آبیاری جویچه‌ای چیست؟ و ۴ راه برای بهبود این تکنیک

تصور کنید یک مزرعه یا باغ دارید که محصولات به صورت ردیفی کاشته شده‌اند. آب را بین این ردیف‌ها جاری کنید، و آبیاری جویچه‌ای را خواهید داشت؛ یکی از قدیمی‌ترین روش‌های بشر برای کشت محصولات غذایی. که این روش هنوز هم به طور گسترده در سراسر ایران استفاده می‌شود.

حتی اگر آبیاری جویچه‌ای به درستی مدیریت شود، استفاده چندان کارآمدی از آب نیست. توزیع آب به صورت یکنواخت در کل مزرعه دشوار است. با این حال، از آنجا که این روش نسبت به سیستم‌های آبیاری مکانیکی یا قطره‌ای ارزان‌تر است، احتمالاً همچنان مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

یافتن راه‌هایی برای بهبود کارایی این روش در شرایطی که کمبود آب به دلیل تغییرات اقلیمی، بقای اکوسیستم‌ها و امنیت غذایی را تهدید می‌کند، اهمیت دارد.

آبیاری جویچه‌ای چگونه کار می‌کند

آبیاری جویچه‌ای با استفاده ساده از نیروی جاذبه کار می‌کند. با ایجاد برجستگی‌ها و جویچه‌ها، آب در کانال‌های شیب‌دار بین ردیف‌های محصولات جاری می‌شود. این سیستم‌ها بهترین عملکرد را روی زمین‌های نسبتاً مسطح دارند که می‌توان آن‌ها را برای جریان مطلوب آب شیب‌دار کرد. این روش برای زمین‌های شیب‌دار یا تپه‌ای توصیه نمی‌شود. برجسته کردن محصولات روی جویچه‌ها، آب را در کانال‌ها نگه می‌دارد و از رسیدن آن به ساقه و برگ‌های گیاه جلوگیری می‌کند، که احتمال پوسیدگی یا بیماری را کاهش می‌دهد.

محصولاتی که به صورت ردیفی رشد می‌کنند، مانند ذرت، آفتابگردان، نیشکر و سویا، برای آبیاری جویچه‌ای مناسب هستند. همچنین درختان میوه مانند مرکبات و انگور و محصولاتی که در اثر آب ایستاده آسیب می‌بینند، مانند گوجه‌فرنگی، سبزیجات، سیب‌زمینی و لوبیا نیز مناسب هستند.

هدر رفت آب

به طور جهانی، کشاورزی حدود 70% از آب شیرین جهان را مصرف می‌کند—که بیش از حد پایداری است، زیرا بیش از نیمی از منابع آب زیرزمینی جهان در حال تخلیه شدن است. در ایالات متحده، روزانه 4.5 میلیارد گالن آب به دلیل آبیاری ناکارآمد هدر می‌رود. در سراسر جهان، کارایی آبیاری جویچه‌ای به طور متوسط فقط 60% است، در حالی که سیستم‌های آبیاری مرکز-محور (95%) و آبیاری قطره‌ای (97%) کارآمدتر هستند.

خواه از طریق تبخیر، روان‌آب یا نفوذ به زمین در زیر سطح ریشه‌ها باشد، 40% از آبی که توزیع می‌شود به هدف مورد نظر نمی‌رسد. آبی که توسط محصولات جذب نمی‌شود می‌تواند کودها، علف‌کش‌ها، سموم دفع آفات و حتی آنتی‌بیوتیک‌ها را به منابع آب زیرزمینی نشت دهد یا آن‌ها را به آبراه‌ها بشوید. همراه با مشکل متداول فرسایش، هدر رفت آب می‌تواند آب آشامیدنی را آلوده کند یا باعث ایجاد مناطق مرده و شکوفایی جلبکی در دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها شود.

با این حال، با توجه به نحوه تنظیم و مدیریت جویچه‌ها، می‌توان آبیاری جویچه‌ای را کارآمدتر کرد. یک تخمین نشان می‌دهد که اگر آبیاری به کارایی 100% برسد، تقاضای جهانی برای آب زیرزمینی نصف خواهد شد. همچنین نشان داده شده که آبیاری جویچه‌ای می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای، به ویژه اکسیدهای نیتروژن را کاهش دهد.

4 راه برای مدیریت جریان آب

هدر رفت آب می‌تواند به سه شکل باشد: تبخیر از آب ایستاده، روان‌آب در انتهای ردیف‌ها، و نفوذ نابرابر آب که در آن مقدار بیشتری از آب به زمین نفوذ می‌کند تا به رشد محصول کمک کند. مدیریت این هدر رفت می‌تواند به روش‌های مختلف انجام شود.

1. ایجاد ردیف‌های کارآمد

بسته به نوع خاک، شیب‌های مختلفی برای ایجاد جریان آب مطلوب مورد نیاز است. به طور خلاصه، هر چه خاک سریع‌تر تخلیه شود (نرخ نفوذ آن)، شیب باید بیشتر باشد.

