آنالیز تأثیر تنش خشکی بر عملکرد، کارایی مصرف آب و شوری ناحیه ریشه برنج

Abstract

مقدمه مدیریت مناسب آب مهم­ترین عملیات در اراضی شالیزاری است که نقش مهمی در سودمندی سایر نهاده ­ها در کشت برنج دارد. زهکشی­ های میان ­فصل و پایان­ فصل دو عملیات مهم مدیریت آب در شالیزارها هستند به­ طوریکه اولی باعث افزایش عملکرد و دومی منجر به بهبود شرایط برداشت برنج می­شود. زهکشی زیرزمینی با فراهم کردن شرایط بهتر برای کشت زمستانه در این اراضی، می­تواند سبب تسهیل انجام عملیات­های مدیریتی مذکور در طول فصل کشت برنج شود. با این وجود، با توجه به هزینه زیاد و زمان­بر بودن آزمایش­های مزرعه­ ای، مدل­های شبیه­ سازی ابزارهای جایگزین مناسبی برای آنالیز اثرات گزینه­های مختلف مدیریت آب می­باشند. از میان مدل­های مختلف شبیه­ سازی، مدل Aquacrop مدلی است که جدیدا برای شبیه­ سازی اثرات مدیریت آبیاری توسعه یافت. این مدل در مقایسه با سایر مدل­ها، دقیق، توانمند و نیازمند داده­های کم می­باشد. برای گیاهان زراعی، مدل Aquacrop دارای مدلی از رشد است که مبتنی بر رابطه رفتار محافظتی زیست­ توده به ازای واحد تعرق گیاه می­باشد. مشخصه خاص دیگر این مدل، توصیف توسعه کانوپی به­ صورت پوشش سایه ­انداز هست تا شاخص سطح برگ. فراهانی و همکاران (Farahani et al., 2009)، با استفاده از مدل Aquacrop اثرات آبیاری کامل و کم آبیاری را بر پنبه در سوریه و اسپانیا بررسی کردند. آنها نشان دادند که، درمرحله واسنجی، پارامترهای اساسی مانند بهر ه­وری آب نرمال شده، پوشش سایه ­انداز و کل زیست­ توده باید برای شرایط مختلف اقلیمی، خاک، ارقام، روش­های آبیاری و مدیریت مزرعه مورد آزمایش قرار گیرد. در ایتالیا، گیاه آفتابگردان با استفاده از مدل­های Aquacrop، CropSyst و WOFOST ارزیابی شد. انحراف بین مقادیر مشاهده شده و شبیه­ سازی شده عملکرد دانه به ­وسیله مدل Aquacrop کمتر از میزان آن در دو مدل دیگر بود. مواد و روش­ها در این پژوهش، اثر تنش خشکی در شالیزارهای دارای سیستم­های زهکشی سطحی و زیرزمینی با استفاده از مدل AquaCrop ارزیابی شد. داده­ های مورد نیاز از پایلوت زهکشی زیرزمینی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری طی فصول کشت برنج در سال­های 1390 و 1391 تهیه شد. مقدار تبخیر- تعرق مرجع با استفاده از ETo calculator 3.1 محاسبه شد. مقادیر ورودی پارامترهای هواشناسی روزانه شامل حداقل و حداکثر دمای هوا، حداقل و حداکثر رطوبت نسبی، ساعات آفتابی و سرعت باد در ارتفاع دو متری از ایستگاه هواشناسی و ETo calculator از سایت فائو تهیه شد. سیستم­های زهکشی عبارت بودند از: سه سیستم زهکشی معمولی شامل سیستم زهکشی با عمق زهکش 0/9 متر و فاصله زهکش 30 متر (D0.9L30)، سیستم زهکشی با عمق زهکش 0/65 متر و فاصله زهکش 30 متر (D0.65L30) و سیستم زهکشی با عمق زهکش 0/65 متر و فاصله زهکش 15 متر (D0.65L15)، یک سیستم زهکشی دو عمقی با فاصله زهکش 15 مترو اعماق زهکش 0/65و 0/9 متر به­ صورت یک در میان (Bilevel) و سیستم زهکشی سطحی (Control). واسنجی و صحت­سنجی مدل براساس اندازه­گیری­های مزرعه­ای انجام شد. با استفاده از مدل واسنجی شده، اثر آبیاری کامل (I1) و اعمال تنش خشکی در دوره­ های 22-16 (I2)، 29-23 (I3)، 36-30 (I4)، 43-37 (I5) و 50-44 (I6) روز بعد از نشاکاری، بر عملکرد و کارایی مصرف آب برنج و شوری ناحیه ریشه بررسی شد. نتایج و بحث اعمال تنش در دوره­ های I2، I5 و I6، سبب کاهش قابل‌توجه عملکرد و زیست‌توده برنج در مقایسه با I1 شد. با نزدیک شدن به مرحله خوشه­ دهی، تنش خشکی باعث کاهش بیشتر عملکرد برنج شد به‌طوری‌که متوسط کاهش عملکرد دانه برنج در اثر تنش در دوره ­های I2 تا I4، 5 درصد ولی در مراحل I5 و I6، 15 درصد بود. تنش آبیاری در دوره I2، کارایی مصرف در تیمارهای زهکشی سطحی و زیرزمینی را افزایش داد. در شرایط آبیاری کامل و زهکشی دوعمقی، مقدار آب مصرفی برابر 620/4 میلی­متر و کارایی مصرف آب برابر 0/65 کیلوگرم بر مترمکعب بود ولی در شرایط تنش خشکی در هفته سوم پس از نشا، مقدار آب مصرفی برابر 529 میلی­متر و کارایی مصرف آب برابر 0/71 کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمد. همچنین، تنش خشکی سبب افزایش بیشتر شوری ناحیه ریشه برنج در تیمار زهکشی سطحی در مقایسه با تیمارهای زهکشی زیرزمینی شد. نتیجه ­گیری بر اساس نتایج، می­توان از مدل AquaCrop برای تعیین مناسب­ترین سیستم مدیریت آب‌کشت برنج از نظر میزان عملکرد محصول، کارایی مصرف آب و شوری ناحیه ریشه استفاده کرد.

Keywords

• Drought stress
• subsurface drainage
• surface drainage
• AquaCrop model
• water management