.8الــري الدقيـــق جينكارلو باربيريا Giancarlo Barbieriو البينو ماججيو Albino Maggio قسم الهندسة الزراعية والمحاصيل ،جامعة نابلس فيدر يكو ،2إيطاليا
نظم وطرق الري الدقيق يعطي هذا القسم نظرة عامة عن نظم الري الدقيق المستخدمة لمحاصيل الزراعة المحمية .فيعرض وصف للمكونات الرئيسية ،المعلومات األساسية المطلوبة لإلدارة المناسبة والمبادئ التوجيهية العملية للتعامل مع معظم القضايا المشتركة التي ربما يحتاج المزارعين إلي معالجتها .يشير المصطلح "الري الدقيق" إلي ذلك النظم التي تعمل عند معدالت تدفق منخفضة وضغوط منخفضة (< 2 -5.1بار) وتعطي توزيع موضعي ،عادتا علي مقربة من النبات أو المجاميع الجذرية .المكونات الرئيسية لنظم الري الدقيق هي:
مضخة
نظام مرشحات
صمامات التحكم
نظام توزيع -
خطوط رئيسية ،مصنوعة من PVCأو بولي إثيلين ( )PEلنقل المياه من المصدر إلي الخطوط تحت الرئيسية
-
تحت الرئيسية ( PVCأو ) PEلتوصيل المياه إلي خطوط التنقيط
-
خطوط التنقيط ،مصنوع معظمها من ( LDEPبولي إثيلين منخفض الكثافة) ،موضوعة علي طول خطوط المحصول والتي عليها تكون البواعث متصلة
-
أجهزة انبعاث التي يتم توصيل المياه عند منطقة الجذور للنبات عبر التنقيط ،التفتاف والرش الدقيق (يمكن أن تكون هذه من أنواع مختلفة ،مناسبة لخدمة واحد أو أكثر من النباتات)
تشتمل نظم الري الدقيق علي المميزات التالية:
مستوي عالي لكفاءة الري (انخفاض مخاطر جريان المياه)
توزيع أحجام صغيرة عبر وقت طويل للري
إمكانية الري أثناء الساعات عالية الحرارة
انخفاض مخاطر نمو الحشائش
انخفاض مخاطر لإلصابة بالمسببات المرضية بسبب انخفاض رطوبة الهواء المتولدة عن هذه النظم (عالوة علي ذلك ،تعمل المساحة المبللة الصغيرة نتيجة عدم وجود رش لنوع الري الدقيق علي الحد من نمو الحشائش ،وبالتبعية اإلصابة باألمراض)
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
غياب اندماج التربة
ضغوط تشغيلية منخفضة مع انخفاض بالتالي في تكاليف الطاقة
إمكانية تبني التسميد عبر الري
542
يعتبر انسداد الفتحات المشكلة األكثر تكرار مع هذه النظم .هذا هو السبب في أنه لمن الضروري اشتماال دائما جهاز تصفية المنبع لخط التوزيع. اعتمادا علي نوع التركيب ،تنقسم البواعث إلي نوعين:
نقاطات علي الخط موضوعة علي خط البولي ايثيلين نقال للمياه علي طول خطوط المحصول .يمكن إدخالها بسهولة علي مواسير البولي ايثيلين باقطار مختلفة مما يسمح بمرونة تشغيلية جيدة (يمكن ضبط عدد ومسافات البواعث لتناسب مسافات النبات لمعظم خطوط المحاصيل) .يمكن إما تعليق خطوط التنقيط أو وضعها علي سطح التربة.
نقاطات في الخط موضوعة علي طول الماسورة .فهي تعتبر جزء مكمل لماسورة البولي ايثيلين .يعتبر هذا النوع من النقاط أكثر مقاومة النسداد البواعث؛ إنه مناسب للوضع علي األرض علي طول المحصول أو تحت المهاد.
يمكن تقسيم نظم الري الدقيق إلي ستة أقسام:
نظم بخطوط تنقيط (ضغط التشغيل 2.5 -5.1 :بار؛ معدالت تدفق 4 -5.1لتر/ساعة).
نظم بنقاطات (ضغط التشغيل 4 -5 :بار؛ معدالت تدفق 25 -2لتر/ساعة).
نظم ببواعث (ضغط التشغيل 3 -5 :بار؛ معدالت تدفق 35 -6لتر/ساعة).
نظم بأنابيب شعرية (ضغط التشغيل 2.1 -5 :بار؛ معدالت تدفق 0 -5.0لتر/ساعة).
نظم برشاشات دقيقة/أدق.
ري بالتنقيط تحت السطحي.
