کمبود آب مهمترین عامل محدود کننده تولیدات زراعی و باغی در مناطق خشک و نیمه خشک ایران است. آب و خاک به عنوان مهمترین منابع تولید در بخش کشاورزی محسوب میشود و در کشوری مانند ایران که با کمبود آب مواجه است، بدون شک اصلاح الگوی مصرف و استفاده بهینه از این منابع میتواند موجب افزایش تولید و کاهش ضایعات و تلفات شود.
موقعیت اقلیمی ایران و متوسط بارندگی در کشور
نگاهی به موقعیت اقلیمی کشور بیانگر این است که کشور ما به لحاظ برخورداری از منابع آب در شرایط مناسبی قرار ندارد و جزو کشورهای خشک و نیمه خشک جهان محسوب میشود.
متوسط بارندگی در کشور حدود ۲۳۰ میلیمتر، در صورتی که میانگین بارندگی در جهان حدود ۸۶۰ میلیمتر است، به عبارت دیگر میانگین بارندگی کشور کمتر از یک سوم بارندگی جهان است. همچنین توزیع زمانی و مکانی بارندگی نیز در سطح کشور نامناسب است.
در مناطق خشک، آب یک فاکتور محدود کننده در گسترش کشاورزی و افزایش تولیدات آن است. حدود ۹۰ درصد از تولیدات محصولات زراعی و باغی از اراضی آبی بدست می آید.
راهکارهای مدیریتی آبیاری به منظور بهره وری بیشتر
با توجه به این که کشور ایران در یک منطقه خشک و نیمه خشک واقع شده و احتمال وقوع خشکسالی ها در آن فراوان است، لذا اجرای راهکارهای مدیریتی آبیاری، به منظور بهره وری بیشتر از منابع محدود آب، راهکاری علمی به منظور کاهش مصرف آب می باشد.
در این راستا با توجه به این که باغات با بروز خشکسالی و محدودیت آب، دچار صدمات جبران ناپذیری نسبت به محصولات زراعی یکساله میگردند، لذا بایستی راهکارهای مناسبی را اتخاذ نمود که در مواجهه با خشکسالی و محدودیت آب بکار گرفته شود. بنابراین استفاده از مدیریت هایی که بتوان بدون کاهش و یا با کاهش اندکی در تولید، میزان مصرف آب در بخش کشاورزی بویژه در شرایط محدودیت آب را کاهش داد اجتناب ناپذیر است.
یکی از این روش ها، مدیریت کم آبیاری و از جمله، مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه می باشد. در این نشریه ابتدا مدیریت کم آبیاری تشریح و سپس به مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه و تاثیر مثبت آن بر عملکرد برخی تولیدات باغی و زراعی در شرایط محدودیت آب اشاره می گردد.
بیشتر بخوانید:اجزای سیستم هاى آبیارىکم آبیاری
طبق تعریف ساده، کم آبیاری عبارتست از استفاده بهتر و بیشتر و یا حداکثر از واحد آب در تولید محصولات کشاورزی؛ به عبارت دیگر کم آبیاری عبارتست از مصرف آگاهانه و کمتر آب به منظور تولید محصولات کشاورزی.
نکات مثبت کم آبیاری
از نکات مثبت کم آبیاری میتوان به موارد ذیل اشاره نمود:
- افزایش کارایی مصرف آب به علت مصرف کمتر آب
- کاهش هزینه های جاری آبیاری و آب بها
- افزایش سطح زیر کشت آبی با آب مازاد
نتایج مصرف کمتر آب
چون در کم آبیاری، هدف مصرف کمتر آب است، لذا بسته به شرایط موجود، مصرف کمتر آب به یکی از نتایج زیر منجر میشود:
- عملکرد در کل سطح بیشتر و یا در صورت بهینه سازی حداکثر میشود.
- درآمد خالص در کل سطح بیشتر میشود.
- عملکرد به ازای واحد حجم آب مصرفی بیشتر میشود.
مثال
مثال ذیل میتواند روشنگر موضوع باشد:
فرض کنیم با انجام آبیاری کامل بتوانیم ۸۰ تن در هکتار و با انجام آبیاری با نصف این مقدار آب (کم آبیاری) ۵۰ تن در هکتار محصول برداشت کنیم.
