مدیریت نوآورانه و پایدار آب کشاورزی اهمیت زیادی در برنامه‌های سازگاری با تغییر پذیری و تغییر اقلیم دارد و پیش‌بینی می‌شود که فناوری‌های نوظهور آبیاری همراه با فناوری‌های بوم‌سازگار نقشی کلیدی در امنیت آبی و غذایی آینده جهان داشته باشند. پرسشی که در این زمینه وجود دارد این است که چقدر این فناوری‌ها در ایران کاربردی هستند و آیا ما به کمک آنها می‌‌‌توانیم بر چالش‌های عدیده‌ای که به لحاظ کمبود منابع آبی با آن مواجهیم فائق آییم؟ «واکاوی اسنادی فناوری‌های نوین آبیاری و آب کشاورزی در جهان و امکان بومی‌‌سازی آنها در ایران» عنوان پژوهشی است که توسط جواد بذرافشان استاد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشگاه تهران، علی خلیلی استاد دانشگاه تهران و عضو وابسته فرهنگستان علوم جمهوری اسلامی‌ایران،‌ شاهرخ زندپارسا عضو شاخه آبیاری گروه علوم کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه شیراز،‌ علیرضا سپاس‌خواه عضو پیوسته فرهنگستان علوم جمهوری اسلامی‌ایران و استاد دانشگاه شیراز ، امین علیزاده استاد دانشگاه فردوسی مشهد ،‌ جواد فرهودی عضو شاخه آبیاری، گروه کشاورزی، فرهنگستان علوم جمهوری اسلامی‌ایران نوشته و در آبان ماه 1401 توسط فرهنگستان علوم منتشر شده است.

در سال‌های گذشته‌، نوآوری در فناوری‌های کشاورزی رشد چشمگیری داشته است. فناوری‌های نوین در کشاورزی با هدف‌هایی مانند کاهش مصرف آب،‌ کاهش مصرف عنصرهای غذایی گیاه و کود شیمیایی،‌ کاهش اثرهای منفی کاربرد آب و عنصرهای شیمیایی بر محیط زیست،‌ کاهش انتقال ترکیب‌های شیمیایی به آب‌های سطحی و زیرزمینی، راندمان بالاتر کاربرد آب و عنصرهای شیمیایی و کاهش هزینه‌های تولید، توسعه یافت‌‌اند. در بین موردهای یاد شده فناوری‌های نوین و پیشرفته آّبیاری به دلیل مساله‌هایی مانند رشد جمعیت‌، خشکسالی و کمبود آب جایگاه ویژه‌ای دارند. آنها هدف‌هایی مانند افزایش و بهبود تامین آب‌، افزایش بهره‌وری مصرف آب کشاورزی،‌ و مدیریت تقاضای آب و نگهداری سامانه‌های آبیاری را دنبال می‌کنند. امروزه با توجه به محدودیت افزایش و دسترسی به منبع‌های آب شیرین در جهان‌، فناوری‌های نوین آبیاری بیشتر با هدف افزایش بهره‌وری آب آبیاری و مدیریت و نظارت هوشمند بر آب کشاورزی ابداع شده‌اند. با این حال براساس این پژوهش واکاوی بررسی‌های اسنادی نشان می‌دهد که ایران از نظر فناوری‌های هوشمند مدیریت آب کشاورزی و فناوری نانو در ابتدای راه قرار دارد.

به نظر نمی‌رسد که در حال حاضر فناوری‌های باروری ابراها بتوانند نقش موثری در مقدار بارندگی‌های سالانه داشته باشند و تردید جدی وجود دارد در این که به کمک آن در کشوری با اقلیم غالب خشک و نیمه خشک مانند ایران بتوان برای مقابله با خشکسالی‌ها و تغذیه سفره آب‌های زیرزمینی یا تامین نیاز دیمزار روی آن حساب باز کرد

