خشکسالی یکی از دغدغه های مهم در بخش کشاورزی محسوب می شود، این در حالی است که تولید محصولات کشاورزی و تامین غذای مردم، رابطه حیاتی با آب دارد و این نیازمند استفاده بهینه از منابع آبی است.
اگرچه با وجود اعمال روش های مختلف از جمله آبیاری تحت فشار و به کارگیری مدیریت آبیاری، راندمان مصرف آب افزایش یافته است ولی با این حال مشکل کمبود آب آبیاری هم چنان باقی است.
در این سال ها، استراتژی صرفه جویی در مصرف آب، جای خود را به راهکار حداقل مصرف آب، حداکثر تولید اقتصادی داده است. برای رسیدن به این منظور، صرفا استفاده از روش های ذکر شده کافی نیست بلکه مسئله بسیار مهم آن است که چه زمانی باید آب مورد نیاز را در اختیار گیاه قرار داد زیرا آبیاری دیر هنگام موجب ایجاد تنش در گیاه و در نتیجه کاهش محصول می شود. آبیاری زود هنگام نیز ممکن است باعث ایجاد خفگی گیاه، هدر رفتن آب و کاهش محصول شود.
امروزه دستگاه هایی طراحی شده اند که با استفاده از آن ها می توان زمان مناسب آبیاری را تشخیص داد و از ایجاد تنش و خفگی در گیاه جلوگیری کرد، تانسیومتر یکی از این دستگاه ها می باشد.
◾️تانسیومتر چیست؟
گیاهان برای رشد و نمو عالی به مقدار مشخصی از رطوبت در محل ریشه نیازمند هستند. میزان رطوبت خاک به نوع محصول و مرحله ی رشد آن بستگی دارد. بنابراین اندازه گیری میزان رطوبت خاک در کشاورزی اصولی برای ارائه یک برنامه مدون ابیاری از اهمیت ویژه ای برخورد است. تانسیومتر با اندازه گیری میزان رطوبت خاک زمان دقیق ابیاری بعدی را مشخص می کند. این دستگاه برای اولین بار در سال ۱۹۳۶ توسط ریچاردز وگاردنر اختراع شد.
تانسیومتر (Tensiometer ) ابزاری مخصوص به منظور اندازه گیری پتانسيل ماتريک (Matrix potential) خاک می باشد . پنانسیل ماتریک به معنای نیرویی می باشد که با استفاده از آن آب به اجزای خاک یا گیاه می چسپد
به وسیله این نیروی جاذبه آب به سمت ریشه گیاه حرکت کرده و آبیاری مناسب انجام می شود. مقدار این نیرو همواره منفی است و فقط به وسیله اعمال کردن نیروى دیگرى مى‌توان آن را خنثى کرد.
به عبارتی دیگر تانسیومتر یک لوله پر از آب است، آب موجود در آن نیز آب مقطری است که قبلا جوشیده و سرد شده است. در انتهای این لوله پر از آب یک قطعه به شکل کلاهک از جنس سرامیک یا سفال چینی قرار دارد. سمت بالای لوله نیز بسته است و یک فشار سنج در آنجا قرار گرفته است. وقتی این لوله درون خاک فرو می رود، آبی که در آن وجود دارد از روزنه های موجود در کلاهک خارج می شود. به همین دلیل در بالای لوله خلاء به وجود می آید و فشارسنج مقدار فشار این خلاء را اندازه گیری میکند.
◾️اجزا تانسیومتر
۱- لوله تانسیومتر : این لوله رابط بین مخزن و کلاهک سرا میکی تانسیومتر است و در تانسیومترهایی که مخزن وجود ندارد تنها منبع آب است. قطر لوله تانسیومتر معمولا یک اینچ (25 میلیمتر) است اما طول آن بر اساس عمق نصب انتخاب می شود. اندازه های استاندارد طول تانسیومتر ۶ ، ۱۲ ، ۱۸ ، ۴۲ ، ۳۶، ۴۸ و ۶۰ اینچ می باشد.
