آبیاری و زهکشی ایران
سال:1395 | دوره:10 | شماره:4 |تعداد مقالات:14

به منظور بررسی تاثیر آبیاری تکمیلی بر صفات مورفولوژیک و بهره وری آب گل گاوزبان آزﻣﺎﯾﺸﯽ مزرعه ای در ﺳﺎل 1392 و 1393 در رشت اجرا شد. سه تیمار آبیاری شامل دیم، یک آبیاری تکمیلی و دو آبیاری تکمیلی مدنظر قرار گرفت. نتایج سال اول که به روش کرتی آبیاری شد، نشان داد که تیمارهای آبیاری تاثیر معنی داری بر کلیه صفات مورد مطالعه به غیر از طول گل، تعداد برگ و شاخه اصلی نداشته است، در صفات شاخه اصلی و تعداد برگ تفاوت معنی داری بین تیمار دو آبیاری تکمیلی و دیم بود، اما در صفت طول گل تفاوت معنی دار بین تیمار یک آبیاری تکمیلی و دیم بود. بهره وری آب تیمار یک آبیاری تکمیلی با 0.15 کیلوگرم بر متر مکعب بیش ترین مقدار را داشت. نتایج سال دوم که به روش قطره ای آبیاری شد، نشان داد که تیمارهای آبیاری تاثیر معنی داری بر کلیه صفات مورد مطالعه به جز طول گل، تعداد گل و شاخه اصلی نداشته و در صفت شاخه اصلی همانند سال اول، تفاوت معنی دار بین تیمار دو آبیاری تکمیلی و دیم بود، اما در صفات طول گل و تعداد گل تفاوت معنی دار بین تیمار یک آبیاری تکمیلی و دیم بود. بهره وری آب تیمار یک آبیاری تکمیلی با 0.74 کیلوگرم بر متر مکعب بیش ترین مقدار را داشت.

با توجه به گسترش روزافزون جمعیت و تقاضای آب و خشک سالی های پی در پی و کمبود بارش، بحران آب به ویژه در مناطق خشک ایران به یک معضل اساسی تبدیل شده است. یکی از راهکارهای مهم برای مقابله با این بحران در بخش شهری، مدیریت تقاضا و مصرف آب است که این امر مستلزم شناخت مکانیزم های موثر بر مصرف و تقاضای آب در بخش مصرفی در راستای تحقق اهداف مدیران و برنامه ریزان در زمینه ی مدیریت جامع و یکپارچه ی منابع آب می باشد. این مطالعه با هدف بررسی سیستمی الگوهای ساختاری حاکم بر سرانه ی آب شهری و منابع آب شهر بیرجند واقع در استان خراسان جنوبی و با استفاده از نرم افزار Vensim، جهت دستیابی به توسعه ی پایدار در زمینه ی آب شهری طی سال های 1392-1387 انجام گرفته است. نتایج نشان داد که با ادامه ی الگوی مصرفی موجود در منطقه میزان سرانه ی آب مصرفی شهروندان رو به افزایش بوده و موجب افت سطح آب زیرزمینی دشت بیرجند می گردد. همچنین می توان دریافت که بکارگیری سیاست های دولتی در بخش آب و نیز صرفه جویی در مصرف توسط شهروندان به صورت هم زمان، به طور میانگین با کاهش 30.03 درصد در سرانه ی آب شهری نسبت به الگوی مصرفی موجود، به عنوان روشی موثر در تغییر الگوی مصرف و به تبع آن کنترل مصرف آب شهری، می تواند به طور قابل ملاحظه ای روند افزایشی افت سطح آب زیرزمینی منطقه را به طور میانگین به میزان 28.47 درصد تقلیل نماید.

