چشم‌انداز آبیاری چگالشی در بهبود بهره‌‍وری آب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 دانشیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 دانشیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

آب عامل عمده در تولید محصولات و مواد غذایی و پایداری زیست­‌بوم محسوب می‌شود. نیاز به منابع آبی روز به‌روز افزایش می‌­یابد. با توجه به کمبود آب و خشک ­بودن بسیاری از عرصه‌­ها، توسعه فناوری­‌های جدید تامین نیاز آبی گیاه در مرحله استقرار یا پس از آن حائز اهمیت است. حل مشکل کم­‌آبی، نیازمند توسعه فناوری­‌های نوین است. چگالش بخار در خاک، روشی نوین و در حال توسعه بوده که با استفاده از انرژی­‌های تجدیدپذیر دارای قابلیت در افزایش راندمان مصرف آب است. در این روش، با استفاده از انرژی خورشید، بخار آب به‌طور مستقیم به ناحیه ریشه منتقل شده و رطوبت خاک را بالا می­‌برد. هدف پژوهش حاضر، بررسی کارایی سامانه آبیاری تبخیری-تقطیری در افزایش بهره‌­وری آب و امکان­‌سنجی افزایش رطوبت خاک­‌های مختلف بهبود ­یافته با مواد آلی است. در این روش، برای افزایش چگالش، بخار آب تولیدی وارد لوله­‌های هادی بخار شده و پس از تقطیر منجر به افزایش رطوبت خاک می‌­شود. در این پژوهش، ابتدا تعدادی آزمایش در فلوم­‌های کوچک انجام شد. نتایج به‌­دست آمده نشان داد که رطوبت چگالش ­یافته در خاک با مواد آلی، 11 درصد بیشتر از همان خاک بدون ماده آلی بود. سپس، با توجه به امکان افزایش رطوبت با این روش، آزمایش‌­ها در گلدان­‌های بزرگ‌تری انجام شد. نتیجه تجزیه واریانس اثر متقابل بافت خاک، دمای بخار و مواد آلی نشان داد که پارامترها تاثیر معنی­‌داری بر جذب رطوبت بخار ندارند. بر اساس نتایج به­‌دست آمده، خاک با بافت متوسط، 35 درصد ماده آلی و بخار 45 درجه سانتی­‌گراد با لوله هادی پوشش­دار از شرایط بهتری نسبت به بقیه تیمارها از نظر جذب رطوبت برخوردار بود. بخار دمیده به درون لوله‌­های هادی بخار در فلوم و گلدان­­‌ها برای آزمون خاک با دو دمای 45 و 55 درجه سانتی­‌گراد بود که برای کشت گیاه، بخار 30 درجه سانتی­‌گراد انتخاب شد. پس از تعیین دمای مناسب و انتخاب بافت خاک، کشت گیاه با روش آبیاری تبخیری-تقطیری و مقایسه آب مصرفی با کشت گلخانه‌­ای و مزرعه­‌ای صورت گرفت. خاک انتخابی، برای کشت کاهو در شرایط کنترل­ شده و با آبیاری تبخیری-تقطیری، متوسط و در ترکیب با 35 درصد ماده آلی و لوله هادی با پوشش و همچنین، دمای بخار 30 درجه سانتی‌گراد تعیین شد. نتایج این پژوهش نشان داد که پس از برداشت محصول و رشد کامل کاهو در هر سه شرایط، تولید به ازای مصرف یک متر مکعب آب برای کاهو در روش تبخیری-تقطیری، گلخانه و مزرعه به‌­ترتیب 1250، 333 و 75.5 کیلوگرم است. کارایی مصرف آب در تمامی تیمارها بررسی شد و نتایج نشان داد که با احتمال 99 درصد، اختلاف معنی‌­دار بین روش­‌های مختلف آبیاری وجود دارد، به­‌طوری­ که کارایی مناسب مصرف آب در تیمار آبیاری تبخیری-تقطیری است. آب مصرفی در طی دوران رشد در گلخانه در حدود چهار برابر روش آبیاری تبخیری-تقطیری و در مزرعه حدودا 21 برابر روش آبیاری تبخیری-تقطیری برای تولید کاهو (متوسط یک متر مربع) بوده که این ارقام نشان­دهنده کاهش چشمگیر استفاده از آب با روش یاد شده است. با بررسی وزن ماده خشک کاهو در هر سه روش، نتایج حاکی از آن است که در تمامی نمونه‌­های برداشت­ شده از آبیاری تبخیری-تقطیری، گلخانه و مزرعه، به‌­طور متوسط ماده خشک 12.5 درصد بوده و به‌طور متوسط  87.5 درصد آب که این امر نشان از کیفیت یکسان محصول در هر سه روش است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Condensation irrigation perspective on improving water productivity

نویسندگان [English]

  • Samane Arvandi 1
  • Forood Sharifi 2
  • Ali Shahnazari 3
1 sari university of agricultural sciences and natural resources
2 Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
3 Associate Professor, Agricultural Engineering-Irrigation and Drainage Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

Water is a major factor in food production and sustainability of ecosystems. The need for water resources is increasing. Due to the scarcity of water and also aridity in many regions, development of new technologies to meet the plant water needs is important at plant establishment and specifically at the development stage. Development of new technologies is a key for solving the problem of water shortage. Steam condensation in soil (using renewable energies) is a new and developing method that has the potential of increasing water efficiency. In this method, the steam transfers directly to the root zone and increases the moisture content of the soil. The purpose of this study was to investigate the efficiency of evaporation-condensation irrigation system in increasing water use productivity and evaluating performance of this technology in moisture absorption of various soils improved using organic matter. In order to increase water condensation, the produced steam, conveyed into steam chambers and after distillation, it increases the moisture content of the soil. In this study, a number of experiments were conducted on small flumes. Results showed that the moisture condensation of the soil with organic matter 11% higher than that of soil without organic matter. Then, with the possibility of increasing the moisture with this method, the experiments were carried out in larger pots. The result of analysis of variance of soil texture, steam temperature and organic matter interactions showed that these three parameters had no significant effect on soil moisture increase. Based on the results, the soil with medium texture, 35% organic matter and steam at 45 °C in coated conducting tube showed better results than other treatments. The steam blown into vapor tubes in flume and pots was at two temperatures of 45 and 55 °C that 30°C was selected for planting. After determining the proper temperature and selecting soil texture, plant cultivation was carried out by evaporation-condensation irrigation method. Then the water consumption was compared with greenhouse and field planting. Selected soil for cultivating lettuce under controlled conditions and with evaporation-condensation irrigation, was designated to be medium and in combination with 35% organic matter and coated conducting tube at steam temperature of 30°C. The results of this study showed that after harvesting and full growth of lettuce in all three conditions, production per 1 m3 of water for lettuce in evaporation-condensation irrigation, greenhouse and field was 1250, 333 and 75.5 kilograms, respectively. Water use efficiency was investigated in all treatments and the results showed that there is a significant difference between different irrigation methods (P≼0.01), and the highest water use efficiency resulted from evaporation-condensation irrigation method. The consumed water during the growing period in the greenhouse was approximately 4 times that of evaporation-condensation irrigation method and in the field was about 21 times that of condensation irrigation, which indicates a significant reduction in water use. By examining dry matter the weight of lettuce in all three methods, the results showed that in all samples taken from condensation irrigation, greenhouse and field, the average dry matter was 12.5% and average water was 87.5%, which indicated the same quality of the product in all three methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Condensation
  • Field
  • Greenhouse
  • soil
  • Vardij