۲- مخزن و درپوش : مخزن تانسیومتر به عنوان منبع ذخیره آب برای لوله تانسیومتر عمل می کند. البته در برخی از تانسیومتر مخزن وجود ندارد. برای کارکرد صحیح تانسیومتر درپوش آن باید به گونه ای باشد که از ورود هوا به داخل تانسیومتر جلو گیری نماید.
۳- کلاهک سرامیکی : ورود یا خروج آب به داخل لوله تانسیومتر از طریق کلاهک سرامیکی که نسبت به آب نفوذ پذیر است صورت می گیرد. منافذ کلاهک سرامیکی به قدری ریز و کوچک است که وقتی کلاهک اشباع است هوا نمی تواند از طریق آن به داخل لوله تانسیومتر وارد شود.
۴- خلاء سنج یا گیج خلاء : این وسیله فشار داخل تانسیومتر را نسبت به فشار بیرون که همان اتمسفر محلی است اندازه گیری می کند که فشار نسبی گفته می شود . فشار نسبی منفی یا خلاء نسبی را می تواند اندازه گیری نماید که شاخصی از پتانسیل ماتریک خاک می باشد.
مقدار خلاء يا فشار منفي توسط خلاءسنج قابل قرائت است . معمولا درجه بندي خلاءسنج بين ۰_۱۰۰ بوده كه هر كدام از درجات آن معادل ۱۹ سانتي متر فشار منفي است . بنابراين اگر عقربه خلاءسنج روي عدد ۲۵ باشد نشان مي دهد كه فشار در خلاءسنج ۲۵۰- سانتي متر است .
در واقع خلا سنج کاهش رطوبت خاک به وسیله زهکشی، تبخیر و جذب گیاهی یا افزایش رطوبت به واسطه آبیاری و بارندگی را منعکس می کند.
◾️اعداد نشان دهنده در خلا سنج نشانه چیست؟
🕛 اگر نشانگر روی عدد صفر باشد یعنی خاک در حد اشباع است و نیازی به آبیاری ندارد.
🕑اگر عدد ۱۰_۳۰ نمایان شود نشانگر حد زراعی خاک هست و باز هم نیاز به آبیاری زمین نیست.
🕡اگر دستگاه تانسیومتر اعدادی بین ۴۰ الی ۶۰ را نشان دهد یعنی خاک در آن زمان نیاز به آبیاری دارد.
رسیدن عقربه به عدد ۷۰ نشانه شروع تنش آبی است ولی گیاه در این وضعیت نیز از کم آبی صدمه نخواهد دید، مگر آنکه بسیار حساس باشد. عدد ۸۰ بالاترین حد دامنه دقت تانسیومتر است که اگر رطوبت خاک از این وضعیت کمتر باشد امکان نفوذ هوا به داخل تانسیومتر وجود داشته و لذا قرائت های بالاتر از این حد فاقد اعتبار می باشند.
◾️ ۲ عامل باعث می شود خلا سنج عدد واقعی را نشان ندهد:
1 – هوا از طریق منافذ غیر اشباع به داخل لوله تانسیومتر وارد می گردد که این امر موجب می شود خلاء سنج میزان خلاء را به درستی نشان ندهد و در صورت تشدید مسئله خلاء سنج عدد صفر را نشان دهد.
2- تبادل آب بین بیرون و داخل تانسیومتر به خوبی صورت نمی گیرد زیرا منافذ عبور دهنده آب به وسیله هوا اشغال شده اند.
◾️انواع تانسیومتر
تانسیومتر آنالوگ یا فلزی :جزو رایج ترین تانسیومتر هاست و جنس خلا سنج آن فلزی است.
تانسیومتر دیجیتالی : از این نوع تانسیومتر برای آبیاری هوشمند مزارع و ویلاها استفاده می شود. تانسیومتر های دیجیتالی در دو اندازه ی استاندارد و مینی (مناسب برای نصب در گلدان) تولید می شوند.
