۱- مقدمه
ایران دارای ۶۴۰ هزار هکتار اراضی زیر کشت یونجه است که معادل ۵٫۴۱ درصد از کل سطح زیر کشت محصولات زراعی و ۶۲٫۸ درصد از کل سطح زیر کشت نباتات علوفه ای میباشد. میزان تولید یونجه در کشور حدود ۵٫۸ میلیون تن برآورد شده که معادل ۷٫۸۸ درصد از کل میزان تولید محصولات زراعی و ۳۱٫۷ درصد از کل میزان تولید نباتات علوفه ای است. یونجه یکی از محصولات شاخص تولیدی استان زنجان و با سطح زير كشت حدود ۳۶ هزار هكتار (معادل حدود ۵٫۶۳ درصد کل سطح زیر کشت یونجه ايران) ميباشد و حدود ۲۸۵ هزار تن یونجه ( معادل ۴٫۹ درصد از کل یونجه تولیدی کشور) از مزارع مذكور برداشت می شود و از این حیث استان زنجان در جایگاه ویژه ای قرار دارد.
یکی از اساسی ترین مشکلات مربوط به تولید محصولات علوفه ای به ویژه یونجه، مصرف بالای آب و کمبود منابع آب است و مدیریت نامناسب آبیاری در سالیان گذشته، این مشکل را شدیدتر نموده است. بر اساس گزارش هاي متعدد، بسته به شرايط آب و هوايي و میزان تولید، نیاز آبي يونجه در طول دوره رشد بین ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ میلیمتر در سال است و با توجه به نیاز آبی بالای این محصول، بایستی حداکثر استفاده ممکن از قابلیت های گیاه برای کاهش مصرف آب صورت پذیرد.
پژوهش های مختلفی در جهان، بهره وری آب یونجه را ۰٫۸۹ تا حداکثر ۲ کیلوگرم بر مترمکعب گزارش نموده اند. در یک مطالعه، بهره وری فیزیکی و اقتصادی آب مصرفی محصول یونجه در دشت مغان، به ترتیب ۰٫۲۵ کیلوگرم بر مترمکعب و ۹۷ تومان بر مترمکعب تعیین و گزارش شده است و هر دو شاخص بهره وری، در سطح نسبتاً ضعیفی قرار دارند.
مطالعات موجود بهره وري مصرف آب محصول یونجه، بیشتر با بهره گیری از آزمايش هاي مزرعه اي در كرت هاي كنترل شده و به بررسي اثر متقابل تيمارهاي مختلف نظير سامانه و سطح کفایت آبياري، ارقام مختلف بذور، انواع متفاوت و مقدار مصرفی كودهای شیمیایی و بیولوژیکی و ساير عوامل مرتبط با توليد پرداخته اند. لذا نیاز به مطالعات ميداني که وضع موجود بهره وري و عوامل اثرگذار بر مصرف آب و توليد محصول یونجه را به صورت گسترده و در مقياس بزرگ نظير يك دشت یا استان در برگيرد، احساس می شد.
در سال اول این مطالعه، وضع موجود بهره وری مصرف آب در ۱۱ مزرعه منتخب یونجه واقع در چهار شهرستان (زنجان، ابهر، خرمدره و خدابنده) از استان زنجان با توزيع مكاني مناسب مورد مطالعه قرار گرفت. سپس در دومین سال اجرای نتایج مطالعه، اثربخشی راهکار اصلاح برنامه ریزی آبیاری در مزرعه و بطور مشخص اصلاح برنامه ریزی آبیاری در شرايط واقعي مزرعه به منظور بهبود بهره وری مصرف آب كشاورزي مورد ارزيابي قرار گرفت.
۲- چکیده
این مطالعه با هدف پایش بهره وری مصرف آب محصول یونجه و بررسی اثر اصلاح برنامه آبیاری بر کاهش مصرف آب و ارتقای شاخص های بهره وری انجام شد. در مرحله اول مطالعه، تعداد ۱۱ مزرعه یونجه واقع در استان زنجان انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفت. عوامل مرتبط با بهره وري نظير دبی آب ورودی به مزارع، حجم آب مصرفی، برنامه آبیاری، مديريت تغذيه، عملکرد محصول، هزینه هاي توليد و درآمد حاصل از فروش محصول تعیین و شاخص های فیزیکی و اقتصادی بهره وری مصرف آب محاسبه گردید.
