تأثیر کم‌آبیاری در بهره‌برداری پایدار منابع آب زیرزمینی دشت نیشابور

نویسندگان

1 استادیار پژوهش بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران

2 استادیار پژوهش پژوهشکده خرما و میوه‌های گرمسیری، موسسه تحقیقات علوم باغبانی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اهواز، ایران.

چکیده

در دسترس بودن آب زیرزمینی نقش مهمی در تولید پایدار محصولات کشاورزی و تأمین امنیت معیشت بهره‌برداران در دشت نیشابور ایفا می‌نماید. افت سطح آب زیرزمینی و کسری مخزن سالانه از چالش‌های اساسی این دشت است. در دشت نیشابور سالانه بیش از 90% منابع آب زیرزمینی برای آبیاری حدود ۸۴ هزار هکتار از اراضی آبی زیرکشت محصولات مختلف زراعی و باغی به مصرف می‌رسد. در این مقاله، مدل شبیه‌سازی حرکت آب و املاح در خاک (SWAP) با استفاده از داده‌های 6 مزرعه مختلف دشت نیشابور مورد واسنجی و صحت سنجی قرار گرفت. بدین منظور اطلاعات مزرعه‌ای و سایر داده­های موردنیاز برای اجرای مدل در شرایط منطقه گردآوری ‌شد. اثرات مدیریت رایج آبیاری بر اجزای بیلان آب و شاخص‌های مختلف بهره‌وری آب در مزارع گندم، جو، چغندرقند، پنبه، ذرت علوفه‌ای و گوجه‌فرنگی با استفاده از مدل SWAP بررسی گردید. همچنین تأثیر اعمال ۲ سناریوی اعمال کم­آبیاری (۱- کاهش 20-30 درصد آب مصرفی در طول دوره رشد، 2- حذف یک نوبت آبیاری در مرحله­ غیر حساس رشد گیاه) بر کاهش برداشت از منابع آب زیرزمینی تخمین زده شد. نتایج نشان داد در شرایط مدیریت آبیاری فعلی زارعین، کاهش بهره‌وری آب به دلیل تبخیر از سطح خاک برای مزارع گندم، جو، چغندرقند، پنبه، ذرت علوفه‌ای و گوجه‌فرنگی به ترتیب به‌اندازه ۲۴، ۲۶، 27، 21، ۸ و ۲۷ درصد بود. کاهش بهره‌وری آب به دلیل نفوذ عمقی، از WPETQ در مقایسه با WPET شدیدتر بود به‌طوری‌که مقدار WPETQ به‌اندازه ۵۰، ۴۴، ۳۳، ۳۷، ۱۴ و ۵۳ درصد به ترتیب برای مزارع گندم، جو، چغندرقند، پنبه، ذرت علوفه‌ای و گوجه‌فرنگی در مقایسه با WPET کاهش نشان داد. مقادیر مختلف بهره‌وری آب نشان از لزوم کنترل و کاهش تلفات تبخیر خاک و نفوذ عمقی با تغییر روش‌های سنتی آبیاری به سامانه‌های با کارایی بالاتر دارد. اعمال مدیریت کم‌آبیاری برای ۶ محصول عمده در دشت نیشابور، موجب ۲۷% کاهش در برداشت از سفره آب زیرزمینی با تغییر عملکرد بین ۴+ تا ۱۷- درصد گردید. این مقدار برداشت کمتر معادل 105 میلیون مترمکعب تخلیه کمتر سفره آب زیرزمینی و جبران ۷۷% کسری مخزن دشت نیشابور می­باشد. حذف یک نوبت آبیاری برای ۶ محصول عمده در دشت نیشابور، موجب ۵/۱۷% کاهش در برداشت از سفره آب زیرزمینی با کاهش عملکرد بین ۴ تا ۱۰ درصد می‌گردد. این مقدار برداشت معادل 69 میلیون مترمکعب تخلیه کمتر سفره آب زیرزمینی است که بدین ترتیب حدود ۵۰% کسری مخزن جبران می‌شود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Dificit Irrigation on Sustainable Utilization of Groundwater Resources

نویسندگان [English]

  • Abolghasem Haghayeghi 1
  • Majid Alihouri 2
1 Research Assistant Professor of Agricultural Engineering Research Department, Khorasan Razavi Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Mashhad, Iran
2 Research Assistant Professor of Irrigation and Nutrition Research Department, Palm and Tropical Fruits Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