نظم بخطوط تنقيط يشمل هذا القسم خراطيم المياه المثقبة الشائعة ،مكونة من أنبوية رفيعة من البولي ايثيلين (عادتا 5.2 -5.51مم) بثقوب عند مسافة ثابتة .ال يوجد باألنابيب المثقبة نظام تحكم لمعل التدفق و ،لهذا ،فهي ألتضمن تجانس التوزيع ،التي تميل أن تكون متفاوتة بدرجة كبيرة نظرا لالنسداد المتكرر للثقوب. تنقسم خطوط التنقيط الحقيقة (حيث يوجد تحكم في تدفق المياه) إلي خطوط تنقيط خفيفة و خطوط بنقاط .تستخدم غالبا خطوط تنقيط خفيفة ،للمحاصيل السنوية المنزرعة في خطوط ،المجهزة بالبواعث التي تسمح بتوزيع متجانس للمياه، شكرا لنظام مدمج به تيه الذي يقلل كل من الضغط وسرعة المياه .خطوط تنقيط بالنقاط ،شكرا للسمك األكبر لألنبوبة، تظل مدة أطول ،تعطي ري أكثر تجانسا وتكون مناسبة للمحاصيل طويلة األمد .يوجد أيضا نظم لخطوط التنقيط بنقاطات ذاتية التعويض ،التي تستخدم لألرض المنحدرة أو للمسافات الطويلة جدا .في هذه الحاالت ،سوف يوجد اختالفات واضحة بين الضغط عند البداية وعند نهاية خط التنقيط ،مؤثرا علي معدل التدفق للنقاطات الفردية .تحافظ النقاطات ذاتية التعويض معدالت تدفق ثابتة عند ضغوط مختلفة و يمكن العمل بكفاءة تحت هذه الظروف .أعطيت خاصية التعويض الذاتي بواسطة غشاء من مواد بالستيكية عالية المرونة التي ،التمست بواسطة ضغط المياه،
543
.8الــري الدقيـــق
ومشوهة .التمدد أو االنكماش الحادث لقطاع ناتج الباعث يثبت تدفق المياه .يوجد أيضا عديد من النقاطات ذاتية التعويض التي لها ميكانيكية غسيل (مقاومة لالنسداد) للتيه .تكون المبدأ التشغيلي لميكانيكية الغسيل الذاتية هي أن تصل إلي حوالي 5.0 -5.1بار ،ال يتشوه الغشاء مسببا تدفق مضطرب في األنبوبة (أعلي من معدل التدفق المسمي) قادر علي إزالة الجزيئات التي يمكن أن تتراكم داخل النقاط. نظم بنقاطات تتكون هذه النظم من أنابيب بولي إثيلين منخفض الكثافة (قطر 21-56مم) التي يتم إدخال النقاطات عند مسافة مناسبة طبقا متطلبات المحصول .يمكن استخدام نقاطات من نوع الزر أو نوع السهم. تشمل نقاطات من نوع الزر علي تيه معين (وصفت أعلي) ،سامحا بتجانس معين للتدفق بصرف النظر عن التغيرات في ضغط التشغيل (شكل رقم .)5يمكن وضع هذه النقاطات إما مباشرتا علي الخط (توصيل المياه للنباتات عبر أنبوبة رفيعة من البولي إثيلين) أو عند نهاية جدائل قصيرة مدخلة علي الخطوط الرئيسية .عالوة علي ذلك ،يوجد اشتقاقات معينة التي تسمح لبواعث مفردة متصلة مباشرتا علي أنبوبة من البولي إثيلين للحصول علي مخرجات متعددة (حتى ثمانية) ،وبالتالي تقليل تكاليف نظام الري ككل. يوجد نوع معين من النقاط مقاوم للصرف ( CNLتعويض أي تسرب) .في هذه الحالة ،يكون النقاط مجهز بغشاء معين الذي يمنع تسرب المياه تماما عندما يسقط الضغط تحت القيمة المحددة مسبقا ( 5 -5.3بار ،اعتمادا علي النموذج) ،منعا تفريغ الخط.هذا يمكن أن يعتبر ميزة للمحاصيل بدون تربة ،الذي يتطلب ريات قصيرة ومتعددة .في هذه الحالة ،يوجد مخاطرة اإلمداد الزائد للمياه في األجزاء النهائية من الخط لتفريغ الخط نفسة. نظم ببواعث متقطعة تتصف هذه النظم بمعدالت تدفق وحدوي عالي ( 35 -6لتر/ساعة ،مع ضغوط تشغيل من 3-5بار) .المميزات الرئيسية لهذه النظم هي انخفض معدل اإلصابة باالنسداد ،كنتيجة لمعدل تدفق التشغيل األعلى ،السطح المبلل األكبر شكل رقم 1 تباين معدل تصرف أنواع مختلفة من المنقطات أنبوب شعري
معدل التصرف(لتر/ساعة)
البيرنث معوض للضغط بالغطاء
الضغط (بار) إنكروتشي و ريكو( 2004 ،مقتبس)
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
544
مقارنة مع نظم بنقاطات كالسيكية .تسمح هذه الصفات بصفة عامة بنمو أكثر تجانسا للمجاميع الجذرية. نظم بأنابيب شعرية أصبحت هذه النظم واسعة االنتشار نظرا لتكاليفها المنخفضة وإمكانية التجميع األولي للخطوط بواسطة المصنع ،مع توفير ملحوظ في العمالة. يتكون هذا النظام من أنبوبة بولي اثيلين ذات قطر قدرة 21 -25مم، والتي عليها يتم إدخال أنابيب شعرية ذات قطر داخلي قدرة 5.1-5.1مم بطول مناسب لتصل لوجهة صرفها .في هذه الحاالت ،لضغط معين، يكون معدل التدفق جزء من القطر لألنابيب الشعرية مباشرتا و تتناسب
لوحة رقم 1
طماطم تروى بمنقطات ذات حربة مغروسة بوسائد البيت
عكسيا مع طوله .يوضح شكل رقم 2نطاقات نموذجية في دالة هذان المعلمين .يكون النظام مجهزا بقضبان يتم توصيلها عند نهاية األنابيب الشعرية لتسمح بوضع مناسب قريب لجذور النبات .علي الرغم من أن هذا النوع من النظام اقتصاديا ،فإنه ال يعطي توزع متجانس للمياه بسبب فقد الضغط علي طول الخط .ولذلك يجب تجنب الخطوط ذات نقاط التنقيط العديدة .مع هذا النوع ،من المستحسن دائما استخدام نظم ري برأسين في دائرة كهربائية مغلقة لكي تعطي ماء تحت ضغط لكلتا النهايتين للخط الرئيسي مع أنابيب شعرية .في هذه الطريقة يكون انحدار الضغط علي طول الخط الحد األدني. نظم برشاشات صغيرة/أصغر نظم الرشاشات الصغيرة لها بعض المميزات لكل من نظم الري بالتنقيط والرش. تقسم الرشاشات تقليديا كالتالي:
رشاشات صغيرة (معدل التدفق 515 -35لتر/ساعة)
رشاشات أصغر (معدل التدفق 315 -515لتر/ساعة)
تتطلب الرشاشات ضغوط تشغيلية حوالي 2 -5.1بار ولها ثقوب انبعاث معايرة بين 5.0و 2.3مم .ولذلك ،يكون معدالت التدفق أعلي بدرجة كبيرة عن التي تستخدم مع النقاطات و معدل الترشيح (علي سبيل المثال ،المعدل الذي عنده تكون التربة قادرة علي امتصاص ماء الري) يكون أقل بدرجة قليلة .أيضا يمكن أن تكون الرشاشات نوع قياسي أو تعويض ذاتي ،مع نفس المواصفات كما تم وصفه للنقاطات. يمكن تقسيم هذه النظم كما يلي:
ديناميكي ،إذا ما كانت لها أجزاء يمكنها التحرك أثناء الري (أيضا تسمي رشاشات صغيرة أو رشاشات أصغر ،بناءا علي معدالت التدفق) تعطي مساحة مبللة دائرية مع نصف قطر أكبر من نظم أخري.
