ما هو التسميد بالري وكيف يعمل؟

على الرغم من الاعتماد الكبير على الأسمدة في الزراعة، إلا أن طرق استخدامها التقليدية يمكن أن تكون مهدرة، وغالباً ما يكون للجريان السطحي المصاحب لها عواقب سلبية على النظام البيئي المحلي.

تُعد عملية التسميد المائي إحدى الممارسات العديدة للزراعة الدقيقة، وهي ممارسة قابلة للتكيف والتوسع بدرجة كبيرة وتستخدم على نطاق واسع لأنها تبسط عملية تطبيق الأسمدة والري على النباتات من خلال دمجها في نظام واحد خالٍ من الهدر.

لقد كانت ممارسة شائعة بين المزارعين والمهنيين الزراعيين لعدة عقود، وهي تزداد كفاءة وفعالية مع دمجها بالتقنيات الحديثة التي تستمر في تبسيط العملية وأتمتتها.

تعريف التسميد المائي

التسميد المائي هو تطبيق الأسمدة أو العناصر الغذائية في نظام زراعي عبر شبكة الري، حيث تذوب المدخلات الغذائية في الماء ثم تمتصها النباتات مباشرة عندما تمتص الماء.

يجمع المصطلح بين مصطلحي "السماد" و"الري" وقد وُجد كمفهوم منذ مئات السنين، حيث كان المزارعون في روما القديمة يستخدمون مياه الصرف الصحي لري محاصيلهم، على الرغم من أنه تطور بشكل كبير منذ ذلك الوقت.

يمكن استخدامه بالتزامن مع العديد من طرق الري المختلفة بما في ذلك أنظمة الري بالرش والتنقيط والري بالغمر، على الرغم من أن الري بالتنقيط هو النوع الأكثر توافقًا وفائدة.

بالمقارنة مع طرق التسميد الشريطية أو النثرية، تعتبر هذه الطريقة الأكثر دقة وتحكمًا في التطبيق، وعادة ما تستخدم حجمًا إجماليًا أقل من الأسمدة مقارنة بالتقنيات الأخرى.

كما أنها ممارسة شائعة في أنظمة الزراعة المائية أو الزراعة بدون تربة، لأنها أسهل طريقة لإعطاء جرعات دقيقة من التغذية المناسبة التي تحتاجها النباتات في هذه الأنظمة.

على الرغم من استخدام عدد من المركبات في أنظمة التسميد المائي، إلا أن أكثرها شيوعاً هي الفوسفور والبوتاسيوم والنيتروجين نظراً لأهميتها في نمو وتطور العديد من أنواع المحاصيل.

كيفية عمل أنظمة التسميد المائي

يقوم مبدأ التسميد المائي على إذابة الأسمدة القابلة للذوبان في الماء في مياه الري، مما يضمن توزيعها بشكل متجانس. ولأن رطوبة الجذور ضرورية لامتصاص الأسمدة بكفاءة، فإن هذه الطريقة تزيد من فعالية التسميد بشكل كبير، إذ تضمن وصول الأسمدة إلى الجذور في التربة الرطبة أصلاً.

تختلف طرق تخزين الأسمدة من نظام لآخر، ولكنها تُحفظ عادةً في صورة سائلة يسهل مزجها بالماء مقارنةً بالجسيمات التي يجب إذابتها. وتعتمد تفاصيل كل شبكة تسميد على حجم العملية الزراعية ونوع نظام الري، وقد تعتمد العمليات الأكثر تطوراً على جداول آلية، بينما تعتمد المزارع الأصغر حجماً والأبسط على الري اليدوي.

عادةً، يتم تخزين السماد السائل في خزان كبير، ثم يقوم جهاز التنقيط أو الحقن بضخ كميات دقيقة من السماد في مياه الري.

تنص معظم اللوائح الزراعية الإقليمية على أنه يجب أن تحتوي أنظمة التسميد المائي أيضًا على جهاز لمنع التدفق العكسي لتجنب تلوث إمدادات مياه الري الأصلية بالمياه المسمدة، لأن ذلك قد يعرض مصادر مياه الشرب لخطر التلوث بالمواد الكيميائية الضارة.

أنماط امتصاص العناصر الغذائية في التسميد

تُستخدم أنظمة التسميد المائي على نطاق واسع من قبل المتخصصين الزراعيين منذ سنوات بسبب زيادة الكفاءة التي تستطيع بها تزويد النباتات بالعناصر الغذائية.

إن إذابة الأسمدة في الماء وتوصيلها إلى النباتات في شكل سائل يسمح بامتصاصها واستخدامها بشكل أسرع من تطبيقات الأسمدة التقليدية، خاصة إذا تم ذلك على مستوى الجذور من خلال الري بالتنقيط.

على الرغم من وجودها منذ عقود، إلا أن الابتكار الحديث في الزراعة الدقيقة قد خلق القدرة على تطبيق كميات دقيقة من الري المخصب لاستهداف محاصيل محددة، وأنشأ أنظمة آلية مزودة بشبكات متطورة من أجهزة الاستشعار والصمامات والحقن.

تختلف طريقة انتشار المياه المسمدة باختلاف أنظمة الري، وتتأثر بالتركيب الكيميائي الحيوي الفريد لكل منطقة، ولكن في الري بالتنقيط، تنتشر المياه عادةً إلى الخارج وإلى الأسفل من نقطة الإطلاق، بفعل الجاذبية. ولا تُعدّ التربة الطينية الثقيلة مناسبة لأنظمة التسميد المائي، إذ قد تتراكم الأسمدة عند مستوى الجذور.

إنشاء أنظمة تسميد ناجحة

تعتمد أنظمة التسميد المائي الفعالة والناجحة على اختيار السماد وتصميم شبكة الري الأصلية. وتُعد أنظمة الري بالتنقيط الأكثر شيوعًا والأكثر فائدة للتحويل إلى أنظمة التسميد المائي، حيث تُوصل الماء والمغذيات مباشرةً إلى منطقة جذور النبات لامتصاصها واستخدامها بسرعة.

تتمثل الاعتبارات الرئيسية لإنشاء نظام ناجح في نوع السماد المستخدم، ومدى ذوبانه وحموضته وتوافقه مع المحاصيل المستهدفة. يجب أن يعتمد اختيار المركب المستخدم على الاحتياجات الغذائية للنباتات المزروعة، ويمكن لأنظمة التسميد المتغير (VRF) تحديد الاحتياجات الغذائية المحددة في التربة بدقة.

يُفصّل الجدول 1 بعض المركبات الأكثر شيوعًا المستخدمة في التسميد المائي، وتركيبها الكيميائي، بالإضافة إلى كيفية تغير قدرتها على الذوبان في الماء مع ارتفاع درجات الحرارة. تُبنى غالبية شبكات الري حاليًا من البلاستيك أو مواد مشابهة، وهو أمر بالغ الأهمية نظرًا لأن بعض الأسمدة قد تكون قوية جدًا ومسببة للتآكل للأنابيب المعدنية.

يجب مراعاة نوع التربة وحموضتها عند التخطيط لعملياتها، والتسميد بشكل عام، ومن الضروري اختيار المركبات الصحيحة التي تتناسب مع نوع التربة لمنعها من أن تصبح حمضية أو قلوية للغاية.

يُعدّ اختيار المركبات ذات العناصر الغذائية التي تتناسب ذوبانها مع درجة حرارة التربة والماء في منطقتك أحد الاعتبارات المهمة لنجاح عملية التسميد المائي. ولتخطيط مثالي لهذه العملية، يُنصح باستخدام برامج رسم الخرائط الجغرافية المكانية لإنشاء خريطة متعددة الطبقات تعكس التباينات بين عوامل مختلفة، مثل الموصلية الكهربائية للتربة، ودرجة الحموضة، وكثافة العناصر الغذائية، وأنماط الصرف، لضمان إذابة المدخلات المناسبة في نظام الري بالكميات الصحيحة.

الجدول 1: تفصيل المركبات الشائعة المستخدمة في التسميد المائي

توافق التسميد المائي مع أنظمة الري المختلفة

أفضل أنظمة التسميد المائي هي تلك المدمجة مع خطوط الري بالتنقيط، بحيث يمكن توصيل الماء والمغذيات مباشرة إلى الجذور. منطقة المحاصيل - على الرغم من أنه من الناحية الفنية يمكن القيام بذلك من خلال أي نظام ري.

