آبیاری هوشمند در گلخانه ها

با پیشرفت کشت گلخانه­ ای و تامین بخش زیادی از محصولات کشاورزی مورد نیاز جهان توسط گلخانه ­ها، توسعه و بهبود تجهیزات گلخانه ­ای و همچنین مکانیزه و هوشمند سازی بخش ­های مختلف کشت گلخانه ­ای به امر مهمی تبدیل شده است. آبیاری حیاتی­ترین بخش در پرورش گیاه به شمار می­ رود و یک سیستم آبیاری باید به گونه ­ای طراحی شود که مقدار آب مورد نیاز گیاه را به طور روزانه تامین کند.  میزان آب به به نوع محصول، شرایط اقلیمی و آب و هوایی، زمان کشت، نوع سیستم تهویه و گرمایش گلخانه­ ها و بستر کشت گیاه در گلخانه بستگی دارد. روش آبیاری در گلخانه تاثیر بسیاری در کیفیت محصول دارد. بنابراین انتخاب روش مناسب امری ضروری می­ باشد. آگاهی و دانش لازم در زمینه انتخاب روش آبیاری مناسب در گلخانه می­ تواند علاوه بر جلوگیری از ضرر رسانی، بازدهی و بهره ­وری را نیز بالا ببرد.

انواع روش های آبیاری در گلخانه

علاوه بر تعیین میزان آب آبیاری توجه به مواردی همچون بستر خاک خوب با زهکشی مناسب، انجام آبیاری کامل در بازه زمانی مناسب، پیش از قرار گرفتن گیاه تحت تنش و… حیاتی می باشد. در ذیل روش ­های معمول آبیاری در گلخانه­ ها را بررسی می کنیم:

آبیاری سنتی (Hand watering)

قدیمی ­ترین روش آبیاری که به صورت دستی و با لوله آب انجام می گرفته است. با توجه به پیشرفت­ های علمی در زمینه آبیاری و کشت گلخانه ­ای، این روش  امروزه روش نامتعارف و غیر اقتصادی محسوب می ­شود. عدم آبیاری یکنواخت، از هم پاشیدگی خاک توسط فشار آب و زمان بر بودن از جمله معایب اصلی این روش است. از این رو این روش به روشی غیر مرسوم تبدیل شده است.

• آبیاری محیطی (Perimeter Watering)

این روش آبیاری برای گلخانه‌های باغچه‌ای با بستر ثابت قابل استفاده است. در این سیستم آبیاری عموما از لوله لی‌فلت و یا لوله‎‌های پلی اتیلن و نازل‌های پلاستیکی استفاده می‌شود، که نازل‌های پلاستیکی آب را بر روی سطح خاک، زیر شاخه و برگ‌ها اسپری می‌کنند. نازل‌ها در این روش از نایلون و یا پلاستیک سخت ساخته شده­ اند. به منظور لزوم انعطاف لوله ها و سخت بودن لوله های پلی اتیلن از لوله های پی وی سی انعطاف پذیر نیز می­ توان به جای آن استفاده کرد.

• آبیاری مه پاشی(Boom watering)

این نوع آبیاری شامل یک سری لوله اصلی است که در سقف گلخانه کارگذاری می شود و تعدادی نازل برروی این لوله ها تعبیه شده است که آب، کود و سایر مواد مورد نیاز را برروی گیاه می ­پاشند. این روش برای کاهش درجه حرارت و تامین رطوبت مورد نیاز گلخانه و همچنین تکثیر قلمه مناسب می ­باشد.

• آبیاری از بالا، سقفی یا آبشاری (Overhead sprinkler)

در گلخانه هایی با گونه گیاهی یکسان، آبیاری به صورت سقفی و از بالا روش مناسبی است. در این روش سری­ های آبپاش به لوله­ های آب در بالای گلخانه متصل می­ شوند و آبپاشی به صورت مه پاش در تمام سطح گلخانه ایجاد رخ می ­دهد. این روش به دلیل اینکه که آب پاش ها سطح قابل توجهی را در مدت کوتاهی آبیاری می کنند،  برای گلخانه های بزرگ مفیدتر است. یکی از مشکلات عمده ی این روش هدر رفت آب می­ باشد. در این روش رطوبت به پیاده رو­ها و سایر نقاط فاقد پوشش گیاهی راه می ­یابد که منجر به هدر رفت آب می­ شود.

• آبیاری قطره ای (Drip irrigation)

روش آبیاری قطره‌ای روشی بسیار کارآمد است که در آن، آب در فواصل مکرر و قابل تنظیم از طریق قطره چکان­ ها که در امتداد مسیر لترال قرار دارند، به گیاه منتقل می‌شود. سیستم آبیاری قطره‌ای به عنوان بخش کامل و اساسی در طرح جامع آبیاری مورد استفاده قرار می‌گیرد و این روش به عنوان کامل‌ترین و بهترین روش برای آبیاری و انتقال یکنواخت کود و مواد مغذی به گیاه شناخته می‌شود. یکی از معایبی که به روش آبیاری قطره‌ای وارد می‌شود، هزینه نسبتا بالای این روش نسبت به سایر روش‌هاست. اما در دنیای پیشرفته امروز وجود یک سیستم هماهنگ کننده و تنظیم کننده مکانیزم آبیاری در گلخانه­ ها به شدت مورد نیاز است. یک سیستم آبیاری هوشمند می­ تواند نقش مهمی در صرفه جویی مصرف آب و افزایش کارایی روش آبیاری داشته باشد. با توجه به وضعیت فعلی بحران آب در کشور و این نکته که تقریبا ۸۰ درصد از هدر رفت آب در بخش کشاورزی است، استفاده از راه حل های هوشمندسازی می تواند یک راه حل مطمئن و مطلوب برای خارج شدن از بحران آب و مدیریت مناسبی در این زمینه باشد.

