Sulama

Sulama, bitkilerin ihtiyaç duyduğu ancak doğal yağışlarla karşılanamayan suyun yapay olarak getirilmesi işlemidir.
Başka bir tanımla, sulama, "kontrollü miktarlarda suyun bitkilere gerekli aralıklarla uygulanmasıdır". Sulama tarımsal ekinlerin yetiştirilmesine, arazilerin korunmasına ve kurak iklimlerde ve ortalamanın altında yağış olduğu zamanlarda yeniden bitkilendirmeye yardımcı olur. Sulamanın ayrıca dona karşı koruma, tahıl tarlalarındaki yabani otların büyümesini baskılaması ve toprak konsolidasyonu önleme dahil olmak üzere mahsul üretiminde başka kullanımları da vardır. Buna karşılık, yalnızca doğrudan yağışa dayanan tarım, yağmurla beslenen veya susuz tarım olarak adlandırılır.
Sulama sistemleri aynı zamanda çiftlik hayvanlarının serinletilmesi, toz bastırma, lağımın bertarafı ve madencilik atıklarının imhası için de kullanılır. Sulama, genellikle yüzey ve yeraltı suyunun belirli bir bölgeden uzaklaştırılması olan drenaj ile birlikte incelenir.
Sulama, 5000 yılı aşkın bir süredir tarımın merkezi bir özelliğidir ve birçok kültürün ürünüdür. Tarihsel olarak, Asya'dan Güneybatı Amerika Birleşik Devletleri'ne kadar dünya genelinde ekonomiler ve toplumlar için temel oluşturmuştur.