اگر دو هکتار زمین را با نصف آب کامل تحت کشت ببریم ۱۰۰ تن محصول برداشت خواهیم کرد که در این حالت (کم آبیاری)، نسبت به حالت اول (آبیاری کامل)، ۲۰ تن اضافه عملکرد خواهیم داشت، لذا عملکرد به ازای واحد آب مصرفی افزایش می یابد که همانا مفهوم کم آبیاری است.
از نظر سود خالص نیز فرض کنیم از ۲۰ تن اضافه عملکرد، ده تن آن هزینه های مربوط به افزایش سطح کشت (از یک هکتار به دو هکتار) را بپوشاند که در این صورت باز هم در حالت کم آبیاری، سود خالص حاصل از کم آبیاری افزایش می یابد.
بیشتر بخوانید:راهبردهای بلند مدت توسعه و سند فرابخشی آبمدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه (Partial Root-zone Drying)
مدیریت خشکی موضعی ریشه یک روش نسبتاً جدید کم آبیاری است که ضمن کاهش مصرف آب، کاهش معنی‌داری را در خواص کمی و کیفی محصول پدید نمی آورد.
روش کم آبیاری خشکی موضعی ریشه (خیس و خشک شدن متناوب ریشه) از طریق مکانیسم های فیزیولوژی، گیاه را تحریک نموده تا در شرایط تنش خشکی از خود مقاومت بیشتری نشان دهد که این واکنش میتواند باعث کاهش مصرف آب و حفظ کیفیت میوه در شرایط تنش آبی باشد.
مدیریت آبیاری با روش خشکی موضعی ریشه، مکانیسم های کنترل تعرق گیاه را فعال و سبب افزاش کارایی مصرف آب می گردد. در این مدیریت بخشی از ریشه گیاه، به تناوب خیس و خشک شده و به تناوب یک سمت درختان آبیاری میشود و عمدتاً در باغات مورد استفاده واقع می شود.
به عبارت دیگر خشکی موضعی ریشه یک نوع مدیریت کم آبیاری بوده که در این مدیریت آبیاری، نیمی از ریشه گیاه آبیاری شده در حالیکه نیمی دیگر خشک می ماند.
در نوبت های بعدی آبیاری، بخش های تر و خشک ریشه در تناوب قرار گرفته و جابجا میشوند. افزایش غلظت اسید ابسسیک در جریان شیره خامی که از ریشه های سمت آبیاری نشده درخت (قسمت های آبیاری نشده) به سوی
برگ ها حرکت میکنند، سبب بسته شدن نسبی روزنه ها میگردد.
از آنجا که در این روش، نیمی از ریشه ها دچار تنش آبی نیستند، معمولاً بسته شدن نسبی روزنه ها سبب کاهش تعرق شده که این واکنش منجر به کاهش مصرف آب (بدون کاهش معنی دار در عملکرد کمی و کیفی) میشود.
شایان ذکر است که نظر به خیس و خشک شدن متوالی نیمی از ریشه ها در مدیریت خشکی موضعی ریشه، فعالیت و رشد ریشه ها نیز نسبت به سایر مدیریت های کم آبیاری دیگر بیشتر می باشد.
همچنین این مدیریت آبیاری تاثیر قابل توجهی بر کاهش علف های هرز بین ردیف های خشک داشته و باعث کاهش و از بین رفتن علفهای هرز بین ردیف های گیاهان نیز می گردد.
مدیریت کم آبیاری به شیوه خشکی موضعی ریشه، قابل پیاده سازی در شرایط سیستم های آبیاری سطحی و تحت فشار قطره ای می باشد.
با ایجاد دو جویچه در طرفین گیاه در آبیاری سطحی یا دو خط لوله آبده در دو سمت گیاه در آبیاری قطره ای امکان اعمال این مدیریت فراهم می گردد. همچنین در سیستم های آبیاری قطره ای که آرایش قطره چکان ها به صورت دو خطی در نظر گرفته شده باشد با بسته و باز شدن جریان آب در لوله های آبده در هر سمت گیاه، اعمال این مدیریت آبیاری میسر خواهد بود.
با عنایت به راندمان کم آبیاری در روش های سطحی، استفاده از این مدیریت در سیستم های آبیاری تحت فشار قطره ای از عمومیت بیشتری برخوردار است. ضمن این که استفاده از این مدیریت در آبیاری سطحی نیز موجب کاهش مصرف آب نسبت به شرایط معمول (حداقل به میزان ۲۰ درصد) می گردد.
با عنایت به این که مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه، یکی از راهکارهای کاهش مصرف آب در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد و در سایر کشورها نیز مورد آزمون قرار گرفته و اثرات مثبت آن مشهود می باشد، لذا میتوان با در نظر گرفتن شرایط اقلیمی، خاک و گیاه از آن استفاده نمود.
به طور کلی در تحقیقات انجام گرفته گزارش گردیده است که استفاده از این مدیریت برای درختان گیلاس، هلو، سیب، گلابی، پرتقال و انگور موجب کاهش مصرف آب به میزان ۳۰ تا ۵۰ درصد و افزایش کارایی مصرف آب گردیده است که در ذیل به نتایج برخی پژوهش های انجام گرفته در این خصوص به طور مختصر اشاره می گردد.
بیشتر بخوانید:نوگرایی در مدیریت آبیاری (رویکرد ماسکات)نتایج برخی پژوهش های انجام شده در خصوص مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه
پژوهش های متنوعی در اعمال مدیریت خشکی موضعی ریشه بر درختان انگور انجام شده است که همگی حاکی از مؤثر بودن این مدیریت در کاهش مصرف آب و افزایش کارایی مصرف آن می باشد.
تاثیر معنی داری بر عملکرد کمی و کیفی و رشد انگور در استفاده از این مدیریت با روش معمول مدیریت آبیاری دیده نشده ضمن این که مدیریت مزبور در محصولات مختلف موجب افزایش کارایی مصرف آب در حدود ۴۰ درصد گردیده است.
غالب نتایج پژوهش های انجام گرفته در باغات انگور بیانگر این موضوع بوده که مدیریت کم آبیاری خشکی. (موضعی ریشه، بدون کاهش عملکرد موجب بهبود کیفیت میوه انگور نیز شده است.
استول و همکاران (۲۰۰۰) اظهار نمود که مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه، مدیریت آبیاری نسبتا نوینی می باشد که بدون این که کاهش معنی داری در تولید ایجاد شود موجب افزایش کارایی مصرف آب تا ۵۰ درصد در باغات انگور شده است.
رضوی و همکاران (۱۳۹۲) گزارش کردند در سال های اخیر مشکل کمبود آب، عملکرد باغات انگور ارومیه تحت تاثیر قرار گرفته، بنابراین استفاده از راهکارهایی که بتواند ضمن کاهش مصرف آب، عملکرد قابل قبولی را نیز حاصل نماید کارساز و مفید خواهد بود.
وی گزارش نمود که استفاده از مدیریت آبیاری خشکی موضعی ریشه (با مدیریت آبیاری بر اساس ۷۵ درصد نیاز آبی) موجب افزایش عملکرد و کارایی مصرف آب انگور گردیده است.
متوسط حجم آب مصرفی در مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه ۴۱۶۹ مترمکعب در هکتار بوده که نسبت به مدیریت آبیاری کامل به میزان حدود ۲۱ درصد در مصرف آب صرفه جویی شده است.
متوسط عملکرد انگور در مدیریت آبیاری خشکی موضعی ریشه حدود ۱۵/۷ تن در هکتار و با کارایی مصرف آب حدود ۳/۸ کیلوگرم بر مترمکعب گزارش گردیده است.
هاتون و لویز (۲۰۱۱) تاثیر مدیریت کم آبیاری به شیوه خشکی موضعی ریشه را بر حجم آب مصرفی و عملکرد پرتقال ناول بررسی نمودند. آنها گزارش کردند که حجم آب مصرفی پرتقال در آبیاری قطره ای به روش معمول حدود ۴۸۰۰ مترمکعب در هکتار بوده که در صورت اعمال مدیریت آبیاری به شیوه خشکی موضعی ریشه، حجم آب مصرفی به ۲۹۰۰ مترمکعب در هکتار کاهش می یابد ( ۴۰ درصد کاهش).
همچنین تغییرات معنی داری در تعداد میوه برای هر درخت در مدیریت آبیاری خشکی موضعی ریشه با روش معمول مشاهده نگردید (متوسط تعداد میوه هر درخت ۶۵۰ عدد).
