5 حلول ري للزراعة الصناعية في المناخات الحارة

حلول الري

ملخص

في المناخات الحارة والجافة والجافة ، يعتبر الري المصدر الرئيسي للمياه للمحاصيل. تناقش هذه المقالة خمسة حلول للري الدقيق يتم استخدامها بشكل فعال في الشرق الأوسط حيث تندر موارد المياه الطبيعية ، مثل الأمطار والخزانات.

الري الصغير ، أو الري بالتنقيط ، هو طريقة للري قليل الحجم ، وهو منتشر في منطقة الخليج. هو شكل محلي للري ، حيث يتم توزيع المياه تحت ضغط منخفض من خلال شبكة أنابيب ، في نمط محدد مسبقًا. تقوم أنظمة الري بالتنقيط بتوصيل المياه من خلال بواعث فردية ، أو نظام توصيل بالتنقيط تحت السطح ، أو من خلال الرش الجزئي / الرشاشات الصغيرة.

يتم توزيع المياه من خلال طرق مختلفة لكل منها مزاياه وعيوبه. في الري بالرش أو الري العلوي ، يتم ضخ المياه إلى موقع مركزي واحد أو أكثر داخل الحقل ويتم توزيعها عن طريق الرشاشات الهوائية أو البنادق عالية الضغط. بعض المزايا الهامة لهذا النوع من الري تشمل التنقل وسهولة الوصول. تشمل الأنظمة الأخرى طرق التربة الفرعية.

بالإضافة إلى ذلك ، يوصى بالمستقبلات المتعلقة بتحلية المياه واستخدام أنظمة الري الأكثر ذكاءً والمدعومة بالذكاء الاصطناعي والمراقبة الأفضل.

فهرس

نظرة عامة على الزراعة الصناعية في المناخات الحارة

حلول الري للزراعة الصناعية:

المرشة الصغيرة

الري بالمرشة

3 الري بحركة العجلات

4 الري الفرعي

5 ري منسوجات سطح

تحليل منهجيات الري الحالية والاقتراحات المستقبلية

في ظل الظروف المناخية المنتظمة ، يمكن أن تكون الزراعة سهلة تقريبًا. ومع ذلك ، مع المناخات القاسية ، يصبح من الصعب للغاية إجراء الزراعة الصناعية على نطاق واسع.

داخل شبه الجزيرة العربية ، تصل درجات الحرارة في الصيف إلى 55 درجة مئوية في الأماكن. بسبب الدورات الشحيحة وغير المنتظمة لهطول الأمطار السنوي ، يتم الحفاظ على الزراعة من خلال حلول الري واسعة النطاق.

نظرة عامة على الزراعة الصناعية في المناخات الحارة

في حين أن درجات الحرارة داخل شبه الجزيرة العربية لا تؤدي إلى الزراعة ، فقد كان هناك استثمار كبير في القطاع لرفعه إلى مستوى صناعي ، مع إيلاء اهتمام خاص لبعض الأطعمة. ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى دول الخليج ، والمملكة العربية السعودية بشكل خاص ، التي تحولت إلى الممارسات الزراعية التي تعزز الاكتفاء الذاتي ، مع الحفاظ على الموارد الطبيعية.

مع تزايد مسؤوليات الحكومات تجاه الزيادة السكانية وزيادة المعرفة ، تتزايد الضغوط على الزراعة.

بحلول عام 2050 ، سيزيد عدد سكان العالم بنسبة 60٪ ، مما يعني أن الطلب على الغذاء سيكون أعلى مما كان عليه من قبل. وبسبب تغير المناخ ، سيكون هناك موارد أقل لصنع هذا الغذاء.

وهذا يعني أن أي أرض قابلة للزراعة على كوكب الأرض داخل حدود أي دولة يجب زراعتها لإنتاج الغذاء – ليس فقط لسكانها ، ولكن للناس في جميع أنحاء العالم.

خصائص الأرض الصحراوية الفرعية

أ. المناخ الحار والجاف مع انخفاض هطول الأمطار

ب. التربة الرملية شبه المثلى ذات خصوبة منخفضة وملوحة عالية للتربة

ج. ندرة المياه للاستخدام عبر الزراعة

د. أصناف محدودة من البذور المتكيفة مع المناخ

ه. ارتفاع معدل الإصابة بأمراض الحيوان والآفات الزراعية

الاستخدام الفعال للمياه من أجل الزراعة

على الرغم من التقدم التكنولوجي ، واستخدام أصناف البذور الأكثر مقاومة للحرارة ، والكائنات المعدلة وراثيًا ، فإن الري الصحيح للنباتات في الوقت المناسب لا يزال أهم عامل يحدد الإنتاجية الزراعية.

