تحقیق ابیاری قطره ای نهایی

كليات:

نگاهي به تاريخ آب و آبياري در جهان نشان مي دهد كه در سال هاي اخير روشهاي متعددي در زمينه آبياري كشاورزي ابداع شده است. كمبود آب، وضعيت نامناسب آب و هوا، پستي و بلندي زمين، كيفيت نامطلوب آب و عدم دسترسي به نيروي كارگر از جمله عواملي هستند كه در پيدايش اين روشها موثر بوده اند. از روشهاي جديد آبياري كه به سرعت در كشورهاي مختلف رو به گسترش است روش به اصطلاح قطره اي (tickle) است. آبياري قطره اي به كليه روشهايي گفته مي شود كه در آنها آب به مقدار كم و حدود 1 تا 10 ليتر در ساعت به آرامي در نزديك گياه ريخته مي شود. بهمين دليل اين روشهاي را آبياري با حجم كم (low volume irrigation) ناميده اند. آب ممكن است از بالا ريخته شده و در سطح خاك پخش شود( مانند خرد آبپاشها) و يا آنكه مستقيما در سطح خاك ريخته شود ( مانند قطره چكانهاي سطحي) .

در بعضي روشها نيز آب از زير سطح خاك وارد منطقه ريشه ها مي شود (روش قطره اي زير سطحي). در آبياري قطره اي آب در يك سيستم لوله اي در مزرعه توزيع مي شود و دستگاه يا وسيله مكانيكي كه آب از آن به خارج گسيل و در اختيار گياه قرار مي گيرد خروجي يا قطره چكان (emitter) نام دارد. خروج آب از اين وسيله ممكن است بصورت قطره، حباب، و يا يك جريان كوچك و پيوسته باشد.

حتي وسيله پخش ممكن است يك آبپاش بسيار كوچك باشد. قطره چكان ها طوري طراحي و ساخته مي شوند كه فشار آب را كاهش داده و به حدود 20 تا 200 كيلوپاسكال (2/0تا2 آتمسفر) برسانند. بنابراين روش قطره اي نيز يكي از روشهاي آبياري تحت فشار به حساب مي آيد كه در آن فشار آب بسيار كم است.

واژه هاي آبياري قطره اي و يا قطره چكان نبايد تنها قطره را در ذهن تداعي كند زيرا اين روش طيف وسيع و گسترده اي از آبياريها را شامل مي شود كه اسامي مختلفي به آن اطلاق شده است. از جمله اين اسامي مي توان واژه هاي آبياري موضعي ( localized irrigation) خرد آبياري، آبياري ميكرو و آبياري قطره چكاني را نام برد كه همگي مترادف يكديگرند. اما از جايي كه واژه قطره اي بيشتر توصيف كننده ماهيت اين روش مي باشد در اكثر نوشته هاي علمي از آن استفاده مي شود. مانند واژه باراني كه بجايsprinkle براي تعدادي از روشها كه در انها عمل آبياري حالتي شبيه بارندگي را تداعي مي كند بكار برده مي شود. در صورتي كه sprinkle خود به معني باران نيست. از ديگر واژه هايي كه در نوشته هاي علمي براي آبياري قطره اي ذكر شده است مي توان به آبياري با جريان روزانه( daily flow irrigation)، آبياري روز به روز (diurnal irrigation) و آبياري چكه اي (drop irrigation) اشاره كرد كه هر كدام بر حسب سليقه متخصصان انتخاب شده است. در يك طبقه بندي ساده روشهاي خرد آبياري بر حسب دبي خروجي به دو گروه: قطره اي كه در آنها دبي خروجي كمتر از 10 ليتر در ساعت و ميكروجت و حبابي ( bubbler) كه در آنها دبي قطره چكان بيشتر از 10 ليتر در ساعت تقسيم مي شوند. اما اين نوع طبقه بندي ها نيز قراردادي بوده و از جامعيت برخوردار نمي باشد. در هر حال همان گونه كه مثلا شيوه آبياري باراني شامل مجموعه اي از روشها و وسايل مختلف است روشهاي آبياري قطره اي نيز بسيار متنوعند.