برای خاک شنی که سریع تخلیه می‌شود، شیب مطلوب 0.5% است، در حالی که برای خاک رسی که نفوذپذیری کمتری دارد، شیب مطلوب 0.1% است. از آنجا که خاک رسی نفوذپذیری کمتری دارد، جویچه‌های عریض‌تر، کم‌عمق‌تر و بلندتر به معنی تماس بیشتر خاک با آب است، جذب آب کندتر انجام می‌شود و آب کمتری در انتهای ردیف جاری می‌شود. در مقابل، در خاک شنی، جویچه‌های عمیق‌تر، باریک‌تر و کوتاه‌تر تضمین می‌کنند که آب به طور یکنواخت‌تری در طول ردیف توزیع شود و مقدار آب مورد نیاز برای آبیاری کل ردیف کاهش یابد.

2. کاهش روان‌آب

طبق گفته سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده (EPA)، روان‌آب کشاورزی عامل اصلی کاهش کیفیت آب است. همراه با کشاورزی باززنده‌کننده و شیوه‌های حفاظت از خاک، کاهش و استفاده مجدد از روان‌آب آبیاری جویچه‌ای می‌تواند منجر به بهبود کیفیت آب و کاهش مصرف آب و کود شود. روان‌آب در انتهای جویچه را می‌توان به استخرهای جمع‌آوری هدایت کرد و سپس دوباره استفاده کرد. استفاده مجدد از روان‌آب می‌تواند مصرف آب را تا 25% کاهش دهد.

در مزارعی که آب اضافی دوباره استفاده نمی‌شود، بستن یا ایجاد مانع در انتهای پایین ردیف یک روش رایج است، به ویژه در شیب‌های کم‌درجه. با این حال، این روش می‌تواند منجر به توزیع نابرابر آب در انتهای میدان و همچنین نشت مواد مغذی در انتهای ردیف شود.

3. کاهش خاک‌ورزی

کاهش یا حذف خاک‌ورزی مزایای بسیاری دارد، از جمله ذخیره کربن و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای که سیاره را گرم می‌کنند. صرفه‌جویی در مصرف آب همیشه ذکر نمی‌شود.

کاهش خاک‌ورزی می‌تواند منجر به کاهش مصرف آب در حالی که باعث افزایش بازده محصول می‌شود. با جلوگیری از برگرداندن خاک در جویچه، محصولات پوششی زمینی در جای خود باقی می‌مانند، سرعت جریان آب در جویچه کاهش می‌یابد، نرخ نفوذ تا 50% افزایش می‌یابد و روان‌آب تا 93% کاهش می‌یابد.

4. اجرای آبیاری جریان متناوب

آبیاری جریان متناوب شامل جریان‌دهی متناوب آب است، مثلاً یک ساعت روشن، یک ساعت خاموش. هنگامی که جویچه‌های آبیاری شده خشک می‌شوند، لایه بالایی خاک تثبیت شده و سطح آن بسته می‌شود، و باعث می‌شود دور بعدی آبیاری به طور یکنواخت‌تری در طول ردیف توزیع شود. این روش می‌تواند مصرف آب را در یک مطالعه تا 24% و در مطالعه‌ای دیگر تا 51% کاهش دهد.

آیا افزایش کارایی می‌تواند مصرف آب را افزایش دهد؟

در قرن نوزدهم، اقتصاددان ویلیام استنلی جونز کشف کرد که افزایش کارایی لزوماً منجر به کاهش مصرف منابع طبیعی نمی‌شود، بلکه به افزایش آن منجر می‌شود. او مشاهده کرد که با کارآمدتر شدن سوخت زغال‌سنگ، مصرف آن بیشتر شد، زیرا استفاده از آن در صنایع مختلف گسترش یافت.

همین پارادوکس در کالیفرنیا نیز رخ داد، زمانی که سیستم‌های آبیاری قطره‌ای کارآمدتر در دوره خشکسالی طولانی دهه 1980 و 1990 به طور گسترده‌تری استفاده شدند و منجر به کاهش بیشتر منابع آب زیرزمینی محدود ایالت شدند. زمانی که دولت‌های جهان اقدامات حفاظتی آب را اجرا می‌کنند که شامل بهبود کارایی آبیاری محصولات می‌شود، برنامه‌های ضعیف طراحی شده می‌توانند به طور ناخواسته بحران جهانی آب را بدتر کنند، به جای اینکه به حل آن کمک کنند.

پرسش‌های متداول

تفاوت بین آبیاری جویچه‌ای و آبیاری سطحی چیست؟

هر دو روش آبیاری جویچه‌ای و آبیاری سطحی از روش‌های آبیاری سطحی هستند که در آن‌ها آب به وسیله جاذبه در یک منطقه توزیع می‌شود. تفاوت آن‌ها این است که آبیاری سطحی شامل غرق کردن کل مزرعه است و در نتیجه آب به طور یکنواخت توزیع می‌شود، در حالی که آبیاری جویچه‌ای فقط شامل غرق کردن ردیف‌های کانالی بین گیاهان است.

کارآمدترین روش آبیاری چیست؟

کارآمدترین روش آبیاری محصولات کشاورزی، آبیاری قطره‌ای است. این روش «ریزآبیاری» آب را به آرامی از طریق یک لوله نازک که یا در خاک دفن شده یا دقیقاً بالای سطح خاک قرار دارد، مستقیماً روی ریشه گیاهان می‌چکاند.

چقدر آب توسط سیستم‌های آبیاری جویچه‌ای هدر می‌رود؟

تخمین زده می‌شود که 40% آب در سیستم‌های آبیاری جویچه‌ای هدر می‌رود، در مقایسه با 3% که در سیستم‌های آبیاری قطره‌ای هدر می‌رود.