فهرست مطالب

پژوهش آب در کشاورزی - سال سی‌ام شماره 3 (پاییز 1395)

مجله پژوهش آب در کشاورزی
سال سی‌ام شماره 3 (پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/09/22
  • تعداد عناوین: 11
|
  • مقاله پژوهشی
  • مولود حیدری نیا *، عبدعلی ناصری، سعید برومند نسب صفحات 285-299
    تجمع بیش از حد نمک در منطقه ریشه و افت شدید عملکرد یکی از مشکلات اصلی استفاده از آب های شور در مناطق گرم و خشک می باشد. از اینرو این تحقیق با هدف بررسی اثر مدیریت های مختلف استفاده از بقایای گندم بر عملکرد و اجزای عملکرد ذرت دانه ای بهاره (رقم مبین) و شوری خاک در شرایط آبیاری با آب شور اجرا گردید. برای این منظور آزمایشی به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در لایسیمتر هایی به قطر 8/0 متر و ارتفاع 2/1 متر حاوی خاک لومی سیلتی به مدت یک سال زراعی انجام شد. عامل اول مدیریت های مختلف استفاده از بقایای گندم شامل M1: بدون استفاده از بقایای گیاهی،M2: استفاده از بقایای گیاهی در سطح خاک به عنوان خاکپوشوM3: اختلاط بقایای گیاهی با لایه سطحی خاک تا عمق 30 سانتیمتر و عامل دوم شوری آب آبیاری شامل S1: شوری آب رودخانه کارون (به طور متوسط دو دسی زیمنس بر متر)، S2: شوری 5/4دسی زیمنس بر متر و S3: شوری هفت دسی زیمنس بر متر بود. مدیریت های استفاده از بقایا به صورت خاکپوش و اختلاط با خاک در مقایسه با عدم استفاده از بقایا، سبب کاهش شوریلایه سطحی به طور متوسط به ترتیب حدود 1/16% و 8/7 % و انتقال املاح به لایه های پایین تر شدند. اثر صفات شوری آب آبیاری و مدیریت استفاده از کلش گندم بر تبخیر- تعرق، عملکرد و اجزای آن معنی دار بود اما اثر متقابل این صفات فقط بر تبخیر-تعرق، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیکی و طول بلال معنی دار شد. به طوری که بیشترین تاثیر بقایای گیاهی بر تعدیل کاهش عملکرد دانه (6/14 %) و عملکرد بیولوژیکی (8/19 %) نسبت به شاهد، در مدیریت M2 و سطح شوری S2 به دست آمد. از اینرو استفاده از بقایای گیاهی به عنوان خاکپوش را می توان راهکاری موثر برای کاهش آثار منفی استفاده از آب های شور در کشاورزی توصیه نمود.
    کلیدواژگان: آبشویی خاک، تنش شوری، خاکپوش، عملکرد دانه
  • محمد مهدی نخجوانی مقدم، بیژن قهرمان*، کامران داوری، امین علیزاده، حسین دهقانی سانیج، علیرضا توکلی صفحات 301-315
    اینتحقیق با هدف بررسی تاثیر روش های برتر مدیریت آبی و زراعی بر عملکرد و بهره وری بارش برای گندم دیم درمنطقه هنام شهرستان الشترانجام گردید. ابتدا مدل واسنجی و صحت سنجی شده AquaCrop براساس شرایط اقلیمی و پایش زراعی 10 مزرعه گندم دیم منتخب منطقه در سال زراعی 93-1392 اجرا گردید و سپس سناریوهای مدیریتی به منظور افزایش عملکرد و بهره وری بارش گندم دیم تعریف شد. در مرحله بعد، سناریوهای برتر مدیریتی در سال زراعی 94-1393 در سه مزرعه تحقیقاتی گندم دیم منطقه اجرا گردید. در آزمایش های مزرعه ای دو سطح مدیریت زراعی (برتر و سنتی) و دو سطح آبیاری (دیم و تک آبیاری بهاره) مورد مطالعه قرار گرفت. مطابق با بهترین سناریوهای پیشنهادی مدل AquaCrop، تیمار تک آبیاری بهاره با عمق ثابت 60 میلیمتر و در سه زمان اول، میانه و انتهای دوره گل دهی گندم دیم در مزارع تحقیقاتی اعمال گردید. نتایج نشان داد که در شرایط دیم، مدیریت برتر زراعی بر مدیریت سنتی زراعی برتری داشت، زیرا بهره وری بارش در مدیریت برتر نسبت به مدیریت سنتی زارع به میزان 36 درصد افزایش یافت. با کاربرد تک آبیاری بهاره، متوسط بهره وری کل آب (بارش + آبیاری) در تولید گندم در سه مزرعه تحقیقاتی به 70/0 کیلوگرم بر متر مکعب افزایش یافت که نسبت به شرایط دیم به طور متوسط 74 درصد افزایش نشان داد. نتایج نشان داد که بهترین برنامه مدیریتی در منطقه هنام ترکیبی از مدیریت برتر زراعی با تک آبیاری بهاره به مقدار 60 میلی متر در میانه دوره گل دهی (زمان لقاح گل ها) گیاه است، زیرا عملکرد دانه و بهره وری بارش را در مدیریت سنتی زارع را به ترتیب به میزان 176 و 134 درصد افزایش داد. نتایج آزمایش های زراعی تطابق خوبی با سناریوهای پیشنهادی مدل AquaCrop داشت.