Tarih

Arkeolojik araştırmalar, yağmura dayalı tarımda mahsulleri desteklemek için yeterli doğal yağış bulunmayan alanlarda sulama yapıldığına dair kanıtlar buldu. Teknolojinin bilinen en eski kullanımı, bugünkü İran'ın güneybatısındaki Khuzistan'da M.Ö. altıncı binyıla kadar uzanır.
Sulama İndus vadisi medeniyeti'nin alüvyal ovalarında suyun manipülasyon aracı olarak kullanılmıştı, uygulamasının M.Ö. 4500 civarında başlamış olduğu ve tarımsal yerleşimlerinin büyüklüğünü ve verimini büyük ölçüde arttırdığı tahmin edilmektedir. İndus Vadisi Uygarlığı, M.Ö 3000 tarihine uzanan Girnar 'daki yapay rezervuarlar ve M.Ö. 2600'den kalan kanal sulama sistemi dahil olmak üzere karmaşık sulama ve su depolama sistemleri geliştirdi . Sulama amacıyla kullanılan geniş bir kanal ağıyla büyük ölçekli tarım uygulandı.
Mezopotamya ovasında çiftçiler M.Ö en az üçüncü binyıldan beri sulama kullandılar.Çok yıllık sulama geliştirdiler, tarlada oluşturdukları küçük kanallar matrisi ile büyüme mevsimi boyunca bitkileri düzenli olarak suladılar.Eski Mısırlılar, Nil'in taşmasınını kullanarak, bentlerle çevrili toprak alanlarını su altında bırakmak için “havza sulama” uyguladılar. Mühendisler su fazlasını su yolu'na geri yönlendirene kadar, sel suyu, bereketli tortu çökene kadar kalırdı. Firavun Amenemhet III'ün, on ikinci hanedanlık'ta, (yaklaşık 1800 M.Ö.) Faiyum Vaha'sının doğal gölünü kurak mevsimlerde kullanılmak üzere fazla su depolamak için bir rezervuar olarak kullandığına ilişkin kanıtlar mevcut. Göl, her yıl Nil 'in taşması ile genişlerdi.
Eski Nübyeliler, sakia denilen su çarkı benzeri bir alet kullanarak bir sulama şekli geliştirdiler. Sulama, Nübye'de M.Ö. üçüncü ve ikinci bin yıllar arasında bir tarihte başlamıştır. Şimdi Sudan'ın olduğu yerde Nil Nehri ve diğer nehirlerden akacak sel sularına bağlıydı.
Sahra altı Afrika'da sulama, M.Ö. birinci veya ikinci bin yıllarına kadar Nijer Bölgesi bölgesi kültürlerine ve medeniyetlerine ulaştı ve yağışlı sezon taşkınları ve su hasadına dayanıyordu.
Kolomb öncesi Amerika'da, Suriye, Hindistan ve Çin'in erken dönemlerinde, “teras sulama” ile ilgili kanıtlar ortaya çıkmaktadır. Peru'daki And Dağları'nın Zana Vadisi'nde, arkeologlar,  radyoakbon ölçümüne göre M.Ö.  4. bin yılına, M.Ö. 3. bin yılına ve M.S. 9. yüzyılına ait üç sulama kanalı kalıntısı tespit etmişlerdir. Bu kanallar Yeni Dünya 'da sulamaya dair ilk kaydı teşkil eder. Dördüncü binyıl kanalının altında M.Ö. 5. binyıl'dan kalma olasılığı olan bir kanalın izleri bulundu.
Eski Persler (şimdiki İran), doğal yağışın yetersiz olduğu bölgelerde arpa büyütmek için M.Ö. 6. binyıl öncesine kadar sulama kullandı. Antik İran'da M.Ö. 800'lerde geliştirilen Kehrizler, günümüzde hala kullanılan en eski sulama yöntemleri arasındadır. Günümüzde Asya, Orta Doğu ve Kuzey Afrika'da da bulunurlar. Sistem, yer altı suyuna erişim sağlamak üzere uçurumların ve dik tepelerin kenarlarına kazılan nazikçe eğimli tüneller ve dikey kuyulardan oluşan bir ağı içermektedir. Çemberin etrafı kilden yapılmış çanaklarla çevrili suyun akışından gücünü alan (ya da su kaynağının durgun olduğu yerden hayvanlar vasıtasıyla) bir çeşit su çarkı olan Noria ilk kez Kuzey Afrika'daki Roma yerleşimcileri arasında bu zamanlarda kullanılmaya başlanmıştır. M.Ö. 150 yılına kadar kadar çanaklar, suya girerken daha kolay bir dolum sağlamak için valflerle donatılmıştı.
Yaklaşık M.Ö. 300 yıllarında Kral Pandukabhaya dönemine dayanan ve takip eden bin yıl boyunca sürekli gelişmiş olan en eski Sri Lanka sulama sistemi, antik dünyanın en karmaşık sulama sistemlerinden biriydi. Yeraltı kanallarına ek olarak, Sinhalalar, su depolamak için tamamen yapay rezervuarlar yapan ilk insanlardır. 
 Bu rezervuarlar ve kanal sistemleri daha çok yetiştirmek için çok su gereken Çeltik tarlalarını sulamak için kullanılırdı. Bu sulama sistemlerinin çoğu, ileri ve hassas mühendislik nedeniyle Anuradhapura ve Polonnaruwa 'da bugüne kadar hala zarar görmemiş durumda varlığını korumaktadır. Kral Parakrama Bahu döneminde (M.S. 1153–1186), sistem kapsamlı bir şekilde restore edilmiş ve genişletilmiştir.

Çin

Çin'in bilinen en eski hidrolik mühendisleri, her ikisi de büyük sulama projeleri üzerinde çalışmış olan ilkbahar ve sonbahar dönemindeki Sunshu Ao (M.Ö. 6'ıncı yüzyıl) ve Savaşan Devletlerin dönemindeki Ximen Bao'ydu (M.Ö. 5'inci yüzyıl). Eski Çin'in Qin eyaletine ait Siçuan bölgesinde, geniş bir tarım alanını sulamak için M.Ö. 256 yılında inşa edilen, Çinli hidrolojist ve sulama mühendisi Li Bingin'in tasarladığı  Dujiangyan Sulama Sistemi bugün hala işler durumdadır. M.S. 2. yüzyıla gelindiğinde Han Hanedanlığı döneminde Çin, suyu daha düşük bir seviyeden daha yüksek bir seviyeye yükselten zincir pompaları kullandı. Bunlar manuel ayak pedalı, hidrolik su çarkları veya öküzler tarafından çekilen dönen mekanik tekerlekler gücüyle hareket ediyordu. Bu su, kentsel yerleşim bölgeleri ve saray bahçeleri gibi kamu işleri için  ama daha çok tarım arazisi kanalları ve tarlalar için kullanılmıştır.