نویسندگان این پژوهش با دسته‌بندی‌های فناوری‌‌های نوین آبیاری و آب کشاورزی به فناوری‌های هوشمند، نانو،‌ نوین گلخانه‌ای، ابرجاذب‌ها،‌ فناوری بارورسازی‌ ابرها‌، استفاده از آب‌های ژرف (فسیلی) ،‌ شیرین کردن آب دریا اشاره کرده و در ادامه کاربرد هر یک در کشورهای اروپایی و آمریکا را شرح می‌دهند. آنها در ادامه استفاده از این فناوری‌ها و چالش‌های پیش روی آنها در ایران را بررسی می‌کنند.
فناوری هوشمند در گرو زمین‌های یکپارچه
از نگاه نگارندگان این پژوهش در چند سال اخیر طرح‌هایی در زمینه هوشمندسازی مدیریت آب کشاورزی در کشور به اجرا درآمده و ادعاهایی مبنی بر موفقیت آنها مطرح شده اما نتیجه هنوز منتشر نشده است. پژوهش‌هایی نیز به صورت محدود در زمینه مقایسه و ساخت دستگاه‌های حسگر هوشمند رطوبت خاک اجرا شده است. همچنین در استان‌های گلستان‌، اردبیل‌، قزوین،‌ خراسان رضوی،‌ فارس برای اجرای هوشمندسازی برنامه‌ریزی شده است. در پژوهش «واکاوی اسنادی فناوری‌های نوین آبیاری و آب کشاورزی در جهان و امکان بومی‌‌سازی آنها در ایران» در زمینه توسعه و کاربرد فناوری‌های هوشمند برای مدیریت آبیاری دقیق در کشور پیشنهادهایی مطرح شده است. از نگاه این پژوهشگران «استفاده از فناوری حسگرها به دلیل دشواری‌هایی که در تعیین رطوبت خاک با آن روبرو است توصیه نمی‌شود. به جای آن پیشنهاد می‌شود که بومی‌سازی برنامه‌های هوشمندسازی و زمان‌بندی آبیاری و کود در وضعیت ایران با به کارگیری مدل‌های پیش‌بینی رشد و محصول گیاهان زراعی با استفاده از داده‌ها و ویژگی‌های خاک، نقشه‌های خاک شناسی و ارزیابی خاک و داده‌های هواشناسی به روز دنبال شود و زمان آبیاری و مقدار کود برای محصول‌های مختلف تعیین و به اطلاع کشاورزان رسانده شود.»

بهره‌برداری نامتعادل از آبخوان‌های ژرف سبب به هم خوردن تعادل طبیعی آب شیرین و شور و زیست بوم منطقه می‌شود. احتمال وجود مشکل‌هایی مانند آلودگی اتمی ‌و ترکیب‌های سمی ‌را نیز باید به عیب‌های آبخوان‌های ژرف افزود. با توجه به دشواری‌های یاد شده بهره‌برداری از این ذخیره‌های طبیعی با توجه به ناشناخته بودن آنها در کشور با وجود فناوری استخراج توصیه نمی‌شود

