باغبانی ساری ورودی 87

روش هاي آبياري تحت فشار:كليه روش هاي آبياري كه در آن ها آب در مجاري بسته با فشار يك اتمسفر و بيشتر به پاي گياه و يا بر روي گياه مي رسد، روش هاي آبياري تحت فشار نام دارد و به دو گروه عمدة باراني و قطره اي تقسيم مي‌گردند. شايان ذكر است كه آبياري تحت فشار از سال 1960 با زياد شدن شلنگ ها و لوله هاي پلاستيكي رايج گرديد. در حال حاضر حدود ده ميليون ايكر در دنيا زير پوشش اين نوع آبياري هستند. ( 1 ايكر =  m²4047)

الف - آبياري باراني: سيستم آبياري باراني(Center Pivot) به عنوان يكي از روش هاي آبياري تحت فشار از بهترين شيوه هاي آبياري مي باشد. به طوري كه تمام زير كشت را ( اعم از پستي و بلندي) به طور يكنواخت آبياري مي كند. تعريف اين سيستم عبارت است از پخش آب بصورت عمودي( در جهت ثقل ).

ب- آبياري قطره اي: منظور از آبياري قطره اي(Trickle Irrigation ) اين است كه آب فقط در پاي گياه  مي ريزد و از آبياري بخشي از زمين كه فاقد گياه مي باشد خودداري مي گردد. (سيكما بلاس مبدع اين روش بوده است)

اهداف کلي استفاده از آبياري قطره اي به شرح زير مي باشد:

1 - امکان استفاده در خاک هاي صخره اي و شيب هاي تند.

2 - آسان نمودن عمليات زراعي.

3- صرفه جويي در ميزان مصرف آب.

در اين نوع آبياري ، آب از يك منبع مركزي دريافت و سپس با فشار در داخل شبكه اي از لوله و اتصالات (مانيفولدها) به جريان در مي آيد و در محل خروج آب، توسط قطره چكان ها با فشار كنترل شده و آن گونه كه مدنظر است پاي درخت ريخته مي شود.

سيستم آبياري قطره اي نسبت به ساير سيستم هاي آبياري داراي مزاياي آگرونوميکي، آگروتکنيکي و اقتصادي زيادي مي باشد.

البته معايبي نيز در اين سيستم وجود دارد همچون:

1.     گرفتگي قطره چكان ها به دليل رسوب مواد آلي و معدني در اثر ايجاد فاصله زماني بين دو مرحلة متوالي آبياري.

2.     تجمع يا كمبود آب در محل آبياري.

3.     آبياري در صورت عدم نياز گياه به آب به صورت مداوم.

4.     حركت محدود آب در خاك.

5.     معيوب شدن سيستم در صورت تهي بودن مخزن.

6.     محدوديت فني.

7.     نياز به تصفيه شيميايي آب.

8.     وجود دبي متفاوت در قطره چکان ها در اثر عدم يکنواختي شيب زمين.

9.     متغير بودن سرعت نفوذ آب در خاک.

روشهاي كنوني صدور فرمان آبياري:

در ابتدا صدور فرمان آبياري در سيستم هاي قطره اي به صورت دستي و با توجه به عواملي نظير نمايه هاي گياهي (شادابي و رنگ برگ هاو...)، نمايه هاي خاک (رطوبت خاک و...) و درنظر گرفتن بودجه آبي(بيلان آب) انجام مي گرفت. به اين صورت كه هرگاه اپراتور با بررسي اين عوامل احساس مي كرد كه درختان به آب نياز دارند، با بازکردن شيرهاي دستي، آب را در سيستم جاري مي نمود.

با گذشت زمان، سيستم هاي آبياري قطره اي مجهز به دستگاه برنامه ريز زماني (Timing) گرديد. به اين صورت كه با برنامه ريزي سيستم ، در زمان هاي معيني آب در سيستم جاري شده و يا قطع مي گرديد.

