تاریخچه آبیاری در ایران

تحلیل سیستم های آبیاری تحت فشار (قطره ای)

باتوجه به کمبود نزولات آسمانی درکشورمان وعدم توزیع مناسب‌زمانی ومکانی بارشها، همچنین بروز خشکسالی‌های متعدد در بیست سال اخیر، ضرورت تبدیل روش های آبیاری سنتی به روشهای نوین آبیاری از جمله آبیاری بارانی و آبیاری قطره ای بیش از پیش احساس می شود. در سالهای اخیر در سایه عنایت ویژه دولت سیستم‌های آبیاری تحت فشار در کشور ما مورد توجه قرار گرفته و توسعه پیدا کرده است ولی با نگاه به حجم تسهیلات و سرمایه‌گذاریهای اختصاص داده شده چنانچه انتظارمی‌رفت توسعه آن سیستم ها خصوصاً در بعضی از مناطق کشور با پیشرفت مواجه نشده است چنانچه در بعضی از موارد بعد از سرمایه‌گذاری انجام شده نه تنها باعث توسعه کشاورزی نشده بلکه یک بار مالی عظیمی نیز برای زارع ببار آورده است.برای همین درتوسعه این روش ها بایستی نگاه علمی وتحقیقاتی داشته باشیم تاحاصل سرمایه گذاریها صرفه جویی درمصرف آب وبالارفتن تولیدات کشاورزی باشدالبته باید درنظر داشته باشیم که چاره ای جز تغییر روش های سنتی آبیاری نداریم زیرا با گذشت زمان و با توجه به کمبود منابع آب و مشکل کم آبی روشهای آبیاری تحت فشار ناگزیر بایستی جایگزین روشهای آبیاری سطحی یا سنتی شود.

پدیده رشد جمعیت در کشورهای در حال توسعه و تنوع مواد غذایی و مصرف بالای آن در کشورهای پیشرفته باعث شده است که نیاز تقاضای جهانی به غذا به میزان که در تاریخ سابقه نداشته افزایش یابد. در سالهای گذشته افزایش تولید محصولات زراعی اکثراً از طریق افزایش و توسعه سطح زیر کشت انجام می گرفته است ولی در سالهای اخیر قسمت اعظم افزایش تولید متکی بر افزایش تولید محصول در واحد سطح بوده است.یکی از مهمترین محدودیت ها برای توسعه بخش کشاورزی آب است و از جمله فاکتورهای مهم در بالا بردن تولید در واحد سطح استفاده صحیح ازاین ماده حیاتی می باشد.با توجه به کمبود بارندگی در کشور ما (۳/۱ متوسط جهان )لازم است حداکثر استفاده از منابع محدود آب صورت پذیرد .با توجه به اهمیت آب برای کشاورزی بایستی با دقت بیشتر از بهترین روش های آبیاری که بتوان به وسیله آن با آب کم مساحت بیشتری از زمین های کشاورزی را آبیاری کرد و با مقدار کم آب بیشترین محصول را به دست آورد استفاده نمود.

در آبیاری فلات ایران، چشمه ها دارای اهمیت فوق العاده بوده و می باشند. بعنوان مثال ناحیه همدان با استفاده از ۱۶۰۰ چشمه که از دامنه های البرز جاری می شده آبیاری می گردیده است. مهار کردن رودخانه ها و طرز تقسیم و استفاده از آب و نیروی آن در ایران قدیم با احداث بندها و کانالها صورت می گرفته و برخی از این ساختمان ها هنوز هم پا بر جای هستند، در حالیکه از برخی از آنها فقط آثاری بر جای مانده است. از جمله این آثار می توان به بندهایی بر روی رودخانه کارون و کرخه در خوزستان، سیروان و الوند در کرمانشاه، زاینده رود در اصفهان، سفید رود در شمال و رود هیرمند در استان سیستان و بلوچستان را نام برد که در زمان ساسانیان و هخامنشیان ساخته شده اند، البته شرح تک تک آنها خارج بحث این تحقیق می باشد.

در سرزمین مصر سیل بندها و سدها، به منظور نگهداری آب به مدت طولانی در روی مزارع ساخته می شده اند، در صورتیکه در بین النهرین چنین سیل بندها و سدهایی به منظور محافظت گیاهان از خطر سیل و جلوگیری از غرقاب شدن مزارع بنا می گردیده اند. در این دو سرزمین ۴۰۰۰بنا بر شواهدی که در دست است بیش از سال قبل از میلاد مسیح آبیاری متداول بوده است .