علاوه بر این یکی از اجزای این فناوری کشاورزی دقیق است یعنی به کارگیری مدیریت‌های مختلف (آب،‌ کود،‌ سم و مانند اینها) در نقطه‌های مختلف مزرعه. از این روست که نگارندگان این پژوهش نتیجه می‌‌‌گیرند«این فناوری به دلیل کوچک بودن مساحت زمین‌های کشاورزان قابل کاربرد نیست مگر اینکه برنامه‌ای برای یکپارچه کردن زمین‌ها ارائه و عملیاتی شود.» در این پژوهش آمده است: «در سال‌های اخیر و در پی بروز خشکسالی در بیشتر کشورهای دنیا و از جمله ایران به عنوان راهکاری عملی برای مقابله با خشکسالی استفاده از سامانه‌های آبیاری زیر فشار گسترش یافته که موجب شده فشار مضاعفی روی منابع آب زیرزمینی وارد شود. به دلیل آسانی گسترش این سامانه‌های آبیاری،‌ وضعیتی پیش می‌آید که بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی سرعت بیشتری می‌گیرد و زنگ خطری برای پایداری آنها باشد و در عمل رسیدن به هدف‌های اصلی در صرفه جویی واقعی آب در سطح حوضه آبریز و آبخوان میسر نشود.»
فناوری نانو از دیگر فناوری‌هایی است که این پژوهش به آن توجه کرده است. از نظر نگارندگان این پژوهش «درباره فناوری نانو به نظر می‌رسد که استفاده از نانوذره‌ها نقره به عنوان ضدعفونی کننده مناسب برای مناطق دورافتاده ایران قابل استفاده باشد. در صورت در دسترس بودن انرژی الکتریکی به نظر می‌رسد تیتانیم دی اکسید می‌تواند به کار گرفته شود در صورت وجود آرسنیک در آب چاه‌های ایران در بعضی منطقه‌ها،‌ فناوری نانوذره‌ها مغناطیسی می‌تواند برای تصفیه این آب‌ها به کار رود به هر حال به نظر می‌رسد این فناوری در شرایط ایران و با وجود آب‌هایی با نمک‌های فراوان و سخت (زیاد بودن کربنات کلسیم و کلرور کلسیم) با دشواری‌های زیادی همراه باشد.»
ابرجاذب‌ها اقتصادی نیستند
ایران کشوری است که به لحاظ آفتاب و نور با مشکل چندانی در اغلب مناطق خود روبرو نیست و همین امر استفاده از انرژی خورشیدی را به صرفه می‌کند. در این پژوهش درباره فناوری‌های نوین گلخانه ای از دیدگاه آب و انرژی آمده است«از نظر تاثیر این فناوری بر رشد و نمو گیاهان و بازده مصرف آب لازم است در آینده پژوهش‌های بیشتری شود. خوشبختانه بخش بزرگی از کشور محدودیت انرژی خورشیدی ندارد و در حال حاضر فناوری استفاده از انرژی خورشیدی در ایران بومی‌سازی شده و در گلخانه‌ها قابل استفاده است.»
ابرجاذب‌ها به عنوان دیگر فناوری مورد توجه قرار گرفته در پژوهش « واکاوی اسنادی فناوری‌های نوین آبیاری و آب کشاورزی در جهان و امکان بومی‌‌سازی آنها در ایران»» است. با این حال نگارندگان این پژوهش معتقدند« این فناوری در ایران بومی‌سازی شده است اما بیشتر پرهزینه اند و کاربرد آنها در زراعت اقتصادی نیست. این فناوری برای استقرار نهال‌ها و بوته‌های جنگلی در ابتدای کاشت می‌تواند به کار برده شود تا پس از استقرار با آب باران به رشد خود ادامه دهند.»
بارورسازی ابرها که یکی از راهکارهایی برای بارورسازی زمین خشک ایران بوده نیز از نظر پژوهشگران دور نمانده است. آنها درباره اینکه بارورسازی چقدر توان اثرگذاری دارد می‌نویسند « باروری بیشینه ابرها می‌تواند 5 تا 10 درصد افزایش بارندگی را در بازه زمانی باروری ایجاد کند و این زمان کمتر از یک ساعت و به طور میانگین 30 دقیقه است. بر این پایه به نظر نمی‌رسد که در حال حاضر فناوری‌های باروری ابراها بتوانند نقش موثری در مقدار بارندگی‌های سالانه داشته باشند و تردید جدی وجود دارد در این که به کمک آن در کشوری با اقلیم غالب خشک و نیمه خشک مانند ایران بتوان برای مقابله با خشکسالی‌ها و تغذیه سفره آب‌های زیرزمینی یا تامین نیاز دیمزار روی آن حساب باز کرد.»
آب شور ژرف برای شرب مناسب نیست
آب‌های ژرف که این روزها از سوی مسئولان به عنوان یکی از گزینه‌های قابل تامل مطرح می‌شود نیز به نظر می‌رسد گزینه مطلوبی برای ایران نباشد. این پژوهش می‌گوید «آب‌های ژرف به دلیل شوری زیاد مناسب شرب نیستند ولی می‌توانند در فعالیت‌های کشاورزی‌ به ویژه در کشورهایی که اقلیم خشک و بیابانی دارند استفاده شوند. بهره‌برداری نامتعادل از آبخوان‌های ژرف سبب به هم خوردن تعادل طبیعی آب شیرین و شور و زیست بوم منطقه می‌شود. احتمال وجود مشکل‌هایی مانند آلودگی اتمی‌و ترکیب‌های سمی ‌را نیز باید به عیب‌های آبخوان‌های ژرف افزود. با توجه به دشواری‌های یاد شده بهره‌برداری از این ذخیره‌های طبیعی با توجه به ناشناخته بودن آنها در کشور با وجود فناوری استخراج توصیه نمی‌شود.»
آخرین گزینه‌ای که آنها روی میز می‌‌گذارند به آب‌شیرین‌کن‌ها برمی‌گردد. نگارندگان این پژوهش با بیان اینکه برآوردهای تقریبی نشان می‌دهند که در سال 2030 کشور ما سالانه به حدود 40 میلیارد مترمکعب آب اضافی نیازمند خواهد بود. می‌نویسند «در حال حاضر تولید بیشتر محصول‌های کشاورزی با آب نمک زدایی شده،‌ به دلیل هزینه‌های زیاد انرژی و سرمایه اولیه مورد نیاز،‌ سودآور نیست. هم اکنون مصرف انرژی در فرآیند نمک زدایی حدود 5 کیلو وات ساعت بر متر مکعب است که هنوز بسیار بیشتر از مینه کمینه تئوری یک کیلو وات ساعت بر مترمکعب است. برای ایران به دلیل دارا بودن ساحل‌های طولانی و منبع انرژی‌های تجدیدناپذیر و تجدیدپذیر،‌ نمک‌زدایی آب دریا منبعی پایدار به نظر می‌رسد استفاده از این روش در حال حاضر برای تولد آب مورد استفاده در شرب و صنعت باصرفه شده است.»