सिंचाई - समय और तरीके - सिंचाई की आधुनिक तकनीकें - जल निकासी और इसका महत्व (Irrigation - Time and methods - Modern techniques of irrigation - Drainage and its importance)

सिंचाई (IRRIGATION)

सिंचाई को वर्षा और भूजल योगदान के पूरक के रूप में फसल उत्पादन (crop production) के उद्देश्य से मिट्टी में पानी के कृत्रिम उपयोग के रूप में परिभाषित किया गया है।

1. पौधों में 90% पानी होता है जो स्फीति देता है और उन्हें सीधा रखता है।
2. जल जीवद्रव्य का एक अनिवार्य अंग है।
3. यह पौधे की प्रणाली के तापमान को नियंत्रित करता है।
4. वाष्पोत्सर्जन आवश्यकताओं (transpiration requirements) को पूरा करने के लिए यह आवश्यक है।
5. यह मिट्टी में मौजूद पोषक तत्वों को घोलने के लिए एक माध्यम के रूप में कार्य करता है।
6. यह प्रकाश संश्लेषण में एक महत्वपूर्ण घटक है।

सिंचाई का समय (TIME OF IRRIGATION)

फसलें मिट्टी में जमा नमी से पानी खींचती हैं। जब मिट्टी में मौजूद नमी कम होती है, तो पौधों की जरूरतें पूरी नहीं होती हैं। जब मिट्टी में अतिरिक्त नमी की आपूर्ति की जाती है तो हवा की आपूर्ति कम हो जाती है जो पौधों की वृद्धि को सीमित कर देती है। बीच में, नमी की मात्रा की एक सीमा होती है जिसे पौधों के विकास के लिए इष्टतम मिट्टी की नमी सीमा कहा जाता है।

इष्टतम मिट्टी की नमी सीमा की ऊपरी सीमा क्षेत्र क्षमता (field capacity - -0.01 से -0.03 Mpa) है और निचली सीमा विल्टिंग बिंदु (wilting point - -1.5 Mpa) के ठीक ऊपर है। सिंचाई का उद्देश्य इन सीमाओं के बीच मिट्टी में नमी को जमा करना है। सिंचाई के तुरंत बाद, सभी मैक्रो और माइक्रोप्रोर्स पानी से भर जाएंगे। मैक्रोपोर में मौजूद सभी पानी 48 घंटों के भीतर उप-मिट्टी में निकल जाएगा और माइक्रोप्रोर्स में नमी पौधों को उपलब्ध होगी।

वाष्पीकरण (evaporation) और वाष्पोत्सर्जन (transpiration) द्वारा पानी के नुकसान के कारण मिट्टी सूख जाती है, पौधा नमी के संरक्षण के लिए दिन के समय मुरझा जाता है और रात में सामान्य हो जाता है। जब यही स्थिति बनी रहती है, तो पौधा मरे बिना मुरझा जाएगा। इस स्थिति को विल्टिंग गुणांक कहा जाता है। जब भी पौधों को पानी की आवश्यकता होती है, सिंचाई दी जाती है। यह फसल और मिट्टी की उपस्थिति से तय होता है।

सिंचाई के तरीके (IRRIGATION METHODS)

1. सतह
2. उप-सतह (Sub-surface)
3. दबाव वाली सिंचाई (Pressurized irrigation)

• जल आपूर्ति स्रोत
• स्थलाकृति
• लगाए जाने वाले पानी की मात्रा
• फसल (The crop)
• खेती का तरीका

सिंचाई विधियों का वर्गीकरण

• सतही सिंचाई
  • बाढ़
  • बॉर्डर - सीधी, कंटूर
  • चेक बेसिन - आयताकार, कंटूर, अंगूठी
  • फुर्रो / कुंड - गहरी फुर्रो, नालीदार फुर्रो
• उप-सतह सिंचाई (Sub-surface)
• दबाव / ओवरहेड सिंचाई
  • ड्रिप / माइक्रो स्प्रिंकलर
  • स्प्रिंकलर - ओवरहेड स्प्रिंकलर, रेनगन, सेंटर पिवट