Kore

Joseon Hanedanlığı'nın Koreli bir mühendisi olan Jang Yeong-sil, Kral Sejong'un aktif yönetiminde, 1441'de dünyanın ilk yağmur ölçeri olan uryanggye'yi (Korece:우량계) icat etti. Tarımsal uygulamalar için yağmuru ölçmek ve toplamak için ülke çapında bir sistemin bir parçası olarak sulama tanklarına kuruldu. Bu araçla, planlamacılar ve çiftçiler ankette  toplanan bilgileri daha iyi kullanabiliyorlardı.

Kuzey Amerika

ABD'nin şu anki alanında bilinen en eski tarımsal sulama kanalı sistemi M.Ö. 1200 ve M.Ö. 800 yıllarına dayanmaktadır ve 2009 yılında Arizona, Marana'da keşfedilmiştir. Sulama kanalı sistemi Hohokam kültürünün iki bin yıl öncesine ve tanımlanamayan bir kültüre aittir. Kuzey Amerika'da Hohokam, ekinlerini sulamak için sulama kanalları kullanan bilinen tek kültürdü ve sulama sistemleri, M.S. 1300 yılına kadar Güneybatı'da en geniş popülasyona su sağladı. Hohokam çeşitli tarım arayışlarında bentler ile birleştirilmiş basit kanallardan oluşan bir karışım oluşturdu. 7. ve 14. yüzyıllar arasında, eski Yakın Doğu, Mısır ve Çin'de kullanılanların karmaşıklığına rakip olan aşağı Salt ve orta Gila Nehirleri boyunca geniş sulama ağları inşa ve muhafaza ettiler. Bunlar, ileri mühendislik teknolojilerinin yararı olmadan nispeten basit kazı araçları kullanılarak inşa edildi ve erozyon ve siltasyonu dengeleyecek şekilde mil başına birkaç ayak eğim elde edildi. Hohokam, yabani bitki çeşitlerini toplamanın yanı sıra, pamuk, tütün, mısır, fasulye ve kabak çeşitlerini de yetiştirmiştir. Hohokam Kronolojisinin sonlarında, temel olarak gıda ve lif olarak agave yetiştirmek için yaygın kuru tarım sistemlerini kullandılar. Zorlu çöl şartlarında ve kurak iklimde hayati önem taşıyan ve kanal sulamaya dayanan tarımsal stratejilere güvenmeleri, kırsal nüfusun istikrarlı kent merkezlerinde toplanmasının temelini oluşturmuştur.

Sulama türleri

Birkaç sulama yöntemi vardır. Suyun bitkilere nasıl tedarik edildiğine göre değişir. Amaç, suyu bitkilere mümkün olduğunca eşit şekilde uygulamaktır, böylece her bir bitki ne çok fazla ne de çok az olacak şekilde ihtiyaç duyduğu su miktarını elde eder.

Yağmurlama Sulama

Yağmurlama veya tepeden sulamada, su, alandaki bir veya daha fazla merkezi bölgeye borularla taşınır ve üstten yüksek basınçlı fıskiye veya tabancalarla dağıtılır. Kalıcı olarak monte edilmiş yükselticilerin üzerine monte edilmiş fıskiye, sprey veya tabancaları kullanan bir sisteme genellikle kalıcı sulama sistemi denir. Dönen daha yüksek basınçlı yağmurlamalara rotor denir ve bir bilye, dişli ya da darbe mekanizması vasıtasıyla tahrik edilir. Rotorlar tam veya kısmi bir dairede dönecek şekilde tasarlanabilir. Tabancalar, genel olarak 275 ila 900 kPa'lık çok yüksek basınçlarda ve 3 ila 76 L/sn'lik debilerde, genellikle 10 ila 50 mm aralığında meme çaplarına sahip olmaları farkları dışında rotorlar gibidir. Tabancalar sadece sulama için değil, aynı zamanda toz bastırma ve ağaç kesme gibi endüstriyel uygulamalar için de kullanılır.
Fıskiyeler ayrıca bir hortum ile su kaynağına bağlı hareketli platformlara da monte edilebilir. Otomatik hareket eden Gezici yağmurlama sistemi olarak bilinen tekerlekli ve hareketli sistemler , küçük çiftlikler, spor alanları, parklar, meralar ve gözetimsiz mezarlıklar gibi alanları sulayabilir. Bunların çoğu, çelik bir tambur üzerine sarılmış uzun bir polietilen boru kullanır. Tambur, sulama suyu veya küçük bir benzinli motor vasıyasıyla hareket eder. Hortum tamburun üzerine sarıldıkça, fıskiye alan boyunca çekilir. Fıskiye tambura geri döndüğünde, sistem kapanır. Bu tür bir sistem çoğunlukla bir "su makaralı" gezici sulama fıskiyesi olarak bilinir ve toz bastırma, sulama ve atık suların toprak uygulaması için yaygın olarak kullanılır.
Diğer sistemler, yağmurlama platformu bir kablo ile çekilirken arkadan sürüklenerek gelen yassı bir lastik hortum kullanır.