یکی از روش های کاهش آبشستگی موضعی در اطراف پایه پل ها استفاده از صفحات مستغرق است. این صفحات با تغییر در رژیم حرکت بار بستر این امکان را فراهم می سازند تا محل رسوب گذاری و فرسایش قابل کنترل باشد. عملکرد صفحات مستغرق در کاهش آبشستگی پایه پل و حرکت رسوب از اطراف صفحات، که به علت ایجاد جریان رو به پایین در جلوی آن-ها به وجود می آید، تحت تاثیر نحوه قرارگیری صفحات می باشد. در این تحقیق، با استفاده از مدل فیزیکی، صفحه محدب-تخت در ارتفاع های مختلف روی بستر و زوایای مختلف با جهت جریان مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور پایه استوانه ای پل به قطر 2.54 سانتی متر در کانال مستطیلی آزمایشگاه به طول 10 متر و عرض 30 سانتی متر در شرایط آب زلال با u/uc=0.92 مدل سازی شد. در این آزمایش ها از صفحاتی با طول انحنای برابر قطر پایه استفاده شده است. بیش-ترین مقدار کاهش عمق آبشستگی نسبت به پایه بدون محافظ مربوط به زاویه برخورد o20 و ارتفاع روی بستر صفر برابر 87.5 درصد می باشد.

از آنجا که مقدار قابل توجهی از بارندگی در حوضه های آبریز با کاربری کشاورزی صرف تبخیر- تعرق می گردد، بنابراین عامل مذکور نقش مهمی در بیلان آب و مدیریت منابع آب ایفا می نماید. بنابراین برآورد صحیح این مولفه بسیار حائز اهمیت است. الگوریتم توازن انرژی در سطح زمین (سبال) یکی از روش های برآورد تبخیر- تعرق واقعی می باشد که بر مبنای تکنیک سنجش از دور استوار است. در ساختار الگوریتم مذکور از شاخص ها و ضرایب تجربی مختلفی استفاده می شود که هر کدام در برآورد تبخیر- تعرق واقعی موثر می باشند. در این تحقیق تاثیر عدم قطعیت ناشی از مقادیر شاخص تعدیل خاک، پوشش گیاهی در قالب الگوریتم سبال، بر روی برآورد مقادیر تبخیر- تعرق واقعی در بخشی از حوضه ی آبریز نیشابور مورد بررسی قرار گرفت. به منظور تعیین مقدار بهینه ی شاخص مذکور از تصاویر ماهواره ای سنجنده ی مودیس در سال های 1392 و 1393 استفاده شد و تاثیر عدم قطعیت ناشی از مقادیر مختلف این شاخص بر روی برآورد مقادیر تبخیر- تعرق واقعی در سال 1393 مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه ی مقادیر برآوردی تبخیر- تعرق و مقادیر اندازه گیری شده ی میکرولایسیمتری آن در پلیگون مورد بحث نشان داد که کم ترین و بیش ترین خطای برآورد تبخیر- تعرق به ترتیب به ازای مقدار (R2=0.99, RMSE=0.07) و یک (R2=0.12, RMSE=0.6) برای ضریب L در ساختار شاخص تعدیل خاک پوشش گیاهی به-دست آمد. هم چنین نتایج آزمون تی تست اختلاف معنی داری در سطح 95 درصد (p<0.05) بین مقادیر اندازه گیری و برآورد شده ی تبخیر- تعرق واقعی برای تمامی مقادیر ضریب L به جز مقدار 0.2 را نشان داد.