يجب أن تكون المياه متاحة بانتظام من أجل نمو المحاصيل بشكل مطرد. ومع ذلك ، في البيئات القاسية ، لا يمكن الوصول إلى الماء أو أنه غائب تمامًا.

بالإضافة إلى إعادة الغطاء النباتي للتربة في المناطق الجافة مع قلة هطول الأمطار ، يساعد الري في الوقت المناسب على حماية الصقيع ، ويحد بشكل فعال من نمو الأعشاب ودمج التربة. يعتبر الري المصدر الرئيسي للمياه في الشرق الأوسط ، حيث يتم استخدامه مع منهجيات الصرف الصحيحة ، حيث أن موارد المياه الطبيعية مثل الأمطار والخزانات نادرة.

حلول الري للزراعة الصناعية

هناك عدة طرق للري. وهي تختلف من حيث التساوي ، وعدد المرات التي يتم فيها تزويد النباتات بالمياه.

تشمل أكثر منهجيات الري شيوعًا المطبقة على الزراعة الصناعية واسعة النطاق ما يلي:

الري السطحي: يستخدم الخزانات والموارد الطبيعية لتوزيع المياه من خلال القنوات السطحية مثل القنوات. هذا النوع من توزيع المياه ممكن فقط في المناطق ذات كمية معقولة من الأمطار.
الري الصغير: يُشار إليه غالبًا بالري الموضعي أو الري بالتنقيط ، ويعتبر الري الصغير أسلوبًا للري قليل الحجم وهو شائع في منطقة الخليج الأوسع حيث تظل الموارد المائية شحيحة.

ري السطح في المناخات الحارة

وبما أن الري السطحي ممكن فقط بعد فترات هطول الأمطار الغزيرة التي قد تؤدي إلى فيضانات مفاجئة لفترات قصيرة ، فهي طريقة ري محدودة الاستخدام. مجاري الأنهار جافة لبقية الوقت. يتدفق جزء من الجريان السطحي من خلال الطبقات الرسوبية في الوديان ويعيد شحن المياه الجوفية ، حيث يتم فقد بعضها من خلال التبخر.

في حين أن جميع الزراعة تقريبًا في المناطق الحارة والجافة الواقعة جنوب الصحراء الكبرى تتم من خلال الري ، فإن الري السطحي في بعض المزارع الصغيرة لا يزال يمارس. هذه المناطق ، ومع ذلك ، لا يزال يتم تسهيلها بشكل إضافي مع الري.

الري بالتنقيط في المناخات الحارة

الري الموضعي أو الري المنخفض هو نظام يتم فيه توزيع الماء تحت ضغط منخفض من خلال شبكة أنابيب ، في نمط محدد مسبقًا. يوضع النظام بالقرب من المصنع ، ويوزع كمية صغيرة من الماء.

يوفر الري بالتنقيط المياه من خلال بواعث فردية ، أو نظام توصيل بالتنقيط تحت السطح ، أو من خلال الرش الجزئي / الرشاشات الصغيرة. الفكرة هي تطبيق الماء على النبات بشكل موحد قدر الإمكان ، مع الحد الأدنى من النفايات.

1- المرشة الصغيرة

يعمل الري بالرش الدقيق أو الري بالتنقيط عن طريق إسقاط الماء من جذور النبات. يمكن أن تتراوح طرق الري بالتنقيط من تقنية عالية جدًا ومحوسبة إلى تقنية منخفضة وكثيفة العمالة.

المزايا

تعتبر هذه الطريقة فعالة من حيث استهلاك المياه حيث يتم تقليل التبخر والفيضانات

تتراوح كفاءة المياه الميدانية للري بالتنقيط عادة ما بين 80 إلى 90 في المائة عند إدارتها بشكل صحيح.

أنظمة الري بالتنقيط تقلل من التبخر. في الزراعة الحديثة ، غالبًا ما يتم دمج الري بالتنقيط مع المهاد البلاستيكي لتقليل فقدان التبخر.

يمكن تصميم النظام للتوحيد في جميع أنحاء الحقل لتوصيل المياه بدقة إلى النباتات الفردية في المناظر الطبيعية التي تحتوي على مزيج من أنواع النباتات.

يتضاعف نظام الري بالتنقيط الدقيق أيضًا كوسيلة لتوصيل السماد بفاعلية. تعرف العملية باسم التسميد.

