فهرست مطالب

پژوهش آب در کشاورزی - سال سی و سوم شماره 3 (پاییز 1398)
  • سال سی و سوم شماره 3 (پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/08/25
  • تعداد عناوین: 12
|
  • صابر جمالی، حسین انصاری صفحات 339-351

    به‌ منظوربررسی اثر آبیاری با روش تلفیق آب شور و آب چاه بر عملکرد و خواص رشدی و بیوشیمیایی گیاه کینوا، آزمایشی در قالب طرح کامل تصادفی با شش تیمار (آب چاه با هدایت الکتریکی 2/1 دسی‌زیمنس بر متر (شاهد)، آب شور با هدایت الکتریکی 15 دسی‌زیمنس بر متر، اختلاط 50:50 آب شور با آب چاه با هدایت الکتریکی 2/7 دسی‌زیمنس بر متر، آبیاری یک در میان با آب شور و آب چاه، آبیاری زیر سطحی آب شور، آبیاری زیر سطحی آب چاه) تحت شرایط گلخانه‌ای در دانشگاه فردوسی مشهد با سه تکرار در زمستان سال 1396 اجرا شد. نتایج نشان داد که اثر رژیم‌های مختلف آبیاری بر طول و وزن تر ریشه، کل کربوهیدرات محلول در برگ و ساقه در سطح احتمال یک درصد معنی دار بوده ولی بر وزن تر برگ و ساقه در سطح احتمال پنج درصد معنی‌دار بود. آبیاری زیر سطحی با آب شور منجر به کاهش وزن تر برگ، ساقه و ریشه؛ عملکرد دانه و وزن هزار دانه به میزان 0/14%، 1/12%، 9/47%، 5/6 % و 6/5 درصدی شد. آبیاری زیر سطحی با آب شور منجر به افزایش کربوهیدرات محلول برگ و ساقه نسبت به تیمار شاهد به میزان 3/55 % و 1/70 درصدی شد. آبیاری یک در میان با آب شور و چاه نیز منجر به کاهش وزن تر برگ، ساقه و ریشه؛ عملکرد دانه و وزن هزار دانه به میزان 8/22%، 7/23%، 1/34% ، 1/8% و 7/7 درصدی شد. نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از تیمار آب شور با شوری 15 دسی‌زیمنس بر متر در کل دوره رشد به‌ترتیب منجر به کاهش 8/20% و 0/20 درصدی عملکرد دانه و وزن هزار دانه شد. در این پژوهش تیمار آبیاری زیر سطحی با آب چاه عملکرد بیشتری داشت و تیمار بهینه بود. در صورت استفاده از آب شور تیمار آبیاری یک در میان نسبت به دیگر تیمارها توصیه می شود.

    کلیدواژگان: اختلاط آب شور وغیرشور، کینوا رقمTiticaca، آبیاری یک در میان، آبیاری زیر سطحی، کربوهیدرات محلول
  • امیرحسین ناظمی، محمد امین پرندین، علی اشرف صدرالدینی، هوشنگ قمرنیا صفحات 353-369

    برای بررسی تاثیر آبیاری موجی بر عملکرد ذرت دانه ای در منطقه اسلام آبادغرب و همچنین تعیین بهره وری آب و راندمان کاربرد آب، آزمایشی در اطراف ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی شهرستان اسلام آباد غرب انجام شد. طرح آماری مربوط به پژوهش، بلوک کامل تصادقی با چهار تیمار و در سه تکرار (بصورت تجزیه مرکب طی دو سال زراعی 1395 و 1396 بود. تیمارها نیز به روش آبیاری پیوسته(C)، روش آبیاری موجی با نسبت قطع و وصل جریان یک به 1(S1-1)، روش آبیاری موجی با نسبت قطع و وصل جریان دو به 1(S1-2) و روش آبیاری موجی با نسبت قطع و وصل جریان 3به 1 (S1-3) و در سه تکرار بود. برای کاشت از ذرت با رقم سینگل کراس 704 استفاده شد. مقایسه تیمارهای مختلف با درنظر گرفتن 8 پارامتر وزن کل بلال ها، طول بلال ، وزن دانه بلال ها، وزن هزار دانه، رطوبت و پارامترهای کیفی مقدار چربی، نشاسته و پروتئین، تجزیه واریانس (Anova) انجام شد. نتایج نشان داد در سال های 1395 و 1396، در مقایسه با آبیاری پیوسته (C)، آبیاری موجی S1-1بترتیب 8/10% و 4/10% و آبیاری موجی S1-2،  بترتیب 4/10% و 5/10% و آبیاری موجی S1-3،  بترتیب 11% و 5/10% صرفه جوئی در مصرف آب داشت. نتایج تجزیه واریانس مرکب نشان داد کلیه پارامترهای عملکرد در بین تیمارها طی سال های مختلف در سطح 5% تفاوت معنی داری نداشت.  همچنین نتایج نشان داد در خصوص بهره وری آب برای وزن کل و وزن دانه های بلال ها، تیمارهای آبیاری موجی نسبت به تیمار آبیاری پیوسته برتر بوده و در آبیاری موجی بهره وری آب بر اساس وزن کل بلال ها مقدار 69/0 کیلوگرم در مترمکعب و بر اساس وزن دانه مقدار 54/0کیلوگرم در مترمکعب بوده و بهره وری را نسبت به آبیاری پیوسته به ترتیب 07/0و 06/0 کیلوگرم در مترمکعب افزایش می دهد و این موید برتری آبیاری موجی نسبت به آبیاری پیوسته است. راندمان کاربرد آب نیز بطور متوسط برای آبیاری پیوسته 3/32 درصد و برای آبیاری موجی 36 درصد بود که نسبت به آبیاری پیوسته حدود 7/3 درصد بیشتر بود. در مجموع نتایج تحقیق نشان داد آبیاری موجی با نسبت فرکانس یک به دو روش مناسب تری برای آبیاری می باشد.

