بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به کمبود منابع آب در کشور استفاده از آبهای غیر متعارف امری ضروری بهنظر میرسد. از آنجا که میزان رطوبت خاک از فاکتورهای مهم در برنامه ریزی آبیاری و مدیریت کشت است در این پژوهش، شبیهسازی رطوبت خاک تحت آبیاری قطرهای برای شوریهای مختلف با مدل SWAP انجام گرفت و توانمندی مدل فوق در مقایسه با نتایج میدانی ارزیابی شد.
مدل SWAP بر اساس اطلاعات اندازهگیری شده از یک مزرعه ذرت مجهز به سیستم آبیاری قطرهای در سال زراعی 1391-92 در مزرعه تحقیقاتی شماره یک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز و در دو سطح شوری آب آبیاری T1 و T2 با شوریهای 3/5 و 4 دسی زیمنس بر متر در سه فاصله روی پشته، 10و 20 سانتیمتری قطرهچکان ، همچنین پارامترهای هیدرولیکی خاک بهدست آمده ازمدل RETC اجرا گردید. نتایج نشان میدهد با افزایش شوری آب آبیاری، درصد رطوبت حجمی افزایش جزئی دارد که این ناشی از شورشدن خاک منطقه ریشه و در نتیجه کاهش کمترجذب آب توسط ریشه گیاه میباشد. همچنین در فاصلههای دورتر از قطره چکان دقت مدل در شبیهسازی کاهش مییابد، که میتواند به دلیل دقت پایین مدل در شوریهای بالا باشد.
مقدمه
خاک و آب مهمترین منابع تولید طبیعی میباشند که در تامین غذای بشری نقش اساسی ایفا می نمایند. با توجه به رشد روز افزون جمعیت نیاز به محصولات غذایی بیشتر, بیش از پیش احساس میشود و دانشمندان بسیاری از کشورهای مختلف جهان ,خاکها را از نقطه نظر افزایش حاصلخیزی مورد توجه قرار دادهاند. کشاورزی یکی از محوریترین بخشها در تامین ما یحتاج غذایی بشر مطرح است. بهطوری که طبق منابع موجود یک سوم تولید غذای جهان را تامین میکند و تا سال 2040 میلادی این رقم باید به 50 درصد برسد. شوری اراضی ومشکلات حاصل از آن یکی از عوامل موثر در کاهش تولیدات کشاورزی است. پس برآورد کمی انتقال وانبارش املاح در خاک در بسیاری موارد مهم است - شعبانپور شهرستانی، . - 1379
برای آگاهی از نحوه توزیع رطوبت در ناحیه ریشه، آزمایشهای صحرایی وقتگیر و پرهزینهای لازم است که دامنه اعتبارشان از نظر شرایط فیزیکی و منطقهای دارای محدودیتهایی است در حالی که مدلهای عددی با شبیهسازی شرایط واقعی حرکت آب در محیط متخلخل، قادر به ارزیابی وضعیت رطوبت خاک در یک سیستم آبیاری هستند - خیامم و گوهری، . - 1383 مدلهای رایانهای متعددی برای شبیهسازی روابط پیچیده آب، خاک، اتمسفر، و گیاه توسعه یافتهاند. ازمدلهایی که تغییرات شوری خاک را نسبت به کاربرد متفاوت آب می سنجد مدل SWAP است.
SWAP یک مدل شبیه سازی بیلان آب و املاح در یک خاک زیر کشت است که معادله ریچاردز را برای حرکت آب درخاک به کارمیگیرد و توابع هیدرولیکی خاک به وسیله بیانهای تحلیلی وانگنوختن تعریف میشوند . - Van Dam et al, 1997 - پژوهشگران متعددی مدل SWAP را در حالات مختلف مدیریت آب وخاک به کار گرفته ونتایج آن را مورد بررسی قرار دادهاند. اساس ارزیابیهای انجام شده اعمال اطلاعات آب، خاک، گیاه و هواشناسی به عنوان ورودی مدل است که نتایج خروجی آن با اطلاعات میدانی مقایسه و ارزیابی شده است.
شهیدی - 1387 - با ارزیابی شبیه سازی عملکرد ارقام گندم و انتقال آب و املاح در پروفیل خاک با مدل SWAP در استان خراسان جنوبی نشان داد که مدل SWAP توزیع شوری و عملکرد محصول گندم را در آبیاری سطحی به خوبی میتواند شبیهسازی کند. زارع ابیانه و همکاران - 1389 - با استفاده ازمدلSWAP، الگوی توزیع رطوبت خاک را تحت آبیاری قطرهای، شبیهسازی و مشاهده کردند که مدل برای شبیه سازی رطوبت درمنطقه ریشه دقت مناسبی داشت.
