مدیریت EC در کشاورزی
مقدمه
مدیریت EC در بسترهای کشاورزی هیدروپونیک (به دلیل مجهز بودن به تکنولوژی آبیاری هوشمند) آسان تر است. در این مقاله فنی، اصل راندمان آبیاری و اینکه چگونه این ویژگی طراحی، مدیریت EC را با حجم زهکشی کمتر، آسان‌تر می‌کند، شرح می‌دهیم. مساله مدیریت EC، مساله ای بسیار حیاتی برای بسیاری از گلخانه داران در ایران (مخصوصا گلخانه های هیدروپونیک) میباشد.
جهت اطلاعات بیشتر:
مدیریت EC همینطور مساله ای اساسی برای افرادی است که در بستر های کشت خود از مواد مختلفی مانند کوکوپیت استفاده میکنند. درصد بالایی از کوکوپیت های موجود در ایران وارداتی هستند و علت آن عدم وجود باغ های نارگیل فراوان در ایران میباشد. این کوکوپیت ها اکثرا بصورت نمک دار و شور ( دارای EC بالا) هستند. بنابراین کشاورز یا گلخانه دار باید این شوری را از بین ببرد و از آسیب رسیدن به گیاه و خسارات آن جلوگیری کند و این تنها یک نمونه از ضرورت های مدیریت EC میباشد. تنظیم PH معمولا برای کوکوپیت مطرح نیست چون ذاتا ماده ای خنثی میباشد. در عوض مدیریت PH برای استفاده از پیت ماس امری ضروری است چون ذاتا ماده ای اسیدی میباشد. در این میان موادی مانند پرلیت هم هستند که نه احتیاج به خنثی کردن PH آن داریم و نه احتیاج به تنظیم EC در آن هست.
امروزه استفاده از سیستم های آبیاری هوشمند در گلخانه ها مدیریت یا کنترل میزان شوری (EC) را تسهیل کرده است. زهکشی روزانه و به‌طور میانگین بیش از 30% طی 24 ساعت، از جمله مواردی هستند که از گذشته تا به‌امروز، جهت کنترل و مدیریت EC، مدنظر پرورش‌دهندگان محصولات گلخانه‌ای قرار گرفته‌اند. در این میان، عوامل محرک اقتصادی و قانونی مختلف سبب شده‌اند که این رویکرد در راستای تحقق اهداف «کشاورزی دقیق» مدنظر قرار گیرد
عوامل محرک اقتصادی
- صرف هزینه اضافی جهت تامین انرژی در راستای تحریک فرآیند تعرق در گیاهان به‌منظور ایجاد تعادل اندام‌های رویشی و زایشی و کنترل رطوبت در نتیجه دسترسی زیاد آن به آب در روزهای کوتاه ضروری است.
- صرف هزینه مستقیم جهت استفاده غیر ضروری از آب و کودها در راستای تثبیت و تعدیل EC در بستر صورت می‌پذیرد.
عوامل محرک قانونی
- اعمال مدیریت (جلوگیری از) پسماند مواد مغذی از گلخانه‌ها امری ضروری است.
- مطالعه فنی حاضر به شرح اصول بازده آبیاری و چگونگی تسهیل هدایت الکتریکی با کاهش حجم زهکشی توسط طراحی منحصر به‌فرد بسترهای هگزا می‌پردازد.
بازده/راندمان آبیاری چیست؟
اصطلاح بازده آبیاری (Irrigation Efficiency) جهت بیان چگونگی تقسیم میزان آب مورد مصرف جهت آبیاری در بستر بین دو سطح اشباعیت مجدد (Re-Saturation) و احیای (Refreshment) آن استفاده می‌شود. بسترهایی با بیشترین بازده آبیاری، دارای بالاترین میزان EC در سطح احیا و پایین‌ترین سطح زهکشی هستند. بازده آبیاری یک ویژگی مهم در طراحی بسترهای نوین گلخانه‌ای است، زیرا به پرورش‌دهندگانی با شروع دیرهنگام و پایانی زودهنگام این امکان را می‌دهد تا بدون نگرانی از تثبیت EC در بستر، به فعالیت خود ادامه دهند. بنابراین، استراتژی‌های آبیاری می‌توانند با تغییر شرایط و نیازمندی محصولات تولیدی، اصلاح شوند.
