این راهنما فراتر از اصول اولیه است. ما پیشرفت های سخت افزاری فن آوری و مدیریت هم افزایی خاک را پوشش خواهیم داد. شما استراتژیهای آبیاری خاص محصول{2}}و قابلیت اقتصادی بلندمدت-این رویکرد پیشرفته را خواهید آموخت. این طرح شما برای تبدیل زمین بایر به دارایی سودآور و سودآور است.
چالش توضیح داده شد
شمشیر دو لبه-
غلظت بالای نمک در خاک "تنش اسمزی" ایجاد می کند. این امر باعث میشود که ریشههای گیاه نتوانند آب را از خاک بیرون بکشند، حتی زمانی که خاک مرطوب به نظر میرسد. خاک هایی با رسانایی الکتریکی بالا (EC) بالای 4 دسی زیمنس بر متر، به عنوان خاک های شور طبقه بندی می شوند. قلیایی بودن به سطوح بالای سدیم و pH بالا، اغلب بالای 8.5 اشاره دارد. این مقدار زیاد سدیم باعث تخریب ساختار خاک می شود. باعث پراکندگی ذرات خاک می شود.
نتیجه یک لایه متراکم و فشرده با هوادهی ضعیف و کاهش شدید نفوذ آب است. آب یا روی سطح جمع می شود یا به ناحیه ریشه نفوذ نمی کند.
عملکرد سیستم به خطر افتاده
یک سیستم آبیاری قطره ای استاندارد برای مقاومت در برابر این حمله شیمیایی طراحی نشده است. عواقب آن قابل پیش بینی و پرهزینه است.
1. گرفتگی امیتر:
گرفتگی قطره چکان در درجه اول ناشی از PH بالا و غلظت بالای نمک است که در آب رسوب کرده و رسوب تشکیل می دهد. تحقیقات آکادمی علوم چین نشان می دهد که اجزای اصلی مواد مسدود کننده کربنات کلسیم (CaCO3)، سیلیس (SiO2) و آلومینات منیزیم (MgAl2O4) هستند که مطابق با توصیف "رسوب نمک های کلسیم و منیزیم" است. مطالعه ای توسط آکادمی علوم کشاورزی سین کیانگ نشان می دهد که آب سخت کریستالیزاسیون کربنات را تسریع می کند و ارتباط مثبت بین غلظت کلسیم و سرعت گرفتگی را ثابت می کند. در محیطهای با pH بالا، یونهای کلسیم و منیزیم با یونهای کربنات ترکیب میشوند و رسوب تشکیل میدهند که منجر به مسدود شدن قطرهچکان میشود.
2. توزیع ناهموار آب:
در خاکهای همگن-با ساختار خوب، الگوی خیس شدن آبیاری قطرهای تقریباً یک «نیمکره یا نیمکره-بیضی» است که در اطراف قطره چکان قرار دارد. محتوای رطوبت در الگوی خیس شدن به تدریج از مرکز (در قطره چکان، با رطوبت اشباع 20٪) به سمت لبه های بیرونی کاهش می یابد و یک "پروفایل رطوبت مثلثی شکل" منظم را تشکیل می دهد، با لایه رسانا دارای رطوبت نزدیک به ظرفیت مزرعه (16٪). هنگامی که یک لایه فشرده به دلیل شور شدن در خاک وجود دارد، آب تمایل دارد از این مانع عبور کند و "کانال های جریان ترجیحی" را تشکیل دهد. این منجر به "توزیع نامنظم" الگوی خیس شدن در لایه 10-20 سانتی متری خاک می شود که برخی از مناطق به دلیل مسدود شدن کانال ها دچار آبگرفتگی می شوند و برخی دیگر خشک می مانند زیرا آب نمی تواند به آنها برسد.
3. تجمع نمک در ناحیه ریشه:
زهکشی ضعیف می تواند منجر به افزایش سطح آب زیرزمینی شود که به نوبه خود نمک ها را به سمت بالا به ناحیه ریشه هدایت می کند. هنگامی که سیستم زهکشی وجود نداشته باشد یا ناکارآمد باشد، آب آبیاری نمی تواند به موقع تخلیه شود و باعث می شود که سطح آب زیرزمینی در عمق کم کمتر از 2.5 متر باقی بماند. در این حالت نمک ها با آب های زیرزمینی از طریق مویینگی بالا می روند و در نهایت در ناحیه ریشه (0-60 سانتی متر) تجمع می یابند. علاوه بر این، زمانی که میانگین سالانه عمق آب زیرزمینی کمتر از 1.77 متر باشد (آستانه برای کنترل موثر نمک)، میزان متوسط نمک در ناحیه ریشه به طور قابل توجهی افزایش مییابد که مستقیماً ثابت میکند که «زهکشی ضعیف، با بالا بردن سطح آب زیرزمینی، «محرک» تجمع نمک در ناحیه ریشه میشود.
