آبیاری زیر سطحی چیست ؟

لوله آبیاری زیر سطحی

توسعه کشاورزی و تامین غذا با وجود کمبود آب به یک چالش بسیار بزرگ تبدیل شده است. با توجه به کاهش منابع آبی و پایین رفتن سطوح آب زیرزمینی مدیریت بهینه آب بسیار مهم شده است. در سال های اخیر با طراحی سیستم های آبیاری بارانی و آبیاری قطره ای تا حدودی به این نیاز پاسخ داده شد. اما نیاز به استفاده از آبهای با کیفیت پایین تر و رساندن تلفات آب به صفر، موجب تولد آبیاری زیر سطحی شد.

آبیاری زیر سطحی چیست؟

آبیاری زیر سطحی یک نوع آبیاری قطره ای است با این تفاوت که لوله آبیاری زیر سطحی و قطره چکان در زیر خاک قرار می گیرند. آبیاری زیر سطحی یکی از روش های نوین آبیاری است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته مورد استفاده قرار گرفته است.

امروزه آبیاری قطره‌ای زیرسطحی (Subsurface drip irrigation) یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های آبیاری است. آبیاری قطره ای زیر سطحی به کشاورزان این امکان را می دهد که آب و مواد مغذی را به طور موثر در مکان و زمانی که نیاز دارند استفاده کنند. این امر منجر به افزایش عملکرد و تولید محصولات با کیفیت بالاتر و در عین حال موجب صرفه جویی در مصرف آب، انرژی و کود می شود.

آزمایشات انجام شده نشان می دهد که میزان رطوب خاک در آبیاری زیرسطحی، 30 درصد بیشتر از آبیاری قطره ای است. در این نوع آبیاری محل خروج آب زیر سطح خاک است و باعث کاهش تبخیر آب می شود. در نتیجه کارایی را نسبت به آبیاری سطحی افزایش می دهد. قبل از ورود آب به لوله ها باید حتما آب تصفیه شود تا احتمال گرفتگی و انسداد لوله ها کاهش یابد.

مطالعه بیشتر : روش های جدید آبیاری در جهان

در روش آبیاری زیر سطحی آب مورد نیاز به سه طریق به ریشه گیاه می رسد :

1. لوله های دریپردار یا قطره چکان دار
2. لوله های تراوا
3. کپسول رسی متخلخل

یک مزیت مهم استفاده از کپسول رسی و لوله های تراوا نسبت به لوله های قطره چکان دار ، عدم گرفتگی منافذ می باشد.

این نوع از آبیاری برای مناطق بادخیز و گرم و خشک بسیار مناسب می باشد. از آبیاری زیر سطحی در مناطق نامساعد و با شیب تند نیز استفاده می شود.

آبیاری زیر سطحی قطره ای :

متداولترین روش آبیاری زیر سطحی « آبیاری زیر سطحی قطره ای » است که با استفاده از لوله های قطره چکان دار انجام می شود. لوله پلی اتیلن 16 میلیمتر آبیاری قطره ای که یک نوع لوله دریپردار است معمولا در آبیاری زیر سطحی مورد استفاده قرار می گیرد.

لوله ها به همراه قطره چکان ها در زیر خاک قرار می گیرند. بسته به جنس خاک و نوع محصول معمولا لوله های آبیاری زیر سطحی در عمق 40 تا 50 سانتی متری دفن می شوند. برای راحتی و افزایش سرعت از لوله های آبیاری قطره چکان دار استفاده می شود.

مزیت استفاده از لوله های آبیاری زیر سطحی قطره چکان دار هزینه پایین و نصب سریع و راحت آنها می باشد. این لوله ها در آبیاری قطره ای رو سطحی زیر مورد استفاده قرار می­گیرند.

