پژوهش آب در کشاورزی
سال:1395 | دوره:30 | شماره:2 (ب) |تعداد مقالات:10

کشت برنج در ایران بیشتر به صورت غرقاب با استفاده از ارقام برنج آبی بوده که در این روش کشت، آب و کود نیتروژن به مقدار زیادی مصرف می شود. از سوی دیگر، سختی کار، همراه با هزینه های بسیار زیاد آماده سازی زمین، از معضلات کشت برنج در کشور به شمار می رود. بنابراین برای ارزیابی روش های مختلف کشت و با هدف صرفه جویی در مصرف آب، کود نیتروژن و ارتقای بهره وری آب در کشت برنج، آزمایشی به صورت کرت های دوبار خرد شده در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار با استفاده از رقم جدید برنج به نام کشوری، در سال زراعی 1393 در معاونت موسسه تحقیقات برنج کشور (آمل) انجام شد. در این تحقیق فاکتور اصلی شامل دو روش کشت نشایی در بستر سنتی (گل خراب شده) و هوازی (بدون گل خرابی)، و فاکتور فرعی شامل چهار سطح آبیاری (70، 100، 130 درصد تبخیر از تشتک تبخیر کلاس A و آبیاری غرقابی) و فاکتور فرعی فرعی با چهار سطح نیتروژن (صفر، 80، 120 و 160 کیلوگرم در هکتار) بود. نتایج نشان داد که اثر روش کشت بر آب مصرفی و بهره وری آب و اثر فاکتور آبیاری و نیتروژن بر آب مصرفی، بهره وری آب، عملکرد و صفات مرتبط با عملکرد، از نظر آماری در سطح یک درصد معنی دار بود. روش کشت هوازی موجب صرفه جویی در مقدار آب مصرفی و افزایش بهره وری آب به ترتیب به مقدار 7.95 و 29.11 درصد شد. به علاوه عملکرد و بهره وری آب، با افزایش مقدار مصرف کود نیتروژن، به صورت معادله خطی افزایش یافت. با توجه به اثرات متقابل تیمارها، مصرف آب آبیاری معادل 130 درصد تبخیر از تشتک تبخیر کلاس A و میزان کود مصرفی برابر با 120 کیلوگرم نیتروژن خالص از منبع اوره با داشتن عملکرد مطلوب و صرفه جویی در مصرف آب و نیترو ژن به ترتیب به مقدار 8.9 درصد و 33 درصد، بهترین تیمار در این پژوهش شناخته شد.

کشت دوم در اراضی شالیزاری دارای مزیت های اقتصادی ناشی از تولید محصولات کشاورزی (کلزا، باقلا، سیر، تریتیکاله، سویا و...)، آماده سازی بستر شالیزار برای برداشت مکانیزه محصول، تقویت اقتصاد خانوار کشاورزان برنج کار، افزایش انگیزه کشاورزان به ماندن در روستا است. به دلیل عدم قابلیت زهکش های سطحی در تخلیه سریع آب از منطقه ریشه، شرایط مناسب برای کشت دوم در اراضی شالیزاری فراهم نشده که می توان با ایجاد سامانه های زهکشی زیرزمینی، علاوه بر ایجاد شرایط مناسب برای کاشت، داشت و برداشت برنج، امکان کشت محصولاتی غیر از برنج را در فصول مرطوب فراهم نمود. این پژوهش برای تعیین فاصله و عمق مناسب زهکش های زیرزمینی در اراضی شالیزاری به منظور فراهم کردن شرایط مناسب برای کشت دوم، در 1.5 هکتار از اراضی شالیزاری موسسه تحقیقات برنج کشور در استان گیلان در سال زراعی 1393 به