خرد آبیاری - آبیاری قطره ای

خرد آبیاری

واژه خردآبیاری به روش‌های آبیاری تحت فشاری اطلاق می‌شود که دارای دبی کم و فشار کارکرد کمی باشند. منظور از فشار کم، فشار کمتر از 5/1 تا 2 بار است. در این روش آب فقط برای اطراف گیاه یا ریشه بکار می‌رود.

اجزای اصلی یک سیستم خردآبیاری عبارتند از:

- پمپ

- فیلتراسیون

- شیرهای کنترل کننده

- سیستم انتقال آب:

1- لوله اصلی که معمولا از جنس PVC یا پلی‌اتیلن هستند و کار انتقال آب را انجام می‌دهند.

2- لوله‌های نیمه اصلی که کار انتقال آب از لوله‌ اصلی به خط لوله‌های گسیلنده‌دار (لترال) را انجام می‌دهند

3- لوله‌های گسیلنده‌دار (لترال) که از جنس پلی‌اتیلن با چگالی کم هستند و در طول ردیف گیاهان قرار می‌گیرند و روی آن‌ها قطره چکان‌ها قرار دارند.

4- گسیلنده‌ها آب را از لوله‌ها به منطقه ریشه گیاهان هدایت می‌کنند. این گسیلنده‌ها می‌توانند قطره‌چکان یا خردآبپاش باشند.

سیستم‌های خردآبیاری امتیازات زیر را دارند:

- راندمان بالای آبیاری (جلوگیری از روانآب)

- توزیع مقدار کمی آب در یک دوره آبیاری طولانی

- امکان آبیاری در گرم‌ترین ساعات

- کاهش تکثیر علف‌های هرز

- کاهش احتمال تکثیر بیماری‌ها

- جلوگیری از کوبیدگی خاک

- نیاز به فشار کم و درنتیجه کاهش هزینه‌های انرژی

- امکان کودآبیاری

مشکل اصلی سیستم‌های خرد آبیاری گرفتگی گسیلنده‌هاست که این نکته لزوم فیلتراسیون کارآمد را روشن می‌کند.

بر اساس نوع نصب گسیلنده روی خط لوله، می‌توان گسیلنده‌ها را به دو دسته تقسیم نمود:

- گسیلنده‌هایی که بصورت جدا هستند و می‌توان آن‌ها را روی لوله‌های گسیلنده‌دار که از این به بعد به آن‌ها لترال می‌گوییم نصب نمود.

- گسیلنده‌هایی که درواقع جزئی از لوله لترال هستند و کارخانه سازنده گسیلنده را با لترال با هم تولید نموده است.

سیستم‌های خرد آبیاری را می‌توان به شش دسته تقسیم‌بندی نمود:

- سیستم‌هایی که لوله‌های قطره‌چکان دار استفاده شده با فشار کاری 5/0 تا 2 بار و دبی 5/0 تا 4 لیتر در ساعت

- سیستم‌های با قطره‌چکان بیرون خط با فشار کاری 1 تا 4 بار و دبی 2 تا 20 لیتر در ساعت

- سیستم‌های با گسیلنده با فشار کاری 1 تا 3 بار و دبی 6 تا 30 لیتر در ساعت

- سیستم‌های با لوله‌های نشتی با فشار 1 تا 5/2 بار و دبی 7/0 تا 7 لیتر در ساعت

- سیستم‌های قطره‌ای زیرسطحی

سیستم‌هایی که لوله قطره‌چکان‌دار دارند:

در این دسته لوله‌های پلی‌اتیلن سوراخدار هم می‌توان جا داد. ولی بدانید که با این لوله‌ها، آبیاری به صورت یکنواخت انجام نخواهد شد.

