آبیاری نوین برای کشاورزی مقاوم به خشکسالی

به گزارش صدای ایران، در مواجهه با بحران آب و تغییرات اقلیمی شدید، نظام کشاورزی سنتی ایران نیازمند تحول اساسی در فناوری آبیاری است. آبیاری زیرسطحی با لوله‌های تراوا، طرحی است که با کاشت لوله‌های سفالی یا پلی‌اتیلن منفذدار زیر سطح خاک، آب را مستقیماً به منطقه ریشه گیاه می‌رساند.

 این شیوه، تبخیر سطحی را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد و بهره‌وری آب را تا نرخ 85 الی 95 درصد ارتقا می‌بخشد. در ایران که بسیاری از حوزه‌ها با کمبود شدید آب مواجه هستند، انتقال به این فناوری به معنای کاهش فشار بر منابع زیرزمینی، بهبود کیفیت محصول، و افزایش امنیت غذایی است. علاوه بر این، لوله‌های سفالی تراوا ــ نوعی سیستم سنتی مدرن‌شده ــ با هزینه پایین‌تر، دوام بیشتر و قابلیت استفاده در مزارع کوچک کاربرد دارند. با وجود چالش‌هایی در زمینه نصب، نگهداری و انسداد، این روش در کشورهای توسعه‌یافته و در حال توسعه تجربه موفقی دارد و برای ایران نیز قابل بومی‌سازی است.

معرفی و اصول کلی فناوری

آبیاری زیرسطحی با لوله‌های تراوا شامل نصب لوله‌هایی از جنس سفال متخلخل یا پلی‌اتیلن منفذدار در عمق حدود 20 تا 30 سانتی‌متر زیر خاک است. این لوله‌ها به‌صورت مداوم یا دوره‌ای آب را از منبع تأمین به منطقه ریشه تزریق می‌کنند. بر خلاف آبیاری قطره‌ای سطحی، روش تراوا مبتنی بر انتشار مویرگی است: آب از طریق دیواره‌های منافذ به خاک نفوذ می‌کند و منطقه ریشه را مرطوب حفظ می‌کند.

این تکنیک تبخیر سطحی را حذف می‌کند، تماس سطح خاک با آب را محدود می‌سازد و از بیماری‌های گیاهی مرتبط با خیس‌خوردگی سطح خاک می‌کاهد. انواع مختلف سیستم شامل لوله‌های سفالی قدیمی، سیستم SICE (Subsurface Irrigation with Ceramic Emitters) در چین و SLECI (Self‑Regulating Low‑Energy Clay Irrigation) در اروپا هستند که دارای ویژگی خودتنظیم دبی جریان بر اساس نیاز گیاه‌اند.

ضرورت‌ها، مزیت‌ها و ظرفیت‌ها

ضرورت اصلی این فناوری، صرفه‌جویی چشمگیر در منابع آب است؛ کشاورزانی که در مناطق خشک فعالیت می‌کنند، مصرف فعلی را با تبخیر سطحی و نشست زیاد تجربه می‌کنند. لوله‌های تراوا با انتقال مستقیم آب به ریشه، مصرف را کاهش داده و عملکرد را افزایش می‌دهند. پژوهش‌ها در کشورهای ترکیه، کنیا و ساحل عاج نشان داده‌اند که آبیاری زیرسطحی بازده محصولات را بالا برده و آلودگی غیرمستقیم یا پاتوژن‌های خاک را کاهش داده است. این فناوری ظرفیت استفاده از آب‌های کم‌کیفیت یا پساب فرآوری‌شده را نیز دارد ــ زیرا آب از طریق دیواره‌های تراوا تصفیه طبیعی می‌شود و تماس مستقیم با سطح گیاه ندارد. مشکلاتی مانند مصرف بی‌رویه، تبخیر بالا، آلودگی خاک و شیوع بیماری‌های سطحی کاهش می‌یابد؛ همچنین این روش با فناوری‌های ساده بومی و تراز پایین بهره‌بردار قابل تطبیق و اجرای ابتدایی است.