انجام رسید. تیمارهای مورد آزمایش شامل L7.5D0.8، L10D0.8، L15D0.8، L7.5D1، L10D1 و L15D1، زهکش سطحی، و شاهد (بدون زهکشی) بود. طول کلیه خطوط 40 متر و جنس لوله ها پی وی سی موج دار با قطر 125 میلی متر است. از پوسته برنج به عنوان پوشش اطراف لوله های زهکش استفاده شد. نتایج نشان داد که زهکش های زیرزمینی با فاصله 15 متر نتوانسته اند عمق سطح ایستابی را به حد قابل قبولی پایین بیاورند و فقط قادر بودند شرایط را برای کشت گیاهانی نظیر شوید، جعفری، شاهی، تره (که عمق توسعه ریشه کمی دارند) فراهم کنند. همچنین، زهکش های سطحی باعث کاهش 22 درصد در میزان آب مازاد خاک نسبت به شاهد شد. در نهایت نتایج نشان داد که برای فراهم کردن شرایط مناسب برای کشت گیاهانی نظیر کلزا و باقلا، زهکش های زیرزمینی با فواصل 7.5 و 10 متر مناسب است که با توجه به زهکشی بیش از حد در فاصله زهکش 7.5 متر، زهکش های زیرزمینی با فاصله 10 متر به عنوان فاصله مناسب در مرحله زهکشی به منظور کشت دوم انتخاب شد و با توجه به عدم معنی داری تفاوت سطح ایستابی بین تیمار های L10D1 وL10D0.8 ، زهکش های زیرزمینی با عمق 0.8 متر مناسب تشخیص داده شد.

برای در امان ماندن از خطرات خشکسالی و بحران آب در آینده نیاز است که راهکارها و قوانین مناسبی برای بهره برداری از منابع آب محدود اتخاذ شود. بکارگیری راهبرد کم آبیاری در این زمینه، علاوه بر ایجاد تعادل بین میزان مصرف و منابع موجود (رودخانه ها، آب های زیرزمینی و سدها)، سبب کاهش مصرف بی رویه آب در بخش کشاورزی می شود. در تحقیق حاضر به منظور بررسی اثرات کم آبیاری بر الگوی کشت و سود ناخالص کشاورزان استان قزوین، ابتدا توابع تولید محصولات کشاورزی بر اساس سه روش آبیاری کامل، کم آبیاری پنج درصد و کم آبیاری 10 درصد تخمین زده شدند. سپس با استفاده از یک مدل برنامه ریزی غیرخطی، الگوی بهینه کشت در استان قزوین تعیین شد. در پایان نیز اثرات کم آبیاری همزمان با اعمال سیاست کاهش آب آبیاری در دسترس تحت سناریوهای 10، 20، 30 و 40 درصد بر الگوی کشت و سود ناخالص کشاورزان مورد بررسی قرار گرفت. تخمین توابع تولید محصولات کشاورزی با استفاده از روش حداقل مربعات معمولی و بسته نرم افزاری  Eviewsصورت گرفت. مدل برنامه ریزی غیرخطی نیز در محیط نرم افزاری GAMS حل شد. نتایج حاصل از تخمین توابع تولید نشان داد که روش کم آبیاری پنج درصد سبب کاهش ناچیز عملکرد محصولات می شود، اما روش کم آبیاری 10 درصد بر عملکرد اغلب محصولات الگو اثر منفی می گذارد. نتایج حاصل از مدل برنامه ریزی غیرخطی نیز نشان داد که بکارگیری روش کم آبیاری توام با سیاست کاهش آب آبیاری در دسترس اگرچه منجر به کاهش سود ناخالص کشاورزان می شود، اما به حفظ و پایداری منابع آب سطحی و زیرزمینی استان قزوین کمک شایانی می کند.

