به منظور حفظ و استفاده بهینه از آب، اثر تنش کم آبی بر روی شاخص های تولید گندم و کارایی مصرف آب پروژه ای در چهار آزمایش مجزا که هر کدام یک بلوک کامل تصادفی با سه تکرار که در آن 9 رقم (تیمار) در یک بلوک تکرار شده انجام پذیرفت و قطع آب‌های آخر فصل کشت گندم که شامل سه مرحله آخر دوره رشد(گلدهی،مرحله شیری، مرحله خمیری) و عدم قطع آب گندم به عنوان شاهد قرار گرفت. پارامترها شامل: ثبت مراحل مختلف زمانی دوره رشد و آبیاری های انجام شده، ارتفاع بوته، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت، کارایی مصرف آب و وزن هزار دانه اندازه بود. نتایج نشان دادکه در تمامی حالات قطع آب بین ارقام و لاین ها اختلاف معنی داری برای کلیه صفات مورد بررسی وجود داشت. همچنین قطع آبیاری بر عملکرد نهایی و کارایی مصرف آب آبیاری اثر گذاشت. عملکرد نهایی به شدت در شرایط قطع آب در مرحله گلدهی به بعد کاهش چشمگیری داشته است و سبب افزایش کارایی مصرف آب شده است. نیاز خالص آبی برای گندم در این منطقه 4520 متر مکعب در هکتار محاسبه شده است. در شرایط عدم قطع آب آخر که حجم کل آب45/5385 مترمکعب می باشد به میزان 07/16 درصد حجم آب بیشتری در هر هکتار به مزرعه داده شده است. در شرایط یک قطع آب نیز با 32/2 درصد بیشتر از نیاز آب داده شده است. اما در دو شرایط دیگر به ترتیب 58/11 و 04/31 در صد کمتر ازمیزان محاسبه شده آبیاری گردید. ارقام عکس العمل متفاوتی از خود در شرایط قطع دو مدار آخر آبیاری از خود نشان دادند و این باعث کاهش عملکرد دانه، وزن هزاردانه و شاخص برداشت گردیده است. لذا با یک قطع آب آخر به میزان حداقل 760 مترمکعب در هکتار برداشت از مخازن زیر زمینی کمتر انجام گردیده است.
امروزه جهان برای تامین آب مورد نیاز با مسائل و مشکلات فراوانی مواجه می باشد. محیط زیست و اکوسیستم های مبتنی بر منابع آب شیرین با وقوع خشکسالی های متعدد و برداشت بی رویه از ذخایر آبی با بحران ها و چالش های زیادی روبرو شده اند. توزیع نابرابر منابع آب، رشد جمعیت، تنش های آبی، کمیابی وسیع منابع آب، کنترل کیفیت آب، سیل و خشکسالی بحران ها و چالش های امروزه استفاده نادرست از منابع آب می باشد. برنامه ریزی برای حفظ و بهره برداری بهینه از منابع آبی نیازمند به کارگیری ضوابط خاص خود می باشد (8). که این شامل مدیریت مبتنی بر عرضه آب با توجه به رشد جمعیت ها است.که در واقع محور این روش عرضه منابع آب در پاسخ به تقاضای در حال رشد می باشد. در این مدیریت منابع آب هدف حفظ پایداری آب و اکوسیستم از طریق اعمال مدیریت یکپارچه می باشد(5،9). امروزه یکی از مباحث مهم در امر مدیریت منابع آب، حفظ پایداری این منابع می باشد. سیستم های منابع آبی پایدار، برای دستیابی کامل به اهداف جامعه در حال و آینده طراحی و اداره می شوند. سیستم های منابع آبی پایدار به نحوی طراحی و اجرا می شوند که در مقابل تغییرات مختلف سازگار، قدرتمند ودارای توانایی واکنش باشند. کشاورزی به علت ماهیت بیولوژیکی آن و وابستگی شدید آن به طبیعت بزرگترین مصرف کننده منابع آبی کشور می باشد(1). ایران با متوسط نزولات آسمانی حدود 252 میلیمتر در سال در زمره مناطق کم آب و کم باران جهان محسوب می شود، و درپهنه بندی اقلیمی خشک ونیمه خشک دنیا قرار گرفته و اگر این میزان آب را با دیگر نقاط جهان مقایسه کنیم کافی است به ارقام مربوط به بارندگی توجه کنیم (4،3). متوسط بارندگی سالانه در سطح جهان بین 850 تا 900 میلی لیتر گزارش شده است در حالی که در کشور ما از 250 تا 300 میلی لیتر تجاوز نمی کند. که می بایست به این مطلب نیز توجه نمود که توان تبخیری آن نسبت به میانگین بارندگی بسیار بالا می باشد. در این صورت روشن است مقدار آبی که در ایران وجود دارد، کمتر از یک سوم مقدار بارندگی جهانی می باشد. از 413 میلیارد متر مکعب بارندگی سالانه 71% آن (293 میلیارد متر مکعب) مستقیما تبخیر شده و در چرخه تولیدات کشاورزی بجز برخی نواحی محدود کارایی ندارد (6).
با توجه به این میزان بارندگی های کشور و تبخیر فقط برداشت از آب های زیر زمینی تنها راهکار موقتی برای حل این معضل بوده است. آب های زیرزمینی یکی از منابع حیاتی تهیه و ذخیره آب و همچنین به عنوان قسمتی از مدار گردش طبیعی آب مورد توجه می باشد .اکنون سفره‌های زیرزمینی با استفاده و برداشت بی‌رویه ازآن در مناطق مختلف ایران به سطح پایینی رسیده است. ضمنا خشکسالی و نبود مدیریت صحیح منابع آبی از دلایل رو به پایان بودن منابع آبی عنوان می‌شود. پتانسیل برداشت از منابع آب کشور، حدود ۹۰ میلیارد مترمکعب است که از این میزان ۳۵ میلیارد مترمکعب سهم آب‌های زیرزمینی است و بقیه آب‌های سطحی است، به دلیل سوءبرداشت، ضعف مدیریت یا به هر دلیل دیگری نتوانستیم بین عرضه وتقاضا مدیریت تناسبی برقرار کنیم چون این سطح افت کرده و سطح زمین نیز نشست داشته در نتیجه ظرفیت ذخیره و نگهداری سفره‌های آب زیرزمینی نیز کاهش پیدا کرده است. با مدیریت صحیح می‌توان راهکاری برای کنترل این برداشت و تامین آب سفره‌های زیرزمینی ایجاد کرد.