ثابت (ال توجد أجزاء متحركة) ،عرفت أيضا كبخاخات ،قادرة علي اعطاء مساحات مبللة إلشكال مختلفة (دائري ،شبه دائري ،قطاعات).
541
.8الــري الدقيـــق
شكل رقم 2 معدل تصرف عند كل موضع تنقيط (عند ضغط ثابت 1.4بار) حسب طول األنبوب الشعري ومقطعه طول األنبوب شعري (م)
القطر الداخلي(مم)
الضغط (بار) التصرف(لتر/ساعة لكل أنبوب شعري) معدل
يمكن تركيب الرشاشات مباشرتا علي الخطوط الرئيسية أو علي الخطوط الفرعية ،متدلية من األنبوبة ذاتها أو محمولة علي جدائل تم إدخالها في األرض .تراكيب مختلفة تتوافق مع احتياجات ري مختلفة أو أدارة المزرعة ،لكن ربما تؤثر بدرجة كبيرة في النوعية وكفاءة الري .يمكن استخدام الرشاشات لجمع الري والحماية من الصقيع ،مع فرض أن نظام الري آلي .يوصي بهذه الممارسة في المناطق المعرضة للصقيع الربيعي المتوسط ،لكنه خطير .تعتبر الرشاشات التي تنتج قطيرات ذات قطر كبير أكثر كفاءة في نقل الحرارة إلي الجو وزيادة درجة حرارة الهواء. الري بالتنقيط تحت السطح يشير الري بالتن قيط تحت السطح إلي استخدام خراطيم تنقيط موضعه تحت األرض عند عمق معين .يوافق هذا النظام لبلل منطقة الجذور تحت األرض مباشرتا ويقلل فقد الماء بالتبخر عند سطح التربة (كفاءة أعلي الستخدام المياه). المميزات الرئيسية لهذا النظام هي كما يلي:
نظام موضوع بصفة دائمة عند عمق > 51سم وال يوجد عمالة مطلوبة للتخلص أو إحالل النظام.
رطوبة الهواء منخفضة تحت المجموع الخضري وبالتالي حدوث األمراض ونمو الحشائش يكون محدود.
كفاءة أعلي الستخدام المياه (ال يوجد فقد بسبب البخر و انجراف الرياح).
تحسن التسميد عبر الري مع توزيع العناصر بالقرب من المجاميع الجذرية.
اشتغال كامل للتربة أثناء الري.
إمكانية استخدام مياه الصرف الصحي (ال يوجد اتصال مع سطح التربة أو الجزء الهوائي للنباتات).
ومع ذلك ،التقنية لم يتم تطبيقها بالكامل ،حيث يوجد عدم تأكيدات فيما يتعلق بموضوعات فنية معينة الزالت باقية:
ال يمكن استخدامها لتعزيز اإلنبات أو التجذر.
ال زالت التكاليف عالية.
يحتاج حرث التربة ليكون أكثر سطحية.
تتطلب ترشيح قوي بسبب معدالت التدفق المنخفضة جدا عند نقاط التنقيط.
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
ال تكون انسداد النقاطات أو الخطوط المكسورة مرئية في الحال.
يوجد إمكانية لدخول الجذور داخل الباعث.
546
الري الدقيق ،كفاءة المياه وتوفير المياه تم إعطاء مظاهر طريقة الري ،أو نظام الري علي مستوي الحقل أو المناطق األكبر بواسطة النسبة بين كمية المياه المستخدمة بواسطة المحصول وحجم المياه الموزعة (أعطيت للمحصول). كفاءة الري لتقدير كفاءة الري ،أنه لمن المست حب أن تشير إلي كفاءة الري العامة ( ، )IEمثل ،النسبة بين حجم المياه الممسوكة في طبقة التربة والمستخدم بواسطة المحصول والمياه المأخوذة من مصدر المياه .بفرض تحديد تقيم صحيح للطبقة المفيدة ،تكون الكفاءة العامة نتيجة لكفاءات مختلفة التي تقابلنا أثناء انتقال المياه من المصدر إلي المحصول:
( DEكفاءة التوزيع) – النسبة بين حجم المياه الواصلة إلي المزرعة و حجم والمياه المأخوذة عند المصدر (عدة ما يكون نهر ،بحيرة أو مياه جوفية).
( FEكفاءة المزرعة) -النسبة بين حجم المياه التي توزعها المزرعة علي األرض المروية و حجم المياه الواصلة إلي المزرعة أو المأخوذة مباشرتا من مصدر مياه للمزرعة.
