کاهش آب مصرفی گندم با کاربرد یافته‌های تحقیقاتی در اراضی پایین دست حوزه کرخه

هدف از اجرای این مطالعه، توسعه و تطبیق یافته‌های تحقیقاتی گندم در اراضی پایین دست حوزه کرخه به منظور افزایش عملکرد و بهره‌وری آب کشاورزی بود. برای حصول به این امر سایت­های هدف در دو قسمت از اراضی پایین دست حوزه کرخه؛ در شرایط وجود زهکشی و عدم وجود زهکشی در سال 93-1392 و 94-1393 انتخاب شدند. تیمارهای یافته های تحقیقاتی شامل انتخاب رقم مناسب، تسطیح اراضی، طول و عرض نوار آبیاری مناسب و مدیریت آبیاری به عنوان تیمار«مدیریت تحقیقاتی» و «مدیریت کشاورز» به عنوان تیمار شاهد بود. نتایج نشان داد که کاربرد یافته­های تحقیقاتی در تیمار «مدیریت تحقیقاتی» در مقایسه با «مدیریت کشاورز» به ترتیب باعث افزایش عملکرد دانه به میزان 14 و 44% در شرایط وجود زهکشی و عدم وجود زهکشی شد. این میزان افزایش در سال 94-1393 به ترتیب 44 و 52% بود. میزان عملکرد دانه در شرایط وجود زهکشی به ترتیب در تیمار «مدیریت تحقیقاتی» و «مدیریت کشاورز» 2/4 و 3/3 تن در هکتار بود. این میزان­ها در شرایط عدم وجود زهکشی به ترتیب 0/3 و 0/2 تن در هکتار بود. مجموع آب مصرفی گندم در شرایط مدیریت کشاورز و مدیریت تحقیقاتی به ترتیب 3840 و 3066 مترمکعب در هکتار بود. بعبارت دیگر کاربرد یافته‌های تحقیقاتی باعث کاهش 20 درصدی در مصرف آب گردید. بر اساس حجم آب آبیاری، شاخص کارآیی مصرف آب گندم برای تیمارهای تحقیقاتی و شاهد به ترتیب برابر با  23/1 و 68/0کیلوگرم بر متر مکعب بود. به نظر می­رسد کاربرد برخی یافته­های تحقیقاتی در اراضی پایین دست حوزه کرخه می­تواند به بهبود عملکرد دانه گندم، بهبود راندمان مصرف آب و افزایش سود خالص کشاورز گردد.

شرح تجربه:

در اراضی پایین دست حوزه کرخه، فعالیت­های تحقیقاتی مشترک بین مرکز ملی تحقیقات شوری و مرکز بین­المللی ایکاردا طی سال­های 87-1384 در قالب برنامه CPWF PN8 نشان داد که دلایل اصلی پایین بودن راندمان مصرف آب در منطقه بواسطه مهارت و دانش کم کشاورزان و آشنا نبودن آنها با مدیریت­های زراعی نوین در شرایط شور، مصرف بیش اندازه و غیر ضرور آب (چراغی، 1391) و همچنین فقدان ارقام مناسب غلات در منطقه می­باشد (رنجبر، 1389؛ رنجبر و همکاران، 2010a؛  رنجبر و همکاران 2010b). به عنوان مثال رنجبر و همکاران (2010b) نشان دادند که معرفی ارقام جدید گندم در منطقه می­تواند عملکرد دانه را تا 3/4 تن در هکتار یعنی معادل دوبرابر متوسط کنونی در منطقه افزایش دهد. بنابراین می‌توان با کاربرد اطلاعات و یافته‌های تحقیقات کاربردی در منطقه، ضمن مدیریت مصرف آب، تولید را به میزان قابل توجهی در سطح مزرعه افزایش داد. در این تحقیق اهداف دیگری مانند نمایش اثرات مثبت و موفق نتایج بدست آمده به بهره­بردار و زارعین منطقه، نحوه اجرای آزمایش و همچنین آموزش عملی و کاربردی بهره­بردارن در مدیریت مزرعه و استفاده جامع از توصیه­های فنی و جلب اطمینان آنها از نتایج بدست آمده در مزرعه دنبال گردید.

زمان و موقعیت جغرافیایی:

سال زراعی 93-1392 و 94-1393، اراضی پایین دست حوضه رودخانه کرخه (دشت آزادگان- استان خوزستان)

تبیین مسائل و چالش‌های پروژه:

حوزه رودخانه کرخه یکی از مهمترین حوزه‌های رودخانه‌ای ایران است که در غرب کشور و در مناطق میانی و جنوب غربی رشته کوههای زاگرس واقع شده است. این حوزه از دو زیر حوزة اصلی با نام­های کرخة علیا (بالا دست) و کرخة سفلی (پایین دست) تشکیل شده است. از ویژگی­های اراضی پایین دست حوزه­ها، شوری و ماندابی می­باشد که به شدت بر تولیدات کشاورزی و وضعیت معیشتی جوامع انسانی تاثیر گذاشته است (ویچنس و استر، 2006). در اراضی پایین دست کرخه نیز، مشکلات شوری و ماندابی چنین وضعیتی را بوجود آورده است. این وضعیت به ویژه در دشت آزادگان یکی از دشتهای مهم این حوضه بسیار محسوس می باشد. در این دشت بیش از 78% از تولیدات کشاورزی به گندم، و بقیه به تولید محصولات دیگر از جمله سبزیجات اختصاص دارد (مهاب قدس، 1371). اگرچه کیفیت آب آبیاری مورد استفاده در این اراضی مناسب است ولی به دلیل شرایط شوری و ماندابی و مدیریت نامناسب کشاورزی، متوسط تولید گندم در این دشت معمولاً کمتر از 2 تن در هکتار می‌باشد. همچنین مقادیر بهره وری آب برای تولید گندم و جو کمتر از 5/0 کیلوگرم بر متر مکعب می­باشد (چراغی، 1390).

همچنین در این دشت اگرچه زیرساخت شبکه‌های آبیاری و زهکشی در برخی مناطق وجود دارد، ولی اطلاعات و ارزیابی‌های موجود نشان می‌دهد که کمبود اطلاعات کشاورزان، مهارت و عدم دسترسی آنها به روشهای نوین و یافته‌های تحقیقاتی، باعث شده است که مصرف آب در این اراضی به شدت زیاد و از طرف دیگر عملکرد محصولات کشاورزی به شدت پایین باشد. این امر به افزایش سطح آب زیرزمینی و افزایش شوری خاک به ویژه در فصل آیش منجر شده است (رحیمیان، 1394؛ چراغی، 1390).

گندم اصلی‌ترین گیاهی است که در دشت آزادگان کشت می‌شود و متوسط عملکرد آن از 5/1 تن در هکتار تجاوز نمی‌کند. بطورکلی دانش ضعیف کشاورزان، عدم رغبت برای کاربرد یافته­های تحقیقاتی و شرایط فرهنگی حاکم بر منطقه باعث شده است که میزان عملکرد این محصول زراعی در این منطقه غالبا بسیار پایین­تر از متوسط کشوری باشد.

مراحل اجرا

• انتخاب سایت مطالعاتی
• اجرای پروژه
• اعمال تیمارهای مورد نظر و یادداشت برداری
• برداشت محصول
• تجزیه و تحلیل داده‌ها و نتیجه گیری