در حال حاضر دشت مشهد سالانه ۸۹ سانتیمتر سطح آب سفره‌های زیرزمینی افت داشته است. بارش یکی از راه‌های ترمیم این سفره‌های زیرزمینی می باشد. اما سطح آب به حدی پایین رفته است که حتی اگر در یک سال هم بارش بیشتر از متوسط بارندگی باشد، جبران این افزایش برداشت ۳۰ ساله را نمی‌کند. راه دیگر، استفاده بهینه از آب های زیر زمینی الخصوص در کشاورزی می باشد. در راستای حل این مشکل پروژه تحقیقاتی تعریف گردید تا بتوان با کاهش میزان آب گامی در حفاظت منابع آبی برداشت. گندم با توجه به بیشترین سطح زیر کشت کشور اساس تحقیق این پروژه منظور گردید. اهمیت اقتصادی گندم چه از نظر تولید و چه از نظر تغذیه در دنیا بیش از سایر محصولات کشاورزی می‌باشد. حتی در مناطقی که به علت تغییر شرایط اقلیمی یا خشکی محیط امکان تولید سایر گیاهان زراعی نباشد، می‌توان گندم تولید کرد (7).
مواد و روش ها
این پروژه در چهار آزمایش مجزا که هر کدام در یک بلوک کامل تصادفی با سه تکرار شده انجام پذیرفت و در آن تیمارها بر اساس قطع آب‌های آخر فصل کشت گندم که شامل سه مرحله آخر دوره رشد(گلدهی،مرحله شیری، مرحله خمیری) و عدم قطع آب گندم به عنوان شاهد می باشد، قرار گرفتند. استفاده از تشت تبخیر برای اعمال تنش رطوبتی با هدف شبیه سازی هرچه بیشتر شرایط آزمایش به مزرعه کشاورز انجام گرفت. از شیوه آبیاری قطره ای (سیستم تیپ) استفاده شده و میزان آب با استفاده از کنتور تعیین شد. حجم آب مورد نیاز هر کرت توسط شیلنگ(سیستم تیپ) و کنتور اندازه گیری و به گیاه داده شد. بدین صورت که حجم آب آبیاری هر آزمایش با توجه به میزان تبخیر از تشت کلاس A و سطح مزرعه محاسبه و توسط کنترل تجمعی تعیین گردید و در اختیار گیاه قرار می گرفت. عملیات تهیه زمین شامل شخم کلش بعد از برداشت محصول قبل، یک نوبت شخم بهاره، یکنوبت دیسک، دو بار لولر عمود بر هم، کودپاشی بر اساس توصیه کودی انجام و بلافاصله پس از زدن دیسک و لولرزمین کاملا تسطیح و فاروها ایجاد شده و زمین آماده جهت کشت گردید.
ارقام شامل توس، گاسکوژن و سایسونز و C-85-6, C-85-4,CD-85-13,CD-85-9,CD-85-15,C-81-4بود. مساحت هر کرت این آزمایش8/16 (8/16= 7× 4/2 ) متر مربع بود،که از هر کرت پس از برداشت نیم متر از دو انتها و حذف دو پشته کناری مساحت برداشت 2/7=6×2/1 گردید. میزان بذر مصرفی براساس 450 بذر در متر مربع و با در نظر گرفتن وزن هزار دانه برای هر رقم تعیین گردید. بذور آزمایش قبل از کاشت به منظور جلوگیری از سیاهک پنهان با قارچ کش کاربوکسین تیرام به نسبت 2 در هزار ضدعفونی شد. رطوبت مورد نیاز از روش وزنی با نمونه گیری خاک از هر آزمایش قبل و بعد ازهر آبیاری اندازه گیری شد. پارامترهایی شامل: ثبت مراحل مختلف زمانی دوره رشد و آبیاری های انجام شده، ارتفاع بوته، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت، حجم آب مصرف شده، کارایی مصرف آب و وزن هزار دانه اندازه گیری شد. کلیه اطلاعات و آمار برداشت شده در دوره برداشت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و حفظ منابع آبی، اثر تنش آبی بر روی شاخص¬های تولید گندم و کارایی مصرف آب بر شاخص¬های تولید گندم تعیین شد. در نهایت تاثیر قطع آب های آخر برکلیه پارامتر های کمی گندم با یکدیگر مقایسه ومقدار آب صرفه جویی شده از منابع آبی از طریق حذف یک و یا چند نوبت آبیاری مشخص گردید. تلفات آب و برداشت اضافه آب از چاه بمنظور صرفه جویی آب و ذخیره منابع آب های زیر زمینی در پایان فصل کشت تعیین گردید. مقدار آب خاک در حد طرفیت زراعی(FC) برابر1/15درصد وزنی و 64/21 درصد حجمی بوده است. مقدار آب خاک در حد نقطه پژمردگی برابر 2/7 درصد وزنی و 8/10 درصد حجمی بوده است. و عمق توسعه ریشه 30 سانتی متر در نظر گرفته شد. کل آب مصرفی(متر مکعب در هکتار) محاسبه شده حاصل جمع آبیاری انجام شده با میزان بارندگی موثرمی باشد.