در مرحله دوم مطالعه، اصلاح مديريت آبياري(کاهش ساعات آبیاری) به عنوان راهكار اجرايي، به منظور بهبود بهره وری مصرف آب در شرایط واقعی مزرعه در قالب قطعات كنترل شده اجرا و با وضع موجود مقايسه شد. بر اساس نتايج حاصل از پايش هاي ميداني، میانگین حجم آب مصرفی در مزارع یونجه در حدود ۱۴۲۵۰ مترمکعب در هکتار و میانگین شاخص های بهره وری مصرف آب CPD، BPD و NBPD به ترتیب برابر ۰٫۷۹ کیلوگرم بر مترمکعب، ۱۶٫۱ و ۸٫۹ هزار ریال بر مترمکعب برآورد شد.
به طور ميانگين، اعمال برنامه صحيح آبياري در قطعات کنترل شده منجر به کاهش ۴۹٫۵ درصدی حجم آب مصرفی و به تبع آن افزايش ۷۲ درصدي شاخص بهرهوري فيزيكي گردید. استمرار و تثبيت الگوي اشتباه برنامه آبياري و عدم كنترل و نظارت بر بهرهبرداري از منابع آب، دلايل اصلي مصرف بيرويه آب در مزارع یونجه شناخته شد. نتايج مرحله دوم و اجراي نتایج نشان داد، تنها با اصلاح مدت زمان آبیاری، مي توان حجم آب مصرفي را بطور قابل ملاحظه اي كاهش و بهره وري مصرف آب را بهبود بخشيد.
۳- منطقه مورد مطالعه
استان زنجان در شمال باختر فلات ایران قرار گرفته است. وسعت استان برابر ۲۲۱۶۴ کیلومتر مربع و ۱٫۴۳ درصد کل کشور را شامل می‌شود. استان زنجان دارای ۸ شهرستان، ۱۹ بخش و ۱۲۱۰ آبادی است که از این تعداد، ۹۷۸ آبادی دارای سکنه و بقیه خالی از سکنه می‌باشند. ميانگين بارندگی سالانه استان ۳۲۳ میلیمتر و ميانگين دما ۹ تا ۱۷ درجه سانتیگراد می باشد که بر اساس طبقه بندي اقليمي دومارتن در اقلیم نيمه خشك قرار گرفته است.
مهمترین حوضه آبخیز استان زنجان حوضه رودخانه قزل اوزن با مساحت حدود ۱۸۴۷۵ كيلومتر مربع مي باشد که پس از سیراب نمودن باغات و مزارع در محل شهرستان منجیل در استان گیلان با رودخانه شاهرود قزوین تلاقی یافته و سپیدرود را شکل می‌دهند. شکل زیر محدوده استان زنجان به همراه موقعیت مزارع مطالعه شده را نمایش می دهد.
موقعیت جغرافیایی مزارع یونجه مطالعه شده
۴- مشخصات مزارع مطالعه شده
در سال اول مطالعه، تعداد ۱۱ مزرعه یونجه با مجموع مساحت ۲۷٫۹۵ هکتار در اراضی کشاورزی استان زنجان انتخاب گردید( شکل بالا) و اکثر مزارع یونجه در منطقه مورد مطالعه، مجهز به سیستم آبیاری بارانی بودند. لذا تعداد دو مزرعه تحت پوشش روش آبیاری سطحی و نه مزرعه دیگر نیز مجهز به سامانه آبیاری بارانی انتخاب شدند. این مزارع در اراضی زراعی چهار شهرستان (زنجان، ابهر، خرمدره و خدابنده) از استان زنجان با توزيع مكاني مناسب، واقع شده اند.
در سال دوم مطالعه، به منظور ارزيابي ميداني راهكارهاي بهبود بهره وري مصرف آب، تعداد دو مزرعه انتخاب و راهكارهاي بهبود بهره وري مصرف آب اجرا شد. راهكارهاي بهبود عمدتاً متمركز بر مديريت آبياري بود. هر مزرعه به دو قسمت تقسيم شد. بخشي از مزرعه در شرايط واقعي (مديريت كشاورز) و بخش دوم نيز در شرايط كنترل شده (اعمال راهكارهاي بهبود) قرار گرفت. در قطعات کنترل شده برنامه آبیاری بهينه و با قابليت اجرایی و قابل فهم براي كشاورز پياده گردید.