بهینه سازی سخت افزار شما
طراحی و انتخاب امیتر
انتخاب قطره چکان اولین و حیاتی ترین خط دفاعی در برابر خرابی سیستم در شرایط شور است. ما متوجه شده ایم که سه نوع قطره چکان عملکرد قابل توجهی بهتری را در این محیط های چالش برانگیز ارائه می دهند. مناسب بودن آنها به شدت شوری و طرح میدان خاص بستگی دارد.
|
نوع امیتر
|
مقاومت در برابر گرفتگی
|
قابلیت لیچینگ
|
بهترین حالت استفاده
|
|
مسیر جریان آشفته
|
خوب
|
متوسط
|
استفاده عمومی، شوری متوسط، انتخاب مقرون به صرفه-
|
|
فشار- جبران کننده (PC)
|
عالی
|
عالی
|
زمین شیب دار، جانبی طولانی، خروجی یکنواخت را تضمین می کند
|
|
شستشوی مداوم/خود تمیز کردن-
|
برتر
|
برتر
|
محیطهای{0}درخطر، شوری شدید، محصولات حیاتی
|
مواد سیستم آبیاری قطره ای شما نیز باید مقاوم باشد. لوله ها، اتصالات و خطوط قطره ای دائماً در معرض یک محیط شیمیایی خشن قرار دارند. برای راه اندازی قابل اعتماد، استفاده از یک محصول قوی مانندخط قطره ای نوار آبیاری سینوآهتعیین کننده است.
طرحبندی خط قطرهای استراتژیک
پارامترهای اصلی طرحبندی خط آبیاری قطرهای (میزان جریان قطره چکان، فاصله قطره چکان، فاصله نوار قطرهای) باید «بهطور خاص بر اساس بافت خاک، ویژگیهای نفوذ، و انواع محصول زمینهای شور-قلیایی طراحی شوند." به عنوان مثال، در خاکهای رسی-شور قلیایی با نفوذ آهسته، فاصله قطره چکانها باید کاهش یابد تا از تجمع موضعی آب که منجر به غلظت نمک میشود، جلوگیری شود. در خاکهای شنی شور-قلیایی با نفوذ سریعتر، فاصله نوار قطرهای باید بهینه شود تا از احتباس آب کافی اطمینان حاصل شود و یک منطقه مرطوب کم{4}}نمک مداوم تشکیل شود.
1. کاهش فاصله تنها راه برای تشکیل یک منطقه مرطوب مداوم است.
Wide-spacing emitters (e.g., spacing >16 اینچ، حدود 40 سانتی متر) لکه های خشک تجمع نمک را بین قطره چکان ها ایجاد می کند که می تواند از جوانه زنی بذر در مناطق خشک جلوگیری کند. مشخصات فنی آبیاری قطرهای برای زمینهای قلیایی نیمه خشک، سبک تا متوسط (DB22/T 3097-2020) بیشتر محدوده پارامترها را کمیت میکند: فاصله قطره چکانها باید 20 تا 30 سانتیمتر، فاصله نوار قطرهای 30 تا 20 سانتیمتر بر ثانیه و 30 تا 130 سانتیمتر باشد. این مقادیر برای اطمینان از همپوشانی مناطق مرطوب قطره چکانهای مجاور طراحی شدهاند و یک "منطقه مرطوب مداوم" را در امتداد ردیفهای محصول تشکیل میدهند و به طور موثر لکههای خشک را از بین میبرند. در همه انواع خاک، کاهش فاصله قطره چکانها راندمان حرکت جانبی آب را بهبود میبخشد. به عنوان مثال، در خاکهای شنی (که حرکت جانبی آب ضعیفی دارند)، کاهش فاصله قطره چکان از 50 سانتیمتر به 30 سانتیمتر میتواند محدوده مرطوبسازی جانبی را 20 تا 30 درصد افزایش دهد و یک منطقه مرطوب مداوم را تضمین کند. حتی در خاکهای رسی (که حرکت جانبی قویتری دارند)، کاهش فاصله قطره چکانها میتواند از «انباشت آب موضعی که منجر به غلظت نمک میشود» جلوگیری کند و یک منطقه مرطوبکننده یکنواختتر را تشکیل دهد. این کاملاً با توصیف سند اصلی از "منطقه مرطوب مداوم به جای نقاط منزوی" مطابقت دارد.
