انتخاب روش های آبیاری در کشاورزی

انتخاب روش های آبیاری در کشاورزی
تهیه و تدوین:اکرم مهاجرانی- لیسانس آبیاری
آبیاری سطحی
آبیاری سطحی به گروه گسترده ای از روش های آبیاری اطلاق می شود که در آنها آب به وسیله نیروی ثقل در سطح مزرعه پخش می شود. اب عموماً در یک نقطه مرتفع یا در امتداد یک ضلع زمین رها شده و سطح مزرعه را تحت جریان سطحی می پوشاند. بازده و یکنواختی آبیاری به یکنواختی خاک، کیفیت ترازبندی زمین، توپوگرافی زمین و کنترل رابطه میان جریان، سرعت نفوذ آب به خاک و زمان آبیاری بستگی دارد. استفاده از خاک به عنوان محیط انتقال (در مقابل انتقال آب از طریق خطوط لوله یا از میان هوا توسط آب پاش ها)، شکل شناخته شده ای از روش های آبیاری سطحی است. همچنین این خاک است که عمق نفوذ را در زمان نفوذ کنترل می کند (در مقابل میزان جریان که توسط آب پاش ها یا قطره چکان ها کنترل می شود). علاوه بر این، در اراضی تحت آبیاری سطحی به سبب تغییر مشخصه های نفوذ و پیشروی آب نسبت به زمان، تعیین و پیش بینی بسیاری از توصیه هایی که از نظر مدیریت ضرورت دارد ممکن نیست. در روش های آبیاری سطحی کنترل آبیاری باید از طریق مدیریت اراضی انجام شود، در حالی که در سیستم های مکانیکی، طراحی و تجهیزات، جایگزین بخش عمده ای از مدیریت های لازم شده اند.
روش های آبیاری سطحی به دو دسته اساسی تقسیم می شوند:
غرقابی و جریانی.
روش های جریانی برای تضمین نفوذ کافی آب در پایین دست مزرعه باید مقداری رواناب داشته باشند. معمولاً برای جلوگیری از خروج آب از مزرعه، نیاز به سیستم برگشت رواناب به چرخه آبیاری وجود دارد. این سیستم در صورت طراحی مناسب، امکانات ارزشمندی را برای کاهش نیروی کارگری و یکنواختی بهتر پخش آب،فراهم می آورند.
انواع روش های آبیاری سطحی
آبیاری کرتی
آبیاری کرتی یکی از روش های آبیاری غرقابی است که برای آبیاری اراضی مسطح مرزبندی شده، استفاده می شود (شکل 3-1) در این روش سطح خاک به صورت غرقابی باقی نمی ماند. از آنجا که خاک تا زمانی که اب نفوذ می کند، غرقاب باقی می ماند، در این روش رواناب وجود ندارد. در مناطق بارانی باید ملاحظاتی برای تخلیه آب مازاد نفوذی انجام گیرد. آبیاری کرتی تحت عناوین گوناگونی مانند ابیاری غرقابی کنترل شده، نوارهای مسح، ابیاری کنترل شده، آبیاری کرتی کنترل شده، آبیاری کرتی مسطح ته بسته و آبیاری کرتی مسطح، بیان می شود. از این شیوه آبیاری می توان برای محصولات ردیفی و غیر ردیفی، با مرزهای داخلی یا بدون آب، و یا در بسترهای پهن همواره استفاده نمود. این شیوه همچنین در باغات و تاکستان ها نیز به کار برده می شود. از انجا که یکنواختی نفوذ نسبت به تغییرات نفوذ پذیری بسیار حساس است سرعت نفوذ باید در هر کرت ثابت باشد. نیازی نیست که کرت ها حتماً مستطیلی یا دارای مرزهای مستقیم باشند. پشته ها نیز لزوماً دائمی باشند. تحت یک مدیریت خوب، حجم معینی از آب به سرعت در کرت تخلیه خواهد شد.
جدول 3-1- روش های آبیاری سطحی و گونه های مختلف آنها
روش
کرتی نواری
جریان دائمی
و غرقابیشیاری (فارو) شیارهای کوچک
انواع
کرتی مسطحکرتی بستر سازی شده یا با جوی و پشتهکرتی همراه با آبیاری و تخلیه متناوب کرت نوارهای شیب دار با روانابنوارهای کم شیب ته بستهنوارهای موازی خطوط تراز نهرچه های تراز (غرقابی وحشی)شیارهای شیب دار سنتیشیارهای شیب دار جدید (مکانیزه)شیارهای مسطح و کم شیبشیارهای موازی خطوط تراز
گونه های مختلف آبیاری کرتی شامل کرت های مسطح و پشته دار (مرزبندی شده، شیاری شده ویا جوی و پشته ای) هستند. گیاهانی که کاشت آنها در کرت های مسطح موفقیت آمیز بوده تقریباً نامحدودند و کشت آنها تنها به خاک مزرعه بستگی دارد. برای محصولات ردیفی (جایی که ممانعت از غرقاب شدن ضروری باشد و یا هنگامی که کاربرد کم آب به سبب پهنای پشته ها بحرانی و مشکل باشد) معمولاً از کرت های پشته دار استفاده می شود. در این روش معمولاً از مرزهای باریک تا پشته های عریض برای کاشت سبزیجات، هندوانه، پنبه، ذرت، سیب زمینی، چغندرقند و بسیاری دیگر از محصولات ردیفی استفاده می کنند.کرت ها مسطح برای محصولات ردیفی و غیر ردیفی که برای مدت زمانی کوتان به شرایط غرقابی حساس نیستند، بسیار مناسب هستند. محصولات غیر ردیفی مانند یونجه، گندم، سورگوم، جو، پنبه و ... معمولاً بدین شیوه آبیاری می شوند.
