چگونه آبیاری کنیم؟

حامد اکبری
پژوهشگر مرکز پژوهشی فناوری‌های باغبانی رویش سبز فردا (پیستاط)

آبیاری و مدیریت آبیاری به‌عنوان مهم‌ترین مسئله در باغات میوه مطرح است. پرداختن به این موضوع را با طرح یک سؤال آغاز می‌کنم.

هدف از آبیاری چیست؟

1-تأمین نیاز آبی گیاه برای رشد و زنده ماندن  2- آماده‌سازی محیط رشد و توسعه ریشه بخصوص در خاک‌های شور 3- کاهش اثرات منفی تنش‌ها  4-افزایش کمی و کیفی محصول

برای رسیدن به اهداف فوق باید بدانیم در چه زمانی، به چه مقداری و با چه روشی آبیاری کنیم. پاسخ این سوال بسیار مهم با دانستن دو نکته زیر داده می‌شود:

• ریشه کجاست یا کجا باید باشد؟
• نحوه نفوذ، حرکت و ماندن آب در خاک چگونه است؟

ریشه کجاست یا کجا باید باشد؟

در تئوری‌های باغبانی توسعه ریشه مطابق با توسعه شاخساره درخت در نظر گرفته می‌شود ولی به نظر می‌رسد این فرضیه در همه‌جا قابل استفاده نیست. رشد و توسعه ریشه همانند رشد همه گیاهان از یک قاعده کلی پیروی می­کند. 1-ژنتیک 2-قلمرو گیاهی یا محیط

نحوه توسعه ریشه گیاه در خاک برآیندی از ژنتیک گیاه، ژئوی خاک (بافت خاک، ساختمان خاک، رطوبت خاک، ساختار شیمیایی خاک و …) و معماری ریشه توسط باغدار است. توسعه ریشه در خاک بدون بسترسازی با خاک بسترسازی شده متفاوت است. در خاکی که هاردپن دارد با خاکی که لایه سخت ندارد متفاوت است. در خاک شیرین با خاک شور متفاوت است. در خاک با سطح ایستابی متغیر، متفاوت است. در خاک با بافت متغیر، متفاوت است. در خاکی که آبیاری سنگین و با دور زیاد دارد با خاکی که آبیاری سبک و با دور نزدیک دارد متفاوت است. هدف از طرح این موارد بیان این مسئله است که تربیت ریشه می‌تواند با نحوه بسترسازی خاک و نیز میزان و مدت آبیاری از سال اول تا آخر توسط ما به بهترین شکل و یا بدترین شکل ممکن صورت پذیرد. پس ما می‌توانیم در معماری ریشه گیاه نقش داشته باشیم. دانستن این نکته بسیار مهم است چون اگر ما بتوانیم محدوده رشد و توسعه ریشه گیاه را تعیین کنیم، می‌توانیم آب و غذا را در محیط مورد نظر در اختیار گیاه قرار دهیم و کنترل بیشتری بر گیاه و رفتارهای آن داشته باشیم. همچنین لازم است بدانیم در گیاه پسته بیشترین جذب آب و مواد غذایی در چه عمقی از خاک و توسط چه ریشه‌هایی انجام می‌شود. در درختان پسته با پایه اهلی (ورا) بیشترین حجم ریشه‌های موئین در عمق 70 سانتیمتری و در پایه UCB1 در عمق 100 سانتیمتری قرار دارند.  بنابراین معماری ریشه در باغات در حال  احداث می‌تواند به ما کمک کند. در باغات قدیمی نیز با حفر پروفیل در فصل خواب درختان می‌توان برای یافتن ریشه‌ها اقدام کرد. با این کار عرض و عمق توسعه ریشه‌ها مشخص می‌گردد.