تتميز أنظمة الرش بعدة عيوب كبيرة، حيث أن الكثير من المياه المخصبة تسقط على أوراق النباتات وأغصانها، مما يهدر موارد ثمينة وقد يؤدي إلى حرق الأوراق الهشة أو المساهمة في انتشار الأمراض الفطرية من خلال الرطوبة الراكدة.

قد تحمل الرياح أيضًا سحبًا من المياه المخصبة إلى الحقول المجاورة أو مصادر المياه، وهو أمر يصعب حسابه وقد يلوث مصادر المياه بنتائج خطيرة محتملة.

يُعدّ الري بالتنقيط تحت السطحي أفضل تقنية لتوفير الماء والمغذيات، إذ يقلل الهدر إلى أدنى حد، كما يسهل امتصاصه من قِبل جذور النباتات بعد إطلاقه. إضافةً إلى ذلك، يسمح الري بالتنقيط بتوزيع كميات أكثر دقة وتحكمًا من الأسمدة في نقاط محددة من التربة، لتلبية احتياجات كل نبتة على حدة، مقارنةً بالرشاشات.

كما أن الري بالتنقيط يتطلب ضغطًا أقل للتشغيل مقارنة بأنظمة الرش، وهو ما ينطبق أيضًا على تصميمات الري بالخرطوم المنقوع، إلا أن هذه الأنظمة أقل مثالية من الري بالتنقيط تحت السطحي لأنها لا تزال تروي على مستوى السطح ولا تتمتع بنفس الدقة حيث يتم إطلاق الماء من كامل مساحة سطح الخرطوم.

مزايا التسميد المائي

يمكن أن تُثبت أنظمة التسميد بالري المُثبّتة بشكل صحيح أنها ذات فائدة كبيرة للمزارعين المحترفين لعدة أسباب. أولاً، إنها طريقة فعّالة للغاية لتوزيع الأسمدة بطريقة "ضرب عصفورين بحجر واحد" من خلال ري المحاصيل وتسميدها في آن واحد.

وهذا يعني أيضاً إمكانية استخدام نفس معدات الأنابيب والبنية التحتية لمدخلين أساسيين، مما يجعلها طريقة فعّالة من حيث التكلفة. كما أنها مجدية اقتصادياً، إذ أن التطبيق الدقيق للأسمدة من خلال نظام فعّال بالفعل مثل الري بالتنقيط يعني الحفاظ على الموارد واستخدام كميات محددة فقط.

بالمقارنة مع الطريقة التقليدية لرشّ كمية ثابتة من السماد على عدة حقول، فإنّ الهدر يكون ضئيلاً. ولأنّ استخدام السماد للمحاصيل يتطلب عددًا أقل من المرات مقارنةً بالماء، يمكن زيادة أو تقليل الكمية حسب الحاجة دون الحاجة إلى تغيير النظام، إذ حتى المحاصيل التي تستهلك كميات كبيرة من السماد لا تحتاج إلى تسميد أكثر من الري.

كما أن استخدام كميات أصغر ولكن بشكل متكرر من الأسمدة للمحاصيل مفيد أيضاً لأنه يقلل بشكل عام من احتمالية تراكم الأملاح مقارنة بالاستخدام بكميات أكبر ولكن بشكل غير متكرر عن طريق النثر أو التسميد الموضعي.

وقد تم استخدامه في المناخات القاحلة التي تعاني من ندرة المياه لتحسين إمكانية استخدام كل قطرة من الماء وضمان الاستفادة من كل بقعة من التربة الرطبة من خلال توفير الأسمدة اللازمة في وقت واحد.

لا يتم التحكم في تركيزات الأسمدة بشكل كبير فحسب، بل إن مواقع نقاط إطلاق المياه في أنظمة التسميد بالتنقيط تكون أكثر دقة، مما يؤدي إلى قدرة جذور المحاصيل على امتصاص العناصر الغذائية بسرعة عند تطبيقها، بدلاً من امتصاصها في بقع التربة الفارغة والجافة حيث يتم إهدارها.