Yanal hareketle sulama

Orta noktasına kalıcı olarak tutturulmuş yaklaşık 1,5 m çapında "bir tekerleğe sahip boru serisi" ve uzunluğu boyunca fıskiyeler birleştirilmiştir. Bir ucundan büyük bir hortum kullanarak su verilir. Arazinin bir şeridine yeterli sulama uygulandıktan sonra, hortum çıkarılır, su sistemden boşaltılır ve düzenek elle ya da amaca yönelik bir mekanizma ile yuvarlanır, böylece fıskiyeler arazide farklı bir konuma getirilir. Hortum tekrar bağlanır. İşlem, tüm alan sulanacak şekilde tekrarlanır.
Bu sistemin montajı bir merkez pivottan daha ucuzdur, ancak çalışması çok daha fazla emek gerektirir - tarlada otomatik olarak hareket etmez: sabit bir şeritte su uygular, boşaltılmalı ve daha sonra yeni bir şeride götürülmelidir. Çoğu sistem 100 veya 130 mm (4 veya 5 inç) çapında alüminyum boru kullanır. Boru hem su taşıma aracı hem de tüm tekerlekleri döndürmek için bir dingil olarak iki amaca hizmet eder. Bir tahrik sistemi (çoğu zaman tekerlekli hattın ortasına yakın bulunur) kenetlenmiş boru bölümlerini tek bir aks olarak döndürerek tüm tekerlekli hattı hareket ettirir. Sistem yanlış hizalanmışsa, ayrı tekerlek konumlarının manuel olarak ayarlanması gerekebilir.
Tekerlek hattı sistemleri taşıyabilecekleri su miktarı ve sulanabilecek mahsullerin yüksekliği ile sınırlıdır. Yanal bir hareket sisteminin yararlı bir özelliği, hat hareket ederken tarla şekline uyum sağlayan kolayca ayrılabilen bölümlerden oluşmasıdır. En sık olarak küçük, doğrusal veya tuhaf biçimli alanlar, tepelik veya dağlık bölgeler için veya iş gücünün ucuz olduğu bölgelerde kullanılırlar.