سلطانی محمدی - 1390 - با ارزیابی شبیهسازی انتقال آب تحت تنش شوری و کم آبی توسط مدل SWAP نشان داد که مدل توزیع رطوبت تحت تنش شوری را به خوبی شبیهسازی نمود. سینگ و همکاران - 2011 - جریان آب در خاک را با استفاه از مدل SWAP و روش سنجش از دور در مزارع تحت کشت گندم در غرب چین شبیهسازی کردند وبیان کردند که از مدلSWAP می توان به عنوان ابزاری مفید برای شبیه سازی حرکت و توزیع رطوبت در خاک استفاده کرد. جیانگ و همکاران - - 2011 برای شبیهسازی انتقال آب تحت شرایط کم آبیاری با آب شور، از مدلSWAP استفاده واعلام کردند که مدل رطوبت را کمتر از مقادیراندازهگیری شده شبیه سازی نمود.
هدف از مطالعه حاضر بررسی تأثیر شوری آب آبیاری بر توزیع رطوبت خاک در سیستم آبیاری قطرهای با استفاده از مدل SWAP میباشد. نتایج این مطالعه در برنامه ریزی و مدیریت کشت در مناطقی که مشکل شوری دارند مهم است و به کمک نتایج حاصله می توان راهکارهای مدیریتی مناسبی را برای استفاده از آب و خاک شور به کشاورزان پیشنهاد نمود.
مواد و روشها
این تحقیق در مزرعه تحقیقاتی شماره یک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز در سال زراعی 1391-92 - کشت بهاره - انجام گرفت که از نظر موقعیت جغرافیایی در 48 درجه و39 دقیقه و68 ثانیه طول شرقی، 31 درجه و 18 دقیقه و18 ثانیه عرض شمالی و با ارتفاع 20 متر از سطح دریا واقع گردیده است. آمار هواشناسی این محدوده زمانی - تهیه شده از ایستگاه هواشناسی موسسه تحقیقات خرما - ، نشان داد که میزان بارندگی در طول دوره کشت، 34 میلیمتر و متوسط دمای ماهانه در طی کشت ،34/11 درجه سانتیگراد بود.
به منظور تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک قبل از مراحل آماده سازی زمین، در بهمن ماه1391 قبل ازکاشت نمونه های مرکبی از سه نقطه محدوده کشت و از سه عمق 0-30 ،30-60و60-90 سانتی متری خاک برداشت شد. نمونهها به آزمایشگاه منتقل و بعد ازخشک کردن، خردکردن و عبور از الک دو میلیمتری، توزیع اندازه ذرات با استفاده از دستگاه مسترسایز1و روش الک اندازهگیری گردید. پتاسیم قابل جذب با استفاده از دستگاه فلیم فتومتر، فسفر قابل جذب با دستگاه اسپکتروفتومتر و درصد کربن آلی از طریق تعیین نیتروژون کل به روش کجلدال2 اندازهگیری شدند.
برای تعیین جرم مخصوص ظاهری هر لایه خاک، نمونههای دست نخورده با استوانههای نمونه برداری تهیه گردید. خصوصیات فیزیکی وشیمیایی خاک مزرعه تحقیقاتی در جدول 1 ارائه شده است. آب مورد نیاز از رودخانه ی کارون - دارای شوری 3 دسی زیمنس بر متر - تأمین شد و برای بررسی اثر شوری بر روی توزیع رطوبت تیمار دیگری با شوری 3/5 دسی زیمنس بر متر داشتیم که از طریق اضافه کردن نمک های کلسم، سدیم و منیزیم تهیه شد. در دوم اسفند ماه سال 1391عملیات کاشت ذرت صورت گرفت . روش کاشت به صورت دستی و در داخل کرتهایی شامل چهار ردیف سه متری با فاصله ردیف 75 سانتی متر و با تراکم 80 هزار بوته در هکتار انجام شد.
سیستم آبیاری قطره ای از نوع نوارهای تیپ با فاصله روزنه های 20 سانتی متربود. انرژی مورد نیاز سیستم توسط یک پمپ تأمین می گردید. آب آبیاری توسط فیلتر توری تصفیه و حجم آن توسط کنتور حجمی کنترل و فشار آن نیز با استفاده از فشارسنج و شیر کنترل فشار تنظیم شده و پس از عبور از لولههای 40 و 16 میلی متر توسط نوارهای تیپ در اختیار گیاه قرار میگیرند. با توجه به کم بودن دورآبیاری در آبیاری قطره ای و همچنین هزینههای کارگری در آبیاری با دورکم به دلیل خودکار نبودن سیستم، دور مناسب آبیاری3 روز در نظر گرفته شد. در جدول 2 نتایج آزمایش های کیفی آب نشان داده شده است. نتایج تجزیه آب آبیاری درمراحل مختلف رشد به صورت ماهانه میباشد.
