بخشی از مقاله
چکیده
در سیستمهای آبیاری سطحی، عملیات کوددهی با پخش کردن کودهای شمیایی به صورت دستی یا مکانیزه، در سطح مزرعه صورت میگیرد. برای این منظور از وسایلی مانند انواع ماشینها و ادوات مخصوص کودپاشی استفاده میشود. این روش مرسوم، ضمن افزایش مصرف انرژی میزان فشردگی خاک را نیز افزایش میدهد. علاوه بر آن توزیع غیریکنواخت کود نیز یکی از مشکلات استفاده از این تجهیزات محسوب میشود. برای رفع مشکلات فوق، میتوان کوددهایی را که قابیلت حل شدن در آب دارند را ابتدا در آب حل کرده و سپس اقدام به آبیاری نمود. این ایده، اصطلاحا کودآبیاری - Fertigation - نامیده میشود.
در این تحقیق یک دستگاه هوشمند به منظور تزریق همزمان کودهای محلول در آب طراحی و ساخته شده است. بخشهای اصلی دستگاه عبارتند از مخزن مشترک کود و آب، جریان سنج برای محاسبه دبی حجمی لحظهای، شیر کنترل برای تنظیم دبی خروجی، واحد کنترل الکترونیک برای برنامهریزی و یک مکانیزم مخصوص برای تبدیل حرکت رفت و برگشتی به دورانی به منظور کنترل شیر مورد نظر. دستگاه ساخته شده قادر است به صورت خودکار و طبق برنامه ای از پیش مشخص شده، مقدار ورودی کود به هر کرت را کنترل نموده و مواد غذائی مورد نیاز گیاه را به صورت همزمان با آبیاری در اختیار گیاه قرار دهد.
نتایج آزمایشات و ارزیابی های انجام شده نشان دهنده حدود 40 درصد صرفهجوئی در مصرف کود میباشد. این موضوع با توجه به حذف ماشینها و تجهیزاتی که به صورت مرسوم برای کوددهی به مزارع مورد استفاده قرار میگیرد بیانگر صرفه جوئی بسیار قابل توجه در هزینههای مربوطه خواهد شد
مقدمه
آب و نیتروژن مهمترین عامل محدود کننده موثر بر تولیدات محصولات کشاورزی در نواحی خشک و نیمه خشک هستند. بنابراین افزایش کارایی مصرف آنها ضروری است. افزایش تولید نباید به بهای تخریب محیط زیست و هدردادن منابع طبیعی مانند منابع آب و خاک تمام شود. مصرف بیش از حد نهادههای کشاورزی مانند کود و سموم شیمیایی زیانهای فراوانی به منابع طبیعی و سلامت انسانها وارد کرده است
حفظ منابع طبیعی و محیط زیست در مقایسه با افزایش تولید محصول زراعی ارزشمندتر است با برنامهریزی مناسب باید بتوان در طول دوره رشد گیاه و روزهایی که گیاه به مواد غذایی بیشتری نیازمند است، مقدار کافی مواد غذایی محلول را در خاک مرطوب با تهویه مناسب در اختیار ریشه گیاه قرار داد. روش پخش کود نقشی اساسی در افزایش کارایی مصرف آب و کود دارد
آب آبیاری سریعترین، مؤثرترین و کم هزینه ترین وسیله جهت نیل به اهداف فوق است. به این تکنیک مدیریت کودی که در آن کود همراه با آب آبیاری به کار میرود کودآبیاری Chemigation - یا - Fertigation گفته میشود. کودآبیاری یکی از روشهای مدیریتی در جهت کاهش مصرف کود است که میتواند به عنوان یکی از راه حل های کاهش آلودگی منابع آب کهعمدتاً ناشی از مصرف بی رویه و یا مصرف نادرست کود است، مطرح گردد.
اثر مصرف کودهای شیمیایی را به روش کودآبیاری بر کارآیی مصرف کود و عملکرد محصولات مختلف مانند سیب زمینی، گوجه فرنگی، هویچ، خیار، هندوانه و توت فرنگی مورد آزمایش قرار داد و نتیجه گرفت که کارآیی مصرف کود و عملکرد در این روش بسیار بیشتر از روش پخش سطحی است .
با مصرف کود ازته به همراه آب آبیاری نشان دادند که عملکرد ذرت نسبت به روشهای رایج کوددهی 12 درصد افزایش یافت و کارآیی مصرف کود بیشتر گردید . نتایج تحقیقات 11 ساله [Bhat, Sujatha., 2009] روی کودآبیاری با آبیاری قطره ای نشان میدهد که این روش پخش کود علاوه بر افزایش عملکرد، باعث افزایش کارایی مصرف آب و کود میشود.
Mead ]،[2000 با بررسی اثر کودآبیاری بر کارایی مصرف نیترات در کلم وکاهو گزارش داد که با مصرف کود ازته همراه با آب آبیاری، کارایی مصرف کود تا دو برابر افزایش مییابد. در آزمایشی مشابه ]واعظی و همکاران،[1381 نشان دادند کودآبیاری با مصرف کود کمتر نسبت به روش پخش سطحی کود، کارآیی مصرف کود، عملکرد وکارآیی مصرف آب را بالا بردکود آبیاری در دهههای اخیر بویژه در آبیاری بارانی و قطرهای به علت بازده آبیاری بیشتر پیشرفت زیادی داشته است.