Çim yağmurlama sistemleri

Taşınabilir olan hortum ucunda yağmurlamanın aksine çim  yağmurlama sistemi kalıcı olarak kurulur. Yağmurlama sistemleri konutlarda, ticari alanlarda, kiliselerde ve okullarda, halka açık parklarda ve mezarlıklarda ve golf sahalarında kurulmaktadır. Estetik bir manzara için önemli olduğundan, bu sulama sistemlerinin bileşenlerinin çoğu toprak altına gizlenmiştir. Tipik bir çim yağmurlama sistemi, su kaynağının kapasitesi ile sınırlandırılmış bir veya daha fazla bölgeden oluşacaktır. Her bölge, peyzajın belirlenmiş bir bölümünü kapsayacaktır. Arazi, genellikle mikroiklim, bitki materyali türü ve sulama ekipmanı tipine göre bölünecektir. Bir peyzaj sulama sistemi ayrıca damla sulama, dağıtıcılar veya fıskiyelerin yanı sıra diğer ekipmanın olduğu bölgeleri içerebilir.
Manuel sistemler hala kullanılsa da, çim yağmurlama sistemlerinin çoğu, bazen saat veya zamanlayıcı olarak adlandırılan sulama denetleyicisi kullanılarak otomatik olarak çalıştırılabilir. Çoğu otomatik sistem elektrikli selenoid valf kullanır. Her bölge, denetleyiciye bağlı olan bu vanalardan bir veya daha fazlasına sahiptir. Kontrolör valfa güç gönderdiğinde, valf açılır ve suyun o bölgedeki fıskiyelere akmasını sağlar.
Çim sulamada kullanılan, pop-up püskürtme başlıkları ve rotorlar olmak üzere iki ana tip fıskiye tipi vardır. Püskürtme başlıkları sabit bir püskürtme düzenine sahipken, rotorlar dönen bir veya daha fazla akışa sahiptir. Pop-up püskürtme başlıkları daha küçük alanları sulamak için kullanılırken, rotorlar daha büyük alanlar için kullanılır. Golf sahası rotorları bazen o kadar büyüktür ki, tek bir fıskiye bir valf ile birleştirilir ve 'valfli kafa' olarak adlandırılır. Bir çim alanda kullanıldığında, fıskiyeler, başın üst kısmı zemin yüzeyi ile aynı hizada olacak şekilde monte edilir. Sistem basınçlandırıldığında, kafa yerden dışarı çıkar ve vana kapanıp o bölgenin suyunu kesene kadar istenen alanı sular. Yandan geçen hatta basınç olmadığında, fıskiye kafası tekrar toprağa geri çekilecektir. Çiçek ekili yerlerde veya çalılık alanlarda, yağmurlama makineleri zemin yükselticilerine monte edilebilir veya bir çim alandaki gibi daha uzun boylu pop-up fıskiyeleri  kullanılabilir ve kurulabilir.

Hortum ucu fıskiyeler

Birçok hortum ucu fıskiye modeli vardır. Birçoğu daha büyük tarımsal ve peyzaj fıskiyelerinin bahçe hortumu ile çalışabilecek boyutlarda daha küçük versiyonlarıdır.
Bazılarında geçici olarak toprağa saplanmalarına izin veren kazık tipi bir taban bulunurken, diğerleri hortuma takılıyken de sürüklenebilmeleri için tasarlanmış kızak tipi tabana sahiptir.

Alttansulama

Alttansulama uzun yıllardır tarla bitkilerinde yüksek su tablası bulunan alanlarda kullanılmaktadır. toprağın, bitkilerin kök bölgesinin altından nemlenmesini sağlamak için su tablasını yapay olarak yükseltme yöntemidir. Genellikle bu sistemler ovalarda veya nehir vadilerinde bulunan çayırlarda bulunur ve drenaj altyapısı ile birleştirilir. Pompa istasyonları, kanallar, savaklar ve kapılardan oluşabilen sistem, bu hendek ağındaki su seviyesini arttırmasına veya azaltmasına imkan verir ve böylece su tablasını kontrol etmesini sağlar.
Alttansulama, genellikle saksı bitkileri için ticari sera üretiminde de kullanılır. Su, aşağıdan verilir, yukarı doğru emilir ve fazlalık geri dönüşüm için toplanır. Tipik olarak, bir su ve besin çözeltisi bir kabı doldurur ya da bir kanaldan 10-20 dakikalık kısa bir süre boyunca akar ve daha sonra tekrar kullanılmak üzere bir bekleme tankına geri pompalanır. Seralarda alttan sulama, oldukça karmaşık, pahalı ekipman ve yönetim gerektirir. Avantajları su ve besin tasarrufu ve azaltılmış sistem bakımı ve otomasyon sayesinde iş gücü tasarrufudur. Temelde ve pratikte yüzeyaltı havza sulamasına benzer.
Başka bir alttansulama tipi, alttansulamalı saksı olarak da bilinen kendi kendini sulayan kaptır. Bu, polyester ip gibi bir tür fitilleme malzemesine sahip bir rezervuar üzerinde duran bir saksıdan oluşur. Su fitilden kılcallık ile yukarı taşınır. Benzer bir teknik, fitil yatağıdır; Bu da kılcal hareket kullanır.

