پژوهش آب در کشاورزی
سال:1395 | دوره:30 | شماره:1 (ب) |تعداد مقالات:11

به منظور بررسی اثر کم آبیاری بر خصوصیات کمی و کیفی گندم هامون، تحقیقی دو ساله با دو تیمار اصلی شامل آبیاری نواری با انتهای بسته و شیاری در کرت های اصلی و سه تیمار فرعی میزان آب آبیاری شامل آبیاری کامل (T1)،  75درصد آبیاری کامل (T2) و 55 درصد آبیاری کامل  (T3)در کرت های فرعی انجام شد. طرح آزمایشی به صورت اسپلیت پلات در قالب بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در ایستگاه تحقیقات کشاورزی زهک زابل در طی دو سال متوالی اجرا گردید و پارامترهایی نظیر ارتفاع بوته، ارتفاع سنبله، تعداد دانه در سنبله، تعداد سنبله در مترمربع، وزن هزار دانه، عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه و کارایی مصرف آب اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که اثر روش آبیاری بر صفات مورد بررسی معنی دار نبود. اما تیمار میزان آب آبیاری، کلیه فاکتورهای رشد گیاه را به صورت معنی دار تحت تاثیر قرار داد. میانگین آب مصرفی در تیمار آبیاری کامل، 75 درصد آبیاری کامل و 55 درصد آبیاری کامل به ترتیب برابر با 4473، 3505 و 2730 مترمکعب در هکتار و کارائی مصرف در محدوده 0.95 و 1.17 بدست آمد. به عنوان توصیه کلی، تیمار 75 درصد آبیاری کامل در روش آبیاری نواری با کارائی مصرف آب 1.15 و عملکرد 4040 کیلوگرم در هکتار بهترین گزینه جهت اعمال کم آبیاری در منطقه سیستان می باشد.

امروزه حتی در مناطق مرطوب کشور، بحران آب یک مشکل عمده کشاورزی و افزایش بهره وری مصرف آب یکی از ملزومات توسعه پایدار است. با توجه به این امر، استفاده از مدل های شبیه سازی رشد گیاه به عنوان ابزاری برای مدیریت بحران آب مفید به نظر می رسد. در این پژوهش از مدل WOFOST جهت شبیه سازی عملکرد دو رقم سویا تحت مدیریت کم آبیاریدر منطقه گرگان استفاده شد.با استفاده از عملکرد اندازه گیری شده و اجزای بیلان آب شبیه سازی شده از مدل، مقدار متوسط بهره وری تبخیر تعرق (WPET) مبتنی بر عملکرد دانه 0.72 کیلوگرم دانه به ازای هر مترمکعب تبخیر تعرق حاصل شد. با افزایش تنش خشکی، بهره وری آب بر پایه مجموع آبیاری و بارش(WPI+R)  و بهره وری آب بر پایه مقدار آبیاری (WPI) در هر دو رقم افزایش یافت ولی رقم دی پی ایکس در مواجه با تنش خشکی دارای بهره وری آب بالاتری نسبت به رقم سپیده بود. نتایج ارزیابی عملکرد و دقت مدل WOFOST نشان داد شاخص ریشه میانگین مربعات خطای نسبی  (nRSME)عملکرد دانه و بیوماس کل در هر دو رقم مورد بررسی کمتر از 10 درصد، شاخص ضریب جرم باقی مانده ها (CRM) نزدیک به صفر، ضریب کار آیی مدل0.89 (EF) ، ضریب تبیین  0.93 (R2)و شاخص توافق ویلموت (IOA) در حدود 0.89 به دست آمد. به طور کلی یافته های این تحقیق کارآیی مطلوب مدل را در شبیه سازی فرآیند رشد و تاثیر آب بر عملکرد و بهره وری آب سویا تایید می کند و رقم دی پی ایکس در شرایط محدودیت آب برای کشت در استان گلستان توصیه می شود.

به منظور بررسی اثر سطوح مختلف آب آبیاری و کود پتاسیم بر خصوصیات رشدی ریشه، اندام های هوایی، عملکرد و کارایی مصرف آب در سه رقم سورگوم علوفه ای، پژوهشی در اراضی مرکز تحقیقات کشاورزی استان سمنان( شاهرود) در سال 1393 به صورت گلدانی و مزرعه ای انجام شد. متغیرهای این پژوهش عبارت بودند از: 1- آب آبیاری در سه سطح (50، 75 و 100 درصد آب مورد نیاز) 2- کود پتاسیم در سه سطح ( صفر، 50 و 100 درصد کود مورد نیاز بر اساس آزمون خاک) 3- ارقام سورگوم علوفه ای در سه سطح (پگاه، اسپیدفید و کرج).پژوهش گلدانی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی به صورت فاکتوریل و پژوهش مزرعه ای در قالب طرح کرت های خردشده به صورت فاکتوریل با سه تکرار انجام شد. در پژوهش گلدانی 243 گلدان پلاستیکی به قطر 30 و ارتفاع 60 سانتی متر انتخاب شد. در هر دو پژوهش، آب آبیاری با استفاده از داده های هواشناسی محل به روش پنمن- مانتیث محاسبه و با روش آبیاری قطره ای در اختیار گیاه قرار گرفت. نمونه برداری از ریشه (پژوهش گلدانی) در سه مرحله در طول فصل زراعی به صورت تخریبی انجام شد. حجم ریشه با روش غوطه وری در آب و وزن آن با ترازوی دقیق اندازه گیری شد. در پژوهش گلدانی علاوه بر پارامترهای ریشه، سطح برگ، وزن خشک برگ، وزن خشک ساقه و وزن اندام هوایی نیز اندازه گیری شد. نتایج نشان داد اثر آب آبیاری و کود پتاسیم بر عملکرد علوفه ی تر در پژوهش مزرعه ای، خصوصیات ریشه (حجم و وزن خشک) در پژوهش گلدانی و اندام های هوایی گیاه (هر دو پژوهش) معنی دار شد. در پژوهش مزرعه ای بیشترین عملکرد، از سطح آب و کود 100 درصد (102.8 تن در هکتار) بدست آمد. رقم پگاه با عملکرد 92.7 تن در هکتار در بین ارقام، بیشترین عملکرد علوفه را داشت. حداکثر کارایی مصرف آب (20.5 کیلوگرم بر مترمکعب در هکتار) برای علوفه ی تازه از تیمار آب 75% و کود 100 درصد بدست آمد. تیمار آب 75% و کود 100 درصد و رقم پگاه (W75K100Vp)به عنوان تیمار برتر تعیین شد. کاربرد کود پتاسیم (به اندازه ی نیاز) توانست بخشی از زیان های ناشی از کمبود آب را جبران نماید. معادلات ریاضی حجم و وزن ریشه نسبت به زمان و نیز روابط بین برخی صفات اندام هوایی و ریشه با استفاده از داده های پژوهش گلدانی تعیین شدند.

بیش از 90 درصد باغات پسته ایران به روش سطحی آبیاری می شوند که با توجه به روند کاهشی منابع آب تغییر یا بهسازی سیستم های آبیاری باغات ضروری است. تحقیق حاضر به منظور بررسی تاثیر تغییر سیستم آبیاری سطحی به آبیاری قطره ای بر درختان 10 ساله بارور پسته (رقم احمد آقایی) طی سال های 1392 و 1393 در منطقه خشکه رود زرندیه ساوه انجام شد. طرح به صورت بلوک های کامل تصادفی در قالب فاکتوریل با دو تیمار روش آبیاری (آبیاری غرقابی و قطره ای) به عنوان فاکتور سطح اول و سال های اجرای آزمایش به عنوان فاکتور سطح دوم در سه تکرار اجرا گردید. در طی آزمایش برخی صفات کمی و کیفی محصول پسته، رشد شاخه یکساله و کارایی مصرف آب اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که تغییر سیستم آبیاری درختان بارور پسته از روش سطحی به قطره ای امکان پذیر می باشد. این تغییر روش آبیاری بر عملکرد خشک، تعداد دانه در انس، درصد پوکی، رشد شاخه یکساله، سطح برگ و وزن صد دانه پسته در سطح پنج درصد تاثیر معنی داری داشت. کاهش عملکرد و شاخص های کیفی محصول در روش آبیاری قطره ای نسبت به سطحی در سال اول آزمایش مشاهده گردید ولی در سال دوم، افزایش عملکرد و بهبود کیفیت پسته در روش آبیاری قطره ای نسبت به روش آبیاری سطحی نشان دهنده سازگاری درختان پسته نسبت به تغییر سیستم بود. میانگین دو ساله عملکرد خشک در روش آبیاری سطحی و قطره ای به ترتیب برابر 739 و 927 کیلوگرم در هکتار، میانگین آب مصرفی 6375 و 4110 مترمکعب در هکتار و میزان کارایی مصرف آب 125 و 190 گرم محصول خشک به ازای هر مترمکعب آب بدست آمد. پیشنهاد می گردد این قبیل آزمایش ها به دلیل سال آوری درختان پسته، چهار ساله اجرا گردد تا نتایج برای توصیه اعتبار بیشتری داشته باشد.

