حفاظت منابع آب و خاک
سال:1391 | دوره:1 | شماره:3 |تعداد مقالات:7

مدیریت خشکسالی به منظور بهره برداری بهینه از منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشک بسیار ضروری است. یکی از روش های مدیریت خشکسالی، پیش آگاهی آن با استفاده از روش های احتمالاتی است. در این مطالعه، از آمار بارندگی ماهانه مربوط به 33 ایستگاه سینوپتیک ایران طی دوره آماری 2005-1976 برای پایش و پیش بینی وضعیت خشکسالی در کشور استفاده شد، با توجه به وجود دوره های خشک بیش از شش ماه در برخی از ایستگاه های مناطق خشک کشور، پایش خشکسالی بر مبنای شاخص بارندگی استاندارد (SPI) در مقیاس زمانی 6 ماهه انجام شد. برای پیش بینی وضعیت خشکسالی تا سه ماه آینده، از مدل زنجیره مارکف مرتبه نخست استفاده شد. آزمون مدل بر مبنای سری زمانی شاخص بارندگی استاندارد در ایستگاه های تحت بررسی نشان داد که مدل مارکف توانایی شبیه سازی رفتار احتمالاتی خشکسالی را در گستره ایران دارد. نتایج حاصل از پیش بینی های یک، دو، و سه گام به جلو در گستره کشور نشان داد که با فرض هر وضعیتی از نظر بارندگی در کشور در ماه فعلی، بسیار محتمل است که در ماه های آتی، خشکسالی های شدید (9 درصد ایستگاه ها) یا وضعیت نرمال (87 درصد ایستگاه ها) در منطقه رخ دهد. همچنین، پایش خشکسالی بر مبنای سری متوسط منطقه ای بارندگی ماهانه در کشور نشان داد که روند تغییرات شدت خشکسالی های شدید در کشور رو به افزایش است.

یکی از راه های حفاظت از منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشک، کم آبیاری است. کم آبیاری با کم کردن دفعات آبیاری و یا کاهش درصدی از آب آبیاری در هر نوبت باعث کاهش عملکرد محصول می شود. این امر منجر به تنش ناشی از شوری و همچنین تنش آب می شود، زیرا کم کردن میزان آب مصرفی گیاه علاوه بر اینکه به طور مستقیم، عملکرد را کاهش می دهد به لحاظ فقدان آبشویی کافی نمک ها در محیط ریشه گیاه، باعث کاهش بیشتر عملکرد خواهد شد. یکی از راه های مقابله با افزایش نمک های محلول در ناحیه ریشه گیاهان عملیات آبشویی و زهکشی آب اضافی است که موجب شستشوی مقادیر قابل توجهی نمک های محلول خاک ناحیه ریشه می شود. در این تحقیق با استفاده از روش های محاسباتی معمول و مدل مدیریتیSaltMod  کوشش شده تا برای چهار گیاه زراعی مقاوم و حساس به شوری اثرات توام ناشی از تنش آب (به لحاظ کم آبیاری) و تنش ناشی از شوری را در طولانی مدت (20 سال) مطالعه و این اثرات را به صورت افزایش نمک های محلول در خاک، آب زهکشی و کاهش عملکرد بدست آورد. نتیجه این تحقیق نشان می دهد که در یک خاک معرف منطقه ای خشک (ناحیه خوزستان مرکزی) که مقدار نمک نیمرخ خاک بسیار زیاد است، پس از احداث زهکش های زیرزمینی و اعمال آبشویی لازم برای کاهش شوری خاک به حدود نرمال (ECe < 4 dS/m)، شانس خوبی وجود دارد تا در درازمدت بتوان گندم و چغندرقند را با کم آبیاری نرمال (حدود 20 درصد) بدون کاهش قابل توجه عملکرد کشت کرد. به هر حال در مورد ذرت دانه ای و نیشکر، انجام کم آبیاری نرمال در طولانی مدت امکان پذیر نبود و فقط پس از چند سالی عملکرد هر دو محصول به نزدیک صفر درصد رسید. افزایش شوری ناحیه ریشه به خوبی مطالب فوق را نشان دادند.