تاريخچه آبياري قطره اي:

برخلاف روشهاي آبياري سطحي، كه قدمت آنها در بعضي مناطق دنيا به 6000 سال قبل از ميلاد مي رسد، آبياري قطره اي از يك طرف روشي جديد و تاريخچه اي كوتاه دارد و از طرف ديگر سابقه آن نيز بسيار طولاني است. مثلا چيني ها و فلسطيني ها در صحاري نزديك دريا و يا دامنه تپه ها تخته 
سنگ هايي را در مقابل باد قرار مي دادند تا شبانگاه كه سنگ زودتر و شديدتر از هوا سرد مي شود نسيم گرم و مرطوب دريا در برخورد با آن تقطير شود. بدين ترتيب قطرات آبي كه از سنگ مي چكيد به پاي درخت و يا بوته اي كه در آنجا كشت شده بود هدايت مي گرديد. اين خود نمونه اي از يك سيستم آبياري قطره اي با قدمت هزاران ساله است. لذا نمي توان براي شروع آبياري قطره اي تاريخ مشخصي را ذكر كرد.

شايد در اين مورد به تعداد كساني كه بتوانند اظهار نظر نمايند روايت وجود داشته باشد. اما اگر آبياري قطره اي را به مفهوم علمي و امروزي آن در نظر بگيريم اولين گزارشها در مورد اجراي اين روش مربوط به سال 1860 در آلمان است كه در ان از لوله هاي سفالي زيرزميني براي آبياري استفاده مي شد. در سال 1913 ميلادي نيز كاربرد لوله هاي روزنه دار زيرزميني در امريكا گرديد. اما اين روش در آن زمان بسيار گران تمام مي شد و نتوانست به سرعت گسترش يابد. با اين وجود از سال 1920 به بعد استفاده از لوله هاي روزنه دار زيرزميني در كشورهاي فرانسه، آلمان و شوروي سابق معمول گرديد. (Davis,1974).

با توسعه صنايع پلاستيك در ايام جنگ جهاني دوم و سال هاي بعد از آن، كاربرد لوله هاي پلاستيك در آبياري قطره اي مقرون بصرفه گرديد. بطوري كه به دليل قابليت انعطاف به آساني مي شد اين لوله ها را از كنار بوته ها يا درختان عبور داده و با سوراخ كردن آنها، كه به مراتب ساده تر از لوله هاي فلزي صورت مي گرفت قطرات يا جريان كوچكي از آب را خارج و براي آبياري مورد استفاده قرار داد. بنابراين بسياري از متخصصان شروع فن آوري آبياري قطره اي را از همين زمان مي دانند. استفاده از لوله هاي پلاستيك در آبياري گياهان گلخانه اي از اواخر سال هاي دهه 1940 در انگلستان شروع شد سپس اين لوله هاي در آبياري زيرزميني در آلمان بكار گرفته شد و روش جديدي بنام آبياري زيرزميني با لوله هاي پلاستيك ابداع گرديد. استفاده از لوله پلاستيك در آبياري گياهان گلخانه اي كه براي اولين بار در انگلستان توسط بلاس به ثبت رسيد در سال 1953 توسط دو شركت تجارتي به نام هاي كامرون و رايت – رين به اجرا گذاشته شد. اين دو شركت براي اولين بار نام آبياري تريكل يا قطره چكاني را بر آن نهادند. البته قبل از آن فرد ديگري بنام سه لستر در سال 1951 روش جديدي را براي آبياري استاديوم ورزشي بازي هاي المپيك رم به ثبت رسانده بود. سه لستر در سال 1960 نام آبياري دريپ يا قطره اي را بر روش خود نهاده بود. بنابراين مشاهده مي شود كه اين افراد بدون اطلاع از يكديگر نام هاي متفاوتي را به يك روش مشابه اطلاق كرده اند.

نوشته هاي علمي موجود در زمينه عملي كردن روشهاي آبياري قطره اي در مزرعه نشان دهنده آن است كه اين روش در سال 1963 در اسرائيل و در سال 1964 در امريكا بكار گرفته شد. يك مهندس اسرائيلي كه به طور تصادفي نام وي نيز بلاس مي باشد در يك منطقه مشاهده كرد كه رشد درختي كه در مجاورت يك شير آب قرار داشت و اتفاقا اين شير چكه مي كرد نسبت به ساير درخت ها بيشتر است. اين موضوع وي را به اين فكر انداخت كه شايد بتوان براي آبياري درخت ها نيز از روش قطره اي استفاده كرد. نامبرده ساخت اولين قطره چكان را بنام خود به ثبت رسانيد. غالبا نام هاي ال. بلاس ( انگليسي) و اس. بلاس( اسرائيلي) با يكديگر اشتباه مي شود، حال آنكه بلاس انگليسي آبياري قطره اي را در انگلستان فقط براي گياهان گلخانه اي بكار برد در صورتي كه بلاس اسرائيلي اين روش را براساس آزمايش هاي قبلي خود در دانشگاه عبرو (Hebrew) در اوايل سال هاي 1960 در بيابان هاي نگف به مراحله اجرا در آورد. بهمين دليل اكثر متخصصان آبياري مركز ابداع و توسعه روش هاي آبياري قطره اي را اسرائيل م ي دانند. در اسرائيل چند عامل عمده در ابداع و توسعه اين روش موثر بوده اند. اولين عامل، كمبود شديد آب و بالا بودن تبخير تعرق بود، كه نياز به روشهاي آبياري كارآمد را ايجاب مي نمود. عامل دوم نياز به توسعه روشهايي از آبياري بود كه بتوان آنها را به سادگي خود كار نموده تا نيازي به كارگران آبيار كه تامين امنيت جاني آنها بخصوص در شبها مشكل بود نباشد. عامل ديگر سبك بودن بافت خاك و بكارگيري شيب تپه ها براي زراعت و عدم تناسب آنها با روشهاي آبياري سطحي بود. البته در كنار اين عوامل مهيايي شرايط فني، مواد مورد مصرف در ساخت لوله ها و قطره چكانها، كمك و سرمايه گذاريهاي زياد ساير كشورها و كارگران ماهر و اموزش ديده را نيز نبايد از نظر دور داشت. با وجوديكه اسرائيليها در آبياري زراعتها و باغات شيوه هاي كارآمدي مانند قطره اي را با كار گرفته اند اما كمبود آب در اين كشور ايجاب نموده است كه علاوه بر استفاده از فنون جديد استراتژي كشت را نيز تغيير داده و در بهره گيري از منابع آب همراه با روشهاي خرد آبياري سياست و الگوي كشت طوري اعمال شود كه با اين روشها محصولاتي توليد گردد كه امكان توليد آنها يا در ساير نقاط دنيا وجود نداشته و يا گران تمام مي شود. با فروش اين نوع محصولات به بازارهاي مختلف جهان در آمد حاصله از هر واحد آب مصرفي افزايش مي يابد.

مفهوم آبياري قطره اي بتدريج از اسرائيل به كشورهاي آمريكايي شمالي، استراليا، افريقاي جنوبي و سرانجام به تمام نقاط جهان گسترش پيدا كرده و بعنوان يك روش كارآمد مورد قبول واقع گرديد. در اين رابطه سابقه علمي آبياري قطره اي بقدري كوتاه است كه حتي در كتاب معروف آبياري زمين هاي زراعي (Irrigation of Agricultural lands) كه در سال 1967 توسط انجمن زراعت امريكا منتشر گرديد نامي از آبياري قطره اي يا خرد آبياري برده نشده است و درواقع آنچه در زمينه بصورت علمي موجود است پس از سال 1967 مي باشد. اولين كنگره بين المللي آبياري قطره اي در سال 1971 در شهر تل آويو اسرائيل برگزار و در آن 24 مقاله علمي ارائه گرديد. از آن سال به بعد اين كنگره هر چند سال يكبار در يكي از نقاط دنيا تشكيل و در ان دانشمندان برجسته از كشورهاي مختلف جهان گرد هم مي آيند تا نتايج تحقيقات و تجربيات خود را ارائه كنند. تا بحال چندين كنگره مهم در اين زمينه برگزار شده است كه آخرين آنها كنفرانس بين المللي روشهاي خرد آبياري در آوريل سال 1995 در شهر اورلاند و (Orlando) در ايالت فلوريداي امريكا بوده است. علاوه بر كنفرانسهاي بين المللي، هر سال كارگاههاي آموزشي، سمينارها و سمپوزيومهاي منطقه اي نيز در اين زمينه برگزار مي گردد.