جدول شماره 1 - میزان درصد رطوبت وزنی تیمارها قبل از آبیاری و 48 ساعت بعد از آبیاری در عمق 30-0 سانتیمتر
جدول شماره 2 - تاریخ آبیاری و میزان آب داده شده(متر مکعب) به هرآزمایش بطور مستقل
به منظور تعیین معادله نفوذ از سیلندر های نفوذ سنج استفاده شد. نتایج نشان داده که نفوذ آب به داخل خاک در هنگام آبیاری مناسب بوده است. داده‌های عمق نفوذ تجمعی آب در خاک بر حسب سانتی متر نسبت به زمان با گراف SCS مطابقت داده شد و شماره منحنی 1 برای آن بدست آمد. با توجه به این منحنی پارمترهای SCS ضرایب a و b به ترتیب 0925/0 سانتیمتر و 7285/0 بدست آمد.
تعیین کارایی مصرف آب گندم ، حساسیت شاخص WUE به کم آبیاری و امکان افزایش کارایی مصرف آب بسیار مهم می باشد. در حال حاضر کارایی مصرف آب 9/0 کیلوگرم محصول به ازای هر متر مکعب آب است و بر اساس برنامه افق 1400 برای تولید محصولات کشاورزی به 150 میلیارد مترمکعب آب نیاز است که از این رو کارایی مصرف آب باید به حدود 6/1 کیلوگرم محصول به ازای هر مترمکعب آب برسد(2).
نتایج
در این آزمایش میانگین رطوبت وزنی خاک قبل و پس از هر آبیاری اندازه گیری گردید. همچنین تاریخ و میزان آب آبیاری در هر نوبت بر اساس تشت تبخیر محاسبه و ثبت گردید که حجم کل آب مصرف شده در هر تیمار که حاصل جمع آبیاری ها و باران موثر در طول دوره رشد می باشد. این چهار آزمایش مجزای بلوک کامل تصادفی به صورت یک آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی بصورت اسپلیت پلات منظور و تجزیه واریانس انجام پذیرفته است که تیمارهای تنش آبی را به عنوان کرت های اصلی در چهار سطح عدم قطع آب آخر و یک قطع آب آخر در مرحله گلدهی، دو قطع آب آخر در مرحله شیری وسه قطع آب آخر در مرحله خمیری در نظر گرفته شد و ارقام و لاین ها به عنوان کرت های فرعی منظور شد. نتایج تجزیه واریانس صفات مختلف(جدول 1) تیمار تنش آبی بطور معنی داری برعملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، وزن هزار دانه، شاخص برداشت، ارتفاع و کارایی مصرف آب در سطوح آماری یک وپنج درصد اختلاف آماری از خود نشان میدهند. ارقام و لاین ها نیزبرای کلیه صفات مورد بررسی در سطوح آماری یک درصد اختلاف معنی داری از خود نشان میدهند.
جدول 1- خلاصه نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات)
ns ،*و** : به ترتیب غیر معنی دار و معنی داری در سطوح آماری 5% و یا 1%
جدول 2 - خلاصه نتایج مقایسه میانگین‌های اثر تیمار تنش قطع آبیاری بر صفات مورد بررسی
*میانگین‌ها بوسیله آزمون دانکن در سطح احتمال 5 % مقایسه شده‌اند، تفاوت بین دو میانگین که دارای حداقل یک حرف مشترک باشند از نظر آماری معنی‌دار نیست.
جدول3 - خلاصه نتایج مقایسه میانگین‌های اثر ارقام ولاین ها بر صفات مورد بررسی
*آزمون دانکن در سطح احتمال 5 % مقایسه شده‌اند، تفاوت بین دو میانگین که دارای حداقل یک حرف مشترک باشند از نظر آماری معنی‌دار نیست.
مقایسه میانگین‌ها ی انجام شده به روش آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح احتمال پنج درصد (جدول3) در مورد عملکرد دانه نشان میدهد که رقم سایسونز با عملکرد دانه33/6450 کیلو گرم در هکتار بیشترین عملکرد و رقم توس با عملکرد 4919کیلوگرم در هکتار در این شرایط نیزکمترین عملکرد را به خود اختصاص داده اند. کارایی مصرف آب برای ارقام ولاین های سایسونز، گاسکوژن، C-85-4 و C-85-6 به ترتیب 50/1، 49/1، 46/1 و50/1کیلوگرم بر متر مکعب بوده که بیشترین و توس با 22/1 کیلوگرم بر متر مکعب کمترین کارایی مصرف آب را به خود اختصاص داده اند. از لحاظ صفت وزن هزار دانه لاین C-81-4 با 83/49 گرم بیشترین و لاین CD-85-13با مقدار42/32 گرم کمترین اندازه صفت را به خود اختصاص داده است.
باتوجه به جدول شماره 2 نتایج مقایسه میانگین‌های اثر تیمار تنش قطع آبیاری بر صفات مورد بررسی مشخص می گردد که اعمال قطع آبیاری در همه حالات مورد بررسی باعث کاهش چشمگیری در عملکرد بیولوژیکی نشده است، بلکه فقط باعث تغییر در عملکرد نهایی گردیده است. که این حاصل کاهش وزن هزاردانه بوده است. بیشترین عملکرد در شرایط عدم قطع آب 11/7086 کیلوگرم و پس از آن به ترتیب با کاهش های 10/14، 61/20 و50/36 درصدی مواجه بوده که کمترین عملکرد مربوط به قطع سه آب آخر آبیاری به میزان 26/4500 کیلو گرم بوده که به شدت عملکرد را پایین برده ولی افزایش کارایی مصرف آب و صرفه جویی در مصرف آب شده است.
