«نجات آب» ــ 21 | آبیاری با سیستم های مه پاش در مناطق گرم و کم آب

خبرگزاری تسنیم؛ گروه اقتصادی ــ در اقلیم‌های گرم و کم‌آب، کنترل دما و رطوبت در مزرعه و گلخانه برای پایداری تولید ضروری است. سیستم‌های مه‌پاش، با ایجاد ریزقطرات و اتکا بر سرمایش تبخیری، دمای محیط را کاهش داده و کسری فشار بخار (VPD) را در بازه قابل‌قبول نگه می‌دارند. این فرایند، به‌ویژه در رطوبت‌های نسبی پایین، کارآمد است و می‌تواند به حفظ فتوسنتز و کاهش تنش گرمایی کمک کند. در گلخانه‌ها، مه‌پاشیِ فشاربالا به‌عنوان مکمل یا جایگزین روش‌های «پَد و فَن» به‌کار می‌رود و هدف آن، ایجاد اقلیم یکنواخت‌تر با مصرف آب کنترل‌شده است. در باغ‌های روباز نیز، مه‌پاشی رو-تاجی در ساعات بحرانی گرما به کاهش دمای سطح میوه و سایه‌انداز کمک می‌کند و از بروز خسارات گرمایی مانند آفتاب‌سوختگی می‌کاهد. با تکیه بر استانداردهای طراحی، انتخاب نازل و فشار با توجه به طیف قطره (بر اساس ASABE S572.1) انجام می‌شود تا رانش قطرات کاهش یافته و تبخیر مفید افزایش یابد. این ملاحظات، به‌صورت طبیعی به بحث ضرورت و اهمیت موضوع پیوند می‌خورد.

بیشتر بخوانید

ضرورت و اهمیت

افزایش رخدادهای گرمای حدی و محدودیت منابع آب، ضرورت بهره‌گیری از راهکارهای کم‌مصرف را تقویت کرده است. مه‌پاشی، با مدیریت خرداقلیم، می‌تواند بدون توسل گسترده به تهویۀ پرمصرف یا سرمایش مکانیکی، دمای محیط را تعدیل کرده و پایداری تولید را بهبود بخشد. از منظر بهره‌وری آب، قرار دادن مه‌پاشی در کنار سامانه‌های آبیاری تحت‌فشار و کنترل مبتنی بر VPD، تعرق بی‌ثمر را کاهش می‌دهد و به ازای هر واحد آب مصرفی، بازده تولید را ارتقا می‌دهد. در باغ‌های میوه، سردسازی رو-تاجی به‌عنوان ابزار عملی برای کاهش خسارت گرمایی و حفظ کیفیت محصول توصیه شده است؛ این مداخله، به‌طور مستقیم بر بازارپسندی اثر دارد. در گلخانه‌های نیمه‌بسته نیز، مه‌پاشی از هدررفت CO₂ ناشی از تهویه شدید می‌کاهد و در کنار طراحی هوشمند، مصرف آب سرمایشی را کاهش می‌دهد. با این توضیح، چالش‌های اجرا و بهره‌برداری باید روشن شود تا تصویر واقع‌بینانه‌تری از کاربرد فراهم آید.

چالش‌های فعلی

به‌کارگیری مه‌پاشی با چند دسته چالش همراه است. نخست، چالش طیف قطره و باد: هرچه طیف قطره ریزتر باشد، خنک‌سازی مؤثرتر است اما حساسیت به رانش افزایش می‌یابد؛ لذا باید نازل و فشار با توجه به استاندارد ASABE S572.1 و شرایط باد غالب انتخاب شود. دوم، کیفیت آب و رسوب‌گذاری: آب‌های سخت می‌توانند سبب گرفتگی نازل‌های ریز شوند؛ بنابراین فیلتراسیون چندمرحله‌ای و برنامه رسوب‌زدایی ضروری است. سوم، بهداشت و ایمنی: هر سامانه تولید مه، اگر نگهداشت و گندزدایی دوره‌ای نداشته باشد، می‌تواند ریسک زیستی ایجاد کند؛ دستورالعمل‌های رسمی برای کنترل لژیونلا، بر نظافت و ضدعفونی منظم سامانه‌های مه‌زا تأکید کرده‌اند. چهارم، ادغام با عملیات مزرعه و باغ: در فضاهای روباز، تغییرات باد، تابش و رطوبت نسبی بر کارایی مه‌پاشی اثر می‌گذارد و برنامه پالس‌های مه‌پاشی باید به این تغییرات پاسخ‌گو باشد. همچنین ملاحظات انرژی ــ به‌ویژه در گلخانه‌های فشاربالا ــ نیازمند مصالحه معقول میان آب و برق است. در گام بعد، روشن می‌شود که همین راهکار چگونه به رفع این چالش‌ها کمک می‌کند.