I. सतही सिंचाई के तरीके

सबसे पुराना (4000 साल पीछे) और सबसे आम तरीका है। दुनिया के कुल सिंचित क्षेत्र का 90% हिस्सा इस पद्धति के अंतर्गत आता है। अमेरिका में भी, 66% सतही सिंचाई (surface irrigation) द्वारा है। यह विधि कम से मध्यम घुसपैठ दर और समतल भूमि और <2-3% ढलान के लिए सबसे उपयुक्त है। यह श्रम प्रधान है।

सतह को बॉर्डर, चेक बेसिन और कुंड सिंचाई (furrow irrigations) के रूप में समूहीकृत किया गया है। बॉर्डर को फिर से सीधे और समोच्च के रूप में दो में वर्गीकृत किया गया है। चेक बेसिन आयताकार, समोच्च या रिंग के हो सकते हैं, कुंड सिंचाई (furrow irrigation) को गहरी कुंड और नालीदार कुंड के रूप में वर्गीकृत किया गया है। दिशा के अनुसार ये फिर से सीधे या समोच्च हो सकते हैं और उनकी ऊंचाई के अनुसार समतल और वर्गीकृत हो सकते हैं।

भूमि को कई लंबी समानांतर पट्टियों में विभाजित किया गया है जिन्हें बॉर्डर कहा जाता है। इन सीमाओं को कम लकीरों से अलग किया जाता है। बॉर्डर पट्टी में सिंचाई की दिशा में एक समान कोमल ढलान है। ऊपरी छोर में पानी को घुमाकर प्रत्येक पट्टी की स्वतंत्र रूप से सिंचाई की जाती है। पानी फैलता है और सीमा रेखाओं द्वारा सीमित एक शीट में पट्टी के नीचे बहता है।

उपयुक्तता: मध्यम निम्न से मध्यम उच्च घुसपैठ दर वाली मिट्टी के लिए उपयुक्त है। इसका उपयोग मोटे रेतीली मिट्टी में नहीं किया जाता है जिनमें घुसपैठ की दर बहुत अधिक होती है और भारी मिट्टी में भी घुसपैठ की दर बहुत कम होती है। गेहूं, जौ, चारे की फसल (fodder crops) और फलियां जैसी सभी नज़दीकी उगने वाली फसलों की सिंचाई के लिए उपयुक्त और चावल के लिए उपयुक्त नहीं है।

1. बॉर्डर लकीरों का निर्माण सरल कृषि उपकरणों जैसे बैल द्वारा खींचे गए "ए" फ्रेम रिजर ("A" frame ridger) या बंड पूर्व के साथ किया जा सकता है।
2. पारंपरिक चेक बेसिन विधि की तुलना में सिंचाई में श्रम की आवश्यकता कम हो जाती है।
3. पानी का समान वितरण और उच्च जल अनुप्रयोग क्षमता संभव है।
4. बड़ी सिंचाई धाराओं का कुशलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है।
5. यदि आउटलेट उपलब्ध हैं तो पर्याप्त सतह जल निकासी प्रदान की जाती है।

यह सबसे आम सतही सिंचाई विधि है। यहां, क्षेत्र को छोटी इकाई क्षेत्रों में विभाजित किया गया है ताकि प्रत्येक की लगभग समतल सतह हो। बेसिन बनाने वाले क्षेत्र के चारों ओर बंड या लकीरें बनाई जाती हैं जिसके भीतर सिंचाई के पानी को नियंत्रित किया जा सकता है। एक वांछित गहराई पर लागू पानी को तब तक बरकरार रखा जा सकता है जब तक कि यह मिट्टी में घुसपैठ न कर जाए। बेसिन का आकार मिट्टी के प्रकार, स्थलाकृति, धारा के आकार और फसल के आधार पर 10 m² से 25 m² तक भिन्न होता है।

• छोटी कोमल और एक समान भूमि ढलान और मध्यम से कम घुसपैठ दर वाली मिट्टी।
• भारी मिट्टी में अनाज और चारे की फसलों के लिए अनुकूलित और पारगम्य मिट्टी के लिए उपयुक्त।

• चेक बेसिन तब उपयोगी होते हैं जब मिट्टी की प्रोफ़ाइल से लवण निकालने के लिए लीचिंग की आवश्यकता होती है।
• वर्षा का संरक्षण किया जा सकता है और वर्षा के बड़े हिस्से को बनाए रखने से मिट्टी का कटाव कम हो जाता है।
• उच्च जल अनुप्रयोग और वितरण दक्षता।