در سال 2003 ميلادي ، دستگاهي توسط يك مخترع انگليسي اختراع گرديدكه با تلفيق دو كميت درصد رطـوبت خـاك و دمــاي محيـط ، ميزان نيـاز آب گياه را محاسبه نموده و فرمان آبياري تحت فشـار را صادر مي نمود.

در اين روش نياز به سنسورهاي متفاوتي است كه از بعد اقتصادي قابل توجيه نمي باشد و از طرفي زياد بودن تعداد سنسورها احتمال افزايش خطا را ايجاد مي نمايد.

روش هاي صدور فرمان آبياري در سيستم آبياري قطره اي

معرفي سيستم M.I.C.

مطالعه قوانين طبيعي بيانگر اين مطلب است كه در تمامي موجودات زنده ازجمله گياهان، سيستم عصبي توسط ميدان هاي الكترو مغناطيسي كنترل مي شود. در قوانين پزشكي به اين مطلب اشاره شده است که سيستم عصب و انتقال اطلاعات در موجودات زنده توسط ميدان هاي الكترومغناطيسي صورت مي گيرد. اين مطلب حاكي از اين است كه مغز انسان هم بر پايه الكترومغناطيس انجام وظيفه مي نمايد. حال گياهان نيز به حكم موجود زنده بودن از اين امر مستثني نمي باشند. برخي از عوامل مؤثر در ايجاد و تغيير ميدانهاي الکترومغناطيسي گياهان به شرح زير مي باشد :

1.   به دليل عدم تمايل زياد آب به يونيزه شدن و كندي اين واکنش كه تحت شرايط خاص اتفاق مي افتد (در بين 555 ميليون مولکول آب، تنها 1 مولکول يونيزه مي شود.) بالا بودن ثابت دي الکتريک آب (81 مو در دماي 20 درجه سانتيگراد) را نشان مي دهد، که اين عامل با روابط فيزيك مغناطيس بيانگر توليد ميدان هاي الکترومغناطيسي در شرايط گياهي مي باشد.

2.   بالا بودن غلظت محتويات داخل سلول گياه باعث واردشدن آب به داخل آن مي گردد و اين فرآيند (ورود آب با هدايت الکتريکي حدود 81 مو) باعث ايجاد ميدان هاي الکترومغناطيس در پيرامون سلول مي شود (با توجه به بند 2). از طرفي، غشاء سلولي در مقابل آماس قادر به مقاومت نبوده و سلول در هنگام کم آبي چروکيده و درهنگام پر آبي متورم به نظر مي رسد     

3.   حرکت آب در گياه از طريق سلول به سلول يا آوند انجام مي گيرد، اين حركت باعث ايجاد ميدان الکترومغناطيس شده و تغييرات سرعت حرکت آب در گياه موجب تغييرات شدت ميدان مي شود (با توجه به بندهاي فوق).

تحمل گياهان نسبت به شوري، نه تنها در بين گونه هاي مختلف،  بلکه در هر گياه و تحت شرايط محيطي تغيير مي کند. بسياري از عوامل مربوط به گياه، خاک، آب و اتمسفر با يکديگر تلفيق شده و بر مقاومت يک گياه نسبت به شوري اثر مي گذارد. اثرات تغيير نمک نسبت لگاريتمي بر هدايت الکتريکي آب داشته و  اين عامل نيز بر ثابت دي الکتريک آب تأثير مي گذارد که نهايتاً منجر به تغيير ميدان هاي الکترو مغناطيسي مي شود.

 با بررسي و تجزيه و تحليل ميدان هاي الکترومغناطيسي در گياهان ، به اين نتيجه مي توان دست يافت كه رابطه متقابلي بين اين امواج و نيازهاي گياه وجود دارد. تحقيقات گسترده اي كه در اين زمينه انجام شد ، منجر به طراحي حسگري (Sensor) گرديد كه بتواند ميدان هاي الكترو‌مغناطيسي متشعشع از گياه را حس نمايد. اين حسگر كه در مجاورت گياه نصب مي گردد، اين امواج را تشخيص داده و پس از تجزيه و تحليلي كه توسط پردازشگر انجام مي گيرد، نياز و يا عدم نياز گياه به آب تشخيص داده مي شود و آبياري به دستور خود گياه شروع شده و يا خاتمه ميابد.