نهایتاً با 2 روش فوق می‌توانیم الگو و مدل رشد ریشه در پایه‌های پسته (ورا و UCB1) در سنین مختلف را به‌طورکلی روشن کنیم و بگوییم رشد ریشه پسته در هر قطعه‌ای از باغ چگونه است و در چه محدوده‌ای توسعه‌یافته است.

شکل1- شکل شماتیک از الگوی رشد ریشه

نحوه نفوذ، حرکت و ماندن آب در خاک چگونه است؟

پارامترهای خاک و اجزای آن از جمله بافت خاک، ساختمان خاک، شوری و سدیمی بودن خاک، وجود لایه هاردپن در خاک، نوع آبیاری، میزان و مدت آبیاری و حتی وجود تکه های چوب و سنگ در مسیر حرکت آب، میزان نفوذ، نحوه حرکت آب و مقدار ماندن آب در خاک را تعیین می‌کنند. در خاک‌های سبک حرکت آب عمودی‌تر و سریع‌تر و در خاک‌های سنگین حرکت آب با پخشیدگی بیشتر و کندتر می‌باشد. به همین دلیل است که به‌طورکلی تعداد و دبی قطره‌چکان در خاک‌های سبک بیشتر و آبیاری با مدت و دور کمتر و در خاک‌های سنگین تعداد و دبی قطره‌چکان کمتر و آبیاری با مدت و دور بیشتر باید در نظر گرفته شود. بنابراین تعیین یک مدل از مسیر حرکت آب در خاک برای قطعات مختلف امکان‌پذیر نمی‌باشد و باید در هر قطعه با بافت متفاوت به‌صورت مجزا مشخص گردد.

راهکار مناسب جهت تعیین مدل حرکتی آب در خاک و یافتن رابطه ماندن آب در خاک با زمان، نصب سنسورهای رطوبتی در عمق و شعاع مختلف از تنه و ریشه نهال می‌باشد.

روشن شدن دو موضوع فوق آگاهی ما را از آنچه در زیرزمین اتفاق می‌افتد و ما نمی‌بینیم، افزایش می‌دهد. حال ما میدانیم که 1-ریشه کجاست؟ 2-آب کجاست؟

پاسخ این 2 سوال علاوه بر کمک به مدیریت آبیاری در طول فصل، به مدیریت آبشویی در اراضی شور نیز کمک شایانی خواهد کرد.

به سوال اصلی بازمی‌گردیم که در چه زمانی، به چه مقداری و با چه روشی باید آبیاری کنیم؟

چه زمانی باید آبیاری کنیم؟

زمانی که آب موردنیاز گیاه در خاک وجود ندارد. وقتی گیاه علائم کمبود آب را بروز می­دهد، برای آبیاری بسیار دیر است. شروع اولین آبیاری و زمان آبیاری در هر مرحله دو موضوع جداگانه هستند. آخرین یافته‌ها در مزرعه ساوه نشان می‌دهد بهترین زمان برای شروع اولین آبیاری و تغذیه در باغات پسته، باز شدن 50% برگ‌ها در درختان می‌باشد. زیرا تا زمانی که تعرق در گیاه وجود نداشته باشد عملاً جذبی توسط گیاه انجام نمی‌گیرد. البته باید توجه داشت آبشویی زمستانه باید به گونه‌ای انجام شود که در زمان شروع رشد در بهار، گیاه با تنش شوری و رطوبتی مواجه نشود. همچنین زمان آبیاری بسته به مراحل فیزیولوژیک و رشدی گیاه می‌تواند متفاوت باشد.