[Hou et al ,2007@ تاثیر زمان تزریق کود بر جذب و کارایی مصرف نیترات در گیاه کتان تحت شرایط کودآ بیاری درگلخانه را مورد بررسی قرار دادند. نتایج تحقیق آنها نشان داد که به کار بردن کود در زمانهای انتهایی آبیاری نسبت به سایر مدیریتهای تزریق کود، تزریق در نیمه اول آبیاری و تزریق در تمام مدت زمان آبیاری باعث ایجاد کمترین تلفات نیترات و بیشترین کارآیی مصرف کود میگرد نظر به اینکه بیش از 90 درصد اراضی آبی جهان با سیستمهای آبیاری سطحی آبیاری پس نیاز به کار جدی تر و منسجمتر در این زمینه احساس میشود. در مناطقی که کودآبیاری انجام نمیگیرد کشاورزان به ناچار مقدار زیادی کود را هنگام کاشت به کار میبرند .
در این راستا مشاهده میشود کمتر از 50 درصد کود نیتروژنی به کار رفته مورد استفاده و مابقی از طریق آبشویی، رواناب و تصعید گازی از دسترس گیاه خارج شده و تلف میشود . صرف نظر از ارزش اقتصادی، تلفات این نهاده مهم سبب ایجاد مشکلات زیست محیطی میشود.Wiesler ] >1998 کودآبیاری در سیستمهای آبیاری سطحی، به دلیل کافی نبودن روابط طراحی و دستورالعملهای مدیریتی چندان گسترش نیافته است.احتمال تلفات به صورت رواناب سطحی و نفوذ عمقی از مشکلات کودآبیاری در روشهای آبیاری سطحی است. در ابتدا کودآبیاری سطحی به وسیله کودهای جامد صورت میگرفت .شیوههایی که هنوز هم در بعضی جاها به این صورت که کود جامد به صورت آنی در جریان آب آبیاری ریخته شود رایج است .
معمولا یکنواختی توزیع چنین پخشی کم است.اخیراً نیتروژن محلول به صورت مداوم و در طول مدت آبیاری به آب آبیاری تزریق میشود. در این حالت یکنواختی توزیع کود با یکنواختی توزیع آب برابر پیش بینی میشود. در آینده هم آبیاری سطحی به عنوان یکی از رایجترین سیستمهای تامین آب در مزارع کشاورزی مطرح باشد و کودآبیاری به عنوان بهترین راه تأمین مواد غذایی مورد نیاز محصولات کشاورزی خواهد بود . زیرا روشهای معمول پخش سطحی هم گران هستند و هم اینکه فقط در دوره کوتاهی از فصل داشت قابل پخش هستند . لذا ضرورت تحقیق در خصوص کودآبیاری با سیستمهای آبیاری سطحی آشکار میگردد.
ابراهیمیان و همکاران،>1390 آب آبیاری از کانال را توسط پمپ به داخل مخزن آب تخلیه نمودند و برای ثابت ماندن دبی ورودی به جویچه، یک سرریز در مخزن آب برای ایجاد ارتفاع ثابت آب تعبیه گردید. شکل 1 شمائی از سیستم برداشت آب از چاه و انتقال آب به جویچهها در سیستم آبیاری جویچهای یک در میان ثابت را استفاده نمود. کود از مخزن اصلی وارد مخازن کوچکتری که بر روی جویچهها نصب شده بودند، وارد میشد. این مخازن دارای شناور برای تثبیت ارتفاع کود برای دستیابی به شدت ثابت تزریق کود میباشند.
با توجه به اینکه بخش کشاورزی یکی از عوامل اصلی در آلایندگی محیط زیست است، بنابراین تغییر نگرش در اصول طراحی و مدیریت آبیاری با تاکید بر معیارهای زیست محیطی ضروری به نظر می آید. از طرفی کود آبیاری در آبیاری سطحی نسبت به رو شهای سنتی پخش کود دارای مزایای نسبی فراوانی است که از جمله میتوان به نیاز کمتر به انرژی و کارگر، کاهش هزینه ماشین آلات مورد نیاز، افزایش یکنواختی توزیع کود، رشد یکنواخت تر و افزایش عملکرد گیاهان و عدم فشردگی خاک اشاره نمود.
شکل 1 -سیستم کود آبیاری - الف - نحوه ی آبرسانی از کانال و انتقال آب به جویچهها - ب - سیستم تزریق کود و انتقال آن به جویچهها در سیستم آبیاری جویچهای یک در میان ثابت . اما مشکلی که پیش رو میباشد این است که تا کنون هیچ سیستمی جهت اجرای برنامه پخش کود وجود نداشته لذا در تحقیق حاضر سعی بر این شده است تا با طراحی و ساخت یک سیستم هوشمند کودآبیاری بتوان در زمانهای از پیش تعیین شده مقادر مشخصی از کود را به زمین در حال آبیاری تزریق نمائیم.
مواد و روشها
برای طراحی و ساخت سیستم اتوماتیک کود آبیاری با توجه به مشخصات موثر در کودآبیاری شامل بده محلول، زمان قطع جریان و مدت زمان جریان، بعد از تعیین نیازهای طرح، عوامل موثر در تصمیمگیری مشخص شود که این نیازها به شرح زیر است:
الف- طراحی جریان سنج حساس به جریان کم خروجی از مخزن
ب- جریان سنج نسبت به تغییر ارتفاع محلول داخل مخزن حساس باشد
مطلوب آن است که طرح، جنبه کاربردی داشته باشد لذا عوامل تعیین کننده در تصمیمگیری عبارتند از:
-1 هزینه آن متناسب با توان اقتصادی کشاورزان باشد و با امکانات داخلی ساخت آن میسر باشد.
-2 کاربرد و تعمیر آن آسان و در حد دانش کشاورز باشد.