در تانسیومتر های آنالوگ اطلاعات رطوبتی خاک به دستگاهی که در زمین کارگذاری شده است ارسال می شود. اما در تانسیومترهای ديجیتالی با کمک یک سیم کارت اطلاعات زمین به تلفن همراه کاربر از راه دور مخابره می شود.
تانسیومتر جیوه ای : این نوع تانسیومتر ها دقیقا همانند تانسیومتر های آنالوگ است با این تفاوت که خلا سنج این تانسیومتر ها از جیوه است و بیشتر در کارهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی استفاده می شود.
◾️نصب تانسیومتر
موقعیت نصب تانسیومتر در مزرعه به نوع زراعت و سیستم آبیاری بستگی دارد.
عمق نصب تانسیومتر باید به گونه ای باشد که کلاهک سرامیکی در منطقه فعال ریشه گیاه قرار داشته باشد. برای گیاهان با ریشه سطحی که عمق ریشه در آن کمتر از ۴۵ سانتیمتر می باشد مانند برخی از گیاهان ردیفی نصب یک تانسیومتر در چارک سوم یا وسط منطقه ریشه انجام می شود.
همچنین برای گیاهان جوان تانسیومتر را در عمق کمتری نصب شده و با توسعه ریشه آن را پایین تر می برند. برای گیاهان با ریشه عمیق و درختان نیز در هر محل دو تانسیومتر نصب می شود. همچنین برای گیاهانی با ریشه خیلی عمیق مانند ذرت یا در خاک های لایه ای به سه یا بیشتر تانسیومتر نیاز است.
۱- نصب در خاک های نرم : در این نوع خاک ها با استفاده از فشار دست تانسیومتر را به طور عمودی در خاک فرو می برند تا کلاهک سرامیکی به عمق مورد نظر که قصد تعیین پتانسیل آن را دارند، برسد.همچنین در حین فرو کردن تانسیومتر شیاری در خاک ایجاد می شود. که موقع آبیاری، آب اطراف تانسیومتر جمع شده و به سرعت وارد آن شده و پیش از آنکه کل خاک خیس شود، اطراف کلاهک را اشباع می کند. لذا پس از فرو کردن تانسیومتر در خاک، اطراف آن را توسط خاک پر و محکم کرده تا کمی بالاتر از سطح زمین قرار گیرد.
۲- نصب در خاکهای سفت و سخت : در این نوع خاک ها ابتدا توسط یک لوله توخالی پلیکا یا فلزی با قطر اندکی کمتر از قطر لوله تانسیومتر که سر آن تیز و بصورت مورب در آمده است، خاک را تا عمق مورد نظر برش داده و آن را خالی می کنند. سپس برای تماس بهتر کلاهک سرامیکی و خاک، مقداری خاک نرم در کف گودال ریخته و تانسیومتر در داخل آن نصب می شود.
۳- نصب در آبیاری جوی –پشته یا شیاری با زاویه ۴۵_۹۰ درجه نسبت به افق و به فاصله عمودی ۱۵_۲۰ سانتیمتر از کف جوی در خاک پشته نصب می شود.
۴- نصب در آبیاری کرتی : در سیستم آبیاری کرتی، این دستگاه به صورت عمودی نصب میشود.
۵- نصب در آبیاری قطره ای : درصورتی که از سیستم آبیاری قطره ای استفاده میشود، باید تانسیومتر را در قسمت داخلی خطوط قطره چکان و ترجیحأ در سمتی که آفتاب بیشتری دریافت می کند نصب نمود. همچنین لازم است که تانسیومتر به اندازه کافی حدود ۳۰_۴۵ سانتیمتر از قطره چکان ها فاصله داشته باشد.
