فهرست مطالب

پژوهش آب در کشاورزی - سال سی‌ام شماره 4 (زمستان 1395)

مجله پژوهش آب در کشاورزی
سال سی‌ام شماره 4 (زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/12/07
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مقاله پژوهشی
  • حمزه علی علیزاده، فریبرز عباسی صفحات 445-455
    بهینه سازی مصرف آب و کود،علاوه بر کاهش هزینه های تولید و حفظ منابع، باعث کاهش آلودگی های زیست محیطی ناشی از مصرف بی رویه این منابع می شود. در این مطالعه به منظور بهینه سازی مصرف آب و کود اوره ذرت دانه ای رقم دابل کراس 370، آزمایشی به صورت فاکتوریل با طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار طی سال های زراعی 87- 1386 و 89-1388روی جویچه های انتها باز با طول 165 متر در مزرعه 400 هکتاری موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذرکرج انجام شد. فاکتور اول شامل چهار سطح آب (W): 60%، 80%، 100%، و120% آبیاری کامل و فاکتور دوم شامل چهار سطح کود (N): شاهد بدون کود، 60%، 80% و 100% توصیه کودی به روش کود آبیاری بود. کود اوره در چهار تقسیط مساوی (قبل از کاشت، مرحله هفت برگی، مرحله ساقه رفتن و مرحله سنبله دهی) به خاک داده شد. برای انتخاب بهترین ترکیب آب و کود، ابتدا توابع تولید عملکرد، هزینه و درآمد خالص بر حسب آب و کود مصرفی در شرایط محدودیت آب و محدودیت زمین با استفاده از آزمون رگرسیون چندگانه استخراج شد. سپس با استفاده از تابع هدف حداکثر درآمد خالص سطوح بهینه آب و کود محاسبه شد. نتایج آزمون رگرسیون چندگانه در سطح پنج درصد نشان داد که بهترین رابطه بین عملکرد ذرت دانه ای و مقدار مصرف هر یک از نهاده های آب و کود تابع درجه دوم می باشد (مقدار R2=0.83 وME=15.53%). سطح بهینه کود مصرفی به عمق آب آبیاری وابسته است به طوری که با افزایش مقدار آب آبیاری، سطح بهینه کود مصرفی افزایش می یابد. نتایج بهینه سازی توابع تولید نشان داد که در شرایط محدودیت زمین، سطوح بهینه آب و کود اوره مصرفی برای دستیابی به حداکثر سود خالص به ترتیب 940 میلیمتر و 375 کیلوگرم در هکتار می باشد. لیکن در شرایط محدودیت آب، مصرف 774 میلیمتر (77 درصد آب مصرفی) و 357 کیلوگرم کود اوره در هکتار(90 درصد نیاز کودی) سطوح بهینه مصرف آب و کود می باشند.
    کلیدواژگان: تابع تولید، سطح بهینه آب، تابع درآمد
  • زهرا گلزاری، فرشید اشراقی، علی کرامت زاده صفحات 457-466
    قیمت گذاری آب یکی از مهم ترین ابزارهای اقتصادی برای مدیریت تقاضای روز افزون آب در بخش کشاورزی است. در این راستا، هدف این مطالعه، تعیین ارزش اقتصادی آب کشاورزی از دید تقاضاکنندگان با استفاده از رهیافت تابع تولید در مزارع گندم شهرستان گرگان در سال زراعی 93-1392 می باشد. در این مطالعه، برای تعیین ارزش اقتصادی آب، توابع انعطاف پذیرو انعطاف ناپذیر مورد استفاده قرار گرفت. پس از برآورد این توابع، به منظور انتخاب بهترین شکل تابع تولید گندم، از فرض های کلاسیک و آزمون های اقتصاد سنجی استفاده شد، بر اساس نتایج، تابع کاب-داگلاس به عنوان تابع تولید برتر انتخاب و ارزش اقتصادی آب معادل 5/1564 ریال به ازای هر متر مکعب برآورد گردید. همچنین قدر مطلق کشش خود قیمتی تقاضای آب برای گندم 28/1 برآورد گردید و بزرگتر از یک بودن مقدار این کشش نشان می دهد که سیاست های قیمتی می توانند عامل مهمی در کنترل مصرف غیر بهینه این نهاده با ارزش باشند.