اصلاح برنامه آبیاری از طریق اعمال ساعات آبیاری بهینه و متناسب با دبی ورودی مزارع انجام گرفت. با توجه به اینکه عواملي نظیر دور آبیاری و دبي ورودي در برخی مزارع با منابع آبي از نوع مشاعی، تحت کنترل کشاورز نمی باشد، به منظور ساده و قابل درك بودن راهكار اعمال شده و همچنین ضمانت اجرایی بالا، مديريت آبياري صرفاً از طريق بهينه نمودن تعداد ساعات آبياري انجام گرفت.
همچنین برنامه تغذیه ای متناسب با خصوصيات کیفی خاک مزارع تهیه و در قطعات کنترل شده اعمال گردید. مشخصات مزارع انتخابی در مراحل اول (۱۰۱ تا ۱۱۱) و دوم (۲۰۱ و ۲۰۲) و همچنین برنامه آبیاری اجرا شده در مزارع مرحله دوم مطالعه، در جداول زیر ارائه شده است.
مشخصات عمومی مزارع مراحل اول و دوم مطالعه
مشخصات برنامه آبیاری اجرا شده مزارع انتخابی در مرحله دوم مطالعه
۵- شاخص های بهره وری مصرف آب
به منظور تحلیل بهره وری مصرف آب، از شاخص های حجم آب مصرفی، راندمان کاربرد آب آبیاری، بهره وری فیزیکی و اقتصادی آب در مزارع یونجه استفاده شده است.
۵-۱- حجم آب مصرفی
برای تعیین حجم آب مصرفی مزارع مورد مطالعه در طول فصل آبیاری، میزان دبی ورودی به مزرعه و همچنین ساعات آبیاری، حداقل در سه نوبت اندازه گیری و محاسبه گردید. در هر نوبت آبياري، مقدار دبی ورودی به مزرعه، بستگی به نوع منبع و روش انتقال و توزیع آب، با استفاده از روش هایی همچون دستگاه مولینه، خط کش جت آب، روش حجمی، شدت جریان سنج اولترا سونیک و فلوم WSC اندازه گيري شد.
۵-۲- راندمان کاربرد آب (Ea)
راندمان کاربرد آب، عبارت است از نسبت آب ذخیره شده در ناحیه ریشه به کل مقدار آب وارد شده به مزرعه. این شاخص در هر یک از مزارع انتخاب شده و حداقل سه بار در فصل آبیاری اندازه گیری گردید. در هر بار، رطوبت خاک قبل از آبیاری، رطوبت حد ظرفیت زراعی و جرم مخصوص ظاهری خاک اندازه گیری شد. عمق توسعه ریشه نیز در هر بار اندازه گیری و ثبت گردید. همچنین مقدار عمق آب آبیاری نیز از نسبت حجم آب ورودی به مزرعه بر مساحت مزرعه محاسبه گردید و در نهایت راندمان کاربرد آب آبیاری از طریق روابط موجود محاسبه شد.
۵-۳- شاخص بهره وری فیزیکی آب (CPD)
شاخص بهره وری فیزیکی آب (CPD) نسبت مقدار محصول تولید شده به مقدار حجم آب مصرفی می باشد. آب مورد نیاز مزارع از دو طریق بارندگی و آبیاری تأمین می شد. لذا شاخص بهره وری فیزیکی آب نیز با اعمال اثر بارندگی در فرآیند تأمین آب مورد نیاز گیاه، تعيين گردید.
۵-۴- شاخص های بهره وری اقتصادی آب (BPD و NBPD)
شاخص بهره وری اقتصادی آب (BPD) عبارت از نسبت سود ناخالص به دست آمده به ازای هر واحد حجم آب به کار برده شده بر حسب میلیون ریال بر مترمکعب می باشد.
شاخص بهره وری اقتصادی آب (NBPD) نیز، به نسبت سود خالص حاصل به ازاي هر واحد حجم آب به کار برده شده بر حسب میلیون ریال بر مترمکعب گفته می شود.
هزینه های تولید محصول از قبیل هزینه های کاشت (آماده سازی زمین، تهیه بذر، کشت بذر، کود حیوانی و…)، هزینه های داشت (تهیه کود و سم، کارگری، آب بها، هزینه حامل های انرژی و…)، هزینه های برداشت (کارگری، ماشین آلات و حمل و نقل)، هزینه اجاره زمین و تعمیر و نگهداری سامانه آبیاری به صورت مستقل برای هر مزرعه تعیین شد. لازم به ذکر است در این مطالعه، قیمت فروش یونجه در سال های ۱۳۹۸ و ۱۳۹۹ ملاک محاسبات شاخص هاي بهره وري اقتصادي قرار گرفته است.