◾️تعیین زمان آبیاری به کمک تانسیومتر چگونه انجام می شود؟
برای تعیین زمان آبیاری دو عدد تانسیومتر نصب می شود:
- اولی در منطقه حداکثر فعالیت ریشه
- دومی نزدیک پایینترین عمق فعالیت ریشه
برای اغلب گیاهان بهترین زمان آبیاری وقتی است که تانسیومتر بالایی پتانسیل ماتریک ۳۰۰- تا ۵۰۰- سانتیمتر و تانسیومتر زیرین شروع کاهش پتانسیل را نشان دهد.
در سیستم آبیاری خودکار، خلاءسنج تانسیومتر به یک شیر حساس به خلاء وصل می شود که وقتی پتانسیل ماتریک به مقدار مورد نظر رسید، این شیر سبب فعال شدن سیستم آبیاری می شود.
◾️توصیه های مهم در استفاده از تانسیومتر
- کلاهک سرامیکی را قبل از استفاده ؛ در آب جوشیده سرد شده به مدت حداقل ۲ ساعت غوطه ور کنید.
- آبی که داخل لوله تانسیومتر ریخته میشود باید آب مقطر و عاری از املاح گچ ،آهک و بیکربنات باشد.
- قبل از شروع اندازه گیری، به وسیله یک پمپ مکش هوا حباب های داخل آبی که در لوله تانسیومتر قرار دارد را تخلیه نمایید در غیر اینصورت عددی که فشار سنج نشان می دهد درست نخواهد بود.
- در موقع نصب تانسیومتر باید در خاک به طور کامل فرو برود و کاملا در تماس با خاک اطراف خود باشد. اگر در سوراخی که درون خاک ایجاد شده کاملا در تماس با خاک نیست باید کمی خاک نرم داخل سوراخ بریزید که تماس کامل برقرار شود.
- از آنجایی که بدنه دستگاه تانسیومتر از جنس پالگسی گالس است از باز و بسته کردن گیج خلل پرهیز کنید.
- داخل دستگاه آب ریخته و بدون این که درپوش تانسیومتر را ببندید به مدت ۱۰ دقیقه اجازه دهید تا کلاهک سرامیکی از داخل خیس بخورد. سپس تانسیومتر را پر از آب کرده به طوری که مازاد آب در تانکر ذخیره آب تانسیومتر مشاهده شود. حال در پوش تانکر را پس از نوارتفلن پیچ شدن بر روی دستگاه ببندید. این عمل کمک خواهد کرد تا کلاهک سرامیکی آماده کارگذاری در خاک شود.
- اگر تانسیومتر بلافاصله پس از آماده کردن در مزرعه نصب نمی گردد یا مزرعه خیلی دور است، به منظور جلو گیری از تبخیر آب و خشک شدن کلاهک سرامیکی باید آن را با یک پاکت پلاستیکی پوشاند و یا تا زمان نصب تانسیومتر در مزرعه آن را در ظرف آب قرار داد.
- محل نصب را بايد طوری انتخاب کرد که در مسیر کارهای زراعی نباشد اگر نصب دستگاه به ناچاردر مسیر کارهای زراعی قرار گیرد. لازم است با نصب علایم از وارد شدن
صدمات احتمالی به دستگاه جلوگیری کرد. - اگر برای مدت طولانی عقربه تانسیومتر بین ۰ تا ۱۰ ثابت بماند، نشانه ماندابی بودن خاک و یا خراب بودن تانسیومتر است.
◾️سخن آخر
تولید بالای کمی و کیفی محصولات کشاورزی به تعیین دقیق دو فاکتور زمان و میزان آبیاری وابسته است. در این راستا استفاده از دستگاه تانسیومتر می تواند بسیار کمک کننده و راهگشا باشد.
شرکت طراح گستر آب آرا با نزدیک به ۳ دهه فعالیت در حوزه ی طراحی و ساخت سیستم های ابیاری نوین؛ با بهره گیری از بهترین مواد پتروشیمی و نیروی فنی متخصص و ماشینالات پیشرفته آماده خدمات رسانی برای هم وطنان عزیز می باشد.