بطور خلاصه تاريخ كوتاه و مدون آبياري قطره اي را مي توان به سه شاخه تقسيم كرد: ال. بلاس در انگلستان، اس. بلاس در اسرائيل و سه لستر درايتاليا كه هر يك مستقل از ديگري كار خود را در توسعه روش جديد ادامه مي دادند و همانطور كه گفته شد نام آبياري تريكل براي اولين بار توسط شركت هايي كه در انگلستان ساخت و فروش لوله و اتصالات پلاستيكي را براي اين روش اغاز كرده بودند بكار برده شد. اما نام آبياري دريپ در ابتدا توسط سه لستر استاد ايتاليايي پيشنهاد گرديد كه بعدا وي متوجه گرديد كه هيچكدام از نام هاي دريپ يا تريكل براي روش جديد مناسب نيستند. به اين دليل سه لستر براي آن دسته از روشهاي آبياري كه آب را به دفعات و به مقدار كم در اختيار گياه قرار مي دهند نام آبياري جرعه اي (گالپ،gulp) يا جرعه جرعه(سيپ،sip) را بكار برد كه البته اين واژه ها نيز فاقد جامعيت بوده و چون ماهيت اين روشها يكسان است لذا اين اسامي در واقع مترادف يكديگر مي باشند.

پيشرفتهاي جديد آبياري قطره اي در دنيا را بايد مرهون صنايع پلاستيك سازي و بخصوص پلي اتيلن دانست. پلي اتيلن (PE) در سال 1935 برحسب تصادف در يك آزمايشگاه مواد شيميايي در انگليس توليد شد. پلاستيك پلي اتيلن زماني بوجود مي آيد كه گاز اتيلن، كه خود تركيبي از گازهاي طبيعي و سوخت هاي فسيلي ديگر مي باشد، تحت فشار و دماي زياد قرار گيرد. در سال هاي اول تنها نوع پلي اتيلن سنگين (High Density,HD) شناخته شده بود كه در فشارهاي نسبتا كم ( حدود 2000 كيلوپاسكال) ايجاد مي شود. اين نوع پلي اتيلن براي ساخت وسايل نسبتا شكننده و سخت بكار مي رود اما در سال 1948 نوعي ديگر از پلي اتيلن با چگالي كم ( Low Density,LD) در شرايط فشار زياد (20000 كيلوپاسكال) توليد گرديد كه به سرعت در كارخانجات پلاستيك سازي گسترش يافت. اين نوع پلي اتيلن براي ملزومات آبياري قطره اي بسيار مناسب و ارزان بود و از آن زمان به بعد بيشتر وسايل آبياري قطره اي با اين نوع پلاستيك كه به نام پلي اتيلن سبك معروف است ساخته مي شود.

در سال 1977 صنايع پلاستيك كه بنام پلي اتيلن سبك را كه در فشارهاي پايين ايجاد مي شود توليد نمودند كه به مقدار زياد از هزينه هاي توليد كاسته مي شد. اين پلي اتيلن كه به نام (Linear low density polyethylene) LLDPE معروف است علاوه بر انعطاف لازم مقاومت زيادي در برابر فشارها و تنشهاي وارده دارد.