۶- نتایج و بحث در خصوص شاخص های بهره وری
مقادیر پارامترهای مرتبط با بهره وری مصرف آب شامل حجم آب مصرفی، راندمان کاربرد، عملکرد محصول، هزینه های تولید، سود ناخالص و خالص به دست آمده برای ۱۱ مزرعه مطالعه شده در مرحله اول (پايش وضع موجود بهره وري مصرف آب) در جدول زیر ارائه شده است.
آب مصرفی، عملکرد، هزینه ها، سود ناخالص و سود خالص در مزارع آزمایشی
مقدار حجم آب مصرفی از ۹۸۴۹ تا ۲۰۵۷۶ مترمکعب در هکتار متغیر می باشد. میانگین حجم آب مصرفی در هر هکتار حدود ۱۴۲۵۰ مترمکعب اندازه گیری شد. حداکثر مصرف آب حدود ۲٫۱ برابر بیش از حداقل مصرف آب بوده که این موضوع نشان دهنده تفاوت های چشمگیر بین مدیریت آبیاری اعمال شده توسط زارعین در مزارع یونجه می باشد.
بدیهی است که بخش زیادی از مقدار آب برداشت شده به وسیله گیاه مصرف شده و بخشی نیز عموماً از طریق تلفات نفوذ عمقی به چرخه هیدرلوژیکی حوضه باز می گردد. مقایسه حجم آب مصرفی بین دو سامانه آبیاری مطالعه شده نیز نشان میدهد که میانگین مصرف آب به ازای هر هکتار کشت یونجه در اراضی با روش های آبیاری سطحی برابر با ۱۷۸۰۶ مترمکعب و در اراضی مجهز به سامانه های آبیاری بارانی معادل ۱۳۴۶۰ مترمکعب در هکتار می باشد.
این در حالی است که نیاز آبی خالص محصول یونجه در دشت زنجان و ابهر برابر ۷۱۶۰ مترمکعب در هکتار و در دشت خدابنده معادل ۷۲۹۰ مترمکعب در هکتار برآورد شده است. بر اساس نتايج حاصل شده، آبياري بي رويه در مزارع یونجه وجود دارد. بطوري كه تغییر سامانه آبیاری از سنتی به نوین، منجر به کاهش مصرف آب نشده است.
میانگین راندمان کاربرد آب در مزارع یونجه مطالعه شده نیز، معادل ۶۴ درصد تعیین گردید. بیشترین راندمان برابر ۸۲ درصد و کمترین آن نیز معادل ۳۸٫۳ درصد برآورد شد. میانگین راندمان کاربرد در مزارع با روش آبیاری سطحی ۵۰ درصد و در مزارع با روش آبیاری بارانی ۶۷ درصد محاسبه گردید. پر واضح است که تجهیز مزارع به سامانه های آبیاری بارانی، عمدتاً با انگیزه و هدف کاربرد دبی های آب کم و همچنین کاهش هزینه های کارگری انجام می گیرد. اما متاسفانه به دلیل پیاده نمودن برنامه آبیاری غلط و سنتی، کاهشی در حجم آب مصرفی مشاهده نمی گردد.
مطابق جدول بالا، حداقل و حداکثر عملکرد محصول یونجه در مزارع مطالعه شده به ترتیب برابر ۶٫۵ و ۱۴٫۱ تن در هکتار و میانگین عملکرد تولیدی نیز، برابر ۱۰٫۴ تن در هکتار به دست آمد. میانگین عملکرد در مزارع با روش آبیاری سطحی برابر ۱۰٫۳۴ تن در هکتار و در مزارع مجهز به سامانه آبیاری بارانی، معادل ۱۰٫۳۸ تن در هکتار حاصل شد. ملاحظه مي گردد که میزان عملکرد یونجه در سیستم های مختلف آبیاری نزدیک به هم بوده و به میزان جزئی، عملکرد یونجه در روش آبیاری بارانی نسبت به روش آبیاری سطحی بیشتر بود.
بررسی رابطه میان حجم آب مصرفی و میزان عملکرد محصول نیز نشان می دهد که در محدوده حجم آب خالص مصرفی ۷۵۰۰ تا ۸۰۰۰ مترمکعب در هکتار، میزان عملکرد تولید محصول (عملکرد بالای ۱۰ تن در هکتار) مناسب و قابل قبول بوده و با مصرف بیشتر آب، افزایش چشمگیری در میزان عملکرد تولید مشاهده نمی شود.