این تحقیق با هدف واسنجی و صحت سنجی مدل گیاهی AquaCrop برای گندم (رقم آذر 2) در شرایط دیم و آبیاری تکمیلی و هم چنین ارائه سناریوهای برتر مدیریتی به منظور ارتقاء عملکرد و بهره وری آب گندم دیم در منطقه هنام شهرستان الشتر انجام گردید. مدل با استفاده از داده های مربوط به آزمایشات مزرعه ای در سال زراعی 85-1384 و به طریق کدنویسی در نرم افزار Matlab و تغییر بعضی از پارامترهای گیاهی متغیر که در مزرعه اندازه گیری نشده بودند، واسنجی گردید. با به کارگیری اطلاعات اندازه گیری شده در 2 مزرعه تحقیقاتی در شرایط مدیریتی متفاوت (دیم و تک آبیاری بهاره و پاییزه) در سال زراعی 86-1385 مدل صحت سنجی گردید. نتایج نشان داد که مدل با دقت بالایی قابلیت مدل سازی عملکرد دانه و بیوماس محصول را در شرایط دیم و تک آبیاری دارا می باشد. به طوری که در مرحله صحت سنجی برای عملکرد دانه و میزان بیوماس، شاخص RMSE به ترتیب برابر 0.16 و 0.32 تن در هکتار، شاخص NRMSE به ترتیب 5 و 4 درصد بدست آمد. و برای هر دو پارامتر فوق، مقدار ضریب تعیین برابر 0.86، شاخص های سازگاری (d) و نش- ساتکلیف (NSE) نزدیک به 1 حاصل گردید. پایش زراعی مزارع کشاورزان منطقه و همچنین نتایج شبیه سازی مدل AquaCrop نشان داد که بر اساس شرایط اقلیمی سال زراعی 93-1392 تاریخ کاشت مناسب گندم دیم در منطقه هنام بین 6 تا 10 آبان ماه است. نتایج شبیه سازی مدل بیانگر آن است که با تغییر تاریخ کاشت از اول به دهم آبان ﻋﻤﻠﻜﺮد دانه، بیوماس و ﺷﺎﺧﺺ بهره وری آب مصرفی شبیه سازی شده گندم به طور میانگین به میزان 7، 6 و 11 درصد افزایش پیدا کرده اند. همچنین براساس سناریوهای خروجی مدل AquaCrop در منطقه هنام، مناسب ترین عمق و زمان تک آبیاری بهاره به ترتیب 50 میلی متر و میانه دوره گل دهی است.

پیش بینی صحیح جریان روزانه رودخانه یک ابزار مناسب برای برنامه ریزی و مدیریت منابع آب سطحی می باشد. به کارگیری مدل هایی مانند مدل درختی M5 و برنامه ریزی بیان ژن (GEP) که معادلات صریحی را برای پیش بینی ارایه می کنند موجب افزایش کارایی مدل های پیش بینی می شود. در این مطالعه جهت پیش بینی دبی جریان روزانه رودخانه، حوضه آب-ریزگالیکش از مناطق سیل خیز استان گلستان به عنوان منطقه مطالعاتی استفاده شد. داده های بارش و دبی جریان روزانه ایستگاه های هواشناسی و هیدرومتری گالیکش در یک دوره آماری 26 ساله (1388-1363)، استفاده و متغیرهای مستقلی از بارش و دبی جریان روزانه یک تا پنج گام زمانی قبل تشکیل شد و بر اساس آن ها پیش بینی دبی جریان روزانه با سه مدل درختی M5 و برنامه ریزی بیان ژن و مدل شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون انجام شد. نتایج نشان داد که هر سه مدل دارای کارایی مناسب می باشند و هم چنین میزان جریان را بیش تر از مقادیر مشاهداتی برآورد می کنند. مقایسه نتایج مدل های مختلف نشان دهنده برتری نسبی مدل درختی M5 نسبت به مدل های دیگر می باشد. در حالت کلی می-توان گفت که هر سه روش مذکور ضمن رقابت با یکدیگر نتایج نسبتا دقیقی را جهت پیش بینی جریان روزانه در منطقه مورد نظر ارایه می کنند ولی به دلیل ارایه روابط خطی ساده و قابل فهم توسط مدل درختی M5، این روش می تواند به عنوان روشی کاربردی و جایگزین برای پیش بینی جریان روزانه مورد توجه قرار گیرد.