تكون الجذور رطبة بالفعل عند تلقيها السماد، مما يقلل من احتراق الجذور ويزيد من قدرة الامتصاص.

تقلل هذه التقنية المتمثلة في إمداد الجذور بالسماد مباشرة من احتمالية تسرب العناصر الغذائية، حيث أن الوقت الذي يقضيه السماد "في حالة سكون" من وقت وضعه إلى وقت امتصاصه قصير جدًا، وبالتالي يكون هناك خطر أقل من الجريان السطحي الناتج عن هطول الأمطار أو الظواهر الجوية المماثلة.

تُظهر الدراسات أنه باستخدام المعدات المناسبة والتركيب الصحيح، يمكن أن يعزز التسميد بالتنقيط بشكل كبير إنتاجية المحاصيل, تحسين إنتاجية المياه، والحد بشكل كبير من هدر الأسمدة.

مساوئ التسميد المائي

ترتبط عيوب أنظمة التسميد المائي بشكل رئيسي بالتكاليف، إذ أن الأنظمة ذات الاستثمار المحدود أكثر عرضة لمشاكل البنية التحتية والتسريب. وبدون وجود جهاز مانع للارتداد عالي الجودة، يزداد خطر تلوث مصدر المياه العذبة المستخدم في الري بمياه التسميد المائي.

يشكل هذا مخاطر واضحة على صحة الإنسان، وكذلك على صحة مستجمعات المياه المحلية والنباتات والحيوانات، وقد يساهم في التلوث العام للمنطقة الأحيائية المحلية.

قد تحتوي المعدات ذات الجودة المنخفضة أو القديمة، أو البنية التحتية للأنابيب التي تمتد لمسافة طويلة، على حلول غير متناسقة تمر عبرها حيث يتم تخفيف السماد في الماء أثناء انتقاله عبر خطوط الري، مما يقلل من فعالية النظام وقد يتسبب في الإفراط في تسميد بعض المحاصيل وعدم كفاية تسميد محاصيل أخرى.

اعتمادًا على التركيب الكيميائي لمياه الري، هناك أيضًا احتمال حدوث تفاعلات بين الأسمدة القائمة على المغنيسيوم أو الكالسيوم وأي بيكربونات في الماء.

يحدث هذا في كثير من الأحيان عندما يكون مصدر المياه من بئر أو مياه جوفية، وقد تكون هناك تركيزات أعلى قليلاً من الجير أو الحديد المذاب في الماء والتي تتفاعل مع الأسمدة أو تتراكم وتترسب.

قد يؤدي انسداد قنوات الري بالمواد الكيميائية إلى تفاقم مشاكل عدم انتظام وصول المغذيات إلى المحاصيل، وذلك عن طريق سدّ منافذ خروجها. وتشمل الحلول تعديل درجة حموضة الماء، أو حقن تراكيز منخفضة من الفوسفونات فيه، أو ضخه إلى خزان منفصل حيث تترسب الرواسب قبل إضافة الأسمدة.

ممارسة قيّمة للزراعة الدقيقة

بشكل عام، أثبتت أنها جزء أساسي من الأنظمة الزراعية الحديثة، وقد لعبت، وستستمر في لعب دور مهم في نشر تطبيق الزراعة الدقيقة.

يتغلب التسميد المائي على حدود استخدام الأسمدة التقليدية من خلال خلق مستوى أعلى من التحكم في الكميات الدقيقة ومعدلات إعطاء الأسمدة للمحاصيل، ويتم ذلك وفق جدول زمني دقيق مع مستويات عالية من نجاح امتصاص العناصر الغذائية والحد الأدنى من الهدر.

وخاصة عند استخدامها في نظام الري بالتنقيط، فإن هذه الممارسة تجسد العديد من أسس الزراعة الدقيقة، وتساعد مديري الأراضي في اتخاذ قرارات اقتصادية ومستدامة بشأن استخدام الأسمدة التي لا تعزز المحاصيل فحسب، بل تساهم أيضًا في إطالة عمر العملية الزراعية.