حداقل و حداکثر سود خالص به دست آمده از مزارع به ترتیب برابر ۵۹ و ۱۸۱ میلیون ریال در هکتار و میانگین سود خالص حاصل از مزارع مطالعه شده برابر ۱۲۰٫۸ میلیون ریال در هکتار برآورد گردید.
در جدول زیر اجزای بهره وری محاسبه شده در مرحله دوم مطالعه برای دو مزرعه انتخابی آورده شده است.
آب مصرفی، عملکرد، هزینه ها، سود ناخالص و سود خالص در شرایط واقعی و کنترل شده
حجم آب مصرفي در دو مزرعه يونجه و مجهز به سيستم آبياري بارانی، در وضعيت كاملا متفاوت نسبت به هم قرار دارند. به دليل عدم اعمال برنامه صحيح آبياري و به عبارتی، آبياري بي رويه و غيراصولي و نامتناسب با نياز واقعي در مزرعه ۲۰۱، عمق آب آبیاری بیش از حد نیاز یونجه بوده و منجر به افزایش قابل ملاحظه حجم آب مصرفي شده است. بطوری که علاوه بر تلفات تبخیر و بادبردگی، تلفات زیاد آب از نوع نفوذ عمقي در مزرعه مذکور مشاهده می گردد.
اما در مزرعه ۲۰۲ وضعيت مصرف آب تقريبا نزديك به مقدار نرمال و مورد انتظار بر اساس نياز آبي واقعي مزرعه مي باشد. در اين مزرعه، برنامه آبياري تقريباً اصولي و متناسب با تغييرات نياز آبي در طول فصل كشت اعمال شده است. يكي از دلايل مهم بالا بودن مصرف آب در مزرعه ۲۰۱، عدم وجود محدوديت آب قابل دسترس می باشد. بطوری که كشاورز، برنامه آبياري دلخواه را بدون در نظر گرفتن نياز آبي واقعي گياه، پياده مي نمود.
اين در حالي است كه شرايط مزرعه ۲۰۲ كاملا متفاوت بود و تناسب معقولی بين سطح كشت شده و حجم آب در دسترس وجود داشت. با توجه به اينكه تغيير عواملي نظير دبي آب ورودي به مزرعه و دور آبياري براي كشاورز دشوار بوده و از ضمانت اجرايي كمتري برخوردار می باشد، لذا اصلاح برنامه آبياري از طريق تغيير تعداد ساعات كاركرد آبپاش در قطعه های مطالعاتی انجام گرفت.
در مزرعه ۲۰۱ مدت زمان آبياري مزرعه به كمتر از نصف كاهش يافت. ساعات آبياري در قطعات کنترل شده مزرعه ۲۰۲ نیز نسبت به قطعات دارای شرایط واقعی این مزرعه تنها در دوره ابتدايي فصل به ميزان حدود ۲۵ درصد كاهش داده شد. بر این اساس ملاحظه می گردد که با اعمال برنامه آبياري اصلاح شده در قطعات کنترل شده، حجم آب مصرفی در قطعات مزارع ۲۰۱ و ۲۰۲ نسبت به شرایط واقعی (مديريت توسط كشاورز)، کاهش ۵۷ و ۱۷ درصدی را نشان می دهد.
مقدار راندمان كاربرد آب در وضع موجود مزرعه ۲۰۱ بسيار كمتر از حد پتانسيل و قابل انتظار سيستم هاي آبياري باراني كلاسيك مي باشد. در حالی که در مورد مزرعه ۲۰۲ وضعيت بهتر بوده و مقدار راندمان كاربرد قطعه شاهد نزديك به مقدار پتانسيل می باشد (به ترتیب ۳۷ و ۷۶ درصد برای مزارع اول و دوم). با اجراي راهكارهاي توصيه شده، مقدار راندمان كاربرد آب در قطعات آزمايشي مزارع ۲۰۱ و ۲۰۲ به ترتيب ۳۸ و ۹ درصد افزايش يافت. گفتنی است که افزايش راندمان كاربرد در هر دو مزرعه، عمدتاً از طريق كاهش تلفات نفوذ عمقي ميسر شد.