مزایای  سیستم های آبیاری هوشمند

سنجش میزان رطوبت و تعیین زمان آبیاری

-تنظیم دبی و فشار در نقاط مختلف

-صرفه جویی در مصرف آب

-تنظیم قطع و وصل جریان

– صرفه جویی دربکارگیری نیروی انسانی

– مدیریت درست و هوشمند آب در آبیاری مزرعه در زمان های کم آبی

– استعلام دما و رطوبت محیط و خاک از راه دور و تشخیص اینکه چه زمان­ هایی نیاز گیاه به آب جدی است

مهمترین مزایای هوشمند سازی سامانه های آبیاری این است که به دلیل ثبت همزمان اطلاعات به همراه آبیاری سبب می­ شود تا اطلاعات و کارنامه دقیقی از مزرعه و گلخانه در دسترس باشد از این رو این عمل منجر خواهد شد تا زمینه های تحقیقاتی و پژوهشی در چنین محیطی فراهم آید .

عوامل موثر بر آبیاری هوشمند در گلخانه ها

داده­ های اقلیمی و هواشناسی چند ساله شامل بارندگی، رطوبت، سرعت باد (که برای تعیین نیاز آبیاری اهمیت دارد)، اطلاعات خاک، اطلاعات کشت، میزان آب در دسترس، اطلاعات گیاهی ارتفاع گیاه مراحل حساس به تنش آبی، ضرایب حساسیت به شوری و کم آبی ، حساسیت به کاتیون ها وآنیون های مختلف  و… از جمله عوامل مهم تاثیرگذار بر این سیستم هاست.

داده های مورد نیاز جهت طراحی سیستم های هوشمند به شرح زیر است:

-بافت و ساختمان خاک، عمق خاک، نقاط پتانسیلی خاک

-ظرفیت زراعی، وزن مخصوص منحنی رطوبت خاک در آبیاری هوشمند،  نقطه پژمردگی و حد اشباع قابل استخراج توسط گیاه، شوری و سدیمی بودن خاک

-ظرفیت نگهداری آب در خاک، نفوذپذیری و شماره منحنی نفوذ و محل خروجی زه آب

-دادهای مربوط به آب شامل دبی جریان آب و تغییرات احتمالی آن، شوری آب، فاصله منبع آب تا زمین، درجه تناسب آب با گیاهانی که در طرح وجود دارند،حقابه ها و مسایل قانونی و حقوقی آب

-نقشه­های توپوگرافی زمین، نقشه ­های موقعیت، راه­ها، موارد ترجیحی زراع و وضعیت مالی او و سایر عوامل فیزیکی که به نحوه­ی در اجرا آبیاری هوشمند موثر است از جمله عواملی است که در طراحی سیستم هوشمند به آن توجه می­ شود

در یک سیستم آبیاری هوشمند بخش ­هایی چون سنسور رطوبت خاک، سنسور سنجش سرعت و جهت باد، سنسور تبخیر تعرق، شیرهای برقی و سیستم نرم افزاری تعبیه شده است. در سیستم کاملا هوشمند تمام پروسه شروع آبیاری، سنجش رطوبت و اتمام آبیاری توسط خود سیستم انجام می ­شود و اختیار لازم برای آبیاری و مدیریت مزرعه به خود سیستم واگذار شده است. در این روش با کار گذاشتن سنسورهای رطوبت خاک و باد و تبخیر و تعرق، سیستم، مزرعه را پایش کرده و بهترین شرایط را برای آبیاری انتخاب می­ نماید. در زیر شمایی کلی از یک سیستم آبیاری هوشمند را مشاهده می ­کنید.

بهبود بهره ­وری آبیاری می­ تواند تا حد زیادی به کاهش هزینه­ های تولید در کشاورزی، ساخت صنعت رقابتی­ تر و پایدار کمک کند. بهره ­وری از طریق آبیاری مناسب اراضی کشاورزی به طور متوسط می ­تواند در حفظ و افزایش کیفیت خاک ودر نتیجه به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی کمک به سزایی بکند. با پیشرفت فن­آوری و با ساخت سنسورهای پیشرفته آب و خاک می­ توان بر عملکرد کارآمد و اتوماتیک سیستم­ های آبیاری نظارت صحیحی داشت. آبیاری اتوماتیک مبتنی بر سنسور آب و خاک باعث بهینه شدن آبیاری در منطقه ریشه گیاه شده و به دنبال آن رشد سریع گیاه را نیز به دنبال دارد. از مزایای دیگر این تکنیک ­های آبیاری هوشمند راحتی و آسان بودن آن می ­باشد. این سیستم سازگار با نیاز های گیاه و درخت بوده و مقدار آب مورد نیاز برای آبیاری به شرایط آب و هوا در طول فصل و شرایط خود گیاه بستگی دارد. این طرح نه تنها مدیریت درستی بر منابع آب و خاک دارد بلکه به صرفه جویی قابل توجه منابع آب در مقایسه با آبیاری سنتی منجرخواهد شد. بنابراین با وجود در نظر گرفتن مزایا، هزینه اولیه برای ارتقا سیستم گلخانه و مکانیزه کردن آن می­ تواند بازده مناسب اقتصادی نیز به همراه داشته باشد. آبیاری هوشمند  فقط منحصر به گلخانه نیست و با به کاربردن یک سیستم مکانیزه در مزارع می­ توان از مزایای آن بهره برد.