بخشی از مقاله
چکیده
کم آبیاری یکی از روشهای مدیریت آب آبیاری در مزرعه است که اجرای صحیح آن منوط به آگاهی رویاننده در مورد پاسخ گیاه خود در تولید محصول به کاهش آب آبیاری در مراحل متفاوت رشد است. هدف از انجام تحقیق حاضر تعیین ضریب پاسخ گیاه به کم آبی در دورههای با بازه زمانی کوتاه مدت در رشد و همچنین در طول کل دوره رشد تحت مدیریت آبیاری بارانی است. برای انجام این مطالعه از مدل CERES-Maize که برای منطقه ورامین کالیبره و ارزیابی شده بود استفاده شد.
نحوه تعیین ضرائب بدین صورت بود که ابتدا مقدار کل آب مصرف شده توسط تیمار آبیاری کامل تعیین شد و سپس برای هر 6 دوره متفاوت رشد ذرت، این مقدار 10 تا 60 درصد کاهش داده شد، سپس مقدار محصول به کمک مدل CERES-Maize تخمین زده شده و ثبت گردید.
در نهایت شیب خط مستقیم ما بین کاهش محصول رخ داده شده و کمبود تبخیر و تعرق که بیان کننده ضریب پاسخ گیاه به کمآبیاری است تعیین شد. ضرائب بدست آمده برای دورههای، کاشت تا جوانه زنی، جوانه زنی تا پایان جوانی، پایان جوانی تا آغاز گلدهی، شروع گلدهی تا پایان رشد برگ، پایان رشد برگ تا آغاز پر کردن دانه و پر کردن دانه بر اساس عملکرد دانه به ترتیب برابر بودند با 0/032، 0/0246، 0/009، 0/448، 0/1، 0/453 و برای کل طول دوره رشد این مقدار برابر بود با .1/32
مقدمه:
با افزایش روز افزون نیاز آبی صنایع و جوامع شهری و با توجه به ثابت بودن میزان منابع آب ملی، حجم آب اختصاص یافته به مزارع کشاورزی رو به کاهش خواهد بود. از طرفی با قرار داشتن کشورمان در محدوده اقلیم خشک و نیمه خشک دنیا و همچنین تجریه چندین دوره خشکسالی در بسیاری از نقاط کشور، صنعت کشاورزی نیازمند به کارگیری روشهای اجرایی و مدیریت آبیاری با راندمان بالاتری نسبت به مقادیر کنونی است.
تکنولوژی اجرای آبیاری و همچنین روشهای برنامهریزی و مدیریت آبیاری به کارگرفته شده در کشور میبایست برای استفاده منطقی و موثرتر از منابع آب موجود، بازبینی و اصلاح شوند. صنعت تکنولوژی آبیاری نیز با معرفی روشهای با راندمان بالاتر آبیاری از قبیل آبیاریهای قطرهای، بارانی، زیر سطحی، نشتی و... سعی در بهبود این بخش از نیاز اصلاحی مدیریت آبیاری در کشور دارد. حال با توجه به شرایط عنوان شده علم کشاورزی نیازمند ارائه و توسعه روشهای مدیریت آب در مزرعه، البته نه لزوماً بر اساس تامین کامل نیاز گیاه بلکه بر اساس استفاده بهینه از منابع آب است.
کم آبیاری یکی از روشهای افزایش راندمان مصرف آب برای افزایش میزان محصول تولیدی به ازاء مصرف آب واحد است. در کم آبیاری گیاه بر اساس یک سطح مشخص از مقدار آب، تحت تنش آبیاری قرار میگیرد. این تنش آبی میتواند در کل دوره رشد گیاه و یا در بازههای زمانی کوتاهتر در میانه دوره رشد صورت پذیرد. در صورت استفاده منطقی و مدیریت شده از روش کم آبیاری، میزان کاهش محصول رخ داده شده در برابر منفعت حاصل از مقدار آب ذخیره شده ناچیز خواهد بود، اگرچه میتوان به کمک مقدار آب صرفه جویی شده، سطح زیر کشت را افزایش داد و کاهش محصول صورت پذیرفته شده را جبران کرد. اما همانطور که عنوان شد تنها اعمال صحیح کمآبیاری است، که می تواند کارایی مصرف آب را افزایش دهد. اعمال مدیریت صحیح بر کم آبیاری زمانی امکان پذیر خواهد بود که رویاننده نسبت به پاسخ گیاه خود در مراحل مختلف رشد نسبت به کم آبیاری از پیش آگاهی داشته باشد و کم آبیاری را در زمان حداقل حساسیت گیاه به تنش اعمال کند.