• लकीरें औजारों की आवाजाही में बाधा डालती हैं।
• लकीरें और फील्ड चैनलों द्वारा अधिक क्षेत्र पर कब्जा किया गया।
• यह विधि सतह जल निकासी में बाधा डालती है।
• सटीक भूमि ग्रेडिंग और आकार देने की आवश्यकता है।
• श्रम की आवश्यकता अधिक है।
• उन फसलों के लिए उपयुक्त नहीं है जो तने के आसपास गीली मिट्टी की स्थिति के प्रति संवेदनशील हैं।

इसका उपयोग पंक्ति वाली फसलों (row crops) के लिए किया जाता है। फसल की पंक्तियों (crop rows) के बीच कुंड बनते हैं। कुंडों का आयाम उगाई गई फसल, उपयोग किए गए उपकरण और मिट्टी के प्रकार पर निर्भर करता है। फसल की पंक्तियों के बीच कुंडों में छोटी बहती धाराओं द्वारा पानी लगाया जाता है। पानी मिट्टी में घुसपैठ करता है और कुंडों के बीच के क्षेत्र को गीला करने के लिए बाद में फैलता है। भारी मिट्टी में, अतिरिक्त पानी के निपटान के लिए कुंडों का उपयोग किया जा सकता है।

• सब्जियों सहित व्यापक दूरी वाली पंक्ति फसलों के लिए इस्तेमाल की जाने वाली विधि।
• मक्का, ज्वार, गन्ना, कपास, तंबाकू, मूंगफली, आलू के लिए उपयुक्त।
• रेतीली मिट्टी को छोड़कर अधिकांश मिट्टी के लिए उपयुक्त।

• कुंडों में पानी भूमि की सतह के केवल 1/2 से 1/5 हिस्से से संपर्क करता है।
• भूमि की तैयारी और सिंचाई के लिए श्रम की आवश्यकता कम हो जाती है।
• चेक बेसिन की तुलना में, खेत की खाइयों में भूमि की बर्बादी कम होती है।

कुंड सिंचाई तीन प्रकार की होती है, वे हैं, ऑल फरो इरिगेशन, वैकल्पिक फरो इरिगेशन और स्किप फरो इरिगेशन।

• सर्ज सिंचाई सिंचाई चक्र (irrigation cycle) के अपेक्षाकृत छोटे चालू (ON) और बंद (OFF) समय की एक श्रृंखला में रुक-रुक कर कुंडों में पानी का उपयोग है।
• यह पाया गया है कि पानी के रुक-रुक कर प्रयोग से उछाल पर घुसपैठ की दर कम हो जाती है जिससे पानी का मोर्चा तेजी से आगे बढ़ता है। इसलिए, शुद्ध सिंचाई पानी की आवश्यकता कम हो गई।
• इसके परिणामस्वरूप निरंतर प्रवाह की तुलना में फसल के जड़ क्षेत्र में मिट्टी की नमी का अधिक समान वितरण और भंडारण होता है।
• सिंचाई क्षमता (irrigation efficiency) 85 और 90% के बीच है।

II. उप-सतह सिंचाई (SUB-SURFACE IRRIGATION)

उपसतह सिंचाई (subsurface irrigation) में, जमीन के नीचे पानी का उपयोग आमतौर पर जमीन की सतह से 30-75 सेमी नीचे कुछ गहराई पर कृत्रिम जल तालिका बनाकर और बनाए रखकर किया जाता है। केशिका क्रिया के माध्यम से नमी भूमि की सतह की ओर ऊपर की ओर बढ़ती है। पानी 15-30 मीटर दूर रखी भूमिगत खेत की खाइयों के माध्यम से लगाया जाता है। खुली खाइयों को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि वे अपेक्षाकृत सस्ती और सभी प्रकार की मिट्टी के लिए उपयुक्त होती हैं। मिट्टी की लवणता को रोकने के लिए सिंचाई का पानी अच्छी गुणवत्ता का होना चाहिए।