مقدار عملکرد محصول در دو مزرعه ۲۰۱ و ۲۰۲ به ترتیب برای شرایط واقعی مزرعه ۹٫۸ و ۱۱٫۵ و برای قطعات کنترل شده ۹٫۲ و ۱۱٫۹ تن در هکتار برآورد گردید. از لحاظ عملکرد محصول، اختلاف چشمگیری بین شرایط واقعی مزرعه و قطعات کنترل شده ملاحظه نمی شود. با این حال در مزرعه اول حدود ۶٫۱ درصد افت محصول و در مزرعه دوم حدود ۳٫۵ درصد افزایش محصول در قطعات کنترل شده نسبت به شرایط واقعی مزرعه ثبت گردید.
با توجه به گستردگی عوامل دخیل در عملکرد محصول نظیر کیفیت خاک، تراکم کشت، آفات و بیماریها، مدیریت تغذیه و… نمی توان وضعیت عملکرد تولیدی را صرفاً مرتبط با حجم آب مصرفی دانست.
مقدار سود خالص به دست آمده برای شرایط واقعی مزرعه و قطعات کنترل شده در مزرعه اول، به ترتیب ۲۱۶٫۵ و ۱۷۲ میلیون ریال در هکتار و در مزرعه دوم، ۲۴۹٫۶ و ۲۶۳ میلیون ریال در هکتار محاسبه شد.
در اکثر مزارع، برنامه آبیاری اعمال شده به صورت سنتی و با نياز واقعی مزرعه تناسب نداشت. به منظور تحلیل دقیق این موضوع، عمق آب آبیاری به صورت روزانه محاسبه و با مقدار نیاز آبی واقعی گیاه مورد مقایسه قرار گرفت. نیاز آبی واقعی گیاه نیز بر اساس اطلاعات اقلیمی سال انجام مطالعه و ساير اطلاعات مورد نياز از قبیل مشخصات فیزیکی خاک و مشخصات گیاهی با استفاده از نرم افزار Cropwat تعیین شد.
شکل زیر نمونه ای از نمودارهای مقایسه ای بین دو شاخص فوق را در دو مزرعه مورد بررسی در مرحله اول مطالعه نشان می دهد. مطابق نمودارهاي ارائه شده، عمق آبياري در اواسط فصل رشد بيش از نياز واقعي محصول یونجه بوده و در بيشتر مزارع، اختلاف بين اين دو شاخص چشمگير مي باشد. خط قرمز مربوط به عمق آب آبیاری و خط آبی، نیاز آبی واقعی گیاه می باشد.
مقایسه نیاز خالص آبیاری و عمق آب مصرفی در شرایط واقعی و کنترل شده در مرحله اول مطالعه
بطور كلي برنامه آبياري در بيشتر مزارع، نسبتا ثابت و از انعطاف پذيري كمتري برخوردار مي باشد. مشاهده می شود که در اواخر دوره آبیاری، با توجه به كاهش آبدهی چاه ها در اکثر مزارع، عمق آب آبیاری کاهش می یابد. همچنین عمده این اختلاف، در اواسط دوره رشد (اردیبهشت تا مهرماه) ملاحظه می شود. بطوری که بیشترین اختلاف مربوط به مزرعه ۱۰۶ بوده که در مهر ماه به میزان ۱۴٫۱ میلیمتر در روز، آبیاری مازاد صورت گرفته است.
در برخی مزارع شاهد مديريت مناسب آبياري هستيم. از جمله مزرعه با كد ۱۰۷ كه مناسب ترین برنامه آبیاری را دارا می باشد. در شکل زیر نمودارهای مربوط به مقایسه برنامه آبياري در شرایط واقعی و کنترل شده در دو مزرعه آزمايشي مرحله دوم مطالعه، نمایش داده شده است.
مقایسه نیاز خالص آبیاری و عمق آب مصرفی در شرایط واقعی و کنترل شده در مرحله دوم مطالعه
هدف از برنامه آبیاری اعمال شده در مرحله دوم مطالعه، کاهش اختلاف عمق آب آبیاری به نیاز خالص آبی گیاه (البته با لحاظ مقدار راندمان كاربرد آب) می باشد. با مقایسه نتایج، دستیابی به هدف مذکور به وضوح مشاهده می گردد. مديريت بكار گرفته شده در مزارع ۲۰۱ و ۲۰۲ به ترتیب منجر به کاهش ۵۵ و ۱۱ درصدی عمق آب آبیاری در شرايط كنترل شده نسبت به واقعی شده است. اختلاف موجود بین دو منحنی در شرایط کنترل شده، مربوط به تلفات آبیاری می باشد.
