پژوهش آب در کشاورزی
سال:1395 | دوره:30 | شماره:4 (ب) |تعداد مقالات:10

بهینه سازی مصرف آب و کود، علاوه بر کاهش هزینه های تولید و حفظ منابع، باعث کاهش آلودگی های زیست محیطی ناشی از مصرف بی رویه این منابع می شود. در این مطالعه به منظور بهینه سازی مصرف آب و کود اوره ذرت دانه ای رقم دابل کراس 370، آزمایشی به صورت فاکتوریل با طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار طی سال های زراعی 87- 1386 و 89-1388 روی جویچه های انتها باز با طول 165 متر در مزرعه 400 هکتاری موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج انجام شد. فاکتور اول شامل چهار سطح آب%60 :(W) ، %100 ،%80، و %120 آبیاری کامل و فاکتور دوم شامل چهار سطح کود :(N) شاهد بدون کود، 60%، 80% و 100% توصیه کودی به روش کود آبیاری بود. کود اوره در چهار تقسیط مساوی (قبل از کاشت، مرحله هفت برگی، مرحله ساقه رفتن و مرحله سنبله دهی) به خاک داده شد. برای انتخاب بهترین ترکیب آب و کود، ابتدا توابع تولید عملکرد، هزینه و درآمد خالص بر حسب آب و کود مصرفی در شرایط محدودیت آب و محدودیت زمین با استفاده از آزمون رگرسیون چندگانه استخراج شد. سپس با استفاده از تابع هدف حداکثر درآمد خالص سطوح بهینه آب و کود محاسبه شد. نتایج آزمون رگرسیون چندگانه در سطح پنج درصد نشان داد که بهترین رابطه بین عملکرد ذرت دانه ای و مقدار مصرف هر یک از نهاده های آب و کود تابع درجه دوم می باشد (مقدار R2=0.83 وME=15.53% ). سطح بهینه کود مصرفی به عمق آب آبیاری وابسته است به طوری که با افزایش مقدار آب آبیاری، سطح بهینه کود مصرفی افزایش می یابد. نتایج بهینه سازی توابع تولید نشان داد که در شرایط محدودیت زمین، سطوح بهینه آب و کود اوره مصرفی برای دستیابی به حداکثر سود خالص به ترتیب 940 میلیمتر و 375 کیلوگرم در هکتار می باشد. لیکن در شرایط محدودیت آب، مصرف 774 میلیمتر (77 درصد آب مصرفی) و 357 کیلوگرم کود اوره در هکتار (90 درصد نیاز کودی) سطوح بهینه مصرف آب و کود می باشند.

قیمت گذاری آب یکی از مهم ترین ابزارهای اقتصادی برای مدیریت تقاضای روزافزون آب در بخش کشاورزی است. در این راستا، هدف این مطالعه، تعیین ارزش اقتصادی آب کشاورزی از دید تقاضاکنندگان با استفاده از رهیافت تابع تولید در مزارع گندم شهرستان گرگان در سال زراعی 93-1392 می باشد. در این مطالعه، برای تعیین ارزش اقتصادی آب، توابع انعطاف پذیر و انعطاف ناپذیر مورد استفاده قرار گرفت. پس از برآورد این توابع، به منظور انتخاب بهترین شکل تابع تولید گندم، از فرض های کلاسیک و آزمون های اقتصادسنجی استفاده شد، بر اساس نتایج، تابع کاب- داگلاس به عنوان تابع تولید برتر انتخاب و ارزش اقتصادی آب معادل 1564.5 ریال به ازای هر مترمکعب برآورد گردید. همچنین قدرمطلق کشش خود قیمتی تقاضای آب برای گندم 1.28 برآورد گردید و بزرگتر از یک بودن مقدار این کشش نشان می دهد که سیاست های قیمتی می توانند عامل مهمی در کنترل مصرف غیربهینه این نهاده با ارزش باشند.