مهمترین نکته در آبیاری قطره ای ایجاد یک نوار مرطوب می باشد. مناسب ترین فاصله برای قطره چکان ها بین 0.5 الی 1 متر می باشد. ممکن است فاصله درختان بین 3 الی 5 متر باشد اما با توجه به پخش بودن ریشه در خاک بهتر است که قطره چکان ها در فاصله های کمتری قرار گیرند.

بیشتر بخوانید : قیمت لوله پلی اتیلن

مزایای سیستم آبیاری زیر سطحی

آبیاری زیر سطحی فواید بسیار زیادی دارد که تا حدی مشابه آبیاری قطره ای رو سطحی است. در ادامه به مهمترین فواید آن می پردازیم:

• مصرف بهینه آب: در آبیاری زیر سطحی تبخیر آب کمتر می شود و درنتیجه مصرف آب کاهش می یابد که منجر به کاهش هزینه ها نیز می شود.
• بیماری های کمتر: در آبیاری زیر سطحی فقط ریشه گیاه مرطوب می شود و سطح زمین خشک می ماند. همین امر باعث کاهش رشد قارچ در خاک می شود.
• آبیاری یکنواخت و مناسب : آب سریعتر به ریشه گیاه می رسد، خاک اطراف گیاه شسته نمی شود و خاک را متراکم نمی کند و هوا راحتتر به ریشه می رسد در نتیجه کیفیت محصول بسیار افزایش می یابد.
• در این روش آبیاری، قطره چکان ها آب و مواد شیمیایی را به ریشه منتقل می کنند که همین امر باعث می شود تا هدر رفت مواد شیمیایی به حداقل برسد.
• سطح خاک خشک می ماند و احتمال رشد علف هرز کاهش می یابد و استفاده از سموم برای از بین بردن علف های هرز کاهش می یابد.
• دوام بالا: در آبیاری زیر سطحی تمام لوله ها و تجهیزات آبیاری در زیر سطح زمین قرار می گیرند و نور خورشید نمی تواند به آنها آسیب بزند. همچنین با رفت و آمد ماشین های کشاورزی آسیبی به آنها وارد نمی شود.
• افزایش عمق، وزن و حجم ریشه
• کاهش خسارت حیوانات
• افزایش استحکام ریشه درختان و گیاهان
• حذف رواناب
• مقاوم در برای سرما و یخ زدگی
• قابل استفاده در زمین های ناهموار و با شیب تند
• کاهش ساعات آبیاری

بیشتر بخوانید :  13 نکته مهم درباره سیستم آبیاری قطره ای

معایب سیستم آبیاری زیر سطحی

• احتمال گرفتگی نازل ها توسط ریشه گیاهان، باکتری ها و جلبک ها، مواد عالی و ذرات معلق در آب
• احتمال انباشتگی و تجمع نمک در اطراف ریشه زمانیکه از آب شور برای آبیاری استفاده می شود.
• تحقیقات بسیار کمی در ایران در مورد استفاده از آبیاری زیر سطحی انجام شده است. در نتیجه برای همه محصولات مناسب نیست.
• هزینه بالاتر لوازم پروژه نسبت به آبیاری قطره ای رو سطحی