العيوب

يسمح نظام الري بالرش الجزئي بالترشيح العميق على مستوى جذر النبات. هذا يعني أن الماء لا يمر بشكل فعال من خلال المسام في التربة.

يمكن وضع الماء أسفل منطقة الجذر إذا تم تشغيل نظام التنقيط لفترة طويلة جدًا أو إذا كان معدل التسليم مرتفعًا جدًا.

هناك حاجة إلى ضغط مياه أقل للتسليم. وهذا يتطلب فحصًا منتظمًا لضمان كميات التسليم الصحيحة.

تتوفر حلول توزيع الري عالية التقنية بصمامات محوسبة ولكنها بديل مكلف.

2- الري بالمرشة

في الري بالرش أو الري العلوي ، يتم ضخ المياه إلى موقع مركزي واحد أو أكثر داخل الحقل ويتم توزيعها عن طريق الرشاشات الهوائية أو البنادق عالية الضغط. يتم تركيب نظام التوزيع على أساس دائم (الناهضين). تأتي هذه القواعد في خيارات ثابتة ومتناوبة.

المزايا

يستخدم هذا النوع من أنظمة الري الرشاشات ذات الضغط العالي التي تدور. يتم تشغيل هذه الدوارات بمحرك كروي أو محرك تروس أو آلية ارتطام.

يمكن تصميم الدوارات لتدور في دائرة كاملة أو جزئية ، وتسليمها من خلال محيط أوسع.

يمكن أيضًا تركيب أنظمة الري بالرش أو الرش على أنظمة ذات عجلات مزودة بخرطوم عالي القوة متصل بالمياه.

يمكن أيضًا استخدام رشاشات الري المتنقلة على نطاق واسع لقمع الغبار والري واستخدام المياه المستعملة في الأرض.

نسخة جديدة من نظام الرش هي الري المحوري المركزي الذي يتحرك في نمط دائري يتم تغذيته بالماء من نقطة محورية في القوس.

تحتوي الأنظمة المحورية المركزية أيضًا على قطرات معلقة من أنبوب على شكل حرف (يو). يتم تثبيت رؤوس الرش في الجزء العلوي من الأنبوب والتي يمكن وضعها فوق أقدام قليلة فوق المحصول ، وبالتالي الحد من الخسائر التبخرية.

العيوب

بالنسبة لأنظمة الرش الأكبر والأقوى ، يجب أن تكون القواعد قوية ومثبتة بشكل دائم ، مما يحد من الحركة.

تستخدم الرشاشات المتنقلة المزودة بعجلات طولًا من أنابيب البولي إيثيلين على أسطوانة فولاذية ولا يمكن استخدامها إلا لري المناطق الصغيرة ، مثل المزارع أو الملاعب الرياضية أو الحدائق أو المراعي.

في حين أن هذا النوع من أنظمة الري يمكن أن يدفع المياه عبر مسافات أكبر ، إلا أنه لا يضمن التوزيع المتساوي.

3- الري بحركة العجلات

يُعرف أيضًا باسم نظام خط العجلات ، وهو عبارة عن سلسلة من الأنابيب ، لكل منها عجلة يبلغ قطرها حوالي 1.5 متر ، مثبتة بشكل دائم على نقاط المنتصف ، مع الرشاشات على طولها. يتم توفير المياه من طرف واحد باستخدام خرطوم كبير

المزايا

نظام الري هذا يسمح بالتنقل. بعد ري شريط من الأرض ، يمكن إزالة الخرطوم ، وتصريف المياه من النظام ، وتدحرج التجميع إما يدويًا أو بآلية مخصصة لهذا الغرض ، للرش في منطقة مختلفة.

النظام أقل تكلفة للتثبيت من المحور المركزي.

ميزة أخرى مفيدة لنظام النقل الجانبي هو أنه يتكون من أقسام يمكن فصلها بسهولة ، والتكيف مع أشكال المجال.

مفيد في الحقول الصغيرة ، المستقيمة ، ذات الشكل الغريب ، المناطق الجبلية أو الجبلية ، أو في المناطق التي تكون فيها العمالة غير مكلفة.

السلبيات

على الرغم من أنها أرخص من المحور المركزي ، إلا أنها تتطلب الكثير من العمالة ، لأنها لا تسافر تلقائيًا ويجب نقلها يدويًا.

يتم تطبيق المياه من خلال شريط ثابت ، يجب تصريفه ، ثم تدحرج إلى منطقة جديدة.

الضبط اليدوي لمواضع العجلات الفردية ضروري أحيانًا إذا أصبح النظام غير متوازن.