نشریه شماره 56 فائو عنوان کرد که پاسخ گیاه در تولید محصول را در برابر میزان آب کاربردی میتوان با استفاده از ضریب K y کمی سازی کرد. این ضریب بیان میکند که میزان کاهش محصول با مقدارکمبود تبخیر و تعرق متناسب است. محققان متفاوتی این مقدار را برای ذرت علوفهای در دورههای متفاوت رشد و همچنین کل دوره رشد بیان کردهاند.
فائو در همین نشریه مقدار K y را برای دوره رشد رویشی 0/4، دوره گلدهی 1/5، دوره تشکیل محصول 0/5 و در دوره برداشت برابر با 0/2 عنوان کرد. این نشریه ضریب پاسخ ذرت را به کم آبی برای کل طول دوره رشد 1/25 بیان کرد.
این مقدار توسط کراسیون - 1999 - برای کل طول دوره رشد به کمک آبیاری بارانی محاسبه شد. مقدار گزارش شده توسط این محققان برابر با 0/74 بود.
کاکر - 2004 - ضریب حساسیت ذرت را برای سه سال متوالی به ترتیب 1/22، 1/36 و 0/81 گزارش نمود. کل تبخیر و تعرق در محل اجرای پژوهش مذکور در طی دوره رشد 710 الی 794 میلیمتر بوده و از روش شیاری برای انجام آبیاری استفاده شده بود.
کریمی - 1385 - ضریب حساسیت ذرت علوفهای را در منطقه شهرکرد با سیستم آبیاری نواری بررسی نمود و مقدار آن را برای کل ماده خشک، برگ، دانه و ساقه به ترتیب 1/3، 1/65، 0/7، 1/43 گزارش نمود.
دورنبوس و کسام - 1979 - ضریب حسلسیت ذرت را برای عملکرد دانه 1/25 گزارش نمودند. اوکتم و همکاران - 2003 - ضریب حساسیت ذرت را 0/76، 0/94 و 1/22 به ترتیب برای آبیاری با دور 4، 6 و 8 روز گزارش کردند.
کلیه محققان فوق ضرائب خود را در قالب بازه های زمانی طولانی مدت و یا حتی طول کل دوره رشد ارائه کردند. این دیدگاه سبب میشود که در صورت برخورد با شرایطی که نیاز باشد، کم آبیاری در بازههای زمانی کوتاهتری اعمال گردد، پاسخ گیاه به این شرایط نا مشخص و مبهم باشد، لذا برای طراحی و مدیریت روش کم آبیاریای با دقت و کارایی بالاتر نیازمند ضرائبی با دوره زمانی کوتاهتر و در نتیجه با دقت بالاتر هستیم. از طرفی با توجه به اینکه تعیین این ضرائب در بازههای زمانی کوتاهتر، هم از نظر اجرائی و هم از نظر هزینهای اماکن پذیر نمیباشد، لذا میتوان از مدل های گیاهی برای نیل به این هدف استفاده نمود.
مدل گیاهی CERES-Maize از بسته نرمافزاری DSSAT از جمله مدلهای گیاهی پرکاربردی است که توانایی خود را در شبیه سازی رشد گیاه در سرتاسر جهان به اثبات رسانیده است. با توجه به توانایی مدل DSSAT میتوان از این مدل به عنوان ابزار مدیریت کشاورزی استفاده نمود. در این مطالعه پس از کالیبره و ارزیابی و اثبات کارایی مدل در منطقه مورد مطالعه، از آن برای تعیین ضریب پاسخ گیاه به کم آبی در 6 مرحله از دوره رشد گیاه و همچنین مقدار آن برای کل دوره رشد استفاده شد.
مواد و روش ها:
منطقه مورد مطالعه :
تحقیقات در مزرعه تحقیقات کشاورزی ورامین با طول جغرافیایی ، 2/9" َ51o 38 شرقی و عرض جغرافیایی 38/7" َ20 35o شمالی و ارتفاع از سطح دریا 973 متر انجام شد. مشکل زهکشی در مزرعه وجود نداشت همچنین سطح سفره آب زیر زمینی نیمه عمیق بود. مزرعه فوق دارای بافت خاک لوم رسی بود . گیاه ذرت علوفه ای واریته سینگل کراس 704 در سطح دو هکتار مجهز به سیستم آبیاری بارانی کلاسیک ثابت آبپاش متحرک کشت گردید. تیمارهای آزمایشی چهار سطح آب کاربردی، شامل دو سطح کم آبیاری، یک سطح آبیاری کامل و یک سطح بیش آبیاری، و سه سطح کود نیتروژنی بود. کود نیتروژنی از منبع اوره طی دوره رشد از طریق سیستم آبیاری - کودآبیاری - در اختیار گیاه قرار گرفت.در پژوهش حاضر از داده های تیمارهای آبیاری کامل و سطح کود 150 کیلوگرم بر هکتار که هیچگونه استرس مواد غذایی و رطوبتی را تجربه نکرده بود برای اجرای مدل استفاده شد.