به علت رشد روزافزون فعالیت های کشاورزی در دشت اوان و مصرف بیش از حد کودهای کشاورزی در این منطقه، بررسی وضعیت نیترات و ارزیابی پتانسیل آلودگی آن در آب های زیرزمینی منطقه از اهمیت فراوانی برخوردار است. در این پژوهش، از 16 حلقه چاه در حال استفاده و آب های سطحی منطقه نمونه برداری و غلظت نیترات آنها تعیین شد. بررسی مکانی یون نیترات نشان داد که بیشترین غلظت نیترات بین 31 تا 37 میلی گرم در لیتر بوده و مربوط به محدوده شمال دشت اوان است و به طور کلی، غلظت نیترات در آب های زیرزمینی دشت اوان کمتر از 37 میلی گرم در لیتر است. با توجه به استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا، در حال حاضر منابع آب زیرزمینی دشت اوان مخصوصا در نواحی شمالی نسبت به نیترات آلوده هستند ولی همچنان از حد مجاز استاندارد سازمان محیط زیست جهانی برای مصرف شرب، پایین تر می باشند. برای بررسی منابع نیترات آب از نمودارهای نیترات در مقابل غلظت های کلر و پتاسیم استفاده شد. بالا بودن غلظت نیترات و پایین بودن میزان کلر در نمونه های واقع در بخش شمالی دشت، تایید کننده منشا آلودگی آب ها توسط فروشست کودهای شیمیایی و دامی از سطح خاک می باشد. توزیع مکانی یون نیترات در دشت اوان نتایج حاصل از دو مدل GOD و AVI را که نمایانگر وجود بیشترین پتانسیل آلودگی در بخش های شمالی دشت می باشد، تایید می کند.

استفاده از روابط نفوذ برای مدل سازی جریان های سطحی و زیرسطحی و همچنین طراحی و ارزیابی سیستم های آبیاری سطحی ضروری است. به علت وابستگی ضرایب این روابط به نوع خاک و شرایط سطحی، انجام آزمایش های مزرعه ای برای تعیین این ضرایب امری اجتناب ناپذیر است. مدل های نفوذ متعددی برای این منظور ارایه شده است که شامل روابط پایه ای، فیزیکی و تجربی می باشند. برای انتخاب هر یک از این مدل ها برای اراضی و مزارع مختلف نیاز به آزمایش های تجربی و مقایسه آن با هر یک از روابط نفوذ است. در این تحقیق برای تخمین پارامترهای مدل های نفوذ و تعیین مدل مناسب برای پیش بینی مقادیر نفوذ تجمعی در دشت اشترینان واقع در استان لرستان، با توجه به اینکه بافت خاک سطحی منطقه به طور کلی رسی است، آزمایش های نفوذپذیری به روش استونه های دوگانه در سه نقطه با بافت رسی انجام گردید و ضرایب چهار مدل (کوستیاکوف، سازمان حفاظت خاک آمریکا (SCS)، فیلیپ و کوستیاکوف - لوییس) تعیین شد. ارزیابی مدل ها بوسیله خطای نسبی نشان داد که مدل کوستیاکوف با متوسط خطای نسبی 8 درصد، مناسبترین مدل برای برآورد میزان نفوذ تجمعی در این اراضی می باشد.

پیش بینی و برنامه ریزی دقیق آبیاری گیاهان می تواند ضمن جلوگیری از تنش های احتمالی دوره ای، کارایی مصرف آب را نیز افزایش دهد. در این پژوهش، عملکرد مدل BUDGET در برنامه ریزی آبیاری در مقابل داده های تحت مدیریت کم آبیاری سویا برای دو سال زراعی متوالی 88-1387 و 89-1388 مورد ارزیابی قرار گرفت. این پژوهش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در چهار تیمار آبیاری سطحی شیاری شامل تیمار آبیاری کامل (تیمار شاهد)، تیمار کم آبیاری سنتی در حد 75 و 50 درصد جبران نقصان رطوبتی خاک و تیمار آبیاری بخشی منطقه ریشه در حد 50 درصد جبران نقصان رطوبتی خاک انجام شد. هر تیمار دارای سه تکرار بود. نتایج نشان داد که شاخص های ارزیابی مدل RMSE و CRM در سال 1387 به ترتیب برابر 3.91 و -0.18 و در سال 1388 به ترتیب 4.76 و -0.11 بود. شاخص EF در سال زراعی 87 و 88 به ترتیب برابر 0.69 و 0.78 به دست آمد که نشان دهنده کارایی قابل قبول مدل در پیش بینی عملکرد می باشد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که کاربرد مدل BUDGET با اصلاح ضرایب گیاهی در مراحل مختلف رشد گیاه و ویژگی های خاک و گیاه می تواند نتایج دقیق تری ارائه کند. همچنین، نتایج حاصل از تحلیل حساسیت مدل نشان داد که مدل BUDGET نسبت به عمق آب آبیاری و رطوبت اولیه خاک در تیمار آبیاری کامل حساسیت کمی دارد.