کاشت گیاه در کرت های مسطح به رفع مشکلات شوری کمک کرده و استفاده از آبیاری سنگین را آسان می سازد. محصولات باغی و تاکستان ها را می توان در کرت های مسطح و یا روی پشته ها یا نقاط بلند مزرعه کشت نمود. کرت های جوی و پشته دار به ویژه برای محصولات ردیفی که به کنترل رطوبت در پشته ها احتیاج دارند، مناسبند. برای مثال، پشته های مسطح موجب سهولت یکنواختی توزیع رطوبت و جوانه زدن می شوند. در حالی که این امر در جوی و پشته دشوار به نظر می رسد. اما دستیابی به آن در کرت های کوچک نسبتاً آسان است. با وجود این، اگر کرت ها خیلی بزرگ باشند، دبی زیاد، لبه های جوی را در بالا دست و در زمان پیشروی غرقاب ساخته و موجب نابودی گیاه یا تخریب بستر بذر خواهد شد. خسارات ناشی از غرقابی شدن زمین را می توان با استفاده از تسطحیح دقیق کرت ها کاهش داد. آب باران و مازاد آب آبیاری به جای آن که در گودال های پست یا در پایین دست زمین(که معمولاً در آنجا به گیاه خسارت وارد می شود)، تجمع پیدا کند، به صورت یکنواخت در تمام منطقه توزیع خواهد شد. به هر حال، از آنجا که در این روش آبیاری، رواناب سطحی وجود ندارد، مصرف آب اضافی، در اثر آبیاری یا بارندگی اضافی موجب وارد آمدن خساراتی به محصول خواهد شد. در نواحی که دارای بارندگی های بسیار شدید بوده و خاک هایی با درجه نفوذپذیری پایین دارند استفاده از شبکه زهکشی سطحی ضروری است.کرت ها نسبت به سایر روش های آبیاری کنترل شده، دستی، به دلیل سهولت اجرا، سادگی تجهیزات و نیروی کم کارگری مورد نیاز و همچنین امکان استفاده از دبی های ثابت زیاد، از مزایایی برخوردارند. این روس در خاک های یکنواخت با تسطیح دقیق زمین و با نهرهای بزرگ متناسب با سطح کرت، بهترین بازده را خواهد داشت. هیچ یک از این موارد، از جمله احتیاجات مطلق این روش نیستند، اما موجب بهبود بازده کرت ها خواهند شد. آبیار یا سرپرست آبیاری برای محاسبه دقیق جدول زمان آبیاری به دانستن دبی ورودی، مساحت کرت، بازده مطلوب و یکنواختی ممکن نیاز دارد، یک اشتباه 6 دقیقه ای در یک دوره زمانی 60 دقیقه ای معادل 10 درصد خطا خواهد بود. یکنواختی به اندازه نهر، نسبت به پیشروی، نامنظمی سطح خاک و سرعت نفوذ بستگی دارد. نسبت به پیشروی به صورت زیر تعریف می شود:مدت زمان آبیاری/ مدت زمان پیشروی آب =AR به فرصت زمانی مطلوب برای نفوذ کمبود رطوبت خاک (SMD)، «زمان آبیاری» گفته می شود. در عمل، این زمان برابر، کوچک ترین زمان فرصت نفوذ در کرت یا شیار است. «فرصت نفوذ» مدت زمانی است که آب با سطح خاک در مزرعه در تماس است. در مواردی که از نهرهای بزرگ به صورت نوبتی استفاده می شود، نیاز به کارگر آبیاری کم است. به هر حال، باید بتوان از این کارگر در منطقه یا کارهای دیگر استفاده نمود. کار جسمی آبیار در این روش آبیاری تنها با باز کردن یک دریچه یا یک دهانه بدون تنظیم دبی کل، محدود می شود. براس سیستمی که خوب طراحی شده باشد، یک آبیار کم تجربه یا با اطلاعات نه چندان زیاد کافی است اما سرپرست آبیاری باید دقیقاً روابط بین دبی جریان، مدت ابیاری و کمبود رطوبت خاک (SMD) را درک نماید. در سیستم های کرتی مسطح، به ویژه برای محصولات ردیفی روی پشته، شیارها می توانند از هر دو انتها باز بوده و به نهرهای ثانویه متصل شوند. جریان آب شیارهای با سرعت پیشروی بالاتر، در نهر ثانویه انتهای کرت جمع آوری شده و سپس به درون شیارهایی که پیشروی در آن کندتر است، باز می گردد. این کار، غیر یکنواختی زمان غرقابی را کاهش می دهد. آب را می توان از هر دو سوی یک کرت مسطح تأمین نمود. آب را می توان از یک نقطه گوشه به کرت های متعدد نیز توزیع نمود. این امر در هر دو جهت می شود. همچنین این کار ممکن است به کاهش طول نهر مورد نیاز مزرعه بیانجامد. در زمین های مسطح، کرت ها معمولاً با آرایش منظم شبکه، با توجه به مرزهای مالکیت و تغییرات بافت خاک تنظیم می شوند. در زمین های شیب دار، طول کرت ها معمولاً در امتداد خطوط تزار قرار می گیرد . جریان آب به سمت پایین شیب تنظیم می شود. اگر کانال انتقال آب پایین تر از سطح زمین باشد، با استفاده از بند، سطح آب را برای توزیع آب کنترل می کنند. از این کانال می توان، هم برای آبیاری کرت و هم به عنوان کانال زهکش سطحی استفاده نمود. هنگامی که از شیار و پشته در یک کرت استفاده می شود، آب تحت تأثیر نیروی ثقل از نهرهای ثانویه بالا سر به درون شیارهای مجزا توزیع می شود. در این حالت احتیاجی به جداسازی جریان ورودی به کرت وجود نداشته و می توان آب آبیاری را از یک ورودی واحد به درون