اثر راهکار در رفع چالش‌ها

ادبیات پژوهشی نشان می‌دهد مه‌پاشی می‌تواند دمای داخل گلخانه را به‌صورت معنادار کاهش دهد، VPD را در محدوده هدف نگه دارد و یکنواختی اقلیم را نسبت به برخی روش‌های متعارف بهبود بخشد. طراحی هوشمند گلخانه ــ از جای‌دهی فن‌ها و بهبود کارایی پَد تا نسبت پوشش به سطح ــ مصرف آب سرمایشی را در سناریوهای مختلف کاهش داده است. در باغ‌های روباز، سردسازی رو-تاجی برای کنترل آفتاب‌سوختگی و کاهش دمای میوه توصیه شده و راهنماهای کاربردی برای زمان‌بندی پالس‌ها و پیشگیری از پدیده‌های ناخواسته (مانند اشباع طولانی سطح میوه) ارائه شده است. برای رفع چالش رانش قطره، انتخاب طبقه قطره مناسب و تنظیم فشار و ارتفاع نصب، کارآمد است. در بُعد ایمنی، اجرای برنامه نگهداشت و گندزدایی ادواری و حذف آب ایستاده در خطوط، ریسک‌های زیستی گزارش‌شده برای تجهیزات مه‌زا را کنترل می‌کند. در مجموع، مه‌پاشی وقتی در قالب یک «بسته مدیریتی» شامل طراحی، کنترل، و نگهداشت به‌کار رود، می‌تواند بخش مهمی از چالش‌های فنی و سلامت را پوشش دهد.

روش انجام راهکار (از طراحی تا بهره‌برداری)

الف) تعریف هدف کنترل: تعیین شاخص هدف (دمای هوا، دمای میوه/برگ، VPD) و ثبت داده در دوره‌های موج گرما، مبنای طراحی و تنظیمات کنترلی است.
ب) گزینش فناوری: در گلخانه، مه‌پاشی فشاربالا برای ایجاد مه یکنواخت و تبخیر سریع متداول است. در باغ روباز، میکرو-اسپرینکلرها یا مه‌پاش‌های رو-تاجی با پالس‌های کوتاه و فواصل منظم به‌کار می‌روند.
ج) انتخاب نازل و فشار: استفاده از طبقه‌بندی ASABE S572.1 برای انتخاب طیف قطره و تنظیم فشار توصیه می‌شود تا تبخیر مفید بالا و رانش پایین باشد.
د) کیفیت آب و فیلتراسیون: برای محافظت از نازل‌های ریز، فیلتراسیون چندمرحله‌ای، مدیریت سختی و پیشگیری از برگشت آب به منبع ضروری است.
ه) منطق کنترلی: کنترل مبتنی بر VPD در گلخانه رایج است؛ با عبور VPD از آستانه، پالس مه‌پاشی فعال می‌شود. در باغ، استفاده از سنسور دمای میوه و تنظیم زمان‌بندی پالس‌ها بر پایه شرایط لحظه‌ای باد و تابش توصیه می‌شود.
و) ایمنی و نگهداشت: برنامه نظافت خطوط و مخازن، گندزدایی دوره‌ای و مستندسازی سرویس‌ها برای کاهش ریسک‌های زیستی و افزایش عمر مفید سامانه اهمیت دارد. این توالی گام‌ها، زمینه اجرای مطمئن و کم‌ریسک را فراهم می‌کند.

