ارزیابی و پهنه‏بندی کارآیی مصرف آب در استان خراسان رضوی

بوم شناسی کشاورزی

مقاله 5، دوره 14، شماره 1 - شماره پیاپی 51، فروردین 1401، صفحه 69-94   

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jag.v1i1.61172

نویسندگان

علیرضا کوچکی¹؛ مهدی نصیری محلاتی²؛ سارا اسدی^{* 1}؛ حسین زارع³

¹گروه اگروتکنولوژی، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

²گروه اگروتکنولوژی، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد،مشهد، ایران.

³گروه اگروتکنولوژی، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

چکیده

کشاورزی در استان خراسان رضوی مانند دیگر استان‏های خشک و نیمه خشک عمدتاً متکی به منابع زیرزمینی می‏باشد. یکی از روش‏هایی که باعث بهبود مدیریت بهره‏برداری آب و در نهایت، افزایش راندمان مصرف آب می‏شود، برآورد دقیق تبخیر و تعرق یا تخمین میزان آب مصرفی و نهایتاً کارآیی مصرف آب گیاهان می‏باشد. در این مطالعه، کارآیی مصرف آب بر اساس نیاز آبی محصولات کشاورزی استان خراسان رضوی، برای شهرستان‏های (تربت حیدریه، تربت جام، چناران، سبزوار، قوچان، کاشمر، گناباد، مشهد و نیشابور) در طول یک دوره 26 ساله از سال 1362 تا 1388 محاسبه شد. نیاز آبی گیاهان زارعی (گندم، جو، پیاز، چغندرقند، سیب زمینی، گوجه‌فرنگی، خیار و هندوانه) از ضرب تبخیر و تعرق روزانه گیاه مرجع با استفاده از معادله بلانی-کریدل در ضریب گیاهی به‏دست آمد. همچنین تأثیر افزایش دما بر روند تغییرات کارآیی مصرف آب چهار گیاه گندم، چغندرقند، گوجه‌فرنگی و یونجه بررسی شد. برازش منحنی و ترسیم لایه مرزی با احتمال 95 درصد اطمینان بالا و پایین به‌منظور تعیین میزان تغییرات عملکرد و کارآیی مصرف گیاهان زراعی نسبت به تغییرات نیاز آبی گیاه انجام شد. عملکرد محصولات با توجه به منحنی به سه سطح مدیریتی تقسیم شد. منحنی‌حد بالایی (مدیریت بالا) و حد پایین (مدیریت ضعیف) در نظر گرفته شد. روند تغییرات کارآیی مصرف آب گندم و جو در طول مدت مطالعه مشابه هم بود. بالاترین میانگین کارآیی مصرف آب گندم در تربت جام و چناران (59/0 و 53/0 کیلوگرم بر مترمکعب) مشاهده شد. کارآیی مصرف آب چغندرقند در چناران و تربت حیدریه (12/3 و 08/3 کیلوگرم بر مترمکعب) بیشترین انحراف را با میانگین استان (68/2 کیلوگرم بر مترمکعب) نشان داد. بیشترین کارآیی مصرف سیب‌زمینی در تربت جام (05/4 کیلوگرم بر مترمکعب) و پیاز و گوجه‏فرنگی (9/4 و 7/ 4 کیلوگرم بر مترمکعب) در چناران مشاهده شد. کارآیی مصرف آب هندوانه در دو شهر مشهد و نیشابور و کارآیی مصرف خیار در مشهد نسبت به میانگین استان (به‌ترتیب 18/2 و 42/5 کیلوگرم بر مترمکعب) بیشتر بود. کمترین کارآیی مصرف آب خیار به‌میزان 28/4 کیلوگرم بر مترمکعب نیز در تربت‏جام مشاهده شد. کاشمر، گناباد و سبزوار شهرهایی بودند که برای اکثر محصولات کارآیی مصرف آب کمی داشتند، احتمالاً این امر به‌دلیل دمای بالای هوا در طول فصل رشد محصولات و افزایش نیاز آبی گیاه می‏باشد. کارآیی مصرف آب اکثر محصولات در بین سال‏های 65 تا 75 دارای نوسانات زیادی بودند و روند قابل ملاحظه‏ای در این سال‏ها نداشتند، امّا در سال‏های بعد کارآیی مصرف آب محصولات به یک تعادل نسبی رسید و به‏طور میانگین با شیبی ملایم در حال افزایش بود. با افزایش یک درجه دما در طول دوره رشد گیاهان، اختلاف ناچیزی در کارآیی مصرف آب و عملکرد گیاهان استان در هر سه مدل مدیریت (مدیریت‏های مزرعه در سطح بالا، متوسط و ضعیف) مشاهده شد. افزایش سه درجه سانتی‌گراد دما تأثیر ناچیزی در مدل مدیریتی در سطح بالا شد، درحالی‌که باعث کاهش چشم‏گیری در کارآیی مصرف آب مدل متوسط و ضعیف شد. یونجه به‌عنوان حساس‏ترین گیاه به افزایش دما و چقندرقند به‌عنوان مقاومت‌ترین گیاه شناخته شد. نتایج این تحقیق نشان داد که افزایش دما باعث افزایش خلأ کارآیی مصرف آب می‌شود و مدیریت زراعی تأثیر مهم‌تری در کاهش خلا کارآیی مصرف آب در آینده خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

