا بلافاصله پس از آن به منظور تسریع در رشد

۱۳-کاهش در تراکم و کوبیده شدن خاک

۱۴-مناسب برای مناطق بادخیز و گرم و خشک

۱۵-حفظ بهینه رطوبت خاک در اطراف ریشه با آبیاری مکرر

۱۶-کاهش تماس آب فاضلاب تصفیه شده با محصولات زراعی و کارگران

۱۷-عدم فرسایش خاک

◾️معایب سیستم آبیاری زیر سطحی

ریسک گرفتگی نازل‌ها

۱-انسداد نازل ها توسط خاک

زمانی که سیستم 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 شده و باعث گرفتگی قطره چکان ها می شود .

راه حل : در سیستم آبیاری قطره ای زیر سطحی با استفاده از قطره چکان های آنتی سیفون ،شستشوی لوله ها ،اسید شویی و یا استفاده از شیرهای خلا شکن در اندازه مناسب و نقاط مشخص و یا کاربرد هر دو روش می توان از ورود ذرات خاک به داخل قطره چکان ها جلوگیری و این مشکل را رفع کرد.

۲-انسداد نازل‌ها توسط ریشه

راه حل : برای جلوگیری از ورود ریشه به قطره چکان می توان از دو روش زیر استفاده کرد:

• به کار بردن مواد بازدارنده ورود ریشه در زمان تولید لوله قطره چکان دار
• تزریق دوره ای مواد بازدارنده ورود ریشه به آب آبیاری

امروزه با طراحی نانو فیلتر های محافظ ریشه دیگر ریشه به دستگاه نزدیک نمی‌شود و نیازی به‌اضافه کردن سم درون آب برای فلج‌کردن ریشه‌ها و دورکردن آنها از دستگاه وجود ندارد

۳-انسداد نازل ها توسط باکتری ها و جلبک ها

راه حل : این مشکل با فیلتراسیون مناسب ، انتخاب صحیح قطره چکان و اسیدشویی قابل کنترل می باشد .

 ریسک جویده شدن نوارها توسط جوندگان

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

آسیب‌دیدگی لوله ها توسط ماشین آلات سنگین :

با قرار دادن لوله ها در ارتفاع مناسب می توان از این مشکل جلوگیری کرد.

تجمع نمک :

زمانی که آب شور باشد نمک در جلوی جبهه پیشروی رطوبت خاک تجمع پیدا می کند . در سیستم آبیاری subsurface drip irrigation این تجمع نمک بیشتر در بالا نزدیک سطح زمین و میان لترال ها صورت می گیرد .

در هنگام نبود بارندگی کافی نمک ها در منطقه توسعه ریشه تجمع یافته و باعث کاهش عملکرد محصول می شوند .

راه حل : برای رفع این مشکل در سال های خشک و کم باران ، لازم است در انتهای زمستان یا قبل از شروع عملیات کاشت ، نسبت به آبشویی سطحی اقدام شود .

هزینه بالا

یکی از معایب این روش هزینه ی بالای آن است. که می توان بااجرای یک سیستم طراحی استاندارد زیر سطحی بخشی از هزینه های اضافی را کاهش داد. همچنین صرفه جویی ۲۵-۳۰ درصدی در مصرف آب نسبتا به روش قطره ای رو سطحی؛ هزینه بالاتر این سیستم را از نظر اقتصادی توجیه پذیر می نماید.

از این روش بیشتر در زمین های کشاورزی با مساحت بالا مثل ۱۰،۲۰ و..هکتار استفاده می شود. همچنین می توان با مشارکت جهاد کشاورزی و گرفتن وام هزینه های این روش را تامین کرد.

◾️اجزا سیستم آبیاری زیر سطحی

اجزا سیستم آبیاری زیر سطحی شامل قسمت های زیر می باشد :

حوضچه تصفیه

▫️واحد پمپاژ : پمپ فشار لازم برای عملکرد مناسب سیستم را تامین می‌کند. قدرت آن بستگی به دبی و فشار لازم برای تلفات افت، توپوگرافی زمین، فشار کارکرد سامانه و تلفات فشار در فیلتر‌ها و سایر اجزای سامانه می‌باشد. سیستم آبیاری قطره‌ای زیرسطحی معمولا به فشار کارکرد پایینی نیاز دارد. حداقل لازم حدود ۱۰۰ کیلو پاسکال می‌باشد.

▫️شیر تنظیم کننده فشار : از این شیر ها برای قطع و وصل کردن آب و تنظیم فشار آب به هر واحد آبیاری استفاده می‌شود.