مهمترین اجزای سیستم آبیاری زیر سطحی

• لوله پلی اتیلن مخصوص آبیاری قطره ای یا دریپر دار : لوله پلی اتیلن آبیاری قلب یک سیستم آبیاری زیر سطحی است و در پیکربندی های مختلف برای شرایط منحصر به فرد محصول و خاک شما موجود است. این تنظیمات شامل ضخامت دیوار، اندازه لوله و فاصله قطره چکان، نوع و سرعت جریان است. ضخامت دیوار بر اساس طول عمر سیستم و شرایط خاک انتخاب می شود. در زمین های موج دار اغلب از قطره چکان های جبران کننده فشار استفاده می شود و اگر زمین مسطح باشد از قطره چکان های جبران کننده غیر فشار استفاده می شود. گزینه هایی که انتخاب می کنید هزینه کلی سیستم را تعیین می کند.
• سیستم فیلتراسیون : سیستم فیلتراسیون از مهمترین قسمت های آبیاری زیر سطحی است که نبود آن آبیاری زیر سطحی را با شکست مواجه می کند. انتخاب سیستم فیلتراسیون باید بر اساس عوامل زیر باشد: کیفیت آب در طول فصل رشد، مسیر جریان قطره چکان، ماهیت آلودگی، و احتمال نوسانات در کیفیت آب در طول هر فصل رشد. در مواردی که سطح بالایی از ذرات آلی در آب وجود دارد، ممکن است از فیلترهای شنی استفاده شود. آب از بستری از ماسه سیلیس عبور می کند که زباله ها را به دام می اندازد. مجدداً یک فرآیند برگشت خودکار آغاز می شود و زباله های انباشته شده از ماسه خارج می شوند.
• پمپ آب: پمپ فشار آب لازم برای عملکرد مناسب سیستم را تامین می کند. قدرت پمپ به توپوگرافی زمین، دبی آب و فشار کارکرد سامانه، تلفات فشار در فیلترها بستگی دارد. حداقل فشار لازم در آبیاری زیرسطحی 100 کیلو پاسکال است. پمپ های مختلفی وجود دارد که می توان از آنها برای تامین آب سیستم استفاده کرد. رایج ترین پمپ ها پمپ های گریز از مرکز یا پمپ های توربین عمودی هستند. پمپ های سانتریفیوژ روی سطح نصب می شوند و از مکش برای رساندن آب از منبع به پمپ استفاده می کنند. موتورهای توربین عمودی مستقیماً روی منبع آب نصب می شوند و دارای یک لوله و یک سری پروانه هستند. اگرچه پمپ‌های توربین عمودی گران‌تر از پمپ‌های گریز از مرکز هستند اما تعمیر و نگهداری کمتری را ارائه می‌دهند و کارکرد آنها ساده‌تر است. معمولاً هنگام برداشت آب از یک نهر، کانال یا نهر به یک سازه آبگیر نیاز است. آب کافی باید به ورودی سیستم پمپ هدایت شود و در یک صفحه درشت برای جلوگیری از ورود ماهی ها، کنده ها و سایر زباله های بزرگ به سیستم نصب شود.
• منیفولد : فشار در طراحی سیستم قطره ای زیر سطحی بسیار مهم است، بنابراین منیفولدها باید طوری طراحی شوند که از افت فشار بیش از حد به دلیل اصطکاک جلوگیری شود. سیستم قطره ای زیرسطحی معمولاً دارای یک خط اصلی مدفون و خط فرعی در یک طرف زمین و یک خط تراز در طرف دیگر است. منیفولدها را می توان از پی وی سی یا پلی اتیلن ساخت.
• شیر آبیاری : برای قطع و وصل آب از شیرهای آبیاری استفاده می شود. این شیرهای در سیستم های الکترونیکی بصورت اتوماتیک کار می کنند.
• شیر تخلیه هوا : برای جلوگیری از مکش منفی و مکیده شدن ذرات خاک به داخل مجاری قطره چکان ها هنگامی که سامانه خاموش می شود از این شیرها استفاده می شود . شیر تخلیه هوا معمولا در انتهای لوله های نیمه اصلی و نقاط مرتفع نصب می شوند. استفاده از دریچه های هوا و خلاء می تواند به معنای تفاوت بین یک سیستم موفق و سیستمی با مشکلات ناشی از خلاء باشد. جایی که دریچه های هوا و خلاء قرار می گیرند بسیار مهم است و به توپوگرافی بستگی دارد.
• شیر یکطرفه : شیر یکطرفه وظیفه جلوگیری از برگشت آب هنگام خاموش بودن پمپ و جلوگیری از صدمات احتمالی را به عهده دارد. همچنین جلوگیری از برگشت کود از تانک تزریق کود به داخل منبع آب که باعث مسمومیت انسان و حیوانات و آلودگی محیط زیست می شود را انجام می­دهد.
• خط تخلیه یا شستشو: خط تخلیه در انتهای هر واحد آبیاری نصب می شود و وظیفه شستشوی رسوبات و مواد اضافی باقی مانده در لوله های قطره چکان دار را بر عهده دارد.
• فشار سنج : عملکرد فشار سنج در مدیریت آبیاری زیر سطحی بسیار مهم است. کنترل عملکرد سامانه آبیاری از نظر هماهنگی با ضوابط طراحی از طریق آن انجام می گیرد.
• دبی سنج : نصب دبی سنج در آبیاری زیر سطحی به منظور کنترل حجم آب ضروری است. همچنین با نصب دبی سنج می توان از گرفتگی قطره چکان ها و یا ترکیدگی لوله ها مطلع شد.

