بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این مطالعه تعیین بهترین سناریو مدیریت آب و نیتروژن با استفاده از مدل CERES-Maize در دو نوع بافت خاك رسی و لوم رسی در چهار مدیریت آبیاري شامل آبیاري سطحی، بارانی، قطرهایی نواري و اتوماتیک و پنج سطح کود نیتروژن شامل 0،100،200،300،400 کیلوگرم در هکتار میباشد. نتایج بیانگر این موضوع است که در خاك رسی بیشترین مقدار کارایی مصرف آب آبیاري - - IWUE به دلیل کمتر بودن عمق آبیاري در مدیریت آبیاري قطرهاي-نواري نسبت به سه مدیریت دیگر بوده و در بافت لوم رسی بیشترین مقدار IWUE برابر 5/4 کیلوگرم بر مترمکعب در سطح کوديF300 در مدیریت آبیاري اتوماتیک بدست آمد.
هم چنین در مقیاس مزرعه بهرهوري مصرف آب آبیاري در سیستم آبیاري قطرهاي نواري– نواري 1/4 برابر سیستمهاي آبیاي بارانی و 2/1 برابر سیستم آبیاري سطحی بدست آمد که بیانگر نقش موثر سیستم آبیاري قطرهاي – نواري در افزایش بهره وري مصرف آب است. نتایج نشان داد با در نظر گرفتن مسائل زیست محیطی در مدیریت آبیاري هیچگاه سیستم آبیاري سطحی در اولویت سیستم هاي آبیاري قرار نمی گیرد و بهترین سیستم آبیاري با بالاترین کارایی مصرف آب و کمترین مخاطرات زیست محیطی، سیستم آبیاري قطره اي - نواري است.
مقدمه
گیاه ذرت تک پایه، یکساله، از خانواده غلات1 ، یک گیاه استراتژیک و محصول مهمی در ایران محسوب میشود. با توجه ضرورت تولید غلات در کشور، یکی از معضلات مهم کمبود آب براي تولید مناسب محصول میباشد. از آنجایی که در کشور ایران نزولات جوي کم و منابع آب محدود است، استفاده بهینه از آب موجود امري ضروري است و باید از حداقل آب حداکثر بهرهبرداري لازم صورت پذیرد تا تولید مورد نیاز تحقق یابد.
مطالعات مزرعهاي براي در نظر گرفتن تأثیر راهکارهاي مدیریت آب بر تولید محصولات زراعی یک روش کلاسیک و دقیق است. با توجه به اینکه این روش هزینهبر و وقتگیر است،عموماً بررسی سناریوهاي مختلف مدیریتی در شرایط آب و هوایی متفاوت، بافت-هاي متفاوت خاك و تاریخهاي مختلف کاشت در مزرعه ممکن نیست. به همین سبب، مدلهاي گیاهی توسعه یافتهاند تا بتوانند براي سناریوهاي مختلف، رشد گیاه را شبیهسازي کنند. مدلهاي دقیق شبیهسازي محصول، مانند سیستم پشتیبانی تصمیمات در انتقال تکنولوژي کشاورزي - DSSAT - 2، میتواند نقش مهمی در ارزیابی هزینههاي آبیاري و اثر متقابل زمان و ﻣﻘﺪار آبیاري ایفا کند
مدل CERES-Maize یک زیر مدل از بستهي نرم افزاري DSSAT محصول انحصاري براي گیاه ذرت جهت پیشبینی رشد، نمو و عملکرد است و با دسترسی به مدول نیتروژن و مدول آب- خاك می تواند دماي خاك، آب قابل دسترسی در خاك، حرکت نیترات، تغییرات نیتروژن و کربن و مراحل مختلف رشد گیاه را در فاز خاك - گیاه محاسبه نماید
لوپز و همکاران - - 2008 نیز مدل CERES-Maize را براي دو تیمار دیم و آبی با قصد بهبود توانایی مدل در پیش بینی زیست توده و عملکرد تحت شرایط محدودیت آب مورد بررسی قرار دادند، آنها دریافتند که مدل در تیمار آبی به خوبی عملکرد را پیشبینی می-کند. همچنین زي4 و همکاران با استفاده از مدل CERES-Maize نشان دادند که شبیهسازي رشد رویشی و وزن دانه به تنش آبی بسیار حساس بود. همچنین پانتی و ماثودا - 2004 - 5 نشان دادند که نتایج شبیهسازي عملکرد دانه در بوته ذرت توسط مدل CERES-Maize در تاریخهاي کاشت و رژیمهاي مختلف رطوبت معتبر است.