آزمون من- کندال؛ روش بلانی-کریدل؛ عملکرد محصولات زراعی؛ نیاز آبی

مراجع

Abdollahi, F., Jafari, L., and Asadi, S., 2021. Comparison of water Requirement of Tomato (Solanum lycopersicum L.) Fields of Hormozgan Province with other Southern Regions of Iran Using Time Series Analysis. Journal of Agroecology 12(4): 685-702. (In Persian with English Summary)

Absalan, N., Karim, M., Haidari, N., Dehghan, A., Abbasi F., and Rahimian, D.A., 2010. Determine and assess the efficiency of water use in the saline lands of Karkhe catchment area. Research Report No. 1267/89. Research Institute of Agricultural Engineering. (In Persian with English Summary)

Akbar Nodehi, D., Azizi Zohan A.A., and Rezaie Sokht Abndani, R., 2013. Investigate the relationship between water consumption and yield of tomato in Mazandaran. Water Research in Agriculture. 27(4): 503-512.

Alizadeh, A., Kamali, Gh.A., Khanjani, M.J., and Rahnavard, M.R. 2004. Evaluation of the accuracy of empirical method of estimating reference evapotranspirationq. Uarterly Geographical Research 19(2): 97-105.

Amirkhani, S., and Chizari, M. 2010. Factors influencing drought management in Varamin Township. Third Congress of Agricultural Extension and Natural Resources, Mashhad, Iran March 2010, p. 107–118. (In Persian with English Summary)

Araus, J.L., Slafer, G.A., Reynolds, M.P., and Royo, C., 2002. Plant breeding and drought in C₃ cereals: What should we breed for? Annals of Botany. 89: 925-940.

Asadi, S., Bannayan, M., and Monti, A., 2019. The association of crop production and precipitation; a comparison of two methodologies. Arid Land Research and Management 33(2), 155-176.

Bannayan, M., Asadi, S., Nouri, M., and Yaghoubi, F., 2020. Time trend analysis of some agroclimatic variables during the last half century over Iran. Theoretical and Applied Climatology 140(3), 839-857.

Bhojaraja, B.E., Hegde, G., Pruthviraj, U., Shetty, A., and Nagaraj M.K., 2015. Mapping agewise discrimination of arecanut crop water requirement using Hyperspectral Remote Sensing. Aquatic Procedia 4: 1437-1444.

Boyer, J.S. 1992. Plant productivity and environment. Science 218: 443-448.

Brouder, S.M., and Volenec, J.J., 2008. Impact of climate change on crop nutrient and water use efficiencies. Physiol. Plant. 133(4): 705–724.

Casanova, D., Goudriaan, J., Bouma, J., and Epema, G.F., 1999. Yield gap analysis in relation to soil properties in direct-seeded flooded rice. Geoderma 91: 191–216.

