بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسي تاثير و ميزان بارش موثر بر نياز آبي گندم ديم در سه نوع اقليم در استان اصفهان
چکيده
کشاورزي از مهم ت ين بخش هاي اقتصادي کشور است که به طور مستقيم با تغذيه ي انسان ها در ارتباط مي باشد. به همين منظور تحقيقي درباره نقش بارش براي محصول گندم ديم در دوره زماني ٢٠١٠-١٩٩٠در شهرستان داران ، اصفهان و شرق اصفهان که به ترتيب داراي اقليم نيمه مرطوب ، نيمه خشک و خشک است ، انجام گرفت . پس از محاسبه تبخير تعرق حاصل از نرم افزار اکسل و کراپ وات و بارش موثر، از روش هاي SCS، وزارت کشاورزي ايالت متحده (USDA) ، تجربي ، درصدي و قابل اطمينان ، مقايسه نتايج نشان داد روش USDA، بهترين شر يط و روش قابل اطمينان ، بحراني ترين شرايط را از نظر برآورد بارش موثر دارد. هم چنين نتايج نشان داد در منطقه داران تنها در ماه هاي آبان ، آذر، دي و بهمن و در اصفهان تنها بارش ماه آذر مي تواند جوابگوي نياز گندم براي رشد باشد ولي در شرق اصفهان در هيچ کدام از ماه ها بارش به عنوان تامين کننده نياز گياه گندم نمي باشد و نقش بارش در اين منطقه براي اين محصول چشم گير نمي باشد.
واژه هاي کليدي : بارش ، تبخير تعرق ،کشت ديم ، بارش موثر، نرم افزار اکسل ، کراپ وات
مقدمه
پارامتر هاي هواشناسي ، مهم ترين عوامل موثر در تبخير تعرق مي باشند که ميزان تاثير هر يک از اين پارامترها به شرايط جغرافيايي و آب وهوايي منطقه بستگي دارد. استفاده از لايسيمتر وزني از دقيق ترين روش برآورد مقدار تبخير تعرق بوده ولي از آنجا که احداث اين نوع لايسيمتر هزينه زيادي را به همراه دارد بيشتر از روش هاي تجربي براي برآورد تبخير تعرق استفاده مي شود (سپاسخواه ، ١٣٧٧؛ آلن و همکاران ، ١٩٩٨). ولي تحقيقات نشان مي دهد در شرايطي که داده هاي لايسيمتري در دسترس نباشد، رابطه ي پنمن مانتيث فائو به عنوان يک روش استاندارد توصيه شده است (آلن و همکاران ، ١٩٩٨). روش ترکيبي پنمن
(١٩٤٨) يکي از معادلات پيچيده در برآورد ETo مي باشد که اين معادله توسط سازمان خواروبار جهاني فائو اصلاح و به پنمن مانتيث فائو ٢٤ معروف گر يد (آلن وهمکاران ١٩٩٨). بارش يکي از عمده ترين منابع تامين منابع آب در تامين نياز گياه مي باشد که مي تواند نقش خود را در کشاورزي عمدتاً بصورت ديم ، نشان دهد. اما تنها قسمتي از نزولات مورد استفاده گياه قرار مي گيرد و بقيه آن از طرق مختلف مثل تبخير، روانآب و عبور از ناحيه ريشه از دسترس گياه خارج مي شود. به همين دليل مفهوم بارش موثر به بخشي از بارش که صرف نيازآبي گياه مي شود اطلاق مي گردد. موقر مقدم وگلمکاني (١٣٨١)، مقا ير بارش موثر در استان خراسان را به چهار روش محاسبه نمودند و نتيجه گرفتند اثرات مثبت بارش هاي جوي بر منابع آب در زمستان بيش از ساير فصول است و اين اثرات در نواحي شمالي استان مشهود تر مي باشد. به همين منظور با توجه به اهميت بارش موثر در بخش کشاورزي بويژه ديم ، اين پژوهش براي تحليل اقليمي بارش به برآورد بارش موثر بر زراعت گندم ديم درشهرستان اصفهان ، شرق اصفهان و داران مي پردازد.