تأثیرات اقتصادی

اثر اقتصادی مه‌پاشی در سه محور اصلی قابل صورت‌بندی است. محور نخست، کاهش زیان ناشی از گرما: با مهار تنش گرمایی و پیشگیری از خساراتی مانند آفتاب‌سوختگی، بخش قابل‌توجهی از افت عملکرد و کیفیت کنترل می‌شود. محور دوم، بهبود بهره‌وری آب و انرژی: در گلخانه، بهینه‌سازی طراحی و کنترل می‌تواند آب موردنیاز برای سرمایش تبخیری را کاهش دهد و در عین حال نیاز به تهویه پرانرژی را کم کند. محور سوم، پایداری عملیاتی: یکنواختی اقلیم داخلی، نوسان مصرف آب و تغذیه را کاهش می‌دهد و پیش‌بینی‌پذیری تولید را افزایش می‌دهد که به برنامه‌ریزی عرضه و فروش کمک می‌کند. در باغ‌های میوه، ارزش افزوده ناشی از حفظ کیفیت، بخشی از هزینه‌های سرمایه‌ای و بهره‌برداری سامانه را جبران می‌کند [15]، [16]. نتیجه اقتصادی نهایی، تابع قیمت نسبی آب و برق و ارزش بازار محصول در منطقه هدف است.

کیفیت آب، بهداشت و ایمنی

کیفیت آب ورودی به مه‌پاشی باید با معیارهای آبیاری تحت‌فشار هماهنگ باشد؛ آب‌های با سختی بالا، مستعد ایجاد رسوب در نازل‌های ریز هستند و به فیلتراسیون و رسوب‌زدایی دوره‌ای نیاز دارند. از منظر ایمنی، منابع معتبر به‌طور مشخص بر لزوم نظافت، ضدعفونی و حذف آب ایستاده در تجهیزات مه‌زا تأکید کرده‌اند تا خطر رشد میکروبی کاهش یابد. مستندسازی عملیات نگهداشت، آموزش اپراتورها، و رعایت الزامات قفل/برچسب (Lockout/Tagout) برای پمپ‌های فشاربالا، بخشی از الزامات ایمنی است. انتخاب مواد سازگار با آب برای اجزا و جلوگیری از برگشت آب به شبکه اصلی نیز در دستور کار قرار می‌گیرد. اجرای این موارد، ریسک‌ها را در سطح قابل‌قبول نگه می‌دارد و استمرار عملکرد سامانه را تضمین می‌کند.

فناوری‌ها و معماری سیستم

فناوری‌های متداول شامل مه‌پاشی فشاربالا در گلخانه‌ها، میکرو-اسپرینکلرها و مه‌پاش‌های رو-تاجی در باغ‌ها، و طراحی‌های ترکیبی (مانند مه‌پاشی بین‌پوسته در گلخانه‌های دوپوسته) است. معماری سیستم باید امکان یکنواختی پاشش، دسترسی مناسب برای سرویس و هماهنگی با جهت باد غالب را فراهم کند. جانمایی نازل‌ها، ارتفاع نصب، فواصل و زوایا باید بر اساس طیف قطره هدف و شرایط اقلیمی تنظیم شود تا تبخیر مفید بیشینه شود و چکیدن بی‌مورد روی سطوح گیاهی رخ ندهد. ادغام با سایه‌بان، سیرکولاسیون هوای داخلی و پنجره‌های سقفی (در گلخانه) بازده کلی را افزایش می‌دهد. در باغ‌های روباز، آرایش شبکه‌ای با امکان پالس‌های کوتاه و قابل تنظیم، قابلیت انطباق با تغییرات لحظه‌ای تابش و باد را فراهم می‌کند.

مدل‌های کنترلی و سناریوهای اقلیمی

در گلخانه‌های هوشمند، کنترل سامانه معمولاً بر پایه VPD و نقطه شبنم تنظیم می‌شود؛ با عبور شاخص‌ها از آستانه، پالس‌های کوتاه فعال می‌شوند و با بازگشت به بازه هدف، خاموش می‌گردند. استفاده از سنسورهای دمای برگ/میوه و داده‌های تابش و باد، تصمیم کنترلی را دقیق‌تر می‌کند. پژوهش‌ها نشان داده‌اند که با اصلاح طرح گلخانه ــ از جای‌دهی فن‌ها تا افزایش کارایی پَد ــ می‌توان مصرف آب سرمایشی را کاهش داد و برای همان سطح کنترل اقلیم، به آب کمتری نیاز داشت. در باغ‌های روباز، سناریوهای عملیاتی معمولاً ترکیبی از پیشگیری (آغاز زودهنگام پیش از اوج گرما) و مهار پیک (پالس‌های کوتاه در اوج) هستند؛ تنظیم مقدار آب به‌گونه‌ای انجام می‌شود که تبخیر مؤثر باشد و از اشباع طولانی سطح میوه جلوگیری شود. در اقلیم‌های گرم و خشک، کارایی مه‌پاشی بیشتر است؛ در اقلیم‌های گرم و مرطوب، همراه‌کردن مه‌پاشی با تهویه و گردش هوا برای جلوگیری از رطوبت‌های بالای نامطلوب توصیه می‌شود.