.8الــري الدقيـــق
540
( WEكفاءة الري) – معروفة أيضا ككفاءة التوزيع ،فهي تعتمد علي نوع ودقة طريقة الري المستخدمة وتعبر عنها (في )%النسبة بين حجم المياه المتبقي في طبقة التربة والمستخدم بواسطة النباتات وحجم الري؛ تقنن WEكل فقد المياه التي ربما تحدث أثناء الري ،الناتج من استخدم طرق ري مختلفة و معايير استخداماتها.
يمكن الوصول إلي الكفاءة العامة للري IEبتجميع الكفاءات المختلفة (شكل رقم :)4 IE = DE x FE x WE مقارنة مع طرق الري الشائعة األخرى ،مثل الري السطحي والري بالرش ،يكون الري الدقيق األعلى كفاءة .يكون الري السطحي األقل كفاءة ( .)45 < IEمع الري الدقيق ،يمكن IEأن تصل %01-05في النظم المصممة جيدا، مجهزة ببواعث بمواصفات تركيبية جيدة ومستخدمة بصورة صحيحة (أي مع حجم وتكرار للري مناسب لكل من المحصول والتربة) .مبدئيا ،يمكن أن يساعد نظام الري الدقيق الجيد علي تحقيق االستخدام الرشيد للمياه ،توزيع متجانس عالي وكفاءة عالية لإلضافة؛ أيضا فعالة من ناحية التكلفة .ولكنها تتطلب :تصميم جيد للنظام ،إضافة للمياه قريبا من النباتات و تكرار عالي للري ،توزيع أحجام صغيرة من المياه عبر أوقات توزيع طويلة وضغوط منخفضة. يوجد أمثلة تالية لكيفية تحقيق توفير المياه بواسطة تحسين الكفاءة. حالة 1 مزارع للبيوت المحمية غير متقدمة تقنيا ،مع (ألسباب مختلفة) نظم ري بالتنقيط مع كفاءة منخفضة نسبيا (.)%05 التدخل لزيادة الكفاءة غلي %05سوف ينتج عنه الوفيرات التالية:
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
540
لكل 555م 3من متطلبات الري الصافي للمحصول: 3
مع %05كفاءة ،الحجم الكلي المطلوب = 5.0 /555م 542.0 = 3م
3
مع %05كفاءة ،الحجم الكلي المطلوب = 5.0 /555م 555.5 = 3م التوفير = 35.0م( 3أي )%22.1 من الممكن ري %20.6سطح إضافي بما تم توفيره من مياه. متطلبات الري لمحصول بحجم موسمي صافي 3555م/3هكتار:
التوفير الموسمي = 012.4 = 3333.3 – 4201.0 = 5.0/3555 – 5.0/3555م/3هكتار حالة 2 مزارع للبيوت المحمية متقدمة تقنيا تستخدم نظم ري بالتنقيط جيد ( .)%01 = IEالزال هناك هامش للتحسين. لكل 555م 3من متطلبات الري الصافي للمحصول: 3
مع %01كفاءة ،الحجم الكلي المطلوب = 5.01 /555م 550.6 = 3م
3
مع %01كفاءة ،الحجم الكلي المطلوب = 5.01 /555م 551.2 = 3م التوفير = 52.4م( 3أي )%55.0 من الممكن ري %55.0سطح إضافي بما تم توفيره من مياه. متطلبات الري لمحصول بحجم موسمي صافي 3555م/3هكتار:
التوفير الموسمي = 305.1 = 3510.0 – 3120.4 = 5.01/3555 – 5.01/3555م/3هكتار
أيضا في الحالة الثانية ،الفائدة المحتملة كبيرة .يمكن للتحسن في الكفاءة أن تنتج زيادة كبيرة في إتاحة المياه وربما يكون هذا له أهمية جوهرية في حاالت ندرة المياه.
540
.8الــري الدقيـــق
مع الري الدقيق،يكون التوزيع غير المتجانس غالبا السبب الرئيسي في عدم الكفاءة .يمكن تحديد تجانس التوزيع ( )DUبواسطة النسبة (معبرا عنها كنسبة )%بين متوسط معدل التدفق لربع النقاطات مع معدالت التدفق األقل و متوسط معدل التدفق لكل النقاطات. تجانس التوزيع: > %00تجانس للتوزيع ممتاز %00-01تجانس جيد % 01-62مقبوال < %62غير مقبوال تم شرح ما يترتب علي التوزيع غير المتجانس لمعدالت التدفق في شكل رقم ،1التي تبين نفاذ الماء في األرض علي طول خط التنقيط .إلمداد مياه كافية إلي منطقة الجذور للنباتات متلقية معدالت تدفق أقل ،أنه لمن الضروري ري النباتات التي تتلقي معدالت تدفق عادية ريا زائدا .الماء الزائد المضاف إلي األخير يتسرب تحت منطقة الجذور مما ينجم عنه فقد في المياه وغسيل للعناصر .تدل النسبة بين الماء المفيد للنباتات (الحجم الصافي) والمياه المستخدمة (الحجم الكلي) علي أن الكفاءة تكون فقط %64في المثال لشكل رقم .1 في طور تصميم نظام الري ،يمكن تقدير ( DUباللتر/ساعة متر) بالمعادلة: DU = 100 (1 – 1>27 CV)qmin/qmean
حيث: CVمتوسط معامل االختالف التقني لنظام التوصيل
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
515
qminمعدل التدفق ألدني تدفق باللترات/ساعة ،محسوبة عند نقطة أقل ضغط للخط qmeanمتوسط معدل التدفق للخط كلما كان الفرق في معدل التدفق بين البواعث صغيرا ،كلما كانت DUكبيرة (وبالتالي نوعية هذا المعلم المعين) .تم نشر التقسيم النوعي للبواعث طبقا ل CVالمقدرة تجريبيا .تم اقتراح تبني موزعات ذات CVأقل من .%1 CVلبواعث نقطة المصدر: %1