زمین هدایت نمود. در صورت انجام صحیح امور زراعی، به دخالت آبیار نیز احتیاجی نخواهد بود. در صورت زیاد بودن جریان ورودی، انجام برخی اقدامات برای کنترل فرسایش در ورودی کرت ضروری است. به هر حال، سازه های استاندارد کنترل فرسایش نیز وجود دارند. در مواردی که کانال انتقال پایین تر از سطح تراز زمین باشد، هیچگونه فرسایشی روی نخواهد داد زیرا برای آبیاری، سطح آب در کانال تا جایب که آب به درون شیارها یا کرت ها جاری شود، بالا آورده می شود. به منظور نیل به یکنواختی بالا، آب را می توان به سرعت در سطح کرت جاری نمود. اگر زمان لازم را برای پوشش کرت توسط آب در مقایسه با زمان غرقابی کوتاه باشد (نسبت پیشروی کم 1:4 تا 1:2) کرت باید از یکنواختی نفوذ مطلوبی متناسب با دقت شیب بندس زمین و یکنواختی خاک برخوردار باشد. افزایش شیب در کرت، موجب تجمع آب در مناطق پست تر کرت برای مدت زمانی طولانی تر خواهد شد. تسطیح ناکافی یا صاف نکردن برخی شیب ها، ممکن است هزینه های اولیه را کاهش دهد، اما به طور کلی، موجب کاهش یکنواختی کاربرد آب می شود. نوسانات کوچک سطح خاک در حدود یک سانتیمتر، حتی در صورت تسطیح لیزری، می توانند موجب بروز عمق نفوذ غیر یکنواخت با توجه به مقدار غرقاب شود. در یک کرت مسطح می توان عملیات کشاورزی را در هر جهت انجام داد. از آنجا که هر نهر آبیاری قادر به آبیاری کرت ها از دو طرف است، طول نهر کاهش می یابد. در هنگامی که از خطوط لوله زیرزمینی برای آبرسانی استفاده شود، طول کرت مانع عملیات کشاورزی نخواهد شد. احداث کرت های بزرگ با مقادیر خاکبرداری و خاکریزی زیاد معمولاً غیر ضروری و به ندرت اقتصادی است. کرت های باریک را می توان حتی در زمین های نسبتاً شیب دار بر روی خطوط تراز احداث کرد. در این صورت، هزینه ها بیشتر شده و سطح غیر قابل کشت نیز به سبب ایجاد تراس های بزرگ، افزایش خواهد یافت. میزان تسطیح به اندازه کرت و توپوگرافی منطقه بستگی دارد. معمولاً هر چه کرت کوچکتر باشد، عملیات تسطیح نیز کمتر خواهد بود، اما در این گونه کرت ها استفاده از ابزار کنرل لیزری تسطیح بسیار دشوار است. اندازه کرت ها از چند متر مربع (کل 3-2) تا 10-15 هکتار متغیر است. اندازه و طول کرت معمولاً تحت تأثیر توپوگرافی منطقه، تغییرات بافت خاک، نفوذپذیری، عمق خاک سطح الارض (هنگامی که تسطیح زیادی صورت می گیرد) اندازه نهر موجود، شیب و ماشین آلات و ادوات موجود کشاورز محدود می شود. از دیدگاه طراحی، یکنواختی خاک، سرعت نفوذ، اندازه نهر موجود و نیز فرسایش پذیری خاک، طول کرت را محدود را می سازد. در کرت های بزرگ باید انحنای زمین را نیز در تسطیح مدنظر قرار داد، چرا که یک سطح افقی از انحنای زمین تبعیت نمی کند. شکل 3-2- آبیاری کرتی دست ساز همراه با جوی و پشته در مقایس کوچک به طور کلی روش های کرتی برای عمق کمینه آب طراحی می شوند. با بزرگ شدن نسبت پیشروی آب، استفاده از حجم کم آب ناکارآمد خواهد بود. در برخی موارد، در صورت استفاده از حجم کم آب، تمامی کرت از آب پوشیده نخواهد شد. عمق های آبیاری معمول برای محصولات زراعی 70-100 میلیمتر است. برای حفظ نسبت پیشروی مطلوب با مصرف آب کمتر می توان از کرت های کوتاه تر استفاده نمود. با مصرف بیشتر آب، توزیع یکنواخت آب بهتر انجام خواهد گرفت، اما این امر ممکن است موجب نفوذ عمقی بیش از حد یا زمان غرقابی طولانی تر گردد. دستیابی به عمق های ابیاری کوچکتر 30-50 میلیمتر در برخی خاک ها، در کرت های پشته دار با جویچه های باریک و پشته های پهن با استفاده از فنون غرقابی که در بخش روش غرقابی توضیح داده خواهد شد ممکن می گردد. ابعاد کرت باید با توجه به سرعت نفوذ و دبی ورودی موجود طراحی شود. الگوی کشت، عمق کاربرد آب، یکنواختی مطلوب، دبی ورودی و سایر موارد عملی نیز می توانند موجب محدودیت اندازه و طول کرت شوند. در خاکهایی با بافت درشت و قدرت نفوذپذیری بالا، طول کرت نباید از 100 متر تجاوز کند. برای خاک هایی با بافت متوسط تا ریز معمولاً از طول 400 متر استفاده می کنند. برای خاک هایی با نفودپذیری نهایی بسیار کم به زهکشی سطحی برای کنترل اب مازاد احتیاج است. روش غرقابی برای این گونه خاک ها مناسب تر است. کرت های کوتاه، رسیدن به نسبت های پیشروی کوچک (بین 25/0 تا 35/0) را ممکن می سازند. این نسبت ها موجب یکنواختی مناسب تر توزیع می شوند. دبی ورودی موجود، عرض لازم کرت را برای تأمین دبی ورودی واحد قابل قبول، تعیین می کند. به سبب وابستگی نسبت به پیشروی و یکنواختی به طول کرت، دبی ورودی واحد بر آنها نیز اثر می گذارد.
