نگرشي دوباره بر پژوهش‌هاي بازده آبياري در جمهوري اسلامي ايرن

چكيده
بازده آبياري پروژه هاي آبياري عبارت است از نسبت آب ذخيره شده در ناحيه ريشه در مزرعه به آب تأمين شده از منبع اصلي آبياري كه در ايران مقدار آن بسيار كم گزارش شده است. يكي از علت ها براي حصول مقادير كم، روش نه چندان درستي است كه در اندازه گيري بازده كاربرد آبياري مزرعه به كار گرفته شده است. با اصلاح روش تعيين بازده كاربرد آبياري مقادير قابل قبولي در حد حتي بيش از ۷۰ درصد حاصل مي گردد. همچنين طراحي و مديريت نادرست آبياري سطحي منجر به بازده پايين در مزرعه گرديده كه با اصلاح آنها بازده قابل قبولي حتي بيش از ۷۰ درصد در مزرعه بدست مي آيد. بازده پروژه‌هاي بزرگ دز و يا درودزن در حد پاييني گزارش شده است ولي با توجه به مقادير حجم آب آبياري، بارندگي و حجم آب زهكشي در شبكه آبياري و زهكشي مقادير بازده پروژه‌ها بيش از ۵۰ درصد تخمين زده مي شود. با توجه به نگرش مجدد به بازده‌هاي كاربرد آب در مزرعه به نظر مي رسد كه در شرايطي كه طراحي و مديريت درستي براي آبياري سطحي در مزرعه به كاربرده شود مي توان از بازده ۷۰ درصد براي تخمين نياز آبياري مزرعه استفاده كرد كه مي تواند با بازده آبياري باراني رقابت نمايد. با در نظر گرفتن مديريت «كم آبياري» مزرعه حتي مي‌توان بازدهي بيش از ۷۰ درصد را نيز براي تخمين نياز آب آبياري مزرعه به كار برد. با روش هايي از قبيل تحويل حجمي آب آبياري به مزرعه آبياري شبانه با طولاني كردن جويچه‌هاي آبياري، اعمال كم آبياري در برنامه ريزي پروژه هاي آبياري و استفاده از روش هاي آبياري تحت فشار متناسب با نوع گياه، آب و هوا، خاك و سطح آگاهي زارعين مي توان از تلفات آب جلوگيري نمود. اين روش‌ها فقط به عنوان نمونه ذكر شده است.

مقدمه
روش‌ها و سيستم‌هاي آبياري ممكن است كه خوب طراحي نشوند و يا در صورت طراحي خوب ممكن است كه با مديريت صحيح به كار برده نشوند. معيار ارزيابي روش‌ها و سيستم‌هاي آبياري تعيين بازده آبياري در اجزاء مختلف يك سيستم آبياري است. بازده آبياري عبارت است از عملكرد ايده آل هر جزئي از يك سيستم آبياري به عملكرد واقعي آن. بنابراين با تعيين بازده‌‌هاي آبياري در اجزاء مختلف يك سيستم آبياري، مديريت و نحوه طراحي روش‌ها و سيستم‌هاي آبياري ارزيابي شده و در صورت مديريت نامناسب و يا طراحي نادرست بايستي آنها را اصلاح كرد تا از هدر رفت آب آبياري جلوگيري شود. با اصلاح طراحي و مديريت روش هاي آبياري، آب ذخيره شده را مي توان براي توليد بيشتر محصولات كشاورزي به كار برد و در برنامه ريزي آينده براي توليد محصولات كشاورزي با محدوديت هاي آبي كمتري مواجه شد.
در تعيين بازده كاربرد آب در مزرعه براي روش هاي مختلف آبياري مقدار آب ذخيره شده آب در ناحيه ريشه به عنوان عملكرد ايده آل و مقدار آب به كار رفته به عنوان عملكرد واقعي آن به حساب مي آيد. براي تعيين مقدار آب ذخيره شده در خاك از مقدار آب خاك قبل از آبياري و بعد از آبياري در ناحيه توسعه ريشه گياه استفاده مي شود. متأسفانه عمق ناحيه ريشه در اغلب طرح هاي پژوهشي تعيين بازده كاربرد آب در مزرعه كمتر از حد واقعي در نظر گرفته مي شود لذا منجر به تخمين كمتر از حد واقعي بازده كاربرد آب در مزرعه مي گردد. بنابراين اهداف پژوهش حاضر عبارت است از:

۱- تخمين دوباره بازده آبياري پروژه هاي آبياري در ايران و مقايسه آب با بازده گزارش شده يعني حدود ۳۳ درصد
۲- بررسي علل كم برآوردن بازده آبياري در ايران
۳- تعيين اثر طراحي و مديريت نادرست آبياري در بازده كاربرد آب آبياري در مزارع
۴- ارائه روش هاي عملي جلوگيري از هدر رفت آب

روش پژوهش
داده‌هاي گزارش شده توسط محققين مختلف در نقاط مختلف جمهوري اسلامي ايران دوباره تجزيه و تحليل گرديد و بازده‌هاي كاربرد آب در مزارع دوباره محاسبه شد. اين داده‌ها در گروه‌هاي مختلف به شرح زير طبقه بندي مي شوند:

الف- بازده كاربرد آب در مزرعه
۱- طرح هايي كه در آنها آبياري سطحي معقولي انجام شده و تعيين بازده كاربرد آب در مزرعه نيز در آنها صحيح انجام شده است.
۲- طرح هايي كه در آنها آبياري سطحي معقولي انجام شده ولي تعيين بازده كاربرد آب در مزرعه بدرستي انجام نشده است.
۳- طرح هايي كه در آنها آبياري سطحي بد طراحي شده اي را اجرا كرده اند.
ب- بازده پروژه هاي آبياري
۱- تعيين بازده پروژه آبياري دز (استان خوزستان) از روي مقادير ورودي و خروجي آب با در نظر گرفتن بارندگي در منطقه
۲- تعيين بازده پروژه آبياري درودزن (استان فارس) از روي مقادير ورودي و خروجي آب با در نظر گرفتن بارندگي در منطقه
۳- تعيين بازده پروژه آبياري دشت سياخ (استان فارس) از طريق اندازه گيري بازده در اجزاء مختلف پروژه با طراحي بد آبياري اجرا شده در سطح مزرعه

نتايج و بحث
الف- بازده كاربرد آب در مزرعه
۱- آبياري سطحي معقول و محاسبه بازده كاربرد آب صحيح
بازده كاربرد آب در آبياري جويچه اي در مزرعه ذرت توسط ابراهيمي و همكاران (۱۳۷۵) در دانشكده كشاورزي، دانشگاه شيراز (باجگاه، استان فارس) اندازه گيري و گزارش شده است (جدول ۱). بازده كاربرد در مزرعه در آبياري مختلف در طول دوره رشد ذرت بين ۰/۴۵ تا ۲/۹۱ درصد تغيير كرده است و مقدار متوسط آن در دوره فصل رشد ۷/۷۱ درصد مي باشد.
جدول ۱- بازده كاربرد آب در مزرعه براي آبياري جويچه اي ذرت در باجگاه (استان فارس)
شماره آبياري ۱ ۲ ۳ ۴ ۵ ۶ ۷ ۸ ميانگين
بازده كاربرد % ۴/۸۱ ۸/۵۴ ۷/۵۵ ۶/۴۴ ۴/۹۱ ۴/۷۱ ۱/۸۳ ۲/۹۱ ۷/۷۱

بازده كاربرد آب در مزرعه براي آبياري جويچه اي پنبه با طول جويچه ۲۰۰ متري و آبياري نواري يونجه با طول نوارهاي ۲۰۰ متري به ترتيب ۷۵ و ۸۴ درصد گزارش شده است (مبين، ۱۳۴۹). بازده كاربرد آب در مزرعه براي آبياري كرتي نخود و لوبيا در باجگاه (استان فارس) به ترتيب ۸۲ و ۸۱% اندازه گيري شده است (بحراني و مؤيدي، ۱۳۵۱).
۲- آبياري سطحي معقول و محاسبه بازده نادرست.
بازده كاربرد آب در آبياري نواري گندم در اردستان يزد توسط مهندسين مشاوريكم (بي نام، ۱۳۷۵) اندازه گيري شده است (جدول ۲). در محاسبه بازده كاربرد آب در مزرعه عمق ريشه گندم ۷۵ سانتي‌متر منظور شد و ميانگين بازده كاربرد مزرعه ۲/۵۵ درصد گزارش گرديد. با توجه به اندازه گيري هاي رطوبت خاك در اعماق مختلف خاك، عمق مناسب ريشه گندم ۹۰ سانتي متر مي باشد لذا بازده كاربرد آب در مزرعه اصلاح گرديد و به طور ميانگين به ۲/۷۳ درصد افزايش يافت.