جيد جدا
%55- <1جيد %51- 55ضعيف > %51غير مقبول مثال لمعامل االختالف CVمبين في شكل رقم ،6التي تصف معدالت تدفق نموذجين للباعث ،كالهما بمعدل تدفق متوسط قدرة 4لتر/ساعة ،لكن مع تجانس تقني مختلف .النموذج األول ذات CVقدرة %2.0ويقسم "بجيد جدا"، مبديا معدالت تدفق مساوية بين البواعث المختبرة؛ والثاني ذات CVقدرة ،%50.4قيم كغير مقبول ،مع معدالت تدفق مختلفة جدا بين البواعث .في البواعث ذاتية التعويض ،باإلضافة إلي التجانس التقني لمعدالت التدفق ، CVإنه لمن الضروري األخذ في االعتبار "تحمل االختالفات في الضغط" ،أي القدرة علي المحافظة بفاعلية علي معدالت تدفق ثابتة عند ضغط مختلف .فيما يلي تقسيم " لتحمل االختالفات في الضغط" طبقا ل " "xفي العالقة: Q = k Hx (الضغط Hو معدل التدفق )Qلباعث ذاتي التعويض. كلما كان التعويض للنموذج أقل .يعد نموذج ذات قيمة xقريبة من 5.1باعث مستخدم بكثرة فعليا. Xلبواعث ذاتية التعويض: 5.1 -5جيد جدا 5.55 -5.51جيد 5.51 – 5.55متوسط > 5.51
ضعيف
للحصول علي DUعالية و تعويض ذاتي حقيقي ،يصبح من الضروري استخدام بواعث تتصف بقيمة CVأقل من %1و .5.51< x كيف تحافظ علي كفاءة عالية علي الرغم من أن الري الدقيق ،خاصة الري بالتنقيط ،ذات قدرة محتملة للكفاءة العالية جدا ،االستخدام المنطقي واالقتصادي لمياه الري ،إال أنه يلزم تشغيلها بحذر .تتأتي المشاكل المتكررة التي ربما تقلل كفاءة النظام من عدم تجانس التدفق بين البواعث واستقرارا لماء الزائد والتسرب العميق.
.8الــري الدقيـــق
515
عدم التجانس للتدفق بين المنقطات يمكن أن يصل تجانس توزيع المياه في الحقل مع الري بالتنقيط قيم اعلي من ،%05خاصة مع الري بالتنقيط للمحاصيل عند كثافة نباتية منخفضة ،حيث يعتمد كل نبات علي واحد أو عدة نقاطات .ربما يتسبب التجانس الضعيف لمعدل التدفق بين النقاطات فيما يلي:
يمنع اإلدارة الدقيقة لتوزيع المياه ،مما يجبر المزارعين علي مقابلة حاجة هذه النباتات ألخذ ماء أقل بواسطة الري الزائد عن الحاجة لنباتات أخري (بالتبعية سوف يحدث تسرب للمياه وضرر للمحصول)؛
يؤدي إلي نمو غير متجانس للنبات مع ظاهرة التنافس (يفرض تكاليف عالية للحصاد):
يمنع الري مع أحجام مائية معينة قدرت عبر الميزان المائي للمحصول؛ أو
يجعل من المستحيل تنفيذ التسميد عبر الري بكفاءة.
يتطلب الحصول والمحافظة علي DUعالية بين النقاطات اختيار بواعث ذات مواصفات تقنية عالية لتجانس معدل التدفق بين األجزاء المركبة في الحقل و ،في حالة النقاطات ذاتية التعويض ،ايضا تحمل جيد الختالفات الضغوط، الظروف التي يلزم أن تظل دون تغير عبر الوقت .ربما يمكن أن يتم تعرض الفروض التقنية والزراعية االقتصادية التي علي اساسها يتم بناء تحقيق نظام الري الدقيق للمخاطرة إذا ما لم يتم استيفاء هذه المتطلبات. يمكن ايضا تحقيق تجانس التدفق عبر الوقت بتجنب تعطيل أو إنسداد البواعث عن وسائل الترشيح والمعاملة الكيميائية للمياه .يعتبر وجود مواد في المعلق أو المحلول في مياه الري السبب الرئيسي في فشل الري ،حيث أن ذلك سوف يسد ا لبواعث .تعد العوامل التي تؤدي إلي إنسداد البواعث فيزيائية (مواد صلبة معلقة) ،كيميائية (األمالح المترسبة) وبيولوجية (بكتيريا وطحالب) .يمكنها أن تسبب تعطيل والذي يلزم تقيمة بعناية لتحديد اذا كان من الممكن استخدام نظام الري الدقيق أم ال .في حالة وجود مخاطر محتملة عالية للتعطيل ،يصبح ترشيح المياه عملية معقدة جدا ،مكلف وغير مفيد غالبا ،وربما يكون من المستحب األتجاه لطرق ري أخري .يعتبر ترشيح مياه الري دائما ضروري علي اإلطالق لتجنب التعطيل الجزئي أو الكلي للبواعث في الحقل ،قادرا علي المساومة تماما بتجانس توزيع المياه ،مع كل التأثيرات السالبة التي تم وصفها بالفعل ،شاملة فقد الكفاءة و ضياع المياه. في هذا الصدد يتكون قلب نظام الري الدقيق من محطة ترشيح المياه محددة الحجم طبقا لنوعية المياه المتاحة والحاسية إلنسداد البواعث .عادتا ،تكون البواعث ذات معدل التدفق األقل ومرورات أصغر وتكون لذلك أكثر حساسية لإلنسداد. تكون كفاءة محطة الترشيح ،لذلك ،حاسمة للمحافظة عبر وقت تجانس توزيع المياه .تكون األنواع الرئيسية للمرشحات كما يلي:
مرشحات هيدروسيكلون
مرشحات رملية
مرشحات غربلة (خيطي)
مرشحات قرصية
تعتمد المفاضلة بين األنواع المختلفة اساسا علي المواد التي توجد في المعلق في المياه ،التي تشير إلي أن أزدواج أنواع مختلفة من المرشحات ربما يكون مطلوبا في بعض الحاالت .فيما يتعلق باإلختيار الصحيح لألنواع المختلفة من الفالتر ،وكثافة الترشيح النسبية ،أنه لمن الضروري األخذ في االعتبار قطر كل من الفوهات وتيهات البواعث ،نوعية
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
512
المياه ومعدل التدفق التي يتم ترشيحها .كلما كانت طرق مرور المياه أضيق في الري الدقيق كلما كانت مواد الترشيح أدق .تقريبا ،تكون العالقة بين معدل التدفق وقطر الممر 5:لتر/ساعة 5.0 ،مم؛ 2لتر/ساعة 5.0 ،مم؛ 4لتر/ساعة، 5مم؛ 0لتر/ساعة 5.4 ،مم .يتم التعبير عن كثافة الترشيح في المرشحات الرملية ،مرشحات الديسك ومرشحات الغربلة كدالة ألبعاد الفراغات المتروكة خالية لمرورالمياه .بصفة عامة ،يتم استخدام مواد الترشيح بمرورات ذات قطر أقل من 55/5-0/5لقطر فتحة الباعث .ولهذا سوف التقوم الجزيئات المارة عبر المرشح بسد الباعث .يصبح الترشيح غير فعال عندما تكون المواد في مياه الري في المحلول .في هذه الحاالت ،يلزم أن تشمل الصيانة العادية لنظام الري معامالت كيمائية داخل الخطوط بالكلور أو حمض ،ليكون قادر علي تجنب إنسداد البواعث .يمكن أن تتم الكلورة في احد النماذج التالية:
مستمر – لمنع نمو الطحالب أو البكتيريا أو لترسيب الحديد الموجود في المياه ،بتركيز 2-5ملجم/لتر؛
متقطع – للتحكم في النموات المتزايدة للكائنات الدقيقة أو الفضالت الصلبة ،بتركيزات 25-55ملجم/لتر لحوالي ساعة واحدة؛
الضغط (كلورة فائقة) – لتحليل تحجرات المواد العضوية التي تسد البواعث ،بحقن الكلور بتركيزات حتى 155ملجم/لتر
يخفض حقن الحمض pHالمياه لكي يتم تجنب ترسيب المواد الصلبة المعلقة مثل الكربونات والحديد .يستخدم الحمض أيضا ،إذا كان ضروريا ،لزيادة فعل التطهير الفعال للكلور للتحكم في الكائنات الدقيقة. زيادة المياه والتسرب العميق بينما يكون سطح األرض مبلل بالكامل في الري بالرش ،يكون من خصائص الري الدقيق احضار المياه بأحجام صغيرة لتوزيعها بتكرارات عالية .يمكن لزيادة المياه الموضعية ،مع ذلك ،أن ينتج عنها كفاءة منخفضة للري الدقيق، لسببان رئيسيان:
نسبة منخفضة جدا بين جذور النبات وحجم التربة المبتل
تسرب عميق لإلمداد المستمر من أحجام المياه العالية (علي مساحة محدودة من األرض)
يعد اختيار العدد المناسب من البواعث وحجم ريها المعين ليس بسيطا ،لكن يجب أن تم مع اآلخذ في اإلعتبار كل من المقننات المائية للمحصول وكمية المياه الداخلة في الطبقة المفيدة للجذور باألنواع المختلفة من التربة.يعتمد شكل وابعاد المساحة المببلة تحت نقاط التنقيط علي الصفات الهيدرولوجية للتربة ،معدل تدفق النقاط وحجم المياه الواصلة (شكل .)0بصرف النظر عن عد د النقاطات ،يكون حجم التربة المرطب بكل نقاط محدود جدا علي األراضي الرملية أعلي علي األراضي الطينية .في الوضع اآلخير ،سوف يكون حجم التربة المبتلة أكبر ،مع ازدياد اتصال المياه مع المجاميع الجذرية ومخاطرة أقل لفقد المياه في العمق (تسرب) .تؤدي األحجام الغزيرة والمتكررة في منطقة الجذور، مع ذلك ،لتشبع التربة ،مما يعمل علي ابطال سعة التربة من اإلحتفاظ بالمياه وتسبب تسرب عميق .في عالقة معدل التدفق الواصل إلي نقطة التنقيط ،يزداد قطر المساحة المبللة ( ، Dأمتار) بزيادة قيم معدل التدفق ( ، Fلترات/ساعة) طبقا للعالقات التالية:
تربة رمليةD = 0.12F + 0.31 :
تربة طميةD = 0.11F + 0.68 :
تربة طينيةD = 0.10F + 1.19 :
.8الــري الدقيـــق
513