تغییرات روزانه در هدایت الکتریکی و محتوای آب بستر(EC) و (WC)
نحوه تقسیم محلول مغذی مصرفی درون بستر و چگونگی واکنش و تغییرات روزانه WC (Water Content) و EC در بسترهای NG2.0 در شکل 1 به نمایش درآمده است.
شکل1. تغییرات روزانه WC و EC نشان‌دهنده نوسانات آنها در پاسخ به میزان آبیاری است. در مقایسه با بسترهایی از جنس الیاف معدنی، بسترهای « NG2.0» بازده آبیاری و هدایت الکتریکی بالاتری در سطح احیا دارند.
اشباعیت مجدد
اشباعیت مجدد در بستر مربوطه معمولا طی 3 تا 5 چرخه آبیاری رخ می‌دهد که تعداد دقیق آن به حجم کل مصرفی در هر دفعه (ml/m2) بستگی داشته و از طریق افزایش محتوی آب در بستر مشخص می‌شود.
فرآیند احیا یا تجدید
هنگامی که زهکشی موثر اولیه انجام شد، محتوی آب بستر تثبیت می‌شود. دفعات بعدی آبیاری، درست پیش از آن رخ داده که از طریق احیا و جایگزینی محلول مغذی قدیمی با محلول آبیاری جدید، بیشترین اثر را بر کاهش EC بستر دارد. این واکنش به‌وضوح در نمودار گرافیکی شکل 1 به نمایش درآمده است. در بسترهایی با بازده آبیاری پایین که بیشترین میزان آب مصرفی را به فرآیند احیا یا تجدید اختصاص می‌دهند، زهکشی موثر رخ داده و به‌ویژه هنگام فعالیت‌هایی با شروع دیرهنگام و پایانی زودهنگام، میزان EC بستر به‌طور مداوم و روزانه افزایش می‌یابد (شکل 1). این امر زمانی رخ می‌دهد که پرورش‌دهندگان جهت حفظ مقادیر قابل قبول EC، به آبیاری بیش از حد نیاز روی آورند.
نکات:
- اگر هدف تنها تعدیل میزان EC در بستر باشد، حجم آب در 5-3 بار آبیاری ابتدایی باید به اندازه 6-4 % از حجم کل بستر (l/m2) در نظر گرفته شود.
- هنگامی که میزان نور بیش از W/m2 600 باشد، میزان EC باید با کاهش آن در محلول آبیاری (کاهش میزان نور) به‌همراه افزایش زهکشی در اواسط روز (ساعات 14:00-11:00) کنترل شود.
زهکشی مستقیم
با پایان یافتن دوره روشنایی، آب مصرفی به‌آسانی از میان بستر خارج می‌شود و حجم زیادی از آن هدر می‌رود، به‌عبارتی، اثری بر میزان WC و EC ندارد. این پدیده در مواقعی که فاصله بین قطره‌چکان آبیاری (Dripper) تا حفره زهکشی بسیار کوتاه، ظرفیت آن بسیار بالا (l/hr 4) و یا حفرات زهکشی زیادی ایجاد شده باشند، رایج است.
نکات:
- به‌منظور مدیریت بهینه EC، هگزا به ایجاد یک حفره زهکشی در ازای هر بستر (به طول cm 133) توصیه می‌کند که باید در پایین‌ترین نقطه ممکن حفر شود. جهت دست‌یابی به اطلاعات بیشتر به ویدیوی حاوی دستورالعمل هگزا جهت ایجاد حفره زهکشی مراجعه کنید.
- اگر درصد زهکشی آب در روزهای آفتابی پس از ساعت 15:00بسیار زیاد باشد، می‌توان از حجم اندک آب جهت آبیاری بستر استفاده کرد تا فرکانس مربوطه با مجموع تابش ایجاد شده، سازگاری یابد.