    کلیدواژگان: قیمت سایه ای، تابع تولید، کشش خود قیمتی تقاضا، تابع کاب، داگلاس
  • حلیمه پیری، حسین انصاری، مهدی پارسا صفحات 467-482
    تنش های آبی و شوری یکی از مشکلات تولید فرآورده های کشاورزی در بسیاری از نقاط دنیا است. در این تحقیق اثر سطوح مختلف شوری (دو، پنج و هشت دسی زیمنس بر متر)، سطوح مختلف آب آبیاری (120%، 100%، 75% و50 درصد نیاز آبی گیاه) و سه مرحله برداشت بر برخی پارامترهای کمی و کیفی گیاه سورگوم علوفه ای در منطقه سیستان مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش در قالب طرح فاکتوریل اسپلیت پلات در زمان با 12 تیمار و سه تکرار در سه مرحله برداشت انجام گرفت. نتایج نشان داد با افزایش شوری و کاهش عمق آب آبیاری عملکرد و کارآیی علوفه تر و خشک کاهش می یابد اما بین تیمار آبیاری کامل 100% و 75 درصد نیاز آبی گیاه تفاوت معنی دار مشاهده نگردید. همچنین بین تیمارهای آب با شوری دو و پنج دسی زیمنس بر متر تفاوت معنی داری از نظر تولید علوفه مشاهده نشد. نتایج نشان داد که مقدار عملکرد علوفه تر و خشک در برداشت دوم بهتر از برداشت اول و سوم بود. با افزایش شوری و کاهش عمق آب آبیاری درصد پروتیئن گیاه کاهش و مقدار کربوهیدرات و پرولین افزایش یافت. بیشترین مقدار پروتئین (79/16 درصد) در برداشت دوم و شوری دو دسی زیمنس بر متر و بیشترین مقدار کربوهیدرات(79/10میلی گرم بر گرم وزن تر) و پرولین(42/0 میلی گرم بر گرم وزن تر) در برداشت سوم و با شوری هشت دسی زیمنس برمتر مشاهده شد. با افزایش شوری آب آبیاری و همچنین با گذشت زمان در طول فصل رشد، شوری نیم رخ خاک افزایش یافته و توزیع شوری در نیم رخ خاک درتیمارهای بدون تنش آبی از یکنواختی بیشتری برخوردار بود. بنابراین با توجه به نتایج به دست آمده می توان 25 درصد مصرف آب گیاه سورگوم را کاهش داد و با 75 درصد نیاز آبی گیاه و شوری پنج دسی زیمنس بر متر آبیاری انجام داد بدون آن که تاثیر معنی داری در میزان علوفه تولید شده داشته باشد و بهترین برداشت علوفه از نظر کیفیت برای مصرف دام نیز در چین دوم به دست آمد. اما با توجه به این که آزمایش در یک سال زراعی انجام گردیده است و در دراز مدت کاهش این مقدار آب و استفاده از آب شور می تواند باعث شورشدن خاک و تجمع املاح در خاک گردد، توصیه می شود، آزمایش در سال های دیگر تکرار شود و نهایتا در مورد صرفه جویی و کاهش آب تصمیم گیری گردد.
    کلیدواژگان: تنش آبی، کم آبیاری، پروتئین، پرولین، کربوهیدرات
  • محمد علی شاهرخ نیا، هدایت الله رحیمی صفحات 483-495
    گوجه فرنگی یکی از مهمترین محصولات کشاورزی استان فارس می باشد. تحقیقات قبلی نشان می دهد که میزان آب مصرفی گوجه فرنگی در سامانه های آبیاری موجود زیاد و بهره وری آب کم است. به منظور تعیین میزان آب مورد نیاز گوجه فرنگی، در این تحقیق تاثیر مقادیر مختلف آب بر عملکرد و کارایی مصرف آب سه رقم گوجه فرنگی که با سامانه آبیاری قطره ای آبیاری می شدند بررسی گردید. آزمایش در یکی از مزارع شهرستان مرودشت که بافت خاک آن نسبتا سنگین بود انجام شد. مقادیر 60%، 80%، 100% و120 درصد نیاز آبی گوجه فرنگی بر اساس روش پنمن مانتیث محاسبه و به مزرعه داده شد. یک تیمار آبیاری با مدیریت کشاورز نیز اضافه گردید. با توجه به هزینه ها و درآمدهای مزرعه، نسبت سود به هزینه و تفاوت درآمد و هزینه برآورد و بررسی های اقتصادی انجام گردید. نتایج نشان داد که با افزایش میزان آب آبیاری میزان عملکرد افزایش و کارایی مصرف آب کاهش می یابد که این تغییرات فقط بین تیمارهای 60% و 120% نیاز آبی از نظر آماری معنی دار گردید. حجم آب آبیاری مورد استفاده در تیمارهای مختلف حدود 3900 تا 7800 مترمکعب در هکتار بود. بررسی های اقتصادی نشان داد که تولید محصول گوجه فرنگی در شرایط مزرعه مورد آزمایش، با قیمت فروش محصول 2500 ریال، و ارزش آب صفر تا 6000 ریال، بترتیب دارای نسبت درآمد به هزینه 78/0 و 68/0 بوده که اقتصادی نیست. قیمت آب تاثیر زیادی بر نسبت درآمد به هزینه نداشته لیکن در صورت افزایش قیمت فروش، تولید محصول می تواند اقتصادی گردد.