آب وهوا

آب وهواراهنگامی باید مورد توجه قرار داد که ضرورت احداث سیستم آبیاری قطرهای قبلابطور یقین مسجل شده باشد.آبیاری قطره ای رامی توان در هرنوع آب وهوا ی خشک.نیمه خشک .نیمه مرطوب وحتی وضعیت گلخانه ای وزیر پوششهای پلاستیکی بکار برد.آبیاری قطرهای برای تمام مناطقی که درآن مقدار بارند گی کمتر ازحد لازم برای رشد مطلوب و سودآور گیاه است مناسب می باشد.

این روش را می توان بخصوص درمناطقی که هر ساله دورههای خشکی طولانی بوقوع می پیوند و یاتمام ماههای سال خشک می باشد و بامقدار بارندگیکم وتوزیع آن نامناسب است، بکار گرفت .

درمناطق خشک و نیمه خشک که بارندگی برای رشد گیاه کافی نیست.توسعه ریشه ها فقط دربخشی ازخاک که توسط قطره چکان ها مرطوب می شود،صورت می گیرد دراین مناطق تعداد محل قطره چکان هایی که آب مورد نیاز گیاه راتامین می کنند ازاهمیت زیادی برخوردار است . بنابراین گیاهان بزرگترفضای بیشتری را اشغال می کنند و باید تعداد بیشتری قطره چکان آبیاری شوند.

گاهی اوقات برای مرطوب ساختن حجم زیاد خاک ممکن است ۳ تا ۵ قطره چکان لازم باشد.اگر منطقه مرطوب شده خاک به اندازه کافی گسترده نباشد گیاه بخوبی استقرار نمی یابد ویک باد شدید یاطوفان می تواند گیاه راریشه کن کند. بنابراین درزمانی طراحی سیستم آبیاری قطره ای نه تنها مقدار بارندگی بلکه سرعت جهت وفراوانی وقوع بادهانیز باید درنظر گرفته شود زیرا طوفان های شد ید بر رشد گیاه اثرات منفی خواهدداشت.علاوه بر آب وهوا که بر خصوصیات سیستم آبیاری قطره ای موثر است.آبیاری قطرهای اثرات قابل ملاحظه ای بر اقلیمم اراضی تحت آبیاری نیز دارد.

وضعیت خاک وشیب زمین

بطور کلی انواع خاکهای زراعی .حتی خاکهای شور وسدیمی، به شرط آنکه آب آبیاری ازکیفیت خوبی برخوردار

نفوذ پذ یری درخاک های شنی بطور عمده تابع نیروی ثقل است حال آنکه درخاکهای رسی عامل اصلی تعیین کننده شکل پیاز رطوبتی خاک نیروی کاپیلای یامویینه ای بدان معنی است که درخاک های شنی پیاز رطوبتی بصورت عمودی وباریک ولی درخاکهای رسی بصورت نیمکره کوچک یا بزرگی است که مرکز آن درزیرقطره چکان قراردارد. البته مرطوب شدن ناحیه ریشه بندرت از این الگوها پیروی می کند.نیروهای ثقلی ومویینه ای فقط در وضعیتی عامل اصلی شکل پیاز رطوبتی خاک می باشند.که دبی قطره چکان کم یا معادل سرعت نفوذ آب درخاک باشد اما میزان نفوذپذیری نه فقط با بافت خاک تغییر می کند بلکه رطوبت خاک نیزموجب تغییر آن می گردد بطوری که افزایش رطو.بت خاک باعث کاهش نفوذ پذیری نهایی میگردد.درطراحی سیستم آبیاری قطره ای فقط باید سرعت نهایی نفوذ آب درخاک درنظر گرفته شود.

مقادیر تقریبی سرعت نهایی نفوذ آب دربرخی ازخاک ها بشرح زیر است .

- خاک های شنی لوم شنی ۳۰تا ۸۰ میلی متر درساعت

-خاک های لومی لوم سیلتی ۱۵تا۳۰ میلی متر درساعت

-خاک های رسی لوم سیلتی رسی ۵ تا ۱۵ میلی متر درساعت

-خاک های رسی ۲تا ۵ میلی متر درساعت .