2. منطقه مرطوب مداوم پایه ای برای مناطق بافر کم نمک-، افزایش ایمنی ریشه است.
برای محصولاتی با کاشت متراکم مانند کاهو و سیر، که فاصله نهال ها فقط 10 تا 15 سانتی متر است، اگر فاصله قطره چکان ها از 30 سانتی متر بیشتر شود، برخی از ریشه ها در مناطق پر نمک خارج از منطقه مرطوب قرار می گیرند و باعث رشد نابرابر می شوند. با انتخاب فاصله قطره چکان که منطبق با فاصله نهال (10 تا 15 سانتی متر) باشد، همه ریشه ها در منطقه مرطوب مداوم نگه داشته می شوند و نمک از طریق آبیاری مداوم رقیق می شود و یک "منطقه بافر کم نمک- تشکیل می دهد." این منطقه حائل به تثبیت شوری خاک در زیر آستانه تحمل محصول کمک می کند (به عنوان مثال، برای محصولات حساس به نمک، آستانه 1~2 دسی زیمنس بر متر است)، حتی با آب آبیاری با شوری کم، از آسیب نمک جلوگیری می کند.
3. نوع خاک حداقل فاصله موثر را تعیین می کند، با خاک های شنی تر که به فاصله کمتری نیاز دارند.
· خاک های شنی:با نفوذ سریع آب و حرکت جانبی ضعیف، حداقل فاصله قطره چکان باید 20 تا 30 سانتی متر باشد. اگر فاصله بیش از 30 سانتی متر باشد، آب به سرعت به لایه های عمیق تر نشت می کند و نمی تواند یک منطقه مرطوب جانبی پیوسته تشکیل دهد و منجر به تجمع نمک در سطح می شود.
· خاکهای رسی:با نفوذ آهسته و حرکت جانبی قوی، فاصله قطره چکان می تواند کمی بیشتر باشد (30 تا 40 سانتی متر پیشنهاد می شود) اما باید کمتر از 1.5 برابر محدوده مرطوب جانبی یک قطره چکان منفرد باقی بماند (مثلاً اگر یک قطره چکان 40 سانتی متر از طرف جانبی خیس شود، فاصله باید کمتر یا مساوی 60 سانتی متر باشد) تا از لکه های خشک جلوگیری شود.
· خاک های لومی:بین این دو، فاصله بهینه قطره چکان 30 تا 35 سانتی متر است که هم منطقه مرطوب شدن مداوم را تضمین می کند و هم هزینه و کارایی را متعادل می کند.
این مکمل ذکر سند اصلی در مورد "انطباق پذیری خاک" است، جایی که باریک کردن فاصله قطره چکان باید با ویژگی های حرکت آب خاک هماهنگ باشد. خاک های شنی (معمول در زمین های شور-قلیایی) برای دستیابی به "منطقه خیساندن مداوم" که شرح داده شد، به فاصله کمتری نیاز دارند.
4. الگوهای کاشت محصول (متراکم/فضادار) ترکیب فاصله لوله جانبی و قطره چکان را تعیین کنید.
①محصولات متراکم (مانند کاهو، توت فرنگی، نهال):
فاصله لولههای جانبی باید با فاصله ردیفها مطابقت داشته باشد (مثلاً فاصله ردیفها 30 سانتیمتر=30 سانتیمتر فاصله جانبی لولهها)، با فاصله قطره چکان 10 تا 15 سانتیمتر (منطبق با فاصله نهال)، اطمینان حاصل شود که هر گیاه در منطقه مرطوب قرار دارد و یک "ناحیه کم نمک{{6} که کل سیستم ریشه را میپوشاند."
② محصولات کمیاب (مانند درختان، انگور):
فاصله لولههای جانبی میتواند وسیعتر باشد (50 تا 80 سانتیمتر)، اما فاصله قطرهچکانها همچنان باید به 20 تا 30 سانتیمتر کاهش یابد تا مناطق مرطوب مداوم در اطراف ریشهها ایجاد شود و از قرار گرفتن ریشه در مناطق پر نمک جلوگیری شود.
③محصولات دائمی (مانند درختان میوه):
کاهش فاصله قطره چکان تضمین می کند که "شستشوی مستمر ناحیه ریشه"، حفظ-ناحیه بافر نمک کم، حتی با آبیاری طولانی-، و از تجمع نمک در طول سالها جلوگیری می کند.