تنش های آبی و شوری یک یازمشکلات تولید فرآورده های کشاورزی در بسیاری از نقاط دنیا است. در این تحقیق اثر سطوح مختلف شوری (دو، پنج و هشت دسی زیمنس بر متر)، سطوح مختلف آب آبیاری (120%، 100%، 75% و 50 درصد نیاز آبی گیاه) و سه مرحله برداشت بر برخی پارامترهای کمی و کیفی گیاه سورگوم علوفه ای در منطقه سیستان مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش در قالب طرح فاکتوریل اسپلیت پلات در زمان با 12 تیمار و سه تکرار در سه مرحله برداشت انجام گرفت. نتایج نشان داد با افزایش شوری و کاهش عمق آب آبیاری عملکرد و کارآیی علوفه تر و خشک کاهش می یابد اما بین تیمار آبیاری کامل 100% و 75 درصد نیاز آبی گیاه تفاوت معنی دار مشاهده نگردید. همچنین بین تیمارهای آب با شوری دو و پنج دسی زیمنس بر متر تفاوت معنی داری از نظر تولید علوفه مشاهده نشد. نتایج نشان داد که مقدار عملکرد علوفه تر و خشک در برداشت دوم بهتر از برداشت اول و سوم بود. با افزایش شوری و کاهش عمق آب آبیاری درصد پروتیئن گیاه کاهش و مقدار کربوهیدرات و پرولین افزایش یافت. بیشترین مقدار پروتئین (16.79 درصد) در برداشت دوم و شوری دو دسی زیمنس بر متر و بیشترین مقدار کربوهیدرات(10.79 میلی گرم بر گرم وزن تر) و پرولین (0.42 میلی گرم بر گرم وزن تر) در برداشت سوم و با شوری هشت دسی زیمنس بر متر مشاهده شد. با افزایش شوری آب آبیاری و همچنین با گذشت زمان در طول فصل رشد، شوری نیمرخ خاک افزایش یافته و توزیع شوری در نیمرخ خاک در تیمارهای بدون تنش آبی از یکنواختی بیشتری برخوردار بود. بنابراین با توجه به نتایج به دست آمده می توان 25 درصد مصرف آب گیاه سورگوم را کاهش داد و با 75 درصد نیاز آبی گیاه و شوری پنج دسی زیمنس بر متر آبیاری انجام داد بدون آن که تاثیر معنی داری در میزان علوفه تولید شده داشته باشد و بهترین برداشت علوفه از نظر کیفیت برای مصرف دام نیز در چین دوم به دست آمد. اما با توجه به این که آزمایش در یک سال زراعی انجام گردیده است و در دراز مدت کاهش این مقدار آب و استفاده از آب شور می تواند باعث شورشدن خاک و تجمع املاح در خاک گردد، توصیه می شود، آزمایش در سال های دیگر تکرار شود و نهایتا در مورد صرفه جویی و کاهش آب تصمیم گیری گردد.

گوجه فرنگی یکی از مهمترین محصولات کشاورزی استان فارس می باشد. تحقیقات قبلی نشان می دهد که میزان آب مصرفی گوجه فرنگی در سامانه های آبیاری موجود زیاد و بهره وری آب کم است. به منظور تعیین میزان آب مورد نیاز گوجه فرنگی، در این تحقیق تاثیر مقادیر مختلف آب بر عملکرد و کارایی مصرف آب سه رقم گوجه فرنگی که با سامانه آبیاری قطره ای آبیاری می شدند بررسی گردید. آزمایش در یکی از مزارع شهرستان مرودشت که بافت خاک آن نسبتا سنگین بود انجام شد. مقادیر 60%، 80%، 100% و 120 درصد نیاز آبی گوجه فرنگی بر اساس روش پنمن مانتیث محاسبه و به مزرعه داده شد. یک تیمار آبیاری با مدیریت کشاورز نیز اضافه گردید. با توجه به هزینه ها و درآمدهای مزرعه، نسبت سود به هزینه و تفاوت درآمد و هزینه برآورد و بررسی های اقتصادی انجام گردید. نتایج نشان داد که با افزایش میزان آب آبیاری میزان عملکرد افزایش و کارایی مصرف آب کاهش می یابد که این تغییرات فقط بین تیمارهای 60% و 120% نیاز آبی از نظر آماری معنی دار گردید. حجم آب آبیاری مورد استفاده در تیمارهای مختلف حدود 3900 تا 7800 مترمکعب در هکتار بود. بررسی های اقتصادی نشان داد که تولید محصول گوجه فرنگی در شرایط مزرعه مورد آزمایش، با قیمت فروش محصول 2500 ریال، و ارزش آب صفر تا 6000 ریال، بترتیب دارای نسبت درآمد به هزینه 0.78 و 0.68 بوده که اقتصادی نیست. قیمت آب تاثیر زیادی بر نسبت درآمد به هزینه نداشته لیکن در صورت افزایش قیمت فروش، تولید محصول می تواند اقتصادی گردد.

