أصبحت المشكلات العالمية مثل نضوب المياه، وارتفاع تكاليف الطاقة تشكلُ مصدرَ قلقٍ كبيرٍ للقائمين على الري في العالم، المتضررين من نضوب الموارد الطبيعية.
ويعلم المزارعون أن هناك حاجة إلى تطبيق ممارساتٍ زراعية، وتقنيات ريٍ أكثر كفاءة؛ للحفاظ على استدامة الأرباح الزراعية، كما أنهم يجربون حاليًا أساليب جديدة؛ لتعزيز التقنيات الحالية.
وقد بحث المزارعون الأمريكيون تقنية LEPA (التوزيع الدقيق، الموفِّر للطاقة)، التي استُحدِثت في ثمانينيات القرن الماضي، وبدأوا اختبار أساليب مختلفة لاستخدام رؤوس الرشاشات تلك.
وكانت هذه التقنية معروفة بقدرتها على تقليل الانحراف الناتج عن الرياح وفقد المياه الناتج عن التبخر بشكل كبير، لذا بدأ المزارعون في تركيب هذه التقنية بأساليب جديدة؛ ليعرفوا ما إذا كان بإمكانها جلب مزيدٍ من المنافع.
إن ما بدأ منذ خمسة أعوامٍ كتجربة، أصبح الآن تقنية حائزة على جوائز، ومتواجد في المزارع في جميع أنحاء الولايات المتحدة الغربية والوسطى. كما أن ما يُعرف الآن بتركيبات LEPA متقاربة المسافات، يجذب الاهتمام حاليًا خارج الولايات المتحدة، في المكسيك، والبرازيل، وجنوب إفريقيا، وفي المناطق الجافة في الشرق الأوسط، والمناطق التي يجري فيها تنظيم استهلاك المياه، وفيما بين المزارعين ممن يخططون للمستقبل، ويتطلعون إلى إنتاج محاصيل جيدة باستهلاكٍ أقل كثيرًا من المياه والطاقة.
فهم تركيبات LEPA متقاربة المسافات
ابتكرت تقنية "LEPA" نتيجة لتعاون باحثين من جامعة تكساس إيه أند إم، مع شركة Senninger Irrigation الأمريكية لتصنيع الرشاشات. صُمِّمَت رؤوس التوزيع بحيث تُرسِّب المياه بالقرب من سطح التربة -على مسافة من 18 إلى 24 بوصة تقريبًا فوق سطح الأرض- باستخدام ضغطٍ منخفض؛ للمساعدة على منع الانحراف الناتج عن الرياح والحد من بخر المياه. واستخدم مزارعو القطن هذه التقنية في بادئ الأمر في السهول الغربية العليا في الولايات المتحدة.
في أنظمة LEPA القديمة، كانت تُركَّبُ رؤوس التوزيع على مسافاتٍ متباعدة؛ لتروي خطوط الزراعة بالتناوب. ونظرًا لأن طريقة التوزيع الدقيق هذه تبلل أقل من نصف سطح التربة، فهي تساعد على تقليل آثار البخر، مما جعل نظام LEPA أكثر كفاءة في استخدام المياه بنسبة 95%.
إن طريقة التركيبات متقاربة المسافات تعمل على ضبط التباعد بين الرؤوس، بحيث تكون 40 بوصة أو أقل. يمكِّن هذا الضبطُ المزارعين من الحفاظ على ميزتي تقليل الانحراف الناتج عن الرياح، وكمية المياه المفقودة بالبخر، وتكاليف الضخ، مع تحقيق المزايا التالية أيضًا:
- زيادة كفاءة توحيد تغطية منطقة الجذور بالمياه.
- زيادة في ناتج المحاصيل مع استهلاك كمية أقل من المياه.
- زيادة فرصة ترشيح الأملاح في التربة.
- إمكانية تجنب ترطيب الظُلَّة النباتية لمحاصيل الخطوط الحقلية.
- فرصة توزيع كمية المياه المطلوبة في عدد أقل من دورات المرور المحورية.
- تقليل الضرر المحتمل الذي قد يصيب المحاصيل والمعدات بفعل القوارض عند استخدام أنظمة الري بالتنقيط.
لقد أثبتت تركيبات LEPA متقاربة المسافات فعالية كبيرة، جعلت منظمة Irrigation Association في عام 2017 تختار "تركيبات LEPA متقاربة المسافات، التي توفر المياه والطاقة وتعمل على زيادة المحاصيل" للفوز بجائزة فانجارد الجديدة. وتم إطلاق هذه الجائزة التكريمية عام 2017 لفرق الأفراد، أو الشركات، أو المنظمات، أو غير ذلك من الجهات الأخرى، التي تنفذ مشروع بها تركيبات مبتكرة في مجال الري.
تجارب منقولة من مصادرها الأصلية
اكتشف جون مورار، أحد المشاركين في جائزة فانغارد، من Triple D Ranch، في بلدة داير بولاية نيفادا (خط طول: 118.01، خط عرض: 37.615، الارتفاع: 4,898 قدمًا) اكتشف أن فوَّارات LEPA متقاربة المسافات قد تفوقت على الرشاشات القياسية التي تستخدم أعلى النبات في حقول البرسيم. والمناخ في هذه المنطقة عاصف والأمطار قليلة أو منعدمة، مع انخفاض شديد في الرطوبة. ونوع التربة الأساسي هناك هو الطفالية الطينية الغرينية الثقيلة.
أحدثت فوَّارات LEPA متقاربة المسافات زيادة في البالات متوسط نسبتها 21.5% وزيادة في الحمولة بنسبة 6.5% أثناء مرات الحصاد الأربعة، وذلك لثلاثة محاور ري مركزية. ويعزو المزارع هذه الزيادة في الإنتاج إلى أسلوب توزيع المياه الذي تتميز به رؤوس LEPA متقاربة المسافات. تستقر المياه الموزعة على سطح التربة، وتتخللها ببطء محدثًا حركة جانبية في التربة، ترشِّح الأملاح تحت منطقة الجذور.
ذكر جون مورار: "إن حوض المياه الجوفية هنا في طريقه للنضوب كما هو الحال مع معظم أحواض المياه الجوفية في أي منطقة تُروى بطرق الري الغزير. وأصبح هذا الأمر مصدر قلق. لذا عندما بدأنا استخدام هذه التركيبات ورأينا أنها ستخلصنا من هذه المشاكل، كان هذا حافزًا كبيرًا لي، لأن الأمر كله يتوقف على بالكفاءة. اكتشفنا سريعًا أن لدينا كمية مياه أزيد مما ينبغي في الأرض، وأنه يمكننا تقليل هذه الكمية".
"بدأنا نرى الفرق في معدل نمو القش، فنادرًا ما نحصل على كميات من القش في الحصاد الثاني أكبر من تلك التي نحصل عليها في الحصاد الأول. وضعنا فوَّارات في أحد الحقول، بعد عملية الحصاد الأولى مباشرة، وفي عملية الحصاد الثانية بعد ثلاثين يومًا، حصلنا على زيادة قدرها أربعين بالة، في محور ري واحد".
وواصل حديثه قائلاً: "حصلنا على نتائج عينات التربة هذا العام، ووجدنا أننا تخلصنا من كمية كبيرة من الصوديوم، فقد انخفضت النسبة من 2.6 إلى 1.6، وهذا معدل كبير للغاية، وكانت هذه هي المرة الأولى، التي تمكنا فيها من تحريك الأملاح في التربة. وحيث أننا يمكننا دفع المياه إلى أسفل، وطردها بعيدًا عن منطقة الجذور، نستطيع بذلك التخلص من الأملاح. لديَّ حماسٌ كبير تجاه ما يمكننا تحقيقه في هذه الحقول، مع استمرارنا في دفع المياه داخلها".
وفي مزرعة مشارك آخر من المشاركين في جائزة فانجارد، في منطقة مينغو بولاية كانساس (الارتفاع: 3159 قدمًا، نوع التربة: طفالية غرينية) وبفضل تقنية LEPA، تمكن المزارع بوب هولوواي من تحقيق زيادة إنتاجية في الذرة قدرها 50% (في إجمالي 120 فدانًا) بمعدل توزيع يتراوح من 250 إلى 300 جالون في الدقيقة فقط. حيث قال: "الوضع الذي كنا فيه تطلب منا إما التخلي عن دورة ري، أو الوصول إلى وسيلة ري أكثر فاعلية".