أنظمة خطوط العجلات محدودة في كمية المياه التي يمكن أن تحملها ، وكذلك محدودة في ارتفاع المحاصيل التي يمكن أن ترويها.

4- الري الفرعي

تم استخدام الري الفرعي لسنوات عديدة للمحاصيل الحقلية في المناطق ذات منسوب المياه المرتفع. إنها طريقة لرفع مستوى المياه بشكل مصطنع للسماح بترطيب التربة من أسفل منطقة جذر النباتات.

غالبًا ما تقع هذه الأنظمة في المراعي الدائمة في الأراضي المنخفضة أو وديان الأنهار ويتم دمجها مع البنية التحتية للصرف. يسمح نظام محطات الضخ والقنوات والسدود والبوابات بزيادة أو خفض مستوى الماء في شبكة من الخنادق وبالتالي التحكم في منسوب المياه.

المزايا

يستخدم الري الفرعي أيضًا في إنتاج الدفيئة التجارية ، عادةً للنباتات المزروعة في أصيص. يتم تسليم المياه من الأسفل وامتصاصها لأعلى ، حيث يتم جمع الفائض لإعادة التدوير

يسمح بحفظ المياه والمغذيات.

يسمح بتوفير العمالة من خلال تقليل صيانة النظام والأتمتة لأنه مشابه من حيث المبدأ والعمل لري الأحواض تحت السطح.

– تحرر فوق الأرض. يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة عدد المحاصيل المنتجة ويتطلب إدارة معدات أقل.

السلبيات

من المحتمل أن تتسبب قيادة المركبات فوق نظام الري تحت سطح الأرض في تلف المواسير.

يجب أن تكون مرافق تخزين النفايات السائلة (النفايات) موجودة لفترات طويلة عندما تكون الأرض لأنظمة الري تحت السطحية رطبة أو مجمدة.

قد تكون العوائق الهوائية ضرورية مع نظام الري تحت السطحي لمنع النقل الجوي خارج النفايات السائلة.

5 – ري المنسوجات السطحية

ري النسيج تحت السطحي(اس اس تي اي) تقنية مصممة خصيصًا للري الفرعي في جميع مواد التربة من رمال الصحراء إلى الطين الثقيل. يحتوي نظام الري التقليدي للنسيج تحت السطحي على طبقة أساسية غير منفذة (عادة من البولي إيثيلين) ، وخط تنقيط يمتد على طول هذه القاعدة ، وطبقة من التكسية الأرضية أعلى خط التنقيط ، وأخيرًا ، طبقة ضيقة غير منفذة على أعلى من التكسية الأرضية.

على عكس الري بالتنقيط القياسي ، فإن تباعد الباعثات في أنبوب التنقيط ليس بالغ الأهمية حيث يقوم النسيج الجيولوجي بنقل الماء على طول القماش حتى مسافة 2 متر من المنقط. تخلق الطبقة غير المنبعثة بشكل فعال منسوب مياه اصطناعي.

المزايا

اس اس تي اي هو حل دائم نسبيًا ، إذا تم الحفاظ عليه بشكل صحيح. المكونات خاملة ، وبالنظر إلى أنها تقع تحت الأرض ، فهي لا تخضع لتأثيرات الطقس أو الحيوانات أو الآلات أو المخربين أو الظروف الأرضية الأخرى.

يسمح بتوفير المياه بنسبة 50-75٪ مقارنة بالأنظمة الهوائية.

متطلبات الطاقة المنخفضة.

يمكن تحسين العائد حتى أربع مرات في محاصيل معينة حيث يوجد حد أدنى من اختراق الجذور للمقطرات في اس اس تي اي حيث يوجد شريط عاكس في الأعلى.

لا انسداد باعث بسبب التقشر.

وجود حد الأدنى من التبخر

– يتم تقليل نمو الأعشاب الضارة لأن الماء لا يصل إلى السطح. يسمح هذا النظام أيضًا بالتوزيع الفعال للمغذيات إلى منطقة الجذر بالكامل.

السلبيات

التكلفة الرأسمالية الأولية عادة ما تكون أكثر من الري العام.

تثبيت الجودة أمر بالغ الأهمية. إذا ارتكبت أخطاء ، فمن الصعب العثور عليها.

يلزم الصيانة المنتظمة لضمان عدم تعطل النظام أو وجود تسربات داخلية.

يتطلب أنظمة تحكم ومراقبة آلية كميكانيكي تشغيل مفضل (الري تحت السطحي لا يعطي أي مؤشرات بصرية لتوضيح ما إذا كان يعمل أم لا).

