الدور الحاسم للموارد المائية في الزراعة

إن المياه هي نضوب الحياة في الزراعة، التي تقوم عليها كل مرحلة من مراحل إنتاج المحاصيل من التبريد إلى الحصاد، ومع ارتفاع أعداد السكان العالمية وتحول الأنماط المناخية، أصبحت العلاقة بين موارد المياه ونظم الري أكثر حيوية من أي وقت مضى، وتعتمد المزارعون في العالم على إمدادات المياه النظيفة التي تدعم عملياتهم، ولكن التحدي المتمثل في إدارة هذا المورد المحدود يزداد تعقيدا، ولا تقتصر الإدارة الفعالة للمياه على توفير المياه للمحاصيل؛

أنواع الموارد المائية لأغراض الزراعة

وتعتمد العمليات الزراعية على ثلاث فئات رئيسية من الموارد المائية: المياه السطحية، والمياه الجوفية، ومياه الأمطار المحصولة، ولكل مصدر خصائص فريدة تؤثر على مدى ملاءمته لمختلف المحاصيل والمناطق وتقنيات الري، ويتيح فهم شامل لهذه الموارد للمزارعين وضع استراتيجيات ملائمة لإمدادات المياه يمكن أن تصمد أمام ظروف التقلب الموسمي والجفاف.

المياه السطحية

وتشمل المياه السطحية الأنهار والمجاري والبحيرات والمستودعات التي تجمع المياه من التهطال وصهر الثلج، وتستخدم هذه الموارد على نطاق واسع في الزراعة، ولا سيما في المناطق التي توجد فيها مستجمعات مياه متطورة جدا وهياكل أساسية لتحويل المياه وتخزينها، وتظل المياه السطحية أقل تكلفة في العادة من الحصول على المياه الجوفية عندما يسمح القرب منها، ولكن إمكانية توافرها يمكن أن تكون موسمية للغاية.

المياه الجوفية

كما أن المياه الجوفية تخزن في طبقات المياه الجوفية الجوفية الجوفية ويمكن الحصول عليها من خلال الآبار، وهي تمثل نسبة كبيرة من مياه الري العالمية، ولا سيما في المناطق القاحلة وشبه القاحلة التي تندر فيها المياه السطحية، وتوفر المياه الجوفية إمدادات موثوقة أقل عرضة للتقلبات المناخية القصيرة الأجل، مما يجعلها عازلة حرجة خلال فترات الجفاف، كما أن التقدم في تكنولوجيا الإحكام والمضخات الكهربائية قد زاد بدرجة كبيرة من إمكانية الحصول على المياه الجوفية خلال القرن الماضي.

مياه الأمطار

إن جني المياه المطرية هو أحد أقدم الطرق لتأمين المياه للزراعة، ومع ذلك يظل ذا أهمية كبيرة في النظم الزراعية الحديثة، وتشمل هذه الممارسة استخلاص وتخزين مياه الأمطار من أسطح الأرض، أو أسطح الأراضي، أو مناطق صيد المياه الجوفية المتميزة التي يمكن استخدامها في وقت لاحق، كما أن المياه الجوفية غير صالحة ومنخفضة من حيث التكلفة في المعادن المذابة، مما يجعلها ممتازة للري ويزيل العديد من قضايا نوعية المياه المرتبطة بمحاصيل المياه السطحية أو المياه الجوفية.

المياه المستعملة والماء المعاد تدويره

ونظراً لأن موارد المياه العذبة تواجه ضغوطاً متزايدة، فقد برزت المياه المستعملة المعالجة كمصدر بديل قيم للري الزراعي، فبعد المعالجة المناسبة لأجهزة الإرضاع، والفلزات الثقيلة، والملوثات الأخرى، يمكن استخدامها بأمان في معالجة المحاصيل غير الغذائية، وفي معالجة متقدمة، حتى المحاصيل الغذائية، فإن استخدام المياه المعاد تدويرها يوفر فائدة مزدوجة: خفض الطلب على موارد المياه العذبة وتوفير مصادر مائية غنية جزئياً بالمغذيات.