سیستم های خردآبیاری

1 . خردآبیاری

2 . آبیاری نبضی

3 . مه آبیاری

4 . آبیاری موضعی

5 . آبیاری قطره ای سطحی

6 . آبیاری قطره ای زیر سطحی

7 . آبیاری حبابی

8 . آبفشانی

آبیاری قطره ای باماشین متحرک

باتو جه به انواع وتفاوتهایی که درکاربرد وتوزیع آب درروش های خردآبیاری وجود دارد وبخصوص تغییراتی که درسال های اخیردرآن بوجودآمده است قبل ازتشریع خصوصیات این روش به طبقه بندی آنها توجه کنیم.خرد آبیاری هاعلی الاصول به سه گروه زیرسطحی.سطحی و هوایی(بارانی) تقسیم می شوند.درگروه زیر سطحی آب مستقیما وارد منطقه ریشه هامی شود.دراین سیستم خروج آب یامستقیما ازلوله ویاتوسط قطره چکان هاصورت می گیرد. درهردو مورد جریان آب می تواند به صورت پیوسته یا منقطع انجام شود که نوع پیوسته آن بیشتر متداول است.استفاده ازلوله های تراوا و لوله های روزنه دار نواری در آبیاری زیر سطحی بسیار معمول می باشد. مزیت لوله های زیر سطحی در این است که از گزند عوارض فیزیکی که ممکن است درسطح زمین وجود داشته باشد مصون هستند اما چون عملیات شخم باعث از بین رفتن آنها می شود یا باید در عمق زیاد تری نصب شوند یا اینکه برای گیاهانی مورد استفاده قرارگیرند که بمدت چند سال در یک جااستقرار دارند.

برخی لوله های نواری که در زیر سطح خاک کار گذاشته شده اند پس ازانجام شخم از بین رفته ودرکشت بعد دوباره این نوارها جای گذاری می شوند.

گروه د یگر ازخرد آبیاری ها انواع سطحی است که در آن ها آب روی زمین ریخته می شود تابه تد ریج درمنطقه توسعه ریشه ها نفوذ وآن را خیس نماید.

دراین روش هانیزخروج آب یابصورت پیوست هانجام میشود و یا بصورت غیر پیوسته.به سیستم های ازآبیاری که درآن ها خروج آب ازقطره چکان پیوسته می باشد روش جرعه جرعه یاجرعه ای نیز گفته می شود.۰

در خرد آبیاری ها نوع بارانی خروج آب توسط خرد آبپاش ها میکرو جت و یامه پاش ها انجام می شود. پخش آب درمه پاش ها وخردآبپاش ها معمولا بطور پیوسته ودرمیکروجت بطور منقطع صورت میگیرد.دراین روش آب مستقیما روی خاک ریخته نشده بلکه درمحیط داخل پوشش گیاهی یا روی آن وکمی بالای سطح گیاه پخش می شود. بد ین ترتیب قطرات آب درسطح وسیعتری ازخاک پخش شده وبه زمین نفوذ می کند.

خرد آبیاری

به کلیه روش های آبیاری اطلاق می شود که در آنها مقدار کمی آب که نیاز روزانه گیاه را تامین می نماید به ناحیه رشد ریشه ها وارد می شود. این وازه مترادف با آبیاری قطره ای نیز بکاربرده شده است. هرچند آبیاری قطره ای رامی توان نوعی خرد آبیاری دانست.خردآبیاری را آبیاری باحجم کم نیز گفته اند .

آبیاری نبضی

نوعی خرد آبیاری است که درآن ها وسایل خروج آب (مانند قطره چکان یا آبپاش ) بطور دایم کارنمی کنند بلکه هر کدام به مد ت چند دقیقه با دپی نسبتا زیاد کار کرده وسپس متوقف می شوند.

زمان توقف معمولا ۲الی۳ برابر زمان کارقطره چکان یا آبپاش است .

به این ترتیب آب امکان ذخیره شدن در خاک راپیدا میکنند .دپی

خروجی ازقطره چکان ها دراین سیستم ۴ تا ۱۰برابر دپی درقطره چکان های معمولی است لذاخطر گرفتگی روزانه ها در آن کاهش می یابد.