• फसल उगाने के लिए न्यूनतम पानी की आवश्यकता।
• न्यूनतम वाष्पीकरण और गहरे रिसाव का नुकसान।
• जमीन की बर्बादी नहीं।
• कृषि मशीनरी की आवाजाही में कोई हस्तक्षेप नहीं।
• सिंचाई की अवधि की चिंता किए बिना खेती का कार्य किया जा सकता है।

• प्राकृतिक परिस्थितियों के एक विशेष संयोजन की आवश्यकता है।
• जलभराव का खतरा है।
• भूमिगत बिछाए गए पाइपों के चोक होने की संभावना।
• उच्च लागत।

III. दबावयुक्त या आधुनिक सिंचाई प्रणाली (PRESSURIZED OR MODERN IRRIGATION SYSTEMS)

या ट्रिकल सिंचाई (trickle irrigation) सिंचाई के नवीनतम और आधुनिक तरीकों में से एक है। यह पानी की कमी और नमक प्रभावित मिट्टी के लिए उपयुक्त है। फसल के रूट जोन में पानी लगाया जाता है। ड्रिप सिंचाई प्रणाली के डिजाइन और संचालन के लिए मानक जल गुणवत्ता परीक्षण की आवश्यकता होती है।

• एक ड्रिप सिंचाई प्रणाली में एक पंप या ओवरहेड टैंक, मुख्य लाइन, उप-मुख्य (sub-mains), पार्श्व और उत्सर्जक होते हैं।
• मुख्य लाइन पानी को उप-मुख्य (sub-mains) और उप-मुख्य को पार्श्व में पहुंचाती है।
• उत्सर्जक जो पार्श्व से जुड़े होते हैं वे सिंचाई के लिए पानी वितरित करते हैं।
• मुख्य, उप-मुख्य (sub-mains) आमतौर पर पीवीसी पाइप और LLDPE ट्यूब के लेटरल से बने होते हैं। एमिटर भी पीवीसी सामग्री के बने होते हैं।
• अन्य घटकों में दबाव नियामक, फिल्टर, वाल्व, पानी का मीटर, उर्वरक लगाने के उपकरण आदि शामिल हैं।

• उच्च जल उपयोग दक्षता (~95%, सतह में 50% से कम की तुलना में)
• गीले क्षेत्र का लचीलापन
• उत्सर्जकों का बहुमुखी चयन: प्रकार, निर्वहन दर, स्थिति
• खरपतवार नियंत्रण में अर्थव्यवस्था
• खेती में कम हस्तक्षेप
• दिन-रात सिंचाई
• पत्ती के भीगने से बचाव
• ऊर्जा की बचत
• लवणता नियंत्रण
• परिवर्तनीय स्थलाकृतिक स्थितियों पर सिंचाई।

• उच्च निवेश
• इष्टतम और किफायती संचालन के लिए उच्च स्तर का ज्ञान
• यांत्रिक क्षति की संवेदनशीलता
• एमिटर्स की बड़ी संख्या
• लंबा आवेदन समय
• निस्पंदन और अन्य नियंत्रणों का उच्च स्तर
• रखरखाव।

यह दुनिया भर में पालन की जाने वाली एक और महत्वपूर्ण आधुनिक सिंचाई तकनीक है। स्प्रिंकलर सिंचाई (Sprinkler irrigation) ओवरहेड वर्षा का अनुकरण करने वाला अनुप्रयोग है, इसलिए ओवरहेड स्प्रिंकलर कहा जाता है। स्प्रिंकलर (ओवरहेड या दबाव) सिंचाई प्रणाली नोजल की एक प्रणाली के साथ दबाव में पाइप (एल्यूमीनियम या पीवीसी) के माध्यम से खेत में पानी पहुंचाती है। इस प्रणाली को पानी की आवश्यक गहराई को समान रूप से वितरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो सतह सिंचाई में संभव नहीं है। पानी को मिट्टी की घुसपैठ दर से कम दर पर लगाया जाता है इसलिए सिंचाई से अपवाह से बचा जाता है।

सिंचाई के पानी के छिड़काव की व्यवस्था के आधार पर, उन्हें घूर्णन सिर (या) परिक्रामी स्प्रिंकलर सिस्टम और छिद्रित पाइप सिस्टम के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। पोर्टेबिलिटी के आधार पर, स्प्रिंकलर सिस्टम को पोर्टेबल सिस्टम, अर्ध स्थायी सिस्टम, सॉलिड सेट सिस्टम और स्थायी सिस्टम के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