بحث
چون محدودیت شدید کم آبی در مناطق سرد کشور ما اکثرا برای گندم در مراحل از گلدهی به بعد می باشد. که مقارن با پر شدن دانه و تولید عملکرد نهایی قابل برداشت است. رقابت آب های انتهای فصل گندم با آب های ابتدای فصل محصولات بهاره ای سبب شده است تا آب های انتهایی گندم حذف شده و این محصول با تنش خشکی رو به رو گردد که این تاثیر بسزایی بر افت عملکرد گندم دارد. انتخاب ارقام متحمل به کم آبی، انتخاب از ارقام با کار آیی مصرف آب بالاتر و افزایش بهره وری آب راهکارها و دستورالعمل های کاربردی این معضل می باشد. در این پژوهش نتایج نشان داد که قطع آبیاری بر روی صفات مختلف و نهایت برعملکرد نهایی محصول تاثیر داشته و در نهایت کارایی مصرف آب آبیاری اثر گذاشته است. نتیجه ای که بدست آمد این است که عملکرد بیولوژیکی در تمامی شرایط تنش تغییرات بسیار اندکی ازخود نشان داده است اما عملکرد نهایی که عملکرد دانه است به شدت در شرایط قطع آب در مرحله گلدهی به بعد کاهش چشمگیری داشته است. قطع سه آب آخر آبیاری به شدت عملکرد را پایین برده ولی افزایش کارایی مصرف آب شده است. همانطور که میدانیم. روش آبیاری سیستم تیپ عمدتا از مصرف آب کمتری برخوردار می باشد. نیاز خالص آبی برای گندم با توجه به راندمان آبیاری قطره ای(سیستم تیپ) که 80 در صد محاسبه می شود جهت منطقه تربت حیدریه خراسان رضوی 4520 متر مکعب در هکتار براساس برنامه Cropwat محاسبه شده است( 16). که با توجه به حجم کل آب آبیاری شده و حجم بارندگی موثر در این پروژه در شرایط عدم قطع آب آخر که حجم کل آب45/5385 مترمکعب می باشد. به میزان 07/16 درصد میزان حجم آب بیشتری به در هر هکتار داده شده است . در شرایط یک قطع آب نیز با 32/2 درصد بیشتر از نیاز می باشد. اما در دو شرایط دیگر به ترتیب 58/11 و 04/31 در صد کمتر ازمیزان محاسبه شده آبیاری شده است.
با توجه به دشواری‌های ناشی از کمبود آب و زمین می‌بایستی در تولیدات کشاورزی جنبه اقتصاد نیز در نظر گرفته شود. برای این موضوع بررسی اقتصادی گندم در خراسان رضوی به به شرح ذیل است. میزان بارندگی سالانه در منطقه جلگه رخ 225 میلیمتر، میزان آب مصرفی برای مزرعه گندم با توجه به آزمایش انجام شده حدود4500 مترمکعب، با فرض عملکرد متوسط گندم 6000 کیلوگرم در هکتار و با فرض اینکه قیمت هر کیلوگرم گندم 3200 ریال باشد، ارزش افزوده را به شرح ذیل محاسبه نمود.
میزان آب نزولی در هر هکتار 2250 = 10000 × 225
میزان آب مصرفی در هر هکتار برای گندم (مترمکعب) 6750 = 2250 + 4500
کارایی آب برای گندم (کیلوگرم در مترمکعب) 125/1= 6000/6750
در مزرعه گندم به ازاء هر مترمکعب آب مصرفی 125/1 کیلوگرم یعنی 3600 ریال درآمد وجود دارد، لذا در صورتی که کشاورزان منطقه استفاده بهینه از آب داشته باشند واین کار نیز فقط با اصلاح سیستم های آبیاری امکان پذیر است. می توان بیان داشت که کشت گندم وسایر محصولات کشاورزی مقرون به صرفه می باشد.
می توان نتیجه گرفت اکثر ارقامی که در شرایط یک قطع آب آخر عکس العمل مناسب نشان داده اند. عکس العمل متفاوتی از خود در شرایط قطع دو مدار آخر آبیاری از خود نشان دادند و این باعث کاهش عملکرد دانه، وزن هزاردانه و شاخص برداشت گردیده است. لذا با یک قطع آب آخر به میزان حداقل 760 مترمکعب در هکتار برداشت از مخازن زیر زمینی کمتر انجام گردیده است و در نهایت یک مرحله قطع آب آخر در گندم امکان پذیر می باشد.
امروزه جهان برای تامین آب مورد نیاز با مسائل و مشکلات فراوانی مواجه می باشد. محیط زیست و اکوسیستم های مبتنی بر منابع آب شیرین با وقوع خشکسالی های متعدد و برداشت بی رویه از ذخایر آبی با بحران ها و چالش های زیادی روبرو شده اند. توزیع نابرابر منابع آب، رشد جمعیت، تنش های آبی، کمیابی وسیع منابع آب، کنترل کیفیت آب، سیل و خشکسالی بحران ها و چالش های امروزه استفاده نادرست از منابع آب می باشد. برنامه ریزی برای حفظ و بهره برداری بهینه از منابع آبی نیازمند به کارگیری ضوابط خاص خود می باشد (8). که این شامل مدیریت مبتنی بر عرضه آب با توجه به رشد جمعیت ها است.که در واقع محور این روش عرضه منابع آب در پاسخ به تقاضای در حال رشد می باشد. در این مدیریت منابع آب هدف حفظ پایداری آب و اکوسیستم از طریق اعمال مدیریت یکپارچه می باشد(5،9). امروزه یکی از مباحث مهم در امر مدیریت منابع آب، حفظ پایداری این منابع می باشد. سیستم های منابع آبی پایدار، برای دستیابی کامل به اهداف جامعه در حال و آینده طراحی و اداره می شوند. سیستم های منابع آبی پایدار به نحوی طراحی و اجرا می شوند که در مقابل تغییرات مختلف سازگار، قدرتمند ودارای توانایی واکنش باشند. کشاورزی به علت ماهیت بیولوژیکی آن و وابستگی شدید آن به طبیعت بزرگترین مصرف کننده منابع آبی کشور می باشد(1). ایران با متوسط نزولات آسمانی حدود 252 میلیمتر در سال در زمره مناطق کم آب و کم باران جهان محسوب می شود، و درپهنه بندی اقلیمی خشک ونیمه خشک دنیا قرار گرفته و اگر این میزان آب را با دیگر نقاط جهان مقایسه کنیم کافی است به ارقام مربوط به بارندگی توجه کنیم (4،3). متوسط بارندگی سالانه در سطح جهان بین 850 تا 900 میلی لیتر گزارش شده است در حالی که در کشور ما از 250 تا 300 میلی لیتر تجاوز نمی کند. که می بایست به این مطلب نیز توجه نمود که توان تبخیری آن نسبت به میانگین بارندگی بسیار بالا می باشد. در این صورت روشن است مقدار آبی که در ایران وجود دارد، کمتر از یک سوم مقدار بارندگی جهانی می باشد. از 413 میلیارد متر مکعب بارندگی سالانه 71% آن (293 میلیارد متر مکعب) مستقیما تبخیر شده و در چرخه تولیدات کشاورزی بجز برخی نواحی محدود کارایی ندارد (6).