    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای، کارایی مصرف آب، ارزش آب، نسبت سود به هزینه
  • مصلح الدین رضایی صفحات 497-510
    افزایش شوری آب و کاهش منابع آب های سطحی و زیرزمینی در مناطق مرکزی ایران لزوم بکارگیری مدیریت های مناسب برای جلوگیری از کاهش عملکرد گیاهان در اثر شوری را می طلبد. استفاده از خاکپوش های پلی اتیلن یکی از راهکارهای کاهش اثرات سوء شوری بر گیاهان می باشد. در این پژوهش، تاثیر ترکیب فاکتوریل چهار سطح شوری آب آبیاری دو، چهار، شش و هشت دسی زیمنس بر متر (dS m-1)و دو تیمار خاکپوش پلاستیکی شامل خاکپوش شفاف و مشکی و شاهد(بدون خاکپوش، زمین لخت)، در یک طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار بر عملکرد میوه طالبی (رقم شاه آبادی) بررسی شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر شوری آب آبیاری بر عملکرد میوه، متوسط وزن یک میوه، عملکرد یک بوته، تعداد میوه برداشتی مرغوب و نامرغوب و عملکرد میوه مرغوب و نامرغوب (در حد احتمال یک درصد) و بر تعداد میوه در بوته (در حد احتمال پنج درصد) معنی دار شد.همچنین اثر خاکپوش بر عملکرد میوه و متوسط وزن میوه در متر مربع و عملکرد یک بوته (در سطح احتمال یک درصد) و بر تعداد میوه در متر مربع و تعداد میوه در بوته (در سطح احتمال پنج درصد) معنی دار شد ولی اثر متقابل شوری در خاکپوش معنی دار نشد. عملکرد میوه در تیمارهای شوری دو، چهار، شش و هشت دسی زیمنس بر متر بترتیب برابر با12/5، 01/4، 04/3 و 94/2 کیلوگرم در متر مربع بود که در حد احتمال یک درصد معنی دار شد. اختلاف عملکرد و خصوصیات اندازه گیری شده میوه بین تیمارهای خاکپوش پلاستیکی شفاف و مشکی معنی دار نشد ولی بین خاکپوش های مشکی و شفاف معنی دار شد.عملکرد تیمار شاهد، خاکپوش مشکی و شفاف بترتیب برابر با 18/2، 47/4 و 69/4 کیلوگرم در متر مربع بود. در انتهای فصل رشد شوری اختلاف شوری خاک بین تیمارهای خاکپوش پلاستیکی با شاهد (در حد احتمال پنج درصد) معنی دار ولی بین تیمارهای خاکپوش مشکی و شفاف معنی دار نشد . عصاره اشباع خاک (ECe) در عمق 60-0 سانتیمتری خاک با افزایش شوری آب آبیاری افزایش داشت و از dS m-15/4 در شوری آب آبیاریdS m-12به dS m-111 در شوری آب آبیاریdS m-18 افزایش نشان داد. با افزایش شوری آب آبیاری اثر خاکپوش پلاستیکی بر کاهش شوری خاک بیشتر شد. رابطهYr=100- 7.1X(ECe-2.48) بین عملکرد نسبی (Yr) و ECeدر عمق 60-0 سانتمتری خاک بدست آمد، بنابراین طالبی گیاهی نسبتا حساس به شوری می باشد و استفاده از خاکپوش پلاستیکی برای کاهش تنش شوری و زود رسی میوه توصیه می گردد.
    کلیدواژگان: آب آبیاری، صیفی جات، آستانه شوری، وزن میوه، عملکرد بوته
  • مصطفی یعقوب زاده، محسن احمدی، سعید برومند نسب، سید ابوالقاسم حقایقی مقدم صفحات 511-523
    تغییر اقلیم پدیده ای تاثیرگذار بر بسیاری از فرایندهای طبیعی از جمله چرخه ی هیدرولوژی است. تبخیر-تعرق نیز به عنوان یکی از بخش های چرخه ی هیدرولوژی، دستخوش این تغییرات خواهد بود. به دلیل اهمیت تبخیر-تعرق در مدیریت منابع آب و برنامه ریزی کشاورزی، تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر تغییر اقلیم بر این فرآیند در دشت نیشابور انجام شد. بدین منظور با استفاده از مدل SWAP و اطلاعات هواشناسی و زراعی، تبخیر-تعرق برای پنج مزرعه در دشت نیشابور محاسبه شد. به منظور ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر تبخیر-تعرق واقعی گیاهان در مزارع تحت آبیاری، از مدل های اقلیمی HADCM3، ECHAM5OMو CGCM3T47 تحت سناریوهای انتشار حدی (A2 و B1) و توازنی (A1B) و در مزارع دیم از مدل HADCM3 و سناریوهای انتشار حدی (A2 و B1) در دو دوره ی 2039-2020 و 2099-2080 استفاده گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که تبخیر-تعرق مرجع روزانه در دوره 2099-2080 تحت سناریوی A2 بیشترین تفاوت را نسبت به تبخیر و تعرق دوره پایه (2011-1992) خواهد داشت. همچنین در هر سه سناریوی انتشار، مقادیر تبخیر-تعرق روزانه در دوره 2099-2080 نسبت به دوره 2039-2020 افزایش بیشتری خواهد یافت. در بین محصولات مورد تحقیق، گندم با حدود 12درصد تغییر نسبت به ذرت با 3 درصد تغییر، بیشترین تغییر تبخیر-تعرق را در دوره های آتی نسبت به دوره پایه در طی رشد نشان خواهد داد. ولی، میانگین کل تبخیر و تعرق دوره رشد ذرت (حدود 12 میلی متر بر روز) نسبت به محصولات دیگر بیشتر خواهد شد.