برای تعیین زمان آبیاری در مراحل بعدی روش‌های متفاوتی مورد استفاده قرار می‌گیرد:

• روش سنتی: آبیاری به‌ صورت تجربی با دورهای ثابت که روش مرسوم در باغات می‌باشد. در این روش هیچ معیاری برای تعیین زمان درست شروع آبیاری وجود ندارد و در بهترین حالت باغدار می‌داند در زمان گل، آبیاری نکند و یا در زمان پر شدن مغز آب بیشتری مصرف کند.
• آبیاری بر اساس اندازه‌گیری فشار برگ با دستگاه PMS(شکل 2): در این روش زمانی که فشار برگ 2-4 واحد کمتر از یک‌دهم دما(فارنهایت) در زمان اندازه‌گیری باشد باید آبیاری صورت گیرد. در درختان نابالغ حدوداً در فشار 10- بار و در درختان بالغ در فشار 12- بار آبیاری صورت می‌گیرد. روش مرسومی در آبیاری پسته نیست و تا یافتن الگوی مناسب قابل استناد نیست. درصورتی‌که اعداد صحیح برای این روش استخراج شود می‌تواند بهترین روش برای تعیین زمان آبیاری باشد زیرا زمان آبیاری با زبان گیاه بیان می‌شود. این روش در باغ ساوه در حال آزمایش در سال سوم است.

شکل2- دستگاه PMS

• آبیاری بر اساس وضعیت آب موجود در خاک: به نظر می‌رسد دقیق‌ترین روش در حال حاضر جهت تعیین زمان مناسب آبیاری باشد و لازمه آن نصب سنسورهای رطوبتی در خاک می‌باشد.

الف-در باغ ساوه در دو سال گذشته سنسورهای بلوک گچی در اعماق مختلف خاک در نزدیکی درختان مورد آزمایش قرار گرفتند. بلوک‌های گچی زمانی که رطوبت خاک در محدوده اشباع باشد 0-10 سانتی بار و در محدوده ظرفیت زراعی 10-30 سانتی بار را نشان می‌دهند و بیشتر از 30 سانتی بار خاک از ظرفیت زراعی خارج‌شده و به سمت خشک شدن پیش می‌رود. نتایج تحقیقات دوساله نشان داد این سنسورها در خاک‌های با EC بیش از 6 دسی زیمنس بر متر و EC آب 2000 میکرو زیمنس بر سانتیمتر ظرفیت رطوبتی خاک را به‌طور صحیح نشان نمی‌دهند و صرفاً رسیدن رطوبت به سنسور را نشان می‌دهند. بنابراین از بلوک گچی می‌توان تنها برای تعیین زمان خاتمه آبیاری در هر دور بهره گرفت.

شکل3- دستگاه واترمارک و سنسور بلوک گچی

ب- در ابتدای سال 1401 در باغ ساوه یک دستگاه سنسور TDR جهت بررسی و پایش میزان رطوبت در خاک مورد استفاده قرار گرفت. سنسور TDR با پروب 120 سانتیمتری و با 12 سنسور(هر 10 سانتیمتر یک سنسور) و بافاصله نیم متری از تنه درخت درون خاک قرار گرفت.

شکل4-سنسور TDR

وضعیت رطوبت و دمای خاک در 12 عمق به صورت مجزا توسط فرستنده به پایگاه داده منتقل و در برنامه ای قابل مشاهده است. از طرفی خلاصه محتوای رطوبت خاک از عمق 0-80 سانتیمتر نیز در نموداری با تعیین محدوده های اشباع، ظرفیت زراعی و محدوده تنش نشان داده می‌شود و بیانگر وضعیت رطوبت خاک در هر محدوده است. زمانی که رطوبت خاک به محدوده تنش نزدیک می‌شود آبیاری آغاز و زمانی که وارد محدوده اشباع می‌شود آبیاری خاتمه می‌یابد(شکل 5).  لازم بذکر است این روش در حال آزمایش و نتایج در حال تکمیل می‌باشد.