جدول ۲- بازده كاربرد آب در مزرعه براي آبياري
نام مزرعه بافت خاك بازده كاربرد %
(عمق ريشه ۷۵ سانتيمتر) بازده كاربرد آب %
(عمق ريشه ۹۰ سانتي‌متر)
كهنگ لوم رسي ۷۴ ۴/۹۵
اميران لوم شني ۵۲ ۵/۶۸
چاه سليمان لوم شني ۵۳ ۳/۷۱
گلستان مهدي لوم ۴۳ ۶/۵۷

بازده كاربرد آب در آبياري جويچه اي پنبه در گرگان در مناطق كفشگيري، چالكي و كريم آباد در آبياري‌هاي اول، دوم و سوم به طور ميانگين ۷/۳۴ درصد اندازه گيري گرديد (اسدي و همكاران ۱۳۷۵). پس از اصلاح عمق ريشه از روي تغييرات رطوبت خاك ميانگين بازده كاربرد اصلاح شده در مزرعه به ۴/۸۰ درصد افزايش يافت (جدول ۳).
جدول ۳- بازده كاربرد آب Ea براي آبياري جويچه اي پنبه در منطقه گرگان- گنبد
نام مزرعه آبياري اول آبياري دوم آبياري سوم
%Ea Ea اصلاح شده% %Ea Ea اصلاح شده% Ea% Ea% اصلاح شده
كفشگيري ۳/۳۷ ۱/۷۲ ۲/۴۰ ۶/۷۴ — —
چالكي ۱/۴۴ ۰/۱۰۰ ۴/۳۲ — ۵/۳۵ ۷/۷۶
كريم آباد ۹/۴۷ ۲/۷۹ ۳/۲۲ — ۶/۱۷ ۰/۸۰

۳- آبياري سطحي با طراحي و اجراي نادرست
بازده كاربرد آب در آبياري هاي جويچه اي و عقربه اي روي ذرت در منطقه گرگان- گنبد گزارش شده (جدول ۴) (سهرابي و اصيل منش، ۱۳۷۵) و سپس از روي داده‌هاي گزارش شده و تقليل دبي ورودي پس از به انتها رسيدن جبهه پيشروي آب در جويچه بازده كاربرد آب در مزرعه براي آبياري جويچه اي اصلاح گرديد (جدول ۴). داده‌ها نشان مي دهد كه به علت رواناب سطحي زياد بازده كاربرد آب در آبياري جويچه بدون تقليل دبي بسيار كم است ولي در اثر اصلاح طرح آبياري جويچه‌اي و اجراي درست آن ممكن است كه بازده كاربرد آبياري جويچه اي در حد آبياري عقربه اي و حتي بيش از آن نيز برسد.
جدول ۴- بازده آبياري جويچه اي با طراحي بد و خوب و آبياري عقربه اي براي ذرت در منقطه گرگان

نوع آبياري AELQ PELQ
طراحي خوب طراحي بد طراحي خوب طراحي بد
جويچه اي ۳/۸۲ ۰/۲۹ ۳/۸۲ ۲/۵۷
عقربه اي ۰/۷۲ — ۹/۷۵ —