    کلیدواژگان: مدل SWAP، سناریو انتشار، گندم، ذرت، دشت نیشابور
  • آمنه میان آبادی، امین علیزاده، سید حسین ثنایی نژاد، بیژن قهرمان، کامران داوری صفحات 525-541
    الگوریتم سبال ابزاری است که از آن برای تخمین توزیع مکانی تبخیر- تعرق واقعی با استفاده از تصاویر ماهواره ای از جمله مودیسو لندست استفاده می شود. اگرچه تصاویر لندست دارای توان تفکیک مکانی بالاتری نسبت به تصاویر مودیس هستند (30 متر در برابر 1000 متر)، اما توان تفکیک زمانی آن ها نسبت به تصاویر مودیس کمتر است (هر 16 روز در برابر هر روز). از طرف دیگر، تصاویر هر روزه مودیس به دلیل مشکلاتی از قبیل ابرناکی ممکن است همیشه قابل استفاده نباشد و همچنین تفسیر تصاویر متعدد به شدت زمان بر است. در این مطالعه از بین تصاویر هر روزه مودیس تصاویری انتخاب شد که بتواند تغییرات ناگهانی جوی و بارش های رخداده را پایش نموده تا بتوان با کاهش زمان مورد نیاز برای تفسیر تصاویر ماهواره ای بدون از دست دادن اطلاعات مفید تصاویر، به تخمینی بهتر از تبخیر-تعرق واقعی دست یافت. با توجه به اهمیت انتخاب پیکسل های سرد و گرم و به دلیل اینکه انتخاب این پیکسل ها نیاز به مهارت زیادی دارد و زمانبر می باشد، در این مطالعه از الگوریتم انتخاب خودکار پیکسل سرد و گرم (بدون دخالت کاربر) با کمک تصاویر لندست استفاده شد. در نهایت برای تخمین تبخیر- تعرق سالانه از روی تصاویر روزانه، علاوه بر استفاده از روش درون یابی خطی بین تصاویر، از روش خطی- لگاریتمی نیز استفاده شد. تبخیر- تعرق به دست آمده از الگوریتم سبال با شرایط توصیف شده در بالا، با تبخیر- تعرق حاصل از معادله بیلان آب و خروجی مدل SWAT برای سه سال تر (1384-1383)، نرمال (1385-1384) و خشک (1387-1386) در حوضه نیشابور- رخ مقایسه شد. همچنین برای صحت سنجی نتایج از چارچوب بادیکو نیز استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، در مقایسه با مدل SWAT، روش خطی- لگاریتمی نتایج بهتری ارائه داد (RMSE، MBE و MAE برای روش خطی-لگاریتمی به ترتیب 4/20، 09/0 و 4/18 میلیمتر در سال و برای روش خطی به ترتیب 8/21، 4/2-، 8/20 میلیمتر در سال بود). نتایج همچنین نشان داد که انتخاب خودکار پیکسل سرد و گرم در الگوریتم سبال ، نتایج قابل قبولی برای تخمین تبخیر- تعرق واقعی در مقیاس زمانی سالانه و مقیاس مکانی کل حوضه به همراه دارد. اما در مقیاس های کوچکتر مکانی (واحدهای پاسخ هیدرولوژیکی) و زمانی (ماهانه) نتایج الگوریتم سبال با خروجی مدل SWAT همبستگی خوبی ندارد. نتایج همچنین گواهی داد که با وارد کردن عمق آبیاری در منحنی های بادیکو، تبخیر به دست آمده توسط الگوریتم سبال و مدل SWAT از چارچوب بادیکو تبعیت می کند.
    کلیدواژگان: بادیکو، درون یابی، لندست، مودیس
  • حیدر علی کشکولی، مینا افشاری صفحات 543-553
    این پژوهش با هدف بررسی کارایی سه نوع پوشش مصنوعی PP450 مختلف از تولیدات سه کارگاه در خوزستان برای زهکشی خاک های سه منطقه در استان شامل پروژه دهخدا، هندیجان و رامشیر (به ترتیب در مناطق شمال، جنوب و میانی استان) انجام شد. روش انجام تحقیق بصورت آزمایشگاهی، با استفاده از مدل فیزیکی نفوذسنج جریان موازی رو به بالا صورت گرفت. معیارهای اندازه گیری برای تشخیص تناسب پوشش برای خاک ها مطابق معمول عبارت بودند از دبی ثابت پایا با زمان و با افزایش گرادیان، نسبت گرادیان (GR) برای تعیین آستانه حرکت ذرات خاک و استعداد گرفتگی و همچنین هدایت هیدرولیکی خاک-پوشش بود. بر مبنای نتایج بدست آمده، پوشش شماره 1 (با منافذ ریز) از نظر هر سه معیار برای خاک پروژه دهخدا مناسب تشخیص داده شد در صورتیکه برای خاک پروژه رامشیر با همین سه معیار پوشش شماره 3 (با منافذ درشت) مناسب ترین بود و پس از آن پوشش شماره 1 قرار داشت و پوشش شماره 2 (با منافذ متوسط) برای این نوع خاک کارایی فنی کمتری داشت. برای خاک پروژه هندیجان با توجه به دو معیار دبی ثابت پایا و نسبت گرادیان به ترتیب پوشش های شماره 3 و 2 مناسب تر بودند ولی با در نظر گرفتن پایین بودن هدایت هیدرولیکی پوشش برای این نوع خاک توصیه نمی شوند. در مجموع پوشش های شماره 3 و 1 برای خاک پروژه رامشیر مناسب ترین پوشش بود و برای خاک پروژه دهخدا پوشش شماره 1 بهترین نتیجه را داد. پوشش شماره 3 با احتیاط برای خاک هندیجان توصیه می گردد هرچند نیاز به بررسی بیشتر دارد.