شکل5-ترسیم وضعیت رطوبت خاک در اعماق مختلف در طول فصل رشد توسط سنسور TDR

چه مقداری آبیاری کنیم؟

مقدار صحیح آبیاری موردنیاز گیاه را میزان تبخیر و تعرق به ما می‌دهد. مقدار آبیاری بسته به مراحل فیزیولوژیک و رشدی گیاه متفاوت است. به‌عنوان‌مثال در زمان پر کردن مغز پسته آبیاری بیشتر و در زمان گل آبیاری کمتری صورت می‌گیرد بنابراین برای آبیاری هر مرحله ضریبی تعیین‌شده است. در مزرعه ساوه جهت تعیین مقدار آب از دو ضریب گیاهی( Kc زکریا و گلدهامر) استفاده گردید و درنهایت kc زکریا جهت ادامه آبیاری انتخاب گردید(جدول 1).

جدول1- kc گلدهامر و زکریا در ماه‌های مختلف جهت تعیین مقدار آبیاری بر اساس تبخیر و تعرق

از طرفی اغلب باغات پسته در مناطقی با خاک‌های شور واقع‌شده‌اند و یکی از عملیات اجرایی مهم در باغات آبشویی است. آبشویی به دو صورت زمستانه و در حین فصل رشد انجام می‌شود. در اکثر باغات آبشویی زمستانه متداول است ولی موضوعی که کمتر به آن توجه می‌شود آبشویی در فصل رشد است که کارایی بیشتری در اصلاح خاک نسبت به آبشویی زمستانه دارد. در محاسبات آبیاری مقداری آب بیشتر برای آبشویی حین فصل رشد در نظر گرفته می‌شود که به آن جزء آبشویی گفته می‌شود. جزء آبشویی با فرمول زیر محاسبه می‌گردد(جدول 2).

جدول2- جدول درصد جزء آبشویی بر اساس شوری آب و خاک

This table is adapted from Ayers, R.S., and D.W. Westcot. Water Quality for Agriculture. FAO Irrigation and Drainage Paper 29 Rev. 1, Reprinted 1989, 1994

به بیانی ساده‌تر و برای باغاتی که به‌صورت سنتی اداره می‌شوند، آبیاری باید مقداری باشد که 50 سانتیمتر بیشتر از محیط توسعه ریشه را پوشش دهد. به‌عنوان‌مثال درختی که ریشه‌های آن به عمق 1 متر گسترده شده­اند را باید مقداری آبیاری کرد که عمق 1.5 متر را پوشش دهد. این میزان آبیاری هم نیاز آبی گیاه را تأمین می‌کند و هم شوری را از محیط ریشه دور می‌کند.

با چه روشی آبیاری کنیم؟

هر روشی که بتواند محدوده توسعه ریشه را تحت پوشش آبیاری قرار دهد و ریسک تجمع نمک در محدوده ریشه‌ها را کاهش دهد و بیشترین کارایی مصرف آب را داشته باشد مناسب‌ترین روش آبیاری خواهد بود. استفاده از روش آبیاری قطره‌ای راندمان بیشتری دارد و توزیع آب و کود را با تمرکز بیشتری انجام می‌دهد.

سیستم آبیاری مورد استفاده باید به‌گونه‌ای طراحی گردد که شعاع و عمق خیس شدگی مناسب را متناسب با شرایط خاک، سن نهال و مراحل رشدی نهال ایجاد کند. آنچه بر اساس تجربیات حاصله در مزرعه ساوه با پایه UCB1 به‌دست‌آمده، استفاده از یک خط آبیاری در سال اول کاشت نهال در نزدیکی نهال و اضافه نمودن خط دوم از سال دوم یا نهایتاً سال سوم می‌باشد. فاصله لوله‌های آبیاری از تنه نهال با افزایش سن نهال افزایش می‌یابد تا به حد مجاز(بر اساس بافت خاک) برسد. استقرار قطره‌چکان بر روی لوله‌ها نیز به دلیل حجم کوچک ریشه‌ها از نزدیکی نهال شروع و با توسعه شاخساره، افزایش می‌یابد تا نهایتاً ایجاد یک نوار خیس در طول ردیف نماید و تمام ریشه‌ها را پوشش دهد.