با توجه به این میزان بارندگی های کشور و تبخیر فقط برداشت از آب های زیر زمینی تنها راهکار موقتی برای حل این معضل بوده است. آب های زیرزمینی یکی از منابع حیاتی تهیه و ذخیره آب و همچنین به عنوان قسمتی از مدار گردش طبیعی آب مورد توجه می باشد .اکنون سفره‌های زیرزمینی با استفاده و برداشت بی‌رویه ازآن در مناطق مختلف ایران به سطح پایینی رسیده است. ضمنا خشکسالی و نبود مدیریت صحیح منابع آبی از دلایل رو به پایان بودن منابع آبی عنوان می‌شود. پتانسیل برداشت از منابع آب کشور، حدود ۹۰ میلیارد مترمکعب است که از این میزان ۳۵ میلیارد مترمکعب سهم آب‌های زیرزمینی است و بقیه آب‌های سطحی است، به دلیل سوءبرداشت، ضعف مدیریت یا به هر دلیل دیگری نتوانستیم بین عرضه وتقاضا مدیریت تناسبی برقرار کنیم چون این سطح افت کرده و سطح زمین نیز نشست داشته در نتیجه ظرفیت ذخیره و نگهداری سفره‌های آب زیرزمینی نیز کاهش پیدا کرده است. با مدیریت صحیح می‌توان راهکاری برای کنترل این برداشت و تامین آب سفره‌های زیرزمینی ایجاد کرد.
در حال حاضر دشت مشهد سالانه ۸۹ سانتیمتر سطح آب سفره‌های زیرزمینی افت داشته است. بارش یکی از راه‌های ترمیم این سفره‌های زیرزمینی می باشد. اما سطح آب به حدی پایین رفته است که حتی اگر در یک سال هم بارش بیشتر از متوسط بارندگی باشد، جبران این افزایش برداشت ۳۰ ساله را نمی‌کند. راه دیگر، استفاده بهینه از آب های زیر زمینی الخصوص در کشاورزی می باشد. در راستای حل این مشکل پروژه تحقیقاتی تعریف گردید تا بتوان با کاهش میزان آب گامی در حفاظت منابع آبی برداشت. گندم با توجه به بیشترین سطح زیر کشت کشور اساس تحقیق این پروژه منظور گردید. اهمیت اقتصادی گندم چه از نظر تولید و چه از نظر تغذیه در دنیا بیش از سایر محصولات کشاورزی می‌باشد. حتی در مناطقی که به علت تغییر شرایط اقلیمی یا خشکی محیط امکان تولید سایر گیاهان زراعی نباشد، می‌توان گندم تولید کرد (7).
مواد و روش ها
این پروژه در چهار آزمایش مجزا که هر کدام در یک بلوک کامل تصادفی با سه تکرار شده انجام پذیرفت و در آن تیمارها بر اساس قطع آب‌های آخر فصل کشت گندم که شامل سه مرحله آخر دوره رشد(گلدهی،مرحله شیری، مرحله خمیری) و عدم قطع آب گندم به عنوان شاهد می باشد، قرار گرفتند. استفاده از تشت تبخیر برای اعمال تنش رطوبتی با هدف شبیه سازی هرچه بیشتر شرایط آزمایش به مزرعه کشاورز انجام گرفت. از شیوه آبیاری قطره ای (سیستم تیپ) استفاده شده و میزان آب با استفاده از کنتور تعیین شد. حجم آب مورد نیاز هر کرت توسط شیلنگ(سیستم تیپ) و کنتور اندازه گیری و به گیاه داده شد. بدین صورت که حجم آب آبیاری هر آزمایش با توجه به میزان تبخیر از تشت کلاس A و سطح مزرعه محاسبه و توسط کنترل تجمعی تعیین گردید و در اختیار گیاه قرار می گرفت. عملیات تهیه زمین شامل شخم کلش بعد از برداشت محصول قبل، یک نوبت شخم بهاره، یکنوبت دیسک، دو بار لولر عمود بر هم، کودپاشی بر اساس توصیه کودی انجام و بلافاصله پس از زدن دیسک و لولرزمین کاملا تسطیح و فاروها ایجاد شده و زمین آماده جهت کشت گردید.