    کلیدواژگان: عملکرد بلال، رقم سینگل کراس704، صرفه جوئی، مصرف آب، آبیاری جویچه ای
  • محمد جلینی*، حمیدرضا شریفی صفحات 371-381

    این تحقیق به منظور بررسی عملکرد و بهره‌وری آب گندم در سیستم تناوب زراعی رایج (گندم- چغندرقند) منطقه سرد، در ایستگاه تحقیقات جلگه رخ مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی به اجرا درآمد. آزمایش با استفاده از کرت‌های دو بار خرد شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی و با سه تکرار طی سال‌های زراعی 1392 الی 1395 اجرا شد. تیمارها شامل روش‌های مختلف خاک‌ورزی (خاک‌ورزی متداول، کم‌خاک‌ورزی و بی‌خاک‌ورزی) در کرت‌های اصلی و مدیریت بقایای گیاهی (بدون بقایا، حفظ 30 درصد و 60 درصد بقایا) در کرت‌های فرعی و سطوح مختلف کاربرد آب آبیاری شامل50%، 75% و 100% آب مورد نیاز در کرت‌های فرعی فرعی قرار گرفتند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که روش خاک‌ورزی و مدیریت بقایا بر عملکرد و بهره‌وری مصرف آب گندم اثر معنی‌دار نداشت، ولی اثر سطوح مختلف آب آبیاری معنی دار بود (P<0.01). مقدار عملکرد در دو سطح کاربرد آب 75% و 100% به‌ترتیب 4751 و 4961 کیلوگرم در هکتار بود که با هم اختلاف معنی دار نداشتند ولی عملکرد در سطح 50 درصد آب مصرفی حدود 3574 کیلوگرم در هکتار بود که کاهش قابل توجهی داشت. میزان بهره‌وری آب در سطوح 50%، 75% و 100% آب مصرفی به‌ترتیب 062/1، 960/0 و 875/0 کیلوگرم بر متر مکعب آب به دست آمد. بیشترین میزان عملکرد از تیمار کم خاک‌ورزی با حفظ 30% بقایا و سطح آبیاری 100%  به میزان 6331 کیلوگرم در هکتار بدست آمد و بیشترین میزان بهره‌وری آب گندم از تیمار بدون خاک‌ورزی، حفظ 30% بقایا و سطح آبیاری 75% به میزان 173/1 کیلوگرم بر مترمکعب آب حاصل شد. تیمار بدون خاک ورزی، 60% بقایا و 50% آب مصرفی و تیمار خاک‌ورزی مرسوم، بدون بقایا و 50% آب مصرفی به‌ترتیب با میزان بهره‌وری آب 136/1 و 132/1 کیلوگرم بر مترمکعب آب در مقام دوم و سوم قرار گرفتند.

    کلیدواژگان: خاک ورزی متداول، بی خاک ورزی، کم خاک ورزی، آب مورد نیاز
  • علی عبدزاد گوهری*، امید صادقی پور صفحات 383-395

    کمبود آب یکی از مهمترین عوامل محیطی محدودکننده در تولید محصولات کشاورزی است. مصرف کودهای طبیعی می تواند باعث استفاده بهینه از آب در آبیاری شود. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر کم آبیاری و اسیدهیومیک بر عملکرد و کارآیی مصرف آب در لوبیا بود و به صورت کرت های خردشده بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در استان گیلان در سال 1395 انجام شد. عامل اصلی شامل آبیاری در سه سطح (دیم، 50% و 100 درصد نیاز آبی) و عامل فرعی شامل محلول پاشی اسیدهیومیک در چهار سطح (صفر، دو، چهار و شش لیتر در هکتار) بود. در تیمارهای آبیاری، بیشترین مقدار عملکرد دانه با میانگین 2610 کیلوگرم در هکتار در شرایط آبیاری کامل (100 درصد نیاز آبی) بدست آمد. در محلول پاشی اسیدهیومیک، بیشینه مقدار عملکرد دانه در سطح شش لیتر در هکتار با میانگین 2661 کیلوگرم در هکتار مشاهده شد. در اثر متقابل آبیاری و اسیدهیومیک، بیشترین مقدار عملکرد دانه در شرایط آبیاری کامل و مصرف شش لیتر در هکتار اسید هیومیک با میانگین 3547 کیلوگرم در هکتار بدست آمد. در شرایط 50 درصد نیاز آبی و با مصرف شش لیتر در هکتار اسیدهیومیک، بیشترین میزان عملکرد دانه با میانگین 3030 کیلوگرم در هکتار ثبت شد. بیشترین مقدار عملکرد دانه در شرایط دیم نیز، در مصرف چهار و شش لیتر در هکتار اسید هیومیک، به ترتیب با میانگین 1461 و 1406 کیلوگرم در هکتار حاصل شد. در تیمارهای مختلف آبیاری، بالاترین کارآیی مصرف آب با میانگین 78/1 کیلوگرم بر متر مکعب در تیمار دیم بود. تیمارهای مصرف اسید هیومیک در مقایسه با عدم کاربرد آن، اثر مثبتی بر کارآیی مصرف آب داشت، اما بین تیمارهای دو، چهار و شش لیتر در هکتار، اختلاف معنی داری در سطح یک و پنج درصد مشاهده نشد. به طور کلی، نتایج این پژوهش، حاکی از اثرات مفید مصرف اسیدهیومیک بر تنش کم آبی در کشت لوبیا در منطقه مورد مطالعه بود.

    کلیدواژگان: تنش کم آبی، صفات زراعی، محلول پاشی، نیاز آبی
  • علی شینی دشتگل*، سعید برومند نسب، عبدالعلی ناصری صفحات 397-411