مواد و روش ها
با توجه به قدمت گندم و قابليت کشت اين محصول در اکثر زمين هاي کشور، بررسي نيازآبي و نقش بارش موثر براي اين گياه ضروري بنظر مي رسد. براي اين مطالعه ابتدا آمارهواشناسي ايستگاه هاي داران ، اصفهان و شرق اصفهان (نايين )، با طول دوره آماري ۲۰۱۰-۱۹۹۰ انتخاب گرديد. توانگر و همکاران (۱۳۸۹)، با استفاده از روش تعيين اقليم تورنت وايت و شاخص بارش موثر، اقليم ايستگاه هاي انتخابي داران ، اصفهان و شرق اصفهان ، را به ترتيب نيمه مرطوب ، نيمه خشک و خشک معرفي کردند. متوسط پارامترهاي هواشناسي و مشخصات جغرافيايي آنها در جدول (۱) و موقعيت جغرافيايي مناطق مورد مطالعه در شکل (۱) آورده شده است .
درصورت وجود خلا آماري در هر ايستگاه ، بازسازي آماري آنها با رگرسيون گيري نسبت به موقعيت ايستگاه هاي مجاور انجام گرفت . در ادامه مقدار نيازآبي گياه مرجع براي ايستگاه هاي انتخابي با استفاده از نرم افزار اکسل و کراپ وات و به روش پنمن مانتيث فائو۵۶ محاسبه گرديد که بر اساس پيشنهاد کارشناسان سازمان فائو، محاسبات تبخير تعرق از روش استاندارد پنمن -مانتيث -فائو۵۶ توصيه شده است (آلن و همکاران ،۱۹۹۸). اين رابطه به صورت زير مي باشد (رابطه ۱).
که در آن : Rn تابش خالص در سطح پوشش گياهي متوسط دماي هوا در ارتفاع ۲ متري از سطح زمين (C°)؛ U2 سرعت باد در ارتفاع ۲ متري از سطح زمين (١-ms)؛ ea-ed کمبود فشار بخار در ارتفاع ۲ متري شيب منحني فشار بخار ضريب رطوبتي شار گرما به داخل خاک مي باشند. مقادير تبخير تعرق گياه مرجع بدست آمده از نرم افزارها در طي دوره رشد گندم به تفکيک ايستگاه ها در جدول (۲ ) آورده شده است .
پس از مقايسه مقا ير بدست آمده ، نتايج نشان داد که نرم افزار اکسل نسبت به کراپ وات تبخيرو تعرق بيشتري رابرآورد مي کند که مي توان دليل را تاثير پارامتر حداقل و حداکثر رطوبت در اکسل به جاي تاثير متوسط رطوبت در نرم افزار کراپ وات دانست . مبناي کار بر اساس مقادير بيشينه يعني خروجي حاصل از نرم افزار اکسل مي باشد. نمودار تبخيرو تعرق گياه مرجع حاصل از نرم افزار اکسل در شکل (۲) آورده شده است .
مقايسه مقادير تبخير تعرق گياه مرجع در اين ايستگاه ها نشان مي دهد که با گرم شدن هوا اختلافات نمودارها با هم بيشتر مي شود ولي در ماه هاي سرد اين اختلافات ناچيز مي باشد. لازم بذکر است که نياز آبي هرگياه يا ETc تابعي از نياز آبي گياه مرجع ETo بوده که در قالب ضريب گياهي Kc و به صورت ETc=ETo Kc بيان مي شود. بعبارت ديگر تبخير تعرق هر محصول ، نسبتي از تبخيرتعرق گياه مرجع است که اين نسبت را عاملي بنام ضريب گياهي تعيين مي کند( آلن و همکاران ، ۱۹۹۸). ضريب گياهي گندم بر اساس پيشنهاد فرشي و همکاران (۱۳۷۶)، با توجه به زمان کاشت و برداشت و نوع اقليم منطقه که داران جز مناطق سردسير بوده و اصفهان و شرق اصفهان در اقليم گرم و خشک قرار دارد، ضرايبي پيشنهاد شده است که در جدول (۳) آورده شده است . طول دوره رشد گندم در داران بيشتر از اصفهان و شرق اصفهان مي باشد.
پس از اعمال ضريب گياهي مقدار تبخير تعرق گونه گندم در ايستگاههاي انتخابي در طول دوره رشد مورد نظر بدست آمد. سپس براي پي بردن به اهميت بارش ، داده هاي بارش ايستگاه هاي مورد نظر از سازمان هواشناسي جمع آوري شد. متوسط بارندگي ماهانه را براي ايستگاه ها درشکل (٣)، آورده شده است .