نتايج حاصل از مقايسه آبياري هاي جويچه اي و باراني براي چغندرقند در كرج در سال‌هاي ۱۳۵۰ و ۱۳۵۱ در جدول ۵ نشان داده شده است (دادگر و همكاران، ۱۳۵۳). به علت مديريت نادرست مدت زمان تحويل آب به جويچه‌ها (بين ۵/۸ الي ۵/۲۳ ساعت) مقدار زيادي آب به صورت رواناب و احياناً نفوذ عمقي هدر رفته است. ضمناً مقدار آب خالص ذخيره شده در ناحيه ريشه تنها در عمق هاي بين ۲۰ تا ۵۰ سانتي متر اندازه گيري شده كه براي چغندرقند عمق كمي است. اين موضوع به طريق ديگر در مقدار كم آب خالص مصرفي بين ۷۱۱ و ۵۴۶ ميلي متر در آبياري جويچه اي در سال هاي ۱۳۵۰ و ۱۳۵۱ نشان داده شده است. مقدار نياز آبي بالقوه گياه چغندرقند در كرج ۹۲۰ ميلي متر گزارش شده است (فرشي و همكاران، ۱۳۷۶) كه به مراتب بيشتر از مقادير فوق الذكر در كرج مي باشد. بنابراين در صورتي كه مدت آبياري را به حد لزوم تقليل داده و مقدار آب خالص آبياري در عمق ۹۰-۰ سانتي متر اندازه گيري مي شد بازده كاربرد آب در مزرعه براي آبياري جويچه اي به مراتب بيشتر از ۲۴-۱۸ درصدي مي باشد كه گزارش شده است.

جدول ۵- نتايج ارزيابي آبياري جويچه اي و باراني براي چغندرقند در كرج
سال نوع آبياري مدت هر آبياري ساعت ميزان آب مصرفي خالص m3/ha بازده كاربرد آب %
۱۳۵۰ جويچه اي ۱۲ ۷۱۱۱ ۰/۲۴
باراني ۵ ۷۷۳۳ ۰/۶۱
۱۳۵۱ جويچه اي ۱۹ ۵۴۵۵ ۵/۱۸
باراني ۶ ۷۶۳۵ ۰/۶۳

ب- بازده پروژه هاي آبياري
بازده پروژه هاي آبياري دز (استان خوزستان) و درودزن (استان فارس) با در نظر گرفتن بارندگي زمستانه كه منجر به افزايش آب زهكشي مي شود در جدول ۶ ارائه شده است. داده هاي جدول ۶ كه بر اساس آنها محاسبه بازده پروژه محاسبه شده است از منابع گزارشات بي نام (۱۳۷۵) و مذاكرات حضوري مسئولين سازمان آب دريافت شده است. به هر حال بازده پروژه هاي آبياري درودزن و دز با در نظر گرفتن باران زمستانه كه به صورت آب زهكشي خارج مي‌شود باعث افزايش بازده پروژه ها شده و مقادير آن را به حدد ۵۲ و ۶۱ درصد به ترتيب براي پروژه درودزن و دز رسانيده است. مقدار بازده پروژه درودزن بدون اصلاح باران زمستانه حدود ۴۴ درصد است كه به مقادير گزارش شده توسط سنايي جهرمي (۱۳۷۴) نزديك مي باشد.

جدول ۶- بازده پروژه هاي آبياري
نام پروژه سال محاسبه آب ورودي، ميليون متر مكعب آب خروجي زهكشي، ميليون متر مكعب بازده پروژه %
بدون احتساب باران با احتساب باران
درودزن ۱۳۷۳ ۸۰۰ ۴۵۰ ۸/۴۳ ۸/۵۱
دز ۷۰-۱۳۵۵ ۲۷۸۶ ۱۱۹۵ ۰/۵۷ ۰/۶۱

بازده اجزاء پروژه هاي آبياري دشت سياخ (استان فارس) به وسعت ۱۵۰۰ هكتار براي كشت گندم توسط عباس سبوكي (۱۳۷۴) اندازه گيري شده و مقادير بازده‌ها براي مزرعه حدود ۴۹ درصد، كانال توزيع آب در مزرعه حدود ۸۱ درصد و كانال هاي خاكي انتقال آب ۸۰ درصد گزارش شده است.

البته براي اندازه گيري بازده مزرعه عمق ريشه گندم كم در نظر گرفته شده است و با اصلاح آن بازده كاربرد آب در مزرعه به ۶۳ درصد افزايش يافته است. البته مدت زمان آبياري مزارع بيش از حد لازم در نظر گرفته شده است. لذا در صورت اصلاح آن بازده كاربرد آب در مزرعه افزايش خواهد يافت. بنابراين بازده پروژه آبياري بدون اصلاح بازده كاربرد آب در مزرعه به ۳۲ درصد مي رسد ولي با اصلاح آن بازده پروژه آبياري سياخ به ۴۱ درصد افزايش مي يابد. در صورتي كه بازده توزيع و انتقال آب در كانال هاي سيماني مد نظر قرار گيرد (حدود ۹۰ درصد براي هر كدام) بازده پروژه آبياري سياخ حتي به ۵۱ درصد نيز قابل افزايش است و در صورت اصلاح مدت زمان آبياري يعني مديريت صحيح آبياري مزرعه بازده پروژه به بيش از ۵۱ درصد نيز قابل ارتقاء مي باشد.