وضعيت آبياري قطره اي در جهان:

گسترش روشهاي مختلف آبياري قطره اي در سال هاي اخير بسيار چشمگير بوده است. در سال 1982 يك گروه كاري از كميسيون بين المللي آبياري و زهكشي (ICID) بررسي آماري وضعيت آبياري قطره اي را در سطح جهان به عهده گرفت كه گزارش آن در سال 1984 در بولتن كميسيون مذكور منتشر گرديد. اين گروه در سال 1986 دومين بررسي خود را آغاز و گزارش مربوطه در سال 1988 انتشار يافت (Abbot,1989) بار ديگر در سال 1991 سومين بررسي توسط اين گروه صورت گرفت كه نتايج آن در پانزدهمين اجلاس كميسيون بين المللي آبياري و زهكشي در سال 1993 انتشار يافت. براساس اين گزارش وسعت كل اراضي دنيا كه تا سال 1991 با روش قطره اي آبياري 
مي شدند بالغ بر 987،768،1 هكتار براورد شده است كه نسبت به 5 سال قبل از آن ( سال 1986) حدود 63 درصد و نسبت به 10 سال قبل تر، يعني سال 1981، بيش از 329 درصد رشد داشته است (Bucks,1993) نتايج بررسي آماري گروه كاري نشان مي دهد كه عمده ترين عواملي كه در بكارگيري روشهاي قطره اي دخالت داشته اند بالا بودن دستمزدها، گران بودن قيمت آب، كمبود آب، شور بودن آب، عدم امكان استفاده از ساير روشهاي آبياري ( مثلا كشت درختان ميوه در شيب تپه ها) امكان كاربرد سم و كود همراه با آب و در نهايت مناسب بودن اين سيستم در زراعت گلخانه اي بوده است.

آمريكا با حدود 606،000 هكتار آبياري قطره اي در صدر كشورهاي دنيا در بكارگيري از روشهاي خرد آبياري مي باشد. سطح زير كشت آبياري قطره اي در اين كشور نسبت به سال 1986 حدود 55 درصد افزايش داشته است. در وضعيت كنوني اسپانيا با 160،000 هكتار خرد آبياري مقام دوم را دارا مي باشد كه گسترش وسعت اين اراضي نسبت به سال 1986 قريب به 24 درصد رشد داشته است.

افريقاي جنوبي با 144،000 و اسرائيل با 104،302 هكتار اراضي آبياري قطره اي از ديگر كشورهاي پيشرو در اين زمينه به شمار مي روند. از ايران آمار دقيقي براي سال 1991 در اختيار نمي باشد اما داده هاي منتشر شده توسط كميسيون بين المللي آبياري و زهكشي نشان مي دهد كه در سال 1980 حدود 800 هكتاربا اين روش آبياري مي شوند. اين رقم براساس گزارشهايي بوده كه توسط كميته ملي آبياري و زهكشي ايران ارائه شده است. در چند سال اخير اين روش در ايران توسعه نسبتا زيادي داشته است. هر چند آمار رسمي از سطح زير كشت به ر وش قطره اي وجود ندارد اما براساس اطلاعات اداره كل توسعه روشهاي آبياري تحت فشار، وسعت زمين هاي كه تا سال 1376 (1997) بصورت قطره اي آبياري مي شدند و يا حداقل براي آنها طرح آبياري قطره اي در دست اجرا بوده است بالغ بر 45000 هكتار مي باشد. بطوري كه مشاهده مي شود كشورهاي امريكا، اسپانيا، استراليا، افريقاي جنوبي و اسرائيل از نظر سطح زير كشت، پنج كشور مقدم دنيا در اين زمينه بشمار مي روند. وسعت زمين هاي كشت شده با روش خرد آبياري در 5 ساله 86-1981 آفريقاي جنوبي 5/2 و در برخي از كشورها مانند تايلند تا 11 برابر افزايش پيدا كرده است. هر چند هنوز فقط 8/0 تا يك درصد از كل اراضي آبي دنيا با روش قطره اي آبياري مي شوند و اين رقم نسبت به روشهاي آبياري سطحي بسيار ناچيز مي باشد اما درصد اين اراضي در كشورهاي مختلف بيانگر اين واقعيت است كه هر جا آب به لحاظ كمي و يا كيفي وضعيت بحراني داشته است اين روش بيشتر گسترش پيدا كرده است. مثلا در سال 1991 در قبرس بيش از 71 درصد اراضي فارياب به روش قطره اي آبياري مي شدند و با اين رقم در كشورهاي كم آبي اسرائيل و اردن به ترتيب 48 و 21 درصد بوده است.

شامل ورد 104 صفحه ای