آبیاری
بکارگیری مصنوعی آب در زمین و خاک می‌باشد. به عبارت دیگر، آبیاری پخش آب روی زمین جهت نفوذ در خاک برای استفاده گیاه و تولید محصول است. هر چند فقط ۱۵ درصد از زمین‌های کشاورزی دنیا تحت آبیاری قرار دارند و ۸۵ درصد بقیه به صورت دیم و بدون آبیاری مورد استفاده قرار می‌گیرند[نیازمند منبع] اما نیمی از تولیدات کشاورزی و غذای مردم جهان از همین زمین‌های آبی حاصل می‌شود؛ که این خود نشان دهنده اهمیت و نقش آبیاری در بخش کشاورزی است.
منابع آب مورد استفاده در کشاورزی
منابع آب مورد استفاده در کشاورزی عبارتند از منابع آب سطحی و منابع آب نامتعارف که به توضیح و بررسی هر کدام می پردازیم.
منابع آب سطحی
منابع آب سطحی به دو دسته ی منابع آب سطحی جاری و منابع آب سطحی راکد تقسیم می شوند.
منابع آب سطحی جاری
جریان آب این منابع در طول زمان هم از نظر کمی و هم از نظر کیفی دائماً در حال تغییر می‌باشد وعموما کیفیت پایینی دارند جریان‌های حاصل از نزولات جوی، دارای دبی متغیری می‌باشند، ولی آن دسته که دارای منابع تغذیه زیرزمینی هستند مانند چشمه و قنات، تغییرات کمتری دارند. ناخالصی‌های عمده این منابع از نوع فیزیکی و دارای مواد معلق معدنی و آلی می‌باشند و در صورت قرار گرفتن در معرض هوا عموماً ناخالصی‌های شیمیایی آنهامانند کلر، آهن، کربنات و بی کربنات اکسید می‌شوند.
منابع آب سطحی راکد
مانند: استخرها، حوضچه‌های طبیعی، مخازن سدها، دریاچه‌های آب شیرین، آبگیرها، تالاب‌ها و . . . می‌باشد. در این منابع، آب جریان ندارد و همیشه در دسترس می‌باشد ولی ممکن است در طول فصل آبیاری نوسانات شدیدی در سطح آن ایجاد شود، لذا میزان برداشت با توجه به حداقل عمق در طول برداشت لحاظ می‌گردد؛ و وابستگی شدیدی به تغذیه مجدد دارند. از نظر آلودگی در این منابع ناخالصی‌های فیزیکی (شن، سیلت) و املاح محلول و آهن دوظرفیتی وجود ندارد؛ ولی ناخالصی‌های آلی مثل خزه‌ها، جلبکها، برخی جانوران کوچک آبزی و آثار و بقایای موجودات زنده در آن‌ها فراوان یافت می‌شود.
منابع آب زیرزمینی در ایران به دلیل واقع شدن در منطقه خشک و نیمه خشک مخصوصاً در ناحیه مرکز کشور ازمنابع اصلی تأمین آب آبیاری محسوب می‌شوند و عموماً کیفیت بالایی دارند از لحاظ کمی میزان برداشت بسته به تغذیه این منابع دارد. به‌طوری‌که باید از طول عمر مفید سیستم در استفاده از این منابع اطمینان کافی حاصل گردد. با توجه به ناخالصی‌های کمی که دارند مناسبترین آب برای استفاده در سیستم‌های آبیار تحت فشار محسوب می‌شوند. معمولاً عاری از آلوده‌کننده‌های فیزیکی و آلی می‌باشند بیشتر مشکل مربوط به وجود آهن، کلر، کربنات و بی کربنات کلسیم می‌باشد؛ و ازطرفی هنگامیکه این آب‌ها در مجاورت هوای آزاد قرار می‌گیرند املاح مذکور اکسیده شده و رسوب می‌نمایند.
منابع آب نامتعارف
منابع آب نامتعارف عبارتند از فاضلاب‌ها و پسآب‌های تصفیه شده، آب زهکش‌ها و آب‌های شور و لب‌شور.
فاضلاب‌ها و پسآب‌های تصفیه شده، آب زهکش‌ها و آب‌های شور و لب‌شور می‌توانند به عنوان منبعی برای تأمین آب، مورد استفاده قرار گیرند به دلیل دبی ثابتی که دارند مورد اطمینان می‌باشند. از لحاظ کیفی در استفاده از چنین آب‌هایی باید کلیه جوانب کیفیتی آب آبیاری مورد توجه قرار گیرد، همانند گرفتگی، مسائل بهداشتی، سمیت بعضی از عناصر و بهم خوردن تعادل عناصر کم مصرف در خاک.