آبیاری نواری
آبیاری نواری (روی خطوط تراز، شیب دار و هدایت شده) نوار شیب داری از زمین را شامل می شود که ضرورتاً در جهت عرض نوار مسطح بوده و برای جلوگیری از پخش و فرار جانبی آب به وسیله مرزهایی (خاکریز، خاک پشته، پشته و ...) محدود شده است. مرزها معمولاً برای تسهیل عملیات شخم زنی، به صورت موازی احداث می شوند. اما این مورد برای آبیاری، به ویژه برای نوارهای روی خطوط تراز الزامی نیست. دبی نسبتاً بزرگی از بالا دست نوار پیش می رود. پساز آن که بین تمامی عوامل مربوط (دبی واحد ورودی، کمبود رطوبت خاک، سرعت نفوذ، زمان پسروی و طول نوار) ارتباط مناسبی برقرار شد، اگر هدف حذف رواناب باشد، جریان آب در خاک های با نفوذپذیری کم هنگامی که جبهه پیشروی آب حدود 6/0 طول کرت را طوی کرده باشد در خاک هایی با نفوذپذیری زیاد پس از طی 9/0 طول نوار قطع می شود. انتهای پایینی نوار با رواناب موقتی ذخیره شده در بالا دست ابیاری می شود. می توان مقدار ناچیزی رواناب (حدود 10 درصد) داشت و دو انتهای بالایی و پایینی غالباً نسبت به بخش میانی کمتر آبیاری می شوند. برای رسیدن به این حد، لازم است که ترکیب ویژه ای از تخلیه رطوبت خاک و دبی جریان به وجود آید.
روش آبیاری نواری دارای انواع بسیاری است که مختصراً در زیر ارایه می شوند:
نوارهای روی خطوط تراز.
در این روش، نوارها با شیب طولی کم، موازی با خطوط تراز طراحی می شوند، این نوارها معمولاً برای کاهش عملیات تسطیح و ایجاد پشته های کوچک و باریک و احداث می شوند. این نوارها، به طور معمول مستقیم نیستند، بلکه خط تراز را دنبال می کنند.
نوارهای شیب دار.
در این روش، نوارها با شیب یکنواخت در جهت طولی و معمولاً با شیب صفر در جهت عرضی (عمود بر جهت جریان) تسطیح می شوند. عملیات احداث نوارهای شیب دار نسبت به سایر انواع آبیاری نواری به جابجایی مقادیر بیشتری خاک نیاز دارد. تغییرات کوچک در شیب طولی و جانبی قابل چشم پوشی است. این روش معمول ترین شکل آبیاری نواری جدید است زیرا که امکان تسطیح زمین در آن با استفاده از تجهیزات لیزری امکان پذیر است.
نوارهای هدایت شده.
در این روش، حجم عملیات تسطیح کمتر بوده و در خاک های کم عمق و توپوگرافی غیر یکنواخت به کار برده می شود. نوارها تقریباً به صورت مستقیم و در جهت شیب، با تبعیت از توپوگرافی زمین، با عملیات خاکبرداری و خاکریزی کم و معمولاً عرض باریک برای کاهش یا حذف شیب عرضی طراحی می شوند. ابعاد نوار غالباً چنان اصلاح می شوند که با توجه به منحنی پسروی آب، حرکت آب در آن بیشتر شبیه آبیاری شیاری باشد تا نواری. شکل 3-2- آبیاری نواری همراه با مرزهای مرتفع، (دیواره های کوتاه افقی از حرکت آب به شکل غیر دلخواه جلوگیری می کنند)در تمامی انواع آبیاری نواری، سطح زمین غرقاب می شود. این مسأله در برخی خاک های به تولید قشر سخت می انجامد. چنین لایه سختی مانع جوانه زنی دانه ها خواهد شد. برای برخی گیاهان ، خیس شدن گیاه با توجه به قارچ ها و بیماری هایی که در این زیست محیط رشدمی کنند مخرب است. این مسأله در خاک هایی با بافت ریزتر که رطوبت را برای دوره طولانی در خود نگاه می دارند، مشکلات بیشتری به همراه خواهد داشت. تمامی گیاهانی را که عوامل زراعی بالا در آنها محدودیتی ایجاد نمی کند می توان به روش نواری آبیاری نمود. گیاهان زراعی ردیفی مثل غلاف، علوفه، گیاهان مرتعی و گیاهانی که روی زمین صاف کاشته می شوند مثل باغ میوه و تاکستان که درون نوار یا وسط و یا در لبه آن کاشته می شونند را می توان بدین شیوه، به آسانی آبیاری نمود. غرقاب شدن مکرر پایین دست نوارهای با انتهای بسته برای محصولات مخرب است، به ویژه اگر شرایط غرقابی برای مدت زمانی بیش از چند ساعت ادامه یابد و خاک نیز ریز بافت باشد. گیاهان یک ساله که ریشه آنها به تدریج رشد می کند و در نتیجه کمبود مجاز رطوبت آنها نیز متغیر است، را تنها در صورت تعدیل بازده کاربرد و با استفاده از خطوط آبرسانی تکمیلی و اضافی می توان به روش نواری آبیاری کرد. علت این امر، تغییرات بسیار در کمبود رطوبت خاک و مدیریت آبیاری در دوره رویش گیاهان یکساله زراعی است. آبیاری نواری برای گیاهان مرتعی، یونجه، باغات میوه، تاکستان ها و سایر گیاهانی که کمبود مجاز رطوبت (MAD) ثابتی دارند، بسیار مناسب است. آبیاری نواری پیچیده ترین روش آبیاری سطحی است. با وجود آن که این روش می تواند دارای بازده کاربرد بالایی باشد، ولی در عمل بازده کاربرد بالا به ندرت حاصل می شود. این امر به سبب عدم آگاهی کافی از نیاز واقعی کمبود مجاز رطوبت خاک (MAD)، (در مرحله طراحی) در برابر کمبود رطوبت خاک (SMD) در زمان آبیاری، مشکلاتی در تنظیم