لوله آبیاری زیر سطحی قطره چکان دار یا دریپر دار

بطور معمول در آبیاری قطره ای از ترکیب لوله پلی اتیلن 16 یا 20 میلیمتری و قطره چکان استفاده می شود. لوله آبیاری قطره چکان دار یا دریپر دار ترکیبی از از لوله پلی اتیلن و قطره چکان است.

به این صورت که در کارخانه و در حین فرآیند تولید قطره چکان ها با فواصل مشخصی بسته به نیاز مصرف کننده در لوله پلی اتیلن قرار داده می شود.

لوله های قطره چکان دار مهمترین بخش یک سیستم آبیاری زیر سطحی هستند. انتخاب صحیح لوله ها تضمین کننده طول عمر سیستم آبیاری زیر سطحی می باشد.

بیشتر بخوانید : راهنمای خرید دریپر – قطره چکان آبیاری قطره ای

فرایند طراحی سیستم آبیاری قطره ای زیر سطحی

سیستم آبیاری قطره ای زیر سطحی مشابه آبیاری قطره ای رو سطحی است.

برای راه اندازی سیستم آبیاری زیر سطحی به یک حوضچه تصفیه، واحد پمپاژ، شیر تنظیم کننده فشار، واحد تزریق کود، شیر یک طرفه به منظور جلوگیری از برگشت جریان آب و کود، سیستم فیلتراسیون، شیرهای شستشو دهنده و لوله آبیاری زیر سطحی نیاز است.

هنگام برنامه ریزی یک سیستم آبیاری قطره ای زیر سطحی باید عوامل زیادی را در نظر گرفت. باید به طراحی، نصب و نگهداری توجه دقیق شود. طراحی یا نصب ضعیف می تواند منجر به سیستمی شود که احتمالا کاربردی باشد ولی هیچ یک از مزایای ذکر شده در بالا را به همراه نداشته باشد.

قبل از طراحی سیستم آبیاری قطره ای زیر سطحی برای یک پروژه، ابتدا باید اهداف یا انتظارات سیستم را مشخص کنید. این انتظارات ممکن است شامل افزایش مدیریت، کیفیت و یکنواختی بهتر محصول، افزایش عملکرد، استفاده یکنواخت از آب و مواد مغذی، صرفه جویی در مصرف آب و افزایش سود باشد.

هنگامی که انتظارات یک سیستم آبیاری زیر سطحی به وضوح مشخص شد، شرایطی مانند شکل مزرعه، توپوگرافی، پروفیل خاک و تجزیه و تحلیل آب باید به دقت در نظر گرفته شود تا ببینیم که آیا این انتظارات می توانند به طور واقع بینانه محقق شوند یا خیر.

شکل زمین و توپوگرافی

شکل و شیب زمین تعیین می کند که طراح کدام خط قطره چکان را انتخاب کند. به طور کلی، یک زمین موج دار یا شیب دار به قطره چکان های جبران کننده فشار نیاز دارد ولی در یک زمین مسطح می توان از قطره چکان های جبران کننده غیر فشار استفاده کرد. قطر لوله نیز برای تامین جریان مورد نیاز سیستم حیاتی است. از نقطه نظر طراحی، ما می خواهیم به بیش از 7٪ اختلاف بین بالاترین و کمترین دبی قطره چکان دست یابیم.