افزایش تولید محصول به تامین نیاز آبی گیاه وابسته است، لذا تخمین صحیح نیاز آبی گیاه نه تنها به تولید محصول کمک می کند، بلکه در مدیریت منابع آب نیز موثر است. بر همین اساس، هدف از پژوهش حاضر، بررسی نتایج تبخیر و تعرق گیاه مرجع چمن حاصل از اجرای مدل های متریک و سبال با تصاویر ماهواره های لندست هفت و هشت و ترا در دشت قزوین است. ابتدا برآوردهای مدل های متریک و سبال با مجموع 10 تصویر از تصاویر سنجنده MODIS ماهواره ترا و سنجنده  ETM+ماهواره لندستهفت با داده برداری های لایسیمتری گیاه مرجع چمن در سال 1380 مورد ارزیابی قرار گرفت. سنجنده MODIS با RMSE=1.91 ،R=0.88 و  SE=0.85میلی متر بر روز و سنجنده ETM+ با SE=0.09 ،RMSE=0.91 ،R=1.00 و انحراف از معیار 0.59 میلی متر بر روز در مدل متریک در مقایسه با مدل سبال در سطح معنی دار 95 درصد برآورد دقیق تری را نسبت به داده برداری های صورت گرفته توسط لایسیمتر نشان داده اند. سپس، نتایج مدل های متریک و سبال حاصل از تصاویر سنجنده  OLI & TIRSماهواره لندست هشت (به دلیل عدم وجود داده برداری لایسیمتری در زمان بررسی) با نتایج حاصل از اجرای مدل متریک بر روی سنجنده ETM+ ارزیابی شد. نتایج ارزیابی ها حاکی از آن است که مدل متریک با SE=0.29 ،RMSE=0.28 ،R=0.96 و انحراف از معیار 0.61 میلی متر بر روز نسبت به مدل سبال در سطح معنی دار 90 درصد، به عنوان مدل برتر برای برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع در منطقه دشت قزوین قابل توصیه است.

تعیین شکل توزیع رطوبت در خاک مستلزم صرف وقت و انجام آزمایش های صحرایی پرهزینه است. مدل های شبیه ساز جایگزین مناسبی درپاسخ گویی به مسائل مربوط به حرکت و توزیع آب هستند.در این پژوهش، شبیه سازی رطوبت خاک تحت آبیاری قطره ای با مدل SWAP انجام گرفت و کارآیی مدل فوق در مقایسه با نتایج میدانی ارزیابی شد. مدل SWAP بر اساس اطلاعات اندازه گیری شده از مزرعه تحقیقاتی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز تحت کشت ذرت و مجهزبه سامانه آبیاری قطره ای در سال زراعی 92-1391 و پارامترهای هیدرولیکی خاک به دست آمده از مدل RETC ارزیابی گردید. داده های مورد نیاز این پژوهش با استفاده از دو تیمار شوری آب آبیاری شامل تیمار T1 (آب رودخانه کارون با شوری سه دسی زیمنس بر متر) و تیمار T2 با شوری 3.5 دسی زیمنس بر متر جمع آوری شد. روش کاشت به صورت دستی و در داخل کرت هایی شامل چهار ردیف سه متری با فاصله ردیف 75 سانتی متر و با تراکم 80 هزار بوته در هکتار انجام شد. سیستم آبیاری قطره ای از نوع نوارهای تیپ با فاصله روزنه های 20 سانتی متر و با آبدهی 2.2 لیتر بر ساعت با فشار 0.6 بار بود. مقایسه مقادیر اندازه گیری شده رطوبت خاک درمقابل مقادیر پیش بینی شده تا عمق 90 سانتی متری در روی پشته، 10 و 20 سانتی متری قطره چکان در قالب ترسیم نموداری و محاسبه بیشینه خطا (ME)، میانگین ریشه دوم خطای نرمال شده(NRMSE)  و ضریب باقیمانده (CRM) انجام شد. مقادیرME ، NRMSE وCRM  در 10 سانتی متری قطره چکان به ترتیب برابر با 0.02، 14.41 و 0.0016- سانتی مترمکعب بر سانتی مترمکعب، در 20 سانتی متری قطره چکان 0.07، 15.49 و 0.036- سانتی مترمکعب بر سانتی مترمکعب و در روی پشته 2.1، 12.52 و 0.036- سانتی مترمکعب بر سانتی مترمکعب محاسبه شد. روند تغییرات دقت مدل  SWAPدر برآورد رطوبت از نزدیک قطره چکان به سمت دورتر از قطره چکان کاهشی بود که می تواند به دلیل دقت پایین مدل در شوری های بالا باشد. به طور کلی نتایج حاصل از شبیه سازی مدل  SWAPنشان داد که این مدل می تواند توزیع رطوبت در خاک را تحت آبیاری قطره ای با آب شور با دقت قابل قبولی شبیه سازی نماید و می توان آن را به عنوان ابزاری کارآمد برای ارزیابی توزیع رطوبت در اطراف قطره چکان قلمداد کرد.

