بخشی از مقاله
چکیده
متغیرهای آب و هوایی و شاخصهای خشکسالی نقش اساسی در میزان تولید محصولات کشاورزی ایفا میکنند. از جمله شاخصهای خشکسالی مورد استفاده در بخش کشاورزی، شاخص شناسایی خشکسالی - RDI - است. در این پژوهش. شاخص خشکسالی معیار شده برای تولید گندم در شرایط کشت آبی و دیم در یک بازه زمانی 25 ساله محاسبه گردید. نتایج نشان داد در 19 سال از 25 سال مورد مطالعه شرایط از نظر خشکسالی برای تولید گندم در وضعیت بهنجار قرار داشت. تأثیر این شاخص بر تغییرات عملکرد در شرایط دیم همبستگی بالاتری در مقایسه با نوسانات عملکرد گندم در شرایط کشت آبی دارد. دلیل این امر اهمیت بارش در تغییرات عملکرد در شرایط دیم است.
.1 مقدمه
کمآبی و وقوع خشکسالیهای متوالی باعث بروز مشکل محدودیت منابع آب در بسیاری از مناطق دنیا گردیده است. از طرفی با افزایش جمعیت، تأمین منابع غذایی دنیا با مشکل رو به رو خواهد شد. از آنجایی که بخش کشاورزی منبع اصلی تأمین کننده غذای بشر میباشد، محدودیت منابع آب شیرین مانع از افزایش تولید محصولات کشاورزی خواهد شد. خشکسالی وضعیتی از کمبود بارندگی و افزایش دماست که ممکن است در هر وضعیت اقلیمی رخ دهد
کمی بارش و نوسانات شدید آن سبب عدم اطمینان جهت دریافت کمترین اندازه بارش مورد نیاز برای مصارف کشاورزی، تامین جریان سطحی و تغذیه آبهای زیزمینی و مصارف انسانی میشود .با اینکه به نظر میرسد کمبود بارش تعیین کننده میزان خشکسالی کشاورزی میباشد؛ ولی توصیه شده است که تبخیر-تعرق در مناطق خشک و نیمهخشک به عنوان یکی از اجزای شاخصهای تعیین خشکسالی مورد استفاده قرار گیرد
در مطالعات خشکسالی، برای ارزیابی ساده از سه ویژگی خشکسالی یعنی شدت، مدت و گسترش استفاده میشود. همچنین، برای مقایسه خشکسالی از منطقه ای به منطقه دیگر در زمانهای مختلف، نیاز به کاربرد شاخصهای خشکسالی میباشد. شاخصهای خشکسالی عناصر مهم پایش و برآورد آن بشمار میروند و اطلاعات مهم و مفیدی را برای برنامهریزی، طراحی و مدیریت استفاده از منابع آب در اختیار کاربران قرار میدهند
از جمله شاخصهای خشکسالی کشاورزی میتوان به شاخص شناسایی خشکسالی یا RDI اشاره نمود. این شاخص، بارندگی را به عنوان ورودی و تبخیر-تعرق بالقوه را به عنوان خروجی در نظر میگیرد. لذا در این حالت به دادههای هواشناسی و بارندگی نیاز است که تقریبا همهجا در دسترس میباشد
جمشیدی و همکاران [3] از شاخص SPI و RDI جهت تحلیل بارش و خشکسالی در ایستگاههای منتخب سینوپتیک ایران استفاده کردند. نتایج نشان دادند که هر دو شاخص رفتار نسبتا مشاهبی داشتهاند، ولی شاحص RDI، با توجه به شرایط آب و هوایی، میتواند حساسیت بیشتری داشته باشد. افزون بر آن، از نقش تبخیر-تعرق نیز در روند خشکسالی نمیتوان صرف نظر کرد.
همچنین در پژوهشی دیگر خلیلی و همکاران [11] با ارزیابی دو شاخص SPI و RDI در ایستگاههای هواشناسی منتخب ایران به این نتیجه رسیدند که استفاده از آمار تبخیر-تعرق دقت و حساسیت تعیین خشکسالی را بیشتر میکند. افزون بر آن کاربرد شاخص RDI در تعیین خشکسالی کشاورزی نتیجه بهتری را در پی دارد.
کانللو و همکاران [10] نیز شاخص RDI را برای ارزیابی خشکسالی در یونان، مورد استفاده قرار دادند. ترسیم نقشههای خشکسالی در محیط GIS نشاد داد که این شاخص ویژگیهای خشکسالی را به خوبی توصیف میکند.
زندی لک و همکاران [5] رابطهای را با استفاده از شاخص RDI، برای تخمین شدت خشکسالی گندم بر مبنای تبخیر-تعرق گیاه و بارندگی در سطح استان فارس ارائه و گزارش کردند که در تمام ایستگاههای مورد مطالعه، خشکسالی بهنجار بیشترین تداوم را داشته است. دربندی و همکاران [4] تأثیر شدت خشکسالیهای کشاورزی را بر عملکرد گندم دیم در منطقه تبریز ارزیابی نمودند. ایشان گزارش کردند شدت افزایش عملکرد نسبی با افزایش میزان بارشها متناسب نبوده و در برخی مواقع افزایش بارندگی، باعث افت عملکرد گردیده است.