    کلیدواژگان: تک آبیاری، عملکرد، مدل AquaCrop، هنام
  • آیسن یوسف دوست، ام البنی محمدرضاپور*، محبوبه ابراهیمی صفحات 317-331
    کشاورزی به علت ماهیت بیولوژیکی آن و وابستگی شدید به طبیعت بزرگ ترین مصرف کننده منابع آبی در بیشتر کشورهاست. لذا امروزه مدیریت آب در این بخش نقش مهمی را در مصرف منابع آب کشورها بازی می کند. مطالعه حاضر باهدف بهینه سازی سطح زیر کشت، تخصیص آب آبیاری و حداکثر سازی سود حاصل از کشت بخشی از مزارع دشت قزوین (فلات مرکزی ایران) که آب موردنیاز خود را از طریق سد طالقان تامین می کنند در شرایط آب و هوایی مختلف با کمک الگوریتم ژنتیک انجام شد. در این مطالعه با ترکیب سطوح احتمالاتی مختلف از بارندگی، تبخیر و جریان ورودی بهینه سازی در چهار شرایط آب و هوایی متفاوت انجام شده است. نتایج بیان گر این بود که در شرایط آب و هوایی نرمال، مرطوب، خشک وگرم و خشک سود حاصل از الگوی کشت جدید ارائه شده توسط مدل نسبت به الگوی کشت فعلی افزایش چشمگیری داشته و پیروی از الگوی کشت جدید تا حدود زیادی باعث کاهش مصرف آب این بخش می شود. بطوری که حجم آب ذخیره شده در مخزن در انتهای دوره بهربرداری در شرایط آب و هوایی مرطوب، نرمال، خشک و گرم و خشک به ترتیب مقادیر 2/262045، 6/2862686، 273089 و 955542 متر مکعب نسبت به قبل از بهینه سازی افزایش یافته است. همچنین بررسی نتایج نشان داد که سطح زیر کشت محصول چغندرقند در هر چهار شرایط متفاوت آب و هوایی به دلیل نیاز آبی بالا و عملکرد پایین این محصول بالای 80% کاهش سطح داشته است. به عبارت دیگر پیشنهاد می گردد، محصول چغندرقند در هیچ یک از شرایط آب و هوایی در منطقه مورد مطالعه کشت نگردد. همچنین با الگوی کشت جدید در شرایط آب و هوایی گرم و خشک، خشک، نرمال و مرطوب به ترتیب مقادیر81/2، 62/2، 34/1 و 53/1 درصد افزایش سود برای کشاورزان حاصل شده است.
    کلیدواژگان: الگوریتم فرا ابتکاری، بهینه سازی، مدیریت آب کشاورزی
  • عبدالله درزی نفت چالی*، فاطمه کاراندیش صفحات 333-346
    تغییر اقلیم با تغییر فنولوژی و فیزیولوژی برنج، بیلان آب خاک، تبخیر-تعرق و آب سبز، بر نیاز آب آبیاری این محصول تاثیر دارد. حفظ عملکرد فعلی برنج یا بهبود آن، مستلزم تطابق با این چالش مهم زیست محیطی در دوره های آتی می باشد. با توجه به نقش حیاتی استان مازندران در تامین برنج مورد نیاز کشور، در این تحقیق، اثر تغییر اقلیم و تقویم های مختلف کشت بر نیاز آب آبیاری و میزان آب سبز فصل کشت برنج در این استان تا سال 2100، بررسی شد. با استفاده از داده های هواشناسی دوره پایه (2010-1980) ایستگاه های بابلسر، قایمشهر، نوشهر و رامسر و مدل ریزمقیاس ساز LARS-WG، داده های هواشناسی دوره 2011 تا 2100 تحت سناریوهای مختلف اقلیمی تولید شد. بر اساس مقادیر دمای حداقل و حداکثر، بازه ی زمانی مشترک مناسب برای کشت در دوره ی پایه و آتی تعیین شد. نیاز آبی برنج با استفاده از سیستم استنتاج عصبی-فازی تعیین شد. ارزیابی کارایی مدل با استفاده از آماره های مختلف نشان دهنده کارایی مناسب آن برای شبیه سازی وضعیت اقلیمی آینده در منطقه مطالعه بود. در اثر تغییر اقلیم، کشت برنج می تواند 2 تا 23 روز زودتر انجام شود و تعداد روزهای لازم برای رسیدگی فیزیولوژیکی نیز بین یک تا 20 روز کاهش خواهد یافت. با وجود کوتاه تر شدن طول دوره ی کشت، تاریخ های کشت دیر هنگام به دلیل اثرات منفی دمای زیاد و کاهش آب سبز، سبب افزایش نیاز آب آبیاری خواهد شد. با این وجود، کشت برنج در زمان مناسب، نیاز آبی آن در دوره های آتی را تا 681 مترمکعب در هکتار کاهش خواهد داد. براساس نتایج، مدیریت تقویم کشت برنج راهکاری موثر برای دستیابی به کشاورزی پایدار در اقلیم آینده استان مازندران می باشد.