افزایش گرمایش جهانی یکی از مهم ترین مخاطرات طبیعی در جهان امروز است که با تاثیر بر فیزیولوژی گیاه، توازن آب خاک و تامین نیاز آبی از آب سبز و آبی می تواند عملکرد گیاه را متاثر سازد. تحت چنین شرایطی، دست یابی به امنیت آب و غذا نیازمند استفاده ی بهینه از منابع آب موجود و حفظ عملکرد گیاه در دوره های آتی می باشد. از آن جایی که گندم و فرآورده-های آن مهم ترین سهم را در رژیم غذایی مردم جهان دارد، در این پژوهش تاثیر تغییر اقلیم بر تقویم کشت گندم و نیاز آبی آن در استان سیستان و بلوچستان مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین تاثیر مدیریت در تاریخ کاشت بر کاهش اثرات منفی این پدیده ی جهانی بررسی شد. پس از واسنجی و صحت سنجی مدلLARS-WG ، مولفه های اقلیمی شش ایستگاه هواشناسی زابل، زاهدان، ایرانشهر، سراوان، خاش و چابهار تحت سه سناریوی  A1B،  A2و B1 در مدل HADCM3 تا سال 2100 ریزمقیاس شدند. با تعیین بازه های مناسب برای کاشت وطول دوره های رشد اولیه، سریع، میانی و انتهایی با استفاده دماهای کاردینال و ضریب درجه-روز رشد، نیاز آبی گیاه بدست آمد. تغییر اقلیم به دلیل افزایش معنی دار دما، طول دوره ی رشد در مراحل مختلف را بین یک تا 20 روز کاهش می دهد که این مساله باعث کاهش نیاز آبی گندم بین 42.7-0.03 درصد خواهد شد. اگرچه به تعویق انداختن زمان کاشت در شرایط تغییراقلیم، طول فصل کشت را بین 12 تا 25 روز کاهش می دهد، اما نیاز آبی را بین 1.27 تا 778 مترمکعب در هکتار افزایش خواهد داد. براساس نتایج، مدیریت تقویم کشت گندم راه کاری موثر برای دستیابی به کشاورزی پایدار در اقلیم آینده استان سیستان و بلوچستان می باشد.

تنش های شوری و خشکی هر دو سبب محدودیت دسترسی گیاه به آب شده و به سرعت باعث کاهش روند رشد گیاه همراه با تغییرات متابولیکی می شوند. انار از جمله گیاهانی است که معمولا در مناطق خشک و نیمه خشک کاشته می شود اما از نیاز آبی و تاثیر کیفیت آب بر کیفیت آن اطلاع دقیقی در دست نیست. انار بومی ایران است و بیش ترین سطح زیر کشت آن در ایران می باشد. به منظور بررسی تاثیر توام تنش های شوری و خشکی بر کیفیت و کمیت محصول انار رقم شیشه کپ طرح آزمایشی فاکتوریل بر پایه طرح کامل تصادفی در سال های زراعی 90-89 و 91-90 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد فردوس بر روی درختان چهار ساله انار اجرا شد. فاکتورهای اصلی شامل پنج سطح آبیاری و سه سطح شوری آب، آبیاری بود. در پایان سال دوم عملکرد کل و پارامترهای کیفی انار اندازه گیری و مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که عملکرد کل و برخی پارامترهای کیفی مانند مقدار آنتی اکسیدان و ویتامین C به طور معنی داری متاثر از اعمال توام تنش های شوری و خشکی بودند. بررسی اثرات مجزای تنش ها نشان داد که کم آبیاری باعث کاهش معنی دار عملکرد محصول نسبت به تیمار آبیاری کامل می گردد. هرچند برخی اجزا عملکرد مانند مقدار آنتی اکسیدان تاثیرات مثبت و معنی داری از کمبود آب می بینند و کم آبیاری باعث افزایش مقدار آن می شود اما این پارامترها بر بازارپسندی و قیمت فروش محصول تاثیرگذار نیستند. هم چنین مشاهده شد که عملکرد محصول در بین تیمارهای مختلف شوری تفاوت معنی داری با هم نداشتند. به طور کل می توان گفت که انار درختی حساس به کم آبی و مقاوم در برابر تنش شوری است.