نظم الري الحديثة

إن نظم الري هي حلول مصممة خصيصاً لتوفير المياه للمحاصيل بطريقة متحكمة وفعالة، ويؤثر اختيار نظام الري على كفاءة استخدام المياه، وصحة المحاصيل، ومتطلبات العمل، والتكاليف التشغيلية، وقد تطورت التكنولوجيات الحديثة لمعالجة القيود التي تفرضها الأساليب التقليدية، مما يمكّن المزارعين من تطبيق المياه بدقة كبيرة، كما أن فهم مواطن القوة والقيود التي يفرضها كل نظام أساسي لمواءمة تكنولوجيا الري مع احتياجات محددة من المحاصيل، وخصائص التربة، والموارد المائية المتاحة.

الوصول إلى السطح

إن الري السطحي، المعروف أيضا باسم الري الجاذبية، هو أقدم وأكبر طريقة مستخدمة في العالم، وهو ينطوي على توزيع المياه على سطح التربة من خلال الاقتراض أو الحدود أو الأحواض، مع الاعتماد على الجاذبية لنقل المياه عبر الميدان، والري السطحي منخفض التكلفة نسبيا وبسيط التنفيذ، ويتطلب الحد الأدنى من المعدات، غير أن كفاءته تعتمد اعتمادا كبيرا على منحدرات أرضية، وعلى نوع التربة، وعلى مهارات الموصلات غير المباشرة.

الري بالحفر

ويُنقل الري بالرقابة المياه مباشرة إلى المنطقة الجذرية للنباتات من خلال شبكة من المرطبات، والغطاء، والصمامات، ويحقق هذا الأسلوب أعلى كفاءة في استخدام المياه، ويتجاوز في كثير من الأحيان 90 في المائة، ويقلل من التهرب من المياه، ويقلل من نوعية السائل، ويُمكن تشغيل نظم التنظيف السطحي بأسعار منخفضة وتدفقات، مما يجعلها قابلة للتكيف بدرجة كبيرة مع طائفة واسعة من المحاصيل وأنواع التربة، وطبقات التخصيب التربة.

"الري"

ويطبق الري المخصَّص مياها فوق الغطاء المحصولي بطريقة تُعدّ هطول الأمطار الطبيعية، وتتراوح النظم بين الرشاشات اليدوية المحمولة وبين المحركات الكبيرة من المحركات المركزية ووحدات الأسلحة المسافرة، وتُعدّ الرشاشات مناسبة لمجموعة واسعة من المحاصيل والتربة، ومقاييس الري، ويمكن أن تحقق كفاءة متوسطة إلى عالية التطبيق، وتُستخدم 70 في العادة إلى 85 في المائة، عندما تكون نظم الري المصممة والمشغولة على نحو صحيح.

التدريج الفرعي والتدريب المتحكم به

وعلى الرغم من أن التحلل هو طريقة يتم فيها توفير المياه إلى المنطقة الأصلية من أسفلها، فإن هذا النهج، عادة من خلال شبكة من الأنابيب المدفونة أو منافذ الصرف، يرتفع منسوب المياه إلى مستوى متحكم فيه، ويتيح للمزارعين التبعية نقل المياه إلى منطقة جذور المحاصيل، ويتناسب التراكمي مع التربة التي لها حركة جيدة للمياه الجانبية وتضاريس مسطحة نسبيا.

الري الذكي وإدارة المياه الدقيقة

وقد أدى إدماج التكنولوجيات الرقمية في نظم الري إلى ظهور الري الذكي، الذي يستخدم أجهزة الاستشعار، والبيانات الجوية، والضوابط الآلية لتطبيق المياه بالضبط عندما وحيثما تكون هناك حاجة إليها، حيث أن أجهزة الاستشعار عن طريق التربة، ومحطات الطقس، ونماذج التبخر، توفر معلومات آنية ترشد تحديد مواعيد الري، وكثيرا ما تُعدل الصمامات الآلية والمتحكمين معدلات تدفق المياه، وتُفضي إلى تحقيق نتائج غير مسبوقة على الطلب على مياه المحاصيل.