    کلیدواژگان: آب سبز، تقویم کشت، کشاورزی پایدار، نیاز آبیاری، ANFIS
  • زهرا غفاری مقدم*، حمیدرضا فنایی صفحات 347-359
    به منظور تخمین توابع تولید کلزا و خردل هندی تحت شرایط کم آبیاری، آزمایشی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در دو سال زراعی 1392 و 1393 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی زهک واقع در استان سیستان و بلوچستان اجرا گردید. رژیم آبیاری در سه سطح (آبیاری پس از50%، 70% و 90 درصد تخلیه رطوبت قابل استفاده گیاه در خاک)، میزان پتاسیم در سه سطح کاربرد (صفر، 150 و 250 کیلوگرم سولفات پتاسیم در هکتار) بر دو گونه از جنس براسیکا شامل کلزا (هیبرید هایولا 401) و خردل (رقم بومی از هند)، فاکتورهای آزمایش بودند. در این پژوهش اثرات کم آبیاری بر توابع تولید، هزینه، سود و درآمد دو گیاه کلزا و خردل هندی مورد بررسی قرار گرفت. چهار نوع تابع تولید شامل درجه دوم، ترانسلوگ، لئونتیف و کاب داگلاس مورد بررسی قرار گرفتند و با استفاده از آزمون ها و معیارهای اقتصاد سنجی بهترین فرم تابع مشخص شد. بهترین شکل تابع از نظر مناسبی برازش در محصول کلزا و خردل تابع درجه دوم تشخیص داده شد. نتایج تحلیل اقتصادی مطالعه نشان داد که تیمار های 70 درصد تخلیه رطوبتی خاک و 90 درصد تخلیه رطوبت خاک به همراه کاربرد 250 کیلوگرم کود سولفات پتاسیم به ترتیب دارای بالاترین سود به ازای آب مصرفی و نسبت منفعت به هزینه می باشند. لذا مصرفی و نسبت منفعمن به عنوان تیمارهای برتر در محصول کلزا و خردل معرفی شدند.
    کلیدواژگان: رژیم آبیاری، تابع درجه دوم، نسبت منفعت به هزینه، سود به ازای آب مصرفی، کودسولفات پتاسیم
  • سیده طیبه حسینی، مجتبی خوش روش*، میرخالق ضیاتبار احمدی، علی قدمی فیروزآبادی صفحات 361-372
    مدل های گیاهی در شبیه سازی عملکرد محصول با سناریوهای مختلف کم آبیاری و شوری مناسب می باشند. در این پژوهش، مدل AquaCrop برای شبیه سازی عملکرد دانه و زیست توده گیاه سویا، تحت تاثیر سطوح مختلف شوری و کم آبیاری در سال های 9113 و 1390 در شهرستان گرگان مورد بررسی قرار گرفت. مدل با استفاده از داده های سال 1390 واسنجی و با داده های سال 1391 صحت سنجی شد. آزمایش شامل سه سطح آب آبیاری به میزان 100%، 75% و 55% نیاز گیاه و سه سطح شوری 7/0، 5 و 10 دسی زیمنس بر متر بود. شاخص های آماری RMSE، Eو d برای صحت سنجی مدل به ترتیب، برای عملکرد دانه برابر با 225/0 تن بر هکتار، 88/0 و 97/0 و برای زیست توده برابر با 718/0 تن بر هکتار، 77/0 و 95/0 به دست آمد. نتایج نشان داد که با کاهش مقدار آب آبیاری و افزایش سطح شوری، عملکرد گیاه سویا کاهش می یابد. آنالیز حساسیت نشان داد مدل AquaCrop نسبت به ضریب کاهش تاج پوشش گیاهی در زمان پیری و ماکزیمم پوشش گیاهی حساس تر از سایر پارامترها است.
    کلیدواژگان: آب شور، آنالیز حساسیت، شبیه سازی عملکرد، شاخص های آماری
  • نبی الله اشرفی، عبدالحسین رضایی نژاد* صفحات 373-386
    به منظور مطالعه اثر شوری آب آبیاری بر صفات مورفولوژیکیو فیزیولوژیکی گیاه لیسیانتوس، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار انجام گرفت. آزمایش به صورت گلدانی، هیدروپونیک درون ماسه با دو واریته لیسیانتوس شاخه بریده سفید و شامپاین و چهار سطح شوری (0، 40،20 و 60 میلی مولار محلول سدیم کلرید) انجام شد. نتایج نشان داد با افزایش شوری ارتفاع گیاه، وزن تر و خشک آن کاهش یافت. همچنین میزان کلروفیل a، سرعت فتوسنتز و محتوای نسبی آب در گیاهان تیمارشده با 60 میلی مولار سدیم کلرید به ترتیب 31 %، 62 %و 20 % نسبت به مقادیر این صفات در تیمار شاهد کمتر بود. از طرفی نتایج نشان داد طول ریشه با افزایش شوری افزایش یافت، به طوری که در شوری 60 میلی مولار طول ریشه 43% نسبت به شاهد افزایش نشان داد. همچنین میزان نشت یونی و مالون دی آلدئید با افزایش شوری افزایش نشان داد. میانگین وزن خشک، ارتفاع گیاه و سرعت فتوسنتز در واریته سفید خالص به ترتیب 47%، 27% و 31% بیشتر از واریته شامپاین بود. همچنین واریته سفید خالص توانست بهتر از واریته شامپاین در شرایط تنش شوری صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی خود را مانند ارتفاع، وزن خشک، محتوای نسبی و پایداری غشای سلول حفظ کند.