رشد بهتر گیاه وافزایش محصول

درآبیاری قطره ای نیاز آبی گیاه بطور روزانه تامین میشود .لذا رطوبت خاک درمنطقه توسعه ریشه ها درطول دوره رشد تقریبا ثابت باقی مانده وگیاه کمتر از نوسانهای تنش آب صدمه می بیند

مقایسه مقدار محصول

کاهش زیان وارده به گیاه دراثر شوری آب

آبیاری قطره ای دراستفاده از آب شور نسبت به سایر روش های مرسوم آبیاری ارجع است. این امر رامی توان حداقل به سه دلیل دانست .

اول اینکه درروش قطره ای فاصله آبیاری ها کوتاه بوده ومنطقه توسعه ریشه ها همواره خیس نگهداشته می شود.لذا محلول خاک که ریشه ها ی گیاه آب ومواد غذایی مورد نیاز خود ازآن دریافت می دارند تقریبا درطور دوره رشد گیاه رقیق باقی مانده وغلظت نمک در آن کم است.حال آنکه درسایر روش ها بدلیل زیاد بودن فاصله آبیاری ها خاک درروز های قبل از آبیاری نسبتا خشک بوده و محلول خاک ازنظر نمک غلیظ می گردد. جذب آب درچنین شرایطی باعث وارد شدن نمک به داخل گیاه و صدمه زدن بهآن می شود.

دوم اینکه در آبیاری قطره ای بر خلاف روش هایی مانند بارانی آب مستقیما روی گیاه پاشیده نشده و یون های کلر وسدیم موجود در آب در سطح برگ که باعث سوختگی آنها شود تجمع پیدا نمی کند .

سوم آنکه در آبیاری قطره ای حجم مرطوب شده خاک که اصطلاحا به آن پیاز رطوبتی گفته می شود بطرف خارج از گیاه روبه گسترش بوده و نمک نیز در جبهه رطوبت بطور مرتب ازنقطه ریزش آب ازقطره چکان به خارج از آن رانده می شود. بطوریکه اگر قطره چکان کنار گیاه و یا درجای مناسبی قرار گرفته باشد نمک از دسترس ریشه ها دور می شود . البته عدم استقرار صحیح قطره چکان می تواند بر عکس نمک رابطرف ریشه ها رانده وباعث صدمه زدن به آن می شود.

محدویت های فنی اقتصادی

هزینه سرمایه گذاری اوین در آبیاری قطره ای نسبت به سایر روشهای آبیاری زیاد تراست.آبیاری قطرهای را از نظرسرمایه گذاری می توان مشابه آبیاری بارانی بالو له های ثابت (set-solid)دانست. درحداقل حاضر هزینه سرمایه گذاری اولیه برای اجرای یک سیستم قطره ای درسطح بین المللی ۲۰۰۰ تا۷۰۰۰دلار برای هرهکتارمی باشد که مشتمل بر وسایل تصفیه پمپ دستگاه تزریق کود ولوله هامی باشد.

البته هزینه واقعی سیستم بستگی به نوع دستگاه های تصفیه آب وسایل کود وسم و تعمیدات خودکارشدن آن دارد.

هزینه مورد لزوم برای احداث هر هکتار آبیاری قطره ای درایران براساس اطلا عات حاصله از اداره کل توسعه روشهای آبیاری تحت فشار برای سال ۱۳۶۷حدودتا۷میلیون ریال بر آورد شده است.

1 .گرفتگی قطره چکان ها

بزرگترین مشکل در آبیاری قطره ای گرفتگی قطره چکان ها با مواد مختلف ومسدودشدن روزنه هادرآن است.

گرفتگی قطره چکان ها بتدریج باعث عدم توزیع یکنواخت آب می شود . خطرمسدودشدن قطره چکان باعث بالارفتن هزینه های نگهداری سیستم مانندکنترل قطره چکان ها و تعویض یاتعمیر آن ها نیزمی شود.برای رفع این مشکل دوراه می توان انتخاب کرد:یکی استفاده ازوسایل یاقطره چکانهایی که امکان گرفتگی آنهاکم است ودوم توجه بیشتر به کیفیت آب وتصفیه آن قبل ازورود به سیستم . اکثراً براین عقیده اندکه تصفیه آب واصلاح شیمیایی آن وشستشوی لوله هاوقطره چکانها مؤثرترین راه حل این مسئله است. سایرمشکلات مانند نشت آب ازاتصالات ویازیانهای ناشی ازجوندگان وحیواناتی مانندخرگوش ، شغال ،سگ، وغیره ازاهمیت چندانی برخوردارنمی باشند.