فرآیندها و روش اجرا

به منظور بررسی تاثیر کاربرد یافته­های تحقیقاتی بر روی میزان عملکرد دانه گندم، این تحقیق طی دو سال زراعی 93-1392 و 94-1393 و با هدف انتقال دستاوردهای تحقیقاتی به مزرعه در اراضی پایین دست حوضه کرخه (دشت آزادگان- استان خوزستان) در یک خاک با بافت لوم رسی سیلتی انجام شد. تیمار های آزمایشی شامل اجرای یافته های تحقیقاتی شامل انتخاب رقم مناسب، تسطیح اراضی، طول و عرض نوار آبیاری مناسب و مدیریت آبیاری در سطح یک هکتار «(مدیریت تحقیقاتی)» در مقایسه با روش «مدیریت کشاورز» و در دو منطقه وجود زهکش (سایت 1) و بدون زهکش (سایت 2) بود. سایت محل اجرای آزمایش با همکاری محققین مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان خوزستان و مدیریت جهاد کشاورزی این استان و پس از بازدید انجام شده توسط دکتر ریچارد سپ کارشناس مرکز تحقیقاتی ایکاردا از منطقه انتخاب شد. در این طرح روش آبیاری بصورت نواری صورت گرفت، لذا با توجه به اطلاعات مربوط دبی آب، بافت و شیب زمین، نوارهایی به طول 90 متر  و عرض 8 متر تهیه گردید. در روش مدیریت کشاورز کرت بندی بر اساس عرف منطقه (8×8 متر) انجام گرفت. روش آبیاری بدین صورت بود که در تیمار مدیریت تحقیقاتی با ایجاد جوی و نوارهای مناسب پس از آبیاری هر نوار جریان آب در نوار مربوطه قطع می‌گردید. ولی در روش تیمار مدیریت کشاورز آبیاری در کرت‌های ایجاد شده به شیوه سنتی و به صورت غلام درگردشی تا سیراب شدن کل مساحت مورد نظر انجام می‌شد. در زمان برداشت (20 اردیبهشت هر سال) کل سطح زمین هم در تیمار مدیریت تحقیقاتی و هم در تیمار مدیریت کشاورز برداشت و میزان عملکرد دانه به دقت اندازه گیری شد. میزان معنی­داری عملکرد دانه با استفاده از آزمون LSD آزمون گردید. ضمن اینکه بر اساس مقدار هزینه انجام شده، میزان سود خالص برای هر دو تیمار مدیریت تحقیقاتی و مدیریت کشاورز محاسبه گردید.

تجارب جهانی مرتبط

تحقیقات گسترده‌ای در دنیا در زمینه چگونگی استفاده از منابع آب و خاک در اراضی مشابه که دارای سطح آب زیرزمینی بالا و شرایط شور می‌باشند برای تولید محصولات کشاورزی صورت گرفته و در قالب کتب و مقالات مختلف به چاپ رسیده است. برای مثال به عقیده آیرز و وسکات (1985) تولید در شرایط شور به عواملی مختلفی مانند تسطیح، بهبود زهکش های زیر سطحی، استفاده از زیرشکن جهت حذف لایه های غیر قابل نفوذ و آبشویی قبل از کاشت جهت تسهیل جوانه زدن و سبز شدن گیاه بستگی دارد.

رودز و همکاران (1992) گزارش کردند که کاربرد راهکار­های مدیریتی مختلف شامل انتخاب ارقام مناسب شرایط شور، استفاده از روش­های مختلف کاشت به منظور تجمع حداقل نمک در بستر بذر، آبشویی مناسب، آبیاری منظم به منظور نگهداری رطوبت خاک در منطقه توسعه ریشه، آماده کردن مناسب بستر بذر، کاربرد اصلاح کننده های مناسب خاک، مواد آلی و کود سبز می­تواند به بهبود عملکرد و افزایش کارآیی مصرف آب در شرایط شور کمک نماید.

شلوت (1994) به تفصیل در مورد اثرات شوری بر گیاه، تغذیه گیاه در شرایط شور، نیاز آبی و عمق آبشویی و اثرات شوری بر خصوصیات خاک بحث نموده است که می­تواند به عنوان راهکارهای عملی در شرایط شور مورد استفاده قرار گیرد.

اوستر(1994)  نیز به طور جامع به بحث درباره تحقیقات انجام شده در زمینه شوری و راه­حل­هایی برای اراضی تحت کشت در شرایط شور و سدیمی که به دلیل مدیریت نامناسب با مشکل نفوذ پذیری خاک و کاهش تولید روبرو شده­اند پرداخته است.