    برای اطمینان از کارکرد بهینه‌ی سامانه‌های آبیاری قطره‌ای، باید به‌صورت دوره‌ای عملکرد آن‌ها را مورد ارزیابی قرار داد. این پژوهش،باهدفارزیابیفنی و هیدرولیکیسامانهآبیاریقطره ایزیرسطحی روی گیاه نیشکردرایستگاه پژوهشی موسسه تحقیقات و آموزش نیشکر خوزستان،درسال های زراعی96-1395 و 97-1396،انجامشد.بدینمنظور،چهارلترال(ابتدایی،یک سوم،دو سوموانتهایی)، انتخابو رویهرلترالچهارقسمتابتدایی،یک سوم،دو سوموانتهاییمشخصشد. سپس،به مدتسهدقیقه،حجمآبخروجیدرهرنقطهاندازه گیری و پارامترهای ارزیابی سامانه محاسبه شد.نتایج ارزیابی قطره‌چکان‌ها در آزمایشگاه نشاندادکه ضریبتغییرات ساخت (Cv)،ضریب یکنواختی (Cu)ویکنواختی پخش(Eu)، به ترتیب 15% ، 90% و 84 درصد و مقادیر توان x و ضریب k در معادله دبی- فشار به طور میانگین به‌ترتیب 043/0- و 41/2 بود. میانگین مقادیر ضریب یکنواختی (Cu)،یکنواختی پخش(Eu)، ضریب تغییرات دبی (Vqs) و ضریب یکنواختی آماری (Uqs)، طی دو فصل زراعی، به ترتیب 2/89%، 8/87%، 3/10% و 7/89 درصد بود که بر اساس این نتایج، عملکرد سامانه به طور کلی در محدوده خوب قرار می گیرد. همچنین، با اندازه گیری فشار در نقاط مختلف سامانه در اواسط فصل زراعی دوم، شاخص های ارزیابی ASAEشامل Vqs، Uqs، ضریب تغییرات فشارVhs)) و عملکرد کلی قطره چکان ها (Vpf)، به ترتیب 9%، 91%، 25% و 13 درصد بودند. به این ترتیب، سامانه‌ آبیاری مورد مطالعه از نظر عملکرد کلی قطره چکان ها و یکنواختی توزیع، در محدوده نسبتا خوب و خوب قرار گرفت.

    کلیدواژگان: یکنواختی پخش، ضریب تغییرات ساخت، شاخص های ارزیابی، عملکرد کلی قطره چکان
  • جلیل کرمان نژاد، الهام قنبری عدیوی * صفحات 413-429

    یکی از مهم ترین عوامل طراحی و استفاده از این روش آبیاری قطره ای زیرسطحی، تعیین پیاز رطوبتی تحت تاثیر بافت خاک و مشخصات قطره چکان ها می باشد. به منظور بررسی توزیع رطوبت و شوری خاک و تعیین بهترین عمق نصب لوله آبده و فاصله قطره چکان های آن، خاکی با بافت سنگین (رسی سیلتی)، در مزرعه نیشکر تحت آبیاری قطره ای زیرسطحی با یک ردیف لوله قطره‌چکان دار موردبررسی قرار گرفت. در این آزمایش از لوله های قطره چکان دار با دبی 2/1 لیتر در ساعت استفاده شد. تیمارهای آزمایشی شامل سه عمق نصب لوله آبده (15، 20، 30 سانتی‌متر) و دو فاصله قطره‌چکان ها (50 و 60 سانتی‌متر) در سه تکرار انجام‌شد. بیشترین توسعه عرضی و عمقی رطوبت به ترتیب برابر 60 (هر سمت لوله آبده) و 90 سانتی‌متر در تیمار عمق نصب لوله 20 سانتی متری مشاهده شد. نتایج نشان داد، شوری خاک در لایه 30-0 سانتی‌متری در طول دوره اندازه گیری (یک سال) روندی افزایشی و در عمق های 60-30 و 90-60 در این دوره روندی کاهشی داشته همچنین به ازای یک دوره مشخص با افزایش فاصله افقی از لوله آبده مقادیر شوری خاک افزایش داشته است. بیش ترین میزان شوری در تیمار مربوط به فاصله 50 سانتی متر بین قطره چکان ها روی لوله آبده و در نقطه ای با فاصله افقی 60 سانتی متر از لوله آبده در لایه با عمق 15 سانتی متری از سطح، معادل 13 دسی‌زیمینس بر متر بدست آمد. هم چنین به منظور تخمین رطوبت، روابطی بین فاصله از لوله و مقدار رطوبت خاک در دو جهت افقی و قائم ارائه گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که این روابط در جهت افقی و قائم عمکرد قابل قبولی دارند. درنهایت بهترین عمق نصب لوله آبده و فاصله قطره‌چکان های آن با توجه به گسترش پیاز رطوبتی و توسعه شوری در خاک به ترتیب معادل 20 و 50 سانتی‌متر به‌دست‌آمد.

    کلیدواژگان: بافت خاک، پیاز رطوبتی، لوله آبده
  • مهدی مکاری*، هادی دهقان، میثم عابدین پور صفحات 431-443

    تنش شوری و خشکی از مشکلات تولید فراورده های کشاورزی در بسیاری از نقاط دنیا و به ویژه مناطق خشک و نیمه خشک است. بر این اساس پژوهشی گلدانی به منظور بررسی اثر توامان تنش شوری و خشکی بر عملکرد و اجزای عملکرد شلغم (رقم پرپل تاپ وایت گلاب) در منطقه کاشمر اجرا شد. این مطالعه به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار شامل دو فاکتور شوری و مقدار آب آبیاری اعمال شد. چهار سطح شوری آب آبیاری شامل (آب شرب) 7/0= S1، 4= S2، 8= S3و 12= S4دسی زیمنس بر متر و سه سطح مقدار آب آبیاری شامل آبیاری کامل (100% نیاز آبی)= W1، W175%= W2و W1 50%= W3بود که در یک خاک با بافت لومی شنی اعمال شدند. نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد که شوری، کم آبیاری و اثر متقابل آن ها بر عملکرد بیولوژیک شلغم، وزن زیست توده تر اندام هوایی، وزن غده و وزن خشک برگ ها در سطح یک درصد معنی دار بود. تیمارهای W1S1و W2S1نسبت به سایر تیمارها عملکرد بیولوژیک بیش تری داشتند. در تمام سطوح شوری مشخص گردید که بین عملکرد بیولوژیک شلغم در سطوح آبیاری W1و W2تفاوت معنی داری وجود نداشت. با توجه به یافته های این پژوهش می توان گفت که حساسیت گیاه شلغم به تنش شوری بیش تر از تنش خشکی است. از طرفی نتایج این پژوهش نشان داد که بهترین سطح شوری برای رسیدن به بیشینه عملکرد بیولوژیک در گیاه شلغم همان سطح شوری S1 است. لذا بهترین تیمار قابل توصیه برای کاشت شلغم در منطقه مورد مطالعه تیمار W2S1می باشد.