ارقام شامل توس، گاسکوژن و سایسونز و C-85-6, C-85-4,CD-85-13,CD-85-9,CD-85-15,C-81-4بود. مساحت هر کرت این آزمایش8/16 (8/16= 7× 4/2 ) متر مربع بود،که از هر کرت پس از برداشت نیم متر از دو انتها و حذف دو پشته کناری مساحت برداشت 2/7=6×2/1 گردید. میزان بذر مصرفی براساس 450 بذر در متر مربع و با در نظر گرفتن وزن هزار دانه برای هر رقم تعیین گردید. بذور آزمایش قبل از کاشت به منظور جلوگیری از سیاهک پنهان با قارچ کش کاربوکسین تیرام به نسبت 2 در هزار ضدعفونی شد. رطوبت مورد نیاز از روش وزنی با نمونه گیری خاک از هر آزمایش قبل و بعد ازهر آبیاری اندازه گیری شد. پارامترهایی شامل: ثبت مراحل مختلف زمانی دوره رشد و آبیاری های انجام شده، ارتفاع بوته، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت، حجم آب مصرف شده، کارایی مصرف آب و وزن هزار دانه اندازه گیری شد. کلیه اطلاعات و آمار برداشت شده در دوره برداشت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و حفظ منابع آبی، اثر تنش آبی بر روی شاخص¬های تولید گندم و کارایی مصرف آب بر شاخص¬های تولید گندم تعیین شد. در نهایت تاثیر قطع آب های آخر برکلیه پارامتر های کمی گندم با یکدیگر مقایسه ومقدار آب صرفه جویی شده از منابع آبی از طریق حذف یک و یا چند نوبت آبیاری مشخص گردید. تلفات آب و برداشت اضافه آب از چاه بمنظور صرفه جویی آب و ذخیره منابع آب های زیر زمینی در پایان فصل کشت تعیین گردید. مقدار آب خاک در حد طرفیت زراعی(FC) برابر1/15درصد وزنی و 64/21 درصد حجمی بوده است. مقدار آب خاک در حد نقطه پژمردگی برابر 2/7 درصد وزنی و 8/10 درصد حجمی بوده است. و عمق توسعه ریشه 30 سانتی متر در نظر گرفته شد. کل آب مصرفی(متر مکعب در هکتار) محاسبه شده حاصل جمع آبیاری انجام شده با میزان بارندگی موثرمی باشد.
جدول شماره 1 - میزان درصد رطوبت وزنی تیمارها قبل از آبیاری و 48 ساعت بعد از آبیاری در عمق 30-0 سانتیمتر
| ردیف | آزمایش اول | آزمایش دوم | آزمایش سوم | آزمایش چهارم | ||||
| در صد رطوبت | در صد رطوبت | در صد رطوبت | در صد رطوبت | |||||
| قبل از آبیاری | بعد از آبیاری | قبل از آبیاری | بعد از آبیاری | قبل از آبیاری | بعد از آبیاری | قبل از آبیاری | بعد از آبیاری | |
| 1 | 89/6 | 96/13 | 06/6 | 69/12 | 5/6 | 5/13 | 11/4 | 49/13 |
| 2 | 05/6 | 13/12 | 34/6 | 75/12 | 1/6 | 5/12 | 57/6 | 01/13 |
| 3 | 68/3 | 94/7 | 83/4 | 49/9 | 82/3 | 56/8 | 04/4 | 98/9 |
| 6 | 30/6 | 41/16 | 19/6 | 93/16 | 68/6 | 64/15 | 76/6 | 54/15 |
| 7 | 41/5 | 95/14 | 38/4 | 48/14 | 63/5 | 08/16 | قطع | قطع |
| 8 | 41/5 | 33/16 | 20/4 | 19/17 | قطع | قطع | قطع | قطع |
| 9 | 45/5 | 97/17 | قطع | قطع | قطع | قطع | قطع | قطع |
جدول شماره 2 - تاریخ آبیاری و میزان آب داده شده(متر مکعب) به هرآزمایش بطور مستقل
| آبیاری | میزان آب (متر مکعب) | ||||
| آزمایش اول | آزمایش دوم | آزمایش سوم | آزمایش چهارم | جمع چهار آزمایش | |
| (خاک آب مزرعه) | 75/38 | 75/38 | 75/38 | 75/38 | 155 |
| آبیاری دوم | 23 | 23 | 23 | 23 | 92 |
| آبیاری سوم | 75/28 | 75/28 | 75/28 | 75/28 | 115 |
| آبیاری چهارم | 38/47 | 38/47 | 38/47 | 38/47 | 5/189 |
| آبیاری پنجم | 88/30 | 88/30 | 88/30 | قطع آبیاری | 64/92 |
| آبیاری ششم | 5/36 | 5/36 | قطع آبیاری | قطع آبیاری | 73 |
| آبیاری هفتم | 5/34 | قطع آبیاری | قطع آبیاری | قطع آبیاری | 5/34 |
| تعداد آبیاری | 7 | 6 | 5 | 4 | - |
| حجم آبیاری در هر آزمایش | 76/238 | 26/204 | 76/175 | 88/135 | 66/754 |
| حجم آبیاری (متر مکعب در هکتار) | 67/5263 | 09/4503 | 78/3874 | 59/2995 | 13/57637 |
| بارندگی موثر | 78/121 | 78/121 | 78/121 | 78/121 | 12/487 |
| کل آب مصرفی (متر مکعب در هکتار) | 45/5385 | 87/4624 | 56/3996 | 37/3117 | 25/17124 |
به منظور تعیین معادله نفوذ از سیلندر های نفوذ سنج استفاده شد. نتایج نشان داده که نفوذ آب به داخل خاک در هنگام آبیاری مناسب بوده است. داده‌های عمق نفوذ تجمعی آب در خاک بر حسب سانتی متر نسبت به زمان با گراف SCS مطابقت داده شد و شماره منحنی 1 برای آن بدست آمد. با توجه به این منحنی پارمترهای SCS ضرایب a و b به ترتیب 0925/0 سانتیمتر و 7285/0 بدست آمد.
تعیین کارایی مصرف آب گندم ، حساسیت شاخص WUE به کم آبیاری و امکان افزایش کارایی مصرف آب بسیار مهم می باشد. در حال حاضر کارایی مصرف آب 9/0 کیلوگرم محصول به ازای هر متر مکعب آب است و بر اساس برنامه افق 1400 برای تولید محصولات کشاورزی به 150 میلیارد مترمکعب آب نیاز است که از این رو کارایی مصرف آب باید به حدود 6/1 کیلوگرم محصول به ازای هر مترمکعب آب برسد(2).