مشخصات خاک

نوع خاک نیز یک عامل بسیار مهمی در طراحی محسوب می شود. خاک‌های رسی به آب اجازه می‌دهند بسیار بیشتر از خاک‌های شنی (به سمت بالا و اطرف) حرکت کند. خاک های رسی نیز آب بیشتری را در خود نگه می دارند و آب را بسیار کندتر جذب می کنند. بنابراین خطوط قطره‌ای و قطره‌چکان‌ها معمولاً در خاک‌های شنی نزدیک‌تر به هم نصب می‌شوند، در حالی که در خاک‌های رسی می‌توان این فاصله‌ها را افزایش داد.

کیفیت و در دسترس بودن آب

مهمترین عامل در موفقیت آمیز بودن سیستم آبیاری قطره ای زیرسطحی، توجه به هرگونه مشکل کیفیت آب است. آب باید به دقت تجزیه و تحلیل شود تا بفهمیم چه سطحی از فیلتراسیون و تصفیه برای جلوگیری از گرفتگی یا کلسیفیه شدن خط چکه مورد نیاز است. در بیشتر موارد کیفیت آب به راحتی قابل اصلاح است.

سیستم ها را باید طوری طراحی کرد که به اندازه کافی منعطف باشند و با تغییراتی که پروش دهنده ممکن است در آینده انجام دهد سازگاری باشد. همچنین سیستم باید محصولات برنامه ریزی نشده و تراکم مختلف گیاهان را پوشش دهد.

نگهداری ازسیستم آبیاری قطره ای زیر سطحی

زمستانی کردن سیستم یک روش تعمیر و نگهداری ضروری است زیرا در اثر منبسط و منقبض شدن آب احتمالاً به قطعات پلاستیکی و فلزی سیستم آسیب می رسد. آب فیلترها، دریچه‌ها، تجهیزات شیمیایی، تنظیم‌کننده‌های فشار و لوله‌های زیرسطحی باید تخلیه شودند، به‌ویژه در انتهای پایین‌تر زمین که معمولاً آب انباشته می‌شود. خطوط قطره ای پلی اتیلن در اثر انجماد آسیب نمی بینند زیرا پلی اتیلن انعطاف پذیر است و قطره چکان ها نقاط زهکشی را فراهم می کنند.

تعمیر و نگهداری معمول تمام قطعات سیستم (مانند فیلترها، پمپ ها، شیرها و انژکتورهای کود) عمر سیستم را افزایش می دهد. تعمیر و نگهداری باید از یک برنامه منظم پیروی کند و برای مراجعه بعدی ثبت شود.

آیا آبیاری قطره ای زیر سطحی مناسب شماست؟

سیستم آبیاری قطره ای زیر سطحی برای هر پرورش دهنده، هر محصول، یا هر آب و هوایی مناسب نیست. متغیرهای زیادی وجود دارند که باید به دقت مورد بررسی قرار گیرند. به همین دلیل است که قبل از انتخاب یک سیستم آبیاری طقره ای زیر سطحی ، داشتن یک هدف روشن بسیار مهم است. با تیم طراحان و کشاورزان واجد شرایط ما صحبت کنید تا ببینید آیا می توان به طور منطقی به این اهداف دست یافت.

هزینه راه اندازی آبیاری زیر سطحی

هزینه راه اندازی آبیاری زیر سطحی معمولا زیاد است. هزینه­های پروژه بسته به میزان در دسترس بودن آب، کیفیت آب و میزان نیاز به فیلتراسیون، ویژگی های خاک و میزان اتوماسیون متفاوت است. معمولا سیستم های آبیاری زیر سطحی بین 12 الی 15 سال عمر می کنند که با نگهداری صحیح می توان به این میزان افزود.