شیرهای جلوگیری از برگشت جریان (شیر یک طرفه ) :

از این شیرجهت 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 ضروری است بعد از سامانه کنترل مرکزی، ابتدای لوله ی اصلی، ابتدای سامانه کنترل مرکزی و ابتدای لوله رانش پمپ از شیر یکطرفه آب استفاده شود.

واحد تزریق کود

▫️فیلتراسیون : یکی از مهم‌ترین قسمت‌های سیستم آبیاری قطره ای زیرسطحی می‌باشد وعملکرد مناسب آن برای کل سیستم بسیار مهم و حیاتی است.

▫️شیرهای شستشو : لترال ها به یک مانیفلند که مسئول شستشو می باشند در انتهای هر بلوک وصل می شوند.

در انتهای هر بلوک یا واحد آبیاری ، لترال ها به یک مانیفلد که شستشوی سامانه را به عهده دارد ، متصل ‌اند . در انتهای مانیفلد مذکور شیر تخلیه قرار دارد. مانیفلد شستشو، رسوبات و مواد اضافی باقیمانده در لترال ها می شوید و آن ها را به محل خاص می فرستد و فشار در لترال ها را متعادل می کند.

شیر تخلیه هوا:

در نقاط مرتفع و در آخر لوله های نیمه اصلی از شیرهای تخلیه هوا به منظور جلوگیری از مکش ذرات خاک به داخل قطره چکان ها در زمانی که سیستم خاموش است شیر تخلیه هوا نصب می کنند.

▫️لوله‌های PVC : این لوله ها آب را از منبع و سیستم پمپاژ با فشار معينی دريافت کرده و آن را به قطره چکان می ‌رسانند .

در واقع لوله های آبیاری وصل کننده ی قسمت های مختلف سیستم آبیاری زیرسطحی به هم هستند.

لوله‌های قطره ‌چکان‌دار (لترال‌ها)

لوله های قطره چکان دار از مهم‌ترین قسمت‌های سیستم آبیاری قطره‌ای زیرسطحی است. دقت در انتخاب قطره‌چکان‌ها اهمیت زیادی دارد و تضمین کننده طول عمر سیستم و یکنواختی پخش آب در زیر سطح خاک است. ساختار بیشتر قطره‌چکان‌ها بدین گونه است که جریان آب در آن‌ها به صورت متلاطم بوده و سپس آب از سوراخ قطره چکان‌ها به صورت قطره خارج می‌شود.

دبی سنج :

از دبی‌سنج برای کنترل حجم آب استفاده می شود. به دلیل اینکه قطره چکان‌ها در زیر خاک قرار دارند ؛ با نصب یک دبی‌سنج می‌توان نسبت به گرفتکی قطره چکان‌ها و یا ترکیدگی و پارگی لوله ها اطلاع حاصل نمود.

آبیاری زیر سطحی درختان : 

یکی از روش هایی که اخیرا در کشور عزیزمان ایران رونق بسیاری پیدا کرده است ، استفاده از روشی خاص برای آبیاری درختان بخصوص در مناطق خشک و کم آب می باشد که در اصطلاح با عنوان روش آبیاری زیرسطحی درختان شناخته میشود . در این روش کشاورز در کنار نهال ، لوله ای از جنس لوله پلیکا قرار داده ، و داخل آن یک پلیکای دیگر دارای شیارهای زیاد قرار میدهد . این لوله تا نزدیکی ریشه گیاه حفر شده و سپس اطراف آن پر میشود .

پس از این مورد داخل لوله با ماسه پر میشود . سپس لوله آبیاری قطره ای ، که از نوع نوار تیپ نیز میباشد ، در قسمت رویی لوله پلیکا قرار میگیرد و آبیاری را به صورت قطره به قطره انجام میگیرد . بدین ترتیب با توجه به زهکشی بالای ماسه ، آب با سرعت به سمت ریشه حرکت کرده و در مستقیما در اختیار ریشه قرار میگیرد .

ویدئوی آبیاری زیر سطحی ذرت: 

همانطور که گفته شد آبیاری زیرسطحی هم برای کشتهای ردیفی و هم باغات میوه و درختان مناسب است. ویدئوی زیر یک انیمیشن زیبا از مراحل طراحی و نصب سیستم آبیاری زیرسطحی تا مراحل مختلف رشد ذرت است. کارکرد سیستم آبیاری زیرسطحی و مزایای آن در این انیمیشن توضیح داده شده است. این ویدئو  توسط شرکت نتافیم ساخته شده و تیم دیجیتال مارکتینگ طراح گستر آب آرا برای آشنایی کشاورزان، دانشجویان و پژوهشگران با این روش آبیاری نسبتا جدید این ویدئو را به فارسی ترجمه کرده است.