دبی ورودی و قطع جریان در بهترین زمان است. رویش گیاه و سرعت نفوذ در طول فصل رویش تغییر می کند در حالی که سرعت نفوذ نهایی و منحنی پسروی تغییر نمی کند. طول، عرض نوار، مدت و دبی جریان عوامل مدیریتی قابل کنترل هستند. یکنواختی توزیع (DU) معمولاً در صورت موازی بودن منحنی پیشروی دبی ورودی با منحنی پسروی مخصوص هر نوار، دست یافتنی است. از آنجا که سرعت نفوذ در طول فصل آبیاری تغییر می کند، در هر نوبت آبیاری مدت زمان لازم تفاوت خواهد داشت. دبی ورودی زیاد، امکان پوشش وسیع بسیاری از نوارها را در یک زمان فراهم می کند و موجب افزایش بازده نیروی کارگری می گردد. دبی بالا به سیستم توزیع بزرگتر و با هزینه سرمایه ای بیشتر احتیاج دارد. نیروی کارگری مورد نیاز برای روش آبیاری نواری معمولی با جریان کم که در آنها از سیفون استفاده می شود، قابل توجه است. استفاده از دریچه در نهرها، شدیداً حجم کار تنظیم آب را کاهش می دهد اما آبیار همچنان باید برای هر بار تنظیم یکبار وارد مزرعه شود. اگر دبی نهر زیاد باشد و بر اساس طراحی از سیستم های مناسب کافی کنترل آب به تنظیمات استفاده شده باشد، به نیروی کارگری بسیاری کمی نیاز خواهد بود. استفاده از خطوط لوله نیز ممکن است مطلوب و اقتصادی باشد. در این حالت کنترل آبیاری 250 تا 400 هکتار توسط یک کارگر با باز و بسته کردن تعداد محدودی دریچه یا فلکه امکان پذیر است. اگر از مخزن تنظیمی یا استخر ذخیره آب نیز استفاده شود، زمان و مدت آبیاری در اختیار بوده و امکان بهره گیری از دبی های بزرگ نیز وجود خواهد داشت. در صورت وجود دبی های بزرگ و قابل تنظیم، زمین های بسیاری را می توان به طور متوالی و همزمان آبیاری نمود.عملیات تسطیح زمین های با توپوگرافی نامنظم و خاک های کم عمق به خوبی صورت نمی گیرد. در چنین شرایطی استفاده از نوارهای هدایت شده در جهت شیب یا نوارهای موازی خطوط تراز (تراسها) امکان پذیر است. در مواردی که نوار با شیب عرضی باشد (نوارهای موازی خطوط تراز) به ویژه در خاک هایی که در اثر خشکی سله می بندند یا خاک های شنی فرسایش پذیر، خطر شکسته شدن پشته ها وجود دارد. در روش های نواری در صورت عدم استفاده از پوشش گیاهی مناسب یا کوتاه نکردن طول نوارها در جهت شیب، خطر فرسایش در اثر آبیاری یا بارندگی وجود خواهد اشت. در آبیاری نواری می توان برای کاهش یا حذف روان آب، شیب سطحی را در انتهای نوار کاهش داد یا حتی آن را تراز کرد، و یا می توان انتهای نوار را بست. به هر حال ممکن است هر رفت رواناب به نفوذ عمقی تغییر شکل دهد. باید دقت نمود که آب برای مدت طولانی در نوار جمع نشود. در تناوب کاشت گیاهان ردیفی و یونجه یا گیاهان علوفه ای، تنظیم شیب زمین در دو جهت با مقادیر مختلف، مطلوب است. گیاهان متراکم را می توان در جهت شیب تندتر آبیاری نمود و گیاهان ردیفی که به صورت جوی و پشته کشت می شوند را می توان در جهت شیب ملایم تر آبیاری کرد. چنین طرحی به توزیع آب در دو جهت مزرعه احتیاج دارد که این امر موجب افزایش هزینه می گردد.نیاز به عملیات تسطیح در آبیاری نواری از آبیاری کرتی کمتر بوده و به اندازه قطعه زراعی و طراحی بستگی دارد. طراحی شیب دو طرفه (طولی و عرضی) همانند استفاده از نوارهای هدایت شده، حجم خاک جابجا شده را کاهش می دهد. ایجاد شیب های تقریباً هماهنگ با توپوگرافی زمین نسبت به ایجاد شیارهای معین از پیش تعیین شده بسیار اقتصادی تر است. تفاوت ناچیزی بین تواناییهای شیب های 002/0 و 003/0 وجود دارد. علاوه بر این در نوارها با سکوی باریک (تراس کم عرض) حجم خاک جابجا شده نسبت به نوارهای پهن تر با پشته های بلندتر کمتر است. شیب های طولی یا عرضی متغیر، در صورت تغییرات ملایم (002/0 به 003/0) موجب حفظ توازی منحنی های پیشروی و پسروی شده و هزینه های آماده سازی زمین را کاهش می دهند. در خاک های ناهمگن در صورتی که عمق خاکبرداری در برخی مناطق زیاد باشد، برداشت و جایگزینی خاک سطحی به منظور دستیابی به شرایط سطحی یکنواخت تر، موجب افزایش بازده آبیاری خواهد شد. بدیهی است که باید توجه نمود که هزینه های لازم، به ویژه در صورت زیاد بودن حجم عملیات خاکی، احتمالاً اجرای این طرح در مقابل سایر روش های آبیاری غیر اقتصادی می سازد. مشکلات طراحی ابعاد نوارها به منظور همخوانی با محدودیت های سرعت نفوذ، دبی ورودی، کمبود مجاز رطوبت خاک (MAD) تأخیر جریان و شیب در اراضی با مرزهای مشخص تشدید می شود. با تغییر مقادیر کمبود مجاز رطوبت خاک (MAD) یا پذیرش بازده کمتر می توان از تغییر زیاد طول نوار پرهیز کرد. از نوارهای کوتاه می توان برای آبیاری سبک و از نوارهای بلند برای آبیاری های سنگین