با محدودیت منابع آبی، استفاده بهینه از آب در بخش کشاورزی بسیار مهم و اساسی است و منجر به جلب توجه به اهمیت بهره وری مصرف آب شده است. این پژوهش به منظور ارزیابی سه سامانه آبیاری قطره ای سطحی، زیرسطحی و آبیاری بارانی برای ذرت دانه ای و در پنج تیمار آبیاری قطره ای سطحی (آبیاری کامل و کم آبیاری)، آبیاری قطره ای زیرسطحی با فواصل لاترال 120 و 160 سانتی متر و آبیاری بارانی در سال های 2007، 2008 و 2009 در موسسه تحقیقاتی ایرستئا واقع در شهر مونپلیه (جنوب فرانسه) انجام شد. برای ارزیابی تیمارها از شاخص های بهره وری WP، BPD، NBPD و B/C استفاده شد. نتایج نشان داد در سال 2007 اجرای تیمار آبیاری کامل قطره ای سطحی (FI) در مقایسه با کم آبیاری قطره ای سطحی(DI)  و آبیاری بارانی اقتصادی تر است. مقدار عملکرد دانه از 13800 کیلوگرم بر هکتار در آبیاری بارانی به ترتیب به 16400 و 17400 کیلو گرم بر هکتار در DI و FI رسیده است. در سال 2008 تیمارهای آبیاری قطره ای زیرسطحی نسبت به آبیاری بارانی از لحاظ شاخص های فوق برتری یافت و در سال 2009 بهره وری آب تیمارهای زیرسطحی بیشتر از آبیاری بارانی بود اما هیچ یک از تیمارها سود خالصی را به همراه نداشتند. در سال 2008 و 2009 میزان آب مصرفی در آبیاری قطره ای زیر سطحی حداقل 16 درصد نسبت به آبیاری بارانی کاهش داشت و میزان عملکرد دانه حداقل 18 درصد نسبت به آبیاری بارانی افزایش یافت. با توجه به شرایط کشور، مدنظر قرار دادن استفاده از سامانه آبیاری قطره ای زیرسطحی برای گیاه ذرت با لحاظ کردن برخی شرایط توصیه می شود.

روند استفاده از آب شور در تولید محصولات کشاورزی در حال افزایش است. بنابراین، به منظور بررسی اثرات منبع و مقدار نیتروژن بر ویژگی های فیزیولوژیک گیاه خرفه  (Portulaca oleracea L.)آبیاری شده با آب شور، آزمایشی فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با پنج سطح شوری شامل تیمار شاهد (آب مقطر)، آب شور طبیعی (با قابلیت هدایت 2.2 دسی زیمنس بر متر) و سه سطح آب شور تهیه شده با نمک طعام (با قابلیت هدایت الکتریکی 2.2، 4.4 و 6.6 دسی زیمنس بر متر) و چهار سطح نیتروژن (شاهد، 40، 80 و 120 گرم نیتروژن بر کیلوگرم خاک) از دو منبع کود مرغی و کود شیمیایی با سه تکرار در محیط گلخانه انجام شد. نتایج نشان داد که میزان کلروفیل a و کلروفیل  bبا افزایش شوری ابتدا افزایش و سپس در شوری 6.6 دسی زیمنس بر متر کاهش یافت. با بالا رفتن سطح شوری میزان سدیم افزایش و میزان پتاسیم کاهش یافت. بیشترین میزان کلروفیل a و کلروفیل b در شوری 4.4 دسی زیمنس بر متر مشاهده شد. اثر متقابل شوری با منبع و مقدار نیتروژن برای هیچ کدام از صفات معنی دار نبود. میزان کلروفیل ها، قند محلول، پرولین، سدیم و پتاسیم گیاه خرفه تغذیه شده با کود مرغی بیش تر از کود شیمیایی بود. گیاهان تغذیه شده با کود مرغی یا آبیاری شده با آب شور طبیعی شرایط تنش را تجربه نمودند ولی به دلیل جذب بهتر پتاسیم اثرات تنش شوری تعدیل شد و برای گیاهان قابل تحمل بود.