مطالعه اي که در فلوریدا براي ذرت شیرین با استفاده از مدل CERES-Maize انجام شد ، عمق آبیاري 5 و 7/5 میلی متر به ترتیب با حداکثر تخلیه مجاز رطوبتی20 و 30 درصد، 2 سطح کود نیتروژن 196 و 224 کیلوگرم در هکتار، 2 نرخ کود آبیاري 30 و 40 کیلوگرم در هکتار به عنوان بهترین روشهاي مدیریت آبیاري و نیتروژن انتخاب شدند، هی و همکاران - . - 2012 همچنین ربیع و همکاران - - 1391 نتایج ارزیابی قابلیت مدل CERES-Maize را در شبیهسازي عملکرد ذرت علوفهاي در شرایط کمآبیاري و سطوح مختلف کود نیتروژن در منطقه ورامین تایید کردند. از طرفی یوسفی تلابنی و همکاران - - 1391 مدل CERES-Maize را به منظور اجراي برنامههاي مدیریتی آبیاري و کود نیتروژن در منطقه لاهیجان به عنوان مدلی مناسب پیشنهاد کردند.
در تحقیقات قبلی دو مدل CERES-Maize براي مرکز ایران و غرب کشور براي ذرت سینگل کراس 704 واسنجی و ارزیابی شده است - ربیع و همکاران - ، اما تاکنون این مدل ها براي مدیریت کشاورزي به کار گرفته نشده اند. در این تحقیق از مدل مذکور براي تعیین بهترین سناریوهاي مدیریت آبیاري و مدیریت منابع آب شهرستان فریدن با هدف افزایش کارایی مصرف آب و کاهش آلودگی نیترات در دوره زمانی حال - 1394 - 1408 - استفاده شد.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه
مدلسازي براي گیاه ذرت در سال 1394 براي دشت دامنه شهرستان فریدن، داراي طول جغرافیایی 44/5 درجه و45 دقیقه شرقی، عرض جغرافیایی 32/5 درجه و 33 دقیقه شمالی و ارتفاع 2290 متري از سطح آبهاي آزاد، انجام شد. شهرستان فریدن با وسعتی حدود 3280 کیلومتر مربع از شهرستانهاي غرب استان اصفهان است.
دادههاي اساسی براي اجراي مدل
بافت خاك غالب منطقه دشت دامنه فریدن، رسی و لومرسی بوده و سطح مزرعه داراي توپوگرافی یکنواخت بود. ویژگیهاي مهم فیزیکی و شیمیایی دو بافت خاك مورد استفاده در این تحقیق، در جدول 1 ارائه شده است.
جدول : - 1 - توزیع اندازه ذرات و بافت خاك و برخی ویژگیهاي فیزکی و شیمیایی خاك دشت دامنه فریدن
فریدن جزء مناطق کوهستانی و کوهپایهاي استان اصفهان محسوب میشود. میانگین مقدار بارندگی سالانه در ایستگاه هواشناسی داران 270/77 میلیمتر و میانگین درجه حرارت روزانه 11/69 درجه سانتیگراد می باشد. در این تحقیق از دادههاي روزانه هواشناسی 15 سال گذشته - 1379-1393 - ایستگاه هواشناسی داران - شامل تشعشع خورشید، بارندگی، بیشترین و کمترین دماي روزانه هوا به عنوان داههاي پایه به مدول آب و هوا داده شد.
تعداد 12 بوته در مترمربع، عمق کاشت 4 سانتیمتر و فواصل ردیف 75 سانتیمتر براي ذرت به مدل معرفی گردید.
در فایل ضرایب ژنتیکی مربوط به ذرت، ضرایب ژنتیکی رقم سینگل کراس 704 که قبلا توسط پژوهشگران براي منطقه استخراج شده بود، وارد گردید - جدول - - 2ربیعی و همکاران - . سپس در پنجره کولتیوار از فایل X نوع واریته مورد نظر جهت بررسی انتخاب شد.
جدول : - 2 - ضرائب ژنتیکی براي ذرت سینگل کراس 704
سناریوهاي مدیریتی
در سیستم آبیاري سطحی به دلیل عدم امکان انجامآبیاري با دور کوتاه، عملاً عمق آب کاربردي براساس ماکزیمم عمق توسعه ریشه محاسبه و مقدار مجاز تخلیه رطوبت بالاتري در زمان آبیاري به وقوع می پیوندد، لذا در این مطالعه مقدار مجاز تخلیه رطوبت 70 درصد در نظر گرفته شد. در سیستم آبیاري بارانی اگرچه امکان انجام آبیاري با عمق کم و دور کوتاه وجود دارد، ولی به دلیل اجتناب از تلفات تبخیر و بادبردگی، ناگزیر باید تا حد امکان دور آبیاري طولانی انتخاب شود لذا در این تحقیق مقدار مجاز تخلیه رطوبت 50 درصد در نظر گرفته شد. در سیستم آبیاري قطرهاي -نواري هیچگونه محدودیتی وجود ندارد و میتوان دور آبیاري را حتی یک روز در میان انتخاب کرد، لذا مقدار مجاز تخلیه رطوبت 30 درصد در نظر گرفته شد.
علائم اختصاريSU، SP، TRو AT به ترتیب نشاندهنده مدیریت آبیاري سطحی، آبیاري بارانی، آبیاري قطرهاي و آبیاري اتوماتیک میباشد.