۶-۱- بهره وری فیزیکی مصرف آب
در شکل زیر مقادیر شاخص کارایی مصرف آب (CPD) براي ۱۱ مزرعه یونجه پایش شده در مرحله اول مطالعات، نمایش داده شده است.
مقادیر شاخص بهره وری فیزیکی مصرف آب در مزارع انتخاب شده در مرحله اول مطالعه
حداقل و حداکثر مقدار شاخص CPD برای مزارع مورد مطالعه به ترتیب برابر با ۰٫۴۲ و ۱٫۲۸ و بطور میانگین برابر با ۰٫۷۹ کیلوگرم بر مترمکعب محاسبه گردید. شاخص کارایی مصرف آب تحت تاثیر اثر متقابل دو عامل حجم آب مصرفي و عملکرد محصول می باشد. مقدار مطلوب برای این شاخص زمانی قابل حصول خواهد بود که مدیریت مناسب و بهینه ای در مصرف آب و همچنین مديريت مناسب در تغذيه اعمال گردد.
بررسی همبستگی بین آب مصرفی و شاخص کارایی مصرف آب نشان مي دهد که با افزایش حجم آب مصرفی، مقدار شاخص کارایی مصرف آب، تقریبا روند کاهشی دارد. بطوری که افزایش هر ۱۰۰۰ مترمکعب حجم آب مصرفی، بطور ميانگين سبب کاهش ۰٫۰۴ کیلوگرم بر مترمکعب از شاخص کارایی مصرف آب می شود. به عبارتی، با افزایش مقدار عملکرد به میزان ۱ تن در هکتار، مقدار کارایی مصرف آب نیز به میزان ۰٫۰۷ كيلوگرم بر مترمكعب افزایش می یابد.
همچنین بررسی کارایی مصرف آب به تفکیک نوع سیستم آبیاری، نشان می دهد که میانگین کارایی مصرف آب در اراضی دو مزرعه تحت پوشش سیستم آبیاری سطحی، ۰٫۵۹ کیلوگرم بر مترمکعب و در مزارع مجهز به سیستم آبیاری بارانی برابر با ۰٫۸۳ کیلوگرم بر مترمکعب می باشد. به عبارت دیگر کارایی مصرف آب در اراضی تحت پوشش سیستم آبیاری بارانی حدود ۲۴ درصد بیشتر از مزارع با روش آبیاری سطحی است.گفتنی است، نتایج به دست آمده از این مطالعه، نتایج مطالعات پیشین را نیز تأیید می نماید.
شکل زیر مقادیر شاخص CPD محاسبه شده برای دو مزرعه منتخب در مرحله دوم مطالعه را، تحت شرایط واقعی و کنترل شده نشان می دهد.
مقادیر شاخص CPD در شرایط واقعی و کنترل شده
اعمال راهكارهاي بهبود و بطور مشخص، مديريت آبياري مناسب(کاهش ساعات آبیاری)، منجر به كاهش حجم آب مصرفي و در نهايت افزايش قابل توجه كارايي مصرف آب در قطعات کنترل شده می شود. مقدار شاخص مذكور در قطعات کنترل شده نسبت به شرایط واقعی در مزارع ۲۰۱ و ۲۰۲ به ترتيب ۱۱۹ و ۲۵ درصد افزايش داشته است.
لازم به ذکر است که کیفیت آب آبیاری در قطعات کنترل شده و واقعی یکسان می باشد. از سوی دیگر شاخص های کیفی خاک در هر دو قطعه اندازه گیری و تا حد امکان سعی گردید از این نظر نیز شرایط قطعات مذکور نزدیک به هم باشد.
۶-۲- بهره وری اقتصادی مصرف آب
مقادیر شاخص سود ناخالص به ازای واحد حجم آب مصرفی (BPD) برای ۱۱ مزرعه پایش شده مرحله اول مطالعه، در شکل زیر ارائه شده است.
مقادیر شاخص BPD در مزارع آزمایشی
کمترین و بیشترین مقدار BPD برای مزارع یونجه، به ترتيب برابر با ۱۰٫۵ و ۲۵٫۷ هزار ریال بر مترمکعب می باشد. میانگین این شاخص نیز در مزارع مورد بررسی ۱۶٫۱ هزار ریال بر مترمکعب محاسبه گردید. میانگین BPD به دست آمده برای مزارع با روش آبیاری سطحی و بارانی به ترتیب برابر ۱۲٫۹ و ۱۶٫۸ هزار ریال بر مترمکعب به دست آمد. مجهز نمودن مزارع به سامانه آبیاری بارانی منجر به افزایش ۳۰٫۲ درصدی سود ناخالص بهازای هر واحد حجم آب مصرفی شده است.