آب دریاها به عنوان منابع آب شور و آب‌های زیر سطحی و آب زهکش‌ها به عنوان منابع آب لب‌شور و فاضلاب‌ها (شهری وصنعتی) به عنوان پسآب تصفیه شده قابل استفاده می‌باشند.
فاضلاب شهری ازنظر کمی تقریباً دارای دبی ثابتی و جریان آن مداوم است و از لحاظ کیفی قابل پیش‌بینی و معمولاً محتوی باکتری است ولی پساب صنعتی گاهی محتوی مواد سمی است و مواد آلی آن شاید قابل تجزیه نباشد؛ لذا باید آن‌ها را قبل از ورود به شبکه فاضلاب شهری تصفیه مقدماتی کرد.
منافع آبیاری
منافع آبیاری برای شخص و جامعه عبارتند از :
افزایش کمی و کیفی محصولات
سود حاصل از افزایش کمی و کیفی محصول
درآمد حاصل از فروش آب برای دولت
افزایش فرصت شغلی
شستشوی املاح سطح خاک
زیان‌های آبیاری سنتی
زیان های آبیاری سنتی عبارتند از:
اتلاف سود و اتلاف بیهوده آبی که با قیمت گزاف تأمین گردیده و برای نگهداری و توزیع آن سرمایه‌گذاری زیادی صورت گرفته‌است.
فرسایش
شور و قلیایی شدن خاک
غرقابی شدن یا باتلاقی شدن زمین‌های کشاورزی
تخریب زمین‌های کشاورز
انواع روش‌های آبیاری
روش‌های مختلفی برای آبیاری وجود دارد. هدف رساندن آب به گیاهان تاحد ممکن به صورت یکنواخت است.
۱- سطحی
۲- روش غرق‌آبی مزرعه گندم
آب از نهر آبیاری یا لوله دریچه‌دار در سطح خاک جریان یافته و با نفوذ تدریجی در خاک در اختیار ریشه گیاه قرار می‌گیرد. آبیاری سطحی به سه روش کرتی ، نواری و شیاری انجام می‌شود.
آبیاری تحت فشار
به‌طور کلی سیستم‌های آبیاری تحت‌فشار به روش‌هایی گفته می‌شود که آب را توسط لوله و تحت فشاری بیش از فشار اتمسفر در سطح مزرعه توزیع می‌کنند. آبیاری تحت‌فشار به دو روش آبیاری بارانی و آبیاری موضعی انجام می‌شود. روش آبیاری موضعی به دو دسته آبیاری قطره‌ای و خطی انجام می‌گیرد؛ که این دو روش به مقدار زیادی صرفه جویی در مصرف آب خواهد داشت.
آبیاری قطره‌ای
دراین سیستم آب به وسیلهٔ پمپ از منبع بداخل شبکه پمپ شده وضمن عبور از سیکلون (فیلتر گردایی) شن ومواد خارجی آن ته‌نشین می‌گردد. در این روش آب با فشاری بیش از یک اتمسفر از منبع تامحل مصرف انتقال می‌یابد. آب به صورت قطرات مجزا و پیوسته ویا به صورت افشانه ریز با فشار کم از طریق قطره چکان در طول خط انتقال آب قرار دارند. آبیاری قطره‌ای روش مؤثری درتحویل آب مورد نیاز گیاه درمحدوده توسعه ریشه بداخل خاک است و این امکان را به وجود می‌آورد که عمل آبیاری تاحد رفع نیاز آبی گیاه انجام می‌شود؛ بنابراین در این روش به میزان زیادی ازاتلاف آب به صورت نفوذ عمقی، ایجاد روان آب سطحی وتبخیر درمقایسه با روش‌های سنتی وبارانی کاسته می‌شود.
سیستم‌های مختلف آبیاری قطره‌ای
۱- سیستم قطره‌ای قطره چکان
۲- درخط سیستم
۳- تی زیرزمینی بالوله‌های تراوا
۴- سیستم بابلر
۵- سیستم قطره‌ای نواری
۶- آبیاری قطره‌ای ثقلی
آبیاری آبپاشی
در سیستم آبپاشی یا بالاسری، آب به یک یا چند نقطه مرکزی در مزرعه لوله‌کشی می‌شود و توسط آبپاشهایی آبدهی انجام می‌شود. آب‌پاش‌های فشار بالا که خودکار می‌چرخند، روتور نامیده می‌شوند و توسط مکانیزمی توپی، چرخ‌دنده‌ای یا ضربه‌ای به گردش در می‌آید. روتورها ممکن است گردش کامل یا ناقص داشته باشند.