از طرف دیگر وزن کل میوه هر درخت در مدیریت آبیاری خشکی موضعی ریشه حدود ۷۰ کیلوگرم و در مدیریت آبیاری معمول ۸۰ کیلوگرم گزارش شد.
شایان ذکر است که کارایی ۵ کیلوگرم بر مترمکعب بوده که ۴۴ درصد نسبت به کارایی مصرف آب در شرایط معمولی آبیاری در روش قطره ای بیشتر است.
شهابیان (۱۳۹۳) گزارش داد که متوسط عملکرد پرتقال در مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه بر اساس ۷۵ درصد نیاز آبی ( ۲۴/۱ تن در هکتار) اختلاف معنی داری با تیمار آبیاری کامل نداشته، ضمن این که با کاهش مصرف آب در حدود ۲۵ درصد، کارایی مصرف آب در تیمار خشکی موضعی ریشه (۷/۶ کیلوگرم بر مترمکعب) به میزان ۱۰ درصد نسبت به تیمار بدون تنش (۶/۹ کیلوگرم بر مترمکعب) افزایش یافته است.
کنگ و همکاران (۲۰۰۲)، مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه را در گلابی بررسی نمودند. روش خشکی موضعی ریشه با ۲۳ درصد کاهش در مصرف آب، موجب افزایش کارایی مصرف آب (۱۸/۶ کیلوگرم بر مترمکعب) در حدود ۱۲ درصد نسبت به تیمار بدون تنش گردید.
تدین (۱۳۹۵) تاثیر مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه را بر عملکرد انار بررسی و گزارش نمود که حداکثر عملکرد انار در ارسنجان فارس با مدیریت آبیاری قطرهای به شیوه خشکی موضعی ریشه ۱۲۴/۷ کیلوگرم برای هر درخت حاصل گردیده و مقدار آب مصرفی در این مدیریت به میزان ۴۵ درصد نسبت به آبیاری غرقابی معمول منطقه کاهش داشته است.
همچنین گلدهمر و همکاران ( ۲۰۰۲ ) کاربرد دو مدیریت آبیاری بصورت خشکی موضعی ریشه و آبیاری کامل بر عملکرد، متوسط وزن میوه و تعداد میوه درختان هلو را بررسی کردند.
| مدیریت آبیاری | عملکرد (کیلوگرم برای هر درخت) | متوسط وزن میوه (گرم) | تعداد میوه در هر درخت |
| روش خشکی موضعی ریشه | ۲۳۷ | ۱۸۴ | ۱۳۲۱ |
| روش معمولی | ۲۴۴ | ۲۰۰ | ۱۲۳۲ |
همان گونه که از جدول بالا ملاحظه می گردد تغییرات معنی داری در عملکرد، متوسط وزن میوه و تعداد میوه هلو در هر درخت ملاحظه نمی گردد. متوسط عمق آب مصرفی در تیمار خشکی موضعی ریشه در درختان هلو ۷۶۶ میلی متر، در حالیکه در آبیاری کامل حدود ۱۰۱۶ میلی متر بوده است.
مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه با کاهش ۲۵ درصد مصرف آب، کاهش معنی داری در عملکرد میوه هلو نسبت به آبیاری کامل نداشته است.
کمپوس و همکاران (۲۰۰۹) مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه را برای گوجه فرنگی با روش آبیاری قطره ای اعمال و گزارش کردند که این مدیریت ضمن کاهش مصرف آب به اندازه ۴۶ درصد، به طور متوسط موجب افزایش کارایی مصرف آب به اندازه ۲۹ درصد نسبت به آبیاری معمول گردیده است.
زِگبی و همکاران (۲۰۰۴) گزارش نمودند که عملکرد گوجه فرنگی در مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه، تفاوت معنی داری با آبیاری کامل نداشته و با این مدیریت به میزان ۵۰ درصد در مصرف آب صرفه جویی شده است.
صرف نظر از روش آبیاری، مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه، ضمن کاهش حجم آب مصرفی راهکاری مناسب به منظور ارتقای کارایی مصرف آب در گوجه فرنگی در مناطق خشک و نیمه خشک گزارش شده است.