    کلیدواژگان: تنش، سدیم کلرید، فتوسنتز، نشت یونی، هیدروپونیک
  • حسین جعفری، پیمان افراسیاب*، معصومه دلبری، مهدی طاهری صفحات 387-400
    در گیاهان باغی تعیین تبخیر- تعرق به دلیل مشکلات موجود در اندازه گیری مستقیم مثل نصب لایسمتر یا ادوات دقیق و طول دوره رشد درخت، اغلب به طور غیر مستقیم و بر اساس داده های هواشناسی انجام می شود. با توجه به تغییرات مکانی پارامترهای هواشناسی و بعضا توزیع نامناسب ایستگاه های هواشناسی برآورد تبخیر- تعرق با دقت کافی امکانپذیر نمی باشد. بنابراین استفاده از روش های مبتنی بر سنجش از دور که این تغییرات را در نظر می گیرند مطلوب تر است. در این تحقیق نسبت به اندازه گیری و تعیین تبخیر- تعرق گیاه زیتون با روش های مستقیم و غیرمستقیم برای منطقه طارم زنجان در مراحل مختلف فنولوژیک اقدام شد. در روش مستقیم از روش اندازه گیری اجزائ بیلان آبی و در روش غیر مستقیم ، الگوریتم سبال بر پایه بیلان انرژی و همچنین رابطه پنمن- مانتیث با اعمال ضریب گیاهی منفرد استفاده شد. نتایج نشان داد بر پایه آماره های صحت سنجی ضریب تبیین (95/0=R2) و ریشه میانگین مربعات خطا (34/0=RMSE) مقدار تبخیر- تعرق برآورد شده با الگوریتم سبال از صحت بیشتری در مقایسه با روش پنمن- مانتیث با اعمال ضریب گیاهی (9/0=R2) و ریشه میانگین مربعات خطا (83/0=RMSE) برخوردار بود از سوی دیگر الگوریتم سبال و تغییرات تبخیر– تعرق در طول فصل رشد را به خوبی بازنمایی نمود. همچنین برازش مقادیر ضریب گیاهی به دست آمده از الگوریتم سبال در مقابل مقادیر حاصل از روش بیلان آبی دارای ضریب تبیین 86/0 بود. این یافته ها نشان داد که از الگوریتم سبال می توان در برآورد تبخیر و تعرق واقعی گیاه زیتون با صحت مطلوب استفاده نمود.
    کلیدواژگان: الگوریتم سبال، کارایی مصرف آب، روش پنمن، مانتیث، نیاز آبی
  • النا تبریزی دخت فرد، علی شمس *، زهرا هوشمندان مقدم فرد صفحات 401-415
    رضایت بهره برداران نقش مهمی در اثربخشی تشکل های آب‏بران دارد و هرگونه برنامه ریزی هدفمند در راستای توانمند کردن این تشکل ها و نیز مدیریت پایدار منابع آبی، نیازمند شناخت وضعیت رضایت کشاورزان از این تشکل ها می باشد. هدف این تحقیق توصیفی همبستگی نیز سنجش رضایت بهره برداران از این تشکل ها و عوامل موثر بر سطح رضایت آن ها می باشد. ابزار تحقیق پرسشنامه محقق ساخته ای بود که روایی آن از طریق نظرات متخصصان موضوعی تائید شده و با انجام مطالعه مقدماتی و محاسبه آلفای کرونباخ بالاتر از 7/0 برای شاخص های ترکیبی، پایایی آن حاصل شد. جامعه آماری کلیه اعضای شش تشکل آب‏بر زیر حوضه سد سهند هشترود بودند (270 بهره بردار) که بر پایه جدول کرجسی و مورگان (1970) و با خطای پنج درصد تعداد 155 نفر و از طریق روش نمونه گیری طبقه ای متناسب با حجم انتخاب و مطالعه شدند. داده ها به روش مصاحبه حضوری در محل فعالیت کشاورزان در روستاها جمع آوری و از طریق نرم افزار SPSS18 تحلیل شدند. نتایج نشان داد که رضایت 2/86 درصد بهره برداران در سطح متوسط می باشد و بین رضایت آن ها با متغیرهای عوامل اجتماعی، فردی و ارتباطی-ترویجی موردمطالعه رابطه مثبت و معنی داری وجود دارد. نتایج تحلیل رگرسیون نیز نشان داد که سه متغیر اعتماد اجتماعی، تعداد اعضای خانوار و درامد از شغل فرعی 3/44 درصد واریانس سطح رضایت را تبیین می کنند. اجرای دوره های آموزشی متناسب با اصول آموزش بزرگسالان می‏تواند ضمن افزایش آگاهی اعضا از ماهیت تشکل ها زمینه ایجاد اعتماد اجتماعی متقابل بین اعضا و رضایت آن ها را فراهم کند.