كلما زاد الحجم الواصل ،تميل المياه للتعمق في التربة دون زيادة كبيرة لقطر المساحة المبتلة .بصفة خاصة في األراضي الرملية ،أنه لمن الضروري الري بتكرارعالي جدا ،مع فترة طويلة للري (لكي تستهلك النباتات جزء معنوي من الماء المضاف أثناء وقت الري) واستعمال عدد جيد من النقاطات لكي يتم تجزئ حجم المياه في حجم تربة أكبر .في هذه األراضي ،يكون الحل األفضل في وجود عدد عالي من البواعث ذات معدل وحيد منخفض حيث أنها تعمل علي استخدام أفضل لسعة تخزين المياه ،وتزود المياه عبر وقت أطول وتساعد علي وجود حجم أكبر من التربة المبتلة علي أن تكون علي إتصال بالجذور .ربما يكون تكرار الري في األراضي الرملية يوميا أيضا ،إلستعادة الماء الذي تم تبخرة ونتحة اليوم السابق إلي المحصول .في حالة المحاصيل ذات اإلستهالك العالي للمياه ،يوصي بتقسيم الحجم أثنا اليوم. التقنيات الزراعية ،إدارة وكفاءة يجب اختيار خطوط التنقيط وتحديد ابعادها علي اساس الضغوط التشغيلية ،التي تكون حاسمة للحصول علي الدرجة المرغوبة للتجانس .من اجل هذا السبب ،ربما تكون مساعدة برامج الكمبوتر المعينة إلدارة الري وحساب أحجام الري مفيدة .ومع ذلك ،ربما ال يكون النظام المصمم جيدا كافي للحصول علي كفاءة عالية إذا لم تطبق التقنيات الصحيحة إلدارة الري. عند معالجة مشاكل لها عالقة بإدارة الري ،يوجد منقطتين تتطلب أخذهما في اإلعتبار:الصيانة والعمليات الزراعية. فيما يتعلق بالصيانة ،يكفي أن يتم تبني القواعد العامة ذات المغري ،مثل ،دفع ماء صافي كافي بسرعة فائقة في خطوط التنقيط عند نهاية التسميد عبر الري ،تفريغ خطوط التنقيط بإنتظام ،العمل علي اإلصالح الفوري للكسر العرضي أو إنزالق خارج المواسير ،المحافظة علي المرشحات في حالة عملية جيدة. فيما يتعلق بالعمليات الزراعية ،أنه لمن الضروري بالدرجة األولي األخذ في اإلعتبار خصائص الري بالتنقيط التي تهدف اإلمداد بالماء "بإستمرار وبثبات" (مثل ،التزويد بالمياه المتدرجة اإلحالل للمياه التي يستهلكها المحصول، المحافظة علي مستويات عالية من الرطوبة في المنطقة المبللة من التربة حيث تكون الجذور النشطة) .قصر ذبذبة محتوي ماء التربة بين السعة الحقلية وما ال يقل عن %01من الماء المستعمل بواسطة النباتات سوف يكون لمصلحة المحصول وتحسين كفاءة الماء الواصل للنبات .حقا ،يشتمل إعادة التكامل التدرج للمياه المستهلك الري المتكرر بأحجام منخفضة التي يمكن أن تكون (تقريبا) موجودة بالكامل بطبقة التربة الموجود بها الجذور .وعلي العكس من ذلك ،زيادة وقت الفترات بين الريات ،يشتمل علي احجام أعلي من اإلمداد ،والتي سوف يذهب جزء منها الي اسفل منطقة الجذور مما يؤدي الي فقدها. اختيار حجم المياه الصحيح ،والمبني علي خصائص التربة والنظم االجذرية النباتية ،يكون لذلك هام لتقليل الفقد في المياه .يلزم أن يشير حجم المياه إلي اسطح المبلل ،مع الألخذ في اإلعتبار قطر المساحة المبللة لكل نقطة تنقيط .يعتمد هذا ليس فقط عل ي نوع التربة ولكن ايضا علي معدل التدفق الواصل عند نقطة النقاط ،كما تم ذكرة في الفقرة السابقة. علي هذا األساس ،توضح العالقات التالية حجم المياه التقريبي ( ،Vلتر/ساعة) المتبقي في طبقة التربة قدرها
الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية :مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط
514
45سم ،في ثالثة أنواع مختلفة للتربة ،مع الري عند %01من المياه المستعملة بواسطة المحاصيل ( = Fمعدل تدفق نقاط التنقيط ،لتر/ساعة).
تربة رمليةV = 1.50F + 0.53 :
تربة طميةV = 3.93F + 7.62 :
تربة طينيةV =5.71F + 27.69 :
من هذه العالقات يمكن يتضح أن ،في وجود نقاط تنقيط ذات معدل تدفق قدرة 5لتر/ساعة ،ترتفع المياه المتبقية بالتربة من حجم قدرة حوالي 2لتر في التربة الرملية إلي 33لتر في التربة الطينية ،بينما في التربة الطمية يكون حجم المياه المتبقية في 45سم األولي أعلي قيال من 55لتر. لقد ثبت بالدليل أنه في التربة الرملية ،علي سبيل المثال ،مع أحجام أكبر من 2لتر لكل نقطة نقاط ،وطبقا إلوقات تشغيل تفوق ساعتين ،يتسرب جزء من المياه تحت عمق قدرة 45سم ،حيث يكون من الصعب استخدامها بواسطة النباتات .ولذلك ،يكون ضرويا علي اإلطالق تكرار الري باحجام منخفضة في األراضي الرملية .حتي في األراضي الطينية ،التي تحتفظ باحجام مائية أعلي بكثير في نفس طبقة التربة ،انه من المستحب أن يتم الري علي فترات وقت قصيرة ،وبالتالي احجام منخفضة ،لتحجيم ظاهرة إنكماش التربة ،فقد المياه واإلضرار بالمحصول. فيما يتعلق بإدارة الري ،إنه لمن الضروري معرفة المقننات المائية للمحصول فيما يتعلق بالظروف الجوية ومرحلة نمو النبات طبقا للطرق والمعايير التي تم اإلفصاح عنها هنا.