در شکل زیر مقادیر شاخص BPD به دست آمده برای دو مزرعه مربوط به مرحله دوم مطالعه، تحت شرایط واقعی مزرعه و کنترل شده نشان داده شده است.
مقادیر شاخص BPD در شرایط واقعی و کنترل شده
مطابق شکل فوق، با كاهش حجم آب مصرفی در قطعات کنترل شده مزارع ۲۰۱ و ۲۰۲ مقدار شاخص BPD به ترتيب۶٫۸ درصد کاهش و ۳٫۵ درصد افزايش يافت.
شکل زیر نیز مقادیر شاخص سود خالص به ازای هر واحد حجم آب مصرفی (NBPD) را برای ۱۱ مزرعه مطالعه شده نشان می دهد.
مقادیر شاخص NBPD در مزارع آزمایشی
كمترين و بيشترين مقدار شاخص NBPD به ترتیب ۴٫۳ و ۱۶٫۴ هزار ریال بر مترمکعب تعیین شد. میانگین این شاخص نیز در مزارع پایش شده، برابر ۸٫۹ هزار ریال بر مترمکعب تعيين شد. میانگین شاخص NBPD در مزارع با روش آبیاری سطحی برابر با ۷٫۵ هزار ریال بر مترمکعب و در مزارع مجهز به سامانه آبیاری بارانی ۹٫۲ هزار ریال بر مترمکعب برآورد شد. بررسی تغییرات شاخص NBPD نسبت به حجم آب مصرفی در مزارع پایش شده نشان می دهد که با افزایش میزان حجم آب مصرفی، مقدار شاخص سود خالص، روند کاهشی نسبي داشته است.
بررسی ها مؤید افزایش ۶۰۰ ریالی سود خالص به ازای کاهش هر ۱۰۰۰ مترمکعب آب مصرفی می باشد. میانگین شاخص سود خالص در مزارع با حجم آب مصرفی کمتر از ۱۲ هزار مترمکعب در هکتار، حدود ۱۱ هزار ریال بر مترمکعب به دست آمد. همچنین در مزارع با حجم آب مصرفی بیش از ۱۵ هزار مترمکعب در هکتار، مقدار شاخص NBPDبطور متوسط حدود ۷ هزار ریال بر مترمکعب برآورد شد.
مقادير مربوط به شاخص NBPD محاسبه شده برای دو مزرعه آزمايشي در مرحله دوم مطالعه در شکل زیر قابل مشاهده است.
مقادیر شاخص NBPD در شرایط واقعی و کنترل شده
كاهش محسوس حجم آب مصرفی در قطعات کنترل شده مزارع ۲۰۱ و ۲۰۲، به ترتیب منجر به کاهش ۱۷ درصدی و افزایش ۵٫۳ درصدی شاخص NBPD در این قطعات نسبت به شرایط واقعی مزرعه شده است.
۷- نتیجه‌گیری
در سالهای اخیر، توسعه سامانه های نوین آبیاری به عنوان راهکار مهم به منظور ارتقای بهره وری مصرف آب کشاورزی شناخته شده است. با این وجود به نظر می رسد نتایج مورد انتظار به دلایلی از جمله عدم دانش کافی کشاورزان و نبود نظارت علمی مستمر بر بهره برداری از این سامانه ها، محقق نشده است. در این مطالعه، مدیریت آبیاری و اثر آن بر شاخص های بهره وری مصرف آب در مزارع یونجه که عمدتا مجهز به روش آبیاری بارانی بودند، مورد مطالعه قرار گرفته است.
در مرحله اول، برنامه آبیاری اعمال شده توسط کشاورزان و وضع موجود شاخص های بهره وری بررسی گردید. در مرحله دوم نیز، اثر اصلاح برنامه آبیاری (کاهش ساعات آبیاری) به عنوان یک روش ساده و در عین حال با قابلیت اجرایی زیاد، بر روی ارتقای بهره وری مصرف آب، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که حجم آب آبیاری در مزارع یونجه، بیش از نیاز واقعی گیاه بوده و با وجود مجهز بودن اکثر مزارع یونجه به سامانه آبیاری بارانی، حجم آب آبیاری قابل توجه می باشد.