    کلیدواژگان: رضایت ذینفعان، تعاونی آب بران، عوامل اثرگذار
  • حمیدرضا جوانی*، عبدالمجید لیاقت، علیرضا حسن اقلی صفحات 417-429
    کاربرد مجدد فاضلاب شهری تصفیه شده در کشاورزی و تغذیه مصنوعی در مناطق خشک و نیمه خشک، مورد توجه متخصصان قرار دارد. اجرای عملیات تغذیه مصنوعی به منظور تصفیه فاضلاب، سرنوشت مواد اضافه شده به خاک به وسیله فاضلاب از نظر انتقال آلاینده ها به آبخوان و میزان تصفیه و حذف آلودگی ها به وسیله خاک از موارد بسیار مهم است. در اجرای این تحقیق از ستونی استوانه ای و L شکل از جنس PVC به قطر 30 سانتی متر، برای شبیه سازی حرکت قائم و نیز حرکت آب در لایه آبدار کم عمق در عملیات تغذیه مصنوعی استفاده شد. طول قسمت افقی 300 سانتی متر و طول قسمت عمودی250 سانتی متر در نظر گرفته شد. ستون مورد نظر از خاک لوم شنی پر شد و از فاضلاب تصفیه شده تصفیه خانه ماهدشت استان البرز برای اجرای عملیات تغذیه مصنوعی استفاده شد. تاثیر استفاده از راهبرد مدیریتی غرقابی دائم به مدت 40 روز و یک دوره خشکی در حذف آلاینده های پساب در طول ستون خاک، در مدت زمان انجام آزمایش مورد بررسی قرار گرفت. مقادیرBOD5 ،COD ، EC، کلیفرم، کلیفرم مدفوعی، فسفر و نیترات در پساب ورودی و در نمونه های جمع آوری شده از طول مسیر حرکت به فواصل یک متر اندازه گیری گردید. نتایج به دست آمده حاکی از کارایی بالای ستون خاک در حذف آلاینده های فوق وکارایی پایین ستون خاک در حذف نیترات می باشد، به صورتی که مقادیر حذفBOD5 ، COD، EC، کلیفرم، کلیفرم مدفوعی، فسفر و نیترات در بهترین حالات به ترتیب 4/96%، 8/91%، 4/15%، 3/99%، 4/99%، 4/92 % و 2/17 % به دست آمد. مقایسه مقادیر این شاخص ها با استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست ایران نشان می دهد که می توان از پساب خروجی از سیستم در آبیاری استفاده نمود. البته به این نکته باید توجه شود که اصولا استفاده از پساب ها و فاضلاب ها در آبیاری محصولات خوراکی کشاورزی توصیه نمی شود.
    کلیدواژگان: پساب، تغذیه مصنوعی، غرقابی دائم، حذف آلاینده های پساب
  • هادی رمضانی اعتدالی*، بهنام آبابایی صفحات 431-443
    امنیت غذا، خشکسالی، حفظ محیط زیست و توسعه صنعتی، مدیریت کارآمدتر منابع آبی را ضروری کرده است. مفهوم ردپای آب مجازی از پتانسیل قابل توجهی برای کمک به بهبود مدیریت آب، به خصوص در بخش کشاورزی، برخوردار است. در این پژوهش، اجزاء ردپای آب در تولید جو در 15 استان منتخب که بیشترین تولید جو را در کشور به خود اختصاص می دهند، مورد بررسی قرار گرفت. این اجزاء شامل ردپای آب سبز (بارندگی موثر)، آبی (نیاز خالص آبیاری)، خاکستری (برای رقیق سازی آلاینده ها تا سطح حداکثر غلظت قابل قبول) و سفید (تلفات آبیاری) است. نتایج نشان می دهند مجموع ردپای آب در تولید محصول جو در سطح کشور برای دوره 1385-1390 (2005-2011)، در حدود 9172 میلیون مترمکعب در سال بوده که سهم آب سبز، آبی، خاکستری و سفید به ترتیب 37%، 19%، 17%و 27 درصد است. در حدود 44 درصد از مجموع ردپای آب در تولید جو، سهم آب خاکستری و سفید است که مقدار قابل توجهی محسوب می شود. در حدود 85 درصد از مجموع ردپای آب در تولید ملی جو، مربوط به 15 استان منتخب است. استان های خراسان، اصفهان و فارس به ترتیب با 2364، 518 و 498 میلیون مترمکعب در سال بیشترین ردپای آب در تولید جو در اراضی فاریاب کشور را دارا هستند. در بین 15 استان منتخب، متوسط مجموع ردپای آب در اراضی فاریاب در حدود 3209 میلیون مترمکعب بر تن است که سهم آب سبز، آبی، خاکستری و سفید به ترتیب در حدود 20%، 26%، 18%و 36% از مجموع ردپای آب در این اراضی است. در اراضی دیم نیز متوسط مجموع ردپای آب در حدود 2594 میلیون مترمکعب بر تن برآورد می شود که سهم آب سبز و خاکستری به ترتیب 89% و 11 % است.