به منظور بررسی عملکرد، حجم آب مصرفی و بهره وری مصرف آب در کشت نشایی و کشت مستقیم ذرت فوق شیرین (رقمBasin) آزمایشی در اراضی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی در سال زراعی 93-94 به صورت کرت های خرد شده (اسپلیت پلات) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار به اجرا در آمد. در این آزمایش کرت های اصلی شامل سه سطح تامین آب آبیاری (75، 100 و 125 درصد نیاز آبی) و کرت های فرعی شامل: 1- کشت نشاء 20 روزه 2- کشت نشاء 30 روزه و 3- کشت مستقیم بود. نتایج نشان داد که در کشت بهاره (نوبت اول)، بیش ترین بهره وری آب برای عملکرد بلال در تیمارهای کشت نشایی و پس از آن در تیمار کشت مستقیم حاصل شد و اختلاف آن ها در سطح 1 درصد معنی دار بود. عملکرد بلال و عملکرد دانه در تیمارهای کشت نشایی 20 روزه و 30 روزه بیشتر از تیمار کشت مستقیم بود و اختلاف آن ها در سطح 1 درصد معنی دار شد. همچنین نتایج نشان داد که بین حجم آب مصرفی تیمارهای کشت نشایی با کشت مستقیم تفاوت معنی دار وجود دارد و کشت نشایی سبب صرفه جویی در حجم آب مصرفی خواهد شد. با این وجود به نظر می رسد بهتر است از نظر اقتصادی کشت نشایی نسبت به کشت مستقیم، مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.

زهکشی زیرزمینی علی رغم ایجاد شرایط تنوع کشت و بهبود بهره وری شالیزارهای شمال کشور، می تواند به عنوان تهدیدی برای منابع آب پایین دست باشد. در این تحقیق، اثرات اعمال دو نوع از مدیریت های آب متداول در سیستم های کشت برنج شامل زهکشی میان فصل و آبیاری و زهکشی متناوب به همراه زهکشی آزاد در فصل کشت کلزا بر شوری زه آب زهکشی زیرزمینی بررسی شد. آزمایش های لازم در اراضی شالیزاری مجهز به سیستم های زهکشی زیرزمینی در طول چهار فصل برنج و دو فصل کلزا (از سال 1390 تا 1394) انجام شد. هر یک از این مدیریت ها طی دو فصل کشت به اجرا در آمد. در طول دوره های زهکشی در فصول کشت مختلف، عمق سطح ایستابی و دبی زهکش ها به صورت روزانه اندازه گیری شد. هم چنین، شوری زه آب زهکش ها در زمان های مختلف تعیین شد. زهکشی متناوب در فصل کشت برنج و افزایش عمق سطح ایستابی در فصل کلزا، باعث افزایش شوری زه آب زهکش ها شدند. در اثر آبیاری و زهکشی متناوب، دفع نمک از سیستم های مختلف زهکشی به میزان 121 تا 420 کیلوگرم در هکتار در مقایسه با زهکشی میان فصل افزایش یافت. با توجه به شرایط زهکشی آزاد در فصول کشت کلزا، تخلیه نمک در این فصول به مقدار قابل توجهی بیش تر از مقدار آن در فصول کشت برنج بود. کل بار نمک خروجی از سیستم های مختلف زهکشی تحت زهکشی میان فصل برنج، آبیاری و زهکشی متناوب برنج و کشت کلزا به ترتیب از 78.4 تا 365، 240 تا 695 و 3056 تا 5656 کیلوگرم در هکتار متغیر بود. بر اساس نتایج، مدیریت سطح ایستابی از طریق نصب زهکش های کم عمق دارای فاصله مناسب، می تواند در کاهش تخلیه نمک از شالیزارهای دارای زهکشی زیرزمینی موثر باشد.

