بخشی از مقاله
چکیده
برای انجام مدیریت و برنامهریزی در کاربریهای اراضی، به جز معیارهای فیزیکی مانند شیب زمین، شرایط خاک و ...، میزان آب قابل دسترسی جهت تخصیص به کاربریهایی که علاوه بر استفاده از بارش موثر نیاز به آبیاری دارند مانند باغات و اراضی کشاورزی آبی از مهمترین پارامترها است. در حال حاضر جهت تعیین نیاز خالص آبیاری محصولات زراعی و باغی کشور از سند آبیاری که در سال 1378 و توسط وزارتخانههای کشاورزی، نیرو و سازمان هواشناسی و با استفاده از روش فائو تهیه شده، استفاده میشود.
در تحقیق حاضر برای اینکه برآورد دقیقی از مقدار آب موجود در حوزه و مقدار مورد نیاز گیاهان با توجه به سطح اختصاص یافته به آنها داشته باشیم، پس از اخذ اطلاعات و آمار های موجود، با به کار گیری نرمافزار CROPWAT و با استفاده از روش برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع فائو - پنمن - مونتیث، مقدار نیاز آبی گونههای گیاهی و درختی غالب در منطقه مورد مطالعه، محاسبه شد.
نتایج به دست آمده از این مطالعه نشان میدهد که استفاده از روشهای آبیاری نوین به جای استفاده از روشهای آبیاری سنتی، میتواند موجب کاهش 5,54 برابری در مصرف آب شود که این مقدار آب با اتخاذ راهکارهای مدیریتی مثل انتقال به دیگر بخش های حوزه که با کمبود آب مواجه اند و توسعه اراضی کشاورزی آبی و باغی به صورت بهینه مورد استفاده قرار گیرد.
مقدمه
در حال حاضر براساس نظر بسیاری از محققین و مسئولین، موضوع افزایش بهرهوری از آب، اصلاح و بهینهسازی الگوی مصرف آن در بخش کشاورزی و باغبانی از مهمترین موضوعات است. برای انجام مدیریت صحیح منابع آب، برآورد دقیق مقدار نیاز آبی گیاهان هر منطقه و استفاده از آن در برنامه ریزیهای کشاورزی، نقش مهمی در استفاده بهینه از این منبع دارد. اندازهگیریهای مستقیم و یا محاسبات تبخیر و تعرق گیاهی با استفاده از روابط تجربی ارائه شده در منابع مختلف صورت میگیرد.
بررسیهای مقایسهای روش موسوم به فائو - پنمن - مونتیث را هم در شرایط آب و هوایی خشک و هم در شرایط آب و هوایی مرطوب به عنوان بهترین روش معرفی میکنند - علیزاده، 1380 و - 1385 و به همین دلیل، سازمان فائو، این روش را به عنوان روش استاندارد برای محاسبه نیازآبی گیاهان معرفی نموده است و محققین این به طور عمده از این روش در مطالعات خود استفاده میکنند.
برای مثال کاستاندا و رائو - 2005 - ، طی تحقیقی که در جنوب کالیفرنیا انجام شده است، روش فائو پنمن - مانتیث را به عنوان معیاری برای سنجش نتایج روش های برآورد تبخیر و تعرق شامل: بلانی - کریدل، تورنت وای، تورک و مکینگ استفاده کردهاند.
همچنین نرمافزار CROPWAT برای انجام محاسبات مربوطه مورد استفاده قرار میگیرد. از جمله اقدامات صورت گرفته در این زمینه، ارائه سند ملی آبیاری کشور است که در سال 1378 و براساس مطالعات متخصصان وزارتخانههای کشاورزی، نیرو و سازمان هواشناسی و با استفاده از روش توصیه شده توسط سازمان فائو تهیه و به عنوان معیاری برای تعیین نیاز خالص آبیاری محصولات زراعی و باغی ایران معرفی شد و اکنون نیز اطلاعات آن جهت انجام برنامهریزیهای آبیاری مورد استفاده قرار میگیرد.