511
.8الــري الدقيـــق
توصيات العمليات الزراعية السليمة
يعد الري الدقيق النظام األكثر كفاءة لري المحاصيل :تحليالت التكاليف/المنفعة سوف يعزز رغم ذلك أي اختيار تقني.
يعد سد الفتحات مشكلة كثيرة الحدوث في الري الدقيق :استعمل جهاز ترشيح نحو اعلي خط التوزيع.
علي األرض المنحدرة وعبر المسافات الطويلة جدا :استخدم نقاطات ذاتية التعويض.
تستخدم علي نطاق واسع خطوط التنقيط ،ونظم بالنقاطات ،ونظم ببواعث متقطعة و نظم باألنبيب الشعرية ،لكنها ذات تكاليف وضغوط تشغيلية مختلفة :اختار النظام المناسب علي اساس حالة بحالة.
في المناطق المعرضة لصقيع ربيعي متوسط لكنة خطير :استخدم الرشاشات للجمع بين الري والحماية من الصقيع في آن واحد ،علي ان يكون نظام الري اتوماتيكيا.
عظم من كفاءة الري ) )IEبصفة عامة كلما كان ممكننا مع األهتمام بالتالي: -
كفاءة التوصيل ( – )DEالنسبة بين حجم المياه الواصلة للمزرعة وحجم المياه المأخوذة عند المصدر؛
-
كفاءة المزرعة ( – )FEالنسبة بين حجم المياه الموزعة بواسطة المزرعة علي األرض المروية وحجم المياه الواصلة إلي المزرعة أو المأخوذة مباشرتا من مصدر المياه في المزرعة؛
-
كفاءة الري ( ) WEأو كفاءة التوزيع التي تعتمد علي نوع ودقة طريقة الري المستخدمة ويعبر عنها (كنسبة مئوية )%النسبة بين حجم المياه المتبقية في طبقة التربة والمسخدمة بواسطة النباتات و حجم الري.
تحسين كفاءة نظم الري الدقيق :تقليل عدم تجانس التدفق بين البواعث وتجنب تركيز المياه الزائدة والتسرب العميق.
فيما يتعلق بمشاكل إدارة الري الدقيق ،يتم األخذ في اإلعتبار موضوعين رئيسيين: -
الصيانة :تبني القواعد العامة ذات المغزي ،مثل ،دفع ماء صافي كافي في خطوط التنقيط عند نهاية التسميد عبر الري ،تفريغ خطوط التنقيط بإنتظام ،العمل علي اإلصالح الفوري للكسر العرضي أو إنزالق خارج المواسير ،المحافظة علي المرشحات في حالة عملية جيدة.
العمليات الزراعية :يهدف الري بالتنقيط إلي اإلمداد بالماء "بإستمرار وبثبات" (مثل ،التزويد بالمياه المتدرجة اإلحالل للمياه التي يستهلكها المحصول ،المحافظة علي مستويات عالية من الرطوبة في المنطقة المبللة من التربة حيث تكون الجذور النشطة) .لتعظيم إدرة المياه ،فيوصي بقصر بذبذبة محتوي ماء التربة بين السعة الحقلية وما ال يقل عن %01من الماء المستعمل بواسطة النباتات.
516
مبادئ لمناطق مناخ البحر األبيض المتوسط:الممارسات الزراعية الجيدة لمحاصيل الخضربالبيوت المحمية
قائمة المراجع Burt, C. & Styles, S.W. 2007. Drip and micro irrigation design and management: for trees, vines, and field crops. California Polytechnic State University, San Luis Obispo. Irrigation Training and Research Center. 396 pp. Castilla, N. & Montero, J.I. 2008. Environmental control and crop production inMediterranean greenhouses. Acta Hort., 797: 25–36. Castilla, N., Hernández, J. & Abou Hadid, A.F. 2004. Strategic crop and greenhousemanagement in mild winter climate areas. Acta Hort., 633: 183–196. Eisenhauer, D., Martin, D. & Hoffman, G. 2002. Irrigation principles and management.Biological Systems Engineering Department, University of Nebraska, Lincoln.FAO. 2002. Crops and drops – Making the best use of water for agriculture. NaturalResources and Environment Department, FAO, Rome, Italy. 26 pp. Fernández, M.D., González, A.M., Carreño, J., Pérez, C. & Bonachela, S. 2007.Analysis of on-farm irrigation performance in Mediterranean greenhouses. Agric.Water Manage., 89(3): 251–260. Incrocci, L. & Riccò, E. 2004. Impianti per l’irrigazione e per la fertirrigazione.In A. Pardossi, L. Incrocci & P. Marzialetti, eds. Uso razionale delle risorse nelflorovivaismo: l’acqua. Quaderno ARSIA 5/2004, 107–124 (in Italian). Lamm, F.R., Ayars, J.E. & Nakayama, F.S. (eds). 2007. Micro irrigation forcrop production: design, operation, and management. Elsevier, Amsterdam, theNetherlands. 618 pp. Mannini, P. 2004. Le buone pratiche agricole per risparmiare acqua. Supplemento ad“Agricoltura” No. 5, May 2004. 178 pp (in Italian). Michael, A.M. 2009. Irrigation: theory and practice. Vikas Publishing House Pvt Ltd. 768 pp.Phocaides, A. 2007. Handbook on pressurized irrigation techniques. FAO, Rome. 255 pp. Schwankl, L., Hanson, B. & Prichard, T. 2008. Maintaining micro irrigation systems.ANR Publications, University of California, Division of Agriculture and NaturalResources. 53 pp. Sne, M. 2009. Micro irrigation – Technology and applications. 137 pp (available at www.scribd.com/doc/20157961/Micro-Irrigation-Technology-and-Applications).