سامانه های آبیاری تحت فشار به طور عمده وابسته به ایستگاه های پمپاژ بوده که این ایستگاه ها از جمله بزرگ-ترین مصرف کنندگان انرژی هستند که پرداختن به طراحی بهینه آن ها، به ویژه از نظر افزایش راندمان ایستگاه های پمپاژ و کنترل مصرف انرژی بسیار با اهمیت است. در این تحقیق با توجه به قابلیت های سامانه های پمپاژ دور متغیر در تطبیق با شرایط مختلف بهره برداری، رویکرد به استفاده از پمپ های دور متغیر در یک کشت و صنعت 85 هکتاری زیتون واقع در استان قزوین مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا مصارف انرژی در طول دوره بهره برداری ده ساله سامانه، با استفاده از نرم افزار MATLAB/SIMULINK در پنج سناریو بهره برداری از ایستگاه پمپاژ، تحلیل شده است. نتایج تحقیق نشان دهنده آن است که میزان انرژی الکتریکی مصرفی با به کارگیری پمپ دور متغیر، در مقایسه با روش بهره برداری با پمپ دور ثابت تا 18 درصد کاهش یافته است. بر اساس نتایج مدل محاسباتی، میانگین انرژی مصرفی برای انتقال هر مترمکعب آب 0.33 kwh با استفاده از پمپ دور متغیر بوده است. نتایج ارزیابی انرژی مصرفی بیانگر آن است که در وضعیت موجود بهره برداری60 درصد تلفات انرژی بیش تری نسبت به سایر روش های بهره برداری وجود داشته است. هم چنین هزینه اولیه استفاده از پمپ دور متغیر، به طور متوسط پس از 9 سال بهره برداری، از محل صرفه جوئی انرژی، مستهلک شده است.

گندم از مهم ترین گیاهان زراعی جهان است و در ایران نیز از گیاهان زراعی استراتژیک محسوب می شود. استان فارس مقام اول تولید گندم را در ایران دارد. از آن جایی که اقلیم غالب این استان، گرم و خشک بوده و منابع آب محدود می باشند، بنابراین شناسایی مناطق مساعد برای کشت دیم و حداکثر بهره گیری از بارش، می تواند در کاهش مصرف آب جهت آبیاری، به میزان قابل توجهی موثر باشد. در این مطالعه، عوامل مورفولوژیکی شامل ارتفاع منطقه، شیب، کاربری اراضی و خاک و نیز پارامتر بارش سالانه و فصلی با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی، تجزیه و تحلیل شدند. بدین منظور 10 سال (1382 تا 1392) بارش روزانه مربوط به 24 ایستگاه سینوپتیک استان استفاده شد و محاسبات با بهره گیری از نرم افزار SMADA در دو احتمال 50% و 75% صورت گرفت. نقشه های طبقات ارتفاعی و شیب با استفاده از نقشه DEM با وضوح 90 متری تهیه شد و نقشه های مربوط به خاک و کاربری اراضی از سازمان جهاد کشاورزی استان تهیه شد. نتایج نشان دادند که شهرستان های ممسنی، کازرون، سپیدان و بخش هایی از شهرستان های شیراز، اقلید و فیروزآباد از نظر کشت گندم دیم در شرایط مناسبی قرار دارند. اما نواحی شرقی، جنوب شرقی و جنوبی استان شرایط نامساعدی را برای کشت گندم دیم دارند.با توجه به اطلس بدست آمده در این تحقیق، مساحت نواحی مناسب برای کشت دیم، 1796000 هکتار (مجموع کلاس های خیلی خوب و خوب در احتمال 75%) می باشد اما بر اساس آمار جهاد کشاورزی استان، میانگین سطح کشت گندم در 13 سال اخیر تنها 118102 هکتار بوده است که نشان دهنده ی عدم استفاده بهینه از مناطق مساعد برای کشت دیم می باشد. هم چنین در این مطالعه با استفاده از تاریخ آغاز بارندگی و در نظر گرفتن دمای مطلوب جوانه زنی، تاریخ کاشت مناسب برای هر منطقه تعیین شد.