    اجزاي تشكيل دهنده كنترلر هوشمند آبياري عبارتند از:

1)  جعبه كنترل مركزي  (Central Control Box)

2)  پردازشگرها  (Processor OR Analyzer)

3)  سنسورها (Sensors)

4)  پرابها (Probes)

5)  كامپيوتر كمكي  (Backup)

       1)جعبه كنترل مركزي ( Central Control  Box):

جعبه كنترل مركزي قلب سيستم مي باشد كه اطلاعات نرم افزاري داده شده از قبل را با توجه به خواسته هاي كنوني سخت افزار كه از سوي پردازشگر و سنسور ارسال مي شود، بررسي نموده و فرمان هاي نهائي را صادر مي نمايد.

      2) پردازشگر( (Processor OR Analyzers

پردازشگر واحدي است كه با تبديل اطلاعات سنسور از آنالوگ به ديجيتال، پهناي باند آن ها را حفظ نموده و نهايتاً اطلاعات پردازش شده را پس از بررسي به كامپيوتر مركزي ارسال مي نمايد.

        3)سنسورها  (Sensors)

در اين سنسورها از تعدادي سنولئيد به همراه چند قطعه الكترونيكي ديگر استفاده شده است و وظيفة آن ها گرفتن امواج الكترو مغناطيسي اطراف گياه و ارسال آن به پردازشگرها مي باشد.

انتقال اطلاعات بين تمامي بخش هاي سيستم توسط پرابهائي كنترل مي شود كه به دو صورت بي سيم و كابلي طراحي شده است.

نحوة عملكرد سيستم :

با استفاده از سنسورهاي گيرنده امواج الكترومغناطيس در پيرامون گياه (در ارتفاع حداكثر m1 و تا شعاع cm 50 از پوسته خارجي گياه)، تغييرات ميدان هاي مغناطيسي اطراف گياه به پردازشگر سيستم انتقال پيدا مي كند و پردازشگر با بررسي اطلاعات رسيده، پالس هاي آنالوگ را به ديجيتال تبديل نموده و به كامپيوتر مركزي ارسال مي نمايد. حال كامپيوتر مركزي داراي قدرت تصميم گيري بر اساس اطلاعات ذخيره شده مي باشد و فرمان هاي آبياري را صادر مي كند.

انتقال اطلاعات بين تمامي بخش هاي سيستم، توسط پراب هائي كنترل مي شود كه گاهاً به صورت بي سيم يا كابلي مورد استفاده قرار مي گيرند.

شايان ذكر است كه :

- اين دستگاه، يك سيستم آبياري جديد محسوب نمي شود بلكه در زمين هايي كه آبياري به صورت تحت فشار انجام مي شود، صدور فرمان آبياري و يا قطع آبياري توسط اين سيستم به صورت هوشمند صادر مي گردد.

- در اين سيستم به ازاي هر نوع گياه يا درخت يك پردازشگر در نظر گرفته شده و براي اخذ اطلاعات از گياهان با توجه به شرايط مي توان براي چندين گياه، يك سنسور تعبيه نمود.

- براي گياهاني مانند علوفه، جو، گندم، چغندر، برنج و ... پس از بررسي شرايط مي توان با نصب يك پردازشگر و سنسور براي كل زمين اخذ اطلاعات نمود (با شرط يك نوع بودن محصول).

- كنترلر هوشمند آبياري مجهز به سيستم كمكي Backup مي باشد تا به هنگام معيوب شدن احتمالي سيستم اصلي، سيستم كمكي وارد عمل شده تا در اثركمبود احتمالي آب، آسيبي به گياه وارد نشود.

-  سيستم كمكي مجهز به يك ساعت نجومي و دماسنج هوشمند مي باشد تا اطلاعات گياهان را دريافت نموده و بر اساس اطلاعاتي كه از قبل براي سيستم تعريف شده اند، فرمان های آبياري را صادر نمايد.