استراتيجيات إدارة المياه من أجل الزراعة المستدامة

ولا يشكل اختيار نظام ري ملائم إلا جزءا من المعادلة، وتشمل الإدارة الفعالة للمياه مجموعة من الممارسات التي تُحدِّد التوقيت والكمية وطريقة استخدام المياه على النحو الأمثل من أجل تحقيق التوازن بين احتياجات المحاصيل وحفظ الموارد، وتدمج استراتيجية جيدة التصميم لإدارة المياه جدولة الري، ورصد التربة، وزراعة الحراثة، واختيار المحاصيل لبناء القدرة على التكيف في النظم الزراعية.

رصد الرش والتنقل في التربة

ويحد جدولة الري من استخدام المياه المدمجة، ومن كمية المياه التي يمكن استخدامها على أساس احتياجات المياه المحصولية، ومن حالة رطب التربة، ومن الظروف المناخية، حيث يؤدي ارتفاع مستوى النفايات والطاقة، ودرجة الخوخ المغذيات التي تقل عن المنطقة الجذرية، ويمكن أن يؤدي ذلك إلى قياس المياه والملوحة، ويقلل من دقة تقديرات المحاصيل، ويحد من غلة التربة، ويعرض نوعية الإجهاد الناجم عن مقياس الرسوب.

جيم - تيار الحفظ والتشويش

كما أن ممارسات إدارة التربة التي تقلل من التبخر وتزيد من تسرب المياه هي عناصر أساسية في كفاءة الري، كما أن الحراثة، بما في ذلك نظم عدم التكتل والخفض، تترك مخلفات المحاصيل على سطح التربة، وتحميها من التعرض المباشر للشمس والري، وتخفض مستويات القدرة على التحلل في التربة، وتخفض معدلات التبخر، وتحسن محتوى المواد العضوية في التربة على مر الزمن.

العجز في الري والري المنظم

والري غير المناسب هو ممارسة متعمدة تتمثل في استخدام المياه أقل من الاحتياجات الكاملة للتبخر من المحاصيل، وقبول قدر من خفض المحاصيل مقابل وفورات كبيرة في المياه، ويحسن هذا المفهوم من حيث أن نقص الري المنظم قد يُفرض على نحو استراتيجي على المياه خلال مراحل نمو محددة تقل فيها درجة الحساسية من العجز في المياه، مثل النمو الإغريقي في مرحلة مبكرة أو التأخر في التمزيق.

اختيار المحاصيل والتناوب

ويؤثر اختيار أنواع المحاصيل وأصنافها تأثيراً كبيراً على احتياجات الطلب على المياه والري، كما أن محاصيل مكافحة الجفاف مثل النسيج والطحن والفراخ، وبعض أنواع القمح والذرة، تتطلب قدراً أقل من المحاصيل الحساسة مثل الأرز أو السكر أو اللافقار، كما أن تناوب المحاصيل، أو تغيير المحاصيل المختلفة في نفس المجال عبر المواسم، يمكن أن يحسن صحة التربة.

التحديات في مجال إدارة المياه الزراعية

وعلى الرغم من التقدم التكنولوجي والممارسات المحسنة، تواجه إدارة المياه الزراعية عقبات كبيرة تهدد الإنتاجية والصحة البيئية، وتتطلب هذه التحديات استجابات منسقة على صعيدي الزراعة ومستجمعات المياه والسياسات.

سُحُر المياه والمنافسة

وتشكل الزراعة نحو 70 في المائة من عمليات سحب المياه العذبة على الصعيد العالمي، مما يجعلها أكبر مستخدم للمياه في جميع أنحاء العالم، وفي كثير من المناطق، يكثف النمو السكاني السريع، والتحضر، والتنمية الصناعية التنافس على إمدادات المياه المحدودة، ويتسارع استنفاد المياه الجوفية في المناطق الزراعية الرئيسية، بما في ذلك أجزاء من الهند والصين والولايات المتحدة والشرق الأوسط، حيث تتجاوز معدلات التكاثر الطبيعي بدرجة كبيرة، ويزيد تواتر تغير المناخ من حدة هذه الضغوط من خلال تغيير أنماط التكديس.