    کلیدواژگان: آب خاکستری، آب سفید، AGWAT، نیاز آبی
|
  • M. Hydariniya*, A. Naseri, S. Bromandnasab Pages 285-299
    Salt accumulation in the root zone and yield declining are the main problems in using saline water for irrigation in arid areas. So, this study was performed with the aim of investigating the effect of different management of wheat residues on maize (Mobin variety) yield and its components and soil salinity under irrigation with saline water. Therefore, a factorial experiment in a randomized complete block design was carried out in the Agricultural Farm of Shahid Chamran University, in one crop season. The first studied factor was different management use of wheat residues (M1: without use of crop residues, M2: use of crop residues on the soil surface as mulch, and M3: mix of crop residues with surface soil layer to 30 cm depth) and the second factor was irrigation water salinity (S1: Karun river water salinity: 2 dS/m , S2: 4.5 dS/m and S3: 7 dS/m). Management of crop residues as mulch and mixed with soil, compared with non- use of residues, decreased the salinity of surface layer on average by 16.1% and 7.8%, respectively, and transported the salts to lower layer. The effect of salinity and crop residues management on evapotranspiration, yield, and yield components was significant, but their interaction effect was significant only on evapotranspiration, grain yield, biomass, and ear length. So, the maximum effect of crop residues on adjusting the reduction of grain yield (14.6%) and biomass (19.8%) compared to the control was obtained in M2 and S2 treatments. Therefore, the use of crop residues as mulch can be recommended as an effective solution to reduce the negative effect of using saline water in agriculture.
    Keywords: Soil leaching, Salinity stress, Mulch, Grain yield
  • Mm Nakhjavanimoghadam, B. Ghahraman *, K. Davari Pages 301-315
    In order to evaluate the role of a limited irrigation and agronomic management scenarios on improving yield and rain water productivity (WP) of rainfed wheat, a field study was conducted at multiple farms of Honam (Lorestan Province) in the upper Karkheh River Basin (KRB), Iran. The calibrated and validated AquaCrop model was used to define the best management scenario in order to enhance yield and WP of rainfed wheat in upper KRB in 2013-2014. In the next step, the best management scenarios were carried out in three research fields of rainfed wheat in 2014-2015. In field experiments, the treatments included two main management (traditional and advanced management) and two levels of limited irrigation (rainfed, single irrigation of 60 mm at spring time). According to the best scenario of AquaCrop model, spring single irrigation with constant depth of 60 mm was applied at three times (the first, middle and end of flowering period). The result shows that under rainfed conditions, by using the advanced management, rain water productivity of wheat increased by 36% as compared to traditional management. The results of this study showed that a single irrigation application at spring time (during flowering stage) increased the average total water productivity of wheat to 0.70 kg m-3, an increase of 74% as compared to the traditional management. The optimum program was obtained by a combination of advanced agronomic management package with single irrigation of 60 mm at the middle of flowering stage, which increased yield and WP of rainfed wheat to 176% and 134%, respectively, as compared to traditional management. Results of field experiments were in good agreement with the proposed scenarios by AquaCrop model.
    Keywords: AquaCrop model, Honam, Single irrigation, Yield
  • A. Ysefdoost, O. Mohamadrezapuor*, M. Ebrahimi Pages 317-331
    Due to its biological nature and high dependence on regional condition, agriculture is the largest consumer of water resources in many countries. Hence, today, agricultural water management plays an important role in the use of water resources of these countries. The present study used Genetic Algorithm to optimize cultivation area, allocate irrigation water, and maximize profits gained from the cultivation of some crops under various weather conditions in Qazvin Plain (located in the north west of the central plateau of Iran), where some of the required water is obtained from Taleghan dam. In this study, different probability levels of rainfall, evaporation, and input flow of optimization were combined under four different weather conditions. The results showed that in normal, wet, dry, and hot - dry weather conditions, the profit earned from the new cultivation pattern introduced by the model was much more than that of the current pattern. Moreover, following this new pattern could mostly result in lower water consumption in this sector, such that the volume of water stored in the dam reservoir at the end of the operation in wet, normal, dry, and hot-dry conditions would increase by, respectively, 262045.2, 2862686.6, 273089 and 955542 m3. The results showed that the cultivation area of sugar beet in every of the four different condition was reduced (over 80%) because of its high water requirement and low yield, therefore, its cultivation is not recommended under any weather conditions in the studied area. Following the new cropping pattern delivered by this model, the farmers’ profit in wet, normal, dry, and hot-dry conditions would increase by, respectively, 2.81%, 2.62%, 1.34%, and 1.53% compared to the prevailing pattern.
    Keywords: Metahuristic Algorithm, Optimization, Agricultural Water Management
  • A. Darzi Naft Chali *, F. Kar Andish Pages 333-346
    Climate change will affect rice water requirement through changes in rice physiology and phenology, soil water balance, evapotranspiration, and green water. Adapting with this major environmental challenge is necessary to maintain or improve the current level of rice production in the future. Considering the vital role of Mazandaran province in supplying rice demand of Iran, this study was conducted to quantify the effects of climate change and different cropping calendars on irrigation water requirement and amounts of green water of the province during rice growing season. Using climatic data of Babolsar, Ghaemshahr, Noshahr, and Ramsar for the base period (1980- 2010) and LARS-WG downscaling model, the weather data of 2011- 2100 were generated under different climate scenarios. Based on the minimum and maximum temperatures, the same cultivation period between current and future periods was selected. Rice water requirement was determined by Neuro-fuzzy inference system. Performance evaluation of LARS-WG model using different statistics indicated suitability of the model to simulate future climate conditions in the region. Under climate change, rice cultivation can start 2 to 23 days earlier and the number of days to physiological maturity will be reduced by one to 20 days. Despite shortening the growing period, due to the negative effects of high temperature and decrease in green water, late planting dates will increase irrigation water requirement. However, suitable cultivation time will reduce rice water requirement of the future up to 681 m3 ha-1. The results demonstrated that management of rice cultivation calendar can be an effective way to achieve sustainable agriculture under future climate condition in Mazandaran province.