سپس براي محاسبه مقادير بارش موثر ايستگاه ها از روش هاي مختلفي استفاده گرديدکه به تفکيک بصورت زير مي باشد:
١- روش سرويس حفاظت خاک اداره کشاورزي ايالات متحده (SCS)
در اين روش باران مؤثر با استفاده از بارش ماهانه و تبخير و تعرق ماهانه و همينطور عمق ذخيره آب يا عمق آبياري ، محاسبه و برآورد مي شود. شکل عمومي رابطه مورد استفاده در روش SCS بصورت زير مي باشد(داستين ،١٣٦٢):
که در آن : Pe بارش مؤثر ماهانه (ميلي متر در ماه )، P مجموع بارش هر ماه (ميلي متر)، Etp : مجموع تبخير و تعرق گياه هر ماه (ميلي متر) و F ضريبي است که وابسته به عمق آبياري (Di) مي باشد. (Di : عمق رطوبت تخليه شده از خاک قبل از باران يا آبياري و به عبارت ديگر همان عمق ذخيره آب يا رطوبت است ). اگر عمق آبياري در هر مرحله برابر ٧٥ ميلي متر در نظر گرفته شود، F برابر (١) است و در حالت کلي مقدار F، از رابطه زير بدست مي آيد (کولائيان و غلامي ،١٣٩١):
مقدار ضريب F براي اعماق مختلف آبياري درجدول (١) محاسبه شده است بدليل نداشتن ميزان عمق آبياري ، مقدار F را برابر با يک در نظر گرفتيم .
٢- روش بارندگي قابل اطمينان
بارندگي قابل اطمينان مبتني بر فرمول تجربي بوده که توسط سازمان خواربار جهاني (FAO) براي اقليم هاي خشک و مرطوب ارائه شده است . در اين روش در صورتي که مقدار بارندگي ماهانه کمتر از ٧٠ ميلي متر باشد معادله آن بصورت (موقر مقدم و گلمکاني ،١٣٨١):
و در صورتي که مقدار بارندگي ماهانه بيشتر از ٧٠ ميلي متر باشد:
٣- روش تجربي باران مؤثر
فرمول تجربي ديگري که توسط FAO براي تعيين باران مؤثر ارائه شده است . در اين روش ، در صورتي که مقدار بارندگي ماهانه کمتر از ٥٠ ميلي متر باشد به صورت زير محاسبه مي شود:
و در صورتي که مقدار بارندگي ماهانه بيشتر از ٥٠ ميلي متر باشد به صورت زير محاسبه مي شود:
٤-روش وزارت کشاورزي ايالات متحده (USDA)
وزارت کشاورزي ايالات متحده نيز فرمولي بصورت زير براي تعيين ميزان بارندگي مؤثر ماهانه ارائه نمود. که اگر مقدار بارندگي ماهانه کمتر از ٢٥٠ ميلي متر باشد از رابطه زير (چاهون و همکاران ،٢٠٠١):
و در صورتي که مقدار بارندگي ماهانه بيشتر از ٢٥٠ ميلي متر باشد از رابطه زيرمحاسبه مي شود:
٥- روش درصدي
در اين روش که توسط FAO ارائه شده است ، مقدار بارش مؤثر برابر ٨٠ درصد از مقدار بارندگي ماهانه در نظر گرفته مي شود. مقا ير بارش موثر محاسبه شده به روش هاي مختلف در ايستگاه هاي مطالعاتي در جدول (٥) آورده شده است که در بعضي از روش ها بدليل کم بودن بارش در بعضي از ماه ها، مقدار بارش موثر را منفي برآورد مي کند که بدليل معني دار نبودن عدد منفي براي بارش موثر، بايد صفر در نظر گرفت .
جدول ٥- مقا ير بارش موثرماهانه حاصل از روش هاي مختلف محاسبه بارش موثر در ايستگاه ها در طي دوره کشت گندم
تغييرات مقادير بارش موثر حاصل از روش هاي مختلف در شکل هاي ٤،٥و٦ به تفکيک ايستگاه ها آورده شده است .