كاوه (۱۳۷۸) با بررسي هاي ميزان آب مورد نياز براي توليد محصول و آب آبياري به كار رفته در بخش كشاورزي بازده آبياري را تخمين زده است. نتايج در جدول ۷ ارائه گرديده است. چنانچه فرض شود كه كمبود آب آبياري براي گياهان زراعي به ميزان ۱۰% حداكثر تبخير تعرق و براي گياهان باغي به مقدار ۲۰% حداكثر تبخير تعرق باشد با توجه به مشخص بودن سطح زير كشت محصولات مذكور و بارندگي مؤثر در سطح كشور، رقم بازده آب آبياري حدود ۵۵-۵۰ درصد بدست مي آيد.

جدول ۷ – بازدهي كل آبياري با احتساب كمبودهاي فرضي در ETm منهاي Re (باران مؤثر) بر اساس ۷۹۱۰۰ ميليون متر مكعب آب مصرفي در بخش كشاورزي در هر سال
مقادير تأمين آب و بازدهي كل كمبودهاي مختلف فرضي

آبياري كامل (۰٫۹ ETm
-Re) (0.8 ETm
-Re) (0. ETm
-Re) *(0.9 ETm
+0.8 Em
-Re) (0.8 ETm
+0.7 ETm
-Re)
حجم آب آبياري ۱۰۹m3 تأمين شده ۵۰٫۴۸ ۴۴٫۴۱ ۳۸٫۳۳ ۳۲٫۲۶ ۴۲٫۹۱ ۳۶٫۸۳
بازدهي كل آبياري % ۶۳٫۸ ۵۶٫۱ ۴۸٫۵ ۴۰٫۸ ۵۴٫۲ ۴۶٫۶
(*) متحمل ترين حالت (كاوه ۱۳۷۸)

روش هاي افزايش بازده آبياري
۱- آبياري حجمي مزارع
براساس روابط آب و خاك و گياه ميزان آب مورد نياز در هر آبياري محاسبه شده و با در نظر گرفتن بازده مناسب براي روش هاي مختلف آبياري حجم آب لازم محاسبه مي‌شود. با به كارگيري وسايل اندازه گيري براي دبي ورودي به مزرعه مدت زمان آبياري محاسبه و به كار برده مي شود. با اعمال اين روش صرفه جويي قابل توجهي براي آب آبياري حاصل مي شود. به عنوان نمونه داده هاي جدول ۵ نشان مي دهد كه براي آبياري جويچه اي مدير مزرعه توانست مدت زمان آبياري را به حدود يك دوم تا يك سوم تقليل دهد و با اين روش بازده آبياري را تا ۳ برابر افزايش دهد.

۲- طولاني كردن طول جويچه ها
يكي از موارد هدر رفت آب آبياري نكردن شبانه و رها كردن آب در مزرعه مي باشد. در اين گونه موارد آبياري سطحي (طول جويچه ها) به گونه اي طراحي مي‌شود تا مدت زمان آبياري طولاني شود به نحوي كه آبياري از غروب شروع شده و تا صبح ادامه يابد. در اين طرح ها طول جويچه ها بيشتر از معمولي طراحي مي‌شود. به عنوان مثال طول جويچه آبياري ذرت (باجگاه استان فارس) كه معمولاً ۲۰۰-۱۰۰ متر است به نحوي طراحي شده كه به ۵۰۰-۴۰۰ متر مي‌رسد و مدت زمان آبياري هم به ۳۶۰ الي ۵۵۰ دقيقه افزايش مي يابد (جدول ۸). با طول جويچه ۵۰۰ متري مدت زمان آبياري تقريباً برابر طول شب خواهد شد ضمن اين كه بازده كاربرد نيز خيلي كم نمي باشد (حدود ۶۴%).