نمونه‌های میدانی (گلخانه و باغ)

مرورهای علمی در مناطق گرم و خشک نشان می‌دهد استفاده از راهکارهای سرمایش تبخیری—از جمله مه‌پاشی—در گلخانه‌ها به بهبود کیفیت محصول و پایداری تولید کمک کرده است. در طراحی‌های نوین، گلخانه‌های دوپوسته با مه‌پاشی فشاربالا نتایج مناسبی در کاهش دما و حفظ رشد در تابستان گزارش کرده‌اند. در باغ‌های میوه، شواهد کاربردی و ترویجی (به‌ویژه در تاکستان‌ها و باغ‌های سیب) استفاده از سردسازی رو-تاجی را برای کاهش دمای میوه و پیشگیری از آفتاب‌سوختگی توصیه می‌کند؛ دستورالعمل‌ها بر کارکرد سیکلی (خیس و خشک شدن متناوب سطح میوه) و پرهیز از خیس‌ماندن طولانی تأکید دارند. نتایج میدانی بر اهمیت تلفیق مه‌پاشی با سایه‌بان، برنامه آبیاری پایه دقیق و تغذیه متعادل صحه می‌گذارد تا اثر هم‌افزایی حاصل شود. این یافته‌ها، در کنار استانداردهای سامانه‌های تحت‌فشار، نقشه راهی برای پیاده‌سازی مطمئن ارائه می‌کند.

نقشه راه اجرا و جمع‌بندی

پیشنهاد می‌شود اجرای مه‌پاشی در پنج گام پیش برود: (1) ممیزی داده—ثبت دمای هوا، دمای میوه/برگ، رطوبت نسبی، باد و تابش در دوره‌های گرمای حدی؛ (2) طراحی مفهومی—گزینش فناوری (مه‌پاش فشاربالا در گلخانه؛ میکرو-اسپرینکلر/مه‌پاش رو-تاجی در باغ)، تعیین آستانه‌های VPD و آرایش نازل‌ها بر اساس باد غالب؛ (3) تضمین کیفیت آب—فیلتراسیون چندمرحله‌ای، مدیریت سختی، پیشگیری از برگشت آب و انتخاب متریال سازگار؛ (4) کنترل هوشمند—پالس‌های کوتاه مبتنی بر VPD/دمای میوه و ادغام با سایه‌بان و تهویه؛ (5) نگهداشت و ایمنی—نظافت خطوط، گندزدایی دوره‌ای، حذف آب ایستاده و مستندسازی جمع‌بندی آن است که مه‌پاشی، اگر با طراحی مبتنی بر استاندارد، کنترل داده‌محور و نگهداشت منظم همراه شود، راهکاری عملی برای افزایش تاب‌آوری اقلیمی، بهبود بهره‌وری آب و حفظ کیفیت محصول در مناطق گرم و کم‌آب است. شروع از قطعه آزمایشی کوچک، ارزیابی داده‌محور و سپس توسعه مقیاس، مسیر منطقی اجرا به‌شمار می‌آید.