    کلیدواژگان: اثر متقابل تنش شوری و خشکی، کم آبیاری، حساسیت به شوری
  • کاظم کامرانی، عباس روزبهانی*، سید مهدی هاشمی شاهدانی صفحات 445-461

    این پژوهش به بررسی تاثیر مدرنسازی شبکه تحویل و توزیع آب سطحی در کاهش برداشت از آب زیرزمینی پرداخته است. برای این منظور، علاوه بر شبیه سازی وضعیت موجود بهره برداری از کانال اصلی شبکه آبیاری رودشت در استان اصفهان، دو روش شامل بهره‌برداری دستی بهبود یافته و روش کنترل خودکار پیش‌بین توسعه داده شد و بهبود مدیریت تحویل و توزیع آب در کانال بررسی گردید. روش های مذکور تحت دو سناریوی بهره برداری، شامل دبی ورودی به کانال در شرایط نرمال و کم‌آبی، شبیه سازی شد. بهبود فرآیند تحویل و توزیع آب در کانال با استفاده از شاخص های کفایت و پایداری تحویل و توزیع آب ارزیابی شد. در ادامه تحقیق، میزان آب سطحی جایگزین شده با آب زیرزمینی، به واسطه بهبود فرآیند تحویل و توزیع آب در کانال اصلی توسط نقشه‌های مکانی شاخص کفایت و تحلیل آنها محاسبه گردید. نتایج به دست آمده در سناریوی شرایط نرمال حاکی از بهبود شاخص کفایت تحویل و توزیع آب به میزان 5%و 32% و بهبود شاخص پایداری تحویل و توزیع آب در کانال اصلی به میزان 7% و 21% به ترتیب برای روش های دستی بهبود یافته و کنترل خودکار بود. همچنین، میزان بهبود مذکور در این سناریو سبب 3% و 25% کاهش برداشت از آبخوان به ترتیب برای روش دستی بهبود یافته و خودکار شد. در سناریوی کم آبی نیز شاخص کفایت 2% و 13% و شاخص پایداری 11% و 25% بهبود را به ترتیب برای روش های دستی بهبود یافته و کنترل خودکار  نشان داد. این بهبود، اثربخشی یک درصدی برای روش دستی بهبود یافته و اثربخشی نه درصدی برای روش خودکار در سناریوی کم آبی در کاهش برداشت از آبخوان را در پی داشت. همچنین، با توجه به نقشه های مکانی شاخص کفایت، روشکنترل خودکار، مخصوصا در حالت کم آبی با توزیع یکنواخت آب بین آبگیرها قادر است که آب را به مراتب عادلانه تر بین کشاورزان تقسیم کند.

    کلیدواژگان: شاخص کفایت، شاخص پایداری، بهره برداری دستی، سامانه کنترل خودکار
  • حسین بدیع برزین، محمود هاشمی تبار*، سید مهدی حسینی صفحات 463-478

    از آن جا که بخش کشاورزی بزرگترین مصرف کننده آب است، ارائه شیوه های مدیریت منابع آب و تدوین سیاست های صحیح در این بخش به منظور افزایش بهره وری این نهاده ضروری به نظر می رسد.در مطالعه حاضر، تحلیل اقتصادی اثرات سهمیه بندی و قیمتی آب آبیاری بر الگوی کشت و مدیریت تقاضای آب در دشت سیستان با استفاده از مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت (PMP)[1]در سال زراعی 95-1394 مورد بررسی قرار گرفت. برای تحقق این هدف، در این مطالعه یک سامانه مدل‌سازی اقتصادی شامل مدل تولید محصولات کشاورزی منطقه ای (SWAP)[2] به کار رفت  و برای حل این سامانه مدل سازی از نرم افزار کاربردی GAMSنسخه 1/24 استفاده شد. نتایج نشان داد که اعمال سیاست های قیمت گذاری و سهمیه بندی آب آبیاری منجر به کاهش مجموع سطح زیرکشت محصولات منتخب و کاهش بازده ناخالص کشاورزان دشت سیستان می شود. این در حالی است که سیاست های مذکور به ترتیب منجر به صرفه جویی 594/4 تا 456/24 و 123/7 تا 484/29 میلیون مترمکعب آب مصرفی در الگوی کشت منطقه می شود. کاهش مجموع سطح زیرکشت محصولات منتخب زراعی تحت سناریوهای مختلف سیاست سهمیه بندی آب آبیاری، به خصوص محصولات با صرفه اقتصادی بالاتر مانند هندوانه، خربزه و پیاز میزان مجموع بازده ناخالص کشاورزان سیستانی از 1425694 به 1292677 میلیون ریال می رسد که کاهش میزان سود ناخالصی معادل با 17/2 تا 33/9 درصد را در الگوی زراعی منطقه به همراه دارد. بدین ترتیب اعمال سیاست سهمیه بندی آب آبیاری با توجه به صرفه جویی حدود 30 میلیون مترمکعب  آب در دسترس کشاورزان، در مقایسه با سیاست قیمت گذاری آب راهکار مناسب تری برای حفظ و صیانت از منابع آب موجود در دشت سیستان است.

    کلیدواژگان: مدیریت منابع آب، مدل SWAP، برنامه ریزی ریاضی مثبت، صرفه جویی در آب
  • مختار صالحی طبس، مصطفی یعقوب زاده*، سید رضا هاشمی، حامد منصوری، سعید قوام سعیدی صفحات 479-491

    رطوبت خاک سطحی، متغیری مهم در چرخه آبی طبیعت است که نقش مهمی در تعادل جهانی آب و انرژی به واسطه تاثیر بر فرآیندهای هیدرولوژیک،اکولوژیکوهواشناسی دارد. رطوبت خاک یک پارامتر تعیین‌کننده در بسیاری از فرآیند‌های پیچیده زیست محیطی است و نقش تعیین‌کننده‌ای در وقوع خشکسالی کشاورزی دارد. در این تحقیق، با استفاده از داده‌های برآورد شده رطوبت خاک توسط مدل SWAPو داده‌های گزارش پنجم تغییراقلیم، خشکسالی کشاورزی به‌کمک شاخص کمبود رطوبت خاک برای دوره پایه (2011-1992) و دوره آتی (2039-2020) تعیین شد. داده‌های اقلیمی به کمک شش مدل GCMو دو سناریوی انتشار RCP4.5و RCP8.5برآورد گردید و به کمک مدل LARS-WGریزمقیاس شد و وارد مدل SWAPگردید. در آخر، با استفاده از داده‌های رطوبت عمق 30 سانتی‌متری خاک مزرعه فاروب نیشابور، خشکسالی کشاورزی به‌کمک شاخص SMDIمورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تغییرات پارامترهای اقلیمی نشان داد که دمای مینیمم، ماکزیمم و بارش در دوره آتی نسبت به دوره پایه افزایش می یابد و سناریوی RCP8.5نسبت به سناریوی RCP4.5، دمای بیشتر و بارش کمتری را برآورد می کند. نتایج مقادیر SMDI برآورد شده برای دوره آتی نیز مشخص کرد که سناریویRCP4.5  نسبت به سناریوی RCP8.5 دارای مقادیر متوسط SMDIبیشتری می باشد. همچنین هر دو سناریو، رطوبت نرمال را برای دوره آتی نشان می‌دهند و میزان SMDIپیش‌بینی شده برای دوره آتی نسبت به دوره پایه بیشتر است.