الأسئلة الشائعة

1. كيف يعمل نظام الري بالتنقيط؟

الري بالتنقيط طريقة فعّالة لترشيد استهلاك المياه، حيث يتم توصيل الرطوبة مباشرةً إلى جذور النباتات. تعتمد هذه الطريقة على شبكة من الأنابيب أو المواسير ذات الثقوب الصغيرة أو النقاطات الموضوعة بالقرب من قاعدة النباتات. ومن خلال هذه النقاطات، تتساقط المياه ببطء وبشكل منتظم، مما يسمح للنباتات بامتصاصها بكفاءة عالية دون هدر.

يقلل هذا النهج الموجه من التبخر والجريان السطحي، بينما يزيد من امتصاص الماء، مما يعزز نمو النباتات بشكل صحي ويقلل من استهلاك المياه في الزراعة والحدائق. يضمن الري بالتنقيط حصول النباتات على الكمية المناسبة من الماء، مما يوفر الموارد ويدعم ممارسات الزراعة المستدامة.

2. ما الذي يتيحه التسميد المائي للمنتج؟ وما الذي يتم تطبيقه على المحاصيل والتربة من خلاله؟

فهو يمكّن المنتجين من الجمع بين فوائد الري والتسميد في تطبيق واحد.

يُمكّن هذا النظام من توصيل الأسمدة مباشرةً إلى جذور النباتات عبر نظام الري. تضمن هذه الطريقة حصول النباتات على العناصر الغذائية اللازمة في الوقت المناسب، مما يُحسّن امتصاص العناصر الغذائية ويعزز نموها الصحي.

كما أنه يوفر تحكمًا أفضل في توزيع العناصر الغذائية، ويقلل من هدر الأسمدة، ويسمح بإدارة العناصر الغذائية بشكل فعال وموجه، مما يؤدي إلى زيادة غلة المحاصيل والإنتاجية الإجمالية للمنتجين.

3. ما الفرق بين الري والتسميد المائي؟

الري هو عملية تزويد النباتات بالماء لتلبية احتياجاتها من الرطوبة. ويشمل ذلك إيصال الماء إلى التربة عبر طرق مختلفة مثل الرشاشات، والري بالغمر، وأنظمة الري بالتنقيط. كما يشمل أيضاً تسميد النباتات من خلال نظام الري.

4. كيف يعمل السماد؟ ولماذا يستخدم المزارعون الأسمدة؟

الأسمدة هي مواد تُضاف إلى التربة أو النباتات لتوفير العناصر الغذائية الأساسية التي قد تكون ناقصة في البيئة الطبيعية. تحتوي الأسمدة على كميات مركزة من العناصر الرئيسية مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم، وهي عناصر ضرورية لنمو النبات.

عند إضافة الأسمدة إلى التربة أو النباتات، تذوب في الماء وتطلق هذه العناصر الغذائية. تمتص النباتات هذه العناصر عبر جذورها وتستخدمها في عمليات حيوية مثل التمثيل الضوئي وتخليق البروتين، مما يؤدي إلى نمو صحي وأكثر إنتاجية.

تساعد الأسمدة في معالجة نقص العناصر الغذائية، وتعزيز خصوبة التربة، ودعم نمو النباتات بشكل قوي.

5. كيف يقوم المزارعون بري محاصيلهم؟

يستخدم المزارعون طرقًا متنوعة لريّ محاصيلهم، وذلك تبعًا لعوامل مثل نوع المحصول، وظروف التربة، وتوافر المياه. وتشمل التقنيات الشائعة الرشاشات العلوية، والري بالأخاديد، والري بالغمر، والري بالتنقيط.

تقوم الرشاشات العلوية بتوزيع الماء على مساحة المحصول على شكل قطرات دقيقة، تشبه المطر. أما الري بالأخاديد فيتضمن إنشاء قنوات ضحلة بين صفوف المحاصيل وملؤها بالماء.

يُغمر الري بالغمر الحقل بأكمله بالماء، مما يسمح له بالتغلغل في التربة. أما الري بالتنقيط، فيوصل الماء مباشرةً إلى جذور النباتات عبر شبكة من الأنابيب المزودة بنقاط تنقيط صغيرة، مما يقلل من هدر الماء ويزيد من كفاءته. ويختار المزارعون الطريقة الأنسب بناءً على احتياجاتهم ومواردهم الخاصة.