تدهور نوعية المياه

ويمكن أن تؤثر الزراعة المروية على نوعية المياه وتتأثر بها على حد سواء، فالنباتات الزراعية التي تحتوي على الأسمدة ومبيدات الآفات والرواسب يمكن أن تلوث مصادر المياه السطحية والجوفية، والملح مشكلة واسعة النطاق في المناطق المروية، ولا سيما عندما يؤدي سوء الصرف إلى تراكم كميات الملح في المنطقة الجذرية، ويقلل ارتفاع الملوحة من غلة المحاصيل الزراعية، ويمكن أن يؤدي إلى تآكل التربة في بعض المناطق التي تصيبها المياه.

القيود على الهياكل الأساسية والاستثمار

وتعاني مناطق زراعية كثيرة، ولا سيما في البلدان النامية، من البنية التحتية للري في مراحل الشيخوخة أو غير كافية، وتنتج عن هذه المناطق الكثيفة، والضخات غير الفعالة، وشبكات التوزيع التي لا تُصان بشكل سليم، خسائر كبيرة في المياه قبل أن تصل المياه إلى الميدان، وتحتاج الهياكل الأساسية المتقدمة إلى استثمارات كبيرة في رأس المال، قد تكون خارج نطاق وسائل فرادى المزارعين بل وحتى الحكومات المحلية، ويظل الحصول على التمويل والمساعدة التقنية والتكنولوجيا الميسورة الكلفة عائقا أمام صغار المزارعين الذين يمكنهم الاستفادة من برامج الري الحديثة المدعومة من برامج الري القائمة على التمويل.

فوائد استخدام المياه بكفاءة في الزراعة

ويحقق اعتماد ممارسات فعالة لإدارة المياه ونظم الري الحديثة طائفة من الفوائد الاقتصادية والبيئية والاجتماعية التي تتجاوز بكثير البوابة الزراعية.

  • Improved crop yields and quality:] Optimal water availability during critical growth stages directly enhances both the quantity and quality of harvested produce. Well-watered crops develop uniform size, better color, and higher nutrient density, commanding instalment prices in the market.
  • ]Water conservation and resource sustainability:] Efficient irrigation reduces overall water withdrawals, leaving more water in streams, lakes, and layers for ecosystems and future human use. Every liter of water save through improved management helps preserve freshwater resources for generations to come.
  • Reduced energy costs:] Pumping water for irrigation requires energy, whether from electricity, diesel, or renewable sources.
  • Enhanced soil health and reduced erosion:] Proper irrigation management prevents waterlogging, salinization, and soil structure degradation that often accompany over-irrigation. Conservation tillage and mulching further protect topsoil from wind and water erosion.
  • (ب) تكاليف المدخلات وخفض المغذيات: يؤدي تطبيق المياه الكفؤ إلى الاحتفاظ بالأسمدة وغيرها من المواد الكيميائية الزراعية في المنطقة الجذرية حيث يمكن للمحاصيل أن تستخدمها، بدلاً من إضعافها في المنطقة الجذرية، مما يقلل من الحاجة إلى تطبيقات متكررة ويقلل من التلوث البيئي.
  • ] Climate resilience and risk reduction:] Farms with efficient irrigation systems and robust water management strategies are better able tostand drought periods and changing rainfall.
  • Economic viable and rural development:] Water savings translate into cost reductions and yield improvements that strengthen farm profitability. Thriving agricultural communities supported by reliable water resources contribute to broader rural economic development and food security.

الاتجاهات الناشئة والاتجاهات المستقبلية

ويُشكل مستقبل إدارة المياه الزراعية من خلال أوجه التقدم في التكنولوجيا، وتحليل البيانات، والالتزام المتزايد بالاستدامة، وهناك عدة اتجاهات رئيسية تُستَهدى لتحويل مصادر المزارعين، وإدارة المياه، وتطبيقها.

الزراعة الدقيقة والري من البيانات

ومن شأن تقارب الصور الساتلية، والدراسات الاستقصائية للطائرات غير المبثوثة، ومستشعرات التلويث، والتعلم الآلي، أن يتيح إمكانية الحصول على مجاميع غير مسبوقة في مجال إدارة المياه، وأن يؤدي التقلبات المكانية في طرطوبة التربة، وزهرية المحاصيل، ورسم الخرائط الطبوغرافية إلى تحديد مستوياتها دون المستوى، مما يتيح استخدام نظم الري ذات المعدلات المتغيرة في تطبيق التفاضلية على المياه في كل مجال.