    کلیدواژگان: رطوبت خاک سطحی، مدلSWAP، سناریوی انتشار RCP8.5 و RCP4.5، پارامترهای اقلیمی، دشت نیشابور
  • سعید قوام سعیدی نوقابی، حسین حمامی*، عباس خاشعی سیوکی صفحات 493-505

    آب یکی از مهم‌ترین عوامل محدودکننده توسعه کشاورزی به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک است. یکی از مهم‌ترین داده‌ها برای مدیریت آب، مقدار آب مورد نیاز گیاهان است. در این رابطه، با اندازه‌گیری ورودی‌ها و خروجی‌ها، از روش بیلان آبی به‌‌کمک لایسیمترها استفاده می‌شود. در این پژوهش، به‌‌‌منظور تعیین نیاز آبی گیاه خارمریم(Silybum marianum L.)به‌عنوان یک گیاه دارویی مهم، آزمایشی به‌مدت یک سال زراعی در دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند در سال 1397 انجام شد. در این رابطه، از شش عدد لایسیمتر وزنی استفاده شد که سه لایسیمتر به محاسبه تبخیر-تعرق پتانسیل گیاه مرجع (چمن) اختصاص یافت و در سه لایسیمتر دیگر گیاه خارمریم کشت شد. بر اساس نتایج بدست آمده، میزان تبخیر-تعرق پتانسیل و تبخیر-تعرق واقعی به‌ترتیب برابر 5/1179 و 2/920 میلی‌متر در طی 177 روز دوره رشد گیاه خارمریم برآورد شد. طول مراحل مختلف رشد گیاه شامل مراحل ابتدایی، توسعه، میانی و انتهایی به‌ترتیب برابر 22، 35، 70 و 50 روز بدست آمد. میانگین ضریب گیاهی در مراحل چهارگانه رشد گیاه به‌ترتیب برابر 34/0، 69/0، 93/0 و 77/0 حاصل شد.

    کلیدواژگان: بیلان آبی، تبخیر و تعرق گیاه مرجع، لایسیمتر وزنی، نیاز آبی
  • اکبر علیپور، کامران داوری*، محمد موسوی بایگی، محمود صبوحی صابونی، عزیر الله ایزدی صفحات 507-518

    آب‌زیرزمینی بزرگ‌ترین منبع آب‌شیرین در دسترس بر روی کره زمین بوده که در بسیاری از کشورها به دلیل اضافه برداشت در معرض خطر نابودی قرار گرفته است. تعیین الگوی کشت بهینه ای که همراه با کاهش تخصیص منابع آب منجر به کاهش درآمد کشاورزان نشود، می‌تواند راهکاری مناسب در راستای پایداری آب زیرزمینی باشد. در پژوهش حاضر روشی ارائه شده که علاوه بر پایداری آب زیرزمینی، کاهش درآمد کشاورزان به حداقل برسد. برای این منظور، ابتدا چهار سناریوی برداشت از آبخوان تعریف و با استفاده از مدل "سامانه پشتیبان تصمیم‌گیری نیشابور" برای هر سناریو، تغییرات سطح آب زیرزمینی محاسبه شد. همچنین با استفاده از پرسش نامه، بهره‌وری اقتصادی آب از 242حلقه چاه کشاورزی و برای نه محصول غالب دشت نیشابور در سال 1395 برآورد شد.برای حداقل‌سازی کاهش درآمد کشاورزان، بازتخصیص آب به محصولات مختلف و تعیین سطح زیرکشت هر کدام، بر اساس بهره‌وری اقتصادی هر محصول انجام شد. با توجه به تغییرات سطح آب و شرایط موجود، سناریوی برداشت به اندازه آب تجدیدپذیر (9/414 میلیون مترمکعب)، به عنوان سناریوی برتر گزیده شد. در صورت اجرایی شدن این سناریو، برای پایداری آب‌زیرزمینی میزان 5/227 میلیون مترمکعب از تخصیص‌ کاسته می‌شود. نتایج نشان داد، کاهش تخصیص آب منجر به کاهش 27061 هکتار سطح زیرکشت و کاهش حدود 5/83 میلیارد تومان درآمد خواهد ‌شد. برای جبران کاهش درآمد، استفاده از کشت‌های جایگزین پسته و زعفران با توجه به بالاترین بهره‌وری اقتصادی و مصرف آب کمتر پیشنهاد شد. در الگوی پیشنهادی 18000 هکتار زعفران یا 4473 هکتار پسته جایگزین کشت‌های فعلی می‌شود و جالیز و چغندرقند بیشترین درصد کاهش سطح زیرکشت را دارند.

    کلیدواژگان: بهره وری اقتصادی آب، آب تجدیدپذیر، مدل DSS، دشت نیشابور
|
  • Alternate saline, fresh water irrigation, Sub, surface irrigation, Mixture of saline, fresh water, total soluble carbohydrate, Quinoa Titicaca cultivar Pages 339-351

    In this study, six irrigation treatments including well water (1.23 dS.m-1; control treatment), saline water (15 dS.m-1), alternate saline water and freshwater, mixture of 50:50 saline and freshwater (7.2 dS.m-1), subsurface irrigation with saline water (15 dS.m-1), and subsurface irrigation with well water (1.23 dS.m-1) were evaluated on some growth parameters, yield, and biochemical characteristics of Quinoa (CV. Titicaca). The research was done based on completely randomized design including 3 replications as pot planting in the Ferdowsi University of Mashhad, in greenhouse conditions, during 2017-2018. The results showed that the effect of different irrigation regimes on total soluble carbohydrate in leaf and stem, root fresh weight, and root length was significant at 1 percent level (P<0.01), while the leaf and stem fresh weight were significant at 5 percent level (P<0.05). Subsurface irrigation with saline water decreased leaf, stem, root fresh weight; grain yield, 1000 kernel weights, total soluble carbohydrate in leaf and stem by about 14%, 12.1%, 47.9%, 6.5%, and 5.6 %, respectively. Also, total soluble carbohydrate in leaf and stem increased by about 55.3% and 70.09 %, respectively. The alternate irrigation treatment decreased leaf, stem, root fresh weight, grain yield, and 1000 kernel weight by 22.8%, 23.7%, 34.1%, 8.1%, and 7.7%, respectively. Irrigation with saline water (15 dS.m-1) during all of the growth stages decreased grain yield and 1000 kernel weights by 20.8% and 20.0 %, respectively. In this research, sub-surface irrigation treatment with freshwater was the optimum treatment with the highest yield. Thus, if saline water is used, alternate irrigation treatment is recommended.

    Keywords: Alternate saline, fresh water irrigation, Sub-surface irrigation, Mixture of saline, fresh water, total soluble carbohydrate, Quinoa Titicaca cultivar
  • Amir Hossin Nazemi, Mohammad Amin Parandin, aliashraf sadraddini, Hooshang Ghamarnia Pages 353-369

    Some experiments were performed around the Agricultural and Natural Resources Research Station of Islamabad-Gharb in order to determine The effect of surge irrigation on yield of water productivity(WP) and water use efficiency of maize in that area. The statistical design of the research was randomized complete block with 4 treatments in 3 replication, as a composite analysis in two years (2015 and 2016). The treatments were continuous irrigation method (c), surge irrigation method with 1 to 1 on and off flow ratio (S1-1), surge irrigation method with 1 to 2 on and off flow ratio (S1-2), surge irrigation method with 1 to 3 on and off flow ratio (S1-3).  Corn variety SC704 was used for planting. The results showed that in 2015 and 2016, savings in the consumption of water compared to continuous irrigation was respectively, 10.8% and 10.4% in S1-1 treatment. 10.4% and 10.5% in S1-2 and (S1-3) treatment, respectively 11% and 10.5%. Combined analysis of variance (ANOVA) showed that performance parameters had no significant difference between treatments during different years. The results indicated that the water productivity values for total yield and grain yield were higher in surge irrigation treatment than in the continuous irrigation. WP based on total corn ear weight was 0.69 kg/m3 and based on grain weight, it was 0.54 kg/m3. These values represent 0.07 and 0.06 kg/m3 higher WP compared to continuous irrigation. The average water use efficiency was 32.3% for continuous irrigation and it was 36% for surge irrigation which was 3.7% more than continuous irrigation. Generally, the results showed that surge irrigation with a cycle ratio of 1 to 2 was more suitable for irrigation.

    Keywords: Yield of ear, Corn variety SC704, Water consumption saving, Furrow irrigation
  • Mohammad Jolaini, Hamidreza Sharifi Pages 371-381

    In order to study yield and water productivity of wheat in common cropping rotation (wheat-sugar beet) in cold regions, a research was conducted in Jolge-Rokh Research Station, Khorasan Razavi Province, Iran. The experiment used split-split plots in randomized complete block design (RCBD), with three replications, and was conducted during 2013-2016. Treatments were tillage methods (conventional tillage, minimum tollage, and no tillage) in the main plots, residue management (no residue, and leaving 30% and 60% residue) in sub-plots, and irrigation water levels (50%, 75% and 100%) in sub-sub plots. Results of analysis of variance showed that various tillage methods and residue management had no significant effect on yield and water productivity, but effect of irrigation water levels was significant (P<0.01). Yield in 75% and 100% water treatments was 4751 and 4961 kg/ha, respectively, with no significant difference. However, yield at 50% water consumption was about 3574 kg/ha, which was significantly lower than the other treatments. Water productivity in 50%, 75% and 100% water use was 1.067, 0.960, and 0.875 kg/m3, respectively. The highest wheat yield (6331 kg/ha) was obtained from minimum tollage with 30% residue and 100% of water level. The highest water productivity of wheat (1.173 kg/m3) was obtained in no-tillage, 30 present residue, and 75% of water use. Water productivity of no tillage treatment+60% residue and 50% water use, and conventional tillage treatment+ no residue and 50% water use were in the second and third place with values of 1.136 and 1.132 kg/m3, respectively.

    Keywords: Conventional tillage, No tillage, Minimum tillage, Water required
  • Ali Abdzad Gohari, Omid Sadeghipour Pages 383-395

    Water scarcity is one of the most important environmental factors limiting crop production. Consumption of natural fertilizers can make optimal use of water in irrigation. The aim of this study was to investigate the effect of deficit irrigation and humic acid on yield and water use efficiency in common bean. The experiment was conducted in split plots based on randomized complete block design, with three replications in Guilan province, in 2016. The main factor was irrigation at three levels (rainfed, 50%, and 100% water requirement) and the sub factor included humic acid spraying at four levels (0, 2, 4, and 6 L.ha-1). In irrigation treatments, highest average seed yield (2610 kg.ha-1) was obtained in full irrigation conditions (100% water requirement). In the humic acid spraying applications, maximum seed yield was observed at 6 L.ha-1 with average of 2661 kg.ha-1. In interaction of irrigation and humic acid, the highest seed yield was obtained in full irrigation and 6 L ha-1 humic acid with an average of 3547 kg.ha-1. The highest seed yield (3030 kg.ha-1) was obtained in 50% water requirement and 6 L.ha-1 humic acid. The highest seed yield in rainfed conditions was obtained at 4 and 6 L.ha-1 of humic acid, with an average of 1461 and 1406 kg.ha-1, respectively. In different irrigation treatments, the highest water use efficiency was obtained with the mean of 1.78 kg.m-3 in rainfed treatment. The humic acid treatments had a positive effect on water use efficiency in comparison with the non-humic acid treatments, but there was no significant difference between treatments 2, 4, and 6 L.ha-1. Altogether, the results of this study indicate the beneficial effects of humic acid on water deficit stress in common bean cultivation in the study area.

    Keywords: Agronomic characteristics, Spraying fertilizer, Water deficit stress, Water requirement
  • ali Sheini Dashtegol, Saeed Boroomandnasab, A.Ali Naseri Pages 397-411

    To ensure optimal operation of the drip irrigation system, it should be evaluated periodically. This research was conducted to evaluate the technical and hydraulic performance of subsurface drip irrigation system in sugar cane plantation in Sugar Cane Research and Training Institute of Khuzestan during growing seasons of 2016-2017 and 2017-2018. For this study, four laterals were selected in experimental field (the first, one third, two third and the last laterals) and four sections including the first, one third, two thirds, and the last were determined on each laterals. Then, the volume of effluent water was measured for three minutes at any measurement point and the system parameters were calculated. Results of the evaluation of the drippers in the laboratory showed that the manufacture's coefficient variations (Cv), coefficient of uniformity (Cu), and distribution uniformity (Eu), coefficients were 15%, 90%, and 84 percent and the values of the exponent x and the k coefficient in the discharge-pressure equation were, respectively, -0.043 and 2.41. Means of Cu, Eu, coefficient of flow variations (Vqs), and Uqs during two growing seasons were 89.2%, 87.8%, 10.3%, and 89.7 percent, respectively. Based on these results, system performance was generally good. Also, by measuring pressure at different points of the system in the middle of the second growing season, the ASAE assessment indicators including: Vqs, Uqs,Vhs, and Vpf were 9%, 91%, 25%, and 13 percent, respectively. Thus, in terms of the overall performance of the drippers and uniformity of distribution the studied irrigation system was considered to be relatively good to good.

    Keywords: Distribution uniformity, Coefficient of variation, Manufacturer's coefficient of variation, Overall emitter performance
  • Jalil kermannezhad, Elham Ghanbari Pages 413-429

    One of the most important design factors in using subsurface drip irrigation method is determining the moisture distribution for the soil texture and the characteristics of drippers. In this study, the distribution of moisture and salinity in a heavy textured soil (silty-clay) was investigated under subsurface drip irrigation of a sugar can plantation. The results were used to determine the best installation depth for drip pipe and distance of drippers on it in two-row cane crop cultivation. The experiments were carried out at a discharge rate of 1.2 liters per hour, three depths of drip pipe (15, 20, 30 cm), and two drippers spacing (50 and 60 cm), in three replicates. The soil moisture content was between the field capacity and the permanent wilting point, with maximum moisture advance of 60 cm horizontal and 90 cm vertical from drip pipe in all treatments. During the investigation period, soil salinity in the 0-30 cm layer was increasing, while at depths of 30-60 cm and 60-90 cm, a decreasing rate was observed. Generally, soil salinity increased with distance from drip pipe. The highest soil salinity in the different (13 dS/m) treatments was related to dripper spacing of 50 cm and at a point with a horizontal distance of 60 cm from the drip pipe at a depth of 15 cm. Also, to estimate the amount of soil moisture, some relations between distance from the pipe and moisture content were developed in two directions i.e. horizontal and vertical. It was shown that these relations have acceptable results in horizontal and vertical directions. Finally, the best depth of installation of the drip pipe and its drippers spacing were obtained as 20 cm and 50 cm, respectively, by considering the expansion of the wetted bulb and the development of salinity in the soil.

    Keywords: Drip pipe, Soil texture, Wetted bulb
  • mahdi mokari, hadi dehghan, Meysam Abedinpour Pages 431-443

    The simultaneous effect of salinity and drought stress are among the major factors that limit agricultural production in many parts of the world, especially in arid and semi-arid regions. Accordingly, a greenhouse research was carried out to study the simultaneous effect of salinity and water stress on yield and yield components of turnip (Purple Top White Globe var.) in Kashmar region. The experiment was performed as factorial arrangement in completely randomized design with three replications including two factors; salinity and irrigation water volume. Treatments consisted of four levels of water salinity (S1=0.7, S2=4, S3=8 and S4=12 dS/m) and three levels of water (W1=100%, W2=75% and W3=50 percent of water requirement), which were applied in a sandy-loam soil texture. The results showed that effects of salinity and water stress and their interaction were significant on biomass, shoot wet biomass, tuber and leaf dry weight (P<0.01). W1S1 and W2S1 treatments had higher biomass than the others. In all of the salinity levels, there was no significant difference between biomass in W1 and W2 irrigation levels. Based on the results of this research it could be concluded that turnip is more sensitive to salinity stress than drought stress. In other words, the results showed that the best level of salinity to reach the maximum biomass was S1. Therefore, the best treatment recommended for turnip planting in Kashmar region is W2S1.

    Keywords: Interaction of salinity, water stress, Deficit irrigation, Sensitivity to salinity
  • Kazem Kamrani, Abass Rouzbahani, Seied Mehdy Hashemy shahdany Pages 445-461

     This study investigated the impact of improving surface water delivery and distribution systems on reducing groundwater abstraction. For this purpose, the current operational management of the Rudasht irrigation network, located in Isfahan province, was modeled and evaluated. Then, impact of two methods as the modernization alternatives, including an improved manual operation and an automatic control system by using the Model Predictive Control (MPC), was investigated. Operation of the canal system was simulated under two operating scenarios, demonstrating the operational status under the normal and water shortages conditions. Improvement of water supply and distribution process in the canal was evaluated using adequacy and dependability indicators of water distribution. In the next step, the amount of surface water replaced by groundwater was calculated by improving the process of water distribution in the main canal based on spatial analysis of the adequacy index. The results obtained from the operational simulation in the normal condition scenario showed improvement of the adequacy index by 5% and 32% and the dependability index by 7% and 21%, respectively, for the improved manual method and MPC. Moreover, the improvement in this scenario resulted in 3% and 25% reduction in the aquifer extraction, respectively, for the modernization alternatives. Operational simulation results under the water shortage scenario revealed 2% and 13% higher adequacy index, and 11% and 25% improvement in the dependability index by employing the improved manual and MPC approaches, respectively. This improvement resulted in 1% effectiveness for the improved manual method and 9% effectiveness for the MPC method in reducing aquifer abstraction under water shortage scenario. According to the spatial maps of the adequacy index obtained for the MPC method, this method can achieve more uniform and fair water delivery to farmers, especially under water shortage conditions.