نسبت به آبیاری سطحی یا قطره‌ای سطحی، سیستم تراوا مزایای کلیدی دارد: کاهش تبخیر سطحی، جلوگیری از فرسایش خاک، کاهش رشد علف‌های هرز، کاهش بیماری‌های سطحی، بهبود uniformity مصرف آب، استفاده مؤثر آب و کود (fertigation)، کاهش نیروی کار و قابلیت حفاری روی مزرعه حتی هنگام آبیاری. بهره‌وری آبیاری می‌تواند به 95 درصد برسد، در حالی که این رقم در آبیاری سنتی حدود 40 تا 60 درصد است.

اجزای اصلی سیستم

سیستم شامل: (الف) لوله تراوا که یا سفالی بدون لعاب و یا پلی‌اتیلن منافذدار است؛ (ب) شبکه تغذیه برای تأمین منبع آب به آن ــ شامل پمپ یا گرانش؛ (ج) فیلترهای دقیق برای جلوگیری از گرفتگی منافذ؛ (د) اتصالات فشارسنج و تنظیم دبی برای تضمین جریان یکنواخت؛ (ه) ابزار نظارت دوره‌ای بر گرفتگی، جریان و توزیع رطوبت؛ (و) طراحی دقیق عمق و فاصله لوله‌ها براساس نوع خاک، محصول و شرایط اقلیمی. پژوهش‌های کلاسیک توسعه لوله تراوا در دهه 1970 تا 1980 آغاز شد و اصول توزیع آب از نقطه منافذ زیرسطحی مدل‌سازی شده است.

فرآیند کلی انجام

نخست، تحلیل خاک و اقلیم انجام می‌شود تا عمق و فاصله لوله‌ها تعیین شوند. لوله‌های تراوا در گودال یا کانال‌هایی با فاصله مناسب قرار گرفته و به شبکه تغذیه متصل می‌شوند. پس از نصب، فیلترهای مناسب نصب و آب با فشار کنترل‌شده وارد سیستم می‌شود. آب از طریق منافذ به منطقه ریشه منتظر و جریان می‌یابد. بهره‌برداران باید گرفتگی لوله یا انسداد را با شست‌وشو یا تزریق اسید کنترل کنند. همچنین اندازه‌گیری رطوبت خاک و بررسی وضعیت محصول باید دوره‌ای انجام شود. این فرآیند شامل آموزش کارگران، نگهداری دوره‌ای و بازبینی ابزار فنی است تا طول عمر سیستم و عملکرد بهینه حفظ شود.

انواع کاربردها

این فناوری در کاربردهای متنوعی قابل استفاده است: (الف) سبزی‌کاری و میوه‌کاری با آب محدود؛ (ب) مزارع کوچک خانوادگی که امکان نصب ساده لوله سفالی دارند؛ (ج) مناطق با خاک‌های شنی یا لومی؛ (د) کشاورزی پساب‌محور با کیفیت پایین‌تر آب؛ (ه) مزارع گلخانه‌ای یا باغات مدرن؛ (و) سیستم‌های خودتنظیم در اروپا که مصرف انرژی پایین و خودتنظیم جریان را تضمین می‌کنند. قابلیت تطبیق با گیاهان مختلف مانند کاهو، گوجه، لوبیا، مرکبات و محصولات دیم نیز وجود دارد. این روش به‌صورت ویژه برای مناطق کم‌آب قابل توصیه است.  