در لوله‌های قطره‌چکان‌دار واقعی، در داخل لوله و در فواصل معین، قطره‌چکان در داخل لوله نصب شده است. این لوله‌ها به دودسته تقسیم می‌شوند. دسته اول نوع سبک است که اصطلاحا به آن‌ها تیپ گفته می‌شود. این دسته معمولا برای گیاهان یکساله استفاده می‌شوند و بسیار سبک و ارزان قیمت هستند. دسته دوم لوله‌های قطره‌چکان دار ضخیم هستند که عمر بیشتری دارند و می‌توان در باغات هم از آن‌ها استفاده کرد. انواعی از آن‌ها مجهز به قطره‌چکان‌های جبران کننده فشار هستند که در فشارهای متفاوت دبی ثابتی دارند و لذا در شیب‌ها کاربرد بیشتری دارند. برخی از این لوله‌های قطره‌چکان‌دار ضخیم، مجهز به قطره‌چکان‌های خود شوینده هستند که درصورت گرفتگی خودشان تا حدی خود را تمیز می‌کنند.

سیستم‌های با قطره‌چکان جدا:

در این سیستم‌ها معمولا از لوله پلی‌اتیلن با قطر 16 تا 25 میلی‌متر که قطره‌چکان‌ها مطابق نیاز گیاه در فواصل معینی نصب می‌شوند. نمونه‌های زیادی از این قطره‌چکان‌ها با شکل‌ها و انواع مختلف وجود دارد. که هر کدام امتیازات و معایب خود را دارند.

سیستم‌های با آبپاش‌های کوچک:

این سیستم‌ها معمولا به دو نوع زیر تقسیم می‌شوند:

- میکروآبپاش: با دبی 30 تا 150 لیتر در ساعت

- آبپاش کوچک: با دبی 150 تا 350 لیتر در ساعت

این آبپاش‌ها معمولا نیاز به فشار 5/1 تا 2 بار دارند. برخی از آن‌ها حالت تنظیم کننده فشار دارند. یعنی اینکه در یک دامنه فشار، دبی ثابتی از خود عبور می‌دهند.

همانگونه که در شکل‌های بالا می‌بینید، آبپاش‌های کوچک و میکروآبپاش‌ها انواع مختلفی دارند و هر کدام مزایا و معایب خود را دارند.

آبیاری قطره‌ای زیرسطحی:

در این روش لوله لترال و قطره‌چکان‌ها در زیر خاک و در محدوده ریشه قرار می‌گیرند. در این روش راندمان آبیاری به دلیل کم شدن تبخیر از سطح خاک افزایش می‌یابد. این سیستم‌ها مزایای زیر را دارند:

- در این روش معمولا لترال در عمق بیشتر از 15 سانتیمتری زمین قرار می‌گیرد و لذا با کارهای زراعی تداخل پیدا نمی‌کند.

- رطوبت هوای گلخانه را در مقایسه با روش‌ها دیگر کمتر بالا می‌برد و لذا ریسک بیماری‌ها رشد علف‌های هرز کمتر می‌شود.

- راندمان آبیاری در این روش بیشتر است زیرا که تبخیر از سطح خاک کاهش می‌یابد.

- کودآبیاری با راندمان بیشتری انجام می‌شود زیرا که کود در محدوده ریشه آزاد می‌شود.

- کار بر روی خاک سطحی همیشه آسان‌تر از روش‌های معمول است.

- چون آب روی سطح زمین جاری نمی‌شود پس راحت‌تر می‌توان از آب‌ها غیر متعارف مانند آب فاضلاب استفاده کرد.

برخی نکات ضعف سیستم آبیاری قطره‌ای زیرسطحی:

- معمولا برای جوانه‌زنی و ریشه‌دهی نمی‌توان از این روش استفاده کرد.

- خاکورزی باید دقیق‌تر از روش‌های معمول انجام شود.

- سیستم فیلتراسیون باید خیلی خوب باشد زیرا که آب با فشار بسیار کم از قطره‌چکان خارج می‌شود.

- گرفتگی قطره‌چکان‌ها و پارگی لترال خیلی قابل رویت نیست.

- ممکن است ریشه گیاهان وارد منفذ قطره‌چکان شود و گرفتگی ایجاد کند.