استفاده کرد اما از هر دو (آبیاری سبک و سنگین) نمی توان با بازده بالا در یک نوار واحد استفاده کرد. تأمین آب اضافی در وسط طول نوار به شکل مؤثری آن را کوتاه خواهد کرد. در صورت نیاز به نوارهای بسیار کوتاه، بهتر است که از آبیاری کرتی یا ردیفی استفاده شود. در غیر این صورت رواناب زیادی روی خواهد داد. برای خاک های با سرعت نفوذ پذیری بالا نمی توان از نوارهایی به طول بیش از 100 متر استفاده کرد. در نفوذ پذیری پایین لازم است نوار برای تأمین مدت آبیاری لازم جهت نفوذ کافی آب، 800 تا 1000 متر انتخاب شود. همچنین میزان دبی ورودی نیز باید تغییر کند. استفاده از ابعاد و دبی های غیر دلخواه عملی بوده اما موجب نفوذ یکنواخت و ظرفیت نگهداری آب یکسان در منظقه ریشه در واحدهایی که به مدیریت مشابه نیاز دارند. به ویژه در جهت شیب بسیار مطلوب است. در خاک های سله بسته که ترک ها باید قبل از پیشروی جریان پر شوند، حداقل آب مورد نیاز، کمی بیش از حجم آب لازم جهت پر شدن ترک ها، برآورد می شود تغییر مقادیر کمبود رطوبت خاک و اندازه ترک ها در زمان آبیاری اثرات مطلوبی در پی خواهد داشت. پس از پر شدن ترک ها سرعت نفوذ آشکارا کاهش خواهد یافت. در اینگونه اراضی آب حتی کمتر از نصف مقدار معمول، نفوذ کرده و طول نوار را می توان تا 1000 متر افزایش داد. در این حالت منحنی های پیشروی و پسروی لزوماً به موازات یکدیگر نخواهند بود. پشته های مرزی را می توان به صورت فصلی یا دائمی احداث نمود. فاصله پشته ها و هزینه احداث به عملیات زراعی مانند فاصله گیاهان، عرض ماشین آلات و دبی ورودی بستگی دارد.
غرقابی دائم (کرت برنج)
آبیاری به روش غرقابی دائم روشی است که طی آن آب به صورت دائم یا متناوب وارد زمین شده و خاک را به طور دائمی غرقاب می سازد. برای نگهداری آب در کرت هایی مسطح یا نسبتاً مسطح، مزرعه با پشته هایی تقسیم شده و معمولاً در شیب ها، زمین سکوبندی می شود. از روش آبیاری با جریان دائم معمولاً برای برنج که به شرایط اشباع و غرقابی نیاز داشته و یا می تواند خود را با آن وفق دهد استفاده می شود. گیاه معمولاً در سطوح صاف کشت می شود. در بسیاری از مناطق، در سیستم های جریان دائم، اراضی پایین دست با آب خارج شده از زمین های بالا دست آبیاری می شوند. این آب، افت حاصل از نشت و تبخیر و تعرق در زمین های پایین دست را تأمین می نماید. در صورت که از آبراهه های مجزا برای هر قطعه استفاده شود، کنترل بهتر آب امکان پذیر است. این امر در طول دوره آبیاری نیز حائز اهمیت است، چرا که با کاشت گونه های مختلف گیاهی در هر قطعه زمین، نیاز آبی در هر زمان متفاوت خواهد بود. سیستم توزیع آب باید قادر به هدایت و کنترل سرعت های متغیر جریان برای آبیاری زمین های مختلف در زمان ها متفاوت باشد. به سبب سرعت بالای نفوذ در آغاز آبیاری، سرعت بالای جریان در این هنگام بسیار حائز اهمیت است. روش غرقابی دائم در زمین هایی با سرعت نفوذپذیری کم از کارآیی بالایی برخوردار است. به طول معمول، با ایجاد لایه ای نفوذناپذیر در اثر فعالیت های زراعی در شرایط اشباع، در طی سالیان متمادی، نفوذ عمقی محدود خواهد شد. در صورت تشکیل شخم لایه زیر سطحی و یا استقرار یک سفره زیرزمینی، همگن بودن خاک، به طور معمول موضوع مهمی نخواهد بود. در مزارع دائماً غرقابی، پس از آبیاری اولیه زمین جریان مداوم آب با سرعت کم به شکلی که تنها برای تأمین نیاز آبی کافی باشد، وارد زمین می شود. در برخی مناطق، آب به صورت دوره ای تأمین می شود. تا زمانی که عمق آب در سطح خاک در فاصله دو آبیاری کافی باشد، اثرات آبیاری دوره ای اندک خواهد بود. در آبیاری مداوم، دبی های جریان کوچک هستند. در آبیاری متناوب از جریان های بیشتر برای دوره های کوتاه استفاده می شود. آبیاری های متناوب با نوسان عمق آب، امکان ذخیره بارندگی را فراهم نموده و در عین حال شرایط غرقابی دائم نیز حفظ خواهد شد. کرت ها و زمین های تسطیح نشده را می توان برای آبیاری به روش غرقابی دائم به اشکال و قواره های مختلف تقسیم کرد. اندازه کرت، در درجه نخست توسط توپوگرافی منطقه و سپس توسط سایر شرایط اجرایی محدود می شود و یکنواختی خاک بر آن اثرگذار نیست. در صورت امکان، پشته های طویل به موازات یکدیگر احداث می شوند چرا که قطعه بندی به این صورت موجب تسهیل عملیات مکانیزه و تسطیح لیزری اراضی می شود. احداث پشته ها و کنترل سازه ها به مدیریتی ماهر نیازمند است. استقرار نامناسب پشته ها، یا عدم کنترل صحیح سازه ها، کارآیی روش را کاهش خواهد داد. پشته ها ممکن است دائمی باشند و یا این که به منظور تسهیل عملیات برداشت هر سال تخریب و بازسازی شوند. در برخی مناطق