ري متجدد بالطاقة

وتتوسع نظم الري ذات الطاقة الشمسية بسرعة في المناطق التي ترتفع فيها درجة عزل الشمس وتتسع فيها إمكانية الوصول إلى الشبكة المحدودة، ويمكن أن تضخ الألواح الضوئية مضخات الطاقة مباشرة أو تشحن البطاريات في أوقات الليل أو في العمليات التي تستغرق يوماً سحابياً، ويقلل الري الشمسي من التكاليف التشغيلية ويزيل تقلب أسعار الوقود ويوفّر استقلال الطاقة للمزارعين، ويخلق الجمع بين الطاقة الشمسية وتكنولوجيات الري الفعالة مثل نظم الري السائل التطهير دورة يدوية من نماذج الدفع المخفضة والمتطلبات.

الإدارة المتكاملة لموارد المياه والحوكمة

ومن شأن الاعتراف بأن الموارد المائية لا تحترم الحدود الإدارية أن يؤدي إلى اعتماد نهج الإدارة المتكاملة لموارد المياه، وينسق المعهد تنمية وإدارة المياه والأراضي والموارد ذات الصلة عبر القطاعات وأصحاب المصلحة من أجل تحقيق أقصى قدر من الرفاه الاقتصادي والاجتماعي دون المساس باستدامة النظم الإيكولوجية، كما أن منظمات أحواض الأنهار، ورابطات مستخدمي المياه التي يقودها المزارع، ومنابر أصحاب المصلحة المتعددين، أصبحت أكثر شيوعا، مما يتيح تحقيق أهداف تعاونية في مجال الاستدامة، مثل صقل الحوافز المتعلقة بحفظ المياه.

Climate-Smart Agriculture and Water Adaptation

ومع تصعيد تغير المناخ، يجب أن تتكيف النظم الزراعية مع متطرفات المياه الأكثر تواتراً وشدة، وتدمج الزراعة الذكية في المناخ إدارة المياه مع استراتيجيات أوسع للتخفيف والتكيف، ويشمل ذلك تطوير أصناف المحاصيل التي تحتمل الجفاف، وتحسين البنية الأساسية لجمع المياه وتخزينها، واعتماد الزراعة الحفظية، وتنويع سبل كسب العيش للحد من الاعتماد على الري، ويساعد الاستثمار في نظم الإنذار المبكر وخدمات المعلومات المناخية المزارعين على اتخاذ قرارات في الوقت المناسب بشأن الزراعة، والري، والري، وإدارة المخاطر.

الاقتصاد في مجال المياه في الزراعة

كما أن مفهوم الاقتصاد الدائري، الذي يعاد استخدام الموارد وإعادة تدويرها بدلا من التخلص منها، يكتسب انتكاسة في إدارة المياه الزراعية، كما أن سياسات المياه المتجهة، واستصلاح المياه في المجاري المائية، والانتعاش المغذي من تدفقات عائدات الري، لا تُمثل فرصا لإغلاق حلقات المياه في النظم الزراعية، حيث يتم جمع المياه الجوفية ومعالجتها وإعادة استخدامها، يمكن أن تقلل من عمليات التلوث في المياه العذبة بنسبة 50 في المائة.

خاتمة

(ج) أن تُستشف موارد المياه ونظم الري من خلفية الإنتاج الزراعي العالمي، وأن تُديم إمدادات الأغذية التي تدعم بلايين الناس، وأن تنوع مصادر المياه، من المياه السطحية والجوفية إلى الأمطار المُعاد تدويرها، وأن تُوفر مسارات متعددة لتلبية احتياجات المحاصيل.() وتُوسّع تكنولوجيات الري الحديثة، بما في ذلك الجفاف، والرشاشة، والشبكات الذكية، وتُقدِّم على نحو متزايد أدوات فعالة ودقيقة لتطبيق المياه(ج).