5. الزامات فاصله ویژه برای سیستم های آبیاری قطره ای زیرسطحی (SDI).
آبیاری قطره ای زیرسطحی (SDI)نیاز به فاصله قطره چکان کمتری نسبت به آبیاری قطره ای سطحی دارد زیرا آب برای رسیدن به ریشه باید به سمت بالا و جانبی حرکت کند. توصیه می شود فاصله قطره چکان 20 تا 25 سانتی متر باشد، با فاصله لوله های جانبی 50 تا 60 سانتی متر، که تضمین می کند "لایه های مرطوب کننده مداوم از زیر تشکیل شده اند" تا از قرار گرفتن ریشه های سطحی در مناطق خشک با شوری بالا جلوگیری شود. علاوه بر این، کاهش فاصله قطره چکان می تواند خطر از دست دادن محصول ناشی از گرفتگی قطره چکان را کاهش دهد.
استراتژی های هم افزایی خاک
کود دهی دقیق
سیستم آبیاری قطره ای وسیله ای عالی برای "کود دهی" است. این کاربرد دقیق کودها و اصلاحات خاک به طور مستقیم در ناحیه ریشه است. این یک ابزار قدرتمند برای مدیریت شیمی خاک است.
در خاک های قلیایی و pH بالا، می توانیم از کودهای شیمیایی برای استفاده از کودهای اسیدی استفاده کنیم. محصولاتی مانند سولفات آمونیوم یا اسید سولفوریک اوره، هنگامی که در دوزهای کنترل شده تزریق می شوند، می توانند pH را در مجاورت ساطع کننده کاهش دهند.
این اسیدی شدن موضعی باعث می شود ریزمغذی های ضروری مانند آهن و روی در دسترس گیاه قرار گیرند. این به جلوگیری از رسوب کربنات کلسیم که انتشارات را مسدود می کند، کمک می کند.
یک نکته احتیاط: همیشه قبل از مخلوط کردن کودها یا مواد شیمیایی مختلف در مخزن ذخیره خود یک آزمایش شیشه انجام دهید. برخی از ترکیبات می توانند واکنش نشان دهند و رسوب دهند و لجنی ایجاد کنند که فوراً کل سیستم آبیاری قطره ای شما را مسدود می کند.
ادغام اصلاحیههای Bio-
مرز بعدی در مدیریت خاک، استفاده از زیست شناسی مفید از طریق سیستم قطره ای است. این شامل تلقیحهای میکروبی و ترکیبات آلی مایع مانند اسیدهای هیومیک و فولویک است.
محصولات میکروبی حاوی باکتریهای مقاوم به نمک (هالوفیلها) میتوانند ناحیه ریشه را مستعمره کنند. آنها به گیاهان کمک می کنند تا با استرس اسمزی مقابله کنند. آنها ترکیباتی تولید می کنند که ساختار خاک را بهبود می بخشد و جذب مواد مغذی را افزایش می دهد.
اسیدهای هیومیک و فولویک کیلاتورهای طبیعی قوی هستند. هنگامی که تزریق می شوند، به یون های معدنی در خاک متصل می شوند.
این فرآیند دو مزیت کلیدی دارد. اول، مواد مغذی را برای جذب گیاه در دسترس تر می کند. دوم، از ایجاد سمیت نمکی یا تشکیل رسوب در سیستم آبیاری این مواد معدنی جلوگیری می کند. این نمونه بارز چگونگی بهبود روشهای آبیاری قطرهای با کار با بیولوژی خاک است، نه بر خلاف آن.
مدیریت اصلاحات شیمیایی
برای خاکهای شدیداً شور-سدیک یا قلیایی، ممکن است اصلاحات شیمیایی تهاجمیتری لازم باشد. سیستم آبیاری قطره ای امکان استفاده ایمن و کنترل شده را می دهد.
گچ (سولفات کلسیم) را می توان در خاک های نمکی-سدیک استفاده کرد. کلسیم موجود در گچ ساختار را جابجا می کند-و سدیم را از ذرات خاک از بین می برد. سپس این سدیم را می توان خارج کرد.در خاک های بسیار قلیایی، می توان از تزریق با دقت مدیریت شده اسید سولفوریک برای خنثی کردن کربنات های اضافی و کاهش pH کلی خاک استفاده کرد.