خردآبیاری، راندمان آبیاری و صرفه‌جویی در مصرف آب:

راندمان آبیاری:

راندمان کلی آبیاری عبارت است از نسبت آبی که در منطقه ریشه گیاه ذخیره می‌شود به کل آبی که از منبع آبی برداشت می‌شود. راندمان آبیاری معمولا با IE نشان داده می‌شود. در شکل زیر شماتیک یک سیستم خردآبیاری را ملاحظه می‌کنید.

راندمان کلی از اجزای زیر تشکیل شده است:

راندمان انتقال یا DE:

نسبت آبی که به مزرعه یا گلخانه می‌رسد به آبی که از منبع برداشت می‌شود.

راندمان مزرعه یا EF:

نسبت آبی که در مزرعه پخش می‌شود به آبی که به ابتدای مزرعه رسیده است.

راندمان توزیع یا WE:

این راندمان در واقع نسبت کل آبی است که در منطقه ریشه گیاهان ذخیره شده به کل آبی که به شبکه توزیع آب در گلخانه داده شده است.

راندمان کلی آبیاری یا IE:

ضرب سه راندمانی که در بالا گفته شده را راندمان آبیاری می‌گویند.

به طور کلی می‌توان گفت که راندمان سیستم‌های آبیاری سطحی 40 درصد، راندمان سیستم آبیاری بارانی 60 تا حداکثر 85 درصد، و راندمان سیستم خردآبیاری می‌تواند 90 تا 95 درصد باشد.

برای اینکه سیستم خردآبیاری دارای راندمان و کارایی بالایی باشد، هم باید به درستی طراحی شود و هم باید خوب اجرا شود.

حال در ادامه یک مثال آوره شده تا درک بهتری از راندمان و صرفه‌جویی در مصرف آب بدست آید.

فرض کنید یک گلخانه سیستم آبیاری ضعیفی دارد و راندمان آبیاری در آن 70 درصد است. با طراحی و اجرای مناسب سیستم آبیاری قطره‌ای، راندمان آن به 90 درصد می‌رسد. حال فرض کنید نیاز خالص آبی گیاهان 100 مترمکعب باشد.

در صورتی که راندمان آبیاری 70 درصد باشد نیاز به 143 متر مکعب آب داریم و اگر راندمان 90 درصد باشد، نیاز به 111 مترمکعب آب داریم. همینطور که می‌بینید تاثیر راندمان در مصرف آب بسیار معنی‌دار است. حال با این مقدار آب می‌توانید 6/28 درصد سطح گلخانه بیشتری را آبیاری کنید.

در آبیاری قطره‌ای یا خرد آبیاری فاکتور کلیدی مهم دیگر، یکنواختی پخش یا DUاست. یکنواختی پخش اینگونه محاسبه می‌شود:

1- دبی مثلا 200 قطره‌چکان در سرتاسر سیستم را اندازه‌گیری می‌کنیم.

2- دبی‌ها را از بیشترین تا کمترین مرتب می‌کنیم.

3- متوسط دبی یک چهارم کمترین دبی‌ها را محاسبه می‌کنیم. (در این مثال متوسط 50 قطره چکان آخر لیست مرحله دوم)

4- متوسط کل دبی‌ها را محاسبه می‌کنیم.

5- حاصل مرحله 4 را بر مرحله 5 تقسیم می‌کنیم.

حال اگر حاصل مراحل فوق:

بیشتر از 87 درصد: یکنواختی پخش عالی

بین 75 تا 87 درصد: یکنواختی پخش خوب

بین 62 تا 75 درصد: یکنواختی پخش قابل قبول

زیر 62 درصد: یکنواختی پخش غیر قابل قبول

خواهد بود.

یک راه دیگر برای محاسبه DU اینگونه است:

DU = 100(1 – 1.27CV) qmin/qmean

فاکتور CV که ضریب تغییرات ساخت قطره‌چکان است:

qmin: کمترین دبی بر حسب لیتر در ساعت در جایی از شبکه است که کمترین فشار را دارد.

qmean: متوسط دبی تمام قطره‌چکان‌ها است.