نتایج
در این آزمایش میانگین رطوبت وزنی خاک قبل و پس از هر آبیاری اندازه گیری گردید. همچنین تاریخ و میزان آب آبیاری در هر نوبت بر اساس تشت تبخیر محاسبه و ثبت گردید که حجم کل آب مصرف شده در هر تیمار که حاصل جمع آبیاری ها و باران موثر در طول دوره رشد می باشد. این چهار آزمایش مجزای بلوک کامل تصادفی به صورت یک آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی بصورت اسپلیت پلات منظور و تجزیه واریانس انجام پذیرفته است که تیمارهای تنش آبی را به عنوان کرت های اصلی در چهار سطح عدم قطع آب آخر و یک قطع آب آخر در مرحله گلدهی، دو قطع آب آخر در مرحله شیری وسه قطع آب آخر در مرحله خمیری در نظر گرفته شد و ارقام و لاین ها به عنوان کرت های فرعی منظور شد. نتایج تجزیه واریانس صفات مختلف(جدول 1) تیمار تنش آبی بطور معنی داری برعملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، وزن هزار دانه، شاخص برداشت، ارتفاع و کارایی مصرف آب در سطوح آماری یک وپنج درصد اختلاف آماری از خود نشان میدهند. ارقام و لاین ها نیزبرای کلیه صفات مورد بررسی در سطوح آماری یک درصد اختلاف معنی داری از خود نشان میدهند.
جدول 1- خلاصه نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات)
| منابع تغییرات | میانگین مربعات(Ms) | | |||||||||||||
| درجه آزادی | عملکرد دانه | عملکرد بیولوژیک | وزن هزار دانه | شاخص برداشت | کارایی مصرف آب | ارتفاع | | ||||||||
| تکرار | 2 | *48/65260 | ns110/296378 | ns009/4 | ns065/14 | ns769/4 | ns676/90 | | |||||||
| تیمار تنش آبی | 3 | **43/31085038 | ns4/11023339 | **815/315 | **219/311 | *201/0 | *590/607 | | |||||||
| خطا(Ea) | 6 | 012/7323 | 5/70466084 | 491/1 | 275/26 | 810/2 | 256/71 | | |||||||
| تیمار رقم | 8 | **356/3728007 | **0/211067603 | **113/276 | *475/130 | **168/0 | **398/94 | | |||||||
| تنش آبی×رقم | 24 | *193/82050 | *4/127379587 | **363/4 | ns157/55 | ns120/8 | ns090/23 | | |||||||
| خطا(Eb) | 96 | 630/44542 | 22/67371007 | 391/1 | 024/57 | 408/1 | 247/23 | | |||||||
| | Cv%ضریب تغییرات | 62/3 | 22/4 | 95/2 | 88/22 | 59/8 | 87/4 | ||||||||
ns ،*و** : به ترتیب غیر معنی دار و معنی داری در سطوح آماری 5% و یا 1%
جدول 2 - خلاصه نتایج مقایسه میانگین‌های اثر تیمار تنش قطع آبیاری بر صفات مورد بررسی
| ارتفاع(cm) | کارایی مصرف آب(kg/m3) | شاخص برداشت % | وزن هزار دانه (gr) | عملکرد بیولوژیک )kg×ha( | عملکرد دانه )kg×ha( | تیمار تنش |
| a89/103 | c31/1 | a30/37 | a52/42 | a50/19153 | a11/7086 | بدون قطع آبیاری |
| b15/99 | c32/1 | b04/32 | a04/42 | a39/21547 | b11/6087 | یک قطع آبیاری آخر |
| b26/100 | b41/1 | ab30/33 | b04/40 | a13/20270 | c37/5625 | دو قطع آبیاری آخر |
| a52/92 | a50/1 | b11/29 | c04/35 | a48/16787 | d26/4500 | سه قطع آبیاری آخر |
*میانگین‌ها بوسیله آزمون دانکن در سطح احتمال 5 % مقایسه شده‌اند، تفاوت بین دو میانگین که دارای حداقل یک حرف مشترک باشند از نظر آماری معنی‌دار نیست.
جدول3 - خلاصه نتایج مقایسه میانگین‌های اثر ارقام ولاین ها بر صفات مورد بررسی
| ارتفاع(cm) | کارایی مصرف آب(kg/m3) | شاخص برداشت % | وزن هزار دانه (gr) | عملکرد بیولوژیک )kg/ha( | عملکرد دانه )kg/ha( | ارقام ولاین ها |
| abc67/98 | cd28/1 | bc67/29 | e58/36 | b96/18776 | e83/5353 | CD-85-9 |
| abc58/98 | d24/1 | ab00/35 | f42/32 | b69/15678 | e50/5217 | CD-85-13 |
| ab92/101 | bc34/1 | bc00/31 | cd42/37 | b52/21880 | d83/5624 | CD-85-15 |
| c42/94 | ab42/1 | ab67/35 | a83/49 | b39/17239 | c92/6085 | C-81-4 |
| bc17/98 | a50/1 | a25/38 | d92/37 | b47/16908 | bc17/6192 | C-85-6 |
| a75/102 | a46/1 | abc83/32 | b83/41 | b37/19760 | bc83/6225 | C-85-4 |
| bc67/97 | a49/1 | ab58/34 | bc67/41 | b24/19048 | ab00/6353 | گاسکوژن |
| c33/96 | a50/1 | c58/27 | c75/40 | a06/29376 | a33/6450 | سایسونز |
| ab08/102 | d22/1 | abc83/31 | c75/40 | a90/16287 | f00/4919 | توس |
*آزمون دانکن در سطح احتمال 5 % مقایسه شده‌اند، تفاوت بین دو میانگین که دارای حداقل یک حرف مشترک باشند از نظر آماری معنی‌دار نیست.