"لقد اكتشفت أن نظام فوَّارات LEPA تمكننا من توزيع المياه المتاحة لدينا بطريقة أكثر إنتاجية، وقد نتج عن الماء الموزَّع على التربة إلى انخفاض رطوبة السطح، وزيادة في الرطوبة الأكثر فائدة، في طبقات التربة التحتية، ويجب أن يكون هذا الأمر هدفًا لدى جميع المنتجين".
ويلحظ موزعو أنظمة الري هم أيضًا هذه المزايا، كما يلحظوا زيادة في انتشار تركيبات LEPA متقاربة المسافات، فقد ذكر ريك غريمز، المشارك في جائزة فانغارد، وصاحب شركة Southwest Irrigation في جنوب غرب أريزونا، ذكر أن 99% من المبيعات لديه يمكن أن تُعزى إلى تقنية LEPA. ففي ولاية أريزونا، ووادي إمبيريال فالي بولاية كاليفورنيا، تتراوح درجات الحرارة صيفًا بين 118-120 درجة فهرنهايت، ويتراوح معدل البخر النتحي بين ستة أعشار وسبعة أعشار بوصة في اليوم. وهذا يعني أن المزارع الذي لديه 320 فدانًا، سيحتاج إلى 12 جالونًا من الماء في الدقيقة على الأقل للفدان الواحد، لتعويض معدلات البخر النتحي في أشهر يونيو ويوليو وأغسطس.
ومن واقع تجربتهم، فإن رشاشات LEPA، التي تكون على مسافات قريبة من سطح الأرض، تستخدم قوة قدرها حصان واحد وضغط منخفض لتحقق نفس النتائج التي تحققها الرشاشات التقليدية، التي تبعد مسافة 3 أو 4 أو 6 أقدام عن سطح الأرض. وهذا يعني أن رشاشات LEPA متقاربة المسافات تمكن المزارعين من ري المزيد من الأفدنة وتوفير المال؛ لأنها توزِّع المياه على الأرض بطريقة أكثر فاعلية، ويمكنهم من خلالها إنتاج محصولٍ أكثر اتساقًا.
رود ستيلويل -مشارك آخر في جائزة فانغارد- يعمل لدى شركة American Irrigation في غاردن سيتي بولاية كانساس منذ عام 2000، والطقس في هذه المنطقة يكون عادةً عاصفٌ وجاف، يقول: "إن المحاصيل الأساسية في هذه المنطقة هي الذرة، والقمح، وفول الصويا، وذرة الميلو الرفيعة، والبرسيم، والبطاطس. ومع التركيبات متقاربة المسافات، يرى المزارعون أنهم يستطيعون إغلاق أنظمة الري في كثير من الأحيان، مما يؤدي إلى توفير المياه والطاقة، وهي وسيلة فعالة من حيث التكلفة لإنتاج محاصيل جيدة".
تحقيق النجاح
تعمل أنظمة تركيبات LEPA متقاربة المسافات أفضل إلى حدٍ ما في الحقول المنبسطة ذات ميلٍ لا يزيد عن واحد بالمئة، ويوصى بالزراعة الدائرية؛ للحفاظ على ضبط رؤوس التوزيع في منتصف خطوط الري، وهو أمرٌ لا يساعد فقط على التحكم في جريان المياه، بل يعمل أيضًا على تفادي بلل الظُلَّة النباتية للمحاصيل. إن حرث الأرض بالحد الأدنى، أو الزراعة دون حرث، أمرٌ يساعد على الاحتفاظ بالمياه في الخطوط الحقلية، ويساعد أكثر على المحافظة على رطوبة التربة، وتقليل البخر، وحماية الخطوط الحقلية من الجفاف.
تعمل رشاشات النافورة بضغط منخفض، يتراوح بين 6 و20 رطلًا/بوصة مربعة، وتستهلك قدرًا من الطاقة أقل مما تستهلكه رشاشات الضغط المنخفض التقليدية، كما توزِّع عدد لترات من المياه في الساعة، أقل مما توزعه بشابير الرش التقليدية.
المصدر
تم النشر أول مرة في مقالة بعنوان: موضوع مثير في مجال الري المحوري: رشاشات LEPA متقاربة المسافات ." Irrigazette، مارس 2018.