آب‌پاش متحرک
آب‌پاش‌ها را می‌توان بر روی سکوهایی متحرک نصب کرد و آب را توسط شلنگ به آن رساند. آبپاشهایی که خودکار حرکت می‌کنند، آب‌پاش متحرک نامیده می‌شود.
آبیاری بارانی
روشی است که در آن آب را با سرعتی مساوی یا کمتر از نفوذپذیری خاک به صورت باران برسطح زمین پخش می‌نماید. به‌طورکلی روش بارانی را دراغلب شرایط مانند مناطق شیبدار بیشتر خاک‌های سبک، متوسط وشرایطی که آبیاری به طریق ثقلی امکان‌پذیر نیست قابل اجرا می‌باشد.
آبیاری زیرزمینی
عکس ماهواره‌ای از مزارع کانزاس. دایره‌ها مزارعی هستند که توسط شیوه آبیاری چرخشی (Center Pivot Irrigation) آبیاری می‌شوند.
در این روش، رطوبت لازم برای محیط ریشه گیاه توسط کنترل سطح ایستابی است. برای این منظور لازم است که یک لایه غیرقابل نفوذ در عمق مناسب از سطح خاک وجود داشته باشد تا بتوان سطح ایستایی را کنترل نمود. از مهم‌ترین مشخصه‌های این روش مرطوب نشدن سطح خاک است به‌طوری‌که معمولاً برای تأمین آب در محیط ریشه سطح ایستابی به حدی بالا آورده می‌شود که رطوبت بتواند با استفاده از خاصیت موئینگی به محیط ریشه برسد.
معیارهای انتخاب روش‌های مناسب
در یک پروژه آبیاری انتخاب روش آبیاری مناسب نقش بسیار با اهمیتی در موفقیت آن پروژه ایفا می‌کند. اساسی‌ترین عوامل مؤثر در انتخاب روش‌های آبیاری به شرح زیرند: بافت خاک – آماده کردن زمین – اندازه مزارع – شوری خاک – زهکشی خاک – آب قابل دسترس – کیفیت آب مصرفی – گیاهان الگوی کشت – انرژی قابل دسترس – رعایت تناوب زراعی و عملیات زراعی – کیفیت و میزان محصولات (کمیت و کیفیت محصولات) – وضعیت آب و هوایی (اقلیم) – هزینه آب – مسائل فرهنگی و اجتماعی.
عوامل مؤثر بر هزینه آبیاری
هزینه سیستم آبیاری به پارامترهای گوناگونی بستگی دارد. یکی از این عناصر نوع زراعت و نوع محصول است است. به عنوان مثال در یک باغ که تراکم گیاهان کم است هزینه‌ها ممکن است کمتر از یک باغ یا گلخانه با تراکم زیاد باشد. عامل مؤثر دیگر وضعیت آب و هوایی محل کشت است. همچنین نیاز آبی گیاه هم عامل مهمی است.
یک پارامتر مؤثر دیگر منبع تأمین آب است. این که آب چه فشاری داشته باشد یا کیفیت آن چگونه باشد به صورت مستقیم بر روی هزینه‌ها مؤثر است.
هدف آبیاری
تأمین آب کافی برای ادامه زندگی گیاه. حفاظت و بیمه گیاهان در مقابل تنش‌های ناشی از کم‌آبی یا بی آبی‌های کوتاه مدت. خنک کردن خاک و اتمسفر یا هوای اطراف گیاه. شستن املاح مضر در خاک. نرم کردن ناحیه قابل شخم خاک.
ارتباط آبیاری با سایر علوم
آبیاری با علومی نظیر آب شناسی ، گیاه شناسی و خاک شناسی در ارتباط است.
آب‌شناسی
بارش‌هایی که در منطقه صورت می‌گیرد و به صورت روان آب درمی‌آید را مورد مطالعه قرار می‌دهد.
گیاه‌شناسی
نیاز گیاه موجود در برنامه آبیاری و الگوی کشت را مورد مطالعه قرار می‌دهد.
خاک‌شناسی
به مطالعه خاک از لحاظ فیزیکی و نیز از لحاظ محیطی برای کشت و پرورش گیاه می‌پردازد. ضمن اینکه در مورد چگونگی تشکیل خاک و رده‌بندی آن‌ها و همچنین بحث در مورد موجودات زنده خاک و اثرات آن بر زشد گیاهان بحث می‌کند.