—

منابعی برای مطالعه بیشتر

[1] FAO. Good Agricultural Practices for Greenhouse Vegetable Crops (2013). اطلاعات بیشتر: https://www.fao.org/4/i3284e/i3284e.pdf
[2] Soussi, M. et al. “Comprehensive Review on Climate Control and Cooling Systems in Greenhouses under Hot and Arid Conditions.” Agronomy (MDPI), 2022. اطلاعات بیشتر: https://www.mdpi.com/2073-4395/12/3/626
[3] ASABE. S572.1 Droplet Size Classification (Standard). اطلاعات بیشتر: https://cdn2.hubspot.net/hub/95784/file-32015844-pdf/docs/asabe_s572.1_droplet_size_classification.pdf
[4] Tsafaras, I. et al. “Intelligent greenhouse design decreases water use for evaporative cooling in arid regions.” Agricultural Water Management 250 (2021). اطلاعات بیشتر: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037837742100072X
[5] FAO. Crop Yield Response to Water (Steduto et al., 2012). اطلاعات بیشتر: https://www.fao.org/3/i2800e/i2800e.pdf
[6] Montero, J.I. “Evaporative Cooling in Greenhouses: Effect on Microclimate, Water Use Efficiency and Plant Response.” Acta Horticulturae 719 (2006). اطلاعات بیشتر: https://www.ishs.org/ishs-article/719_42
[7] UF/IFAS. Fan and Pad Greenhouse Evaporative Cooling Systems (AE069). اطلاعات بیشتر: https://edis.ifas.ufl.edu/publication/AE069
[8] WSU Tree Fruit. Sunburn in Apple and Strategies to Mitigate It (راهنمای ترویجی). اطلاعات بیشتر: https://treefruit.wsu.edu/sunburn-in-apple-and-strategies-to-mitigate-it/
[9] Fritz, B.K. “Measurement & Classification Methods for ASAE S572.1.” USDA-ARS (2012). اطلاعات بیشتر: https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/30910515/Publications/2012/Fritz%20ASABE%20Classification.pdf
[10] OSHA. Legionellosis — Control & Prevention (Mist-Generating Equipment). اطلاعات بیشتر: https://www.osha.gov/legionnaires-disease/control-prevention
[11] CDC. Controlling Legionella in Other Devices — Toolkit (2025). اطلاعات بیشتر: https://www.cdc.gov/control-legionella/php/toolkit/other-devices-module.html
[12] Liu, Z. et al. “Micro-climatic and crop responses to micro-sprinkler cooling systems.” Agricultural Water Management 243 (2021). اطلاعات بیشتر: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378377420305709
[13] Campen, J.B. “Dehumidification in greenhouses by condensation on finned pipes.” Biosystems Engineering (2002). اطلاعات بیشتر: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1537511002900589
[14] Liu, H.J. et al. “Regulating Field Microclimate using Sprinkler Misting.” Biosystems Engineering (2006). اطلاعات بیشتر: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1537511006002686
[15] Evans, R.G. Overtree Evaporative Cooling System Design and Operation for Apples in the PNW (USDA-ARS). اطلاعات بیشتر: https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/21563/Overtree%20Evaporative%20Cooling%20System%20Design.pdf
[16] WSU Tree Fruit. Cooling Mechanisms for a Tree Fruit Orchard (راهنمای ترویجی). اطلاعات بیشتر: https://treefruit.wsu.edu/cooling-mechanisms-for-a-tree-fruit-orchard/
[17] CDC. Controlling Legionella in Other Devices — PDF toolkit (2024/25). اطلاعات بیشتر: https://www.cdc.gov/control-legionella/media/pdfs/Control-Toolkit-Other.pdf
[18] Xu, J. et al. “Study on the Cooling Effect of Double-Layer Spray Greenhouse using a High-Pressure Spraying System.” Agriculture (MDPI), 2023. اطلاعات بیشتر: https://www.mdpi.com/2077-0472/13/7/1442
[19] Agriculture (MDPI) — Volume 13, Issue 7 (برای دسترسی به مقاله فوق). اطلاعات بیشتر: https://www.mdpi.com/2077-0472/13/7
[20] ASAE S-572 (نسخه قدیمی استاندارد قطره). اطلاعات بیشتر: https://mssoy.org/sites/default/files/documents/asae-s-572.pdf
[21] FAO. Crop Yield Response to Water — فصل‌های مفهومی و مدل AquaCrop (2012). اطلاعات بیشتر: https://www.fao.org/4/i2800e/i2800e02.pdf
[22] FAO. Technical Handbook on Pressurized Irrigation Techniques (Phocaides, 2007/2012). اطلاعات بیشتر: https://www.fao.org/4/a1336e/a1336e.pdf
[23] NRCS-USDA. Irrigation System, Microirrigation (Code 441) — National Standard (2020/2021). اطلاعات بیشتر: https://www.nrcs.usda.gov/sites/default/files/2022-09/Irrigation_System_Microirrigation_441_NHCP_CPS_2020.pdf
[24] NRCS-USDA. Irrigation System, Microirrigation — Overview/Guidance (استانداردها و معیارهای طراحی). اطلاعات بیشتر: https://www.nrcs.usda.gov/sites/default/files/2022-11/IRRIGATION.pdf

انتهای پیام/