نتایج:

نتایج این تحقیق نشان داد که در هر دو سال 93-1392 و 94-1393 عملکرد دانه در مزرعه با مدیریت تحقیقاتی از عملکرد دانه در مزرعه با مدیریت کشاورز بیشتر بود، به طوری که مدیریت مزرعه بر مبنای یافته های تحقیقاتی با افزایش 29 و 48 درصدی میانگین عملکرد دانه به ترتیب در سال های اول و دوم همراه بود. میزان عملکرد دانه در سایت 2 به میزان قابل توجهی در تیمار تحت مدیریت تحقیقاتی بیشتر از مدیریت کشاورز بود. بطورکلی در سال اول و در سایت 1 عملکرد دانه تحت مدیریت تحقیقاتی به میزان 14% بیشتر از تیمار تحت مدیریت کشاورز بود. در حالیکه عملکرد دانه در سایت 2 در تیمار مدیریت تحقیقاتی به میزان 44% بیشتر از مدیریت کشاورز بود. میزان بهبود عملکرد در سال دوم تحت تیمار مدیریت تحقیقاتی در سایت 1 و 2 به ترتیب به میزان 44 و 52% بیشتر از تیمار مدیریت کشاورز بود. بیشترین عملکرد دانه مربوط به تیمار مدیریت تحقیقاتی در سال اول به میزان 6/4 تن در هکتار و کمترین آن در همین سال و مربوط به مدیریت کشاورز در سایت 2 و به میزان 6/1 تن در هکتار بود. بطورکلی بدون توجه به تیمار مدیریتی میزان عملکرد دانه در سایت 1 به میزان 48% بیشتر بود. متوسط عملکرد دانه در دو سال در سایت 1 و 2 به ترتیب 7/3 و 5/2 تن در هکتار بود.

نگاهی به آبیاری‌های انجام شده در مزارع تحت بررسی نشان داد که در مجموع، چهار نوبت آبیاری در طی سال زراعی 94-93 و در دو تیمارشاهد و تحقیقاتی صورت گرفته است.  این آبیاری‌ها مصادف با 14 آبان، 15 دی، 17 بهمن سال 93 و 1 اردیبهشت سال 94 بوده است. بطورکلی مجموع آب آبیاری برای دو تیمار شاهد و تحقیقاتی به ترتیب برابر با 3840 و 3066 متر مکعب در هکتار بود که با احتساب بارندگی (1310 متر مکعب در هکتار)، به 5150 و 4376 مترمکعب در هکتار خواهد رسید. با توجه به محاسبات صورت گرفته در خصوص نیاز آبی گندم در منطقه مطالعاتی (4400 متر مکعب در هکتار) مشاهده می‌شود که مجموع آب آبیاری و بارندگی در تیمار تحقیقاتی، تقریباً با این عدد برابری می‌کند. در حالی که در تیمار مدیریت کشاورز، حجم آب کاربردی از نیاز آبی گندم بیشتر بوده است که عمدتاً بدلیل عدم تناسب ابعاد کرتهای کشاورز با دبی ورودی و خصوصیات خاک و احیاناً تسطیح نامناسب مزرعه است که باعث کندی پیشروی جریان آب در درون کرتهای آبیاری و افزایش عمق آب کاربردی تا 137 میلیمتر (بطور متوسط) می‌شود. این آب از طریق نفوذ عمقی و ورود به زهکشهای سطحی و زیرزمینی، از دسترس گیاه خارج شده و تلف می‌گردد. تلفات مذکور ضمن پایین آوردن راندمان کاربرد آب در مزرعه، مشکلات ثانویه نظیر افزایش سطح ایستابی و بروز مشکل شوری خاک ناحیه ریشه گندم در مناطق فاقد زهکش و همچنین افزایش حجم زه‌آب در مناطق دارای زهکش و بروز مشکلات زیست محیطی مربوط به دفع زهاب­ها بوجود خواهد آورد.