به منظور حفاظت از فرسایش، نشت و کنترل علف هرز، پشته ها را با نوارهای پلاستیکی می پوشانند. امواج آب ناشی از باد موجب فرسایش پشته ها شده و لزوم عملیات نگهداری را تشدید خواهند کرد. تسطیح کامل زمین بسیار حائز اهمیت است. زمین های تسطیح شده، یا به صورت کرت های کاملاً هموار درآمده یا شیب بسیار کم داشته و یا دارای اختلاف تراز کوچکی در طول زمین هستند تا ضمن تأمین عمق غرقابی مناسب (نه خیلی عمق و نه خیلی کم عمق) امکان زهکشی اراضی در هنگام برداشت محصول را فراهم سازند. شکل 3-4 آبیاری برنج به روش غرقابی دائم را در مقایس کوچک در زمینی که تسطیح لیزری استفاده می کنند. در مواردی که تراس بندی اراضی مورد نیاز باشد، پشته ها نیز با کنترل لیزری احداث می شوند. در صورت استفاده از چنین ابزاری، عملیات حفاظت ماهرانه ای مورد نیاز خواهد بود. حجم خاک جابجا شده در تسطیح اراضی برای آبیاری به روش غرقابی دائم معمولاً از 200M3/ha تجاوز نمی کند. در صورت پیروی شیب کرت از شیب زمین و یا استقرار پشته ها بر خطوط تراز، حجم عملیات خاکی بسیار ناچیز خواهد بود. در مناطقی که برای تسهیل عملیات زراعی کرت های بزرگتر مدنظر هستند، تمامی ابعاد عملیات تسطیح نیز افزایش خواهد یافت. سطوح هموار برای برخی فرایندهای رشد و یا برای سایر گیاهانی که در تناوب با برنج به صورت کرتی آبیاری می شوند، ضروری است. ارتفاع پشته ها باید برای تسهیل انتقال آب از یک کرت به کرت دیگر و کاهش فرسایش آبی، کوتاه انتخاب شوند. این امر استفاده اقتصادی از این روش را در مناطق مختلف محدود می سازد. بسیاری از زمین های قدیمی در شیب های تند دارای پشته های بلند بوده و با شرایط کارگری و مکانیزه جاری هماهنگ نیستند. شکل 3-4- غرقای دائم مزرعه کوچک برنجمدیریت روش ابیاری غرقابی دائم شامل تسطیح پیش از آغاز فصل زراعی، احداث اولیه پشته ها و سازه های کنترل آب، غرقاب کردن اولیه زمین و نهایتاً حفظ عمق مناسب آب در مناطق غرقابی و تأمین جریان آب کافی با هدر رفت ناچیز است. برای فراهم آوردن شرایط برداشت وجود شکلی از زهکشی سطحی برای برنج است. علاوه بر این، زهکشی سطحی می تواند در صورت بارندگی در فصل رشد و در خاک های سنگین، و به ویژه برای گیاهان زراعی (غیر برنج) آب اضافی را از زمین خارج کند.
ماندابی (پر و خالی کردن آب)
آبیاری به روش ماندابی (پر کردن با آب و زهکشی) یکی از انواع آبیاری غرقابی دائم است اما سطح خاک متناوباً از آب پر و خالی می شود. از روش ماندابی تنها می توان برای آبیاری گیاهانی استفاده کرد که مقاون به غرقاب شدن موقت در دوره های مشخص آبیاری باشند. آبیاری در این روش با پر کردن حوضچه ها از آب و حفظ آن تا هنگامی که نفوذ عمقی مطلوب تأمین شود انجام می گردد. این روش برای خاک های با سرعت نفوذ کم و اراضی با شیب ناچیز مناسب است. از این روش در اراضی بزرگی که وسعت آنها به 16 هکتار می رسد و اختلاف ارتفاع 3/0 متر داشته اند استفاده شده است. در این روش، کنترل رواناب برای خارج کردن آب اضافی کرت ضروری است. با تخلیه آب اضافی از یک دریچه از یک دریچه خروجی مقدار یا عمق آبیاری مورد نظر کنترل می شود. مدت آبیاری عامل بسیار مهمی برای دستیابی به بازده بالای کاربرد است و برای تأمین یکنواختی بالا، همانند آبیاری نواری، منحنی های پیشروی و پسروی باید تقریباً موازی باشند. این مسأله در دوره های غرقابی طولانی مدت مهم نبوده اما در دوره های کوتاه مدت و آبیاری سبک در کرت های مسطح بسیار مؤثر است.روش ماندابی باری آبیاری های سنگین مناسب بوده و می توان از آن برای آبشویی اراضی کوچک با تسطیح ضعیف یا شیب دار استفاده نمود. آبیاری شیاریشیارها مجازی شیب داری هستند که در خاک ایجاد می شوند. در این روش، آب به سمت پایین شیار جریان یافته و به خاک نفوذ می کند. در صورت بیشتر بودن مدت زمان پیشروی (Tadv) از زمان پسروی (Tr) مدت زمان نفوذ آب در بالا دست شیار (زمان آبیاری،Ta) بیشتر از انتهای آن، (زمان نفوذ در انتهای پایینی، Ti) خواهد بود. زمان پسروی در اراضی شیب دار معمولاً کوچک است، اما در شیب های کم و خاک هایی با نفوذپذیری ناچیز حائز اهمیت خواهد بود. به منظور تضمین نفوذ کافی آب در انتهای شیار، وجود رواناب اجتناب ناپذیر بوده، بنابراین ممکن است پیش بینی سیستم بازگشت جریان ضروری باشد. نفوذ معمولاً فرآیندی آرام است که به صورت افقی و عمودی در محیط خیس شده شیار روی می دهد. با فرض یکنواختی خاک و تسطیح صحیح زمین،
سه مورد سخت افزاری بسیار مهم که موجب سهولت و کارآیی بیشتر آبیاری شیاری می شوند عبارتند از:
1- سیستم بازگشت جریان آب پایین دست شیار که شامل یک مخزن آب نیز می شود.