• उतार-चढ़ाव वाली स्थलाकृति (undulating topography - ढलान वाली भूमि) के लिए उपयुक्त।
• सतही सिंचाई विधियों की तुलना में पानी की बचत (Water saving - 35-40%)।
• सिंचाई के पानी के माध्यम से उर्वरक और अन्य रसायन लगाए जा सकते हैं।
• उर्वरकों में बचत, समान वितरण और बर्बादी से बचाता है।
• कटाव कम करता है।
• मोटे बनावट वाली मिट्टी (coarse textured soils - रेतीली मिट्टी) के लिए उपयुक्त।
• पाले पर नियंत्रण - पाले और उच्च तापमान से फसलों की रक्षा करता है।
• जल निकासी की समस्याएं समाप्त हो गईं।
• भूमि की बचत।

• उच्च प्रारंभिक लागत।
• हवा से दक्षता प्रभावित होती है।
• पानी के छिड़काव में वाष्पीकरण अधिक होता है।
• गन्ना जैसी लंबी फसलों के लिए उपयुक्त नहीं है।
• भारी चिकनी मिट्टी के लिए उपयुक्त नहीं है।
• खराब गुणवत्ता वाले पानी का उपयोग नहीं किया जा सकता (खारे पानी के प्रति फसल की संवेदनशीलता और नोजल का बंद होना - clogging of nozzles)।

जल निकासी

जल निकासी फसल के लिए आवश्यक मात्रा से अधिक पानी को कृत्रिम रूप से निकालना है। जल निकासी में फसलों के रूट जोन में सतह और उपसतह दोनों के अतिरिक्त पानी को निकालना शामिल है। सिंचाई और जल निकासी एक साथ चलते हैं और परस्पर अनन्य नहीं हैं। सिंचाई का उद्देश्य पूरी फसल अवधि में पानी की इष्टतम मात्रा की आपूर्ति करना है, जबकि जल निकासी का उद्देश्य कम समय में अतिरिक्त मात्रा में पानी को निकालना है। अक्सर, फसलों के निरंतर और उच्च स्तर के उत्पादन को आश्वस्त करने के लिए दोनों की एक साथ आवश्यकता हो सकती है।

• भूमि की जल निकासी फसल उत्पादन के अनुकूल स्थितियाँ प्रदान करती है।
• जल निकासी का सबसे बड़ा लाभ वातन से संबंधित है। अच्छी जल निकासी रूट ज़ोन में ऑक्सीजन के तैयार प्रसार और रूट ज़ोन से कार्बन डाइऑक्साइड के वातावरण में भागने की सुविधा प्रदान करती है। रूट ज़ोन से कई हानिकारक गैसें भी वातावरण में निकल जाती हैं।
• एरोबिक जीवों की गतिविधि जो पौधों को नाइट्रोजन और सल्फर जैसे पोषक तत्वों की उपलब्धता को प्रभावित करती है, मिट्टी के वातन पर निर्भर करती है और इसलिए, जल निकासी एरोबिक जीवों में सुधार करती है।
• अतिरिक्त लोहे और मैंगनीज के कारण अम्लीय मिट्टी में विषाक्तता जल निकासी (रूट ज़ोन में ऑक्सीजन की उपस्थिति के कारण) से कम हो जाती है।
• जल निकासी जड़ों को गहरा बढ़ने और व्यापक फैलने की अनुमति देती है जिससे मिट्टी की मात्रा बढ़ जाती है जिससे पोषक तत्व निकाले जा सकते हैं।
• अतिरिक्त पानी को हटाने से मिट्टी को जल्दी से सूखने में मदद मिलती है और इष्टतम मिट्टी का तापमान क्षेत्र के संचालन के समय की अनुमति देता है।
• अच्छी जल निकासी व्यवस्था का प्रावधान मिट्टी या सिंचाई के पानी में अतिरिक्त लवण को हटाने की अनुमति देता है और ऊपरी मिट्टी की परतों में उनके निर्माण को रोकता है।