خشکسالی و تنش حاصل از آن یکی از مهم ترین و رایج ترین تنش های محیطی است که تولیدات کشاورزی را با محدودیت روبرو می سازد. با هدف بررسی اثر بیوچار حاصل از کود گاوی بر رشد، عملکرد و کارایی مصرف آب گیاه اسفناج در سطوح مختلف رطوبتی خاک، آزمایشی در شرایط گلخانه به صورت فاکتوریل و درقالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در آبان تا دی ماه 1393 انجام شد. تیمارها شامل چهار سطح بیوچار (صفر، 1.25، 2.5 و 5 درصد وزنی خاک اولیه) و سه سطح رطوبتی (100 درصد ظرفیت مزرعه (بدون تنش)، 70 و 55 درصد ظرفیت مزرعه بود. سطوح تنش رطوبتی در طول فصل رشد با توزین روزانه گلدان ها و جبران کمبود آب خاک در زمان آبیاری با افزودن مقدار آب لازم به آن ها اعمال شد و میزان آب اضافه شده به هر گلدان نیز در طول فصل رشد اندازه گیری شد. اعمال سطوح تنش رطوبتی سبب کاهش معنی دار سطح برگ، هدایت روزنه ای، آب مصرفی، وزن تر و وزن خشک اندام هوایی گیاه در مقایسه با شاهد (صفر درصد بیوچار و 1000 درصد رطوبت ظرفیت مزرعه) شد. اعمال تنش رطوبتی تا سطح 70 درصد ظرفیت مزرعه ضمن اینکه سبب کاهش معنی دار مصرف آب گیاه شد اثر معنی داری بر کارایی مصرف آب گیاه نداشت. لیکن تیمار رطوبتی 55 درصد ظرفیت مزرعه کارایی مصرف آب گیاه را کاهش داد. در حالی که شاخص سبزینگی گیاه به طور معنی داری به ترتیب به میزان 14، 14 و 11 درصد در مراحل اول، دوم و سوم (به ترتیب در مراحل زمانی 40، 55 و 70 روز پس از کشت) تنها با اعمال سطح رطوبتی 55 درصد ظرفیت مزرعه افزایش یافت. به طور کلی، کاربرد 1.25 درصد بیوچار (25 تن در هکتار) در سطوح مختلف تنش رطوبتی سبب کاهش اثرات منفی تنش رطوبتی (کاهش سطح برگ، کاهش وزن تر و خشک اندام هوایی و غیره) و بهبود شاخص های رشد گیاه در مقایسه با شاهد شد. بنابراین کاربرد آن برای گیاه و به ویژه در شرایطی که گیاه تحت تنش خشکی است و یا در گلخانه ها و خزانه ها به منظور کاهش میزان آب مصرفی و بهبود رشد و عملکرد گیاه قابل توصیه می باشد، هر چند پیشنهاد می شود آزمایش در شرایط مزرعه نیز انجام شود.

