برنامه جامع مديريت آب و نيتروژن براي محصولات گندم و جو باهدف افزايش بهره‌وري آب و كود دراستان اصفهان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي آب

دكتري

شرايط اقليمي استان اصفهان، كيفيت آب، بافت و مواد آلي خاك، انرژي خورشيدي، توپوگرافي، ارتفاع از سطح دريا و غيره از غرب تا شرق بسيار متفاوت است. كه سبب مي¬شود در مناطق مختلف استان عملكرد گندم و جو پاييزه يكسان نباشد؛ بنابراين ضرورت دارد، از زمان كشت و نوع مديريت آب و كود نيتروژن براي افزايش توليد و كاهش آب مصرفي اطلاع داشت. در مناطق غرب و شمال غرب استان به دليل استفاده بي‌رويه از كودهاي نيتروژن و عدم تطبيق كود مصرفي با نياز گياه در طي دوره رشد، آبياري نامناسب و عدم توجه به تأثير الگوهاي بارش بر تلفات كود نيتروژن، منابع آبي آلوده شده‌اند. تمركز اصلي اين پژوهش بر روي مديريت جامع آب و كود در مناطق بالادست حوضه زاينده‌رود است. بااين‌حال براي جامع‌تر و كاربردي‌تر شدن پژوهش به بررسي پتانسيل توليد گندم و جو در سطح حوضه زاينده‌رود نيز پرداخته شد. تيمارهاي آزمايشي گندم رقم پيشگام و جو رقم نصرت شامل سه سطح نيتروژن: kg ha-150 (N1)، kg ha-1100 (N2) و kg ha-1200 (N3) و همچنين دو سطح آبياري، كم آبياري (I1) و آبياري كامل در سايت آزمايشي در قالب طرح كاملاً تصادفي پياده‌سازي شد. به‌وسيله داده‌هاي سايت آزمايشي به همراه اطلاعات برداشت شده از پنج مزرعه نمونه گندم و سه مزرعه نمونه جو طي سه فصل زراعي 96-95، 97-96 و 98-97 مدل‌هاي CERES-Wheat و CERES-Barley واسنجي و ارزيابي شدند. براي بررسي تأثير الگوهاي بارش بر مديريت كود نيتروژن در بالادست مدل‌هاي واسنجي شده براي 25 سناريوي مختلف كود شامل پنج سطح مختلف نيتروژن (50-250 كيلوگرم در هكتار) و پنج الگوي تقسيط نيتروژن و داده‌هاي هواشناسي سال‌هاي 1992 تا 2020 اجرا شد. نتايج مدل، شامل: عملكرد (Y)، بهره‌وري آب (WP)، بهره‌وري آب آبياري (IWP)، باقيمانده نيتروژن در خاك (NR)، آبشويي نيتروژن (NL)، راندمان استفاده از نيتروژن در دسترس (ANUE)، راندمان جذب نيتروژن (NAE) و راندمان استفاده از نيتروژن (NUE)، بر اساس شاخص شدت خشكسالي پالمر (PDSI) به چهار گروه مجزا طبقه‌بندي شدند. PDSI: A در تمام فصل زراعي مثبت، :B PDSI در تمام فصل منفي، گروه C: شش ماه اول مثبت و شش ماه دوم منفي و گروه D: شش ماه اول منفي و شش ماه دوم مثبت. شاخص‌ها به روش تجزيه‌وتحليل مؤلفه اصلي (PCA) مورد بررسي قرار گرفتند و بر اساس آن سناريو بهينه انتخاب شد. همچنين براي تعيين بهترين تاريخ كاشت و پتانسيل عملكرد در بالادست حوضه زاينده‌رود از ضرايب واسنجي شده و در سطح حوضه از ضرايب ژنتيكي تحقيقات گذشته و با استفاده از داده‌هاي روزانه هواشناسي بلندمدت 10 ايستگاه سينوپتيك و 63 پروفيل خاك در سطح حوضه استفاده شد. كم آبياري در نواحي بالادست حوضه زاينده‌رود بهره‌وري آب آبياري براي گندم و جو را به ترتيب 55 و 83 درصد افزايش داد. استفاده از 100 كيلوگرم كود نيتروژن در هكتار به‌جاي 200 كيلوگرم بر هكتار رايج در اين مناطق عملكرد گندم و جو را به ترتيب 11/7 و 14/5 درصد كاهش داد. در مقابل، تلفات نيتروژن به ترتيب به ميزان 56/6 و 66/1 درصد كاهش يافت. به‌طوركلي مصرف كود نيتروژن به ميزان 150 كيلوگرم در هكتار در بالادست حوضه رودخانه زاينده‌رود هم از نظر افزايش عملكرد و هم حفظ محيط‌زيست به‌عنوان يك مقدار بهينه توصيه مي‌شود. بااين‌حال، مناسب‌ترين الگوي تقسيط نيتروژن به PDSI هر فصل زراعي و ظرفيت نگهداشت آب در خاك (AWC) بستگي دارد. بر اساس نتايج، تاريخ كاشت مناسب براي كشت گندم و جو در مناطق فريدن، فريدونشهر و چادگان 26 شهريور تا 15 مهر، خوانسار و تيران 26 شهريور تا 25 مهر، گلپايگان پنجم مهرماه تا پنجم آبان، لنجانات، نجف‌آباد، كبوتر آباد و ورزنه 15 مهر تا 25 آبان‌ماه مي‌باشد. در شرايط بدون محدوديت، متوسط پتانسيل توليد گندم و جو در سطح حوضه به ترتيب 443±11914 و 510±7834 كيلوگرم بر هكتار و پتانسيل WP به ترتيب 0/11±1/73و 0/1±1/51 كيلوگرم بر متر مكعب به دست آمد. IWP گندم و جو به ترتيب براي مناطق غرب (چادگان، فريدن و فريدونشهر) 16/3 و 13/3 درصد بيشتر از مناطق شرق (ورزنه، كبوتر آباد و لنجانات) بود. در صورت درنظرگرفتن محدوديت شوري منابع آب شاخص‌هاي عملكرد و بهره‌وري براي مناطق غرب و مياني حوضه به دليل كيفيت مناسب آب‌وخاك تغيير نمي‌كند. بااين‌حال به طور متوسط در مناطق شرق حوضه 27/49 و 13/45 درصد كاهش عملكرد به ترتيب در گندم و جو رخ خواهد داد. همچنين كاهش IWP براي گندم و جو به ترتيب به ميزان 74/34 و 66/20 درصد مي‌تواند رخ دهد. سهم آب سبز در توليد دو محصول گندم و جو براي شمال غرب استان، غرب، ميانه و شرق حوضه زاينده‌رود به ترتيب 41/29، 42/06، 26/21 و 15/03 درصد خواهد بود.

225397

آبياري و زهكشي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان