بخشی از مقاله
ارزيابي عملکرد مدل saltmed در مزارع تحت آبياري و زهکشي استان
خوزستان
چکيده :
مديريت آبياري در زمينهاي تحت کشت احتياج به ابزاري براي پيش بيني تغييرات شوري در خاک دارد. در نظر اول مدل saltmed در چنين شرايطي ميتواند کاربرد داشته باشد. بازبيني چنين مدلي با ديتاهاي واقعي امري ضروري است . در اين مقاله از داده ها و گزارشات آبياري و آب و هوايي و پروفيل هاي شوري بعد از آبياري و توليد نيشکر براي بازبيني saltmed در دو کشت و صنعت فارابي و امير کبير در جنوب غربي ايران ، استان خوزستان استفاده شده است .
علت انتخاب اين دو کشت و صنعت داشتن مشخصات خاکشناسي متفاوت است . براي بازبيني، نمونه هايي از اعماق
٣٠-٠، ٦٠-٣٠ و ٩٠-٦٠ سانتيمتر از خاک سطحي جمع آوري شده و ECe اندازه گيري شد تا مقايسه اي بين ديتاهاي شبيه سازي شده و ديتاهاي واقعي صورت گيرد.
با ارزيابي saltmed در کشت و صنعت هاي ياد شده مي توانيم توانايي پيش بيني saltmed را در هر يک آنها با هم قياس کنيم .
تمام نتايج اين تحقيق نشان مي دهد که مدل saltmed به طور موفقيت آميزي مي تواند ابزاري مناسب براي مديريت آبياري و زهکشي در مزارع تحت آبياري و زهکشي استان خوزستان باشد
واژه هاي کليدي: مديريت آبياري، saltmed، پروفيل شوري، کشت و صنعت
١. مقدمه
آبياري از قديمي ترين روشهايي است که توسط بشر براي افزايش توليد محصولات زراعي بکار گرفته شده است .
عمليات آبياري موجب شور شدن خاک ميگردد. سالانه در حدود ١٠٠٠٠ ايکر خاک بدليل شور شدن از انتفاع خارج ميشود. حتي با مديريت خوب در حدود ٣٣ درصد از اراضي قابل آبياري دنيا در معرض شوري هستند.
اولين تحقيقات در مورد اثر شوري بر روي نيشکر در ايران انجام گرفت .نتايج ارائه شده نشان داد که رشد نيشکر در شوري خاک تا ds.m ٢ دچار کاهش نگرديد، ولي در محدوده شوري خاک بين ds.m ٤-٢ تاثير گذار و بالاتر از
ds.m٤ اين اثر تشديد و باعث کاهش عملکرد شده است . بطور کلي در ECe حدود ds.m ٢به بالا ١٧% کاهش محصول ، در ds.m ٤ و اندکي بيشتر به حدود ٣٠-٤٠ % کاهش رسيده است . بنابراين مديريت شوري خاک براي رسيدن به مقدار محصول ايده ال امري ضروري به شمار ميرود. از طرفي ديگر،کمبود آب در اثر خشکسالي و توسعه پروژه هاي آّبي در سالهاي اخير در خوزستان باعث افزايش شوري آب آبياري شده است که منجر به شوري خاک در اثر فقدان فراهم کردن نياز آبشويي شده است . چنين شرايطي باعث کاهش محصول نيشکر در اثر تجمع نمک ميشود. يکي از راهکارهايي که در سالهاي اخير براي رسيدن به مديريت آبياري مناسب و جلوگيري از شور شدن خاکها مطرح است ، مدل کردن شوري خاک و پيش بيني شوري در اثر برنامه هاي آبياري متفاوت است .
براي تعيين رابطه بين تغييرات شوري خاک در اثر آبياري با آب شور احتياج به معرفي مدلي در استراتژي مديريت آبياري داريم . بيشتر مدلهاي موجود براي شرايط خاصي طراحي شده اند. saltmed مدلي است که ميتواند تمام سيستمهاي آبياري، انواع خاکها با لايه هاي متفاوت ، انواع محصولات ، استراتژي هاي مديريت آبياري مختلف ، نيازهاي آبشويي و کيفيتهاي آّب آبياري متفاوت را پوشش دهد.
در اين تحقيق تغييرات شوري در پروفيل خاک را که در اثر آبياري با آب شور پديد آمده به وسيله saltmed شبيه سازي شده است ، تا قابليت شبيه سازي اين مدل در دو کشت و صنعت امير کبير و فارابي، که داراي شرايط بارندگي و اقليمي و خاکشناسي متفاوتي هستند، محک زده شود.
٢. مواد و روشها:
مطالعه موردي :
به منظور توسعه کشاورزي، هفت کشت و صنعت نيشکر در استان خوزستان احداث شده و به بهره برداري رسيده است .
در هر کشت و صنعت نيشکر، ده هزار هکتار به زير کشت نيشکر رفته و دو هزار هکتار بصورت آيش باقي مي ماند، کـه جمع وسعت اراضي هر کشت و صنعت ١٢٠٠٠ هکتار خالص و روي همرفته ٨٤٠٠٠ هکتار براي کشت مـورد اسـتفاده قرار ميگيرد.
در اين تحقيق دو کشت و صنعت فارابي و امير کبير مورد مطالعه قرار گرفته است .
کشت وصنعت حکيم فارابي ، شرقي ترين مجموعه در ساحل چپ رودخانۀ کارون است که فاصلۀ سايت مرکزي آن (سايت صنعت ) تا اهواز ٤٥ کيلومتر است . مشخصات جغرافيايي آن ٣٠ درجه و ٥٤ دقيقه و ١ ثانيه تا ٣١ درجه و ٣ دقيقه و ٣٤ ثانيه طول شرقي و ٤٨ درجه و ٣١ دقيقه و ٥ ثانيه تا ٤٨ درجه و ٣٩ دقيقه عرض شمالي واقع گرديده است . منطقه مذکور داراي آب و هواي گرم و خشک با ميانگين بارندگي ساليانه ١٧٠ ميليمتر و ميانگين دماي سالانه
C°٢٤ ميباشد خاک مزرعه مورد نظر silty caly loam عموما" داراي بافت سنگين ميباشد. خاکهاي مناطق تحت کشت نيشکر در محدوده مذکور نياز به اصلاح و آبشويي داشته که پس از اين عمليات براي کشت آماده شده اند.
کشت و صنعت اميرکبير در جنوب استان خوزستان قرار گرفته است . اراضي کشت و صنعت اميرکبير در غرب رودخانه کارون و در جنوب شهرستان اهواز واقع شده اند. حد شمالي منطقه به دهستان هاي مليحان و تختيه در عرض جغرافياي ٣١ درجه و ١٥ دقيقه و حد جنوبي آن به دهستان سوئيچتي و حاده شهيد رجائي در عرض جغرافيايي ٣٠ درجه و ٤٦ دقيقه و حد شرقي منطقه به رودخانه کارون در طول شرقي ٤٨ درجه و ٣٠ دقيقه و حد غربي آن به جاده آسفالته و راه آهن اهواز- خرمشهر در طول ٤٨ درجه و ١٢ دقيقه محدود ميگردد. خاک منطقه مورد مطالعه جز رده انتي سول و سري کارون با بافت سنگين و ساختمان فشرده است .
مدل Saltmed به عنوان ابزار تحقيق :
يک طرح موفق مديريت آب به مدل جامعي نياز دارد که مديريت آب ، خاک، گياه و مزرعه را مورد بررسي قراردهد، بيشتر مدلهاي موجود براي سيستمهاي خاص آبياري، فرآيندهاي خاص مثل جابجائي آب و املاح ، نفوذ، آبشويي يا برداشت آب بوسيلۀ ريشۀ گياه طراحي شده اند.
مدل مديريتي Saltmed مي تواند همزمان سيستمهاي مختلف آبياري، خاکهاي گوناگون ، طبقات خاک، گياهان و درختان مختلف و استراتژيهاي متفاوت مديريت آب ، نياز آبشويي و کيفيت هاي مختلف آب آبياري را مورد توجه قراردهد. اين مدل توانسته است به خوبي اثرات سيستم آبياري، نوع خاک، ميزان شوري آب آبياري را روي رطوبت خاک، توزيع نمک ، نياز آّبشويي وبازده محصول نشان دهد.
اين مدل شامل فرآيندهاي تبخير و تعرق ، برداشت آب توسط ريشۀ گياه ، انتقال آب و املاح در سيستمهاي مختلف آبياري، زهکشي و رابطۀ بين عملکرد محصول و استفاده از آب است .
داده هاي مورد نياز در مدل :
- خصوصيات گياه در هر دوره رشد شامل ضريب گياهي، Kc و Kbc ، عمق ريشه و توسعۀ جانبي، ارتفاع گياه و بازده مشاهده شده در ناحيۀ تحت شرايط مطلوب .
- خصوصيات خاک شامل عمق هر لايه ، هدايت هيدروليکي اشباع ، ميزان رطوبت اشباع خاک، ضريب پخشيدگي نمک ، ضريب پراکندگي طولي و عرضي، رطوبت اوليه خاک، پروفيل شوري خاک و هدايت هيدروليکي و رطوبت آن و مقادير منحني مشخصه .
- داده هاي هواشناسي شامل مقادير روزانه بيشينه و کمينه دما، رطوبت نسبي، تابش خالص ، سرعت باد و بارندگي روزانه .
- داده هاي مديريت شامل زمان و ميزان آب آبياري کاربردي و سطح شوري آب کاربردي .
- پارامترهاي مدل شامل تعداد تقسيمات در جهت افقي و بيشينۀ زمان براي محاسبات .
آماده سازي داده ها:
براي تهيه اطلاعات لازم و ورودي براي SALTMED پروسه هاي زير انجام شد:
- ديتاهاي آب و هوايي با استفاده از آمار آب و هوايي روزانه موجود در ايستگاههاي هواشناسي مستقر در کشت و صنعتهاي مربوطه تهيه و به شکل فايل ورودي نرم افزار در آورده شد.
- ديتاهاي آبياري شامل مقدار آب و زمان شروع و خاتمه آبياري،ED آّب آبياري که در طي انجام آبياري اندازه گيري شده است .
- اطلاعات محصول که از ديتا بيس موجود در مدل استفاده شده است .
- خصوصيات خاکشناسي که از مطالعات خاکشناسي دو کشت و صنعت و ديتا بيس هاي موجود در مدل استفاده شد.
- پارامترهاي مدل که شامل طول و عرض جغرافيايي، اختلاف از سطح دريا، شروع و تمام تاريخ شبيه سازي است .
در اين تحقيق از ديتاهاي سال ٧٩ در دو کشت و صنعت فارابي و امير کبير استفاده شده اسـت . بـراي مقايـسه نتـايج شبيه سازي با استفاده از SALTMED با مقادير واقعي، اطلاعات ضروري از مزرعه جمع آوري و تهيه شده است . اين اطلاعات شامل ECe عصاره اشباع خاک در همان تاريخي است که نتايج شبيه سازي براي آن تنظيم شده است . ECe
خاک در تاريخهاي معين در آزمايشگاههاي در کشت و صنعت اندازه گيري شده است . اين اندازه گيري ها در سـه لايـه
٠-١٥، ١٥-٣٠،و ٣٠-٦٠ به تفکيک انجام شده است .
مزارع مورد مطالعه ، مزرعه ١-١٧ امير کبير و ١-N٣ فارابي است .
براي مقايسه کمي آزمايشات با نتايج شبيه سازي شده ازشاخصهاي آماري استفاده مي شود. با استفاده از ايـن شـاخص هاي آماري ميتوان توانايي شبيه سازي اين مدل را سنجيد. اين شاخص ها شامل EF ,M,E RMSE, CD or R٢
هستند. اين شاخصها به شکل زير تعريف ميشوند:
در اين فرمولها Pi مقادير شبيه سازي شده و Oi مقادير اندازه گيري شده هدايت الکتريکي عصاره اشباع است .
٣. نتايج و بحث :
مدل SALTMED نتايج شبيه سازي را به صورت گرافهايي به عنوان خروجي ميدهد. اين گرافها پروفيل شوري خاک را تا عمق دو متري نشان ميدهد. خروجي مدل به صورت گرافهاي جداگانه براي هر مزرعه در زير نشان داده
شده است .