استفاده از مدل های شبیه سازی یکی از راه کارهای پیش بینی اثرات آب های شور بر عملکرد محصول و شوری خاک می باشد. در این تحقیق شوری خاک و عملکرد ذرت علوفه ای در شرایط آبیاری با آب شور با استفاده از دو مدل SWAP و  SALTMEDارزیابی شدند. بدین منظور آزمایش های مزرعه ای در تیمارهای مختلف استفاده ثابت و تناوبی آب شور و غیرشور (با اعمال آب غیرشور در تناوب یک در میان، سه در میان و پنج در میان آب شور) در دو سطح شوری 3.5 و 5.7 دسی زیمنس بر متر در منطقه ی کرج انجام شد. هدایت الکتریکی آب غیر شور 0.4 دسی زیمنس بر متر بود. عملکرد محصول و شوری خاک اندازه گیری و توسط دو مدل مذکور شبیه سازی شد. مقدار ضریب تبیین (R2) برای شوری خاک و عملکرد محصول در مدل SWAP به ترتیب 0.754 و 0.587 و برای مدل SALTMED به ترتیب برابر 0.758 و 0.846 به دست آمد. قدر مطلق خطای نسبی (|RE|) مدل SWAP در تخمین عملکرد محصول از 1.7 تا 26.3 درصد و در تخمین شوری خاک از 2.5 تا 32.4 درصد متغیر بود. هم چنین |RE| مدل SALTMED در تخمین عملکرد محصول از 0.9 تا 24.7 درصد و در تخمین شوری خاک از 2.2 تا 38.2 درصد متغیر بود.

تنش شوری یکی از تنش های غیرزیستی مهم است که باعث کاهش رشد گیاهان می شود. به منظور بررسی اثر تنش شوری بر صفات فیزیولوژیک گیاه سبزی دارویی شنبلیله آزمایشی در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد به اجرا درآمد. در این طرح تیمارهای آزمایشی شامل 0، 60، 120 و 180 میلی مولار کلرید سدیم آب آبیاری به صورت کاملا تصادفی با 10 تکرار اعمال گردید. اثر سطوح مختلف شوری بر وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک میوه، شاخص کلروفیل و نسبت کلروفیل a/b معنی دار(P<0.05)  بود. بر اساس نتایج آزمایش آب شور بر صفات فیزیولوژیکی گیاه شنبلیله اثر منفی گذاشت بطوریکه شوری در غلظت های 60، 120 و 180 میلی مولار کلرید سدیم آب آبیاری به ترتیب باعث کاهش 37%، 50% و 53 درصد زیست توده اندام هوایی، 8%، 34% و 45 درصد زیست توده میوه، 1%، 2% و 16 درصد شاخص کلروفیل و 0، 4% و 27 درصد کلروفیل  a/bشد.

تبخیر- تعرق مرجع یکی از مهم ترین و موثرترین مولفه ها در بهینه سازی مصرف آب کشاورزی و مدیریت منابع آب می باشد. در سال های اخیر استفاده از روش های هوش مصنوعی و مدل هیبریدی بر پایه موجک در پیش بینی پارامترهای هیدرولوژیکی بسیار متداول گشته است. در مطالعه حاضر کاربرد روش های ANFIS و موجک ANFIS -در پیش بینی تبخیر- تعرق مرجع هفتگی مرجع در ایستگاه های همدیدی تبریز، اهواز، بندرعباس و رامسر که دارای اقلیم های مختلفی هستند، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور یک دوره آماری 20 ساله (1990 الی 2009) که 15 سال (1990-2004) آن برای آموزش و پنج سال انتهایی (2009-2005) جهت آزمون مدل های مختلف در نظر گرفته شد. ترکیب های مختلفی از داده های ورودی (تاخیرهای مختلف) و انواع موجک های مادر مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل هیبریدی موجک- ANFIS در هر چهار ایستگاه همدیدی مورد استفاده نسبت به مدل ANFIS دارای توانایی و دقت بالاتری در پیش بینی تبخیر- تعرق هفتگی می باشد. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از تاخیرهای زمانی سالانه در مدل  ANFISموجب افزایش دقت گردید در حالی که در مدل موجک-ANFIS استفاده از تاخیرهای زمانی سالانه موجب افزایش دقت نمی گردد و در برخی موارد حتی موجب کاهش دقت نیز می گردد. بررسی انواع موجک های مادر نیز نشان داد که موجک میر مناسب ترین نوع موجک برای پیش بینی تبخیر- تعرق مرجع در مقیاس هفتگی می باشد. از نتایج تحقیق حاضر می توان در برنامه ریزی آبیاری مناطق مورد مطالعه استفاده نمود.