 - هنگامي كه سيستم اصلي به صورت موقت از مدار خارج گردد، قسمت عيب ياب هوشمند دستگاه، پيغامي را تحت عنوان خروج سيستم اصلي از شبكه از طريق تلفن ثابت يا همراه به صورت پيام صوتي يا متن نوشتاري (SMS) به اپراتور ارسال مي نمايد تا به واحد فني و پشتيباني ارجاع شده و نقص سيستم را برطرف نمايند.

مزاياي استفاده از سيستم:

با نصب و راه اندازي سيستم كنترلر هوشمند آبياري در اراضي كشاورزي از مزاياي زيادي بهره مند خواهيم شد. به عنوان مثال با نصب اين سيستم ظرف چند سال اول شاهد كاهش چشمگير هزينه خريد آب براي مناطق گرم و خشك خواهيم بود.

برخي از مهم ترين مزاياي استفاده از اين سيستم عبارتند از:

·             استفاده بهينه از آب و  نگهداري و حفاظت بيشتر از سفره هاي زيرزميني

·             صدور فرمان آبياري در زمان بارندگي.(در صورت تشخيص نياز بيشتر به آب توسط گياه)

·             كاهش تلفات آبي به مقدار 78 درصد نسبت به سيستم هاي قبلي

·             عدم نياز به تهيه منابع بزرگ آب

·             آبياري فقط در صورت نياز گياه به آب

·             كاهش زيان وارده به گياه بر اثر شوري آب

·             جلوگيري از رويش علف هاي هرز در اطراف گياه

·             رشد بهتر گياهان و افزايش كمي و كيفي محصول

·             راندمان بالاي دستگاه نسبت به بودجه هاي اقتصادي

·             كاهش تلفات مكانيكي

·             صرفه جوئي زياد در مصرف انرژي

·             ثبت پارامترهايي نظير دسترسي به ميزان دماي پيرامون گياه، ميزان درصد آبياري، و رسم نمودارهاي آبياري و ارسال اطلاعات از طريق SMS اينترنت،    Voiceو ...

·             قابليت تجهيز به سيستم عيب ياب هوشمند و گويا.

·             بهره گيري از سيستم كمكي براي مواقع ضروري.

بررسي نمونه اجراشده :

از اين دستگاه چند نمونة صنعتي كاربردي ساخته شده است كه يكي از آن ها در دهكدة شانديز نصب گرديده و بالغ بر 40،000 درخت را تحت پوشش قرار داده است. در اين دهكده به منظور آبياري درختان از سيستم آبياري تحت فشار قطره اي استفاده ‌گرديده است. مصرف آب در اين مزرعه حدود 5،760،000 ليتر در ماه بود كه بايد خريداري مي شد. قيمت هر ليتر آب در اين منطقه تا رسيدن به مزرعه حدود 1 تومان برآورد گرديد كه با اين حساب ماهانه مبلغ 5،760،000 تومان بابت خريد آب پرداخت مي گرديد . سيستم M.I.C. اوايل سال 83 با صرف هزينه اي در حدود 31،000،000 تومان در اين مزرعه نصب گرديد. با بررسي هاي به عمل آمده مشاهده گرديد كه تقريبا" 60% در مصرف آب صرفه جوئي به عمل آمده است يعني مقدار مصرف آب كه 5،760،000 ليتر در ماه بوده به 2،470،000 ليتر در ماه كاهش يافته است . با اين حساب ماهانه مبلغ 2،760،000 تومان در خريد آب صرفه جوئي گرديد. با يك بررسي ساده و در نظر نگرفتن ساير مزاياي سيستم مثل عدم رويش علف هاي هرز، بالا رفتن كيفيت محصول و ... ، ماهانه 2،760،000 تومان در خريد آب صرفه جوئي به عمل آمد و عامل ذخيره سازي منابع زير زميني فراهم مي شود كه اين محاسبات ، هزينة پياده سازي سيستم را در كمتر از  12 ماه آبياري توجيه مي كند.