بر اساس نتایج تحقیق - حیدری بنی و همکاران، - 1390، با توجه به اینکه نتایج ارائه شده در سند مصوب آبیاری کشور در سال 1378، بر مبنای محاسباتی است که با استفاده از دادههای ایستگاههای سینوپتیک کشور مربوط به دوره آماری مابین سال 1970 تا 1995 است لذا با در نظر گیری تغییرات اقلیمی اتفاق افتاده در سالهای اخیر و تکمیلتر شدن دادههای مورد نیاز، بنابراین جهت انجام مدیریت و برنامهریزی صحیح، برآورد نیاز آبی گیاهان در شرایط جدید ضروری است.
ایشان با بررسی دادههای ایستگاه سینوپتیک سامان در یک دهه آمار برداری، مقدار تبخیر و تعرق گیاه بادام و در نتیجه نیاز خالص آبیاری این گیاه را برآورد کردند که نتایج به دست آمده در این مطالعه حاکی از افزایش 40 درصدی تبخیر و تعرق بادام در منطقه مذکور است. لذا بازنگری و به روز رسانی اعداد و ارقام سند ملی آبیاری در مورد نیاز آبی در منطقه ضروری است.
نتایج به دست آمده از تحقیقات - محمدیان و همکاران، - 1384 نشان داد که به دلیل اثرات خشکی در بعضی از ایستگاههای هواشناسی که داده های آنها در محاسبات سند ملی آبیاری مورد استفاده قرار گرفته است، مقدار نیاز آبی میتواند تا 30 درصد بیشتر از اعداد این سند باشد.
عرفانیان و همکاران - 1389 - در مطالعهای، موضوع تغییرات و یا نوسانات اقلیمی طی 15 سال منتهی به سال 1389 و قابلیت افزایش طول دوره آماری 15 ساله به مطالعات قبلی را بررسی کردهاند، در این پژوهش، نتایج حاصل از کاربرد داده های هواشناسی 15 ساله جدید، کل دوره آماری و دوره آماری مورد استفاده سند، مقایسه شده است. بر اساس این مطالعه، مقدار نیاز آبی گیاه مرجع در استان خراسان رضوی به طور متوسط تا 47 درصد رشد داشته و در نهایت بر لزوم بازنگری و به روز رسانی سند تاکید شده است.
هدف از انجام این مطالعه، برآورد نیاز آبی گونههای گیاهی و درختی غالب در منطقه و مقایسه مقدار آب موجود و مقدار مورد نیاز بر اساس روشهای آبیاری نوین است که نتایج به دست آمده از آن میتواند شرایط را برای ارائه راه کارهای مدیریت صحیح منابع آب، تصمیمگیری در مورد تخصیص بهینه آن، برطرف کردن چالش های زیستمحیطی، اجتماعی و اقتصادی موجود و توسعه کشاورزی و باغات فرآهم نماید.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه، بخش مرکزی شهرستان کوهرنگ واقع در غرب استان چهارمحال و بختیاری است که از نظر موقعیت جغرافیایی در حد فاصل طول جغرافیایی 50 5' 42" تا 50 18' 34" شرقی و عرض جغرافیایی 32 22 '2" تا 32 29' 23" شمالی قرار گرفته است و مساحتی در حدود 135 کیلومتر مربع را شامل می شود. متوسط بارندگی سالانه در این منطقه پر بارش حدود 1375,9 و اقلیم این ایستگاه به روش طبقهبندی اقلیمی کوپن، جز اقلیمهای معتدل سرد با تابستانهای خشک و نیمهخشک است.
برای انجام مطالعه، دادههای هواشناسی موجود برای ایستگاه سینوپتیک کوهرنگ که در محدوده مورد مطالعه قرار دارد و توسط اداره کل هواشناسی مورد بررسی و کنترل کیفی قرار گرفته و نقصهای آماری احتمالی آن بازسازی شده است جمعآوری شد. اطلاعات هواشناسی مورد نیاز شامل: دمای حداکثرماهانه، دمای حداقل ماهانه، متوسط رطوبت نسبی ماهانه، تعداد ساعات آفتابی و سرعت باد است که با استفاده از آمار بلند مدت فواصل سال های 1366 تا 1393 محاسبه شدهاند.
در این روش سرعت باد در ارتفاعهای مختلف با استفاده از فرمولهای تجربی به سرعت باد در ارتفاع 2 متری تبدیل میشود. همچنین ارتفاع متوسط ایستگاه از سطح دریا، عرض جغرافیایی و اطلاعات مربوط به تاریخهای شروع آبیاری و خاتمه آن که برای مناطق مختلف وگونه های گیاهی و درختی مختلف تا حدودی متفاوت است و معمولا ً از دهه اول اردیبهشت تا دهه اول مهر است با انجام مصاحبه با بهرهبرداران تعیین میشود.
در روش فائو - پنمن - مونتیث، از اطلاعات فوق برای تعیین گرمای نهان تبخیر، شیب منحنی فشار بخار، ضریب رطوبتی، فشار بخار اشباع، فشار واقعی بخار، کمبود فشار بخار، مقدار تابش برون زمینی، تعداد ساعات روشنایی روز، تابش خالص، شار گرما به داخل خاک و سرعت باد در ارتفاع 2 متری جهت برآورد مقدار تبخیر و تعرق گیاه مرجع استفاده می شود که این محاسبات با استفاده از نرمافزار انجام میشوند
همچنین برای محاسبه مقدار بارش موثر، نیازاست تا داده های بارندگی متوسط ماهانه وارد نرمافزار شوند. در واقع در ماههایی که بارندگی رخ میدهد بخشی از نیاز آبی گیاه به طور طبیعی تامین میشود که این باران، باران موثر نامیده میشود.
در این مطالعه از روش USDA Soil Conservation Service. برای محاسبه بارش موثر استفاده شده است. با استفاده از روش فوق بارش موثر بسته به ماه و عوامل رطوبتی قبلی تغییر مییابد. در ماه های خرداد، تیر، مرداد و شهریور همه بارش موثر و در برخی ماه ها مانند مهر، فروردین و اردیبهشت مقدار زیادی از باران که حدود 60 درصد و یا اندکی بیشتر است به عنوان بارش موثر در نظر گرفته میشود. علاوه بر اطلاعات مذکور، تعیین نوع گیاه و ضرایب گیاهی - که معمولاً از ضرایب پیش فرض یا ضرایب استاندارد فائو استفاده می شود - فائو، 1998و پرییرا و همکاران، - - 2014 باید انجام شود.
مقدار ضریب گیاهی در طول دوره رویش - مراحل ابتدایی رشد، رشد و توسعه گیاه، مرحله میانی و نهایی رشد - تغییر کرده و به عواملی مانند نوع گیاه و شرایط آب و هوایی بستگی دارد. برای محاسبه نیاز آبی ابتدا مقدار تبخیر و تعرق گیاه مرجع محاسبه و سپس با ضرب مقدار آن در مقدار ضریب گیاهی که منحنی تغییرات آن نسبت به دوره رشد ترسیم میشود، مقدار نیاز آبی برای زمان مورد نظر محاسبه می شود. لازم به ذکر است که وارد کردن اطلاعات خاک و استفاده از این نوع اطلاعات تغییری را در مقدار محاسبه شده نیاز آبی گیاهان ایجاد نکرده است.
در جدول شماره 1، دادههای هواشناسی مورد استفاده برای محاسبه نیاز آبی گیاهان منطقه آورده شده است. برای انجام میریت صحیح و برنامهریزی برای استفاده بهینه از آب، نیاز است که کل آب موجود در حوزه محاسبه شود. این مقدار آب در حقیقت مقدار آب قابل دسترسی برای مقاصد کشاورزی آبی و باغبانی است که می تواند به کشتها و سطوح زیرکشت تخصیص یابد. برای برآورد آب موجود در حوزه، اطلاعات آبهای سطحی و منابع آب زیرزمینی، از شرکت آب منطقهای استان اخذ گردید.
با توجه به این که منطقه مورد مطالعه یک منطقه پربارش و برفگیر و بخشی از ناحیه سرآب حوزه زایندهرود است، بخشی از آب مازاد بر مصرف که در رودخانه اصلی جاری است به مناطق پاییندست و مناطقی که خارج از مرز حوزه هستند منتقل میشود بنابراین برای استفاده بهرهبرداران اقدام به صدور مجوزهای برداشت شده است که مقدار آنها مشخص بوده و در هر منطقه با توجه به نوع منبع که چاه، قنات و یا چشمه و رودخانه است، بخشی از کل آب جریان یافته یا استخراج شده را شامل میشود.
جدول - : - 1 اطلاعات مورد نیاز ایستگاه هواشناسی سینوپتیک کوهرنگ برای محاسبه نیازآبی گیاهان