مسأله گرفتگی قطره چکان در آبیاری قطره ای بقدری مهم است که هرجااین سیستم کنارگذاشته شده است عامل گرفتگی قطره چکان مهمترین دلیل بوده است.

2 .تجمع نمک درسطح خاک و نزدیک گیاه

درهنگام آبیاری باآب شور با روش قطره ای ، بخصوص در مناطق خشک و نیمه خشک ،تجمع نمک درمحیط خارجی پیازرطوبتی وسطح خاک زیاداست.

این امرباعث می شودکه اگر درفصل رشدباران رخ دهد نمک های تجمع یافته درسطح خاک به طرف پایین شسته شده ووارد منطقه توسعه ریشه هامی شود. بهمین دلیل توصیه می شود درصورت وقوع باران عمل آبیاری قطع نشده و همچنان تا پایان بارندگی ادامه داشته باشد تانمک به محیط ریشه هارانده نشود.در آبیاری قطره ای تجمع تدریجی نمک درسطح خاک باعث می شود که پس ازپایان دوره رشد و برداشت محصول وضعیت برای رشدگیاه بعد درسال آتی مناسب نشده وجوان زدن رابا اشکال مواجه می سازد.لذابایدحتی المقدور پس ازپایان دوره رشدوقبل شروع کشت درسال بعد، خاک راباانجام یک آبیاری سطحی شست و شو داد. به همین دلیل ایجاب می کند که در بسیاری موارد زمین آبیاری قطره ای طوری آماده سازی که برای آبیاری سطحی نیزمناسب باشد.

3 .محدودیت حرکت آب درخاک وعدم توسعه ریشه ها

حجم کوچک خاک خیس شده در آبیاری قطره ای درمقایسه باسایر روش ها از یک طرف مفیداست. درتوزیع آب درخاک و توسعه ریشه های گیاه عوامل متعددی مانند،خاک (بافت،خصوصیات نفوذ وناهمگنی آن) ،گیاه(جذب آب وشدت تعرق)،مقداروفاصله بین آبیاری ها،تعدادقطره چکان هابرای هرگیاه ودبی آنهادخالت داردکه چنانچه به هرعلتی محیط توسعه ریشه هامحدودمی گرددممکن است رشدگیاه نیزبه تبع آن محددود شود به همین دلیل توصیه می شودطرح های آبیاری قطره ای درمورددرختان میوه همزمان باکاشت اولیه آنهاپیاده شود و حتی الامکان از تغییرسیستم آبیاری باغ های کهنه ودرختان چندساله ومسن به سیستم قطره ای خودداری شود. زیرادرختانی که ریشه ی آن ها باروش آبیاری سطحی شکل گرفته است درصورت آبیاری به روش قطره ای صدمه خواهنددید.ازمعایبی که برخی زارعین برای آبیاری قطره ای ذکرمی کنند عدم مقاومت درخت ها در مقابل نیروی باد است که آن رابه محدودبودن گسترش ریشه هاو نداشتن استحکام برای مقاومت درخت درمقابل نیروی بادمرتبط می دانند.

محدودیت های فنی- اقتصادی

هزینه سرمایه گذاری اولیه درآبیاری قطره ای نسبت به سایر روش های آبیاری زیادتر است. آبیاری قطره ای را از نظرسرمایه گذاری می توان مشابه آبیاری بارانی بالوله های ثابت دانست.درحال حاضرهزینه سرمایه گذاری اولیه یک سیستم قطره ای درسطح بین المللی ۲۰۰۰ تا۷۰۰۰ دلار برای هر هکتارمی باشدکه مشتمل بروسایل تصفیه ، پمپ،دستگاه تزریق کود و لوله هامی باشد.البته هزینه واقعی سیستم بستگی به نوع دستگاه های تصفیه آب ، وسایل تزریق و سم و تمهیدات خودکارشدن آن دارد.

هزینه مورد لزوم برای احداث هر هکتار آبیاری قطره ای در سال ۱۳۷۶حدود۶ تا ۷ میلیون ریال برآوردشده است . بطورکلی دردرجه اول این سیستم بیشترمناسب گیاهانی است که بافاصله زیاد از یکدیگر کشت می شوند.دردرجه دوم می توان آن هارابرای بعضی گیاهان ردیفی نیز بکار برد ولی به لحاظ اقتصادی کاربردآن برای گیاهان دیگر مانندغلات و زراعت های مشابه بصرفه نمی باشد.