    کلیدواژگان: نفوذسنج، دبی خروجی، نسبت گرادیان، هدایت هیدرولیکی
  • مریم یوسفی، جابر سلطانی، محمد ابراهیم بنی حبیب، علی رحیمی خوب، عباس روزبهانی، الیاس سلطانی صفحات 555-567
    به علت فعالیت های کشاورزی گسترده در سطح دشت ها و استفاده از کودهای شیمیایی حاوی نیترات، مقادیر قابل توجهی از این یون وارد سفره های آب زیرزمینی می شود. از سوی دیگر، پساب تصفیه خانه های فاضلاب به عنوان جایگزین یا مکمل منابع آب سطحی در شبکه های آبیاری و زهکشی مورداستفاده قرار می گیرد، لذا ارائه راهکارهایی به منظور کاهش و کنترل میزان نیتروژن ورودی به خاک و سفره های آب زیرزمینی، مسئله ای مهم و حائز اهمیت است.در این پژوهش، توسعه و تدوین مدل بهینه سازی الگوی کشت با بهره برداری تلفیقی کمی- کیفی از منابع آب سطحی غیرمتعارف (پساب) و آب زیرزمینی با سه هدف حداکثرسازی سود حاصله از الگوی کشت، کاهش آبشویی نیتروژن و بهبود تغذیه آبخوان مدنظر قرارگرفت. مدل بهینه سازی سه هدفه غیرخطی، به منظور مدیریت یکپارچه کمی- کیفی منابع آب آبیاری و پساب برای هفت سناریو (تک هدفه، دو هدفه و سه هدفه) در سال آبی 92-91 در شبکه آبیاری ورامین اجرا شد. همچنین اطلاعات ورودی موردنیاز مدل از دو طریق (انجام آزمایشات منطقه ای و اخذ اطلاعات از دستگاه های مختلف) گردآوری شد. حل مدل تک هدفه با تابع هدف اول (سناریوی1: افزایش درآمدزایی)، حاکی از بهبود سود خالص منطقه به میزان 49 % نسبت به وضع موجود بود. در تابع هدف دوم (سناریوی 2: کاهش آبشویی نیتروژن)، کاهش میزان کود مصرفی به میزان 95 % و در تابع هدف سوم (سناریوی 3: افزایش تغذیه آبخوان)، افزایش تغذیه به میزان 120 % نسبت به وضع موجود حادث شد. حل مدل سه هدفه (سناریوی 7: ترکیب اهداف افزایش درآمدزایی، کاهش آبشویی نیتروژن و افزایش تغذیه آبخوان)، نشان داد که با کاهش 23 درصدی سطوح کشت، کاهش 71 درصدی از میزان کود ازته مصرفی و همچنین کاهش 13 درصدی از برداشت تلفیقی پساب و آب زیرزمینی، اهداف افزایش درآمدزایی به میزان 6%، افزایش تغذیه آبخوان به میزان 29 % و همچنین افزایش بهره وری مصرف آب به میزان 22 % محقق شد. لذا این سناریو به عنوان سناریوی برتر انتخاب شد. نتایج این پژوهش می تواند در استفاده بهینه منابع آب، افزایش درآمد کشاورزان و کاهش آبشویی نیتروژن در طرح های شبکه آبیاری مورداستفاده قرار گیرد. البته به این نکته باید توجه شود که اصولا استفاده از پسابها و فاضلابها در آبیاری محصولات خوراکی کشاورزی توصیه نمی شود.