زمانی که آب با کیفیت مناسب کمیاب باشد، منابع آب نامتعارف برای استفاده در کشاورزی مورد توجه قرار می گیرند. فاضلاب تصفیه شده شهری یکی از این منابع آبی نامتعارف می باشد. در این تحقیق تاثیر آبیاری با فاضلاب تصفیه شده شهری بر تجمع برخی از فلزات سنگین (آهن، مس، روی، منگنز، آرسنیک، کادمیوم، سرب و نیکل) در لایه های خاک، در گلدان در شرایط گلخانه دانشگاه کردستان مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی با سه تکرار اجرا گردید. در این تحقیق اثر تیمارهای نوع آب آبیاری شامل فاضلاب تصفیه شده، یکی در میان فاضلاب تصفیه شده- آب و آب معمولی بر تجمع فلزات سنگین در عمق های مختلف خاک کشت شده با گیاه ذرت و گوجه فرنگی مورد آزمایش قرار گرفت. از چهار عمق مختلف از سطح خاک و همچنین سه فاصله افقی از گیاه نمونه برداری انجام شد. نتایج نشان داد که خاک آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده شهری به طور معنی داری مقادیر بیشتری از فلزات سنگین مورد مطالعه را در مقایسه با آب معمولی دارا می باشد. بر اساس این نتایج، بیشترین و کمترین مقدار فلزات سنگین اندازه گیری شده به ترتیب در تیمارهای خاک آبیاری شده با فاضلاب تصفیه شده و آب معمولی مشاهده گردید. نتایج همچنین نشان داد که میزان غلظت عناصر سنگین خاک با افزایش عمق و فاصله افقی از گیاه کاهش می یابد. بر اساس نتایج میزان تجمع عناصر سنگین در خاک، منگنز (7.3 میلی گرم بر کیلوگرم) بیشترین میزان تجمع در خاک را دارا می باشد و پس از آن فلزات آرسنیک (5.21 میلی گرم بر کیلوگرم)، آهن (4.21 میلی گرم بر کیلوگرم)، روی (3.93 میلی گرم بر کیلوگرم) و مس (3.3 میلی گرم بر کیلوگرم) در رتبه های دوم تا پنجم قرار می گیرند. نوع گیاه نیز تاثیر معنی داری بر تجمع فلزات منگنز، روی و آرسنیک در خاک دارد. بر اساس نتایج این پژوهش احتمال آلودگی گیاهانی نظیر ذرت و گوجه فرنگی به عناصر سنگین وجود دارد. لذا با توجه به شرایط تصفیه فعلی فاضلاب، پیشنهاد می گردد که آبیاری با فاضلاب تصفیه شده برای محصولات غیرخوراکی استفاده گردد.

گرفتگی قطره چکان ها اصلی ترین مشکل هنگام کاربرد پساب در سیستم آبیاری قطره ای است که موجب کاهش دبی، یکنواختی پخش آب، راندمان آبیاری و افزایش هزینه های بهره برداری می شود. پساب مزارع پرورش ماهی حاوی مقادیر قابل قبولی مواد مغذی نیتروژن و فسفر است که می تواند مورد استفاده گیاهان قرار گیرد. از این رو، هدف از پژوهش حاضر، بررسی تاثیر پساب مزارع پرورش ماهی قزل آلای رنگین کمان بر عملکرد هیدرولیکی قطره چکان های نتافیم و میکروفلاپر با دبی های متفاوت است. برای این منظور، دو سیستم آبیاری قطره ای جهت استفاده از آب ورودی و پساب یک مزرعه پرورش ماهی در استان کردستان طراحی و اجرا شد. همچنین، با اضافه کردن یک تیمار مدیریتی، اثر تخلیه لوله های فرعی و نیمه اصلی در خاتمه هر آبیاری با پساب بررسی گردید. از مشخصه های دبی نسبی، یکنواختی پخش، ضریب یکنواختی کریستیانسن، یکنواختی آماری و نرخ گرفتگی برای مقایسه عملکرد هیدرولیکی قطره چکان ها استفاده شد. نتایج نشان داد که در هر دو حالت استفاده از پساب و آب متعارف، عملکرد قطره چکان های نتافیم 4 l/h و نتافیم 8 l/h به ترتیب نسبت به قطره چکان های میکروفلاپر4 l/h ، میکروفلاپر 8 l/h و نتافیم 12 l/h بهتر بوده است. همچنین عملکرد قطره چکان نتافیم 4 l/h نسبت به سایر قطره چکان های مورد مطالعه کمترین وابستگی و حساسیت را به کیفیت آب موجود و نحوه مدیریت آبیاری دارد. علاوه بر این، اعمال مدیریت تخلیه انتهایی لوله ها تاثیر زیادی بر بهبود عملکرد قطره چکان های نتافیم 12 l/h و میکروفلاپر 8 l/h داشته است.

سیستم آبیاری قطره ای از ابتدا به علت کاربرد دقیق کود و آب به عنوان یک روش آبیاری مناسب در مناطق خشک و نیمه خشک شناخته شده است. مدیریت و طراحی درست سیستم کود آبیاری در این روش تا حد زیادی بستگی به فهم درست توزیع رطوبت و کود که به نوبه خود تابع بافت و لایه بندی خاک، دبی قطره چکان، حجم آب کاربردی و غلظت کود آبیاری دارد. در این تحقیق، آزمایش ها در یک مدل پلکسی گلاس شفاف با ابعاد 0.5×1.22×3 متر و روی سه نوع بافت خاک (متوسط، سنگین و سبک) به انجام رسید. دبی قطره چکان ها با زمان آبیاری 6 ساعت و با مقادیر 2.4 (Q1)، (Q2) 4و (Q3) 6 لیتر در ساعت اعمال گردید. همچنین تیمارهای کود آبیاری شامل سه تیمار با غلظت نیترات 125، 250 و 375 میلی گرم در لیتر بود. به منظور اعمال تیمارهای کود آبیاری، از کود اوره 46) (CH4N2O)درصد نیتروژن) استفاده گردید. سپس، به کمک قضیه p باکینگهام و با استفاده از آنالیز ابعادی روابطی به منظور شبیه سازی توزیع نیترات در سیستم های آبیاری قطره ای سطحی و برای سه نوع بافت مورد بررسی ارائه گردید که تابعی از غلظت نیترات اولیه خاک، غلظت نیترات در کود آبیاری، رطوبت اولیه خاک، فاصله شعاعی نقاط مورد نظر، حجم آب کاربردی در زمان آبیاری، هدایت هیدرولیکی خاک و دبی قطره چکان می باشد. نتایج مقایسه بین مقادیر اندازه گیری شده و شبیه سازی شده نشان داد که این مدل ها با دقت بالایی نیترات را پیش بینی نموده می کنند. و همچنین متوسط مقادیر شاخص میانگین ریشه دوم خطا (RMSE) برای خاک رسی و برای دبی های مورد استفاده Q1، Q2 و Q3 به ترتیب مقادیر 0.025، 0.105 و 0.093 برآورد گردید و این مقادیر برای خاک لومی به ترتیب مقادیر 0.032، 0.052 و 0.05 و برای خاک شنی به ترتیب مقادیر 0.023، 0.038 و 0.035 می باشد. با به کارگیری این روابط در سیستم آبیاری قطره ای سطحی، می توان عملکرد این سیستم ها را به میزان قابل توجهی بهبود بخشید.

افزایش بهره وری آب، عامل کلیدی برای رفع بزرگ ترین چالش بخش کشاورزی در مناطق کم آب است. به منظور بررسی تاثیر سطوح مختلف آب آبیاری و شوری با استفاده از آب مغناطیسی و غیرمغناطیسی بر خصوصیات عملکرد، بیوماس، ارتفاع گیاه، درصد روغن و درصد پروتئین سویا رقم DPX، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1392 در یک مزرعه کشاورزی واقع در شهرستان علی آباد استان گلستان اجرا شد. تیمارها شامل سه سطح 100 درصد، 75 درصد و 50 درصد آب مورد نیاز گیاه سویا و سه سطح شوری 0.7، 5 و 10 دسی زیمنس بر متر بودند. نتایج نشان داد که با مغناطیسی کردن آب آبیاری مقدار عملکرد، بیوماس، ارتفاع گیاه، درصد روغن و درصد پروتئین در تمامی تیمارهای خشکی و شوری، به طور معنی داری افزایش یافت (P<0.001). متوسط مقدار کاهش عملکرد در تیمار شوری آب پنج دسی زیمنس بر متر برابر 8.44 درصد و در تیمار شوری آب 10 دسی زیمنس بر متر برابر 24.68 درصد نسبت به تیمار شاهد بود. همچنین متوسط مقدار کاهش عملکرد در سطح 75 درصد آبیاری برابر 30.68 درصد و در سطح 50 درصد آبیاری برابر 44.40 درصد نسبت به تیمار شاهد بود. در مجموع، بالاترین میزان عملکرد دانه برابر 5.5 تن در هکتار از تیمار 100 درصد نیاز آبی مربوط به تیمار آب مغناطیسی بود.