The access to fresh groundwater is playing an imporatant role for sustainable crop production and secure livelihood of people living in the Neyshabour plain. Decline in groundwater table and aquifer fractional are the most important challenges in this plain. In the Neyshabour plain about 84 thousand hectares of agricultural land are cultivated annually and more than 90% of groundwater resources are used in the agricultural sector. In this paper, Soil-Water-Atmosphere-Plant (SWAP) model is calibrated and validated using measured field data from six different fields located in the Neyshabour plain. For this purpose, field information and other SWAP requirement data were collected in the six farm conditions. Calibrated and validated SWAP model is then used to quantify the effects of existing irrigation practices on water balance components and different water productivity indicators for wheat, barley, sugar beet, cotton, silage corn and tomato. Also, the effect of applying the two senarios (1. 20-30% reduction of water consumption during growth period, 2. removal of irrigation intervals in the non-sensitive plant growth stage) was estimated on the reduction of exploiting of groundwater resources. The results showed that under the current irrigation practices, soil evaporation reduced WPET (Yact/ETact) over WPT (Yact/Tact) by 24%, 26%, 27%, 21%, 8% and 15% for wheat, barley, sugar beet, cotton, silage corn and tomato, respectively. The reduction in WPETQ (Yact/ETact+qbot) over WPET because of deep percolation was even higher and remains 50%, 44%, 33%, 37%, 14% and 53% for wheat, barley, sugar beet, cotton, silage corn and tomato, respectively. The substantial differences in WP values emphasized the need to control non-beneficial soil evaporation and deep percolation losses, and change traditional irrigation system by a more efficient one. Applying deficit irrigation management for the six major crops in the neyshabour plain resulted in a 27% reduction in the extracting of groundwater aquifer with a change in yield +4 to -17%. This less withdrawal amount is equal 105 million cubic meters of exploiting of groundwater and compensates for 77% of the reservoir fraction in the Neyshabour plain. Removing an irrigation turn for six malor crops in the Neyshabour plain causes a 17.5% reduction in exploiting from groundwater aquifer with a decrease in yield from 4 to 10 percent. This amount of discharge is equivalent to saving 69 million cubic meters of groundwater, thus compensating about 50% of the groundwater aquifer fraction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Deficit irrigation
  • sustainable utilization
  • Groundwater
  • neyshabour plain
اکبری، م.، دهقانی‌سانیج، ح. و میرلطیفی، س. م. 1388. تأثیر برنامه‌ریزی آبیاری بر بهره‌وری آب در کشاورزی (مطالعه موردی در شبکه آبشار اصفهان). مجله آبیاری و زهکشی ایران، 1 (3). ص:69-79

سپاسخواه، ع.، توکلی، ع. و موسوی، س. ف. 1385. اصول و کاربرد کم آبیاری. انتشارات کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران. تهران.

شرکت آب منطقه­ای خراسان رضوی. ۱۳۹۷. سیمای آب استان خراسان رضوی. مرداد ۹۷ شماره ۲۵.

فرج‌زاده، م.، ولایتی، س. و حسینی، آ. 1384. تحلیل بحران آب در نیشابور با رویکرد برنامه‌ریزی محیطی. کمیته تحقیقات شرکت سهامی آب منطقه‌ای خراسان. 143 صفحه.

Allen, R,G., M. Smith, A. Perier and L.S. Periera, 1994. An update for the definition of reference evapotrenspiration. ICID Bulletin, 43(2): 1-34

Droogers, P., Akbari, M., Torabi, M., Pazira, E. 2000. Exploring field scale salinity using simulation modeling, example for Rudasht area, Esfahan province, Iran. IAERI-IWMI Research Report 2.

Droogers, P.; Kite, G., Murray-Rust, H. 2000. Use of simulation to evalute irrigation performance including water productivity, risk and system analyses. Irrigation Science. 19:139-145.

Droogers, P., Torabi, M. 2002. Field scale scenarios for water and salinity management by simulation modeling. IAERI-IWMI Research Report 12.

English, M.J., Musick, J.T. and Murty, V.N. 1990. Deficit irrigation. PP. 631-663.

Irrigation Systems, ASAE, st. Joseph, Michigan.


Hassanli, M., Ebrahimian, H., Mohammadi, E., Rahimi, A.R., Shokouhi, A.H. 2016. Simulating maize yields when irrigating with saline water, using the AquaCrop, SALTMED, and SWAP models. J. of Agricultural Water Management, Vol. 176, 91-99.

Jiang, J., Feng, S., Huo, Z., Zhao, Z., Jia, B. 2011. Application of the SWAP model to simulate water–salt transport under deficit irrigation with saline water. Mathematical and Computer Modelling, 54, 902-911.

Ma, Y., Feng, S., Huo, Z. and Song, X.  2011. Application of the SWAP model to simulate the field water cycle under deficit irrigation in Beijing, China. Mathematical and Computer Modelling, 54, 1044-1052.

Molden, D.J., Satkhtivadival, R. and Habib, Z., 2001. Basin level water use and productivity of water. Report 49. Sri Lanka: International Water Management Institute.

Murray-Rust, H., Droogers, P., Heydari, N. (Eds). 2004. Water for future: Linking irrigation and water allocation in the Zayandeh Rud Basin, Iran. Sri Lanka: IWMI.

Singh, R., Van Dam, J.C., Feddes, R.A. 2006. Water Productivity analysis of irrigated crops in Sirsa district. India.Agricultural Water Management, 82(253-278)

Yang, X., Chen, Y., Pacenka, S., Wangsheng, G., Ma, L, Wang, G., Yan, P, Sui, P., Steenhuis, T. 2015. Effect of diversified crop rotations on groundwater levels and crop water productivity in the North China Plain. Journal of Hydrology 522 (2015) 428–438.