مقایسه میانگین‌ها ی انجام شده به روش آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح احتمال پنج درصد (جدول3) در مورد عملکرد دانه نشان میدهد که رقم سایسونز با عملکرد دانه33/6450 کیلو گرم در هکتار بیشترین عملکرد و رقم توس با عملکرد 4919کیلوگرم در هکتار در این شرایط نیزکمترین عملکرد را به خود اختصاص داده اند. کارایی مصرف آب برای ارقام ولاین های سایسونز، گاسکوژن، C-85-4 و C-85-6 به ترتیب 50/1، 49/1، 46/1 و50/1کیلوگرم بر متر مکعب بوده که بیشترین و توس با 22/1 کیلوگرم بر متر مکعب کمترین کارایی مصرف آب را به خود اختصاص داده اند. از لحاظ صفت وزن هزار دانه لاین C-81-4 با 83/49 گرم بیشترین و لاین CD-85-13با مقدار42/32 گرم کمترین اندازه صفت را به خود اختصاص داده است.
باتوجه به جدول شماره 2 نتایج مقایسه میانگین‌های اثر تیمار تنش قطع آبیاری بر صفات مورد بررسی مشخص می گردد که اعمال قطع آبیاری در همه حالات مورد بررسی باعث کاهش چشمگیری در عملکرد بیولوژیکی نشده است، بلکه فقط باعث تغییر در عملکرد نهایی گردیده است. که این حاصل کاهش وزن هزاردانه بوده است. بیشترین عملکرد در شرایط عدم قطع آب 11/7086 کیلوگرم و پس از آن به ترتیب با کاهش های 10/14، 61/20 و50/36 درصدی مواجه بوده که کمترین عملکرد مربوط به قطع سه آب آخر آبیاری به میزان 26/4500 کیلو گرم بوده که به شدت عملکرد را پایین برده ولی افزایش کارایی مصرف آب و صرفه جویی در مصرف آب شده است.
بحث
چون محدودیت شدید کم آبی در مناطق سرد کشور ما اکثرا برای گندم در مراحل از گلدهی به بعد می باشد. که مقارن با پر شدن دانه و تولید عملکرد نهایی قابل برداشت است. رقابت آب های انتهای فصل گندم با آب های ابتدای فصل محصولات بهاره ای سبب شده است تا آب های انتهایی گندم حذف شده و این محصول با تنش خشکی رو به رو گردد که این تاثیر بسزایی بر افت عملکرد گندم دارد. انتخاب ارقام متحمل به کم آبی، انتخاب از ارقام با کار آیی مصرف آب بالاتر و افزایش بهره وری آب راهکارها و دستورالعمل های کاربردی این معضل می باشد. در این پژوهش نتایج نشان داد که قطع آبیاری بر روی صفات مختلف و نهایت برعملکرد نهایی محصول تاثیر داشته و در نهایت کارایی مصرف آب آبیاری اثر گذاشته است. نتیجه ای که بدست آمد این است که عملکرد بیولوژیکی در تمامی شرایط تنش تغییرات بسیار اندکی ازخود نشان داده است اما عملکرد نهایی که عملکرد دانه است به شدت در شرایط قطع آب در مرحله گلدهی به بعد کاهش چشمگیری داشته است. قطع سه آب آخر آبیاری به شدت عملکرد را پایین برده ولی افزایش کارایی مصرف آب شده است. همانطور که میدانیم. روش آبیاری سیستم تیپ عمدتا از مصرف آب کمتری برخوردار می باشد. نیاز خالص آبی برای گندم با توجه به راندمان آبیاری قطره ای(سیستم تیپ) که 80 در صد محاسبه می شود جهت منطقه تربت حیدریه خراسان رضوی 4520 متر مکعب در هکتار براساس برنامه Cropwat محاسبه شده است( 16). که با توجه به حجم کل آب آبیاری شده و حجم بارندگی موثر در این پروژه در شرایط عدم قطع آب آخر که حجم کل آب45/5385 مترمکعب می باشد. به میزان 07/16 درصد میزان حجم آب بیشتری به در هر هکتار داده شده است . در شرایط یک قطع آب نیز با 32/2 درصد بیشتر از نیاز می باشد. اما در دو شرایط دیگر به ترتیب 58/11 و 04/31 در صد کمتر ازمیزان محاسبه شده آبیاری شده است.
با توجه به دشواری‌های ناشی از کمبود آب و زمین می‌بایستی در تولیدات کشاورزی جنبه اقتصاد نیز در نظر گرفته شود. برای این موضوع بررسی اقتصادی گندم در خراسان رضوی به به شرح ذیل است. میزان بارندگی سالانه در منطقه جلگه رخ 225 میلیمتر، میزان آب مصرفی برای مزرعه گندم با توجه به آزمایش انجام شده حدود4500 مترمکعب، با فرض عملکرد متوسط گندم 6000 کیلوگرم در هکتار و با فرض اینکه قیمت هر کیلوگرم گندم 3200 ریال باشد، ارزش افزوده را به شرح ذیل محاسبه نمود.
میزان آب نزولی در هر هکتار 2250 = 10000 × 225
میزان آب مصرفی در هر هکتار برای گندم (مترمکعب) 6750 = 2250 + 4500
کارایی آب برای گندم (کیلوگرم در مترمکعب) 125/1= 6000/6750
در مزرعه گندم به ازاء هر مترمکعب آب مصرفی 125/1 کیلوگرم یعنی 3600 ریال درآمد وجود دارد، لذا در صورتی که کشاورزان منطقه استفاده بهینه از آب داشته باشند واین کار نیز فقط با اصلاح سیستم های آبیاری امکان پذیر است. می توان بیان داشت که کشت گندم وسایر محصولات کشاورزی مقرون به صرفه می باشد.
می توان نتیجه گرفت اکثر ارقامی که در شرایط یک قطع آب آخر عکس العمل مناسب نشان داده اند. عکس العمل متفاوتی از خود در شرایط قطع دو مدار آخر آبیاری از خود نشان دادند و این باعث کاهش عملکرد دانه، وزن هزاردانه و شاخص برداشت گردیده است. لذا با یک قطع آب آخر به میزان حداقل 760 مترمکعب در هکتار برداشت از مخازن زیر زمینی کمتر انجام گردیده است و در نهایت یک مرحله قطع آب آخر در گندم امکان پذیر می باشد.
دیدگاه ها