با افزایش یافتن تعرفه های انرژی، بحث مصرف انرژی و هزینه های مربوطه در سامانه های آبیاری ابعاد تازه ای به خود گرفته است و در موفقیت این طرح ها نقش مهمی بر عهده خواهد داشت. در این تحقیق مبانی تئوریک اثر عوامل طراحی و مدیریتی سامانه های آبیاری تحت فشار بر هزینه های انرژی تبیین گشته و با آنالیز حساسیت هزینه های انرژی به این عوامل، ملاحظات طراحی بهینه سامانه از حیث مصرف انرژی لازم مطرح شده است. همچنین 45 سامانه آبیاری تحت فشار استان قزوین (عمدتا در محدوده شبکه آبیاری قزوین) از انواع آبیاری بارانی کلاسیک با آبپاش متحرک، بارانی متحرک پیوسته (سنتر و لینیر) و آبیاری موضعی از نظر مصرف انرژی ارزیابی شده و انرژی لازم در هر سامانه برای تامین یک مترمکعب آب در این سیستم ها به ترتیب 0.290، 0.205 و 0.202 (KWh/m3) محاسبه گردید که اهمیت لحاظ بررسی میزان مصرف انرژی در انتخاب سیستم آبیاری مناسب در برنامه ریزی های منطقه ای و ملی را خاطرنشان می سازد. همچنین برای محصولات کشاورزی عمده شبکه آبیاری قزوین میزان مصرف انرژی و هزینه های مربوطه به واسطه کاربرد سامانه های تحت فشار برای آبیاری محاسبه شد که در مطالعات تعیین الگوی کشت و تحلیل های اقتصادی می تواند مفید باشد. علاوه بر ضرورت انتخاب سامانه آبیاری کم مصرف انرژی، طراحی صحیح این سامانه ها، انتخاب پمپ با راندمان بالا در نقطه کار سامانه و بهره برداری و نگهداری اصولی از ایستگاه پمپاژ طبق دفترچه پمپ، در کاهش هزینه های انرژی این سامانه ها اهمیت بالا دارد.

آلوئه ورا (Aloe Vera L.) گیاهی دارویی است که با شرایط آب و هوایی گرم، خشک و کم آب سازگاری خوبی داشته و می تواند در الگوی کشت مناطق گرمسیری جنوب ایران قرار گیرد. هدف از تحقیق حاضر بررسی اثرات فاصله و میزان آبیاری بر عملکرد و کارآیی مصرف آب آلوئه ورا در منطقه دشتستان بوشهر بود. آزمایش بصورت کرت های خردشده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه فاصله آبیاری شامل دو، چهار و شش روز و چهار ضریب تشتک تبخیر کلاس A شامل 0.2، 0.4، 0.6 و 0.8 با سه تکرار و طی دو سال زراعی (89-1388 و 90-13899) اجراء شد. طبق نتایج بدست آمده با افزایش فاصله آبیاری از دو به شش روز تغییرات معنی داری در عملکرد و کارآیی مصرف آب مشاهده نشد. اثرات میزان آبیاری بر میزان عملکرد، تعداد برگ و ارتفاع بوته معنی دار بود و کمترین آن ها مربوط به ضریب 0.2 بود، ولی در ضرائب 0.6 و 0.8 تفاوت معنی داری مشاهده نگردید. با کاهش میزان آبیاری، کارایی مصرف آب بطور معنی داری افزایش پیدا کرد، بطوریکه کمترین آن مربوط به ضریب 0.8 و بیشترین آن مربوط به ضریب 0.2 بود. بطور کلی برای حصول حداکثر عملکرد (5.7 کیلوگرم در بوته)، ضریب تشتک تبخیر 0.6 معادل 656 میلی متر و برای حصول حداکثر کارایی مصرف آب (15.5 گرم بر لیتر)، ضریب تشتک تبخیر 0.2 معادل 218.8 میلی متر آب و به لحاظ سهولت مدیریت آبیاری دور آبیاری شش روز توصیه گردید.