با توجه به ثبت عملکردهای 3756 و 2605 کیلوگرم در هکتاربه ترتیب در دو تیمار تحقیقاتی و شاهد، شاخص کارآیی مصرف آب گندم در سال زراعی 94-93 بر اساس حجم آب آبیاری و بارندگی به تفکیک محاسبه گردید. بر اساس حجم آب آبیاری، شاخص کارآیی مصرف آب گندم برای تیمارهای تحقیقاتی و شاهد به ترتیب برابر با  23/1 و 68/0کیلوگرم بر متر مکعب است که البته با احتساب میزان بارندگی به 86/0 و 51/0کیلوگرم بر متر مکعب می‌باشد. بدیهی است که استفاده مناسبتر از بارندگی­های زمستانه و بهاره باید در سرلوحه کاری برنامه‌ریزان آبیاری مزارع گندم در منطقه مطالعاتی قرار گیرد تا از این طریق، ضمن کمک به تامین نیاز آبی گندم در طول فصل، از ایجاد مشکل ماندابی در مزارع گندم بدلیل انجام آبیاری بعد از بارندگی‌ها، جلوگیری شود.

سایر توضیحات تکمیلی:

با توجه به عملکرد دانه که اندام اقتصادی گندم محسوب می شود، سود ناخالص یعنی همان درآمد فروش محصول در هر دو سال در مزرعه تحقیقاتی به طور قابل توجهی بیشتر از مزرعه کشاورز بود. به طور میانگین، درآمد ناخالص در مزرعه تحقیقاتی نسبت به مزرعه کشاورز در سال های اول و دوم به ترتیب 23 و 48 درصد بیشتر بود. وجود زهکش در سایت 1با توجه به تاثیری که بر عملکرد دانه داشت، موجب افزایش درآمد ناخالص به ویژه در سال اول شد. در این سال، وجود زهکش باعث شد که درآمد ناخالص مزارع تحقیقاتی و کشاورز به ترتیب 0/2 و 5/2 برابر نسبت به شرایط بدون زهکش بیشتر شود.

با کسر هزینه های تولید از سودناخالص، سود خالص به دست آمد. وجود سیستم زهکشی در هر دو سال موجب افزایش سود خالص شد که در سال اول این افزایش بیشتر بود. به طور میانگین، سودخالص در سایت 1، در سال اول و دوم به ترتیب 2/3 و 1/1 برابر سودخالص در سایت 2 بود. میانگین سودخالص در مزرعه تحقیقاتی به طور قابل توجهی بیشتر از مزرعه کشاورز بود. این تفاوت در سال اول 32 و در سال دوم 60 درصد بود. به طور کلی، بیشترین سودخالص برابر با 52430 هزار ریال در هکتار در سال اول و 31815 هزار ریال در هکتار در سال دوم در مزرعه تحقیقاتی با زهکش (سایت 1) به دست آمد. کمترین سود خالص نیز برابر با 10535 هزار ریال در هکتار در سال اول و 18200 هزار ریال در هکتار در سال دوم در مرزعه مدیریت کشاورز بدون زهکش (سایت 2) مشاهده شد.

نتیجه‌گیری و جمع‌بندی

نتایج این تحقیق نشان داد که در اراضی پایین دست حوزه کرخه با کاربرد برخی یافته­های تحقیقاتی در مزرعه می­توان ضمن افزایش عملکرد، مصرف آب را به میزان قابل توجهی (در حدود 20%) کاهش داد. اگرچه نتایج این تحقیق مورد توجه کشاورزان مجاور محل اجرای طرح قرار گرفت و آنها را به اجرای روش کار در مزرعه ترغیب نمود، با اینحال به نظر می­رسد در بلند مدت لازم است نتایج حاصل از این تحقیق بطور جدی توسط بخش ترویج در منطقه توصیه گردد تا درصد بیشتری از کشاورزان منطقه به کاربرد روش­های بهبود عملکرد در مزرعه تشویق گردند. به نظر می­رسد با توجه به فضای فرهنگی و اجتماعی حاکم بر منطقه مهمترین چالش در این ارتباط عدم رغبت کشاورزان به کاربرد برخی عملیات به دلیل متحمل شدن هزینه اضافی باشد. اگرچه نتایج این تحقیق نشان داد که افزایش عملکرد حاصله می­تواند به جبران هزینه اضافی انجام شده منجر گردد، با اینحال با توجه به مساحت تحت کشت گندم در این منطقه و نقش قابل توجه آن در تولید سالانه گندم، لازم است جهت ترغیب کشاورزان به کاربرد این یافته­ها، از طرف دولت بسته­های حمایتی و تشویقی مد نظر قرار گیرد. همچنین برای حصول عملکرد بیشتر موارد ذیل نیز پیشنهاد می­گردد:

• استفاده از لولرهای لیزری برای تسطیح بهتر خاک و ایجاد امکان افزایش ابعاد کرتها
• ایجاد و تجهیز شرکتهای تعاونی مکانیزاسیون به منظور ارائه خدمات ماشینی مورد نیاز کشاورزان
• مشارکت فعال مدیریت ترویج و نظامهای بهره برداری در برنامه ریزی برای آموزش کشاورزان، بدون شک تغییر روش‌های سنتی تولید به روش‌های جدید و مبتنی بر اصول علمی با توجه به فضای فرهنگی و اجتماعی موجود، تنها با همکاری نزدیک محققان و مروجان منطقه حاصل می‌گردد.

تقدیر و تشکر

این تحقیق حاصل یک پروژه مشترک بین مرکز ملی تحقیقات شوری و مرکز بین المللی ایکاردا (ICARDA) بود و توسط این مرکز بین‌المللی تامین اعتبار گردید. از همه همکاران مرکز ملی تحقیقات شوری که در این پروژه به نحوی همکاری داشتند سپاسگزاری می‌گردد.

منابع و مراجع

1. چراغی، س.ع.م. (1390). ارزیابی ارزیابی وضعیت شوری در اراضی تحت کشت گندم در مناطق مختلف کشور. گزارش نهایی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی. مرکز ملی تحقیقات شوری. 83001-0000-01-08000-100-4.
2. چراغی، س.ع.م. (1391). بهبود کارآیی مصرف آب در اراضی شور پایین دست حوزه رودخانه کرخه. گزارش نهایی سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی. مرکز ملی تحقیقات شوری. 8506-0000-08-300000-007-1.
3. رحیمیان، م.ح. (1394). پتانسیل‌ها، موانع و راهکارهای توسعه کشاورزی در دشت آزادگان، خوزستان، اولین همایش ملی بررسی ابعاد اجرای طرح 550 هزار هکتاری مقام معظم رهبری، اهواز.
4. رنجبر، غ.ح.. (1389). جمع آوری و مقایسه عملکرد ارقام تجاری داخلی و خارجی گندم در اراضی شور پائین دست حوزه کرخه. سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی. مرکز ملی تحقیقات شوری. 85001-8506-08-300000-007-4.
5. مهاب قدس. (1371). مطالعات توسعه کشاورزی دشت آزادگان، آبیاری و زهکشی دشت آزادگان، مهندسی مشاور مهاب قدس. 171. تهران. ایران.
6. Ayers, R.S. and Wescot, D.W. (1985). Water quality for agriculture. Irrigation and Drainage paper. No. 29, Rev. 1, FAO, Rome.
7. Oster, J. D. (1994). Irrigation with poor quality water. Agricultural Water Management, 25, 271-297.
8. Ranjbar, G.H., Cheraghi, S.A.M., and Qadir, M. (2010a). Yield Response of Different Wheat Genotypes in Saline Areas of Lower Karkheh River Basin of Iran. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences, 8 (1): 50-54.
9. Ranjbar, G.H., Cheraghi, S.A.M., and Rahimeyan, M.H. (2010b). Comparison of yield of local barley cultivars in saline areas in the lower Karkheh river basin. ICARDA. CPWF PN 8. page: 49-55.
10. Rhoades, J. D., Kandiah, A. and Mashali, A. M. (1992). The use of saline waters for crop production. Irrigation and Drainage paper. No. 48, FAO, Rome.
11. Shalhevet, J. (1994). Using water of marginal quality for crop production: major issues. Agricultural Water Management, 25, 233-269.
12. Wichelns, D., and Oster, J. D. (2006). Sustainable irrigation is necessary and achievable, but direct costs and environmental impacts can be substantial. Agricultural Water Management, 86, p114-127.