افزایش شوری آب و کاهش منابع آب های سطحی و زیرزمینی در مناطق مرکزی ایران لزوم بکارگیری مدیریت های مناسب برای جلوگیری از کاهش عملکرد گیاهان در اثر شوری را می طلبد. استفاده از خاکپوش های پلی اتیلن یکی از راهکارهای کاهش اثرات سوء شوری بر گیاهان می باشد. در این پژوهش، تاثیر ترکیب فاکتوریل چهار سطح شوری آب آبیاری دو، چهار، شش و هشت دسی زیمنس بر متر (dS m-1) و دو تیمار خاکپوش پلاستیکی شامل خاکپوش شفاف و مشکی و شاهد (بدون خاکپوش، زمین لخت)، در یک طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار بر عملکرد میوه طالبی (رقم شاه آبادی) بررسی شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر شوری آب آبیاری بر عملکرد میوه، متوسط وزن یک میوه، عملکرد یک بوته، تعداد میوه برداشتی مرغوب و نامرغوب و عملکرد میوه مرغوب و نامرغوب (در حد احتمال یک درصد) و بر تعداد میوه در بوته (در حد احتمال پنج درصد) معنی دار شد. همچنین اثر خاکپوش بر عملکرد میوه و متوسط وزن میوه در مترمربع و عملکرد یک بوته (در سطح احتمال یک درصد) و بر تعداد میوه در مترمربع و تعداد میوه در بوته (در سطح احتمال پنج درصد) معنی دار شد ولی اثر متقابل شوری در خاکپوش معنی دار نشد. عملکرد میوه در تیمارهای شوری دو، چهار، شش و هشت دسی زیمنس بر متر بترتیب برابر با 5.12، 4.01، 3.04 و 2.94 کیلوگرم در مترمربع بود که در حد احتمال یک درصد معنی دار شد. اختلاف عملکرد و خصوصیات اندازه گیری شده میوه بین تیمارهای خاکپوش پلاستیکی شفاف و مشکی معنی دار نشد ولی بین خاکپوش های مشکی و شفاف معنی دار شد. عملکرد تیمار شاهد، خاکپوش مشکی و شفاف بترتیب برابر با 2.18، 4.47 و 4.69 کیلوگرم در مترمربع بود. در انتهای فصل رشد شوری اختلاف شوری خاک بین تیمارهای خاکپوش پلاستیکی با شاهد (در حد احتمال پنج درصد) معنی دار ولی بین تیمارهای خاکپوش مشکی و شفاف معنی دار نشد. عصاره اشباع خاک (ECe) در عمق 60-0 سانتیمتری خاک با افزایش شوری آب آبیاری افزایش داشت و از 4.5 dS m-1 در شوری آب آبیاری 2 dS m-1 به  11 dS m-1  در شوری آب آبیاری 8 dS m-1 افزایش نشان داد. با افزایش شوری آب آبیاری اثر خاکپوش پلاستیکی بر کاهش شوری خاک بیشتر شد. رابطه Yr=100- 7.1X(ECe-2.48) بین عملکرد نسبی (Yr) و ECe در عمق 60-0 سانتمتری خاک بدست آمد، بنابراین طالبی گیاهی نسبتا حساس به شوری می باشد و استفاده از خاکپوش پلاستیکی برای کاهش تنش شوری و زود رسی میوه توصیه می گردد.