    کلیدواژگان: آب نامتعارف، آبشویی نیتروژن، تغذیه آبخوان
  • مهدی ملک پور، حسین بابازاده، فریدون کاوه، نیازعلی ابراهیمی پاک صفحات 569-582
    بخش کشاورزی بزرگترین مصرف کننده آب شناخته شده است. با توجه به محدودیت منابع آب لازم است اصلاح بهره وری آب در این بخش صورت گرفته و مفهوم بهره وری آب در بخش کشاورزی در بین سیاستگذاران بخش آب و غذا در سطح وسیع و در حوضه آبریز دشت ها مورد توجه قرار گیرد. سنجش از دور ابزاری است که در دهه های اخیر در ارزیابی و مدیریت آب و خاک مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق نیز از این ابزار برای برآورد بهره وری آب استفاده شده است. مقادیر تبخیر و تعرق و ماده خشک تولیدی در دشت قزوین با استفاده از الگوریتم سبال و برای 5 تصویر گرفته شده از ماهواره لندست 5 محاسبه شد. نتایج اجرای الگوریتم سبال در هر پنج تصویر با داده های لایسیمتر زهکش دار موجود در منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت که مقدار ضریب تبیین (R2) آنها 9948/0 و میانگین تفاضل مطلق آنها 446/0 میلی متر بر روز به دست آمد. این نتیجه نشان از دقت مناسب روش سنجش از دور در تخمین تبخیر و تعرق در سطح دشت دارد. علاوه بر این، نتایج نشان داد که بهره وری آب در سطح دشت از 18/0 تا 35/1 کیلوگرم بر مترمکعب متغیر است. میزان بهره وری آب برای گندم در سطح دشت با تصاویر ماهواره ای لندست 5 به طور متوسط 73/0 کیلوگرم بر مترمکعب و از طریق لایسیمتر گندم، 85/0 کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمد که همدیگر را تایید می کنند.
    کلیدواژگان: تفاوت نرمال شده شاخص پوشش گیاهی، لایسیمتر، سنجش از دور
|
  • Pages 445-455
    Optimization of water and nitrogen applicationdecreases production costs, conserves resources, and reduces environmental pollution which occurs as a result of excessive use of these resources. The objective of this study was to optimize applied water and urea in corn fertigation. A field experiment was carried out in furrows, having 165m length and 0.006 m/m slope, in Karaj. The corn hybrid 370 double-cross was planted on June 2008 and 2010. The experiments were carried out according to a factorial arrangementbased on randomized complete block design with 4 replicates. Four levels (0, 60%, 80%, and 100%) of the recommended fertilizer value and four levels (60%, 80%, 100%, and 120%) of irrigation water requirement were applied. Fertilizer treatments were accomplished atfour critical stages of the growth (before cultivation, seven-leaf stage, shooting stage, and flowering stage). In this study, an analysis of crop yield production, cost and revenue functions, and profit maximization was conducted to determine the optimal water and nitrogen use. The results of multiple regression at 5% level showed that the relationship between the grain yield and the amount of each of the inputs of water and nitrogen was a quadratic function (R2=0.83 and ME=15.53%). The optimal level of urea consumption was dependent on applied water. By increasing the amount of irrigation water, the optimum level of fertilizer consumption is increased. When land is limiting, use of full irrigation (940 mm) and 375 kgurea/ha leads to maximum income. When water is limiting, the optimum amounts of applied water and urea were774 mm (77% of water requirement) and 357 kg/ha (90% of urea recommendation), respectively.
    Keywords: Production function, Optimal water, Revenue function
  • Pages 457-466
    Water pricing is one of the most important economic tools for increasing water demand management in the agricultural sector. In this regard, the purpose of this study, was to determine the economic value of agricultural water from the perspective of demand by using production function approach in wheat for Gorgan County, in 2012-13. In this study, flexible and inflexible functions were used. After estimating these functions, Cobb-Douglas function was chosen as the best production function. Water economic value calculated for wheat crop was 1564.5 Rials per cubic meter. Also, the price elasticity of demand for these products was calculated. According to the results, the absolute price elasticity of water demand for wheat was estimated at 1.28, which is larger than unity and shows that price policies can be an important factor in the control of non-optimized consumption of this valuable input.
    Keywords: Shadow price, Production function, Own, price elasticity of demand, Cobb, Douglas function
  • Pages 467-482
    Water stress and salinity are among the problems of agricultural production in many parts of the world. In this study, the effect of salinity (2, 5 and 8 dS/m), different irrigation levels (120%, 100%, 75%, and 50% of water requirement) and three harvesting times (cuttings) were investigated on some qualitative and quantitative parameters of sorghum silage in the Sistan region. The study was carried out using a factorial split plot design with 12 treatments and 3 replications. The results showed that increasing salinity and irrigation water depth decreased fresh and dry matter yield. However, no significant difference was observed between 100% and 75% crop water requirement treatments. Also, treatments with 2 and 5 dS/m salinity were not significantly different in feed production. Furthermore, the fresh and dry forage yields were higher in the second cutting than in the first and third harvesting. Decrease in irrigation water and increase in salinity decreased protein but increased carbohydrate and proline. The highest amount of protein (16.79 percent) was obtained in the second harvesting and at the salinity of 2 dS/m, while the highest amount of carbohydrates (10.79 mg/gFW) and proline (0.42 mg/gFW) belonged to the third harvesting with salinity of 8 dS/m. By increasing salinity in irrigation water and with the passage of time during the growing season, soil salinity increased and distribution of salinity in the soil profile was more uniform in the treatments that had no water stress. Thus, according to the results, 25% of the plant water consumption can be saved and irrigation with 75% of water requirement and salinity of 5 dS/m would have no significant effect on the amount of forage produced. The best forage quality for livestock consumption was obtained in the second harvesting. However, this experiment was done in one growing season and in the long time reduction in the amount of water and the use of salt water can cause soil salinization and accumulation of salts in the soil. Therefore, it is recommended that the experiment be repeated in the future, before making a final decision about reducing irrigation water.