Dehghani, M., Aghdaie, M., and Maman Posh, A., 2005. Effect of irrigation on yield and water use efficiency and irrigation of Alfafa. Iranian Soil Science Congress 9^th. SSCI09_442. (In Persian with English Summary)

Ehsani, D., and Khalidi, H., 2003. Water productivity in agriculture. National Committee on Irrigation and Drainage. 82: 109-109. (In Persian with English Summary)

Entz, M.H., and Fowler, D.B., 1990. Differential agronomic responses of winter wheat cultivars to preanthesis environmental stress. Crop Science 30: 1119-1123.

FAO Irrigation and Drainage Paper. Crop Evapotranspiration. 2006. No. 56.

Faramarz pPour, A., Delshad, M., and Parsi Nejad, M., 2012. An evaluation of growth, yield and water use efficiency of greenhouse cucumber production at different soil moisture circumstances using tensiometer as moisture measuring instrument. Iranian Journal of Horticultural Science 43(3): 285-292.

Faramarzi, M., Yang, H., Schulin, R., and Abbaspour, K., 2010. Modeling wheat yield and crop water productivity in Iran: Implications of agricultural water management for wheat production. Agricultural Water Management 97(11): 1861-1875.

Ghaemi, M., and Seyadat, H., 1994. Final report project to study the effect of different moisture regimes in cotton fiber yield. Publication No. 963 Research Institute of Soil and Water.

Ghosh, P.K., Manna, M.C., Bandyopadhyay, K.K., Ajay, Tripathi, A.K., Wanjari, R.H., Hati, K.M., Misra, A.K., Acharya, C.L., and Subba Rao. A., 2006. Interspecific interaction and nutrient use in soybean/sorghum intercropping system. Agronomy Journal 98: 1097-1108.

Gilbert, N. 2012. Water under pressure, Nature 483: 256–257.

Haghayeghi Moghadam, S.A., Alizadeh, A., Ahmadi, M., Bannayan, M., and Ansari, H., 2015. Effect of irrigation on water use efficiency of sugar beet fall in Mashhad. Journal of Agricultural Engineering Research 16(3): 15-30.

Heidari, N., and Haghayeghi Moghadam, S.A., 2001.The main products of irrigation water use efficiency in different areas. Report to the Department of Agriculture, Ministry of Agriculture. Research Institute of Agricultural Engineering. Karaj.

Heydari, N. 2011. Determination and evaluation of water use efficiency of some major crops under farmers management in Iran. Journal of Water and Irrigation Management. 1(2): 43.57.

Hydari Pour, R., Nassiri Mahallati, M., Koochaki, A., and Ahmad Feiz Abadi, A., 2014. Effects of water and nitrogen use efficiency and water productivity in corn (Zea mays L.) and sesame (Sesamum indicum L.), sugar beet (Beta vulgaris L.). Journal of Agroecology 6(2): 187-198.

Izadi, A. 2001. The effect of fractions of water on yield and yield components of two cotton cultivars introduced in hand. M.Sc. Thesis Ferdowsi University of Mashhad.

Jolaini, M. 2011. Investigation the effect of different water and plastic mulch levels on yield and water use efficiency of tomato in surface and subsurface drip irrigation method. Journal of Water and Soil 25(5): 1025-1023.

Kafi, M., and Mahdavi Damghani, M. 2001. Biological Seed and -Crop Production. Jahad-e Daneshgahi Mashhad Publications.

Kendall, M.G., 1962. Rank Correlation Methods. Hafner Publishing Company: New York.

Keshavarz, A., and Sadegh Zadeh, K., 2000. Water management in agriculture, Agricultural Engineering Research Institute. Publication No. 3.

Khorramian, M., 2014. Effect of Tape Irrigation levels on yield and quality of tomato in north of Khuzestan Province. Journal Management System. 38(2): 161-170.

Khorramian, M., Shoushi Dezfouli, A.A., and Asareh, A., 2012. Investigation the effect of gun sprinkle irrigation on forage yield and water use efficiency of alfalfa in Khuzestan. Crop Physiology Journal 4 (15): 87-97.

Kizer, M. 2002. Alfalfa Irrigation. Oklahama Cooperative Extension Service, E. 826. Chapter 6.