این نیاز به احتیاط شدید دارد. پمپ تزریق مقاوم در برابر اسید و اتصالات الزامی است. سیستم باید بلافاصله پس از اجرا با آب شیرین کاملا شسته شود تا از آسیب به خطوط قطره و قطره چکان ها جلوگیری شود. هنگام کار با اسیدها، همیشه پروتکل های ایمنی سختگیرانه را رعایت کنید.
برش{0}}مدیریت خاص
درک تحمل نمک
واکنش همه محصولات به شوری یکسان نیست. تحمل نمک با هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک (ECe) اندازه گیری می شود که در آن عملکرد شروع به کاهش می کند. ما محصولات را به عنوان متحمل، نسبتاً متحمل، نسبتاً حساس یا حساس طبقه بندی می کنیم.
جدول زیر، با داده های اقتباس شده از منابعی مانند فائو، یک دستورالعمل کلی برای محصولات معمولی ارائه می دهد.
|
سطح تحمل
|
محصولات زراعی
|
آستانه کاهش بازده (dS/m)
|
|
بردبار
|
جو، پنبه، چغندر قند، مارچوبه
|
8.0 - 10.0
|
|
نسبتاً متحمل
|
گوجه فرنگی، گندم، سورگوم، کلم بروکلی
|
4.0 - 6.0
|
|
نسبتا حساس
|
ذرت، یونجه، انگور، سیب زمینی
|
2.5 - 4.0
|
|
حساس
|
لوبیا، توت فرنگی، پیاز، کاهو
|
1.0 - 2.0
|
دو مفهوم برنامه ریزی پیشرفته برای موفقیت در خاک های شور حیاتی هستند: کسر شستشو و آبیاری پالس.
کسر شستشو (LF) مقدار اضافی آبی است که فراتر از مصرف مصرفی محصول استفاده می شود. این آب اضافی عمداً برای شستشوی نمک های انباشته شده به سمت پایین، از ناحیه ریشه استفاده می شود. LF بالاتر برای آب شور بیشتر یا محصولات حساس تر مورد نیاز است. یک قانون مفید این است که به ازای هر 1 دسی زیمنس بر متر افزایش EC آب آبیاری، LF خود را 5 درصد افزایش دهید.
آبیاری پالس تکنیکی است که در آن حجم کل آب روزانه را در چندین دوره کوتاه و مکرر به جای یک بار مصرف طولانی اعمال میکند. به عنوان مثال، به جای یک جلسه 60 دقیقه ای، ممکن است چهار پالس 15 دقیقه ای اعمال کنید.
این روش سطح رطوبت بالایی را در ناحیه ریشه مستقیم حفظ می کند. این باعث رقیق شدن غلظت نمک و کاهش استرس اسمزی گیاه می شود. همچنین تلفات نفوذ عمیق را به حداقل می رساند و از هر قطره آب حداکثر استفاده را می کند.
تضاد مطالعه موردی
بیایید استراتژی های دو محصول مختلف را با هم مقایسه کنیم.
برای یک محصول نسبتاً متحمل مانند گوجه فرنگی (آستانه ~ 4.0 دسی زیمنس بر متر)، تمرکز بر حفظ یک منطقه ریشه با شوری پایدار{1} در طول مراحل بحرانی رشد است. این شامل گلدهی و تشکیل میوه است. این امر شامل بخش قابل توجهی از آبشویی و آبیاری پالسی بالقوه برای جلوگیری از هرگونه تنش است.
برای یک محصول بسیار متحمل مانند پنبه (آستانه ~8.0 دسی زیمنس بر متر)، استراتژی می تواند بیشتر بر حفظ آب متمرکز شود. کسر آبشویی می تواند کمتر باشد. آبیاری را می توان برای مدیریت، به جای حذف کامل، شوری ناحیه ریشه، به ویژه در اواخر فصل رشد که گیاه حساسیت کمتری دارد، زمان بندی کرد.
نقشه راه بهره وری
موفقیت در زراعت خاکهای قلیایی{0}شور، یافتن یک گلوله جادویی نیست. این در مورد پیاده سازی یک سیستم مدیریت جامع و یکپارچه است. سیستم آبیاری قطره ای قلب این سیستم است. اما به تنهایی نمی تواند کار کند.
دگرگونی واقعی با ترکیب سه رکن مورد بحث به دست می آید:سخت افزار بهینه، مدیریت هم افزایی خاک، و استراتژی های خاص محصول{0}}.با پذیرش این رویکرد جامع، می توانید یک عملیات کشاورزی پایدار و بسیار پربار ایجاد کنید.