    Keywords: Deficit irrigation, Protein, Proline, Carbohydrate, Water stress
  • Pages 483-495
    Tomato is one of the major agricultural products in Fars Province. Previous studies show that the tomato farms under current irrigation systems lose a large volume of water with low water productivity. In the present study, the irrigation requirement and the influence of different irrigation regimes on the yield and water productivity of three cultivars of tomato was studied. The farm under study was located in Marvdasht plain, with a heavy soil texture. The irrigation water was applied based on 60%, 80%, 100%, and 120 percent of Penman Montieth water requirement method, under drip irrigation system. Another treatment was considered and irrigated by the farmer management. Benefit-cost ratio and benefit-cost difference was calculated for economic analysis. Results show that the obtained yield increased with irrigation water while water productivity decreased. The irrigation volumes of water used for the treatments were about 3900 to 7800 cubic meters per hectare. However, only the differences between the treatments 60% and 120% were statistically significant. Economic evaluations showed that the tomato production was not economical with tomato price equal to 2500 Rials, while the water price varies from zero to 6000 Rials. In this situation, the benefit-cost ratios varied from 0.78 to 0.68, respectively. Increase in price of tomato could improve the benefit-cost ratio.
    Keywords: Drip irrigation, Water productivity, Water price, Benefit, Cost ratio
  • Pages 497-510
    In central region of Iran, increasing soil and water salinity and declining ground and surface water resources have increased the necessity of reducing the effect of salinity on crop yield. Utilization of plastic mulches is an effective method for reducing the salinity hazard on plant growth. In this respect, an experiment was conducted on cantaloupe using factorial combination of four irrigation water salinities of 2, 4, 6 and 8 dS m-1 and three mulch treatments including bare soil (control), transparent (TPM), and black plastic mulch (BPM). The experimental design was randomized complete block design in three replicate. The analysis of variance showed that the effects of saline irrigation water on yield, mean weight of fruit, yield of plant, yield of marketable and non-marketable fruit were highly significant (P
    Keywords: Irrigation water, Vegetable crop, Threshold salinity, Weight of fruit, Yield per plant
  • Pages 511-523
    Climate change has important impacts on most of the natural processes, including hydrological cycle. Evapotranspiration, as a part of hydrological cycle, will also undergo these changes. Due to the importance of evapotranspiration in water resources and agricultural management, this research was conducted to study climate change effect on evapotranspiration in Neyshabour plain. Evapotranspiration was calculated for five farms in Neyshabour plain using SWAP software and meteorological and agronomic data. In irrigated farms, the HADCM3, ECHAM5OM and CGCM3T47models were used to calculate crop actual evapotranspiration for 2020-2039 and 2080-2099 periods based on A2, B1 and A1B scenarios and the climate model used in rainfed farms was the HADCM3 based on A2 and B1 scenarios. The greatest calculated difference in evapotranspiration was found between the period 2080-2099 and base period (1992-2011) in the A2 scenario. Also, evapotranspiration values for the period 2080-2099 will increase compared to the period 2020-2039 in all three scenarios. Among the crops of investigate, wheat will have the greatest changes (12%) in evapotranspiration in the future periods compared to the base period, while changes of maize will be only 3%. However, the average daily evapotranspiration of maize during the growing season (about 12 mm/day) will be more than the other crops.
    Keywords: SWAP model, Emission Scenarios, Wheat, Maize, Neyshabour plain
  • Pages 525-541
    The SEBAL algorithm is used to estimate spatial distribution of actual evapotranspiration using remote sensing imageries of MODIS or Landsat. Despite having a better spatial resolution than MODIS imageries (30 m instead of 1000 m), Landsat imageries do not have an appropriate temporal resolution (every 16 days instead of daily). On the other hand, the daily imageries of MODIS can be difficult to use under cloudy condition. Additionally, it is also a time-consuming process to interpret all the imageries. In this research, we chose the appropriate imageries from MODIS to be able to monitor the sudden weather changes as well as rainfall events and to reduce the interpretation time, while keeping the important information of the daily MODIS imageries in order to obtain the better actual evapotranspiration estimates. Due to the importance of hot and cold pixel selection, whose selection needs time and proficiency, we applied the automated method of hot and cold pixel selection (without user-intervention) using Landsat imageries. To integrate evapotranspiration over time, we used linear-logarithmic interpolation method in addition to linear interpolation method. The estimated actual evapotranspiration by SEBAL was compared to the estimated actual evapotranspiration from water balance equation and SWAT model for 3 years including a wet year (2004-2005), a normal year (2005-2006) and a dry year (2007-2008) in the Neishaboor-Rokh watershed. Furthermore, we used the Budyko framework to validate the evapotranspiration estimated by SEBAL and SWAT. The results showed that in comparison to SWAT, the linear-logarithmic interpolation method performed better than the linear method to estimate evapotranspiration. For linear-logarithmic method, RMSE, MBE, and MAE were 20.4, 0.09, and 18.4 mm year-1, respectively; and for the linear method, they were 21.8, -2.4, and 20.8 mm year-1, respectively. The results also demonstrated that the SEBAL algorithm with automated cold and hot pixel selection is able to have a good estimate of actual evapotranspiration at annual time scale and watershed scale. But, the algorithm does not perform well at HRUs and monthly scale in comparison to SWAT model. Results showed that by taking irrigation into account, evaporation estimated by SEBAL and SWAT follows the Budyko framework.