Li, Y.L., Cui, J.Y., Zhang, T.H., and Zhao, H.L., 2003. Measurement of evapotranspiration of irrigated spring wheatand maize in a semiarid region of North China. Agricultural Water Management 61:1-12.

Mann, H.B., 1945. Non parametric tests again trend. Econometrica 13: 245–259.

Mohammadi, M., Liaghat, A., and Molavi, H., 2010. Optimization of water use and determination of tomato sensitivity coefficients under combined salinity and drought stress in Karaj. Journal of Water and Soil. 24(3): 583-592.

Momeni, R., Behbahani, S.M.R., Nazary Far, M.H., and Azadegan, B., 2008. Zoning water productivity of wheat cropping system model in various water courses (Case study Karkhe catchment area). Iranian Journal of Irrigation and Drainage 2(1): 63-76. (In Persian with English Summary)

Montazar, A., and Kosari, H., 2007. Water productivity analysis of some irrigated crops in Iran. Proceeding of the international conference of water saving in Mediterranean agriculture and future needs. Valenzano (Italy). Series B. Etudes et Recherches, 56(1): 109-120. (In Persian)

Najafi Alishah, F., Golchin, A., and Mohebbi, M., 2013. The impact of superabsorbent and irrigation on yield, water use efficiency and growth indices Greenhouse cucumbers. Journal of Science and Technology of Greenhouse Culture 15: 1-14.

Nazemosadat, M.J., 2010. Winter drought in Iran: association with ENSO. Drought Netw. News 13, 1.

Nyshaboury, M., and Sadeghi, S., 2003. Evaluation of different methods of irrigation schedule based on alfalfa yield and water use efficiency. Journal of Agricultural Science 13(2): 77-88.

Onoz, B., and Bayazit, M., 2003. The power of statistical tests for trend detection. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences 27: 247–251.

Oweis, S., Zhang, H., and Pala, M., 2000. Water use efficiency of rainfed and irrigated bread wheat in a Mediterranean environment. Agronomy Journal 92: 231–238.

Oweis, T., and Hachum, A., 2009. Supplemental irrigation for improved rainfed agriculture in WANA region. In: Wani, S.P., Rockstrom, J., Oweis, T. (Eds.). Rainfed Agriculture: Unlocking the Potential. Comprehensive Assessment of Water Management in Agriculture Series 7, CABI, London, UK, pp. 182-196.

Raei Jadidi, M., Homayounifar, M., Sabuhi Sabuni, M., and Kheradmand, V., 2010. Determination of energy use efficiency and productivity in tomato production. Agricultural Economics and Development 24(3): 363-370.

Rahimi, M.M., Delshad, M., liyaghat, A., and Rahmatian, A., 2014. Improving water/fertilizer use efficiency of hydroponically cultured greenhouse tomato by partial root zone drying, deficit irrigation and hydrogel amendment. Iranian Journal of Horticultural Science 45(2): 175-184. (In Persian with English Summary)

Sadeghi, B. 2012. Effect of corm weight on saffron flowering. Proceedings of the 4^th International Saffron Symposium. Keshmir. Iran.

Sadras, V.O., and Angus, J.F., 2006. Benchmarking water use efficiency of rainfed wheat crops in dry mega-environments. Australian Journal of Agricultural Research 57: 847–856.

Shaozhong, K., Shi, W., and Zhang, J., 2000. An improved water-use efficiency for maize grown under regulated deficit irrigation. Field Crop Research 67: 207-214.

Wood, M., Pibean, C.A.M. Neill, M.C., and Harries, H., 1997. Nitrogen cycling in a dry- land cereal-legume rotation system. Pages: 71-78. In: J. Ryan (Ed.). Accomplishments and future challenges in dryland soil fertility research in the Mediterranean area. ICARDA. Aleppo. Syria.

Yea, Q., Yang, X., Dai, S., Chen, G., Lie, Y. and Zhang, C., 2015. Effects of climate change on suitable rice cropping areas, croppingsystems and crop water requirements in southern China. Agricultural Water Management 159: 35-44.

 Zwart, S.J., and Bastiaansen, W.G.M., 2004. Review of measured crop water productivity values for irrigated wheat, rice, cotton and maize. Agricultural Water Management 69(2): 115-133.