در مورد CV باید گفت:

اگر زیر 5 درصد باشد عالی

اگر بین 5 تا 10 درصد باشد خوب

اگر بین 10 تا 15 درصد باشد ضعیف

و اگر بالای 15 درصد باشد غیرقابل قبول است.

در مورد قطره‌چکان‌ها و گسیلنده‌ها یک رابطه بین دبی و فشار وجود دارد:

Q = k*Hx

Q دبی است و H فشار. هر چه مقدار x کمتر باشد به این معنی است که تغییرات دبی کمتر به فشار وابسته است. حال اگر

x بین 0 تا 0.05 باشد عالی است

بین 0.05 تا 0.1 باشد خوب است

بین 0.1 تا 0.15 باشد بد نیست

و اگر بیشتر از 0.15 باشد یعنی خیلی بد است.

پس به طور کلی می‌توان گفت برای داشتن یک سیستم خردآبیاری خوب باید CVکمتر از 5 درصد و xکمتر از 0.05 باشد.

برای داشتن یک سیستم خردآبیاری خوب همیشه باید مراقب گرفتگی گسیلنده‌ها باشید. گرفتگی گسیلنده‌ها ممکن است در اثر ذرات معلق مانند شن و ماسه و خاک باشد یا ناشی از عوامل زیستی نظیر جلبک و باکتری و همچنین ممکن است رسوبات شیمیایی هم باعث گرفتگی شوند مانند رسوبات کربنات‌کلسیم. برای جلوگیری از گرفتگی باید فیلتراسیون کارآمد داشته باشید و گاهی اوقات با اسید شویی و کلرزنی مانع از گرفتگی شیمیایی و زیستی شوید.

انواع فیلتر که باید در یک سیستم خردآبیاری خوب نصب شده باشند به ترتیب زیر هستند:

فیلتر هیدروسیکلون:

این فیلترها ذرات درشت را با استفاده از حالت چرخشی که در جریان آب ایجاد می‌شود را جداسازی می‌کند. اگر سیستم شما مجهز به استخر ته نشین باشد ممکن است به این فیلتر نیازی نداشته باشید.

فیلتر شنی:

این فیلترها ذرات ریزتر را از آب جدا می‌کنند و معمولا افت فشار بالایی در سیستم ایجاد می‌کنند ولی بسیار قابل اعتماد هستند. در این فیلترها چند لایه شن ریز و درشت به صورت طبقه‌ای روی هم ریخته می‌شود تا ذرات ریز را از آب جدا کنند.

فیلترهای توری:

این فیلترها در واقع ساده‌ترین نوع فیلتر هستند و در آن‌ها یک توری قرار گرفته که نسبت به اندازه منافذ توری توانایی جداسازی ذرات معلق آب را دارند. این فیلتر‌ها با انواع و اندازه منافذ مختلفی قابل خریداری هستند.

فیلترهای دیسکی:

این فیلترها تقریبا نوع جدید از فیلترها هستند که از یک سری صفحه که روی هم قرار داده شده‌است تشکیل شده‌اند. آب با فشار از لابلای این صفحات رد می‌شود و ذرات معلق جداسازی می‌شوند. این فیلترها اگر بخوبی نگهداری شوند هم خیلی قابل اعتماد هستند و هم افت فشار کمی در سیستم ایجاد می‌کنند.

جلوگیری از گرفتگی زیستی:

برای اینکه از گرفتگی زیستی پیشگیری شود می‌توان همیشه از غلظت 1 تا 2 میلی‌گرم در لیتر کلر استفاده کرد.

برای اینکه دوره‌ای کلرزنی کنیم و گرفتگی‌های احتمالی را رفع کنیم باید کلر را با غلظت در حدود 10 تا 20 میلی‌گرم در لیتر و برای مدت یک ساعت در سیستم تزریق کنیم.

برای اینکه گرفتگی زیاد را رفع کنیم باید سیستم را برای 3 ساعت با تزریق کلر با غلظت 500 میلی‌گرم در لیتر شستشو دهیم.