چالش‌ها و محدودیت‌ها

چالش‌ها شامل: هزینه نصب اولیه بالا و نیاز به نیروی ماهر؛ خطر انسداد منافذ بخصوص توسط ذرات آهن یا رسوبات، نیاز به فیلترهای پیشرفته و شست‌وشوی دوره‌ای؛ آسیب‌ به لوله توسط جوندگان در برخی خاک‌ها؛ دشواری نصب در زمین‌های سنگلاخی؛ محدودیت در خاک‌های با نفوذپذیری بسیار بالا یا بسیار پایین؛ نیاز به آموزش و استانداردسازی؛ و دشواری اسکیل‌پذیری در مزارع بزرگ است.

استانداردها و دستورالعمل‌های بین‌المللی

اگرچه استاندارد خاصی برای آبیاری تراوا در سازمان‌های جهانی هنوز تدوین نشده، اما دستورالعمل کلی برای SDI توسط FAO، IWMI و ISO مربوط به آبیاری قطره‌ای زیرسطحی وجود دارد. این استانداردها توصیه به استفاده از فیلتراسیون مناسب، تعیین فاصله لوله‌ها بر اساس خاک، استفاده از تنظیم‌کننده فشار، و رصد دوره‌ای کیفیت می‌کنند. همچنین استانداردهای مربوط به سازگاری لوله‌های سرامیکی و پلاستیکی در زمینه عمر مفید، نرخ نفوذ و مقاومت مکانیکی تعریف شده‌اند، که باید در طراحی پروژه لحاظ شوند.

پیشرفت‌های نوین

اخیراً سیستم‌هایی مثل SICE و SLECI معرفی شده‌اند که سیستم سرامیکی خودتنظیم جریان هستند و نیاز به مانیتورینگ مکرر را کاهش می‌دهند. همچنین استفاده از حسگرهای رطوبتی و سیستم‌های کنترل خودکار مبتنی بر IoT امکان مدیریت بهینه مصرف و پایش مداوم را فراهم کرده‌اند. طراحی لوله‌های مقاوم در برابر انسداد، استفاده از ترکیبات ضدجلبک و قابلیت شست‌وشوی اتوماتیک نیز توسعه‌یافته‌اند.

آینده‌شناسی و توصیه‌ها

برای ایران پیشنهاد می‌شود پروژه‌های پایلوت در مناطقی با خاک‌های لومی و شن‌دار و دسترسی محدود به آب آغاز شود. با ترکیب لوله‌های تراوا سنتی و سیستم‌های خودتنظیم مدرن، می‌توان مدل بومی‌سازی شده‌ای طراحی کرد. آموزش کشاورزان، ایجاد شبکه آموزشی محلی، و توسعه صنایع تولید لوله‌های سفالی محلی اهمیت دارد. همچنین سیاست‌های تشویقی دولت برای تأمین مالی نصب و پوشش بیمه‌ای خطر انسداد باید مدنظر باشد. در افق ده‌ساله، با توسعه مراکز تولید لوله تراوا داخلی و استانداردسازی، این فناوری می‌تواند به یک ابزار کلیدی در اقتصاد کشاورزی و سازگاری با خشکسالی تبدیل شود.

جمع‌بندی

آبیاری زیرسطحی با لوله‌های تراوا ــ چه سفالی سنتی، چه پلی‌اتیلن منفذدار و چه سیستم‌های سرامیکی هوشمند ــ یک راهکار علمی و کاربردی برای مواجهه با بحران کم‌آبی است. این فناوری با افزایش بازده مصرف، کاهش تبخیر، جلوگیری از بیماری گیاهی و ارتقای عملکرد محصول، ظرفیت تبدیل شدن به ابزار راهبردی در کشاورزی ایران را دارد. با وجود چالش‌هایی در نصب، نگهداری و هزینه اولیه، پتانسیل صرفه‌جویی و پایداری بلندمدت بسیار بالاست. با مشارکت کشاورزان، مراکز تحقیقاتی و نهادهای حمایت‌کننده می‌توان این روش را بومی‌سازی، استانداردسازی و در کشور گسترش داد تا کشاورزی ایران جایگاه کم‌آب و پایدار خود را بیابد.