تغییر اقلیم پدیده ای تاثیرگذار بر بسیاری از فرایندهای طبیعی از جمله چرخه ی هیدرولوژی است. تبخیر- تعرق نیز به عنوان یکی از بخش های چرخه ی هیدرولوژی، دستخوش این تغییرات خواهد بود. به دلیل اهمیت تبخیر- تعرق در مدیریت منابع آب و برنامه ریزی کشاورزی، تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر تغییر اقلیم بر این فرآیند در دشت نیشابور انجام شد. بدین منظور با استفاده از مدل SWAP و اطلاعات هواشناسی و زراعی، تبخیر- تعرق برای پنج مزرعه در دشت نیشابور محاسبه شد. به منظور ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر تبخیر- تعرق واقعی گیاهان در مزارع تحت آبیاری، از مدل های اقلیمی HADCM3، ECHAM5OM و CGCM3T47 تحت سناریوهای انتشار حدی  A2)و B1) و توازنی (A1B) و در مزارع دیم از مدل HADCM3 و سناریوهای انتشار حدی (A2 و B1) در دو دوره ی 2039-2020 و 2099-2080 استفاده گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که تبخیر- تعرق مرجع روزانه در دوره 2099-2080 تحت سناریوی A2 بیشترین تفاوت را نسبت به تبخیر و تعرق دوره پایه (2011-1992) خواهد داشت. همچنین در هر سه سناریوی انتشار، مقادیر تبخیر- تعرق روزانه در دوره 2099-2080 نسبت به دوره 2039-2020 افزایش بیشتری خواهد یافت. در بین محصولات مورد تحقیق، گندم با حدود 12 درصد تغییر نسبت به ذرت با 3 درصد تغییر، بیشترین تغییر تبخیر- تعرق را در دوره های آتی نسبت به دوره پایه در طی رشد نشان خواهد داد. ولی، میانگین کل تبخیر و تعرق دوره رشد ذرت (حدود 12 میلی متر بر روز) نسبت به محصولات دیگر بیشتر خواهد شد.

الگوریتم سبال ابزاری است که از آن برای تخمین توزیع مکانی تبخیر- تعرق واقعی با استفاده از تصاویر ماهواره ای از جمله مودیسو لندست استفاده می شود. اگرچه تصاویر لندست دارای توان تفکیک مکانی بالاتری نسبت به تصاویر مودیس هستند (30 متر در برابر 1000 متر)، اما توان تفکیک زمانی آن ها نسبت به تصاویر مودیس کمتر است (هر 16 روز در برابر هر روز). از طرف دیگر، تصاویر هر روزه مودیس به دلیل مشکلاتی از قبیل ابرناکی ممکن است همیشه قابل استفاده نباشد و همچنین تفسیر تصاویر متعدد به شدت زمان بر است. در این مطالعه از بین تصاویر هر روزه مودیس تصاویری انتخاب شد که بتواند تغییرات ناگهانی جوی و بارش های رخداده را پایش نموده تا بتوان با کاهش زمان مورد نیاز برای تفسیر تصاویر ماهواره ای بدون از دست دادن اطلاعات مفید تصاویر، به تخمینی بهتر از تبخیر- تعرق واقعی دست یافت. با توجه به اهمیت انتخاب پیکسل های سرد و گرم و به دلیل اینکه انتخاب این پیکسل ها نیاز به مهارت زیادی دارد و زمانبر می باشد، در این مطالعه از الگوریتم انتخاب خودکار پیکسل سرد و گرم (بدون دخالت کاربر) با کمک تصاویر لندست استفاده شد. در نهایت برای تخمین تبخیر- تعرق سالانه از روی تصاویر روزانه، علاوه بر استفاده از روش درون یابی خطی بین تصاویر، از روش خطی- لگاریتمی نیز استفاده شد. تبخیر- تعرق به دست آمده از الگوریتم سبال با شرایط توصیف شده در بالا، با تبخیر- تعرق حاصل از معادله بیلان آب و خروجی مدل SWAT برای سه سال تر (1384-1383)، نرمال (1385-1384) و خشک (1387-1386) در حوضه نیشابور- رخ مقایسه شد. همچنین برای صحت سنجی نتایج از چارچوب بادیکو نیز استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، در مقایسه با مدل SWAT، روش خطی- لگاریتمی نتایج بهتری ارائه داد MAE  MBEو ،RMSE) برای روش خطی- لگاریتمی به ترتیب 20.4، 0.09 و 18.4 میلیمتر در سال و برای روش خطی به ترتیب 21.8، 2.4-، 20.8 میلیمتر در سال بود). نتایج همچنین نشان داد که انتخاب خودکار پیکسل سرد و گرم در الگوریتم سبال، نتایج قابل قبولی برای تخمین تبخیر- تعرق واقعی در مقیاس زمانی سالانه و مقیاس مکانی کل حوضه به همراه دارد. اما در مقیاس های کوچکتر مکانی (واحدهای پاسخ هیدرولوژیکی) و زمانی (ماهانه) نتایج الگوریتم سبال با خروجی مدل SWAT همبستگی خوبی ندارد. نتایج همچنین گواهی داد که با وارد کردن عمق آبیاری در منحنی های بادیکو، تبخیر به دست آمده توسط الگوریتم سبال و مدلSWAT  از چارچوب بادیکو تبعیت می کند.

این پژوهش با هدف بررسی کارایی سه نوع پوشش مصنوعی PP450 مختلف از تولیدات سه کارگاه در خوزستان برای زهکشی خاک های سه منطقه در استان شامل پروژه دهخدا، هندیجان و رامشیر (به ترتیب در مناطق شمال، جنوب و میانی استان) انجام شد. روش انجام تحقیق بصورت آزمایشگاهی، با استفاده از مدل فیزیکی نفوذسنج جریان موازی رو به بالا صورت گرفت. معیارهای اندازه گیری برای تشخیص تناسب پوشش برای خاک ها مطابق معمول عبارت بودند از دبی ثابت پایا با زمان و با افزایش گرادیان، نسبت گرادیان (GR) برای تعیین آستانه حرکت ذرات خاک و استعداد گرفتگی و همچنین هدایت هیدرولیکی خاک- پوشش بود. بر مبنای نتایج بدست آمده، پوشش شماره 11 (با منافذ ریز) از نظر هر سه معیار برای خاک پروژه دهخدا مناسب تشخیص داده شد در صورتیکه برای خاک پروژه رامشیر با همین سه معیار پوشش شماره 3 (با منافذ درشت) مناسب ترین بود و پس از آن پوشش شماره 1 قرار داشت و پوشش شماره 2 (با منافذ متوسط) برای این نوع خاک کارایی فنی کمتری داشت. برای خاک پروژه هندیجان با توجه به دو معیار دبی ثابت پایا و نسبت گرادیان به ترتیب پوشش های شماره 3 و 2 مناسب تر بودند ولی با در نظر گرفتن پایین بودن هدایت هیدرولیکی پوشش برای این نوع خاک توصیه نمی شوند. در مجموع پوشش های شماره 3 و 1 برای خاک پروژه رامشیر مناسب ترین پوشش بود و برای خاک پروژه دهخدا پوشش شماره 1 بهترین نتیجه را داد. پوشش شماره 3 با احتیاط برای خاک هندیجان توصیه می گردد هرچند نیاز به بررسی بیشتر دارد.