    Keywords: Budyko, Interpolation, Landsat, MODIS
  • Pages 543-553
    This investigation was performed to evaluate the suitability of threeSynthetic Envelopes PP450 manufactured by three local workshops in Khouzestan for drainage purposes in three projects, namely, Dehkhoda, Hendijan, and Ramshir projects (respectively, in the north, south, and in the middle of the Khouzestan province). Experiments were performed in the laboratory using an upward flow permeameter. Recommended criteria for the evaluation of the envelopes were steady discharge with time, gradient ratio (GR) for the determination of soil particle movement and envelope clogging potential, and hydraulic conductivity of soil envelope. According to the results for all the three criteria, type 1 envelope (with tiny pores) was considered suitable for Dehkhoda project soils while for Ramshir project soils, based on the same 3 criteria, envelope 3(with macro pores) was the most suitable followed by envelope 1, while envelope 2 (with medium-sized pores) had a lower technical performance for this soil. For Hendijan project soils, envelopes 3 and 2 were partially suitable because hydraulic conductivity of soil envelope was very low. Summing up, envelope 1 and 3 are recommended for Ramshir project and envelope 1 for Dehkhoda project soils .For Hendijan project soils, envelope 3 needs further testing before making recommendation .
    Keywords: Permeameter, Discharge, Gradient ratio, Hydraulic conductivity
  • Pages 555-567
    Due to extensive agricultural activities on the plains and the use of chemical fertilizers containing nitrogen, significant amount of this element enter the aquifer. On the other hand, effluent of wastewater treatment plants is used in irrigation and drainage networks as an alternative or supplementary source of surface water. Therefore, adoption of strategies for reducing and controlling the amount of nitrogen that enters the soil and aquifer is an important issue. The aim of this research was to develop a cropping pattern optimization model by quantitative-qualitative conjunctive use of unconventional surface water (wastewater) and groundwater. The three objectives of the model were maximizing profits from cropping pattern, reducing nitrogen leaching, and improving the rate of aquifer recharge. In order to integrate management of wastewater and irrigation water resources, the nonlinear three-objective optimization model was run for 7 scenarios (one-objective, two-objectives, and three-objectives) in water year 2012-2013, for Varamin irrigation network. The input data required for the model were collected in two ways: regional testing and obtaining information from various institutions.Solving one-objective model by first objective (first scenario: improving the network’s profit) showed the 49 percent improvement in the network’s net profit. The second objective (second scenario: reducing of fertilizer consumption) showed 95% reduction of fertilizer consumption, and the third objective (third scenario: improving the aquifer recharge) showed 120% improvement in the aquifer recharge, in comparison to the current situation. Solving the three-objective model (seventh scenario: combined objectives of improving network’s net profit, reducing fertilizer consumption, and improving the aquifer recharge) showed a reduction of 23% in cultivated area, 71% in nitrogen fertilizer consumption, and 13% in conjunctive withdrawals of wastewater and groundwater. Also, these reductions increase net benefit by 6%, aquifer recharge by 29%, and water productivity by 22%. Therefore, the seventh scenario was chosen as the best scenario. The results of this research could be adopted for optimum use of water resources, increasing farmers’ benefit, and decreasing nitrogen leaching in irrigation network projects. However, it is to be noted that, generally, use of wastewater for irrigation of food crops is not recommended.
    Keywords: Aquifer recharge, Nitrogen leaching, Unconventional water
  • Pages 569-582
    The agricultural sector is known as the largest consumer of water. Due to limited water resources, water productivity needs to be enhanced in this sector. The concept of water productivity has attracted the attention of policy makers in food and water sector at large scale. Remote sensing is used in the assessment and management of soil and water resources in recent decades. In the present research, this method was used to estimate water productivity. Evapotranspiration and actual production levels of dry matter were calculated using SEBAL algorithms and five images from the Landsat 5TM satellite in Qazvin Plain. The results of SEBAL algorithm in five images and lysimeter data were compared and evaluated in the region. The coefficient of determination ( 15R2"> ) and their mean absolute difference were 0.9948 and 0.446 mm/day, respectively, which demonstrated the accuracy of remote sensing methods in estimating agricultural water productivity at the basin level. The results showed that water productivity varied from 0.18 to 1.35 in the field. The wheat water productivity values from Landsat 5TM images and lysimeter data were 0.73 and 0.85 kg/m3, respectively, which are relatively close to each other.
    Keywords: NDVI, Lysimeter, ENVI, Remote sensing