    Keywords: ANFIS, Cultivation calendar, Green water, Sustainable agriculture, Water requirement
  • Z. Ghafarmoghadam *, Hr Fanaei Pages 347-359
    In order to estimate the production function of canola and Indian mustard under low irrigation, a factorial experiment was conducted based on completely random blocks in three replications during two growing seasons, 2013 and 2014, in the Agriculture and Natural Resources Research Station of Zahak, Sistan and Baluchistan province , Iran. The tested factors were the irrigation regime at three levels (irrigation after 50%, 70%, and 90% of soil moisture depletion by the plant, SWD); potassium rate at three levels of application (0, 150, and 250 kg potassium sulfate/ha), and their interaction effect on two species of the Brassica genus including oilseed rape (Hyola hybrid 401) and mustard (the native cultivar of India). In this paper, the effects of low irrigation on production functions, costs, profits, and revenue of both Hindi Rape and mustard were investigated. Four tyip types of production function were considered including Quadratic, Traonlog, Cobb-Douglas and Leontieof. And by using econometric tests, the best form of function in terms of its processing fitness in rape and mustard was identified as the quadratic function. The economic analysis results showed that 70% SWD treatment and 90% SWD with application of 250 kg potassium sulfate fertilizer, respectively, had the highest profit in terms of the consumed water and the benefit to cost ratio, so, they were introduced as the superior treatments in production of canola and mustard.
    Keywords: Irrigation regime, Quadratic function, Benefit to cost ratio, Benefit per unit of consumed water, Potassium fertilizer
  • T. Hoseiini, M. Khosh Ravesh *, A. Ghadami Pages 361-372
    Crop models are suitable for simulation of crop yield by different scenarios of deficit irrigation and salinity. In this research, the AquaCrop model was evaluated to simulate the soybean grain yield and biomass under different levels of salinity and deficit irrigation in Gorgan County during 2011 and 2012 growing seasons. The model was calibrated by experimental data of 2011 and validated with data of 2012. The experiment included three irrigation levels of 100%, 75% and 55% water requirement and three salinity levels of 0.7, 5 and 10 dS/m. Statistical indices of the results of validated model including RMSE, E, and d for grain yield were 0.225 ton/ha, 0.88 and 0.97, respectively, and for biomass, they were 0.718 ton/ha, 0.77 and 0.95, respectively. Results showed that grain yield decreased with decrease in the amount of irrigation water and increase in salinity level. Further analysis showed that the sensitivity of AquaCrop model to the canopy decline coefficient (CDC) was more than the other parameters at senescence and maximum canopy cover stages.
    Keywords: Saline water, Sensitivity analysis, Yield simulation, Statistical indices
  • N. Ashrafi, Ah Rezaeenejad* Pages 373-386
    In order to investigate the effect of salinity on morphological, physiological and biochemical characteristics of Lisianthus, a pot experiment was conducted hydroponically in sand. Two Lisianthus varieties (‘Champagne’ and ‘Pure White’) and four NaCl concentrations (0, 20, 40, 60 mM) were combined factorially based on a complete randomized design with four replications. The result showed that as salinity increased plant height and fresh and dry weights decreased. Also, chlorophyll a content, photosynthesis rate, and relative water content of plants treated with 60 mM NaCl were, respectively, 31%, 62%, and 20%, lower than the controls. In addition, root length increased with increasing salinity, so that in plants treated with 60 mM NaCl root length was 43% larger than the controls. Further, electrolyte leakage and Malondialdehyde (MDA) content increased with increasing salinity. Results revealed that dry weight, plant height, and photosynthesis rate in ‘Pure White’ were, respectively, 47%, 27%, and 31% higher than in ‘Champagne’. Moreover, under salinity stress, ‘Pure White’ could maintain better morphological and physiological characteristics, i.e. plant height, dry weight, relative water content and cell wall stability compared with ‘Champagne’.
    Keywords: Stress, Photosynthesis rate, Sodium chloride, Electrolyte leakage, Hydroponics
  • H. Jafari, P. Afrasiyabi *, M. Dlbari, M. Taheri Pages 387-400
    Evapotranspiration of orchard crops is often determined by indirect method and based on meteorological data due to the difficulties inherent in direct measurement instruments such as installation of large lysimeters or precision equipment, and long growing seasons of tree crops. Evapotranspiration estimation with sufficient accuracy is not feasible due to spatial variability of meteorological parameters and, sometimes, due to inappropriate distribution of meteorological stations. Therefore, using methods based on remote sensing, which account for these variations, is much more desirable. In this research, evapotranspiration of olive trees at different phonologic stages was measured using direct and indirect methods in Tarom district of Zanjan Province. In the direct method, actual evapotranspiration was determined by measuring moisture balance components, whilst in the indirect one, it was specified with the help of satellite imagery, the SEBAL algorithms, and Penman-Monteith equation. Olive crop coefficient was subsequently calculated and evaluated by determining reference crop evapotranspiration. The results indicated that evapotranspiration calculated by the remote sensing method at different stages of the growth had acceptable conformity with soil moisture balance data and evapotranspiration values obtained from the Penman–Monteith equation (the respective correlation coefficients were 0.95 and 0.88) and both evapotranspiration curves along the growing season had a similar increasing and decreasing trend. Moreover, crop coefficient obtained by the SEBAL algorithm and the water balance methods were well correlated (R2=0.86) and the remote sensing method with the aforementioned advantages can be used in predicting evapotranspiration.
    Keywords: SEBAL Algorithm, Water use efficiency, Penman–Monteith equation, Water requirement
  • A. Shams * Pages 401-415
    Beneficiarie's satisfaction plays a key role in the effectiveness of water users’ associations (WUAs). Any purposeful planning in order to empower these organizations, as well as sustainable management of water resources, requires knowledge of the farmers’ satisfactions. The aim of this correlational- descriptive study was to investigate effective factors on beneficiary’s satisfaction. Research tool was a researcher-made questionnaire whose validity was confirmed by experts and its reliability was approved by conducting a pilot study and calculation of Cronbach's alpha coefficient higher than 0.7 for the composite indicators. The statistical population consisted of all members of six WUAs in Sahand Dam Basin (N= 270) and, based on Krejci and Morgan sampling table, 155 were selected by using randomized stratified sampling method. Data was collected by personal interview and analyzed through software SPSS18. The results showed that 86.2 percent of the beneficiaries had a medium level of satisfaction and their satisfaction had a significant positive correlation with personal, social, and educational-information variables. Regression analysis showed that three variables, namely, social trust, households’ number, and income from the second job explained 44.3 percent of the satisfaction variance. Training courses in accordance with the principles of adult education can increase member's awareness of association, build trust among members, and increase their satisfaction.
    Keywords: Beneficiarie's satisfaction, Water User Cooperative, Effective factors
  • Hr Javani *, Am Liyaghat, Ar Hassanaghli Pages 417-429
    Reuse of treated municipal wastewater in agriculture and artificial recharge of aquifers in arid and semi-arid regions are of great interest to water resources specialists. In the use of treated wastewater for artificial recharge operations, the fate of substances added to the soil by wastewater transmission of pollutants to the aquifer depth and movement is very important, because they may cause contamination of soil and groundwater resources. In this study, an L-shaped cylindrical column, made of PVC with a diameter of 30 cm was used to simulate the vertical movement of water and its movement in the shallow groundwater layer during artificial recharge operations. Horizontal sections along the vertical length were 300 cm and 250 cm. The column was filled with a sandy loam soil and the treated wastewater of Mahdasht treatment plant located in Alborz Province was used for artificial recharge operations. During the test period, the effect of management strategy of permanent water logging for 40 days and a dry period for the removal of wastewater pollutants in the soil column were examined. Values ​of BOD5, COD, EC, coliform, fecal coliform, phosphorus and nitrate in water samples collected from the inlet and the path length were measured at one meter intervals. The results indicated the high efficiency of removing pollutants in the soil column, while the nitrate removal efficiency and EC changes were low. The values ​of BOD5, COD, EC, coliform, fecal coliform, phosphorus and nitrate in the best of cases were 96.4%, 91.8%, 15.4%, 99.3%, 99.4%, 92.4% and 17.2%, respectively. A comparison with National Guides of Iranian Environmental Protection Agency shows that the outflow of artificial recharge system can be used for irrigation of agricultural crops. However, it is to be noted that, generally, use of wastewater for irrigation of food crops is not recommended.
    Keywords: Artificial recharge, Permanent flooding, BOD5, COD, Removal of wastewater pollutants
  • H. Ramezani *, B. Ababaei Pages 431-443
    Food security, drought, environment protection, and industrial development have made efficient water resources management necessary. The concept of (virtual) water footprint (WF) has a considerable potential to help improve water resources management, especially in agriculture. In this research, WF of barley production in 15 major barley-producing provinces of Iran was estimated. WF consists of green (effective precipitation), blue (net irrigation requirements), gray (to dilute pollutants to the maximum acceptable concentration level) and white (irrigation losses) components. The results show that the average total WF in Iran’s national barley production for the period 2005-2011 is around 9172 MCM/year, of which the share of green, blue, gray and white WF were 37%, 19%, 17%, and 27 percent, respectively. Nearly 44 percent of total WF was related to the gray and white components, which is a considerable amount. Around 85 percent of the total WF in barley production is consumed in 15 major barley-producing provinces. Khorasan, Isfahan, and Fars provinces have the highest values of total WF in barley production, with 2364, 518 and 489 MCM/year, respectively. Among the 15 selected provinces, the average total WF in irrigated lands was estimated at around 3209 m3/ton with the contribution of green, blue, gray, and white components being 20%, 26%, 18%, and 36 percent, respectively. For rainfed lands, the average total WF was 2594 m3/ton with 89% and 11 percent of green and gray WF, respectively.
    Keywords: Gray water, White water, AGWAT, Water requirements