به منظور حفاظت از منابع آب و خاک و حفظ پایداری تولید، مصرف آب در شرایط شور باید همراه با اعمال نیاز آبشویی دقیق محصول باشد. به منظور تعیین نیاز آبشویی و حساسیت به شوری گیاه یونجه، آزمایشی در لایسیمترهای استوانه ای با قطر داخلی 40 و ارتفاع 180 سانتی متر به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه سطح شوری آب آبیاری (3، 7 و 13 دسی زیمنس بر متر) و سه سطح کسر آبشویی ( 12، 25 و 50 درصد) و با چهار تکرار اجرا شد. پس از پر کردن و اطمینان از صحت روش مورد استفاده، ستون های خاک تا زمان کاهش شوری آب زهکش تا حد 3 دسی زیمنس بر متر آبشویی شدند آنگاه ستون ها تحت کشت یونجه رقم یزدی  قرار گرفتند.(Medicago sativa Var. Yazdi) برای تنظیم سطح شوری آب، از آب شور طبیعی مزرعه تحقیقات شوری صدوق با شوری 14 دسی زیمنس بر متر استفاده شد که با نسبت های مختلف با آب شرب مخلوط گردیدند. مقدار آب مورد نیاز گیاه با در نظر گرفتن کسر آبشویی در هر آبیاری به طور دقیق تعیین و در اختیار گیاه قرار گرفت. پس از 48 ساعت، مقدار زهاب خروجی از ته ستون ها تعیین شد. حداقل تعداد آبیاری مورد نیاز برای حصول شرایط ماندگار 12 آبیاری بود که با افزایش سطح شوری آب و نیز کاهش کسر آبشویی بر تعداد آن افزوده می شد. به طور کلی نتایج این آزمایش نشان داد که مدل هایی مانند WatSuit شوری خاک را بیش از آنچه که در شرایط ماندگار این آزمایش حاصل شده است پیش بینی می کنند. بنابراین در این شرایط می توان با اعمال کسر آبشویی کمتر نیز به متوسط شوری مورد نظر دست یافت که خود از جنبه حفاظت منابع آب به خصوص در شرایط شور که آبیاری همراه با اعمال نمک بیشتر می باشد، بسیار قابل توجه است.

کم خاک ورزی از مدیریت های مهم برای حفاظت از منابع آب و خاک است. به منظور بررسی اثر کم خاک ورزی بر بهره وری مصرف انرژی و عملکرد محصول در منطقه دیم کالپوش شاهرود، مطالعه ای بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با 5 تیمار در 4 تکرار در تناوب آفتابگردان - گندم انجام شد. تیمارهای خاک ورزی شامل شخم با گاوآهن قلمی در بهار (T1)، شخم با گاوآهن برگرداندار (T2)، کم خاک ورزی با دیسک در بهار (T3)، شخم با گاوآهن بشقابی (T4) و شخم با گاوآهن قلمی در پاییز (T5) بود. عملیات کاشت آفتابگردان در اردیبهشت ماه سال های 1387 و 1389 پس از اعمال تیمارهای خاک ورزی انجام شد. پس از برداشت آفتابگردان در مهر سال های 1387 و 1389، در همه تیمارها کم خاک ورزی با دیسک اعمال شد و در آبان ماه گندم توسط خطی کار غلات کشت شد. برداشت گندم در تیر ماه سال های 1388 و 1390 انجام شد. نتایج سال 1388 نشان داد تیمار استفاده از گاوآهن قلمی و دیسک به ترتیب با متوسط 1708 و 1412 کیلوگرم در هکتار بیشترین و کمترین عملکرد دانه را در بین تیمارهای خاک ورزی دارا بودند. نتایج سال 1390 نشان داد که تیمار استفاده از گاوآهن قلمی و برگرداندار به ترتیب با متوسط 1638 و 1388 کیلوگرم در هکتار بیشترین و کمترین عملکرد دانه را در بین تیمارهای خاک ورزی دارا بودند. تجزیه واریانس مرکب داده های مربوط به گندم در سال های 1388 و 1390 نشان داد که از نظر رطوبت خاک و عملکرد گندم، بین تیمارها اختلاف معنی دار وجود نداشت. گاوآهن چیزل و برگرداندار به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار رطوبت و عملکرد را داشتند. از نظر بهره وری مصرف انرژی، بیشترین و کمترین مقدار آن مربوط به تیمار استفاده از دیسک و گاوآهن برگرداندار بود. بنابراین گاوآهن چیزل نسبت به گاوآهن برگرداندار موجب افزایش معنی دار عملکرد گندم شده است. از نظر مصرف انرژی دیسک و گاوآهن قلمی نسبت به گاوآهن برگرداندار بهره وری قابل ملاحظه ای داشته اند. از نظر میزان برگردانی خاک بین تیمارهای مختلف معنی دار (در سطح 1%) وجود داشت، گاوآهن برگرداندار و چیزل به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار برگردانی خاک را دارا بودند. با توجه به مزایای کم خاک ورزی با دیسک (حفظ بقایا در سطح خاک و بهره وری مصرف انرژی) و نتایج این آزمایش، به منظور تولید گندم دیم (پس از برداشت آفتابگردان) استفاده از دیسک به منظور آماده سازی زمین توصیه می شود و نیازی به عملیات شخم نیست.