در همین راستا نتایج مطالعهای نشان داد شاخص رضایتمندی نیاز آبی در قیاس با میزان بارش سال زراعی، همبستگی بالاتری با عملکرد گندم داشته که این امر نشان میدهد توزیع فصلی بارش با توجه به میزان تبخیر- تعرق گیاه در مراحل مختلف رشد، تأثیر مشهودتری بر نوسانات عملکرد دارد. با توجه به نتایج پژوهشهای پیشین، در مطالعه حاضر به بررسی میزان شدت خشکسالی کشاورزی برای محصول گندم در دشت تبریز با استفاده از شاخص RDI پرداخته شده است.
.2 مواد و روشها
داده ها و منطقه مورد مطالعه
دشت تبریز به عنوان بخشی از حوضه آبریز دریاچه ارومیه در موقعیت جغرافیایی 45° 48' تا 46° 51' طول شرقی و 45' 37° تا 38° 28' عرض شمالی واقع شده است. این محدوده مطالعاتی 5481 کیلومترمربع وسعت دارد که 3778 کیلومترمربع آن ارتفاعات و 1703 کیلومترمربع آن دشت است. موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه در کشور و استان آذربایجان شرقی در شکل 1 نشان داده شده است. مطابق با اقلیم نمای دومارتن، دشت تبریز با دمای متوسط 13 درجه سانتیگراد و میانگین بارش سالانه حدود 250 میلیمتر دارای اقلیم نیمهخشک میباشد .[7] دادههای هواشناسی مورد نیاز برای انجام این مطالعه در یک بازه زمانی 25 ساله از سال 1370 تا 1394 از سازمان هواشناسی استان آذربایجانشرقی تهیه شد. همچنین دادههای عملکرد گندم دیم و آبی نیز از سازمان جهاد کشاورزی اخذ گردید.
شکل-1 موقعیت جغرافیایی دشت تبریز.
در مطالعات خشکسالی، دادههای بارندگی و هواشناسی به عنوان مهمترین منبع اطلاعاتی به شمار میروند. در این مطالعه، برای تعیین خشکسالی کشاورزی گندم از شاخص RDI استفاده شده است که به دو پارامتر بارندگی و تبخیر-تعرق بستگی دارد. برای محاسبه تبخیر-تعرق بالقوه گندم، ابتدا تبخیر-تعرق بالقوه گیاه مرجع با کاربرد روش پنمن مانتتیث [8] به دست آمد. سپس مقادیر ضریب گیاهی بر اساس طول دوره ی رشد گندم محاسبه گردید و در نهایت مقدار تبخیر-تعرق بالقوه گندم با کاربرد معادله زیر به دست آمد:
که در آن :ETo تبخیر-تعرق بالقوه گیاه مرجع، :Kc ضریب گیاهی گندم و :ETc تبخیر-تعرق بالقوه گندم میباشد. در مورد نیاز آبی گیاه در شرایط دیم نیز، تبخیر - تعرق محصول با در نظر گرفتن ضریب تنش رطوبتی محاسبه گردید :
در این روابط ETc adj تبخیر- تعرق گیاه در شرایط دیم، KS ضریب تنش آبی یا ضریب کاهش تعرق تابع آب قابل استفاده خاک، Dr مقدار تخلیه آب خاک عمق توسعه ریشه گیاه و RAW مقدار آب سهلالوصول است. لازم به ذکر است میزان ضریب تنش آبی در بازه بین صفر تا 1 متغیر است و برای حالتی که مقدار تخلیه آب خاک عمق توسعه ریشه گیاه کمتر از آب سهلالوصول باشد، KS = 1 است.
محاسبه و طبقهبندی شاخص خشکسالی RDI
برای تعیین خشکسالی با استفاده از شاخص RDI نیاز به داشتن آمار مجموع بارندگی و تبخیر-تعرق بالقوه در سال زراعی گندم، است. روش محاسبه بدین صورت بود که با استفاده از رابطه 4 برای هر سال - i - از دوره آماری مورد مطالعه، مقداری با عنوان o محاسبه شد :
که در آن pi و ETi به ترتیب بارندگی و تبخیر-تعرق گندم در سال i ام میباشد. مقدار i از یک تا N - تعداد سالهای مورد مطالعه - تغییر خواهد کرد. گام بعدی تعیین شاخصی با عنوان RDI بهنجار یا RDIn هر سال زراعی است که از رابطه 5 محاسبه میشود :
که در آن a میانگین حسابی اعداد a هر سال میباشد. جهت محاسبه شاخص معیار شده RDI - یا - RDI از مقادیر سالانه ao لگاریتم طبیعی گرفته شد که عددی با عنوان yi به دست آمد - - . - yi = Ln - a سپس میانگین حسابی و انحراف معیار این اعداد محاسبه، و به ترتیب ykوσykنامیده شدند. نهایتاً شاخص معیار شده RDI در هر سال با کاربرد رابطه 6 محاسبه شد