2- شیارهای کوتاه برای کسب نسبت پیشروی قابل قبول
3- جریان متغیر بزرگ برای تأمین آب ورودی.
شیارها دارای اشکال گوناگونی هستند. اکثر آنها V شکل، ذوزنقه ای، سهمی بوده و یا دارای اشکال پهن و مسطح با عرض خیس شده بین 15 تا 75 سانتی متر یا بیشتر هستند. شیارها برای کاشت گیاهان ردیفی و باغات یا تاکستان ها بسیار مناسبند. تناسب این روش برای مزارع یا محصولاتی که عملیات زراعی آنها به عبور تراکتور در میان شیارها نیاز دارد، کمتر است. از شیارهای باریک و شیارهای کم عمق لبه پهن می توان در کاشت محصولات زراعی کوتاه برای رفع برخی از مشکلات زراعی استفاده نمود. از شیارها همچنین می توان برای آبیاری درختچه های مو با اندام هوایی بزرگ یا گیاهانی که نباید بر روی خاک مرطوب پهن شوند (مانند خربزه و هندوانه) استفاده نمود. با بزرگ شدن گیاه، تاک ها را می توان به خارج از شیار هدایت نمود. همچنین می توان جایگاه شیار نسبت به گیاه را تغییر داده و با رشد گیاه، شیار پیشین را رها ساخت و یا می توان با توسعه سیستم ریشه از شیارهای جایگزین یا شیارهایی با پهنای زیاد که دور از گیاه حفر شده اند استفاده نمود.آبیاری گیاهان زراعی کوتاه که بذر آنها در عمق کم قرار می گیرد به تسطیح دقیق سطح زمین احتیاج دارد چرا که در نقاط پست موجب سله بستن خاک و نقاط مرتفع باعث خشک شدن خاک خواهد شد که در آن صورت دانه ها از رطوبت کافی برای جوانه زنی برخوردار نخواهند شد. شکل و فاصله شیارها را می توان به گونه ای تنظیم کرد که در بین آنها مقادیر قابل توجهی خاک خشک برای ایجاد مسیرهایی با فواصل بیشتر یا ایجاد بسترهای تخت باقی بماند. فاصله بین شیارها و شکل آنها معمولاً با توجه به فاصله ادوات به کار برده شده در عملیات زراعی و تراکم ایده آل گیاه تعیین می شود. هر گاه آبیاری با تواتر زیادتر و عمق کمتر مطلوب باشد، آبیاری یک در میان شیارها با کاربرد متناوب آب در یکی از دو شیار مجاور ردیف گیاه در هر آبیاری، روش مناسبی برای آبیاری گیاهان ردیفی به شمار می رود. بدین ترتیب هر ردیف گیاه در نصف دوره متناوب، در یکی از دو شیار مجاور آب دریافت می کند و می توان با همان دبی، در هر نیم دوره تناوب، وسعتی دو برابر قبل را آبیاری نمود. با استفاده از تجهیزات مناسب و نیمه خودکار توزیع آب، می توان نیاز کارگری را به کمترین مقدار رسانید. در صورت سله بستن خاک ها، آبیاری یک در میان شیارها ممکن نخواهد بود. چرا که آب از خلال شکاف ها به داخل شیار خشک مجاور نفوذ خواهد کرد. مدت آبیاری با مدت کاربرد آب باید شامل زمان لازم برای تأمین نفوذ عمقی مطلوب در انتهای شیار، به علاوه زمان پیشروی منهای زمان پسروی (در صورت وجود) باشد، فاصله میام داغ آب شیارهای مجاور نباید از دو برابر فاصله ای که نفوذ افقی آب در دوره آبیاری در انتهای شیار طی می کند تجاوز نماید. باید توجه داشت که ممکن است تمامی خاک سطحی موجود بین شیارها مرطوب نشود، اما خاک زیر سطحی در این فاصله به مقدار کافی مرطوب شود. فاصله میان داغ آب را می توان با تغییر شکل شیار یا تغییر فاصله بین مراکز شیارها تنظیم نمود. این تغییرات به شدت بر سرعت نفوذ و مدت زمان آبیاری اثر خواهد گذاشت. نمونه یک روش آبیاری شیاری با آبیاری یک در میان ردیف ها و استفاده از سیفون در شکل 5-3- نشان داده شده است.
تفاوت نسبی میان فرصت نفوذ آب به ابتدای شیار (Ta) فرصت نفوذ در انتهای شیار (Ti) و عمق نفوذ مربوط به آن، به وسیله نسبت پیشروی توصیف می شود؛ AR=Tadv/Ti، در خاکهای ترک نخورده این نسبت به توزیع آب مورد استفاده رواناب، نفوذ عمقی و ذخیره در خاک در شرایطی بستگی دارد که کفایت آبیاری به مقدار 100 درصد رسیده باشد. تغییرات در کمبود مجاز رطوبت خاک (MAD) فاصله شیارها، شکل شیارها، تراکم خاک، استفاده مجدد از آب شیب، اندازه دبی ورودی، مسدود ساختن انتهای شیار و سیستم های بازگشت جریان، بر سرعت نفوذ و مدت مطلوط رواناب در انتهای شیار (Ti) اثر می گذارد. یکنواختی و کارآیی سیستم را می توان با ایجاد تغییراتی در سرعت نفوذ و بسیاری از عوامل مربوط به آن وبه ویژه اندازه دبی ورودی (AR) بهبود بخشید. رواناب و نفوذ عمقی، نسبت به تغییرات AR و بسیاری از عوامل مؤثر بر آن، واکنش نشان می دهند.