سطوح قابل قبول EC
اگر سطوح تابش نور پایین باشد، سطوح بالاتری از EC در ناحیه ریشه قابل‌قبول است؛ به‌ویژه اگر اندام‌های رویشی گیاه از رشد بیشتری برخوردار باشند. اگرچه، با بالا رفتن سطوح تابش به بیش ازW/m2 400، تعرق گیاه با افزایش معنی‌دار دمای برگ، تحریک می‌شود. در صورتی که این میزان بالاتر رود (W/m2 700<)، خنک کردن محصولات امری ضروری است. در مواقع این چنینی، گیاهان بیشتر از تغذیه به آبیاری نیاز دارند و میزان EC باید از طریق کاهش آن در آب مصرفی و به‌کارگیری همزمان یک استراتژی آبیاری هدفمند با کمترین استرس وارده به گیاه، کنترل شود (جدول 1).
سطوح تابش نور (W/m2) | EC بستر گوجه فرنگی | EC بستر خیار | EC بستر فلفل |
|---|---|---|---|
200 | 8 | 5 | 6 |
400 | 6 | 4 | 5 |
600 | 5 | 3.5 | 4 |
800 | 4 | 3.2 | 3.5 |
1000 | 3.8 | 3 | 3 |
جدول 1. سطوح قابل قبول EC در بستر نسبت به میانگین سطوح تابش روزانه (W/m2)
پرورش‌دهنگان اغلب در راستای دست‌یابی به میزان بهینه EC، به آبیاری بیش از حد محصولات روی می‌آورند. از این رو، با هر بار آبیاری، رشد رویشی گیاه تسریع می‌شود. بنابراین، اگر تمرکز پرورش‌دهنده بر تولید بخش زایشی (*باردهی و تولید گل یا میوه) گیاهان طی روزهای تاریک باشد، تثبیت میزان EC بستر در استراتژی آبیاری مربوطه، ملاک نیست. با افزایش رشد رویشی، هدایت ناحیه ریشه با بخش بالاتر و یا افزایش میزان EC و کاهش WC به‌ویژه در سطوح نور پایین‌تر از W/m2 400، زمینه را جهت تولید زایشی گیاه فراهم می‌کند. تحت این شرایط، جهت رشد کنترل شده گیاه می‌توان سطوح EC و میزان کوددهی را افزایش داد. این پدیده منجر به انباشتگی بیشتر ماده خشک و رویش گیاهان مقاومی شده که نسبت به انواع بیماری‌ها از آسیب‌پذیری کمتری برخوردار هستند.
درصد قابل قبول زهکشی آب:
با ادامه روند ارزیابی توسط سیستم GroSens، شاخص مناسبی از نحوه افزایش EC و WC به‌دست می‌آید. کارایی آبیاری در بسترهای منشعب ناودانی‌شکل معلق (Hanging gutters capillary substrates)، بسیار بالاست؛ از این‌رو، حجم زهکشی آب می‌تواند بسته به سطوح نوری که در جدول 2 بیان شده است، کاهش یابد.
حداکثر سطح تابش نور(W/m2) | مجموع تابش (J/cm2) | زهکشی سنتی(%) | زهکشی رشد دقیق(%) |
|---|---|---|---|
200 | 500 | 20-30 | 5 |
400 | 1000 | 20-30 | 10 |
600 | 1500 | 30-60 | 15 |
800 | 2000 | 30-60 | 20 |
1000 | 2500 | 30-60 | 25 |
جدول 2. درصد زهکشی 24 ساعته نسبت به سطوح نور (W/m2) و مجموع شدت نور در طول روز (J/cm2)
- مقادیر مفروض اندازه‌گیری شده EC و WC بستر همسو با آنچه که در جداول مرجع شش مرحله‌ای آمده است.
- فرض این مطالعه، وجود گلخانه‌ای پایدار با عملکردی نوین به همراه ناودانی‌های معلق (Hanging gutters capillary substrates) است.