Su Kaynakları

Sulama suyu yeraltı suyundan (kaynaklardan veya kuyulardan çıkarılan), yüzey suyundan (nehirlerden, göllerden veya rezervuarlardan çekilmiş) veya arıtılmış atık su, tuzu giderilmiş su, drenaj suyu veya sis toplanması gibi geleneksel olmayan kaynaklardan gelebilir. Yüzey suyu kullanan özel bir sulama şekli, sel suyu hasadı da denilen feyazan sulamasıdır. Bir sel durumunda, su bir baraj, kapak ve kanal ağı kullanılarak normalde kuru olan dere yataklarına yönlendirilir ve geniş alanlara yayılır. Toprakta depolanan nem bitkileri yetiştirmek için bundan sonra kullanılacaktır. Feyazan sulama alanları özellikle yarı kurak veya kurak, dağlık bölgelerde bulunur. Sel suyu hasadı kabul edilen sulama yöntemlerine ait olmakla birlikte, yağmur suyu hasadı genellikle bir sulama şekli olarak kabul edilmez. 
Yağmur suyu hasadı, çatılardan veya kullanılmayan alanlardan gelen suyun toplanması ve bunun biriktirilmesidir.
Küresel olarak üretilen atık suyun yaklaşık % 90'ı, özellikle düşük gelirli ülkelerde  arıtılmadan kalmakta ve yaygın su kirliliğine neden olmaktadır. Artan oranda tarım, arıtılmamış atık suları sulama suyu kaynağı olarak kullanmaktadır. Şehirler taze ürünler için kazançlı pazarlar sağlar, bu nedenle çiftçiler için caziptirler. Ancak, tarım, sanayi ve belediye kullanımı ile giderek daha az su kaynağı için rekabet etmek zorunda kaldığından, çiftçilere genellikle kanalizasyon dahil kentsel atıklarla kirlenmiş suları doğrudan mahsullerini sulamak için kullanmaktan başka seçenek kalmaz. Özellikle insanlar bu kirli su ile sulanan çiğ sebzeleri yediğinde, patojen yüklü suyun kullanılmasından önemli sağlık tehlikeleri kaynaklanabilir. Uluslararası Su Yönetimi Enstitüsü, atık su ile sulama risklerini değerlendirmek ve azaltmak amacıyla Hindistan, Pakistan, Vietnam, Gana, Etiyopya, Meksika ve diğer ülkelerde çeşitli projelerde çalışmıştır. Çiftçilerin çeşitli risk azaltma davranışlarını benimsemeleri için teşvik edildikleri, atık su kullanımına 'çoklu engel' yaklaşımını savunuyorlar. Bunlar, patojenlerin güneş ışığında ölmesine izin vermek için hasattan birkaç gün önce sulamayı kesmek,  çiğ olarak tüketilecek yaprakları kirletmeyecek şekilde dikkatlice sulamak, dezenfektanla sebzeleri temizlemek veya çiftçilikte kullanılan dışkı kaynaklı lağım tortusunun insan gübresi olarak kullanılmadan önce kurumasını sağlamayı içerir. Dünya Sağlık Örgütü güvenli su kullanımı için kılavuzlar geliştirmiştir.
Nemli havanın gece boyunca geçtiği ülkelerde, soğuk yüzeylerde yoğunlaşan su toplanabilir. Bu, Lanzarote'deki üzüm bağlarında, suyu yoğunlaştırmak için taşlar kullanılarak uygulanmaktadır. Sis toplayıcıları ayrıca kanvas veya folyodan da imal edilmiştir. Klima ünitelerindeki yoğuşma suyunun su kaynağı olarak kullanılması da, geniş kentsel alanlarda daha popüler hale gelmektedir.

Toplum üzerindeki etkisi

2016'da yapılan bir araştırma, tarımı sulamaya bağımlı olan ülkelerin diğer ülkelere göre otokratik olma ihtimalinin yüksek olduğunu tespit etti.Çalışmanın yazarları etkinin tarihsel kökenleri olduğunu öne sürüyorlar: sulama, kurak alanlarda toprak elitlerinin suyu ve ekilebilir alanı tekelleştirmelerine izin verdi.Bu, seçkinlerin daha güçlü olmalarını ve demokratikleşmeye daha iyi karşı çıkmalarını sağladı.