سدراس (۲۰۰۹) به طورکلی در خصوص مقایسه مدیریت کم آبیاری به شیوه خشکی موضعی ریشه با مدیریت های معمول کم آبیاری اظهار داشت که مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه، کارایی مصرف آب را تا ۸۲ درصد افزایش میدهد که این افزایش موجب کاهش مصرف آب قابل توجهی نسبت به روش های معمول و متداول آبیاری شده است.
بنابراین در مناطق خشک و نیم هخشک که منابع آب عامل محدود کننده میباشد این مدیریت کم آبیاری موجب کاهش و صرفه جویی در مصرف آب خصوصا در باغات (بدون کاهش معنی داری در تولید) میگردد.
همچنین گزارش نمودند که جذب مواد غذایی در گیاهانی که تحت تاثیر مدیریت کم آبیاری به شیوه خشکی موضعی ریشه قرار گرفته اند نسبت به سایر مدیریت های کم آبیاری دیگر بیشتر بوده است.
لیب و همکاران ( ۲۰۰۶ ) هیچ اختلاف معنی داری بین وزن میوه هر درخت سیب در مدیریت آبیاری معمول و مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه مشاهده نکردند.
وزن کل میوه سیب در تیمار کم آبیاری خشکی موضعی ریشه ۴۸ کیلوگرم برای هر درخت بوده که اختلاف معنی‌داری با تیمار آبیاری کامل نداشت. همچنین متوسط وزن میوه در تیمار آبیاری کامل و خشکی موضعی ریشه به ترتیب ۲۳۰و ۲۲۰ گرم برای هر درخت بدست آمد، ضمن این که حجم آب در مدیریت کم آبیاری خشکی موضعی ریشه به میزان حدود ۴۵ درصد نسبت به آبیاری کامل (۷۰۷ میلی متر) کاهش داشته است.
نظر به این که مدیریت کم آبیاری به شیوه خشکی موضعی ریشه یکی از انواع مدیریت های کم آبیاری می باشد ولی نتایج عملی و کاربردی این مدیریت نشان داده است که عملکرد گیاهان در این مدیریت نسبت به مدیریت کم آبیاری معمول (در شرایطی که از حجم آب مساوی استفاده شده باشد) بهتر و ضمن افزایش کارایی مصرف آب، میوه ها نیز در مدیریت خشکی موضعی ریشه از کیفیت بهتری نسبت به سایر مدیریت های کم آبیاری دیگر برخوردارند.
کاسپاری و همکاران ( ۲۰۰۴ ) تاثیر کم آبیاری به شیوه خشکی موضعی ریشه را بر دو رقم سیب گالا و فوجی در نیوزلند بررسی و گزارش نمود که این مدیریت کم آبیاری موجب کاهش ۳۰ تا ۵۰ درصدی مصرف آب شده ضمن این که آسیبی به اندازه، عملکرد و کیفیت میوه سیب وارد نکرده است.
در دهه اخیر، دانشمندان جهان این مدیریت کم آبیاری را خصوصاً در مناطق خشک و نیمه خشک به منظور افزایش کارایی مصرف آب بر گیاهان زراعی و باغی مورد آزمون و ارزیابی قرار دادند.
نتایج اغلب پژوهشگران بیانگر این موضوع است که مدیریت کم آبیاری به شیوه خشکی موضعی ریشه راهکاری مناسب به منظور افزایش کارایی مصرف آب در مناطقی است که با محدودیت منابع آب مواجه می باشند.
بیشتر بخوانید:ویدئو معرفی سیستم آبیاری هوشمندپیشنهاد
با توجه به این که قسمت عمده آب قابل استحصال کشور در بخش کشاورزی مصرف می شود، چنانچه با استفاده از مدیریت های کنترل شده علمی بتوان بدون کاهش معنی داری در تولید در مصرف آب صرفه جویی کرد، امکان تعدیل و کنترل بحران های ناشی از خشکسالی میسر می باشد.
در این ارتباط مدیریت کم آبیاری به شیوه خشکی موضعی ریشه یک مدیریت مناسب و کارا به منظور ارتقاء کارایی مصرف آب در باغات بوده که می تواند باعث کاهش مصرف آب و حفظ کیفیت میوه در شرایط محدودیت آب در باغات باشد.
منبع: کم آبیاری به شیوه خشکی موضعی ریشه، راهکاری به منظور افزایش کارایی مصرف آب در باغات (محمدرضا امداد – مؤسسه تحقیقات خاک و آب – ۱۳۹۶)