ضریب پاسخ گیاه به کم آبی:
همانطور که عنوان شد نشریه شماره 56 فائو عنوان کرد که ضریب پاسخ محصول، برابر است با تقسیم مقدار کاهش محصول رخ داده شده به کمبود تبخیر و تعرق نسبت به مقدار پتانسیل. لذا مقدار K y برای بیشتر گیاهان با این فرض محاسبه میشود که رابطه بین مقدار کمبود تبخیر و تعرق با میزان کاهش محصول رابطه خطی دارد و این ارتباط تا کم آبی نزدیک به %60 و یا 1 ETa 0.6 معتبر است.
در شرایط مزرعهای کمآبیاری با سطح مشخص، عبارت است از نسبت مقدار ETc تبخیر و تعرق واقعی صورت گرفته به میزان تبخیر و تعرق پتانسیل. نشریه شماره 33 فائو مقادیر ضریب K y را برای دورههای مجزای رشد - همچون استقرار گیاه، رشد سبزینهای، گلدهی، تشکیل محصول و برداشت - و همچنین کل دوره رشد بصورت تجربی ارائه کرد. این ضرائب در اصل پاسخ گیاه به کم آبی در دوره مشخصی از رشد فیزیولوژیکی هستند و از رابطه زیر محاسبه می شوند :
که در رابطه فوق Ya محصول واقعی برداشت شده، Yp حداکثر محصول تئوری متناسب با تبخیر و تعرق پتانسیل، ETa میزان تبخیر و تعرق واقعی و ETp تبخیر و تعرق پتانسیل است. نسبت Ya را محصول نسبی تعریف کرده و از رابطه زیر بر Yp اساس رابطه - 1 - بدست میآید:
معرفی مدل :
در این مطالعه از یکی از مدل های خانواده CERES - سنتز منابع محیط - گیاه - با نام CERES Maize استفاده شده است. این مدل برای شبیه سازی رشد گیاه ذرت در قالب محیط DSSAT - سامانه پشتیبانی مدیریت انتقال علم کشاورزی - طراحی شده است. DSSAT ترکیبی است از مجموعهای از مدلهای گیاهی که همگی در قالب یک محیط اجرا میشوند.
مدل های گیاهی موجود در این بسته عبارتند از مدل CERES برای غلات - یونجه ، درت، سورگوم ، برنج ، ارزن - ، مدل CropGro برای حبوبات - لوبیا ، نخود ، سویا، بادام زمینی - مدلی برای گیاهان ریشه ای - از جمله سیب زمینی - و بقیه گیاهان - نیشکر ، گوجه فرنگی ، آفتاب گردان - . از طرفی هرکدام از مدل های فوق دارای ساختار و معماری متفاوتی نسبت به یکدیگرند.
مدل CERES-Maize قادر به شبیه سازی تأثیرات گونه گیاهی، تراکم کشت، آب و هوا، آب خاک و نیتروژن بر رشد، توسعه و عملکرد غلات میباشد این مدل برای شرایط محیطی متنوع طراحی شده و نیاز به دادههای محدودی از دادههای قابل دسترس مزرعهای دارد
داده های مورد نظر برای اجرای مدل عبارتند از - 1 داده های هواشناسی - دماهای حداقل و حداکثر و بارش - - 2 داده های خاک و همچنین میزان رطویت و نیتروژن در ابتدای شبیه سازی - 3 داده های مدیریت کشت - 4 ضرائب ژنتیکی. کالیبراسیون مدل فوق عموما با تعیین ضرائب ژنتیکی رقم مورد نظر برای منطقه مورد مطالعه انجام میشود. با توجه به اینکه ضرایب ژنتیکی برای واریته مورد استفاده در این تحقیق قبلا استخراج شده بود مدل CSM-CERES-Maize نیاز به کالیبره مجدد نداشت
اجرای مدل :
مدل CERES-Maize ابتدا برای منطقه مورد نظر کالیبره و ارزیابی شد. نتایج نشان دادند که محصول شبیه سازی شده توسط مدل در تیمارهای کم آبیاری و آبیاری کامل با مقدار مزرعهای مشاهده شده آن ، اختلاف معنیداری ندارد. برای تعیین ضرائب پاسخ گیاه به کم آبی ابتدا میزان آب مصرفی تیمار آبیاری کامل تعیین شد.