قد تكون هناك حاجة لسقي علوي إضافي مؤقت لري المناطق في المناخات الحارة.

ليس لدى اس اس اي تي أي آليات مدمجة لتطبيق السماد أو مبيدات الأعشاب على سطح النبات ويجب إدارتها بشكل إضافي.

قد تتسبب القوارض في تلف النظام (على الرغم من أنه أقل من أنظمة التنقيط).

تحليل طرق الري الحالية والاقتراحات المستقبلية

يتأثر الري في المناطق القاحلة ، وسيظل يتأثر ، بسبب قلة توافر المياه. في الوقت الحالي ، تعتبر المياه المحلاة هي الغالبية العظمى من المياه المستخدمة في التطبيقات الزراعية.

تحلية المياه

في الشرق الأوسط وحده ، يشكل توافر المياه قليلة الملوحة من بحر العرب والخليج مورداً مثالياً لتحلية المياه. ومع ذلك ، فإن تحلية المياه هي عملية كثيفة الاستخدام للطاقة وتتطلب التحسين عبر نقاط مختلفة:

هناك كمية كبيرة من تصريف المياه المالحة ، والتي يمكن أن تؤثر سلبًا على المياه الجوفية وظروف التربة.

يوصى باستخدام النفايات السائلة كبديل للمياه المحلاة لإعادة استخدامها في الزراعة.

يجب استخدام الاستخدامات الأكثر كفاءة لأنظمة الري لتحسين المياه لأن أنظمة الري بالتنقيط الحالية يمكن أن تكون مكلفة وغير فعالة.

الري الذكي

تستخدم أنظمة الري الذكية قياسات في الوقت الحقيقي لظروف التربة عبر الأقمار الصناعية أو مستشعرات مسبار التربة ، والتي يتم دمجها بعد ذلك مع تحليلات البيانات والتنبؤات الجوية لتنظيم كمية المياه التي يتم توصيلها إلى المحاصيل.

تتيح هذه التقنية التحكم الكامل في جرعات المياه وتوفر رؤية عظيمة عن الحالة الصحية للمحاصيل.

أنظمة الري الذكية لديها القدرة على زيادة وفورات المياه من 30٪ إلى 50٪.

زيادة الغلات من 11٪ إلى 30٪ مقارنة بالمجالات التي لا تحتوي على أنظمة إدارة الري.

التطورات في الري تحت السطحي

يوفر الري تحت السطحي باستخدام الناشرون المدفون المياه للنباتات على مستوى الجذر ، ويتم استخدامه بشكل أكثر فعالية في الأشجار والشجيرات والخضروات ، سواء في الحقول المفتوحة أو البيوت المحمية لتحقيق نتائج أفضل.

يستخدم لإبقاء الأشجار حية خلال فترات الجفاف ، وقد تم استخدام النظام بشكل فعال في تونس لتحسين غلة الزيتون.

يمكن أن يقلل الابتكار من التكاليف حتى 30٪ ويقلل من استخدام المياه بنسبة 30٪ مقارنة بأنظمة الري التقليدية.

استخدام حاويات النمو

حاويات النمو هي صناديق خاصة مع مقصورات مخصصة لنمو النبات واحتباس الماء. قامت الحاوية ، التي تم تطويرها في أوروبا ، بإنشاء عمود مياه أسفل المحطة من خلال جمع مياه الري والندى ومياه الأمطار ، وتوزيعها على مدى فترة زمنية طويلة لتقليل التبخر.

يمكن للنباتات الشابة المزروعة الحصول على ما يكفي من المياه الضحلة على أعماق كافية لتطوير جذر قوي ، مما يتيح المرونة خلال فترات الجفاف الطويلة.

يُزعم أن هذا النهج يقلل من استخدام المياه وتكاليفها بنسبة 90٪ مقارنة بأنظمة الري التقليدية بالتنقيط

يواجه المزارعون عبر المناخات الحارة تحديات متعددة في الزراعة على نطاق واسع. وتشمل هذه انخفاض الإنتاجية ، من حيث كمية المحاصيل وجودتها ، وزيادة استخدام المدخلات الزراعية ، مثل مبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية والأسمدة ، والآثار البيئية الضارة ، مثل تصريف التربة وتآكل التربة ، مما يؤدي إلى ارتشاح النيتروجين من التربة ، و الحد من تنوع المحاصيل. لمزيد من المعلومات حول كيفية دعم المشروعات الزراعية ، من خلال المعدات الزراعية والمشورة ، اتصل بـ اجري للحصول على الحلول المناسبة.