    Keywords: Adequacy Index, Dependability Index, Manual Operation, MPC
  • Hossin Badibarzin, Mhamood Hashemi tabar, S.Mehdi Hossini Pages 463-478

    Since agricultural sector is the largest consumer of water, it is crucial to introduce effective policies to manage water resources in this sector. In the present study, the economic analysis of allocation and pricing of irrigation water on cropping pattern and water demand management in Sistan plain was investigated by use of a positive mathematical programming model (PMP). In this regard, an economic modeling system including a state wide agricultural production model (SWAP) was used. The GAMS software version 24.1 was used to solve the proposed modeling system. The results showed that the use of pricing and allocation policies for irrigation water led to a decrease in the total area of designated cropping products and a reduction in the farm gross margins in Sistan plain. However, the aforementioned policies resulted in savings of 4.594 to 46.256 and 7.123 to 29.484 million cubic meters of water consumed in the region as a result of applying allocation and pricing, respectively. Decrease in total area of cultivation of selected crops under different scenarios of irrigation water quotas policy, especially higher economical crops such as watermelon, melon, and onion. Total gross yield of Sistani farmers would be reduced from 1425694 to 1292677 million Rials, reducing the gross profit by 2.17% to 9.33% in the region's agricultural pattern. Thus, applying the policy of water allocation could save about 30 million cubic meters of water available to farmers. Compared to pricing policy, the use of water allocation policy is recommended due to its superior effect on preserving water resources in the Sistan plain.

    Keywords: Sustainable water resources management, SWAP Model, Positive mathematical programming, Water saving
  • mokhtar Salehi Tabas, Mostafa Yaghoubzadeh, Reza Hashemi, Hamed Mansori, Saeed ghavamsaeedi Pages 479-491

    Moisture content of surface soil is an important variable in nature's water cycle, which plays an important role in the global equilibrium of water and energy due to its impact on hydrological, ecological, and meteorological processes. Soil moisture is a determining factor in many complex environmental processes and plays a determinative role in the occurrence of agricultural drought. In this study, based on estimated soil moisture data by SWAP model and data of the IPCC Fifth Assessment Report, agricultural drought was determined by the use of soil moisture deficit index for the future period. The climatic data was estimated using six GCM models and two RCP4.5 and RCP8.5 emissions scenarios, and downscaled by LARS-WG model, and was entered into the SWAP model. Finally, by using soil moisture data of 30 cm depth, agricultural drought was evaluated using SMDI index. The results of climate parameter changes showed that the minimum and maximum temperatures and rainfall in the future period would increase compared to the base period and RCP8.5 scenario estimated higher temperatures and less rainfall than RCP4.5 scenario. Results of estimated SMDI values for the future period showed that RCP4.5 scenario has a higher average of SMDI amount than RCP8.5 scenario. Also, both scenarios show the normal moisture amount for future period and the predicted SMDI amount for the future period is higher than the base period.
     

    Keywords: Surface soil moisture, SWAP model, RCP8.5, RCP4.5 emissions scenarios, Climatic parameters, Neyshabour plain
  • Saeed Ghavam, Hossin Homami, Abbas Khashei Pages 493-505

    Water is one of the most important factors that limit agricultural development, especially in arid and semiarid regions around the world. One of the important data for water management is the amount of water requirement of different plants. In this regard, by measuring water input and output in lysimeters and using water balance equation, crop water use is determined. In this study, to determine crop coefficients of Milk thistle, as a valuable medicinal herb, a 1-year lysimetric experiment was conducted in Faculty of Agriculture, Birjand University, during the growing season of 2018. To conduct this project, six weighing lysimeters were used. To determine potential evapotranspiration as a reference crop, grass was grown in three lysimeters and, in three other lysimeters, Milk thistle (Silybum marianum L.) was planted. Based on the results, the reference crop evapotranspiration and actual evapotranspiration of the plant were equal to, respectively, 1179.5 and 920.2 mm, during the growing period of 177 days. The length of different stages of plant growth, including the initial, development, middle, and end stages was 22, 35, 70, and 50 days, respectively. Finally, based on the FAO method, the crop coefficient (KC) curve was drawn and the average of crop coefficient at each of four stages of plant growth was determined as 0.34, 0.69, 0.93, and 0.77, respectively.

    Keywords: Reference crop evapotranspiration, Water Balance, Water Requirement, Weighing Lysimeter
  • Akbar Alipoor, Kamran Davari, Mohammad Mousavi Baygi, Mahmoud Sabuhi, Aziz Izady Pages 507-518

    Groundwater is the largest source of freshwater available on Earth, which has been threatened with extinction in many countries due to overdraft. Determining the optimal cropping pattern along with a reduction in water resources allocation that does not lead to a reduction in farmers' income can be an appropriate strategy for groundwater sustainability. In the present study, a method has been proposed that, in addition to the sustainability of groundwater, minimizes farmers' loss of income. For this purpose, four groundwater use scenarios were first defined and groundwater level changes were calculated for each scenario using Neyshabur Decision Support System model. Also, economic productivity of water was estimated using a questionnaire for 242 agricultural wells and 9 dominant plants in Neyshabur plain, in 2016. To minimize farmers' income reduction, water was reallocated to different crops and the areas of cultivation were determined based on the ratio of economic productivity percentages of each crop. Due to changes in groundwater level and existing conditions, the scenario in which groundwater use was set equal to renewable water (414.9 M.m3) was selected as the best scenario. Implementation of this scenario would reduce the allocation of 227.5 M.m3 for groundwater sustainability. The results showed that the reduction of water allocation would result in a decrease of 27061 hectares of cultivated land area and a decrease of about 83.5 billion Tooman (local currency) in revenue. In order to compensate for the decrease in income, alternative crops of pistachio and saffron were suggested due to their higher economic efficiency and lower water consumption. In the proposed pattern, 18,000 hectares of saffron or 4473 hectares of pistachio replace the current crops that have the highest percentage of cultivated land in summer vegetables and sugar beet.

    Keywords: DSS model, Neyshabour Plain, Economic productivity of water, Renewable water