به علت فعالیت های کشاورزی گسترده در سطح دشت ها و استفاده از کودهای شیمیایی حاوی نیترات، مقادیر قابل توجهی از این یون وارد سفره های آب زیرزمینی می شود. از سوی دیگر، پساب تصفیه خانه های فاضلاب به عنوان جایگزین یا مکمل منابع آب سطحی در شبکه های آبیاری و زهکشی مورداستفاده قرار می گیرد، لذا ارائه راهکارهایی به منظور کاهش و کنترل میزان نیتروژن ورودی به خاک و سفره های آب زیرزمینی، مساله ای مهم و حائز اهمیت است.در این پژوهش، توسعه و تدوین مدل بهینه سازی الگوی کشت با بهره برداری تلفیقی کمی- کیفی از منابع آب سطحی غیرمتعارف (پساب) و آب زیرزمینی با سه هدف حداکثرسازی سود حاصله از الگوی کشت، کاهش آبشویی نیتروژن و بهبود تغذیه آبخوان مدنظر قرار گرفت. مدل بهینه سازی سه هدفه غیرخطی، به منظور مدیریت یکپارچه کمی- کیفی منابع آب آبیاری و پساب برای هفت سناریو (تک هدفه، دو هدفه و سه هدفه) در سال آبی 92-91 در شبکه آبیاری ورامین اجرا شد. همچنین اطلاعات ورودی موردنیاز مدل از دو طریق (انجام آزمایشات منطقه ای و اخذ اطلاعات از دستگاه های مختلف) گردآوری شد. حل مدل تک هدفه با تابع هدف اول (سناریوی 1: افزایش درآمدزایی)، حاکی از بهبود سود خالص منطقه به میزان 49% نسبت به وضع موجود بود. در تابع هدف دوم (سناریوی 2: کاهش آبشویی نیتروژن)، کاهش میزان کود مصرفی به میزان 95% و در تابع هدف سوم (سناریوی 3: افزایش تغذیه آبخوان)، افزایش تغذیه به میزان 120% نسبت به وضع موجود حادث شد. حل مدل سه هدفه (سناریوی 7: ترکیب اهداف افزایش درآمدزایی، کاهش آبشویی نیتروژن و افزایش تغذیه آبخوان)، نشان داد که با کاهش 23 درصدی سطوح کشت، کاهش 71 درصدی از میزان کود ازته مصرفی و همچنین کاهش 13 درصدی از برداشت تلفیقی پساب و آب زیرزمینی، اهداف افزایش درآمدزایی به میزان 6%، افزایش تغذیه آبخوان به میزان 29% و همچنین افزایش بهره وری مصرف آب به میزان 22% محقق شد. لذا این سناریو به عنوان سناریوی برتر انتخاب شد. نتایج این پژوهش می تواند در استفاده بهینه منابع آب، افزایش درآمد کشاورزان و کاهش آبشویی نیتروژن در طرح های شبکه آبیاری مورداستفاده قرار گیرد. البته به این نکته باید توجه شود که اصولا استفاده از پساب ها و فاضلاب ها در آبیاری محصولات خوراکی کشاورزی توصیه نمی شود.

بخش کشاورزی بزرگترین مصرف کننده آب شناخته شده است. با توجه به محدودیت منابع آب لازم است اصلاح بهره وری آب در این بخش صورت گرفته و مفهوم بهره وری آب در بخش کشاورزی در بین سیاستگذاران بخش آب و غذا در سطح وسیع و در حوضه آبریز دشت ها مورد توجه قرار گیرد. سنجش از دور ابزاری است که در دهه های اخیر در ارزیابی و مدیریت آب و خاک مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق نیز از این ابزار برای برآورد بهره وری آب استفاده شده است. مقادیر تبخیر و تعرق و ماده خشک تولیدی در دشت قزوین با استفاده از الگوریتم سبال و برای 5 تصویر گرفته شده از ماهواره لندست 5 محاسبه شد. نتایج اجرای الگوریتم سبال در هر پنج تصویر با داده های لایسیمتر زهکش دار موجود در منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت که مقدار ضریب تبیین (R2) آنها 0.9948 و میانگین تفاضل مطلق آن ها 0.446 میلی متر بر روز به دست آمد. این نتیجه نشان از دقت مناسب روش سنجش از دور در تخمین تبخیر و تعرق در سطح دشت دارد. علاوه بر این، نتایج نشان داد که بهره وری آب در سطح دشت از 0.18 تا 1.35 کیلوگرم بر مترمکعب متغیر است. میزان بهره وری آب برای گندم در سطح دشت با تصاویر ماهواره ای لندست 5 به طور متوسط 0.73 کیلوگرم بر مترمکعب و از طریق لایسیمتر گندم، 0.85 کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمد که همدیگر را تایید می کنند.